Brevet FR2021493A1 — publié le 19700724

La présente invention se rapporte à des composants électroniques miniaturisés et elle a trait plus particulièrement à des supports de composants semi-conducteurs miniaturisés destinés à être branchés dans des circuits hybrides. 5 On connaît des circuits intégrés miniaturisés qui doivent être reliés à un support approprié avant d'être incorporés à une plaquette à circuit imprimé ou à un autre circuit hybride. Ces supports sont nécessaires du fait des dimensions extrêmement petites des composants électroniques miniaturisés par rapport aux 10 zones de connexion de la plaquette à circuit imprimé. Les composants électroniques miniaturisés peuvent aller du simple transistor jusqu'à des circuits plus complexes comprenant un- certain nombre de dispositifs actifs et passifs. Un certain nombre de procédés divers ont été mis au point 15 jusqu'à maintenant pour agencer les composants électroniques miniaturisés en vue de leur connexion à une plaquette à circuit imprimé. Par exemple, le côté inférieur d'un bloc de matériau céramique a été usiné pour former un support comportant plusieurs bossages ou saillies dépassant du corps et entre lesquelles existe 20 une surface plane. Les bossages sont métallisés à leurs extrémités. Le circuit électronique miniaturisé est disposé sur la surface plane existant entre les bossages et de petits fils de connexion sont branchés entre"les extrémités métallisées des bossa-• ges et des bornes du circuit électronique miniaturisé. Le support 25 est ensuite retourné et les extrémités métallisées des bossages sont reliées au circuit hybride de façon à fixer le support en position et à connecter électriquement le circuit électronique mi-^ niaturisé au circuit hybride. Ces supports, une fois retournés, masquent lë circuit électrique miniaturisé lors de sa connexion 30 avec le circuit hybride, ce qui pose des problèmes d'entretien et de contrôle des circuits miniaturisés. En outre, ces supports retournés nécessitent généralement une métallisation et un usinage de précision coûteux. On a également fabriqué des supports dans lesquels des compo-35 sants électroniques miniaturisés sont reliés à la surface supérieure d'un corps isolant, plusieurs fils métalliques flexibles étant reliés aux composants électroniques et partant horizontalement du corps du support. Les fils métalliques sont recourbés puis reliés à une plaquette à circuit imprimé. Il se pose parfois 40 des problèmes du fait des températures relativement élevées qui 69 36553 2 20 21493 sont nécessaires pour l'elier les fils métalliques au circuit hybride. Les fils flexibles posent des problèmes de fabrication et de manipulation ultérieure du support du fait qu'ils ont tendance à s'incurver et parfois à se rompre. En outre, ces fils flexibles 5 nécessitent quelquefois la prévision de trous dans la plaquette à circuit imprimé. On a également mis au poins des supports sans fils dans lesquels un circuit électronique miniaturisé est fixé sur la surface supérieure d'un support en céramique et est relié à des couches 10 métalliséœ discrètes prévues sur la surface supérieure du support en céramique. Des fils rigides sont reliés par une extrémité aux couches métallisées et traversent le support en céramique de façon à dépasser verticalement d'une certaine distance par rapport à la surface inférieure du support. Les extrémités des fils sont 15 ensuite soudées sur use plaquette à circuit imprimé. On doit exercer un éehauffemeat assez important pour fixer ces supports sur la plaquette à circuit imprimé. En outre, il se pose des problèmes du fait de l'emprisonnement du flux de soudure entre les fils dégagés qui dépassent vers le bas, ce qui établit des court-20 circuits et augmente les frais d'entretien. En outre, de tels supports nécessitent généralement que les zones supérieures métallisées soient constituées d'un métal de même type que les fils dépassant verticalement, ce qui oblige de choisir un compromis entre les propriétés conductrices désirées et l'établissement de 25 bonnes soudures- Suivant l'invention, un support pour composants électroniques miniaturisés comprend tm corps de matière isolante présentant des surfaces supérieure et inférieure à peu près planes. Plusieurs bossages isolants font saillie vers le bas de la surface inférieu-30 re du corps eh étant espacés les uns des autres. Les pellicules métallisées sont déposées sur les parties inférieures de chaque bossage. Des zones métallisées distinctes sont prévues sur la surface supérieure du eorps en vue d'établir des connexions avec les composants électroniques. £«ss voies conductrices relient les 35 aones métallisées distinctes avix pellicules métallisées prévues sur les parties inférieures des bossages. Suivant un mode particulier de réalisation de l'invention, vûi corps pasallépipédique formé d'une matière isolante est muni du plusieurs bossages dirigés vers le bas et comportant chacun 40 glas? leur partie iîi£érie-as?e uns couche métallisée. la surface su- bad original 69 36553 3 20 21493 •• périeure du corps rectangulaire est munie de plusieurs zones métallisées distinctes en vue d'établir des connexions avec un circuit électronique miniaturisé. Des bandes conductrices partent des zones métallisées distinctes et s'étendent jusqu'aux couches 5 métallisées des bossages en contournant les bords du corps rectangulaire. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, des ▼oies conductrices traversent le corps rectangulaire et les bossages de manière à relier les zones métallisées distinctes aux parties inférieures métallisées des bossages. Le métal utilisé 10 pour la métallisation des zones supérieures peut être différent du métal utilisé pour la métallisation des parties inférieures des bossages en vue d'établir des connexions optimales avec les circuits électroniques miniaturisés et avec la plaquette à circuit imprimé. 15 D'autres caractéristiques de l'invention seront mises en évi dences dans la suite de la description, én référence aux dessins annexés dans lesquels : la Fig. 1 représente une vue en perspective de la partie supérieure du support selon l'invention; 20 la Fig. 2 représente une vue en perspective de la surface inférieure dù support de la Fig. 1; 1» Fig. 3 est une coupe d'un des bossages du support de la Pig. 1, relié à une plaquette à.circuit imprimé; la Pig. 4 représente une vue en perspective du support de la 25 Pig. 1, relié à une plaquette à circuit imprimé; la Pig. 5 représente une vue en perspective de la surface supérieure d'un autre mode de réalisation du support suivant l'invention; la Pig. 6 représente une vue en perspective de la partie in-30 férieure du support de la Pig. 5î la Pig. 7 représente une section droite d'une partie du support de la Fig. 5* la Fig. 8 représente une coupe d'un des bossages du support de la. Fig. 5» lorsqu'il est fixé sur une plaquette à circuit im-35 primé. Les Fig. 1 et 2 représentent un mode de réalisation du support, désigné dans son ensemble par la référence 10. Le support 10 comprend un corps parallépipédique 12 formé d'une matière isolante telle qu'une matière plastique, une matière céramique ou du 40 verre. La surface supérieure 14 du corps 12 est à peu près plane. 69 36553 4- 20 21493 Comme le montre la Pig. 2, la surface inférieure 16 du corps 12 comprend une partie centrale plane ainsi que plusieurs bossages 18 faisant saillie des bords de la surface inférieure 16. Dans ce mode de réalisation du support, les bossages 18 ont une section 5 droite carrée et sont répartis symétriquement le long des côtés du corps 12 sur deux rangées rectilignes. Le corps parallépipédique 12 comportant les bossages 18 peut être fabriqué suivant un procédé classique. Par exemple, le corps 12 peut être moulé en utilisant une presse de DORST classique à 10 partir d'une matière céramique appropriée à base d'alumine et en employant des techniques de moulage classiques de céramique. Après que la matière céramique a été comprimée sous forme du corps 12 par la presse de DORST, le corps 12 est cuit en utilisant des procédés classiques dans le domaine de la céramique. 15 Plusieurs voies métallisées distinctes 20 sont formées sur la surface supérieure 14. Il est évident que la configuration des voies conductrices 20 peut être modifiée en vue de satisfaire à différents impératifs de connexion. Le circuit électronique miniaturisé 22 est placé dans la partie centrale de'la surface supé-20 rieure 14 et de petits fils de connexion 24 en forme d'arceaux relient les extrémités des voies conductrices 20 aux boittes d* circuit miniaturisé 22. Le circuit miniaturisé 22 peut comporter plusieurs éléments actifs et passifs ou bien il peut comporter an seul transistor ou composant similaire. Le nombre de bossages 18 25 utilisés varie en fonction du nombre des .bornes de sortie du circuit miniaturisé 22. Des bandes conductrices 26 partent des extrémités extérieures des voies 20 en descendant le long des parties marginales du corps 12 jusqu'aux bases des bossages 18. Les bases des différents 30 bossages 18 sont revêtues d'une pellicule métallisée 28. Dans le support terminé, une liaison conductrice est par conséquent établie entre chaque borne du circuit miniaturisé 22 et les pellicules conductrices 28 de la base de chaque bossage par l'intermédiaire des fils de connèxion 24» des voies 20 et des bandes 26. 35 Les zones métallisées peuvent être formées sur le support par des procédés classiques. Par exemple, le procédé classique de revêtement de matières céramiques avec du molybdène-manganèse peut être utilisé. Dans ce procédé, une poudre finement divisée xie molybdène-manganèse incorporée à un liant liquide, approprié est 40 déposée sur une surface exposée au travers d'un masque. Le masque bad original 69 36553 5 20 21493 est ensuite enlevé et la couche de molybdène-manganèse est cuite > à haute température pour former une pellicule métallique qui adhère étroitement à la surface de la matière céramique. Des couches successives d'autres métaux tels que du nickel, de l'argent 5 et de l'or peuvent être déposés par voie électrolytique de façon . • à former finalement une couche de métal mou sur la surface extérieure de la pellicule métallique 28 en vue de faciliter le soudage sur la plaquette à circuit imprimé. Suivant une variante, on peut déposer une pâte conductrice 10 à basse température sur le corps 12 suivant le motif désiré, la pâte étant ensuite cuite sur le corps en céramique. Ce procédé à basse température élimine une grande partie des dépenses du procédé relativement coûteux de dépôt de molybdène-manganèse. Dans certains cas, il est souhaitable d'enrober le circuit 22 dans une 15 matière approprié telle qu'une résine époxyde ou une autre matière plastique en vue de protéger le circuit pendant sa manipulation et son utilisation ultérieure. Comme le montrent les Pig. 3 e-t 4, après que le circuit miniaturisé 22 a été-fixé sur la surface supérieure du support 10, 20 ce dernier peut être relié à une. plaquette à circuit imprimé. On peut utiliser toute technique appropriée pour relier le support à la plaquette, par exemple des procédés de soudage faisant intervenir des pistolets à air chaud. En variante, on peut utiliser des procédés classiques de soudage ul'trasonique. Comme le montre la 25 Pig. 3» l'un des avantages de l'invention est qu'on peut examiner visuellement un cordon de soudure 30 après la fixation du support. Comme le montre la Pig.4, les bossages 18 maintiennent la surface inférieure 16 du support écartée de la surface de la plaquette 32 à circuit imprimé. Ceci empêche le flux de.soudure d' 30 être emprisonné en dessous du support du fait que ce flux et d1 autres matières accumulées peuvent être aisément évacuées de dessous le support 10 par un jet de liquide ou par un autre procédé. En outre, les bossages 18 fournissent un moyen commode pour orienter correctement le support sur la plaquette à circuit imprimé 35 avant sa fixation. Les Pig. 5 à 8 représentent un autre mode de réalisation d' un support construit selon l'invention. Le support comprend un corps parallépipédique de matière isolante, présentant des surfaces supérieure et inférieure planes. Sur la surface supérieure du 40 corps 40, pluséurs voies métallisées distinctes 42 sont déposées 69 36553 6 20 21493 par l'un des procédés classiques précédemment décrits. La configuration particulière des voies 42 varie en fonction du nombre et des positions des bornes du circuit électronique miniaturisé fixé sur le support. Un circuit électronique miniaturisé 44 est déposé 5 sur la partie centrale de la surface supérieure du corps 40. Des fils de connexion 46 sont montés entre le circuit 44 et les voies 42 respectives. Comme le montre la Pig. 6, plusieurs bossages 48 font saillie vers le bas à^partir de la surface inférieure du corps 40. Les "10 bossages 48 sont de préférence venus de matière avec le corps 40. La Section droite de chaque bossage 48 est circulaire mais il va de soi que, dans d'autres applications, la section droite peut être rectangulaire ou autre. Les extrémités inférieures des bossages 48 peuvent être arrondies pour établir une surface de contact 15 relativement petite avec la plaquette à circuit imprimé. Des zones métallisées 50 sont formées sur la partie inférieure de chaque bossage 48 en vue de faciliter la connexion du support avec la plaquette à circuit imprimé. Comme le montre mieux la Pig. 7> des voies conductrices 52 20 traversent le corps 40 et chacun des bossages 48 de manière à relier électriquement les voies 42 aux zones métallisées 50. Comme le montre la Pig. 8, le support est relié à une plaquette 54 à circuit imprimé en plaçant le support sur la plaquette et en soudant ou fixant autrement la partie inférieure de chaque bossage 25 48 sur la plaquette à circuit imprimé. Le support peut avantageusement être fixé sur la plaquette à circuit imprimé par des techniques de soudage utilisant des pistolets à gaz chaud. Suivant une variante, il peut être souhaitable dans certains cas de préchauffer le support par une source externe puis d'appliquer simplement 30 le support sur la plaquette. On peut utiliser également un procédé de chauffage par infra-rouge pour souder le support sur la plaquette à circuit imprimé. Dans la construction du support représenté sur les Pig. 5 à 8, le corps 40 peut être formé par compression d'Une matière céra-35 mique dans une presse de D0RS1, le support étant ensuite cuit comme précédemment décrit. Des trous appropriés sont ensuite percée dans le corps 40 et dans chacun des bossages 48. Les trous sont ensuite remplis r^'une masse métallique appropriée ou bien d3, métal en fusion qui est coulé dans les trous de façon à former des voies 40 conductrices 52. Les voies distinctes 42 et les zones métallisées 69 36553 7 20 21493 50 sont formées par des techniques connues et décrites plus haut., Les zones métallisées 50 sont ensuite revêtues par exemple par Immersion dans un bain d'étain chaud en vue de faciliter le soudage du support sur la plaquette à circuit imprimé. 5 Les supports selon l'invention constituent par conséquent des structures permettant de fixer solidement des circuits miniaturisés dans des circuits hybrides tout en positionnant les circuits miniaturisés de telle sorte que les opérations de contrôle et de reprise sont facilitées. Les bossages isolants faisant 10 saillie vers le bas des supports facilitent la fixation sur les plaquettes à circuit imprimé et les joints résultants sont visibles en vue de leur inspection. Les bossages permettent également d'éliminer facilement le flux de soudure. L'élimination des fils dans les supports selon l'invention supprime les nombreux problè-15 mes qui se posaient auparavant pour des supports comportant des fils flexibles. Les supports selon l'invention sont faciles à manipuler, ils sont d'une construction peu coûteuse et peuvent être commodément adaptés à une fabrication en série. 69 36553 8 20 21493 Revendications 1 - Support de composants électroniques, caractérisé en ce qu'il comprend un corps formé d'une matière isolante et comportant des surfaces supérieure et inférieure à peu près planes, plusieurs 5 bossages isolants faisant saillie vers le bas de la surface inférieure du corps et espacés les uns des autres, des pellicules métalliques déposées aux extrémités de chacue bossage, des voies métallisées distinctes formées sur la surface supérieure du corps de manière à assumer les connexions avec des composants électro-10 niques et des voies conductrices reliant les voies métallisées distinctes aux pellicules métalliques. 2 - Support suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les voies conductrices s'étendent autour des bords du corps. 3 - Support suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 15 les dites voies conductrices traversent le corps. 4 - Support suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les bossages ont une section droite circulaire ou rectangulaire. 5 - Support suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pellicules métalliques et les voies métallisées sont formées 20 de métaux différents. 6 - Support suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pellicules métalliques peuvent être reliées à une plaquette à circuit hybride. 7 - Support pour relier des composants électroniques à une 25 plaquette à circuit imprimé, caractérisé•en ce qu'il comprend un corps parallépipédique formé d'une matière isolant*et comportant des surfaces supérieure et inférieure à peu près planes, plusieurs saillies isolantes dépassant vers le bas de la dite surface inférieure du corps, des surfaces conductrices prévues sur la surface 30 supérieure de manière à être reliées aux composants électroniques et à s'étendre jusqu'aux extrémités des saillies isolantes en vue d'être reliées à la plaquette à circuit imprimé. 8 - Support selon la revendication 7, caractérisé en ce que les surfaces conductrices s'étendent dans des trous ménagés dans 35 le corps. 9 - Support suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les surfaces conductrices s'étendent autour des côtés dudit corps. 10 - Support selon la revendication 7, caractérisé en ce que les dites saillies isolantes sont disposées linéairement le long 40 des bords de la surface inférieure du corps parallépipédique. bad original