Brevet FR2028859A1 — publié le 19701016

î 2028859 La présente invention concerne le revêtement cL •une surface d'un corps, d'une pièce ou d'un objet à l'aide d'une résine et, plus spécialement, le revêtement d'une surface d'un corps semi-conducteur avec une résine polyimide stabilisée. 5 Le but de l'invention est de créer un procédé permettant l'application aisée et simple d'un tel revêtement sur une surface . L'invention est matérialisée dans un procédé pour l'application d'un revêtement de polymère sur une surface d'un corps, 10 d'une pièce ou d'un objet, consistant à appliquer une couche d'une solution de matière polymère sur cette surface et à poly-iiériser la couche sous une pression supérieure à la pression atmosphérique, à haute température, pour donner un revêtement de polymère, les produits de condensation chimique de la matière 15 polymère ne déformant pas le revêtement lors de leur évaporation à partir de celui-ci. Le corps ainsi revêtu peut être un corps en matériau semiconducteur, par exemple une diode ou un thyristor, et le revêtement peut être appliqué sur des zones formant jonctions à la 20 surface de ce corps. Le polymère peut être un polyimide et la polymérisation de la couche peut être effectuée dans un récipient sous pression, dans une atmosphère qui peut être constituée par de l'air, de l'azote ou de l'argon, à une pression manométrique comprise 25 entre 3j5 et 70 kg/cm2 et à une température comprise entre 50 et 2?0°C. L'atmosphère peut être constituée par un courant dé gaz inerte sous une pression de l'ordre indiqué. La description donnée ci-après permettra de mieux compren-30 dre comment cette invention peut être mise en oeuvre. Il existe des matières polymères qui, lorsqu'elles sont dissoutes dans un solvant convenable et-appliquées sous forme, d'une couche sur une surface d'un corps ou d'une pièce, peuvent être polymérisées pour donner un revêtement de polymère. Toute-35 fois, pour provoquer la polymérisation, il faut éliminer tout d'abord le solvant, puis les produits de condensation chimique résultant de la polymérisation. Cette élimination est effectuée habituellement par la chaleur qui déclenche la polymérisation et 70 01505 2 2028859 qui assure l'élimination par évaporation des matières indésirables. Les revêtements de polyimide sont des revêtements de polymère qui conviennent particulièrement bien à une utilisation 5 sur les zones ou régions formant jonctions des dispositifs semiconducteurs, par exemple des diodes ou des thyristors, dont les éléments peuvent avoir différentes formes, par exemple une forme cylindrique ou rectangulaire. Le revêtement protège la surface du matériau semi-conducteur et assure également la passivation 10 du dispositif, de sorte que les courants de fuite en surface sous l'influence de la température élevée et d'une polarisation électrique en sens inverse également élevée sont réduits. Le revêtement réduit également au minimum les modifications des propriétés électriques pendant la durée de service du dispositif. 15 Les procédés pour produire un revêtement de polyimide sont déjà connus. Ils font intervenir un chauffage de la couche de polymère. Pour éviter que le solvant et les produits de condensation ne perturbent la surface du revêtement par la formation de bulles traversant celui-ci lors.de leur évaporation sous l'effet 20 de la chaleur, il est nécessaire d'assurer une polymérisation très lente de la matière, et d'appliquer seulement une mince couche de matière polymère sur la surface. La polymérisation a été effectuée jusqu'ici à la pression atmosphérique, mais l'épaisseur du revêtement obtenu à la pression atmosphérique, 25 sans durée de polymérisation trop longue, n'est pas suffisante pour fournir l'amélioration requise des propriétés des dispositifs semi-conducteurs. En conséquence, les revêtements suivant l'invention sont polymérisés par chauffage sous pression, par exemple dans un autoclave à température contrôlée. La pression 30 à l'intérieur de l'autoclave peut être créée par un gaz convenable, par exemple par de l'air, de l'argon ou de l'azote. On décrira ci-après un processus de revêtement utilisant un vernis de polyimide du type DE 910-103, produit par la Société Beers Laboratories Incorporated, Chicago, Illinois, 35 Etats Unis d'Amérique. Ce vernis est formé par une solution de matière polymère dans un solvant. Une autre matière convenable est celle connue sous la dénomination "PYEE-M.L.", produite par la Société DuPont de Nemours Co., Limited, Etats Unis d'Amérique. 70 01505 3 2028859 Une couche du vernis est appliquée sur la surface à enduire. La surface et la couche sont ensuite placées dans l'autoclave et chauffées, la pression étant en même temps augmentée. Initialement, le solvant s'évapore à partir de la couche, mais au fur 5 et à mesure que la température s'élève, une réaction de condensation chimique se produit dans la couche de polymère, pendant la polymérisation de la matière. Un sous-produit résultant de la polymérisation est l'eau. Quand la polymérisation est effectuée à la pression atmosphérique, l'eau est présente à l'état de va-10 peur à la température de polymérisation, et elle s'évapore à travers le revêtement, en formant des huiles et en provoquant une déformation de ce revêtement. En augmentant la pression pendant la polymérisation, on empêche la formation de "bulles et on peut obtenir un revêtement plus épais au cours d'une seule applica-15 tion. Un temps de polymérisation plus court peut également être utilisé. Des conditions de polymérisation convenables pour le vernis mentionné ci-avant correspondent à une pression manomé-trique comprise entre 3,5 et 70 kg/cm2 et à des températures allant de 50 à 270°C. 20 La présence d'un revêtement de polyimide sur la surface d'une jonction d'élément semi-conducteur modifie de façon avantageuse les propriétés de cette surfaee. Par exemple, les courants de fuite superficiels à des températures voisines de'200°0 sont nettement réduits, ce qui améliore de façon considérable la 25 performance du dispositif. La surface du semi-conducteur est protégée par le revêtement et les modifications du matériau en surface sont réduites au minimum. Il en résulte que les propriétés électriques du dispositif électrique sont beaucoup plus stables pendant sa durée de service. 30 Suivant tin mode de mise en oeuvre préféré, ce revêtement est appliqué aux dispositifs semi-conducteurs ayant une forme sensiblement cylindrique, dans lesquels une ou plusieurs jonctions apparaissent sur la périphérie curviligne de l'élément. Cet élément semi-conducteur est normalement placé en sandwich entre 35 deux zones de contact circulaires. Le système formé par les contacts et l'élément peut être décapé pour supprimer les irrégularités résultant du travail et les impuretés à la surface de l'élément semi-conducteur, et pour obtenir la forme correcte pour la 70 01505 k 2028859 surface périphérique. Le revêtement de polyimide est ensuite appliqué pour assurer le recouvrement étanche de la surface décapée, afin d'éviter toute autre contamination,, L'élément revêtu assemblé peut ensuite être essayé avant son montage, par exemple sur une ti-5 ge de cuivre. Si l'élément est soudé sur cette tige, le revêtement de polyimide résiste à l'opération de soudage. Cette séquence d'opérations est avantageuse par rapport à la séquence précédemment connue, selon laquelle le dispositif assemblé est monté, puis décapé, muni d'un revêtement et essayé, de sorte que si le dispositif 10 présente des caractéristiques incorrectes et doit être mis au rebut, plusieurs opérations ont été perdues, le décapage des dispositifs montés pouvant en outre avoir pour conséquence une certaine contamination» De très minces films de revêtement de polyimide peuvent être 15 produits par rotation rapide du corps revêtu avant la polymérisation de la couche. De cette manière, la polymérisation produite par l'application de chaleur forme un plus petit nombre de bulles par évaporation de sous-produits de condensation. Bien que le procèssus de revêtement ait été décrit ci-avant 20 dans le cas d'un vernis de polyimide particulier, l'invention n'est pas limitée à ce vernis et d'autres matières polymères peuvent également être utilisées. D'autres modifications encore peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techni-25 ques, sans s'écarter de l'invention. 70 01505 5 2028859 EEVEHDICATIOHS 1. Procédé pour l'application d'un revêtement de polymère sur une surface d'un corps, d'une pièce ou d'un objet, caractérisé en ce qu'on applique une couche d'une solution de matière polymère sur cette surface et on polymérise la couche sous une 5 pression supérieure à la pression atmosphérique, à une température élevée, afin de former un revêtement de polymère, de sorte que les produits de condensation chimique de la matière polymère ne déforment pas le revêtement lors de leur évaporation à partir de celui-ci. 10 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pression supérieure à la pression atmosphérique est comprise entre 3,5 et 70 kg/cm2 au manomètre. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la température élevée correspond à une température com-15 prise dans une gamme allant de 50 à 270°C. 4o Procédé suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'atmosphère utilisée est de l'air, de l'azote ou de l'argon. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré-20 cédentes, caractérisé en ce que l'atmosphère est formée par un courant de gaz inerte maintenu à une pression supérieure à la pression atmosphérique. 6„ Procédé pour le revêtement d'une surface d'un corps, d'une pièce ou d'un objet suivant l'une des revendications pré-25 cédentes, caractérisé en ce que ce corps est en matériau semiconducteur. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le corps en matériau semi-conducteur présente une jonction qui s'étend jusqu'à la surface dudit corps. 50 8. Dispositif semi-conducteur muni- d'un revêtement par le procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.