Brevet FR2007276A1 — publié le 19700102

.L'étanchéité des composants électroniques, pour leur protection contre les éléments extérieurs, a été assurée jusqu'à ce jour soit en les enfermant dans un boîtier de plastique, de métal, ou de verre, ou en les recouvrant au moyen d'une cire, d'un plastique, ou d'un autre revêtement orga-5 nique. Cependant, chacune de ces approches du problème de la protection du composant contre les effets de l'humidité et les agents de contamination de l'air, ne fournissent en fait qu'une demi-solution. D'une manière idéale, un dispositif d'étanchéité devrait enfermer hermétiquement le composant, c'est-à-dire le rendre imperméable aux gaz et aux liquides et n'ajouter qu'un volume 10 minimum supplémentaire aux dimensions du composant. L'utilisation d'un boîtier, bien que celui-ci puisse assurer l'étanchéité hermétique du composant, est en général immodérément grand par rapport au composant qu'il protège. Les revêtements organiques d'un autre côté n'accroissent les dimensions du composant que d'un très petit volume mais ne permettent pas d'assurer l'étanchéité hermétique 15 du composant. Aussi, l'objet principal de la présente invention est de résoudre les problèmes précédents et d'assurer l'étanchéité hermétique des composants électroniques sans accroître d'une façon mesurable les dimensions du composant. Ce but est obtenu en revêtant les composants d'une fine couche d'une solution 20 contenant un matériau réfractaire et en chauffant le composant ainsi revêtu pour solidifier ou pour vitrifier le matériau réfractaire. Un matériau réfractaire d'enveloppement, tel que le verre ou la céramique ou la porcelaine par exemple, en plus du fait qu'il procure une étanchéité hermétique, est aussi extrêmement dur et possède une température de fusion élevée, tout en étant 25 inattaquable à la plupart des produits chimiques. De plus, si le composant possède un revêtement de surface céramique, de porcelaine ou d'autre matériau réfractaire, le procédé de vitrification entraîne la fusion du matériau réfractaire à la surface de contact du revêtement du composant, formant de la sorte un lien moléculaire entre le revêtement et le composant. 30 En effectuant des expériences avec le verre, la céramique et les revêtements de porcelaine pour des composants électroniques, la demanderesse a trouvé qu'on pouvait apporter une solution à l'obstacle principal, c'est-à-dire celui de savoir comment revêtir toutes les surfaces du composant. Fondamentalement, le problème était que lorsque l'on essayait de revêtir les surfa-35 ces du composant, le revêtement de surface reposant sur la sole du four adhérait à ladite sole, ainsi qu'au composant, au cours du cycle de cuisson. Il en résultait que les composants se soudaient à la sole et que le lot entier était ainsi détérioré et devait être mis au rebut. Des essais analogues ou empruntés à l'art antérieur relatifs à l'industrie des articles de porcelaine 40 de table par exemple se sont montrés sans résultat. Les techniques utilisées 69 13176 2 2007276 dans l'industrie de ces articles exigent en effet le maintien de ces objets à l'intérieur du four sur une série de points de suspension après 1*application de la couche de revêtement. Après que la glaçure ou que la couche de protection ait été passée à la cuisson, la pièce est retirée du four et les supports qui 5 ont fusionné avec l'objet sont brisés, laissant de petites plages nues sans revêtement sur l'objet. Un tel résultat est totalement inacceptable pour les composants électroniques j d'abord parce que la surface non recouverte pourrait atteindre 20 % et plus de la superficie de la surface limitée du composant, ensuite parce que l'étanchéité hermétique serait détruite et que le composant 10 serait sujet aux effets de détérioration de l'humidité et des autres agents de contamination. Un autre objet de la présente invention est donc de résoudre le problème ci-dessus et de rendre hermétiquement étanches toutes les surfaces du composant électronique par un revêtement de matériau réfractaire. Ce but est 15 atteint en utilisant au moins deux compositions distinctes de revêtement ayant des températures de fusion différentes pour assurer l'étanchéité du composant. * La première composition, ayant la température de fusion la plus élevée, est appliquée seulement sur des surfaces pré-sélectionnées du composant et le composant est passé au four pour vitrifier le revêtement. Au cours du cycle de 20 cuisson, le composant repose sur la sole du four sur l'une des surfaces non recouvertes. Après achèvement de la première cuisson et refroidissement du composant, les surfaces restantes peuvent être recouvertes de la seconde composition ayant un plus bas point de fusion et le processus de cuisson est répété. Au cours de cette seconde opération de cuisson, le composant repose sur 25 une des surfaces préalablement vitrifiée et la température intérieure du four est maintenue au-dessous de la température de fusion de la première composition de revêtement. De cette manière, le composant peut être complètement enveloppé et hermétiquement scellé par un revêtement de matériau réfractaire sans que le revêtement adhère à la fois au composant et à la sole du four. On doit compren-30 dre que le choix des matériaux d'enveloppement et que le nombre des compositions utilisées dépend de la composition de la surface du composant et des propriétés physiques désirées. Cependant, une fois que cette détermination a été faite, le seul critère restant est qu'il existe une différence entre les points de fusion des compositions de façon que les revêtements déjà passés à la 35 cuisson restent dans l'état solide au cours des cuissons ultérieures. L'exemple suivant est donné seulement à titre d'illustration et ne limite en rien la portée de la présente invention. Une glaçure à haute température peut avoir la composition suivante : (voir le tableau page suivante) 69 13176 3 2007276 Constituants Pourcentage en poids PbO 50 % Si02 27 % B2°3 16 % 5 Ti02 3,5 % Zr02 3,5 % 100 % et être préparée en mettant en suspension les constituants solides de réaction dans un fluide volatil. Une fine couche de glaçure est alors pulvérisée, 10 peinte ou revêtue d'une autre manière sur les surfaces sélectionnées du composant en laissant au moins une surface non recouverte, puis le composant est transféré au four en le laissant reposer sur la sole du four sur l'une des surfaces non recouvertes. Le four est chauffé à 843* C (1550® F), et est maintenu à cette température jusqu'à ce que le fluide de suspension soit 15 volatilisé et que la glaçure soit cuite. Finalement, la température du four est graduellement réduite et le revêtement de glaçure sur les surfaces sélectionnées durcit pour compléter le premier cycle de fabrication du revêtement. Un second revêtement ou glaçure à basse température pouvant avoir la composition suivante : 20 Constituants Pourcentage en poids PbO 80 % Si02 5 % B2°3 10 % ai2o3 21 25 100 % est alors préparé en mettant 100 % des constituants solides de réaction en suspension dans un fluide volatil. La seconde composition de revêtement est pulvérisée peinte ou revêtue d'une autre manière sur les surfaces restantes non encore recouvertes du composant et le composant est transféré au four pour la 30 cuisson. Dans ce cas, cependant, le composant repose sur la sole du four sur l'une des surfaces préalablement revêtues, de sorte que le composant peut être de nouveau passé au four sans que la glaçure n'adhère à la sole du four. La température du four est portée à 593 ° C (1100° F) pour volatiliser le fluide de suspension et cuire le second revêtement à faible température de fusion. 35 Puisque la température du four est maintenue bien au-dessous du point de fusion de la glaçure à haute température, soit 843* C (1550" F), il n'y a pas de danger de fusionner ou de souder le premier composant à la sole du four. Après cuisson, le composant complètement revêtu, est retiré du four et est refroidi 40 pour compléter le processus d'élaboration. Ainsi, de cette manière, les composants peuvent maintenant être complètement revêtus l'un glaçure de matériau réfractaire et être scellés hermétiquement contre l'atmosphère ambiante. 69 13176 2007276 EEVEHDICATIOHS 1*) Composant électronique hermétiquement scellé comportant un corps possédant un ensemble de surfaces, un premier matériau réfractaire couvrant les surfaces sélectionnées du composant et un second matériau réfractaire 5 couvrant les surfaces restantes du composant. 2*) Composant électronique hermétiquement scellé tel que défini à la revendication 1 où le premier matériau réfractaire possède une température de fusion plus élevée que le second matériau réfractaire. 3#) Composant électronique hermétiquement scellé tel que défini à la 10 revendication 2 où le second matériau réfractaire recouvre au moins une surface du corps. 4*) Composant électronique hermétiquement scellé tel que défini à la revendication 3 où le premier matériau réfractaire est choisi dans le groupe comprenant les céramiques, la porcelaine et le verre. 15 5*) Composant électronique hermétiquement scellé tel que défini à la revendication 3 où le second matériau réfractaire est choisi dans le groupe comprenant les céramiques, la porcelaine et le verre. 6*) Méthode de scellement hermétique de composants électroniques comportant les opérations suivantes i 20 a) application d'une fine couche d'un premier matériau réfractaire en suspension dans un liquidé volatil sans revêtir toutes les surfaces du composant, b) introduction du composant dans un four et cuisson du composant pour volatiliser le liquide et vitrifier le premier matériau réfractaire, 25 c) application d'une fine couche d'un second matériau réfractaire en suspension dans un liquide volatil sur les surfaces restantes du composant, et d) introduction du composant dans le four et cuisson du composant pour volatiliser le liquide et vitrifier le second matériau réfractaire. 7*) Héthode telle que définie en 6 où le composant repose sur la 30 surface non revêtue au cours de la cuisson de vitrification du premier matériau réfractaire. 8°) Méthode telle que définie en 6 où le composant repose sur une surface revêtue du premier matériau réfractaire au cours de la cuisson pour vitrification du second matériau réfractaire. 35 9*) Méthode telle que définie en 6 où le premier matériau réfrac taire possède line température de fusion supérieure à celle du second matériau réfractaire et où le premier matériau réfractaire reste à l'état solide au cours de la cuisson de vitrification du second matériau réfractaire.