Brevet FR2137669A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne la fabrication de dispositifs semiconducteurs, l'invention concerne plus particulièremnnt la technique consistant à raccorder des fils de connexion entre une plaquette ou pastille semiconductrice et des organes 5 de connexion prévus pour connecter le dispositif à un circuit externe. Les dispositifs semiconducteurs appelés dispositifs à liaison ou raccordement par fils sont bien connus. Beaucoup de ces dispositifs tels que les dispositifs à circuit intégré 10 enfermés dans une capsule en matière plastique, utilisent un composant appelé châssis de connexion. Le châssis de connexion est formé, de façon classique, à partir d'une feuille métallique unique continue, habituellement par emboutissage ou analogue, Le châssis comporte un cadre de supportage externe, une plage 15 centrale de supportage de plaquette ou pastille semiconductrice, une pluralité de doigts de connexion comportant chacun un élément de raccordement proche de la plage centrale de supportage de la pastille ou plaquette. Le cadre de supportage externe est, au stade final, enlevé et ne fait pas partie du 20 dispositif terminé. Dans les ensembles de dispositifs utilisant ces châssis de connexion il est de pratique courante de monter une plaquette ou pastille semiconductrice sur la plage de supportage centrale puis de placer le châssis de connexion, sur 25 lequel est montée la plaquette ou analogue, dans un dispositif de raccordement par fils qui peut être d'un type quelconque parmi plusieurs types. Dans un dispositif de raccordement par ultrasons de type courant, il est prévu un organe de serrage ou de fixation pour maintenir le châssis de connexion 30 et supporter les connexions ou conducteurs ainsi que la plage de supportage de la plaquette ou pastille. Un support de fil , un organe d'alimentation et un outil de raccordement à ultrasons peuvent être utilisés pour fixer un fil de connexion aux éléments de raccordement des doigts de connexion et pour 35 former des surfaces de raccordement appropriées sur la plaquette ou pastille semiconductrice. 72 16523 2 2137669 Les châssis de connexion de la technique antérieure sont coplanaires et, pour cette raison, le fil est habituellement fixé en premier lieu au doigt de connexion puis à la plaquette de sorte que le-raccordement peut être fait depuis 5 une surface qui est relativement basse jusqu'à une surface qui est relativement élevée ce qui, dans la technique, est appelé raccordement "ascendant". Un raccordement de cette sorte est préférable car il impose une contrainte relativement faible au fil pendant l'opération de raccordement. 10 Un problème que l'on rencontre avec un raccordement ascendant et qui découle du fait que les châssis de connexion sont coplanaires est qu'il s'ensuit un nombre appréciable d'articles qui sont rejetés en raison des courts-circuits de "rue" dans lesquels le fil de connexion est en contact avec 1 5 la matière semiconductrice nue aux bords de la plaquette ou analogue. Le ternB "rue" est un terme de la technique qui est suggéré dans la configuration du support semiconducteur avant la séparation de la plaquette ou pastille, la grille de silicium nue dans laquelle est effectué le traçage au 20 diamant ressemblant à des rues et des rues transversales. Jusqu'ici l'opérateur chargé du raccordement des fils devait veiller à donner une incurvation suffisante aux fils de connexion pour éviter ces courts-circuits. Ceci occasionnait cependant, même pour des opérateurs confirmés, des pertes de 25 rendement appréciables. Selon la présente invention un châssis de connexion comporte une plage de supportage de plaquette ou pastille et un élément de raccordement qui ne sont pas coplanaires. Le procédé nouveau de raccordement des fils consiste à obliger un tel 30 châssis de connexion à prendre une position coplanaire, à le maintenir dans cette position, à raccorder les fils de connexion puis à relâcher le châssis pour lui permettre de revenir à sa position non-coplanaire, ce qui a pour résultat que les fils de connexion sont soulevés jusqu'à un angle plus élevé 35 par rapport à la surface semiconductrice et sont écartés du bord de la plaquette ou analogue. / / 72 16523 3 2137669 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple : 5 - la figure 1 est une vue.en plan d'un mode de réalisation du châssis de connexion selon la présente invention ; - les figures 2 et 3 sont des coupes transversales selon les lignes 2-2 et 3-3 respectivement du châssis de connexion de la figure 1 ; 10 - la figure 4 est une vue partielle en perspective et en coupe montrant le châssis de connexion de la figure 1 sur lequel une plaquette semiconductrice est mise en place ; - la figure 5 est une vue partielle en perspective en coupe montrant l'assemblage de la figure 4 dans une fixation 15 de serrage, avec un fil de connexion mis en place ; - la figure 6 est une vue partielle en perspective et en coupe identique à la figure 4, montrant la position du fil de connexion après libération du châssis de la fixation de serrage de la figure 5 ; 20 - la figure 7 est une vue en plan d'un second mode de réalisation du châssis de connexion selon la présente invention ; - la figure 8 est une coupe selon la ligne 8-8 de la figure 7 ; 25 - la figure 9 est une coupe d'un châssis de connexion du type représenté à la figure 7 dans un organe de serrage réalisé conformément à la technique antérieure ; - la figure 10 est une coupe du châssis de connexion dans un organe de serrage perfectionné ; 30 - la figure 11 est une coupe d'un dispositif enfermé dans une matière plastique et utilisant le châssis de connexion de la figure 1 ; - la figure 12 est une coupe d'un dispositif enfermé dans une matière plastique et utilisant le châssis de connexion 35 de.la figure 7- 72 16523 4 2137669 EXEMPLE 1. La figure 1 montre un châssis de connexion 12 réalisé selon un mode de réalisation de la présente invention. Le châssis de connexion 12 comporte un cadre externe 14, une 5 plage de supportage de plaquette ou pastille 16 et une pluralité de doigts de connexion 18 qui sont munis d'éléments de raccordement 20 proches de la plage de supportage 16 de la plaquette ou pastille. Les différentes parties constitutives sont supportées par des éléments en forme de languettes 22. Le 10 cadre externe 14 et les éléments 22 sont éliminés, au stade final, lors de la fabrication d'un dispositif, ainsi qu'il est bien connu. Tel qu'il apparaît en plan,le châssis de connexion 12 ne se distingue pas des châssis utilisés dans la technique antérieure. 15 Cependant en coupe, comme représenté aux figures 2 et 3, il y a une différence appréciable. En particulier, comme représenté aux figures 2 et 3, la plage 16 de supportage de la plaquette et les éléments de raccordement 20 des doigts de connexion 18 ne sont pas coplanaires. 20 Le châssis de connexion 12 peut être fabriqué par emboutissage ou estampage à partir d'une feuille ou plaque unique d'un matériau élastiquement déformable et donducteur. Après emboutissage ou analogue, le châssis peut être déformé dans un dispositif de formage convenable pour déplacer la 25 plage conductrice 16 hors du plan des autres éléments du châssis 12, en incurvant les éléments de supportage 22 au-delà de leur limite d'élasticité de façon à obtenir la forme représentée aux figures 2 et 3- Comme représenté, la plage de supportage de la plaquette ou analogue est placée 30 dans un plan disposé d'un côté du châssis opposé au côté sur lequel sont placées les surfaces de raccordement des doigts de connexion, en d'autres termes, il est placé dans un plan qui se trouve à une certaine distance dans la direction allant du côté de la surface de raccordement vers le côté opposé 35 du châssis. Le matériau doit être élastiquement déformable de sorte qu'il puisse temporairement être contraint de prendre^e position coplanaire puis revenir élastiquement à la position non / / / 72 16523 5 2137669 coplanaire, ou dans la direction de cette position, comme il sera expliqué d'une façon plus détaillée ci-après. Lors de la fabrication d'un dispositif utilisant le châssis de connexion 12, la première opération consiste à 5 monter une plaquette ou pastille semiconductrice sur la plage de supportage 16 . la figure 4 indique une telle plaquette ou analogue en 24.La plaquette 24 peut être montée de toute façon connue. L'opération suivante consiste à relier les fils 10 de connexion entre la plaquette semiconductrice 24 et les éléments de raccordement 20 des doigts de connexion 18. Ceci est fait, selon le procédé conforme à l'invention, de la façon suivante. Le châssis de connexion 12, avec la plaquette 24 placée sur lui, est mis dans un organe de fixation pour 15 effectuer le raccordement et est serré. La figure 5 montre la configuration du châssis : de connexion entre les mâchoires 26 et 28 de l'organe de serrage. Comme représenté l'organe de serrage oblige la plage 16 de supportage de la plaquette à se trouver coplanaire avec les 20 autres éléments du châssis. Ceci correspond à la configuration d'un châssis de connexion de la technique antérieure dans lequel la plage de supportage de -la plaquette est toujours coplanaire avec les autres éléments. Cette configuration permet de faire un raccordement "ascendant' comme dans la 25 technique antérieure. L'opération suivante consiste à mettre en place les fils de raccordement. Ceci peut être fait de toute façon connue, de préférence..par utilisation d'ultrasons. Chaque fil est relié en premier lieu à l'élément de raccordement 20 d'un 30 doigt de connexion 18 puis à une plage de raccordement, non représentée, de la plaquette ou analogue 24. Pendant cette opération, si l'opérateur néglige de donner une incurvation suffisante au fil de connexion 30, il peut faire un contact avec le silicium nu dans la zone de rue au bord de la 35 plaquette 24, ce qui entraîne un court-circuit. Dans le dispositif de la technique antérieure ceci entraînait la nécessité de rejeter le dispositif lors des essais. 72 16523 6 2137669 Avec le procédé selon la présente invention, l'opération suivante consiste à libérer les mâchoires 26 et 28 de l'organe de serrage pour libérer le châssis de connexion 12. En raison, de l'élasticité du matériau du châssis 12, la plage de 5 supportage de la plaquette revient élastiquement à la position non coplanaire, ou du moins à une certaine distance de cette position, ce qui donne la configuration-représentée à la figure 6. Le res U_i, u ci U est que les fils de connexion tendent à être soulevés et écartés de la zone de rue au bord de la plaquette. 10 On a constaté qu'il y a sensiblement moins.de rejets dûs à des courts-circuits lorsque l'on utilise le châssis de connexion et le procédé confoiçmes à l'invention. EXEMPLE 2 La figure 7 représente un second mode de réalisation d'un 15a châssis de connexion selon l'invention, ce châssis étant indiqué d'une façon générale par la référence 34. La configuration du châssis de connexion 34 est du type connu d'une façon générale dans lequel il est prévu une plage 36 de supportage de plaquette ou pastille qui fait corps avec les 20 doigts de connexion 38, de telle sorte que ladite plage 36 peut être reliée électriquement à un point externe tel que la masse. Gomme le châssis de connexion 12, le châssis de connexion 34 comporte également un cadre périphérique 40 et une pluralité de doigts de' connexion 42 qui. sont munis 25 d'éléments de raccordement 44 au voisinage de la plage 36. Des éléments 46, comme les éléments 22 du châssis 12, maintiennent en position les différents constituants les.uns par rapport aux autres. En raison du fait que les connexions 38 faisant corps avec 30 la plage 36 sont relativement massives par rapport aux éléments ou languettes 46 et en raison du fait qu'ils constituent un support supplémentaire pour la plage 36 de supportage de la plaquette, il est difficile de conformer le châssis 34 à la façon du châssis 12, c'est-à-dire en déplaçant la plage 36 en dehors 35 du plan d'u cadre. En conséquence, dans ce mode de réalisation, les connexions 42 sont déplacées -hors de ce plan pour obtenir la configuration non coplanaire. Gomme représenté à la 72 16523 7 2137669 figure 8 les éléments de raccordement 44 au moins des connexions 42 sont déplacés vers le haut de sorte que le cadre externe 40, les connexions 42, sauf en ce qui concerne leurs éléments de raccordement 44 et la plage de supportage 36 5 de la plaquette ou analogue restent coplanaires. Cette forme peut également être utilisée dans le premier mode de réalisation décrit ci-dessus, c'est-à-dire que les éléments de raccordement 20 des doigts de connexion 18 peuvent être conformés comme les éléments 44. 10 Le bâti de connexion 34 est utilisé d'une façon identique au bâti 12. Les éléments de raccordement 44 et la plage 36 de supportage de la plaquette sont d'abord amenés, à force, en configuration coplanaire. On effectue ensuite le raccordement et le châssis 34 est relâché ce qui a pour 15 résultat que les éléments de raccordement 44 reviennent élastiquement à leur position d'origine,soulevant les fils de connexion et les écartant du dispositif semiconducteur d'une façon identique à celle décrite en relation avec le châssis 12. Lorsque l'on utilise à la fois les connexions conformées 20 et une plage de supportage non coplanaire, on obtient un déplacement plus important entre les positions sous contrainte et exempte de contraintes. Les connexions conformées comme les doigts de connexion 42 ne peuvent être serrées de façon efficace, dans un dispositif 25 de raccordement classique. La figure 9 montre une forme classique d'organe de serrage dans un dispositif de raccordement. Dans ce dispositif de serrage, il .existe un élément fixe 50 qui comporte un évidement 52 à sa partie supérieure. Une enclume ou analogue annulaire 54 est montée au-dessus de l'élément 52 30 et est fixée à l'élément 50 au moyen d'organes de fixation 55» Un plongeur ou piston 56 est monté de façon coulissante dans l'élément 50 pour s'approcher et s'écarter de l'enclume ou analogue 54 comme le montre la double flèche 57. Le plongeur ou piston 56 comporte, dans ce dispositif de la technique 35 antérieure, une surface supérieure plane 58. L'ouverture centrale ménagée dans l'enclume 54 est suffisamment importante pour laisser apparaître les éléments de raccordement 44 et 72 16523 8 2137669 recevoir les outils effectuant la connexion. En raison du fait que la surface supérieure 58 du plongeur ou analogue 56 est-plane et en raison du fait que les éléments de raccordement 44 du châssis 34 sont dirigés 5 vers le haut, comme il a été décrit et se trouvent dans l'ouverture centrale de l'enclume 54, le châssis, lorsqu'il est serré, prend la configuration représentée à la figure 9» les éléments de raccordement 44 œ sont pas supportés, de façon adéquate, l'en dessous,etjlest difficile, sinon impossible, 10 le fixer un fil» On doit utiliser un dispositif de serrage amélioré du type représenté à la figure 10. Dans ce dispositif de serrage il est prévu un élément fixe 60 et une enclume annulaire 62 qui lui est fixée au moyen d'organes de fixation 64» Un plongeur 15 ou piston 66 est prévu pour serrer un châssis de connexion 34 contre l'enclume 62, d'une façon améliorée» Dans ce but le plongeur ou analogue 66 est muni d'une partie termirale supérieure agrandie 68 qui a un rayon plus grand que celle de l'extrémité supérieure du plongeur ou analogue 66 de la 20 technique antérieure„ La partie terminale supérieure 68 du plongeur 66 comporte un évidement annulaire 72 définissant un support central 74 pour la plage 36 de supportage de la plaquette ou pastille et pour les éléments de raccordement 44, et un support périphérique 76 pour les parties les plus 25 éloignées du châssis0 1'évidement 72 a des dimensions telles et a ses rayons interne et externe positionnés de telle façon que l'enclurae 62 engage la surface supérieure du châssis de connexion 34 dans les limites de 1'évidement, comme représentéo En conséquence lorsque le châssis 34 est serré, 30 les connexions fléchissent vers le bas dans 1'évidement 72 ce qui a pour résultat que les éléments de raccordement 44 et la plage 36 sont amenés en position coplanaire avec un support de liaison adéquat pour les uns et le Autres,, Le raccordement des fils peut êti^ effectué de façon connue. 35 Après l'achèvement de l'opération de raccordement des fils et après que les dispositifs raccordés aient été libérés du dispositif de serrage, on peut suivre les processus classiques 72 16523 9 2137669 pour l'obtention du .dispositif définitif. Par exemple les châssis 12 et 34 peuvent être placés chacun dans un équipement de moulage de matière plastique classique et on peut former, de façon connue, des corps d'encapsulage en 5 matière polymère. Des dispositifs achevés utilisant ces châssis de connexion sont indiqués en 80 et 82 aux figures 11 et 12 respectivement. Dans le mode de réalisation de la figure 11 un corps d'encapsulage en matière plastique polymère 84 entoure la plage de supportage de plaquette 16 et les 10 élanents de raccordement 20. Dans la figure 12 un corps en matière plastique polymère 86 entoure la plage de supportage 36 de plaquette ainsi que les éléments de raccordement 44- Comme dans les packages classiques les connexions 18 et 42 sont recourbées sensiblement à angle droit par rapport au plan 15 d'origine des deux châssis comme représenté, pour former ce qu'on appelle un montage double en alignement. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens 20 constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci' sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises-en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. 72 16523 10 2137669 REVENDICATIONS 1. - Dispositif de connexion du type constitué par une feuille métallique continue unique comportant un cadre externe, une plage centrale de supportage d'une plaquette ou pastille semiconductrice et une pluralité de doigts conducteurs comportant 5 chacun, un élément de raccordement voisin de la plage de supportage précitée, caractérisé en ce que ladite plage de supportage (16) et lesdits éléments de i&cccirdement au moins desdits doigts de connexion (18) ne sont pas coplanaires. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé 10 en ce que les doigts de connexion précités (18) sont coplanaires et en ce que la plage de supportage précitée (16) est placée dans un plan situé à une certaine distance du plan desdits doigts (1S)„ 3» - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé- en 15 ce que les éléments de raccordement précités (20) desdits doigts de connexion (18) comportent chacun une surface de raccordement située d'un côté dudit dispositif et en ce que la plage précitée (16) est disposée dans un plan situé à une certaine distance du plan.du cadre externe précité (14) dans la 20 direction allant dudit côté,au côté opposé du dispositif (12). 4- - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plage (36) de supportage de la plaquette ou pastille a une surface prévue pour recevoir une plaquette ou pastille semiconductrice (24) et en ce que les éléments de raccordement 25 (44) des doigts de connexion (42) comportent chacun une surface de connexion prévue pour recevoir un fil (30) qui y est relié, le cadre externe précité (40) et ladite plage de supportage (36) étant coplanaires. 5- - Dispositif semiconducteur comprenant un dispositif' 30 de connexion du type obtenu à partir d'une feuille métallique continue unique comprenant une plage de supportage de plaquette ou pastille semiconductrice et une pluralité de doigts de connexion munis chacun d'un élément de raccordement situé au voisinage de ladite plage, caractérisé en ce que ladite plage 35 de supportage (16) et lesdits éléments de raccordement (20) au moins 72 16523 2137669 desdits doigts de connexion (18) ne sont pas coplanaires et en ce qu'il comporte une plaquette ou pastille semiconductrice (14) montée sur ladite plage (16), une pluralité de fils de connexion (30) sont reliés entre ladite plaquette ou pastille 5 semiconductrice (14) et lesdits éléments de raccordement (20) des doigts de connexion (18) et un corps(85) fait en un métariau polymère entourant ladite plaquette ou pastille semiconductrice (14). 6. - Dispositif semiconducteur selon la revendication 5, 10 caractérisé en ce que les doigts de connexion précités (18) sont coplanaires et en ce que la plage de supportage précitée (16) esi; placée dans un plan placé à une certaine distance du plan desdits doigts (18) selon une direction allant du côté du dispœitif (12) auquel les fils de connexion précités (30) 15 sont fixés,au côté opposé dudit dispositif (12). 7. - Dispositif semiconducteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les doigts de connexion (42) sauf en ce qui concerne leurs éléments de raccordement (44) et ladite plage de supportage (36) sont coplanaires. 20 8. - Procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur comportant un dispositif de raccordement du type constitué 4 par une feuille continue unique d'ufi"matériau élastiquement déformable et comprenant un cadre externe, une plage de supportage de plaquette ou pastille semiconductrice et une 25 pluralité de doigts de connexion munis chacun d'un élément de raccordement situé au voisinage de ladite plage, ledit dispositif de connexion occupant, lorsqu'il est exempt de contraintes, une position telle que la plage et les éléments de raccordement des doigts de connexion ne sont pas coplanaires, caractérisé en 30 ce qu'il consiste à connecter une plaquette ou pastille semiconductrice (14) à la plage précitée (l6),à contraindre ladite plage (16) et lesdits éléments de raccordement (20) des doigts de connexion (18)se disposer de façon coplanaire tout en maintenant cette coplanéitéà monter une pluralité de fils de connexion (30) 35 entre ladite plaquette ou pastille semiconductrice (14) et lesdits éléments de raccordement (20) des doigts (18) et à libérer ledit dispositif de connexion (12) pour rétablir la relation de non 16523 12 2137669 coplanéité entre ladite plage (16) et lesdits élémaats de raccordement (20) des doigts de connexion (18). 9- - Procédé selon la -revendication 8, caractérisé en ce que chaque fil de connexion (30) est relié d'abord à un élément de raccordement (20) d'un doigt de connexion (18) puis à ladite pLaquette ou pastille semiconductrice (14). 10. - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les fils de connexion précités (30) sont connectés "Dar un procédé à ultrasons.