Brevet FR2003761A1 — publié le 19691114

-i- 2003761 Dans de nombreuses applications électroniques, il est nécessaire de faire fonctionner des transistors à des fréquences de plusieurs milliers de mégahertz,. Or, à des fréquences aussi élevées, il n'est plus possible de conditionner les transistors 5 dans des emballages ordinaires. En effet, les boîtiers métalliques, les embases métalliques et les autres pièces des emballages classiques utilisés pour supporter le transistor ou pour établir des connexions avec celui-ci introduisent des inductances et des capacités parasites, ainsi que des pertes qui dégradent la sta-10 bilité et les performances des circuits et qui produisent des fréquences de résonance gênant gravement le fonctionnement de ceux-cio Diverses tentatives ont déjà été faites pour produire des emballages de transistors utilisables dans des circuits de très 15 haute fréquence et d'hyperfréquences comportant des lignes de bande. Certains de ces emballages utilisent des conducteurs plats en forme de ruban pour diminuer les inductances parasites, mais ces emballages ne sont généralement par hermétiques. En conséquence, les dispositifs qu'ils renferment sont exposés à la 20 détérioration par les influences atmosphériqueso Lorsque l'herméticité est indispensable, ces emballages utilisent les conducteurs ronds habituels, mais ceux-ci introduisent des inductances nuisibles. Un autre défaut des emballages antérieurs de transistors pour circuits THF et UHF est leur fragilité., 25 L'invention remédie à ces difficultés par une monture pour un dispositif semiconducteur qui comprend une embase isolante adaptée à supporter le dispositif et qui présente une surface à laquelle est relié un premier conducteur d'électrode en forme de ruban du dispositif. Un élément de céramique, fixé à la surface 30 de l'embase, est percé d'une ouverture pour recevoir le dispositif. A la face supérieure de l'élément de céramique sont fixés deux autres conducteurs d'électrodes du dispositif et une voie de conducteur s'étend de l'un de ces conducteurs, à travers l'élément de céramique, à l'une des électrodes du dispositif, o^'ou-35 verture de lëlément de céramique est hermétiquement fermée par un couvercle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin an— 40 nexé, dans lequel : 6906426 -2- 2003761 La fig.l est une vue éclatée d'un emballage conforme à la présente invention; La fig.2 est une vue en perspective de l'emballage assemblé ; 5 La fig.3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la f ig. 2 ; La fig.4 est une vue par dessous du disque 28 de la fig.l; La fig.5 est une vue éclatée d'un second mode de réalisation de l'emballage de transistor de la présente invention; et 10 La fig.6 est une vue par dessous du disque 96 de la fig.50 La fig.l illustre un emballage de transiior conforme à la présente invention qui peut être monté sur un goujon métallique 2 comportant une tige filetée 4 et une plate—forme 6. Il est bien évident que cette partie a été incorporée afin d'illustrer 15 la manière dont l'emballage peut être monté, mais qu'elle ne constitue pas une partie essentielle de la présente invention,» Un mode de réalisation d'un emballage conforme à l'invention comprend une embase de céramique 8 qui se présente sous la forme d'un disque plat dont une partie peut être coupée pour 20 faciliter l'orientation. La face inférieure du disque 8 comporte un revêtement métallique 9 qui permet de le fixer sur la face supérieure de la plate-forme 6 du goujon de montage (fig.3) «, La face supérieure 10 de ce disque comporte une première partie métallisée centrale 12 qui se compose d'une languette 14 et 25 d'une base élargie 16. Comme il sera expliqué plus en détail par la suite, un transistor peut être monté sur la partie élargie 16, tandis que la languette 14 constitue une partie de la voie de conduction aboutissant à un conducteur d'électrode. La surface 10 comporte aussi une seconde partie métallisée 18 s'é-30 tendant autour de sa périphérie. L'emballage comprend aussi un conducteur d'émetteur 20 ayant une partie centrale élargie 22 percée d'une ouverture circulaire 24. De la partie centrale 22 s'étendent deux ailettes radiales 26 et 26'0 Les ailettes 26 et 26' sont aplaties et ont 35 la forme de rubans. Le conducteur d'émetteur 20 est adapté à être scellé à la partie métallisée 18 de l'embase 8 de façon que le grand axe des ailettes 26 et 26" soit perpendiculaire au grand axe de la languette 14 de l'embase 8. L'ouverture 24 est dimensionnée de façon que le conducteur ne touche pas la partie 40 métallisée 12 du disque. 6906426 -3- 2003761 L* emballage comprend aussi un second disque de céramique 28 légèrement plus épais que le conducteur d'émetteur 20 efe est dimensionné de façon à s'ajuster étroitement dans l'ouverture 24 du conducteur d'émetteur. La face supérieure du disque 24 5 comporte une première partie métallisée 30 et une seconde partie métallisée 32 séparée de la première. Un petit trou 34 est percé dans le disque 28, entre ses faces supérieure et inférieure dans la partie métallisée 20. Une ouverture rectangulaire 36, relativement grande, s'étend à travers la partie métallisée 32 du dis-10 que 28. L'ouverture 36 est dimensionnée de façon qu'une partie de la région métallisée 18 voisine de la partie métallisée 16 de l'embase 8 soit découverte quand le disque 28 est en place (fig.3). La fig.4 est une vue par dessous du disque 28. Comme le 15 montre la fig.4, la face inférieure du disque 28 comporte une partie métallisée périphérique 38 et une seconde partie métallisée plus petite 40 entourant le trou 34. La partie métallisée 38 permet de souder le disque à l'embase de céramique 8, tandis que la partie métallisée 40 est destinée à établir un contact élec-20 trique avec la languette métallisée 14 de la face supérieure de l'embase 8. L'emballage comporte, en outre, un conducteur de collecteur 42 en forme de ruban qui se compose d'une partie allongée 44 et d'une extrémité élargie 46. La surface inférieure de l'extrémi-25 té 46 est adaptée à être brasée à la partie métallisée 30 du disque 28. Le conducteur de collecteur 42 est également percé d'un trou 48 appelé à s'aligner avec le trou 34 du disque 28. Une goupille métallique 50 est adaptée à passer à travers les trous 48 et 34 du conducteur de collecteur 42 et du disque de céramique 28 30 pour établir une connexion électrique avec la languette métallisée 14 de la face supérieure de l'embase de céramique 8 (fig.3). L'emballage comprend également un conducteur de base 52, lui aussi en forme de ruban et qui comporte une partie allongée 54 et une extrémité élargie 56 percée d'une ouverture rectangu-35 laire 58. La face inférieure de l'extrémité 56 est adaptée à être soudée à la partie métallisée 32 du disque 28 de façon que l'ouverture 58 soit alignée avec l'ouverture 36 du disque. L'ouverture 36 du disque 28 et l'ouverture 58 du conducteur de base 52 forment un puits destiné à loger le transistor qui 6906426 -4- 2003761 doit être emballé. Après que ce transistor a été monté dans l'emballage, on ferme hermétiquement l'ouverture du puits en utilisant un mince cadre métallique rectangulaire 60 adapté à s'ajuster autour de la périphérie de l'ouverture 58 du conducteur de base 5 52 et un couvercle 62 dimensionné pour couvrir l'ouverture 58 et pour être soudé sur celle-ci par brasage. On va expliquer maintenant la manière dont un transistor peut être monté dans cet emballage. On place un transistor 64 (fig.3) au centre de la partie 10 métallisée 16 de l'embase 8 et on soude son électrode de collecteur 66 à celle-ci. Sur la face supérieure du transistor se trouve une électrode d'émetteur 68 et une électrode de base 70. On relie l'électrode d'émetteur 68 au moyen d'un fil 72 à la partie la plus proche de la partie métallisée 18 de l'embase de céramique 8. 15 On relie également l'électrode de base 70, à l'aide d'un fil 74, à la partie la plus proche de la région métallisée 32 de la face supérieure du disque de céramique 28. Comme le montre la fig.3, la voie de conduction partant de l'électrode de collecteur 66 s'étend à travers la languette métal-20 lisée 14, la goupille 50 et les parties 46 et 44 du conducteur de collecteur 42. Un mode de réalisation légèrement différent de l'emballage de la présente invention est illustré par la vue éclatée de la fig.5. Cet emballage est destiné à être monté sur un goujon mé-25 tallique 76 ayant ubb partie filetée 78 et une plateforme 80 qui présente une partie en retrait 82. La partie en retrait 82 est destinée à augmenter la tension de claquage du dispositif, ainsi que la résistance mécanique de l'emballage assemblé. Sur le dessus de la plate-forme 82 est montée une embase 30 de céramique 84 ayant approximativement les mêmes dimensions que la plate-forme métallique 80. La plate-forme 80 et l'embase 84 ont une forme générale circulaire, mais présentait des découpes sur des côtés opposés de leur périphérie. Le dessus de l'embase 84 présente des parties métallisées 35 86 et 88 ayant les mêmes fonctions que les parties métallisées correspondantes du mode de réalisation précédent de l'invention. La partie métallisée périphérique 88 de l'embase 84 est soudée à la face inférieure de la partie centrale d'un conducteur d'émetteur 90 qui comporte une partie périphérique centrale 92 et des 6906426 -5- 2003761 ailettes 94 et 94'. Dans ce mode de réalisation, la partie périphérique 92 s'étend davantage vers l'intérieur en direction du centre de l'ouverture 93, de sorte que le conducteur d'émetteur du transistor peut être fixé à celle-ci. Dans le mode de réalisa-5 tion précédent, le conducteur d'émetteur était fixé à une partie métallisée de l'embase. Sur le dessus de la partie périphérique 92 du conducteur d'émetteur 90 est montée la surface inférieure d'un disque de céramique 96. XI est à noter que dans ce mode de réalisation, le 10 disque de ceramique repose sur le dessus du conducteur d'émetteur, au lieu d'être inséré dans l'ouverture de ce conducteur, comme dans le mode de réalisation précédent. Comme le montre la fig.6, la face inférieure du disque 96 présente une partie métallisée périphérique 98 qui est légèrement au-dessus du reste de la sur-15 face du disque afin de faciliter l'établissement d'une bonne soudure entre la partie métallisée 98 et le conducteur d'émetteur0 En se reportant à la fig.5, on voit que la face supérieure du disque 96 comporte deux parties métallisées 100 et 102. Un petit trou 104 est percé dans la partie métallisée 100 du disque 20 96, tandis qu'une ouverture d'émetteur 106 de forme rectangulaire traverse la couche métallisée 102 du disque 96. Dans ce mode de réalisation, une connexion électrique est établie à travers le disque de céramique 96 au moyen d'un tout petit ressort en "C" 108 que l'on introduit dans le trou 104 de 25 manière qu'il fasse saillie par le fond de celui-ci et vienne faire contact avec la partie métallisée 86 de l'embase. Le sommet du ressort 108 s'avance légèrement au-dessus de la face supérieure du disque 96, de sorte que quand on soude le conducteur de collecteur 109 à la partie métallisée 100, le ressort 108 établit 30 un contact électrique avec celle-ci. Quand on soude le conducteur de collecteur 109 au disque 96, le conducteur de base 110 est soudé en même temps à la partie métallisée 102 de ce dernier. Comme dans le mode de réalisation précédent, on complète l'ensemble en utilisant un cadre métallique 112 et un couvercle 35 de .-îiétal '114 pour fermer le dessus de l'ouverture rectangulaire 111 du conducteur de base. Dans les deux modes de réalisation représentés, les conducteurs d'émetteur et de base peuvent être interchangés» Les diverses ragions métallisées des disques de céramique 6906426 -6- 2003761 peuvent être produites en pulvérisant une solution de molybdène et de i, anganèse à travers un masque afin de déposer d'abord une mince couche métallique de molybdène et de manganèse qui adhère bien à la céramique, puis en formant un dépôt d'argent sur cette 5 couche métallique initiale. Les disques de céramique peuvent être en oxyde de béryllium ou d'aluminium. La métallisation des disques de céramique peut aussi être exécutée en déposant de l'argent sur du tungstène. Pour monter l'embase de céramique sur le goujon métallique 10 on peut d'abord nickeler le dessus du goujon, puis on peut braser la céramique, dont le fond est métallisé, au dépôt de nickel„ Parmi les avantages des emballages de la présente invention, on peut mentionner : (a) un faible coût d'assemblage, un seul cadre de brasage 15 étant nécessaire, les éléments de céramique devant être brasés comportant des revêtements de métal dans les régions de brasage; (b) l'aptitude à dissiper une énergie importante; (c) la robustesse; et (d) de bonnes soudures hermétiques, bien que les conducteur.': 20 aient la forme de rubans0 6906426 -7- 2003761 REVENDICATIONS 1) Un emballage ou une monture pour un dispositif semiconducteur possédant plusieurs électrodes qui comprend: une embase isolante adaptée à supporter ce dispositif, cette embase com-5 portant une grande face ayant deux parties métalliques séparées pour connecter certaines électrodes du dispositif à celles-ci; un conducteur en forme de ruban soudé à l'une desdites parties métalliques, ce conducteur étant percé d'une ouverture découvrant une partie de ladite face de l'embase; un élément de céramique 10 dont l'épaisseur est supérieure à celle dudit conducteur, disposé dans ladite ouverture et ayant une face inférieure fixée à la dite embase, ledit élément étant percé d'une ouverture pour loger ledit dispositif, ledit élément comportant également une surface supérieure ayant deux régions conductrices séparées; des électro-15 des du dispositif connectées à chacune desdites régions; des conducteurs s'étendant à travers ledit élément de céramique pour connecter l'un des conducteurs d'électrodès à l'une desdites parties métalliques de l'embase; et un couvercle fixé hermétiquement au-dessus de ladite ouverture dudit élément de céramique. 20 2) Un emballage pour un dispositif semiconducteur ayant, au moins, trois électrodes, selon la revendication 1, dans lequel l'embase isolante comporte une face supérieure à laquelle est soudé le conducteur en forme de ruban, l'élément de céramique étant fixé à ladite surface et étant percé d'une ouverture pour 25 loger ledit dispositif, ledit élément ayant une face supérieure, des conducteurs pour deux autres électrodes du dispositif étant connectés séparément à cette face supérieure de l'élément de céramique. 3) Un emballage selon la revendication 2 dans lequel Ifemba-30 se est un disque de céramique et ladite face supérieure comporte une région métallisée dont une partie est adaptée à être reliée à l'une des électrodes dudit dispositif, tandis qu'une autre partie de cette région constitue une partie de ladite voie de conduction. 35 4) Un emballage selon la revendication 2, dans lequel le conducteur en forme de ruban comporte deux ailettes s'étendant hors de l'embase, suivant des directions opposées. 5) Un emballage selon la revendication 2 dans lequel la face supérieure de l'élément de céramique comporte deux régions 6906426 -s- 2003761 métallisées séparées dont chacune est adaptée à être reliée à l'un des deux conducteurs mentionnés,,