Brevet FR2005454A1 — publié le 19691212

i 2005454 Dans la fabrication des dispositifs semi-conducteurs, par exemple les transistors et les circuits intégrés, il est souhaitable de protéger le dispositif des détériorations mécaniques en 1'enfermant dans un boîtier rigide ou en l'encapsulant dans un boîtier en céramique ou en matière plastique. Il est également sou-5 haitable d'empêcher à de l'oxygène ou à l'humidité de pénétrer dans le dispositif afin d'éviter toute détérioration des paramètres électriques importants du dispositif. Ces deux buts sont généralement atteints en scellant hermétiquement le dispositif semi-conducteur à l'intérieur du boitier. Une condition supplémentaire importante est que le boîtier du dispositif semi-10 conducteur doit transmettre aisément à un dispositif de refroidissement la chaleur engendrée par le fonctionnement du dispositif semi-conducteur, faute de quoi celui-ci pourrait chauffer exagérément et se détériorer ou présenter une défaillance durant un fonctionnement prolongé. Un certain nombre de procédés ont été utilisés pour assurer la dissipation de la chaleur pour l'encapsulage des dispositifs semi-15 conducteurs, mais ces procédés ont tendance à être relativement complexes et coûteux, ou même inopérants. En conséquence, la présente invention a pour objet de prévoir un arrangement de refroidissement perfectionné pour un dispositif semi-conducteur. Un autre objet de la présente invention est de prévoir, pour un dispositif 20 serai-conducteur, un arrangement de refroidissement perfectionné dont la fabrication soit relativement simple et peut coûteuse. Suivant l'une des caractéristiques de l'invention, il est prévu ion arrangement de refroidissement perfectionné dans lequel le matériau diélectrique pour le traasfert de la chaleur est enrobé dans une couche de verre disposée sur une cou-25 che support en céramique, la pastille semi-conductrice étant placée sur le matériau diélectrique. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels : 30 La figure 1 représente un exemple, selon la technique antérieure, d'une por tion d'un circuit intégré, La figure 2 montre l'exemple de réalisation de l'arrangement perfectionné conçu selon l'invention. La figure 3 représente un autre exemple de réalisation de l'arrangement per-35 fectionné conçu selon l'invention. L'arrangement de la technique antérieure montré à la figure 1, comporte un substrat en céramique 1 dont la surface est recouverte d'une couche de verre 2, à l'exception de la zone 3 où la pastille semi-conductrice doit être placée. Dans la région 3 sur la surface du substrat en céramique 1 est disposé un point d'or 40 platiné 4. Le point d'or platiné est placé sur le substrat en céramique en utili 69 10037 2 2005454 sant la technique classique consistant par exemple à appliquer 1 or sous forme , et d'une pâte sur la céramique/a chauffer dans un four à 950°C. Le platine est alors plaqué sur l'or. La pastille semi-conductrice 5 est ensuite fixée sur le point d'or platiné au moyen de soudure tendre 6. La couche d'or platiné établit généra-5 lement un bon contact entre la pastille et le substrat en céramique, tout en assurant une excellente dissipation de la chaleur. Cependant, au cours de la fabrication, il est nécessaire de masquer le point d'or platiné avant que le glaçage puisse être effectué. Ce masquage demande beaucoup de temps et il est très coûteux. Dans l'arrangement perfectionné selon l'invention, tel qu'il est montré à la 10 figure 2, on a utilisé un verre de glaçage présentant la composition suivante : a) Verre à souder CV-97-15 lb d'Owens-Illinois b) Teinture noire Drakenfeld Nc 41152 - 41,4 gm c) Super Pax TAM Z^SeO^ - 225 gm 15 d) Solox de U.S. Industrial Chemical Co. - 2,250 ml e) Hydroxide d'Ammonium Baker & Adamson - 78 ml Les ingrédients sont correctement mélangés et étalés sur le substrat en céramique. Dans la région où la pastille doit être placée, on place dans la composition de verre 10 une plaquette d'oxyde de béryllium 11, dont la face supérieure 20 comporte une surface de soudure au cuivre. Le substrat 1' avec le vernis de verre 10 et la plaquette de céramique 11 qui le surmonte sont ensuite placés dans un four et maintenus durant 10 minutes à une température de 425°C de manière à provoquer la fusion du verre et l1enrobege de la plaquette de béryllium 11. On .sort ensuite le substrat du four et on le laisse refroidir. L'opération finale consis-25 te à souder la pastille semi-conductrice 13 à. la surface soudée 12 de la plaquette de béryllium. Dans le second exemple de réalisation représenté à la figure 3, on utilise une mixture de la composition de verre mentionnée ci-dessus à laquelle des microsphères d'oxyde de béryllium 20 sont intimement mélangées. Le diamètre des micros-30 phères d'oxyde de béryllium est supérieur à 4,3/100 de m/m de diamètre et la densité de la mixture doit être voisine de 85 % de microsphères par volume, afin d'assurer une dissipation thermique convenable. Suivant la même méthode, ainsi que le montre l'arrangement de la figure 3> la- pastille semi-conductrice 21 est placée sur la composition de verre 22 et l'on place ensuite l'ensemble dans un 35 four porté à une température de 850 durant 10 minutes, puis on laisse refroidir à la température ambiante. La pastille semi-conductrice peut être une diode, ion transistor ou ion circuit intégré. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus 40 en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. 69 10037 3 2005454 REVENDICATIONS 1°) Un dispositif semi-conducteur comprenant : - un support diélectrique, - une couche vitreuse disposée sur ce support. - un matériau diélectrique le refroidissement enrobé dans cette couche vitreuse, 5 - un élément semi-conducteur disposé sur le matériau diélectrique assurant la dissipation de la chaleur. 2e) Un dispositif semi-conducteur comme il est dit en 1 dans lequel ledit -élément dissipant la chaleur se présente sous la forme d'un élément plat. 3°) Un dispositif semi-conducteur comme il est dit en 1 dans lequel l'élément 10 dissipant la chaleur se présente sous la forme de grains répartis dans la couche vitreuse. 4°) Un dispositif semi-conducteur comme il est dit en 1 dans lequel le matériau diélectrique dissipant la chaleur est de l'oxyde de béryllium. 5°) Un dispositif semi-conducteur comme il est dit en 1 dans lequel ledit 15 matériau vitreux est du verre à bas point de fusion. 6°) Un dispositif semi-conducteur comme il est dit en 3 dans lequel le mélange du matériau vitreux et des grains contient environ 85 % de grains par volume. 78) Un dispositif semi-conducteur comme il est dit en 3 dans lequel le dia-20 mètre de chacun des grains est supérieur à 4,3/100 le m/m. 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