Brevet FR2049217A1 — publié le 19710326

1. 2049217 La présente invention est relative à un transistor ainsi qu'à son procédé de fabrication, et plus particulièrement à un transistor enrobé sous plastique et à un procédé qui s'adapte particulièrement à une production automatisée. 5 Initialement, les transistors étaient conditionnés, ou enfermés, dans des enveloppes de céramique ou de verre, ou dans des boîtiers métalliques. Plus récemment, les transistors étaient enrobés directement dans une matière plastique telle qu'une résine époxy ainsi que le décrit par exemple le brevet des Etats-Unis n° 10 3*439.238. Suivant les anciens procédés, comme par exemple avec les boitiers métalliques, la pastille du transistor est fixée sur la base du boitier métallique qui peut ou non servir de connexion électrique avec le transistor, les autres jonctions du transistor étant reliées à des fils de sortie isolés du boitier. Le dessus, 15 ou couvercle du boitier est habituellement placé au-dessus du transistor et fixé à l'a base par soudage après que le boitier ait été vidé, ou rempli d'un gaz inerte. Dans un procédé plus récent d'enrobage direct, la pastillé du transistor est alliée directement à un ou plusieurs des fils de sortie qui constitue habituellemnt la 20 connexion avec le collecteur du transistor. Les fils de sortie sont maintenus ensemble par une bande extérieure ou un élément de la monture et l'émetteur et la base du transistor sont reliés électriquement par des fils de jonction aux autres fils de sortie. Après que la pastille du transistor, les fils de jonction et une 25 partie des fils de sortie ont été enrobés dans un matériau plastique, la bande ou élément de monture extérieur est enlevé pour terminer le processus de fabrication. Un premier but de l'invention est de fournir un procédé perfectionné de fabrication de transistors et un procédé économique d'enrobage sous.plastique convenant 30 à un assemblage automatisé. Dans les transistors enrobés sous plastique du type décrit ci-dessus, la configuration des connexions ne se prête ni à l'assemblage ni au raccordement entièrement automatisés du fait que les connexions plates, ou les fils, n'offrent pas un guidage' 35 suffisamment précis au positionnement de la pastille du transistor pour convenir à une liaison automatique. Un autre but de l'invention est donc de réaliser une configuration de support pour un transistor, un procédé d'assemblage, et un agencement des connexions appropriés pour permettre un raccordement automatique. 40 Suivant une caractéristique de l'invention il est 70 24121 2. 2049217 prévu un support en verre dont la configuration satisfait aux exigences mentionnées ci-dessus. Cet agencement comporte trois conducteurs comportant des têtes analogues à des ';têtes de clous entourées d'un bourrelet de verre formé de façon à obtenir une dis-5 tance et un angle constants entre les.trois têtes. Une pastille de transistor peut ensuite être alliée à l'une des têtes et le raccordement des fils de liaison à l'émetteur et à la base du transistor peut s'effectuer de manière automatique. L'ancienne technique d'enrobage sous plastique des 10 transistors n'est pas appropriée .pour-permettre des vérifications rapides du fonctionnement avant enrobage du fait que les conducteurs sont reliés électriquement entre eux par des pièces conductrices jusqu'à ce que le transistor soit terminé. Un autre but de l'invention est de fournir un agencement de connexions qui sont 15 isolées pendant le cours de la fabrication de sorte que des essais de contrôle de fonctionnement peuvent être faits pendant la fabrication et avant l'enrobage ce qui entraîne une économie par le fait que les transistors défectueux ne sont pas enrobés. Dans les procédés antérieurs le support ou bâti de 20 coïinexion est réalisé au cours d'un processus séparé, à partir duquel avait lieu la mise en place et la connexion de la pastille du transistor.- Un autre but de l'invention est de fournir un procédé d'assemblage de transistors dans lequel le support, le- positionnement de la pastille et la liaison s'intègrent dans un processus 25 continu. L'un des défauts anciens procédés en ce qui concerne la précision du positionnement de la pastille provient du fait que la pastille est placée sur une partie horizontale du fil de sortie ou de - la monture de connexion. En raison de la flexibilité du ma- 3Q tériau dans lequel le fil de sortie est habituellemnt fabriqué, il ae produit un effort de flexion longitudinale^ui ne peut pas êtTre évité, effort qui eînpêche un positionnement vertical précis de la pastille du transistor,par rapport à une connexion par exemple. L'invention a en conséquence également pour but de réaliser un agen- 35 cernent d'un support dans lequel l'effort longitudinal sur le fil de sortie est éliminé . L'invention a pour objet un procédé dans lequel trois fils de sortie comportant une tête à l'une de leurs extrémités sont assemblés dans une position prédéterminée les uns par rapport aux 40 autres. Une ébauche en verre de forme tubulaire disposée de façon à entourer les trois conducteurs à têtes. Le verre est ensuite bad original 70 24121 3- 2049217 chauffé jusqu'à ce qu'il fonde et s'affaisse autour des trois fils de sortie. Le bourrelet des fils de sortie est alors mis en forme de façon prédéterminée. Le chauffage du verre est poursuivi ■ jusqu'à- obtenir un recuit approprié. Une pastille de transistor est ensuite placée sur l'une des têtes ; une connexion est 5 faite entre l'émetteur ët l'un des autres fils de sortie ; une autre connexion est faite entre la base et l'autre fil de sortie. Ensuite, le transistor est placé dans la cavité d'un moule et enrobé d'une matière plastique, de préférence une résine époxy d'un type connu, comme décrit dans le brevet précité. 10 D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d' exemple : la Fig. 1 représente un transistor enrobé sous plas-15 tique réalisé selon l'invention ; la Fig. 2 est une vue en plan d'un support selon 1' invention j la Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2 ; 20 la Fig. 4 est un schéma synoptique des étapes de 1' assemblage et de l'enrobage du transistor, suivant l'invention ; ■ les Fig. 5a à 5£ sont des vues schématiques d'un transistor montrant la progression des phases de l'assemblage et de l'enrobage. En se référant à la Fig. 1, on voit un transistor 25 1 enrobé sous plastique réalisé selon l'invention et comportant plusieurs fils plaqués d'or 2-4 constituant les connexions électriques du transistor terminé. Chacun des fils de sortie 2-4 comporte, à son extrémité interne une partie supérieure aplatie 2a, 3a et 4a qu'on désignera par le terme "tête" dans la suite de la 30 description, une partie ou tige interne 2b, 3b et 4b et une partie matricee -u refoulée en bourrelet de forme sphérique 2c, 3c et 4c, toutes ces parties des fils de sortie 2-4 devant être recouvertes par le corps moulé 5 du transistor. Les fils de sortie ont un diamètre d'environ 0,5 millimètre. Les parties externes 2d, 3d et 4d 35 des fils de sortie 2-4 ont une longueur quelconque dépendant de l'utilisation envisagée pour le transistor. Un corps isolant 6, de préférence en verre au borosilicate, relie entre eux les trois fils de sortie 2-4 et entoure leurs parties 2b-4b, ces éléments constituants le support. 40 bad originau 70 24121 4. 2049217 La construction du support de transistor selon l'invention est représenté plus particulièrement aux Fig. 2 et 3- Le socle isolant 6 dans son ensemble a une forme triangulaire avec les fils de sortie 2-4 situés aux sommets du triangle. Le corps iso-5 lant 6 a dans son ensemble une section rectangulaire (Fig. 3) avec les têtes 2a-4a au-dessus de la surface supérieure 6a et les bourrelets 2c-4c adjacents à la surface intérieure 6b du corps isolant. Une pastille de transistor 7 est fixée et alliée à la tête 2a, ladite pastille comprenant un collecteur, une base et un émetteur. La tête 2a, et par conséquent le fil de sortie 2 constituent donc la connexion électrique du collecteur de la pastille 7 du transistor, tout en assurant le support mécanique de la pastille. Les fils de liaison 8 et 9 relient électriquement l'émetteur et la base de la pastille 7 aux têtes 3a -et 4a, les fils de sortie 15 3 et 4 constituant ainsi les connexions électriques extérieures avec la-base et l'émetteur de la pastille. Il suffit que le dessus de la tête 2a soit plaquée d'or pour pouvoir y allier la pastille du transistor mais tous les fils ou seulement le fil 2 peuvent être ainsi revêtus. 20 Les stades de fabrication du transistor 1 sont indi qués dans .le schéma synoptique de la Fig. 4. De façon classique, une pastille de semi-conducteur, de silicium par exemple, est traitée au cours d'une série d'opérations de réserve photographique, de déposition et de diffusion (A) permettant d'obtenir un certain 25 nombre de transistors sur la pastille, chacun desdits transistors comportant un collecteur une base et un émetteur. Le matériau constituant la pastille initiale forme normalement le collecteur, et les diffusions forment la base et l'émetteur. Une couche conductrice est "déposée par vaporisation sur les zones appropriées pour 30 constituer les zones de raccordement de l'émetteur et de la base. La pastille avec les transistors formés sur elle est alors vérifiée pour les caractéristiques électriques de chaque transistor et si certains de ces transistors sont trouvés défectueux, ils sont indiqués par des marques appropriées (B). La plaque est alors tra-35 cée et découpée (C) pour donner des pastilles de transistor individuelles, ayant à peu près 0,5 mm de côté. Toute pastille défectueuse est éliminée à la suite du découpage. Pour réaliser un transistor selon l'invention, un support est construit en positionnant un certain nombre de fils de '40 sortie (D) , en plaçant autour d'eux une pièce de verre préformée bad original COPY 70 24121 5- 2049217 (E) et en formant le support par chauffage du verre de façon à entourer et fixer l'ensemble les fils de sortie (F). Une pastille individuelle provenant du traitement des pastilles est alors placée sur le support au-dessus de l'un des fils de sortie (G), alliée 5 ave c lui (H) et raccordée ensuite aux autres fils de sortie (I). Le raccordement peut être effectué par un procédé classique de liaison par compression à chaud, mais de préférence par une machine automatique de raccordement de semi-conducteurs. Le transistor est ensuite enrobé (J). 10 Les étapes de l'assemblage du support et de l'enro bage de la pastille du transistor sont montrées schématiquement par les Fig. 5a-5e. En se référant à la Fig. 5a les fils de sortie 2-4 sont placés dans des ouvertures appropriées 11-13 d'un gabarit de montage 14. Une ébauche 15 en verre- est alors placée sur le ga-15 barit 14 autour des fils de sortie 2-4 et plus particulièrement, entourant les parties 2b-4b desdits fils de sortie. Bien que 1' ébauche de verre 15 soit représentée comme étant de forme tubulai-re et que de préférence elle ait cette forme on remarquera que cette ébauche peut consister en une sphère ou un cylindre massif, 20 placé entre les fils de sortie. L'ébauche 15 est alors chauffée par des brûleurs 16 et 17 comme le montre schématiquement la Fig. 5b. La chaleur développée par les brûleurs 16 et 17 ramollit ou fond l'ébauche 15 qui coule autour des parties 2b-4b des fils de sortie. Le verre fondu est alors amené à la forme triangulaire du 25 support définitif au moyen d'un outil de formage 18 (Fig. 5c) de sorte qu'une forme uniforme est obtenue en vue"de l'étape finale d'enrobage. Pour assurer que le verre provenant de l'ébauche ne déborde pas au-dessus des têtes 2a-4a, une matrice supérieure 19 peut être abaissée sur les têtes 2a-4a lorsque les pièces latéra-30 les de formage 18 se rapprochent. Une pastille de transistor 7 est alors pla'cée au-dessus de la tête 2a et alliée à celle-ci par chauffage, constituant ainsi la connexion avec le collecteur de la pastille du transistor. Les fils de liaison 8 et 9 sont alors reliés à la base et à l'émetteur de la pastille du transistor et aux 35 fils de sortie 3 et 4 respectivement. Le montage terminé est ensuite placé dans la cavité 20 d'un moule à injection et un matériau plastique approprié est injecté dans le moule pour enrober l'ensemble. On connait un dispositif automatique pour effectuer le processus d'assemblage ci-dessus. Bien que le transistor décrit 40 soit au silicium, il peut être de tout autre matériau semi-conduc-teur tel que le germanium. COPY 70 24121 6- 2049217 REVENDICATIONS 1 - Transistor caractérisé en ce qu'il comporte un support, ledit support comprenant plusieurs fils de sortie fixés à 5 un écartement déterminé les uns par rapport aux autres au moyen d'un isolant électrique, chacun desdits fils de sortie ayant une tête aplatie à l'une de ses extrémités, sur l'une des faces audit isolant, une pastille de transistor fixée sur l'une desdites têtes aplaties, un fil de liaison reliant une partie de ladite pastille 10 de semi-conducteur à une deuxième desdites têtes aplaties, et un enroulage enfermant ledit semi-conducteur, lesdits fils de liaison et les portions desdits fils de sortie se -trouvant immédiatement au-dessous dudit isolant. 2 - Transistor suivant la revendication 1, caracté-15 risé en ce que ladite pastille de transistor comporte des régions de. collecteur, de base et d'émetteur, la tête aplatie sur laquelle la pastille est fixée étant le conducteur de collecteur. 3 - Transistor suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pastille de transistor comporte des régions 20 de collecteur, de base et d'émetteur, la région de collecteur é-tant fixée par alliage à ladite tête aplatie. 4 - Transistor suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pastille de transistor est en silicium, la tête aplatie sur laquelle la pastille est fixée étant plaquée d'or •25 grâce à quoi la pastille peut être fixée par alliage sur ladite tête. 5 - Transistor suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit isolant est constitué d'un corps en verre formé ayant dans son ensemble la forme d'un triangle, lesdits fils 30 de sortie étant disposés à peu près aux angles dudit corps triangulaire. 6 - Transistor suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite pastille de transistor est en silicium et ■ comporte des régions de collecteur, de base et d'émetteur, la tête 35 aplatie sur laquelle la pastille est montée étant plaquée d'^r grâce à quoi ladite région de collecteur de ladite pastille peut être fixée par alliage pour constituer le conducteur électrique de ladite région de collecteur, ledit fil de liaison connectant la ' région d'émetteur à l'un desdits fils de sortie et un autre fil de 40 liaison connectant la région de base à l'autre desdits fils de sortie. 8AD QRtGINAL t COPy 70 24121 7. 2049217 7 - Transistor suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits fils de sortie comporte une partie formant bourrelet débordant du diamètre principal dudit fil de sortie en un point espacé, mais très proche de la face dudit iso- 5 lant opposée auxdites têtes, une pastille de transistor semi-conducteur montée sur l'une desdites têtes aplaties, un premier fil de liaison reliant une portion de ladite pastille de semi-conduc-teur à une seconde desdites têtes aplaties, et un enrobage enfermant ledit semi-conducteur, ledit fil de liaison et les parties 10 desdits fils de sortie s'étendant au-delà des bourrelets vers les-dites têtes aplaties. 8 - Transistor suivant la revendication 7> caractérisé en ce que ladite pastille de transistor comporte des régions de collecteur, base et émetteur, la tête aplatie sur laquelle la 15 pastille est fixée étant le conducteur électrique de collecteur. S - Transistor suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ladite pastille de transistor comporte des-régions de collecteur, de base et d'émetteur, la région de collecteur étant fixée par alliage à la tête aplatie. 20 10 - Transistor suivant la revendication 7, caracté risé en ce que ladite pastille de transistor est en silicium, ladite tête aplatie sur laquelle la pastille est fixée étant plaquée d'or grâce à'quoi la pastille peut être fixée par alliage sur ladite tête. 25 11 - Transistor suivant la revendication 7> caracté risé en ce que ledit isolant est constitué par un corps de verre ayant dans son ensemble la forme d'un triangle, lesdits fils de sortie étant disposés aux sommets dudit corps triangulaire. 12 - Support de transistor, caractérisé en ce qu'il 30 comprend plusieurs fils de sortie, chacun desdits fils comportant une tête aplatie à l'une de ses extrémités, et un corps isolant entourant lesdits fils et les fixant ensemble dans une position déterminée les uns par rapport aux autres. 13 - Support de transistor suivant la revendication 35 12, caractérisé en ce que ledit corps isolant est en verre formé pour lui donner la forme d'un triangle, les fils de sortie constituant un groupe de trois fils, situés à peu près aux sommets dudit corps. 1k - Support de transistor suivant.la revendication 40 12, caractérisé en ce chacun desdits fils de sortie comporte une bad original : G©?? 70 24121 8 2049217 tête aplatie à l'une de ses extrémités et chacun desdits fils de sortie ayant une partie formant bourrelet débordant du diamètre principal dudit fil de sortie en un point espacé j mais'très proche de l'extrémité du fil de sortie ayant ladite tête aplatie,et 5 un corps isolant entourant lesdits fils de sortie entre ladite tête aplatie et ladite partie formant bourrelet, et fixant lesdits fils de sortie dans une position déterminée les uns par rapport aux autres . 15 - Support de transistor suivant la revendication 10 i4, caractérisé en que ledit corps isolant est en verre et a dans son ensemble la forme d'un triangle, les fils de sortie constitue^ un groupe de trois fils disposés aux sommets dudit corps. 16 - Support de transistor suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un corps isolant entourant 15 lesdits fils de sortie et les fixant ensemble dans une position déterminée les uns par rapport aux autres. 17 - Support de transistor suivant la revendication 16, caractérisé en ce que ledit corps isolant est en verre formé pour avoir dans son ensemble la forme d'un triangle, les fils de 20 sortie constituant un groupe de trois fils situés aux angles dudit corps. 18 - Procédé d'enrobage d'un transistor, caractérisé en ce qu''on charge plusieurs éléments de fils de sortie dans un gabarit de montage pour maintenir lesdits fils de sortie dans une 25 porition prédéterminée les uns par rapport aux autres, on dispose ûna ébauche en verre sur le gabarit, près des extrémités supérieures desdits fils de sortie, on chauffe ladite ébauche en verre jusqu'à ce que le verre se ramollisse et coule autour desdits éléments de fils de sortie, on met en forme le verre autour desdits 3° fils de sortie suivant une forme prédéterminée, on dispose une pastille de transistor sur l'un desdits fils de sortie, on branche des connexions électriques entre les parties de ladite pastille de transistor et les autres fils de sortie et on enrobe ledit support et la pastille dans une matière plastique. 35 19 - Procédé de fabrication d'un transistor, carac térisé en ce que l'on dispose plusieurs fils de sortie dans un gabarit de montage avec lesdits fils de sortie dans une position pri déterminée les uns par rapport aux autres , on met en place un corps en verre contre les extrémités des fils qui dépassent du ga' 40 barit, on chauffe le corps en verre jusqu'à la température de for BAD ORIGINAL COPY 70 24121 9- 2049217 mage, on forme le verre autour des fils de sortie pour relier mécaniquement les fils de sortie et constituer un support de semiconducteur. 20 - Procédé suivant la revendication 19, caractérisé en ce qu'on fixe par alliage un semi-conducteur à une extrémité de l'un des fils de sortie au-dessus du corps en verre mis en forme et on relie entre eux le transistor et d'autres fils de sortie au moyen de fils de jonction. 21 - Procédé de fabrication d'un transistor suivant la revendication 19, caractérisé en ce qu'on dispose plusieurs fils de sortie dans plusieurs zones de montages dans un gabarit de montage grâce à quoi lesdits fils de sortie.sont fixés dans une position prédéterminée les uns par rapport aux autres, on dispose un' anneau en verre autour desdits fils de sortie, on chauffe l'anneau en verre jusqu'à la température de formage, on forme l'anneau en verre autour des fils de sortie pour maintenir mécaniquement les dits fils de sortie dans leur position prédéterminée, on fixe par un alliage un semi-conducteur à l'un des fils de'sortie et on relie entre eux au moins une partie dudit semi-conducteur à : au moins un autre fil de sortie au moyen d'un fil de jonction. 22 - Procédé de fabrication d'un transistor suivant la revendication 19> caractérisé en ce qu'on forme un. support comprenant plusieurs fils de sortie maintenus ensemble mécaniquement t par un corps isolant en forme, chacun desdits fils de sortie comportant une partie en forme de tête aplatie, on dispose une pastille de transistor sur l'une desdites têtes aplaties, on chauffe ladite tête aplatie et ladite pastille de transistor pour fixer cette dernière par alliage sur ladite tête aplatie, et on relie une partie dudit transistor à au moins l'un desdits autres fils de sortie du support. 23 - Procédé suivant la revendication 22, caractérisé en ce que ledit support comporte trois fils de sortie, ladite • pastille de transistor comportant un collecteur, une base et un émetteur, ledit collecteur étant fixé par alliage à l'un desdits . fils de sortie et la base et l'émetteur de la pastille sont connectée électriquement aux autres des fils de sortie. 24 - Procédé de fabrication d'un transistor suivant la revendication 19, caractérisé en ce que l'on assemble plusieurs fils de sortie, chacun desdits fils de sortie ayant une partie en forme de tête aplatie, dans une position prédéterminée les uns par COPY 70 24121 10. 2049217 rapport aux autres, on forme un bloc isolant autour desdits fils de sortie pour les maintenir en position fixe les uns par rapport aux autres, on fixe par alliage une pastille de transistor sur 1' une desdites têtes, on fixe à chaud un premier fil à une première 5 partie de la pastille et à l'un des autres fils de sortie et on fixe à chaud un second fil à une autre partie dudit transistor et à un autre desdits fils de sortie. 25 - Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur enrobé, caractérisé en ce qu'on assemble plusieurs fils de 10 sortie, on forme un bloc isolant- autour desdits fils de sortie pour les maintenir en position fixe les uns par rapport aux autres, on relie électriquement un semi-conducteur à l'un desdits fils de sortie et on enrobe ledit bloc isolant, du semi-conducteur et des parties desdits fils de sortie dans un matériau de moulage. 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