Brevet FR2257147A1 — publié le 19750801

.L'invention concerne ua procédé de production de composants à semi-conducteurs avec établissement des contacts avec les électrodes d'éléments en pastilles à semi-conducteurs et a au moins une jonction pn, au moyen drune barrette à tiges de contact. Ce procédé est destiné essentiellement à la fabrication en série de composants à semi-conducteurs. La mise en contact. des électrodes des semi-conducteurs suivant un procédé connu de ce type s'effectue indirectement au moyen des tiges ou pointes de contact dè la barrette correspondante,c'est-à- dire que des fils reliant lesdites électrodes aur pointes sont soudés à ces dernières et sont par ailleurs fixés également à la partie de la barrette qui relie les pointes, de sorte qu'au moment de l'enlevement de la partie pleine de la barrette, toutes les extrémités de fil en saillie qui risquent de provoquer des court-circuits sont également tel muées (demande de brevet allemand DT-AS mise à l'inspection publique sous le n 1514 870).La barrette comporte des pointes d'établissement de contact de largeurs différentes, les pointes les plus larges étant destinées par exemple à l'établissement du contact avec la zone du collecteur d'un transistor. La barrette peut être un feuillard métallique destiné à l'établissement de contacts avec plusieurs composants à semi-conducteurs. Un procédé par ailleurs connu permettånt de - simplifier les travaux d'alignement des éléments a semi-conducteurs pour l'établissement des contacts consiste à fracturer suivant deux groupes perpendiculaires de ligne une pastille à multiples constituants semi-conducteurs régulièrement subdivisés, à fixer les constituants- semi-conducteurs suivant leur configuration initiale sur une feuille de matière plastique ayant une charge électrostatique, à fixer sur eux des fils, à les rendre par ces derniers et finalement à les fixer sur -un support à pistes conductrices ou sur une barrette à conducteurs (demande de brevet allemand Dk-OS mise à-l'inspection publique sous le n 2 314 195). Les fils peuvent se fixer par thermo-compression. Par ailleurs, la mise en contact de pastilles par thermocompression est connue (ouvrage de Lewicki tEinfurung in die Mikroelektronik" (introduction à la micro-électronique) (1966) pages 284 et suivantes). Les procédés mentionnés conviennent à la mise en contact de petits composants. Les grands composants, tels que les thyristors de puissance ou les 1,Triacs" (commutateur3 bidirectionnels commandés) comportent un élément refroidisseur dans la zone d'une électrode principale, par exemple de l'anode. Il faut donc exécuter non seulement la mise en contact, mais aussi la fixation à l'élément refroidisseur. L'invention basée sur un procédé du type tel que mentionné concerne un perfectionnement à la technique-de montage lors de la production de composants à semi-conducteurs de manière à diminuer la somme et à abréger la durée du travail. Le composant à semiconducteurs réalisé selon l'invention a de bonnes caractéristiques électriques et mécaniques,bien que son procédé de production soit simplifié. Le procédé selon.l'inventlon consiste essentiellement en les phases suivantes a) Un élément à semi-conducteurs,un plateau préalablement enduit de plomb et avoisinant une surface principale de cet élément, ainsi qu'unie barrette de lamelles de -refroidissement sont alignés les uns sur les autres et fixés par thermo-compression. b) Les tiges de contacts et des lamelles auxiliaires de contact d'une barrette double formée de deux barrettes simples d'épaisseurs diffé rentes sont appliquées sur l'autre. surface principale de l'élément à semi-conducteurs ; c) Lesdites tiges et lamelles sont mises en contact avec les électrodes correspondantes de l'élément à semi-conducteuzs et le composant à semi-conducteurs est séparé des barrettes avec ses connexions et sa lamelle de refroidissement. la barrette double est de préférence réalisée par liaison d'une barrette à pointes et d'une barrette à lamelles d'épais-. seur moindre, les pointes et lamelles étant ensuite recourbées et le dos de la barrette à cosses est enlevé. Les lamelles de contact sont destinées à la--réalisation de la connexion à l'électrode de commande. L'application indirecte de plaquettes de compression ou de décharge à la surface principale d'une pastille W semi-conducteurs est connue en soi dans le cadre de la mise en contact sous pression (demande de brevet allemand DT-OS mise à l'inspection publique .sous le nO 2 039 806). Toutefois, la. mise en oeuvre d'un plateau en matériau conducteur de la -chaleur et de l'électricité a un but totalement différent dans le procédé de l'invention. Le plateau, dont les cotes principales sont légèrement plus faibles que celles de la surface- prin- cipale de 1' élément à semi-conducteurs,maintient ce dernier à distance de la barrette à lamelles de refroidissement.Cette disposition évite g- la jonction pn, qui atteint la rive de ltélément à semi-conducteurs, d'être à proximité de matériau conducteur, par exemple de brasure se trouvant sur la barrette à lamelles de refroidissement. En effet, même lorsque, par exemple, un bord mesa d'un thyristor est stabilisé par passivation de verre, 11 effet d'arrêt ou de barrage est moindre en lrabsence d'un plateau interposé, vraisemblablement par suite de conduction ionique à travers la passivation de verre dans la région de la jonction pn. Le procédé de l'invention représente une technique rationnelle de montage des pièces nécessaires par rapport aux procédés classiques. Les éléments à semi-conducteurs, qui doivent être soudés ou brasés indirectement sur une lamellé de refroidissement, sont immobilisés par thermofixation aux emplacements prévus. L'application de la thermo-compression évite une passe de soudage à l'élément à semi conducteurs . Le plateau préalablement enduit de plomb et 1' élément à semi-conducteurs se fixent en une seule passe à la surface d'une barrette à lamelles de refroidissement.La thermo-compression a environ 2800C et une faible pression provoquent une légère fusion de contact. I1 est possible par ailleurs d'appliquer ensuite avantageusement la barrette double constituée d'une barrette à tiges et d' une barrette à lamelles directement sur l'ensemble fixé, un processus d'alignement étant ainsi supprimé. I1 est bien entendu que la subdivision de la barrette double correspond à l'écart entre les lamelles de refroidissement et concorde avec la distance séparant les éléments à semi-conducteurs. L' ensemble à barrette double a par ailleurs l'avantage que le procédé permet la production de composants à semi-conducteurs de structures différentes par assemblage de barrettes différentes et repliage correspondant des tiges et lamelles. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une élévation schématique partielle d'une barrette double mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention ; la figure 2 est une coupe selon la ligne Il - il de la figure 1 ; les figures ) à 10 représentent schématique ment en élévation les étapes successives de réalisation de la barrette double-; la figure 11 représente schématiquement la fixation de l'élément à semi-conducteurs, du plateau et de la barrette à lamelles de refroidissement ; et la figure 12 représente schématiquement en coupe transversale et en élévation un composant à semi-conducteurs dont le montage selon l'invention est terminé. Une barrette double 1 se compose d'une barrette 2 à tiges et d'une barrette 3 à lamelles. La barrette 2 comporte des tiges flexibles 4 de-contact et la barrette 3 comporte.des lamelles 5 de contact. Les barrettes 2 et 3 sont soudées l'une à l'autre.Les figures 5 et 8 illustrent cette passe d'une part par une découpure d'un gabarit 6 de soudage et d'autre part directement. fi la fin du soudage, la forme que les tiges 4 et lamelles 5 doivent avoir leur est conférée par repliage, puis le dos ouia partie pleine de la barrette 3 à lamelles est enlevée. la figure 9 représente cette phase d'enlèvement et la figure.7 illustre la barrette double 1 ter',inée. La figure 10 représente partiellement en perspective la barrette double terminée. Cette figure montre que la forme des extrémités repliées 4.1 et 5.1 des tiges et lamelles peat être adaptée à la géométrie latérale de l'élément à semi-conducteurs. La figure il illustre la thermo-compression au moyen d'un outil 14, d'un élément 10 à semi-conducteurs et à bord mesa 11, d'un plateau 12 préalablement enduit de plomb et d'une lamelle 13 de refroidissement faisant partie d'une barrette correspondante. La thermo-compression peut être exécutée par intermittence, tandis que la barrette à lamelles de refroidissement sur lesquelles les éléments à semi-conducteurs reposent défilé en continu, ou elle peut être effectuée en une passe en parallèle. il ressort de la figure 12 que le plateau 12 comportant une eouche 15 de plomb subsiste dans le composant 16 à semi conducteurs et à passivation 17 de verre. La passivation 17 de verre protège une jontion inférieure pn 18 dans la zone 19 du bord mesa 1 It, cette jonction étant maintenue à distance des lieux critiques de soudage. L'exemple représenté de réalisation comprend la tige 4 de contact de l'électrode de commande ou chette, la lamelle 5 de contact établissant la connexion avec la cathode,et la lamelle 13 de connexion à l'anode. Le procédé de l'invention mettant en oeuvre la thermo-fixation à l'aide de la barrette à lamelles de refroidissement d'une part, et l'application de la barrette double, d'autre part, permet de faire une économie considérable de travail d'alignement et permet la réalisation d' un composant à semi-conducteurs à caractéristiques mécaniques et électriques excellentes. Il va de soi que le procédé décrit et repré senté peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de 1' in- vention. REXENDICATIONS 1. Procédé de production de composants à semiconducteurs par réalisation des contacts avec les électrodes d > élé- mentis à semi-conducteurs en pastilles à au moins une jonction pn, au moyen d'une barrette à tiges de contact, ledit procédé étant caractérisé par les phases suivantes a) un élément à semi-conducteurs,un plateau préalablement enduit de plomb, en matériau conducteur de la chaleur et de I'électricité et avoisi nant une surface principale dudit élément ,ainsi qu'une barrette à lamelles de refroidissement sont alignés les uns sur les autres et fixés par thermo-compression b) les tiges de contact et des lamelles auxiliaires de contact d'une barrette double constituée de deux barrettes simples d'épaisseurs différentes sont placées sur l'autre surface principale dudit élément à semi-conducteurs ; c) lesdites tiges et lamelles sont mises en contact avec les électrodes correspondantes de l'élément à semi-conducteurs et-le composant à semi-conducteurs associé à ses connexions et à sa lamelle de refroi dissement est séparé de l'ensemble des 'barrettes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une barrette à tiges et une barrette à lamelles d'épaisseui inférieure sont reliées, les tiges et lamelles sont recourbées et le dos ou la partie pleine de la barrette à lamelles est enlevé. z 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la barrette double est appliquée sur l'autre surface principale de l'élément fixé à semi-conducteurs.