Brevet FR2111767A1 — publié le 19720609

La présente invention se rapporte à la mise sous boîtier de composants semi-conducteurs et concerne plus particulièrement un boîtier peu coûteux qui enferme le composant semiconducteur et assure sa connexion avec les autres circuits. 5 Dans l'industrie électrique, les composants semi-conduc teurs : transistors, plaquettes de circuits intégrés, etc., sont souvent fixés de manière permanente aux circuits électriques voulus en connectant d'abord le composant semi-conducteur miniature à un dispositif connu tel qu'un cadre de connexion ou une lan-10 guette et en fixant ensuite de manière permanente le cadre de connexion aux circuits voulus. Il est courant de connecter le semi-conducteur au cadre par l'intermédiaire d'un dispositif de connexion séparé, disposé en étoile par exemple, ou par des fils. Lorsque le composant semi-conducteur est connecté au ca-15 dre de connexion, il peut être contrôlé de manière à déterminer s'il possède les caractéristiques électriques voulues. Il est en outre souvent souhaitable d'enfermer hermétiquement, par exemple par enrobage dans une résine ou autre, le composant semi-conducteur miniature et les extrémités convergentes du cadre, de ma-20 nière à protéger le composant de l'humidité ambiante et des dommages qui peuvent affecter ses propriétés électriques. L'enrobage du composant semi-conducteur s'effectue habituellement en atmosphère d'humidité contrôlée lorsqu'il a-été fixé à un cadre de connexion mais avant que ce dernier soit relié aux autres cir-25 cuits électriques. Différents types de cadres de connexion, languettes de' connexion et autres ont déjà été utilisés pour le montage de composants semi-conducteurs sur des circuits imprimés. Le bre-' vet des Etats-Unis d'Amérique n2 3 483 308 décrit par exemple 30 des blocs, ou plaques de céramique portant des liaisons métallisées. D'autres dispositifs de montage sont illustrés et décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n2 3 317 287 et le brevet britannique n2 1 185 857. Mais les dispositifs de montage décrits dans ces brevets ne permettent pas facilement 35 d'enfermer hermétiquement le composant semi-conducteur par enrobage dans de la résine. Les cadres de connexion de type courant sont souvent enrobés ou mis sous boîtier selon des procédés 71 37839 2 2111767 coûteux et minutieux tels que le moulage par transfert ou injection ou par scellement à la soudure de verre entre une embase de céramique et un capuchon. Mais ces procédés ne permettent pas toujours d'obtenir une fermeture hermétique et ils né-5 cessitent des équipements ou des matériels coûteux. Les boîtiers de céramique ou de verre sont fragiles et ils nécessitent un soudage ou un scellement à haute température. Les opérations de moulage par transfert ou injection présentent plusieurs inconvénients. La résine d'enrobage contient des agents de démoulage 10 qui ont une action chimique sur le composant semi-conducteur ; ces agents réduisent l'adhérence de la résine sur les conducteurs du cadre et favorisent ainsi l'introduction d'humidité dans le boîtier ; les fils de liaison ou les jonctions avec le composant semi-conducteur sont dérangés par la circulation for-15 cée autour du semi-conducteur de produits d'enrobage de viscosité élevée ; le composant semi-conducteur doit être supporté, soit par un cadre de connexion rigide ou par une couche-support rigide. La présente invention concerne un nouveau type de boî-20 tier, peu coûteux, et susceptible d'enfermer un ou plusieurs composants semi-conducteurs tout en assurant leurs connexions avec les autres circuits électriques. Les composants enfermés dans le boîtier peuvent être très facilement et très efficacement enrobés, ou protégés de toute autre manière de l'environ-25 nement, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des équipements spéciaux. Le fait que le boîtier assure la connexion avec les autres circuits électriques élimine la nécessité d'un cadre de connexion rigide séparé. Le nombre d'opérations de liaison est donc réduit. Le procédé de mise sous boîtier de plaquettes de 30 semi-conducteurs avec le dispositif selon l'invention est très avantageux, car il permet une réalisation entièrement continue. Le dispositif sert également de support pendant le montage du composant semi-conducteur miniature et le protège des dommages tout en permettant de le contrôler avant la mise sous boîtier 35 finale. Le dispositif de mise sous boîtier, selon l'invention, permet d'enfermer des composants semi-conducteurs de manière à 71 37839 3 211.1767 faciliter leur manipulation, leur contrôle et leur connexion aux autres circuits électriques et il est constitué d'un support diélectrique auto-porteur ayant la forme d'une gouttière avec une base et des parois latérales. Les surfaces du support 5 formant la gouttière portent un certain nombre dç4ones conductrices selon une disposition prédéterminée et définissant au moins une position de la surface intérieure de la gouttière agencée de manière à assurer les connexions électriques avec un composant semi-conducteur. Les zones conductrices divergent à 10 partir de ladite position en formant un certain nombre de bandes qui remontent le long des parois latérales de la gouttière de manière à apparaître à l'extérieur du boîtier et permettre la connexion ultérieure avec les autres circuits électriques. Le semi-conducteur peut être relié, par plaquettes ou par fils, aux 15 zones conductrices dans la position adaptée pour le recevoir, et recouvert ensuite d'une matière d'enrobage, en liquide ou en poudre qui remplit la gouttière et qui est durcie ensuite. Aucune opération coûteuse de moulage par transfert ou injection n'est donc nécessaire pour la mise sous boîtier de la plaquette 20 du semi-conducteur. Les bandes sortent du boîtier et permettent la connexion avec les autres circuits, à une carte de circuit imprimé par exemple, et aucun fil de liaison séparé n'est donc nécessaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 25 rassortiront de la description qui va suivre faite en regard de plusieurs modes de réalisation donnés à titre explicatif et non limitatif. Sur les dessins annexe's : les figures 1, 2, 3 et 4 représentent en perspective 30 des circuits imprimés utilisés pour constituer le boîtier selon l'invention ; la figure 5 est une vue en perspective d'un boîtier selon l'invention ; la figure 6 est une vue en perspective d'un autre boî-35 tier selon l'invention ; la figure 7 représente un boîtier après enrobage des composants semi-conducteurs ; 71 37839 4 2111767 la figure 8 est un autre type de circuit utilisé pour former un boîtier selon l'invention ; et la figure 9 représente un composant terminé sous boîtier réalisé avec le circuit imprimé de la figure 8. 5 Les figures 1 à 4 représentent des bandes continues de matière première 10, 20, 30 et 40 utilisées pour réaliser les boîtiers selon l'invention. Ces matières premières 10, 20, 30 et 40 comportent un support diélectrique 12 portant un certain nombre de surfaces conductrices 14 selon une disposition prédé-10 terminée et répétitive. Les zones conductrices 14 sont écartées les unes des autres et leurs extrémités intérieures 16 convergent vers une partie commune 18 du support 12 de manière à définir une position dans laquelle un composant semi-conducteur peut être connecté électriquement. Par exemple, un composant 15 semi-conducteur peut être monté ou placé dans la région 18 du support et connecté ensuite aux extrémités 16 par des fils fins, , a, , , , , , /et soudé ou il peut etre pose sur les extremites 16/ par micropiliers ou par points/sur les extrémités 16. Des bossages métalliques 17 peuvent être formés aux extrémités 16 deg&ones conductrices 20 14 de manière à faciliter la soudure par points. Les surfaces conductrices 14 divergent, à partir de leur extrémité 16, sous forme d'un certain nombre de bandes 22» Le support 12 peut être embouti ou poinçonné entre les bandes 22 voisines de manière à former des languettes ou conduc-25 teurs 24. Ainsi que le montre la figure 6, les bandes 22 peuvent également dépasser du bord du support. Ainsi que le montrent les figures 2 et 4, l'épaisseur des surfaces conductrices 14 peut augmenter vers l'extérieur des bandes 22 de manière que les languettes ou conducteurs soient plus rigides. 30 Les boîtiers selon l'invention peuvent être formés, à partir des matières premières représentées sur les figures 1 à 4, en recourbant ou en pliant le support 12, en travers des bandes 22, suivant les lignes pointillées 26, de manière à former une gouttière avec une base 21 et des parois latérales 23. 35 Le boîtier 50 de la figure 5 peut donc être facilement formé par cintrage de la matière première 30 de la figure 3. La plaquette 25 de semi-conducteur est soudée par points aux extrémités 16 des 71 37839 5 2111767 surfaces conductrices 14. Le boîtier 60 de la figure 6 peut également être formé par cintrage du support des surfaces conductrices 14. Des boîtiers du même genre peuvent être réalisés en dis-5 posant des surfaces conductrices sur un support déjà formé en gouttière. Mais le meilleur moyen de réaliser les boîtiers selon l'invention consiste à plier en forme de gouttière, un circuit imprimé de l'un des types représentés sur les figures 1 à 4. Les dispositifs de mise sous boîtier, qui sont réalisés 10 sous forme de bandes continues, peuvent être enro'ulées sous forme de rouleaux, ce qui facilite leur manutention et leur transport dans le cas où les composants semi-conducteurs doivent être connectés à un autre poste de travail. La forme de la gouttière formée par le support 12 n'a 15 théoriquement aucune importance, dans la mesure où sa profondeur est suffisamment grande pour que le semi-conducteur soit entièrement recouvert par la matière d'enrobage qui la remplit. Dans le boîtier 70 représenté sur la figure 7, de la résine d'enrobage 32 a été versée dans le canal défini par le support 12 20 plié, et durcie ensuite. Des plaquettes de semi-conducteur qui ont été fixées sur les surfaces conductrices sont complètement recouvertes et enfermées hermétiquement par la résine 32. Les languettes 24 des bandes 22 dépassent au-dessus de la surface de la résine d'enrobage et permettent ainsi la connexion aux 25 autres circuits électriques, par exemple à une carte de circuit imprimé. Les boîtiers individuels peuvent être séparés de la • bande continue par découpage le long de la ligne pointillée 34. La figure 8 représente une matière première 80 formée d'un support diélectrique 12 et d'un réseau prédéterminé de 30 surfaces conductrices 14. Ces dernières sont disposées de manière à définir un certain nombre de positions dans lesquelles des composants semi-conducteurs peuvent être connectés par sou- par dage/points ou par des fils. Un certain nombre de plaquettes 25 de semi-conducteur sont représentées, connectées aux extrémités 35 16 des surfaces conductrices 14. Les surfaces conductrices 14 se prolongent vers l'extérieur, sous forme de bandes 22, à partir des extrémités 16 et des plaquettes 25. fin variante, le 71 37839 6 2111767 support 12 peut être embouti ou poinçonné entre les bandes 22 voisines, de manière à former des languettes. Le boîtier 90 de la figure 9 peut être formé par cintrage de la matière première 80 de la figure 8, sous forme d'une 5 gouttière comportant des parois latérales 23 et une base arrondie 21. Les plaquettes 25 sont alors situées à l'intérieur de la gouttière. Les bandes 22 se prolongent le long des parois latérales de la gouttière dont ils dépassent, de manière à permettre la connexion avec les autres circuits électriques. Le boîtier 10 90 a été rempli de résine d'enrobage 32 qui recouvre entièrement et enferme hermétiquement les plaquettes 25. Les boîtiers selon la présente invention peuvent également porter des revêtements métalliques supplémentaires sur les surfaces extérieures de la gouttière. Ces revêtements métalli-15 ques peuvent répondre à plusieurs buts, par exemple à diminuer la vitesse de transmission de vapeur humide à travers le support, à augmenter la rigidité des bandes extérieures et aussi à faciliter leur fixation sur une carte de circuit imprimé en augmentant leurs surfaces soudables. 20 Les supports diélectriques 12 servant à réaliser les boî tiers selon l'invention consistent en films thermoplastiques, auto-porteurs, d'une épaisseur pouvant aller de 0,006 à 0,6 mm, bien qu'une épaisseur de 0,13 à 0,51 mm soit préférable. Des supports pouvant être couramment utilisés sont les films d'oxyde 25 de polyphénylènes, de polyesters, de fluorocarbonates, de résines acryliques, de polysulfones, de polyimides, de polyamides, de polyoléfines, de styrène et de matières thermoplastiques chargées de fibres de verre. De préférence, le support présente une température de déformation relativement élevée, de 1502C à 4,66 kg/ 30 cm , et une faible vitesse de transmission de vapeur d'humidité. Les surfaces conductrices 14 sont de préférence en métaux tels que l'aluminium, le cuivre, le nickel, l'argent, l'or ou autres. Des alliages de ces métaux entre eux ou avec d'autres métaux tels que l'acier ou le cobalt conviennent également 35 très bien. Des bandes bimétalliques, par exemple d'aluminium plaqué d'argent ou de nickel plaqué d'or conviennent également très bien. L'épaisseur des bandes conductrices doit être au 71 37839 7 2111767 moins suffisante pour offrir une bonne conductibilité électrique, et elle peut être relativement importante par exemple de 0,13 à 0,26 mm, bien qu'une épaisseur de 0,025 mm soit généralement préférable pour des raisons économiques. Ces surfaces 5 conductrices sont généralement réalisées selon les procédés courants de photogravure du revêtement métallique d'un support isolant, bien qu'il soit possible de coller des bandes métalliques sur une bande ou un ruban diélectrique. Les résines d'enrobage qui servent à recouvrir et à en-10 fermer hermétiquement les plaquettes de semi-conducteur dans le boîtier selon l'invention peuvent consister en l'une quelconque de celles qui adhèrent bien à la plaquette de semi-conducteur et aux surfaces conductrices tout en ne se laissant pas traverser de manière sensible par des vapeurs d'humidité. La résine 15 d'enrobage peut être par exemple une résine en poudre, un liquide durcissable ou un mélange durcissable de deux liquides, un monomère, une résine à chaînes latérales ou un produit fondant à chaud. Les résines époxy, les silicones et les polyuréthannes constituent des produits d'enrobage très valables. 20 Ces produits ne doivent pas contenir d'agent de démoulage à cause des chemins d'introduction d'humidité qu'ils peuvent produire le long des surfaces conductrices et de l'action qu'ils peuvent avoir sur la plaquette de semi-conducteur elle-même. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite 25 ci-dessus qu'à titre explicatif, mais.nullement limitatif, et que l'on pourra y apporter toutes modifications sans sortir de son cadre. 71 37839 8 2111767 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mise sous boîtier destiné à enfermer des composants semi-conducteurs et à faciliter la manipulation, le contrôle et le raccordement ultérieur à d'autres circuits 5 électriques, caractérisé en ce qu'il comporte un support diélectrique auto-porteur, en forme d'une gouttière comportant une base et des parois latérales, ladite gouttière comportant à l'intérieur un réseau prédéterminé d'un certain nombre de surfaces conductrices qui définissent à l'intérieur de ladite 10 gouttière au moins une position agencée de manière à connecter électriquement un composant semi-conducteur, lesdites surfaces conductrices divergeant à partir de ladite position sous forme d'un certain nombre de bandes qui remontent le long des parois latérales de ladite gouttière et qui ressortent vers l'extérieur 15 de manière à assurer la connexion ultérieure avec d'autres circuits électriques. 2. Dispositif de mise sous boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites bandes remontent au-delà des bords des parois latérales de ladite gouttière. 20 3. Dispositif de mise sous boîjbier et selon la revendi cation 1, caractérisé en ce que ledit support est au moins partiellement enlevé entre les bandes voisines. 4. Dispositif de mise sous boîtier selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un composant semi-conducteur est 25 connecté électriquement auxdites surfaces conductrices. 5. Dispositif de mise sous boîtier selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite gouttière contient un produit d'enrobage qui recouvre ledit composant semi-conducteur. 6. Ensemble de dispositifs de mise sous boîtier sous 30 forme de bande continue, destinés à enfermer des composants semi conducteurs et à faciliter la manipulation, le contrôle et la connexion ultérieure à d'autres circuits électriques, caraeté- comporte rise en ce que chaque dispositif/ un support diélectrique auto-porteur, en forme d'une gouttière comportant une base et 35 des parois latérales, ladite gouttière comportant, à 1'intérieur un réseau prédéterminé d'un certain nombre de surfaces conductrices qui définissent, à l'intérieur de ladite gouttière, au 71 37839 S) 2111767 moins une position agencée de manière à connecter électriquement un composant semi-conducteur, lesdites surfaces conductrices divergeant à partir de ladite position sous forme d'un certain nombre de bandes qui remontent le long des parois la- 5 térales de ladite gouttière et qui sont agencées de manière à assurer la connexion avec d'autres circuits électriques. 7. Ensemble de dispositifs de mise sous boîtier sous forme de bande continue selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un composant semi-conducteur peut être connecté à cha- 10 cun desdits dispositifs de mise sous boîtier. 8. Ensemble de dispositifs de mise sous boîtier sous forme de bande continue selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit support est enlevé au moins partiellement entre bandes voisines. 15 9. Ensemble de dispositifs de mise sous boîtier sous forme de bande continue selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite bande est enroulée sous forme d'un rouleau.