Brevet FR2086209A1 — publié le 19711231

La présente invention se rapporte généralement à des dispositif; à semi-conducteur ou analogues; plus particulièrement, elle concerne et a essentiellement pour objet, à titre de produits industriels nouveaux, des contacts électriques perfectionnés pour de tels dispositifs; ainsi que les diverses applications et utilisations résultant de leur mise en oeuvre et les système, ensembles, appareils, circuits, équipements et installations pourvus de tels contacts. Dans la fabrication de dispositifs à semi-conducteur, plusieurs techniques sont utilisées pour réaliser le contact électrique avec le dispositif actif. L'un des plus ordinaires ou communs de ces agencements de contact consiste en une patte ou bride métallique plate qui s1 étend par-dessus le dispositif et qui possède une portion extrême soudée ou brasée au dispositif au point où le contact doit être réalisé. Cette technique est spécialement utilisable dans la fabrication de dispositifs encapsulés dans de la matière plastique parce que la bride ou patte peut être utilisée pour fournir un certain degré de tension élastique ou de rassort pour maintenir les dispositifs en place pendant l'opération de soudage ou de brasage. Cependant, des pattes ou brides de contact, telles que celles décrites ci-dessus, souffrent de divers inconvénients. Par exemple, la tension élastique ou de ressort de la bride ou patte repousse la bride contre le dispositif et empêche la soudure ou brasure de rester entre la portion extrême de la bride et du dispositif en ayant pour résultat un joint soudé ou brasé médiocre. En outre, la bride doit être relativement grande pour conserver la ténacité ou résistance mécanique désirée et il est difficile avec de telles brides de réaliser un contact avec des petits dispositifs. La présente invention comprend un contact perfectionné ou un dispositif à semi-conducteur ayant deux grandes surfaces opposées avec une première de ces surfaces réunie ou reliée à un substrat. Une bride ou une patte de contact métallique, ayant une tension élastique ou de ressort et comprenant une portion extrême ayant une surface sensiblement plane, est écartée T775 71 11776 2 2086209 d'une seconde surface parmi les surfaces de dispositif par une protubérance ou partie saillante qui s'étend depuis la surface plane de la bride jusqu'à la seconde surface du dispositif, le dispositif est maintenu contre le substrat par la protubérance 5 et par la tension élastique de la bride. Un joint de soudure ou de brasure entoure la protubérance et remplit l'espace entre la surface plane de la bride et la seconde surface du dispositif. l'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus 10 clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant au dessin schématique annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif illustrant un mode de réalisation de l'invention dans lequel: -les figures 1a et 1b représentent respectivement la 15 fabrication de brides ou de pattes de contact électrique pour dispositifs à semi-conducteur conformément àlatechnique antérieure et -la figure 2 est une coupe transversale du contact perfectionné de la présente invention. La fabrication de contacts électriques pour dispositifs à 20 semi-conducteur conformément à l'état antérieurement connu de la technique sera indiquée et décrite en se référant aux figures 1a et 1b. Une étape intermédiaire dans la fabrication d'un transistor de puissance 1 0 de la technique antérieure est représentée sur 25 la figure 1a. Avant cette étape, un dispositif à semi-conducteur, par exemple une pastille de transistor 12 ayant des grandes surfaces principales respectivement supérieure 14 et inférieure 16, est réalisé. La pastille 12 est disposée au voisinage d'un substrat 18 mais est écartée de celui-ci par une préforme de 30 soudure ou de brasure 17 entre la surface inférieure 16 de la pastille 12 et le substrat, Une petite quantité de soudure ou de ' brasure 20 est disposée sur la surface supérieure 14 du dispositif 12 en un point où le contact doit être réalisé. Dans l'étape intermédiaire représentée sur la figure 1a, 35 patte ou bride de contact de métallique 22, ayant une 71 11776 3 2086209 partie extrême 24, est montée au gabarit ou positionné autrement au-dessus du dispositif 12. La partie extrême 24 possède une surface sensiblement plane 26 qui est adjacente à la surface supérieure 14 du dispositif 12. La patte 22 est 5 disposée au-dessus du dispositif 12 de façon que la surface plane 26 soit en contact avec la soudure ou brasure 20 sur la surface supérieure 14 du dispositif. La portion 23 de la patte 22, qui s'étend en s'écartant du dispositif 12, comprend un petit coude descendant ou courbure vers le bas, de sorte qu'un 10 faible degré de tension élastique ou de ressort est développé dans la patte. Cette tension élastique maintient le dispositif 12 fermèment en place sur le substrat 18 pendant les opérations subséquentes du procédé. Comme cela est représenté sur la figure 1b, le transistor 10 15 est ensuite chauffé jusqu'à la température de fusion de la soudure ou brasure 17,20 et ensuite refroidi. La préforme de soudure ou de brasure 17 constitue un joint de soudure ou de brasure entre le substrat 18 et la surface inférieure 16 du dispositif. La soudure ou brasure 20 sur la surface supérieure 14 réunit la 20 portion extrême 2 4 de la patte 22 à la surface supérieure. Cependant, à cause de la tension élastique dans la patte 22, la brasure ou soudure est refoulée ou expulsée de l'espace entre la surface plane 26 et la surface supérieure 14 du dispositif 12. Ceci a pour résultat un joint de soudure ou de brasure 28 qui 25 est limité à la périphérie de la partie extrême 24 de la patte 22. De tels joints de soudure ou de brasure ne réalisent pas un contact suffisant pour des dispositifs à semi-conducteur, spécialement dans des conditions de phénomènes cycliques ou périodiques thermiques répétés; c'est-à-dire pendant le chauffage 30 et le refroidissement du dispositif et le contact entre des états de fonctionnement. EXEMPLE Un contact perfectionné pour dispositif à semi-conducteur, conforme à la présente invention, est représenté sur la figure 2, 35 qui illustre un transistor puissance désigné .généralement par le chiffre de référence 30. Le transistor 30 comprend une pastille formant dispositif 32 ayant des surfaces opposées respectivement supérieure 34 et inférieure 36. La surface supérieure 36 71 11776 du dispositif est réunie à un substrat- 38 par un joint de soudure ou de brasure 37. Une patte ou bride métallique de contact 42, ayant une portion extrême 44, est disposée par-dessus la surface supérieure 34, 5 du dispositif 32. La partie extrême 44 possède une surface plane 46 qui est adjacente à la surface supérieure 34 du dispositif 32 et écartée de celle-ci. La portion 43 de la patte 42, qui s'étend en s'éloignant du dispositif, possède un léger coude ou une légère courbure, de sorte qu'un faible degré de tension élas-10 tique est développé dans la patte. La surface plane 46 de la partie extrême 44 possède une protubérance ou partie saillante analogue 50 s'étendant de celle-ci jusqu'à la surface supérieure 34 du dispositif 32. Un joint de soudure ou de brasure 48 entoure la protubérance 15 50 et remplit l'espace entre la surface plane 46 de la patte 42 et la surface supérieure 34 du dispositif 32. L'épaisseur du joint de soudure ou de brasure 48 est contrôlée ou réglée par la longueur de la protubérance 50. En outre en maintenant la longueur de la protubérance 50 relativement faible, une 20 dimension capillaire est maintenue dans l'espace entre les deux surfaces assemblées par soudure ou brasure. Cette espace capillaire empêche la brasure ou soudure de s'écouler au-delàde la périphérie de la surface plane 46 de la patte 42. Bien que la longueur de la protubérance 50 ne constitue pas un facteur 25 critique, elle est de préférence comprise entre 76,2 et 152,4 microns. Le contact perfectionné de la figure 2 peut être fabriqué d'une manière semblable à celle décrite ci-dessus, excepté qu'une étape supplémentaire de formage ou de façonnage de la protubérance 30 50 est incluse. La protubérance est formée sur la surface plane 46 en creusant ou plissant la partie extrême 44 sur une surface 52 qui est opposée à la surface plane 46. Pendant l'opération de chauffage et de refroidissement de la soudure ou brasure, la protubérance 50 et la tension élastique maintiennent le ^5 dispositif en place contre le substrat 38. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les 2086209 71 11776 2086209 moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont .exécutées selon 11 esprit, ie 1 ' invent ion. 6 2086209 REVENDICATIONS 1Contact perfectionné pour un dispositif à semiconducteur, caractérisé en ce qu'il comporte: un substrat; un dispositif à semi-conducteur ayant deux grandes surfaces principales opposées avec une première desd.ites surface réunie 5 audit substrat; une bride ou patte métallique de contact ayant une tension élastique ou de ressort, ladite bride ou patte comprenant une partie extrême ayant une surface sensiblement plane adjacente à une seconde desdites surfaces de dispositif et écartée de celle-ci, ladite surface plane comportant une protubérance s'étendant 10 depuis celle-ci jusqu'à ladite seconde surface du dispositif, de sorte que ledit dispositif est maintenu contre ledit substrat par ladite protubérance et par ladite tension élastique; et un joint de soudure ou de brasure entourant ladite protubérance et remplissant l'espace entre ladite surface plane et ladite seconde surface 15 du dispositif. 2.- Contact selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace, entre la surface plane précitée et la seconde surface précitée du dispositif précité, est contrôlé ou réglé par la longueur de la protubérance précitée. 20 J.- Contact selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'espace, entre la surface plane précitée et la seconde surface du dispositif précité, est dans les limites de dimensions capillaires. 4.- Procédé de fabrication d'un contact électrique avec un 25 dispositif à semi-conducteur, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant; à réaliser un substrat; à réaliser une patte ou bride métallique de contact ayant une tension élastique ou de ressort et une portion extrême ayant une surface 30 sensiblement plane; à creuser ou à plisser ladite partie extrême sur la surface opposée à ladite surface plane, de façon à faire sortir en relief une protubérance ou partie saillante analogue sur ladite surface plane; à réaliser un dispositif à semi-conducteur ajmt deux grande surfaces principales opposées; à réunir la première 35 desdites surfaces du dispositif audit substrat; à disposer une certaine quantité de soudure ou de brasure sur une seconde surface 71 11776 7 2086209 parmi lesdites surfaces du dispositif en un point où le contact est à réaliser; à positionner ledit- dispositif en dessous de ladite patte,à maintenir ledit dispositif en place contre ledit substrat par ladite protubérance et par ladite tension élastique, 5 et à faire fondre et à refroidir ladite soudure ou bi-asure pour former un joint de soudure ou de brasure autour de ladite r,.: o subira-\ce et entre ladite surface plane et ladite seconde surface du dispositif.