Brevet FR2123443A1 — publié le 19720908

— Les procédés antérieurs de construction des montages de circuit intégré comportent, comme étape finale, l'enrobage ou l'encapsulage global du montage dans de la matière plastique ou de la résine époxy. Avant cet encapsulage, un montage comprend typique-5 ment les pièces du circuit intégré montées au centre d'un substrat fragile (usuellement de la céramique) ; sur la plaque de substrat, ou plaquette de circuit intégré, est déposas une métallisation selon gabarit, qui forme les trajets de communication électrique entre les circuits intégrés et les bords périphériques de la plaque de 10 substrat. Aux bords du substrat, un groupe de conducteurs terminaux sont reliés à la métallisation ; les conducteurs terminaux sont relativement forts mécaniquement, car ils servent non seulement de maillon final dans la chaîne de communication électrique, mais aussi de moyens pour fixer mécaniquement le montage à l'entourage 15 extérieur du circuit. Cet ensemble, consistant en un fragile substrat sur lequel est déposée une métallisation s'étendant périphériquemenl; en un circuit intégré placé au centre et en des conducteurs terminaux fixés au pourtour, est alors globalement enrobé ou encapsulé dans de la matière plastique. L'ensemble est complètement logé dans 20 la matière plastique, à l'exception des extrémités des conducteurs terminaux qui font saillie hors de 1'encapsulage et qui sont finalement fixés à l'emplacement où le montage doit être logé. L'encapsulage de matière plastique est nécessaire afin de réaliser un solide support mécanique pour les conducteurs terminaux. Si ces 25 conducteurs n'étaient pas solidement soutenus, les divers chocs et efforts auxquels sont soumis les conducteurs terminaux seraient communiqués directement au substrat. Ces efforts pourraient facilement casser les liaisons entre les conducteurs terminaux et la métallisation, ou briser le substrat lui-même. 30 L'encapsulage global assure la protection contre les chocs mécaniques de l'extérieur, mais il apporte aussi son propre ensemble de problèmes de montage. Lorsqu'on loge complètement dans la matière plastique le substrat de circuit intégré et une partie des conducteurs terminaux, intervient le problème des différents taux 35 de dilatation due à la chaleur, ainsi que le problème de réaction à l'humidité. La matière plastique utilisée pour l'encapsulage global a un coefficient de dilatation qui diffère notablement de ceux du substrat et des conducteurs terminaux ; par suite, quand le substrat s'échauffe par suite du fonctionnement des circuits 40 intégrés, ou quand les conducteurs terminaux s'échauffent à cause 2 2123^3 72 u2597 de conditions extérieures au montage, il se crée de fortes contraintes internes. Ces contraintes internes peuvent amener les liaisons entre les conducteurs terminaux et la métallisation à se rompre, ou bien briser le substrat, l'emploi de l'encapsulage global pour pro-5 téger le montage des efforts mécaniques extérieurs est par conséquent line solution hautement imparfaite. En conséquence, un but de l'invention est de réaliser un montage de circuit qui soit solide mécaniquement. L'invention a en outre pour but de rendre ce montage compatible avec les divers entourages de 10 circuit et les diverses plaquettes de circuit intégré, et exempt de contraintes causées par la température et 1'humidité. La présente invention concerne un montage de circuit intégré qui est assez solide pour résister aux chocs extérieurs et qui est cependant exempt de contraintes internes, et l'invention concerne 15 aussi le procédé de construction de ce montage. Succinctement le support mécanique pour les conducteurs terminaux, qui était usuellement procuré dans la technique antérieure par un encapsulage global, est selon l'invention assuré par un cadre en matière plastique ; les conducteurs terminaux sont enrobés dans le 20 cadre de matière plastique avant d'être fixés à la métallisation du substrat. Comme le cadre de matière plastique est moulé autour des conducteurs terminaux avant que ceux-ci soient fixés au substrat, on peut employer pour fabriquer le cadre de matière plastique le procédé d'injection à haute température et forte pression. Les sévè-25 res conditions imposées pendant l'opération d'injection n'endommagent pas les robustes conducteurs terminaux métalliques ; la matière plastique polysulfonée qui est moulée par l'opération d'injection réagit aux variations de température et d'humidité d'une façon qui correspond exactement aux réactions des conducteurs terminaux. Par 30 suite les conducteurs auront un support mécanique solide sans contraintes internes dues,aux changements de température et d'humidité. Le cadre peut êtré fabriqué en matière plastique polysulfonée injectée, ou en toute matière plastique lourdement chargée de verre ou d'alumine (laquelle charge abaisse le coefficient de dilatation 35 thermique). On augmente encore la solidité en coudant chaque conducteur le long d'un segment de sa longueur. Ce segment coudé est la partie qui sera enrobée dans la matière plastique si la solidité maximale doit être obtenue. En agissant sur l'importance du coude, on peut 40 aussi rendre la garniture susceptible de s'adapter aux diverses 5 2123443 72 02597 plaquettes de circuit intégré et aux divers entourages extérieurs de circuit. On décrira maintenant une exécution de lfinvention en se référant aux figures suivantes, données à titre d'exemples non limita-5 tifs : La figure 1 est une perspective des conducteurs terminaux ; La figure 2 est une perspective des conducteurs terminaux incorporés dans un cadre porteur en matière plastique ; La figure 3 est une coupe transversale du montage ; et 10 La figure 4 est une perspective du montage terminé. La figure 1 représente les conducteurs terminaux 1 dans leur état initial avant d'être coudés et incorporés dans un support en matière plastique. L'élément 2 est seulement un moyen de retenue temporaire pour maintenir les conducteurs 1 assemblés et en position 15 mutuelle adéquate. L'élément de retenue 2 est retiré avant de fixer les extrémités inférieures des conducteurs terminaux 1 à un élément récepteur, par exemple à un panneau de circuit (non représenté ), lequel panneau portera un grand nombre de montages construits suivant l'invention. Les conducteurs terminaux 1 sont en un métal rela-20 tivement fort et peuvent par conséquent résister aux chocs et aux forces très sévères auxquels ils seront soumis quand le montage terminé sera relié à la susdite plaquette de circuit réceptrice. Ces conducteurs terminaux métalliques ne seront pas non plus endommagés, pendant le moulage de matière plastique injectée, par la brutale 25 opération d'injection qui exige des températures et des pressions extrêmement élevées. Les figures 2 et 3 montrent les conducteurs terminaux 1 incorporés dans le cadre porteur en matière plastique 3, qui est fait de matière plastique polysulfonée injectée, ou de matière plastique 30 chargée de 80 à 1 50 ^ de son poids de verre ou d'alumine. Comme le montre bien la figure 3, les segments des conducteurs 1 qui sont enrobés dans le cadre porteur 3 sont coudés de façon importante. Deux avantages sont attachés à ces segments coudés intérieurs au cadre 3 : d'abord le segment coudé enrobé dans la matière plastique 35 augmente considérablement la solidité du montage, et ensuite on peut faire varier les distances d-1 et d-2 (figure 3) en modifiant la forme des segments coudés des conducteurs 1. Le fait que l'on peut modifier facilement et économiquement d-1 et d-2 est très important. Cette possibilité de variation est importante parce que les 40 substrats de circuit intégré 4 (figures 3 et 4) peuvent avoir des * 2123443 72 Q2597 largeurs différentes. Des substrats de circuit intégré sont achetés par certaines maisons de fabrication à l'état "tout fait", c'est-à-dire que les substrats ne sont pas nécessairement "sur mesure" pour les besoins de chaque acheteur-. Ces substrats, s'ils sont achetés 5 à différentes sources, peuvent être, et sont habituellement, de dimensions différentes. L'acheteur peut se borner à altérer le degré de courbure des segments coudés des conducteurs 1, avant de former le cadre, pour changer la distance d-2, c'est-à-dire pour s'adapter à un substrat de largeur différente. Les parties inférieures des 10 conducteurs terminaux 1 sont enfin connectées dans un panneau de circuit récepteur (non représenté). Ces plaquettes de circuit, comme les substrats 4, peuvent varier en spécification, c'est-à-dire que la distance d-1 peut varier. Ici encore, en modifiant le degré de courbure du segment coudé des conducteurs 1, on peut utiliser ces 15 différents panneaux de circuit. Il est seulement nécessaire de déterminer les distances d-1 et d-2 désirées, de couder de façon appropriée les conducteurs terminaux 1 et de les mettre en place, puis on forme le cadre porteur en matière plastique 3 autour des segments coudés. On peut par suite utiliser les mêmes conducteurs terminaux 20 et le même appareil d'injection de matière plastique pour réaliser de solides agencements de conducteurs terminaux capables de s'adapter à différents substrats de circuit intégré et d'être adaptés à différents panneaux de circuit. Le cadre porteur 3, dans cette réalisation préférée, est fait 25 en matière plastique polysulfonée formée par le procédé connu d'injection.Le procédé d'injection à température et pression élevées peut être employé puisque seuls les robustes conducteurs terminaux sont soumis aux températures et aux pressions agissant violemment. Le fragile substrat de circuit intégré 4 (avec les circuits intégrés et la 30 métallisation appropriée portés par le substrat) ne vient jamais en contact avec le moulage de la matière plastique ; le substrat 4 (figure 4) est placé sur un épaulement du cadre porteur 3 après la formation de ce cadre. Tandis que la résine époxy et les matières plastiques classiques 35 ont des coefficients de dilatation thermique très différents de ceux des conducteurs terminaux métalliques et des substrats de céramique, la matière polysulfonée moulée par injection s'apparie très favorablement au coefficient des conducteurs. Par suite le montage est davantage fiable, car il présente un risque réduit de contraintes 40 dangereuses causées par les variations de chaleur. 5 2123443 72 02597 Quand les conducteurs terminaux 1 ont été convenablement coudés et que le cadre porteur 3 a été formé, le substrat de circuit intégré est placé sur le rebord interne, ou épaulement, du cadre (figure 3), et les parties supérieures des conducteurs terminaux 5 sont connectées à la métallisation du substrat. Le moyen de retenue temporaire 2 (figure 1) est alors retiré, et le montage est prêt à être connecté dans l'entourage extérieur du circuit. 2123443 72 02597 REVENDICATIONS 1.- Montage de circuit, pour fixer sur un élément récepteur, comprenant un substrat qui porte les éléments agissants du circuit et qui porte une métallisation selon gabarit transmettant les si- 5 gnaux électriques entre lesdits éléments du circuit et le pourtour dudit substrat et comprenant des conducteurs terminaux qui sont liés à ladite métallisation, caractérisé en ce que lesdits conducteurs terminaux sont fixés sur au moins un support en plastique avant d'être liés à ladite métallisation et ledit support supporte 10 à la fois lesdits conducteurs terminaux et ledit substrat. 2.- Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support est en forme de cadre, et en ce que la partie de chacun desdits conducteurs terminaux qui est fixée sur ledit support est coudée et ce coude est enrobé dans ledit cadre. 15 3.- Montage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit support est en matière plastique polysulfonée ou en matière plastique chargée de verre ou d'alumine à raison de 80 à 150$ en poids, formée par injection. 4.- Montage selon l'une des revendications 2 ou 3» caractérisé 20 en ce que son exécution comprend les phases suivantes : préparer deux bandes parallèles de conducteurs terminaux coudés et contre coudés chacun sur une longueur choisie, former le cadre-support par injection enrobant lesdits coudes, placer le substrat sur ledit cadre-support, l'y fixer et le connecter par les extrémités 25 libres des conducteurs terminaux.