Brevet FR2124487A1 — publié le 19720922

L'invention concerne un dispositif semi-conducteur comportant un corps semi-conducteur dont des emplacements de contact sont reliés à des extrémités de traces conductrices métalliques qui sont appliquées sur une mince feuille flexible, isolante, en matière synthétique. 5 II est connu d'utiliser lors de la fabrication de dispositifs semi—conducteurs, de minces fèuilles isolantes munies de traces semi-conductrices. Sur une telle feuille, on peut appliquer un grand nombre de configurations de traces 'conductrices, après quoi,par exemple^une rangée de configurations est découpée hors de la feuille ;et un corps semi-con-10 ducteur est fixé à chaque configuration de traces métalliques. Une partie de feuille avec une seule configuration de traces métalliques sur laquelle est fixé le corps semi-conducteur peut alors être munie de conducteurs métalliques solides et l'ensemble peut être placé dans une enveloppe en matière synthétique. Un tel procédé de fabrication peut 15 limiter les frais de production et permet d'obtenir un produit relativement bon marché. * L'invention a pour but de fournir, un dispositif semi-conducteur avec lequel la mince feuille sur laquelle est fixé le corps semi-conduc-teur est placée dans un boîtier très simple mais convenable et solide, 20 qui convient pour être monté dans un panneau de montage avec câblage imprimé et avec lequel les frais de fabrication sont limités à un minimum Pour atteindre ce but, le dispositif semi-conducteur comporte, selon l'invention, une plaque de support isolante qui est munie^sur une de ses surfaces principales^d'une configuration de conducteurs métalliques alors 25 que les broches d'amenée de courant traversent la plaque de support, ces broches d'amenée de courant étant en contact, électriaue avec les extrémités de conducteur et faisant saillie principalement du côté des conducteurs hors de la plaque de support, et la mince feuille sur laquelle est fixé le corps semi-conducteur est située entre les broches d'amenée 'de 30 courant avec le corps semi-conducteur et les traces métalliques dirigées vers les conducteurs métalliques, alors que les extrémités situées à l'opposé du corps semi-conducteur des traces métalliques sont reliées, électriquement et mécaniquement avec les extrémités des conducteurs situées à l'opposé des broches d'amener de courant sur la plaque de 35 support. La mince feuille avec le corrs semi-conducteur est recouverte de façon protectrice d'un côté par la plaque de support. De l'autre côté la mince feuille est protégée contre 1'endommagement du fait qu'elle est située entre les broches d'amenée de courant'qui sont par exemple COPY 72 03792 2 2124487 disposées suivant deux rangées. Le corps semi-conducteur lui-même peut, avant la fixation de la mince feuille sur la plaque de support, être muni de son côté actif, d'une couche protectrice, de sorte que l'humidité et la crasse n'ont aucune influence défavorable sur le fonctionnement. Le 5 prix de revient de ce dispositif semi-conducteur est très bas, sans que cela .uise à sa fiabilité. Dans une forme de réalisation conforme à l'invention, la plaque de support est munie d'une ouverture dans laquelle est placé, le corps semi-conducteur. La nince feuille peut alors être placée entièrement plate 10 contre la plaque de support. Le côté arrière du corps semi-conducteur peut par exemple être protégé au moyen d'un recouvrement en matière synthétique placé dans l'ouverture. Dans une autre forme de réalisation, un corps refroidisseur est relié, suivant l'invention, à la plaque de support, ce corps refroidisseur 15 s'étendant au moins sur une partie de la surface principale de 1a. plaque de support située à l'opposé de la configuration ''e conducteurs et est muni d'une partie saillante qui s'étend dans l'ouverture de la plaque de support jusqu'au côté arrière du corps semi-conducteur. Le corps de refroidissement dont la partie saillante est par exemple reliée de manière 20 à conduire la chaleur et éventuellement l'électricité au côté arrière du corps semi-conducteurjpermet de développer avec le boîtier simple une grande puissance dans le corps semi-conducteur, de sorte que de fortes -Pigmentations de température du corps semi-conducteur sont évitées. D'autis part, le corps de refroidissement donne une rigidité supplémentaire au 25 dispositif semi-conducteur et il protège le côté arrière du cristal et la partie de la. mince feuille qui est dirigée vers l'ouverture dans la plaque de support. Four pouvoir introduire le dispositif semi-conducteur dans des ouvertures d'un panneau de montage avec câblage imprimé, tout en faisant 30 en sorte eue la plaaue de support reste è. une certaine distance du panneau de montage, le dispositif peut être muni d'un organe de butée s'étendant dans la direction des broches d'amenée de courant. Cens une forme de réalisation Bvantageuse du dispositif conforme à l'invention, le corps de refroidissement a la forme d'un U, les brsnches 35 du TJ s'étendant dans la direction des broches d'amenée de courant^et des emplacements de branches^situés au-delà de la plaque de support s'étendent jusqu'en dessous de la plaque de support en vue de fixer le corps de refroidissement à la. plaaue de support. Dans ce ess, on obtient une Donne évacuation de la chaleur, la plaque de supr-ort est particulièrement 72 03792 2124437 bien protégée et le bord inférieur de chacune des branches du II peut servir de butée pour le montage du dispositif semi-conducteur dans un y anneau de montage muni d'ouvertures. Dans une autre ferme de réalisation avantageuse, la plaaue de support comporte au moins ceux autres ouvertures tandis rue le corps de refroidisse:..ent comporte su moins :?ux parties saillantes annulaires qui "ont fixées "ans les ouvertures précitées de la plaaue de support. De ce fait, on obtient une fixation simple et sûre du corps de refroidissement sur la plaque de support. Un corps de refroidissement peut par ailleurs comporter des brides qui s'étendent îans une direction opposée aux broches d'amenée de courant. Ces brides augmentent le pouvoir de refroidissement du dispositif semi-conducteur. D'autre part, la largeur du corps de refroidissement reut être petite; il est avantageux .eue la largeur soit égale au maximum è la largeur de la plaque ie support. Le dispositif semi-conducteur ne prend alors qu'un minimum de place lors du montage sur un panneau de montage. Dans le cas où l'on -peut obtenir une puissance excessivement élevée, on peut placer entre les brides du corps de refroidissement^un organe de refroidissement supplémentaire muni de nervures de refroidissement. Le pied du corps de refroidissement peut être serré entre les brides. Dans une autre forme ce réalisation, on prévoit sur le côté de la plaque de support situé à l'opposé de la configuration de conducteurs, un conducteur de courant qui est relié à le fois à la plaque de refroidissement et à l'une des broches d'amenée de courant. De ce fait, on obtient une liaison électrique ~ntre la plaaue de refroidissement et l'un des emplacements de contact du dispositif serai-conducteur. Pour atteindre ce but, la plaque de refroidissement peut également être munie d'une languette qui ?st repliée vers le côté de la pla-■ aue de support dans la rince feuille et qui est reliée en cet endroit avec une des traces conductrices de la feuille ou à un des conducteurs de la plaque de support. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, f-ra bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1 à 3 représentent une partie de feuille flexible, respectivement une plaque de support, cette partie de feuille devant être fixée sur la plaque de support. La feuille 1 est constituée par une 72 63792 2124487 matière synthétique qui est isolante du point de vue électrique et peut supporter une température élevée allant jusqu'à 450°C, comme une poly-mide; elle peut avoir une épaisseur de par exemple 25 microns. Sur cette feuille est appliquée une configuration conductrice de traces métalliques 5 2. Ceci peut être obtenu au moyen d'un composé photosensible qui, après irradiation, est à même de fournir des germes de métal à partir d'une solution de sels métalliques, com^e des sels de mercure, des sels d'argent, des sels d'or, des sels de platine et des sels de palladium. Cette configuration de germes peut être renforcée par exemple par dépôt dit 10 "électroless" de cuivre et éventuellement encore ensuite par croissance galvanique. La configuration de traces métalliques peut également être obtenue d'une autre façon par exemple par dépôt par évaporation d'une couche de métal désiré sur la feuille, alors que les emplacements qui ne doivent pas être métallisés sont dégagés par décapage à. l'aide d'un pro-15 cédé de photodécapage. Il est évident que la partie de feuille représentée est obtenue de préférence par découpage hors d'une grande feuille, sur laquelle les traces conductrices 2 sont appliquées suivant des rangées et des colonnes. Sur la feuille 1, on fixe un corps semi-conducteur 3 en forme 20 de disque qui contient par exemple un circuit intégré. Le corps semi-conductéur comporte des emplacements de contact métalliques 4 qui font légèrement saillie au-dessus de 1a. surface du disque. Ces emplacements de contact 4 sont soudés aux extrémités inférieures des traces métallisées éventuellement par soudage aux ultra-sons. De préférence, le côté 25 actif du corps semi-conducteur qui est dirigé vers la feuille est recouvert d'un agent de passivation 5« A cet effet, on utilise de préférence un mélange exempt de solvant d'un amino-alkyl-silane avec un composé epoxy organique, qui a un excellent effet passivateur, qui est très fluide avant le durcissement et qui de ce fait, par suite de l'effet 30 capillaire, pénètre "'ans la fente large de quelques microns entre la mince feuille et le corps semi-conducteur et qui d'autre part présente la propriété particulièrement avantageuse que, après le durcissement, il agit comme un excellent agent adhésif. De ce fait, on obtient une très bonne adhérence entre le corps semi-conducteur 3 et la mince feuille 1, 35 alors que l'on empêche l'humidité et la. crasse d'atteindre" le côté actif du corps semi-conducteur. Au besoin, le corps semi-conducteur peut être recouvert d'une couche de verre passivante; l'application de l'agent passivateur précité a également de grands avantages par suite du bon effet adhésif. 72 03792 2124487 Une plaque ce support 6 (voir figure 3) est réalisée en matériau isolant, elle peut par exemple être constituée par du papier dur ou par un matériau céramique. A travers la plaque de support 6, sont placées des broches l'amenée 'e cour-mi 7 qui font saillie du côté de la plaque 5 ie surport. De ce cô~é, la surface de la plaque de support 6 comporte des conducteurs métalliques qui peuvent par exemple être constitués par une couche de cuivre de 25 microns d'épaisseur oui est recouverte d'une mince couche métallique bien soudable, par exemple une couche de plomb et d'é-tain ou "e nickel et d'or. Les conducteurs sont reliés électriquement à 10 une extrémité aux broches d'amenée de courant J, par exemple à l'aide de soudure. Leur autre extrémité se trouve dans une configuration qui correspond aux extrémités des traces métalliques 2 situées à l'opposé du corps semi-conducteur 3 sur la ;iince feuille isolante 1. La feuille 1, avec le corps semi-conducteur 3, est appliquée 15 sur la plaaue de surport 6, alors que 1a. feuille est située entre les broches d'amenée de courant 7, '-svec le corps semi-conducteur 5 et les traces conductrices 2 dirigées vers la surface de la plaaue de support munie des conducteurs S. Les extrémités des traces conductrices 2 et les conducteurs métalliques 8 situées les unes sur les autres sont soudées 20 entre elles. Le dispositif semi-conducteur ainsi obtenu dont la figure 4 représente une vue latérale est prêt à l'utilisation. Il est très simple quant à sa construction, il peut être fabriqué en grande série et offre une protection suffisante du corps semi-conducteur 3 et de la mince 25 feuille. La mince feuille situé- entre les broches d'amenée de courant 7 avec le corps seni-eonlucteur est protégée par les broches contre l'en-doramagement. Donc, l'humidité et la cras e ne peuvent pas atteindre le corps semi-conducteur par suite de la présence de l'agent de passivation. Les broches d'amenée de courant peuvent être placées de telle façon que 30 ce dispositif semi-conducteur puisse être fixé .-"ans des ouvertures d'un, panneau de montage avec câblage imprimé.. La figure 5 représente un dispositif semi-conducteur analogue dans lequel toutefois au milieu de la plaque de support 9 se trouve une ouverture 10. Le corps semi-conducteur 3 ne se trouve pas avec son côté 35 arrière contre la plaque de support mais tombe dans l'ouverture 10. De ce fait, la feuille 1 n'est pas tendue ni courbée, mais située à plat contre la plaque de support. Pour protéger le côté arriéré du corps semiconducteur, la cavité 10 peut par exemple être remplie d'une matière synthétique protectrice. 40 La figure 6 représente une forme de réalisation analogue à 72 03792 6 2124487 celle de la figure 5« Dans ce cas, on a prévu également une plaque de refroidissement 11 qui s'étend sur la surface de la plaque de support 9 située à l'opposé des broches d'amenée de courant 7• La plaque de refroidissement 11 comporte une partie saillante 12 qui s'étend jusqu'à toucher 5 le côté arrière du corps semi-conducteur et qui est fixée de préférence, par exemple à l'aide d'un composé conducteur de la chaleur et éventuellement de l'électricité, comme une colle ou de la soudure. La plaoue de refroidissement 11 peut être fixée de façon quelconque à la plaque de support 9» par exemple au moyen d'une colle. Elle peut également être 10 soudée à une mince couche métallique appliquée sur la surface supérieure de 1a. plaque de support. Cette plaque de refroidissement qui est normalement en aluminium ou :n cuivre donne au dispositif plus de rigidité, tandis que la puissance développée dans le corps semi-conducteur peut être notablement plus élevée que sans utilisation d'organe de refroidis-15 sement. teur est représentée sur la figure 7. liens ce cas, on a prévu uhe plaque de support-9 avec une cavité 10 ans laquelle se place le corps semiconducteur. La plaque de refroidissement 13 a essentiellement la forme 20 d'un II. Les branches 14 de la plaque de refroidissement sont situées dans le sens des broches d'amenée de courant 7 juste légèrement au-dessous de la plaque de support . Dans la partie de la plaque de refroidissement située contre le côté supérieur de la plaque de support se trouve une partie renfoncée 15 qui s'étend jusqu'à toucher le coips semi-conducteur 25 3• Cette partie renfoncée peut être également reliée au corps semi-conducteur de manière à être condiictrice de point de vue thermique et éventuellement du point -e vue électrique. Les branches 14 sont légèrement enfoncées en quelques endroits au-dessous de la plaque de support 9 de sorte que l'on obtient des parties saillantes 16 et que la plaaue de 30 refroidissement 13 est reliée de façon rigide à la plaque de support S. La plaque de refroidissement ainsi formée a un très grand effet de refroidissement. l'autre part, elle forme un excellent capot de protection pour la plaque de support sur laquelle est fixée la mince feuille et donne une rigidité particulièrement grande au dispositif semi-conducteur. Les 35 extrémités inférieures des branches 14 peuvent servir de butées lors du montage du dispositif dans des ouvertures d'un panneau de montage de sorte que le côté inférieur de la plaque de support et la mince feuille ne peuvent pas appuyer contre le panneau de montage. Une forme de réalisation ntageuse du dispositif semi-conduc- Les figures 8 et ? représentent une autre forme de réalisation 72 03792 7 2124487 d'un dispositif semi-conducteur comportant une plaque de refroidissement fonctionnant de façon très avantageuse. La plaque de support 17 est dans ce cas munie de deux autres ouvertures de préférence circulaires 18. La plaque de refroidissement 19 est également réalisée sous la forme d'un 5 U. Le- branches 20 sont toutefois dans ce cas dirigées vers le haut. La r-laque de refroidissement comporte dans ce cas également une partie 'enfoncée désignée par 21. Cette partie 21 s'étend .jusqu'à, toucher le corps semi-conducteur 3 et est conductrice de la chaleur et éventuellement conductrice de 1 'électricité. La plaque de refroidissement comporte deux 10 parties saillantes annulaires 22. La fixation de la plaque de refroi-, dissement à la plaque de support se fait de préférence par repli des parties saillantes annulaires 22 dans les ouvertures 18. Lors de l'utilisation de cette planue de refroidissement, il est possible d'obtenir un dispositif semi-conducteur avec un pouvoir refroidissant aussi avantageux 15 que celui obtenu avec la forme de réalisation de la figure 7» tandis que la largeur du dispositif semi-conducteur peut être plus petite étant donné que les branches 20 ne s'étendent pas à l'extérieur de la plaque de support. Pour obtenir un pouvoir de refroidissement excessivement élevé, 20 on peut encore utiliser un organe de refroidissement supplémentaire comme le montre la fjrure 10. Zntre les branches 20 de la. plaque de refroidissement 19 est placée la base d'un organe de refroidissement 23 muni de nervures de refroidissement. L'organe de refroidissement peut par exemple être constitué par de l'aluminium et peut être réalisé de façon simple 25 par extrusion. Il reut par exemple être fixé par serrage dans la plaque de refroidissement 19 du fait que des parties des branches 20 appuient contre la base de l'organe de refroidissement. Il peut s'avérer désirable qu'il existe une liaison électrique entre la plaque de refroidissement et un des emplacements de contact du 30 corps semi-conducteur. Ceci reut être réalisé de différentes façons. C'est ainsi que le côté de la. plaque de support situé à l'opposé de la confieration de conducteurs 3 peut recevoir un conducteur qui est relié par -.-oudage à la fois à la plaaue de refroidissement et à une broche conductrice, -'ur la figure 7, un conducteur de ce genre 24 est représenté 35 en pointillés à titre d'exemple. Il est également possible de munir la plaque de refroidissement d'une languette oui est représentée sur la figure 8 en pointillés à titre d'exemple et est désignée par 25. Cette languette est reliée à l'un des conducteurs 8 sur la plaaue de support. La languette peut être réalisée 72 03792 2124487 de telle façon que l'une des traces conductrices de 1a. feuille 1 y soit fixée o La figure 11 représente une vue en plan d'une plaque de refroidissement qui peut être utilisée par exemple avec un dispositif 5 semi-conducteur du type représenté sur les figures 8 à 10. Les branches 20 sont repliées vers le haut. Les parties 26 servent à être apcuyées contre l'organe de refroidissement supplémentaire 23 et à fixer celui-ci. Les parties saillantes 27 sont repliées vers le "bas dans le sens des broches d'amenée de courant et constituent une butée lors du montage du 10 dispositif semi-conducteur sur un panneau de montage. La languette 25 est repliée de la façon représentée sur la figure 8 et est fixée de façon à conduire l'électricité à un des conducteurs de la plaque de support ou à l'une des traces conductrices de la mince feuille. 72 03792 9 2124487 REVENDICATIONS: 1. Dispositif semi-conducteur comportant un corps semi-conducteur dont des emplacements de contact sont reliés à des extrémités de traces conductrices métalliques qui sont appliquées sur une mince feuille flexible, isolante, er; matière synthétique, ce dispositif semi-conducteur étant caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de support isolante qui est munie sur une de ses surfaces principales d'une configuration de conducteurs métalliques alôrs que les broches d'amenée de courant traversent la plaque de support, ces broches d'amenée de courant étant en contact électrique avec les extrémités de conducteur et faisant saillie principalement du côté des conducteurs hors de la plaque de support, et la mince feuille sur laquelle est fixé le corps semi-conducteur est située entre les broches d'amenée de courant avec le corps semi-conducteur et les traces métalliques dirigées vers les conducteurs métalliques, alors que les extrémités situées à l'opposé du corps semi-conducteur des traces métalliques sont reliées électriquement et mécaniquement avec les extrémités des conducteurs situées à l'opposé des broches d'amenée de courant sur 1a. plaque de support. 2. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de support comporte une ouverture dans laquelle se trouve le corps semi-conducteur„ 3. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un corps refroidisseur est relié à la plaque de support, ce corps refroidisseur s'étendant au moins sur une partie de la surface principale de la plaque de support située à l'opposé de la configuration de conducteurs et est muni d'une partie saillante qui s'étend dans l'ouverture de la placue de support jusqu'au côté arrière du corps semi-conducteur. 4. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 3? caractérisé en ce qu'il est muni d'un organe de butée faisant saillie dans la ■ direction des broches d'amenée de courant. 5. Dispositif semi-conducteur selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le corps de refroidissement a la forme d'un ïï, les branches du U s'étendant dans la direction des broches d'amenée de courant et les emplacements de branches situés au-delà de la plaque de support s'étendent jusqu'en dessous de la plaque de support en vue de fixer le corps de refroidissement à la plaque de support. 6. Dispositif semi-conducteur selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la plaque de support comporte au moins deux autres 72 03792 10 2124487 ouvertures tandis que le corps de refroidissement comporte au moins deux parties saillantes annulaires aui sont fixées dans les ouvertures précitées de la plaque de support. 7- Dispositif semi-conducteur selon l'une des revendications 3,4 ou6, 5 caractérisé en ce que lé corps de refroidissement comporte des brides qui s'étendent dans une direction opposée aux broches d'amenée de courant. 8. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 7» carac térisé en ce que entre les brides du corps de refroidissement est fixé un autre organe de refroidissement muni de nervures de refroidissement. 10 9» Dispositif semi-conducteur selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que} du côté de la plaque de support dirigé à l'opposé de la configuration de conducteurs^se trouve un conducteur de courant qui est relié à. la fois à la pla.que de refroidissement et à une des broches d'amenée de courant. 15 10. Dispositif semi-conducteur selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la plaque de refroidissement est munie d'une languette qui est repliée vers le côté inférieur de la plaque de support et est reliée en cet endroit à l'une des traces métalliques de la mince feuille et à un des conducteurs de la plaque de support.