Brevet FR2298883A1 — publié le 19760820

ta présente invention est relative à un support doré pour composant électronique et procédé de dorure. Elle concerne, plus particulièrement, un revêtement de protection en métal noble, avantageusement en or, d'un support - socle constitué par un alliage d'éléments métalliques réalisé notamment en vue d'empêcher la migration de certains éléments chimiques de l'alliage dans de l'or au moment d'assemblage du composant sur le support et de faciliter son encapsulage métallique ; elle concerne, en outre, un procédé de dorure qui permet, en diminuant l'épaisseur dé la couche protectrice, d'obtenir une économie notable de l'or, sans affecter la fiabilité du produit fini, et sans modifier sa mise en oeuvre habituelle. La fabrication de composants électroniques comportant des semi-conducteurs continue à poser le problème de la métallisation de l'embase support sur laquelle doit être fixé le composnt ; il importe que cette métallisation ne constitue pas une source d'impuretés pour le semi-conducteur, soit alliable à une température compatible à la formation des mélangés eutectiques nécessaires et forme une barrière quasi infranchissable à toute- migration polluante d'éléments chimiques du support vers la surface libre du revêtement protecteur. Par ailleurs, ce revêtement est généralement réalisé n r et la question de la quantité d'or utilisée pose un problème important puant au prix de l'article terminé. L'invention se situe dans le domaine technique relatif au revêtement d'un matériau par un métal du groupe IB ou VIII, principaiement dans le cas de dorure effectuée sur une embase à laqùèlle on fait adhérer une pastille dé cristal semi-conducteur. Dans ce domaine technique plusieurs technologies de dépôt d'une couche ont été mises en oeuvre, telles que : - Placage cu revêtement d'un matériau par de l'or fixé sur celui-ci par exemple par évaporation et projection sous vide ; - dépôt par voie électrolytique ou électrlyse dans laquelle le transfert de l'or s'effectue de l'anode vers la cathode réunie au matériau à dorer ; - et le dépôt par voie chimique. Chacun de ces procédés a reçu de nombreuses solutions devenues tout à fait classiques et qui sont décrites entre autres dans "Modern Electroplating" de F.Â. Lowenheim,5eme édition, ou "Traité de Galvanoplastie" de Salauze, édition 1956,ou par exemple dans les brevets français 1 499 256 - CSF et 1 564 064 - RTC qui décrivent respectivement le procédé de dorure par voie électrolytique, l'un, et par voie chimique, l'autre ; il est à noter également le brevet français i 236 529 - C F T H dans lequel le revêtement électrolytique est réalisé en deux couches superposées. Comme il a été indiqué, le problème technologique à résoudre est de réaliser une barrière empêchant la migration d'éléments chimique vers un revêtement réalisé, et de lui donner cependant une épaisseur telle qu'une économie sur l'or déposé puisse être obtenue. Les différents procédés de l'art antérieur connu de la demanderesse, par exemple ceux évoqués ci-dessus,ne fournissent pas une solution satisfaisante à ce problème qui doit procurer à la fois un barrage à une migration polluante de la couche d'or et une économie appréciable sur la quantité de l'or utilisé. La présente invention apporte une solution au problème posé en utilisant, pour le support, un revêtement à deux couches d'or dans lequel deux technologies différentes de dorure sont combinées. Grâce à la réalisation du revêtement l'ensemble des deus dorures présente par la texture de l'une des deux couches d'or une structure telle que le chemin à parcourir par les éléments chimiques du support se trouve très allongé et empêche pratiquement la migration des éléments métalliques constituant l'alliage de ce support dans la couche d'or. La combinaison de deux couches successives de dorure, de textures différentes permet d'obtenir un revêtement constituant un véritable écran à la migration des impuretés indésirables et présente donc un progrès technique notable par rapport aux réalisations antérieures connues qui est, en outre, assorti d'une économie appréciable de l'or utilisé. Selon une des caractéristiques de la présente invention, un support doré pour composant électronique est notamment caractérisé en ce que la dorure, déposée sur un support métallique comportant principalement du fer, du nickel, ou de leur alliage, est formée par une première couche de dorure déposée sur ledit support et une deuxième couche de dorure déposée sur la première, ladite première couche ayant une densité donnée et présentant une granulomètrie très fine et ladite deuxième couche ayant une densité de valeur inférieure et des caractéristiques de granulométrie plus grossière, l'épaissetrglobale moyenne de l'ensemble des deux couches étant comprise entre 0,1 et 0,6 > i m et ayant une texture imbriquée telle que le chemin permettant la migration des éléments métalliques dans la dorure chauffée entre 4500 et 5000 C,température nécessaire à la formation des mélanges eutectiques, est très fortement allongé. Pour obtenir une dorure répondant aux caractéristiques cidessus, deux procédés de dorure différents doivent être combinés. Selon une autre caractéristique de l'invention, un procédé de dorure, réalisant un support doré pour composant électronique, est caractérisé en ce que, premièrement le support métallique est préparé en vue de son revêtement, au moins la surface à dorer est introduite et maintenue dans une solution chimique chaude comportant notamment un sel soluble d'or, par exemple cyanure double d'or et de potassium ; deuxièmement ce support est laissé pendant un temps nécessaire à l'obtention d'un premier revêtement d'or d'une épaisseur comprise entre 0,05gel m et 0,1 P m ; troisièmement le support doré, sorti de ladite solution et nettoyé, est plongé dans un bain électrolytique et, étant connecté à une cathode, reçoit un dépôt d'or par la voie électrolytique pendant un temps prédéterminé en fonction de l'épaisseur recherchée de la deuxième couche. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, et illustrée par les figures qui représentent - FIG. 1 : une vue schématique en coupe partielle d'un composant électronique ayant un support en alliage Ber-Nickel-Cobalt et des agrandissements de deux zones traitées ; et -FIG. 2 : une vue schématique en coupe parielle d'un composant électronqiue encapsulé ayant un support en acier nickelé et des agrandissements de deux zones traitées. Sur la FIG. 1 un support par exemple du type TO 18 pour composant électronique, est constitué d'un support métallique 1 en alliage Fer-Nickel-Cobalt, de deux fils isolés 6 et d'un fil de masse 7 en m & e alliage connecté sur le support t et d'une perle en verre 8. L'ensemble 1 - 6 - 7 - 8 du support forme une embase pour composant. Cette embase reçoit sur la totalité de sa surface ou au moins sur le plan 5, un revêtement d'épaisseur globale moyenne E représentée sur les deux agrandissements partiels de la Figure I comportant un premier dépôt d'or 3 d'épaisseur el sur lequel est déposé un second dépôt d'or 4 d'épaisseur e2. Les extrémités 10 des conducteurs isolés 6 comportant également un revêtement d'épaisseur E. Le capôt ? en nickel quasi pur et sans finition particulière. Sur la FIG. 2 un support par exemple du type TO 39 pour composant électronique, est constitué d'un support métallique 1 en acier recouvert d'une couche de nickel 11, de deux fils isolés 6 en Fe Wi Co recouverts d'une couche de nickel il, d'un fil de masse 7 également entre Ni Co nickelé, et de deux perles en verre 8. L'ensemble 1 - 67 - 8 du support forme une embase pour composant. Le capot 2 en nickel permet de fermer l'embase lorsque le composant tel qu'un semiconducteur 12 a été monté sur cette dernière. L'embase recouverte de la couche de nickel 11 reçoit sur la totalité de sa surface ou au moins sur le plan 5 un revêtement d'épaisseur globale moyenne E comportant un premier dépôt d'or 3 d'épaisseur el sur lequel est déposé un second dépôt d'or 4 d'épaisseur e2. Les extrémités 10 des conducteurs isolés 6 sont également revétues du même dépôt d'or. Le capot 2 en nickel quasi pur est sans finition particulière. Les deux exemples donnés ci-dessus décrivent deux réalisations d'un support doré pour composant électronique avantageusement utilisé pour semi-conducteurs. Pour réaliser de telles embases, deux modes de revêtement seront décrits ci-après. Dans un premier cas, relatif à une embase en alliage Fe Ni Co décrite dans le cas du support du type TO 18 et illustré par la FIG. t, cette embase est traitée après scellement des connexions 6 et 7, suivant un procédé défini ci-après qui comporte - en premier lieu, un décapage suivant des procédés conventionnels un polissage, chimique ; un traitement en bain d'activation cyanuré chaud, ce bain étant constitué d'un mélange de cyanure de sodium ou de potassium, d'un complexant du fer, du nickel et du cobalt, et d'un agent mouillant.Cette activation est réalisable soit en phase chimique soit en phase électrolytique, les embases disposées dans un tonneau d'électrolyse étant reunies à la cathode d'une alimentation continue - en deuxième lieu, un dépôt de la couche d'or 3 d'épaisseur el comprise entre 0,05 et 0,1 pm par immersion et maintien des embases dans un bain d'or chimique à chaud. Le bain de dorure est constitué d'un sel soluble d'or par exemple de cyanure double d'or et de potassium, de complexant et de stabilisant.Dans ce bain, l'or est déplacé de sa solution par les métaux constituant embase jusqu'8 ce que le dépôt sur l'embase soit continu et étanche ; un rinçage à l'eau désionisée - et en troisième lieu, comporte un dépôt de la couche d'or 4 d'épaisseur comprise entre 0,1 et 0,5pm par immersion et maintien des embases, dans un bain électrolytique, les embases placées dans le tonneau étant réunies à la cathode d'une alimentation continue et un rinçage pour éliminer les traces de cyanure. Dans un deuxième cas, relatif à une embase en acier nickelé, décrite précédamment dans le cas du support du type TO 39 et, illustré par la FIG. 2, pour déposer le rev8tement d'or sur un revêtement en nickel, la gamme de préparation est la suivante - premièrement, décapage à chaud suivant des procédés conventionnels; traitement dans un bain cyanure d'activation constitué d'un mélange de cyanure de potassium ou de sodium, d'un inhibiteur par exemple de l'hexaméthylène tétramine, d'un complexant du nickel et d'un mouillant. Cette activation est réalisable en phase chimique ou électrolytique, les embases étant disposées dans un tonneau réunies à la cathode dtune alimentation continue. - deuxièmement, dépôt de la couche d'or chimique par immersion et maintien dans un bain de dorure chimique; rinçage à l'eau désionisée; - troisièmement, dépôt de la couche d'or électrolytique ; rinçage pour éliminer les traces de cyanure. Les épaisseurs el et e2 des couches d'or restent comprises dans les intervalles indiqués à propos de l'embase du type TO 18. '('examen au microscope électronique à balayage a mis en évidence la texture très fine de la première couche d'or 3 ainsi que son homogéinité et sa parfaite adhérance sur ce support 1, la deuxième couche dtor 4 présentant une texture plus grossière classique des dépôts électrolytiques, cette combinaison des deux couches réalisant la protection recherchée par l'invention. REVENDICATIONS 1. Support doré pour composant électronique, caractérisé en ce que la dorure, déposée sur un support métallique (1) comportant principalement du fer, du nickel, et leurs alliages, est formée par une première couche de dorure (5) déposée sur ledit support et une deuxième couche de dorure (4) déposée sur la première, ladite première couche ayant une densité donnée et présentant une granulométrie très fine et ladite deuxième couche ayant une densité de valeur inférieure et des caractéristiques de granulométrie plus grossière, 11 épaisseur globale moyenne (E) des deux couches étant comprise entre 0,1 et O,6/um et ayant une texture imbriquée telle que le chemin permettant la migration des éléments métalliques dans la dorure chauffée entre 4500 et 5000 C est très fortement allongé. 2. Procédé de dorure, réalisant un support doré pour composant électronique, caractérisé en ce que premièrement le support métallique (t) est préparé en vue de son traitement, au moins la surface à dorer (5) est introduite et maintenue dans une solution chimique chaude comportant notamment un sel soluble d'or, par exemple le cyanure double d'or et de potassium, deuxièmement ce support est laissé pendant un temps déterminé de manière à obtenir un premier revêtement d'or (3) d'une épaisseur (et) comprise entre 0,05/um et O,1/um , troisièmement le support doré, sorti de ladite solution et nettoyé, est plongé dans un bain électrolytique et, étant connecté à une cathode, reçoit un déport d'or d'épaisseur (e2) comprise entre 0,1 et 0,5/um par la voie électrolytique pendant un temps prédéterminé nécessaire à l'obtention de ladite épaisseur moyenne (e2). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les différentes pièces constituant l'embase sont nickelées, la surface à dorer est soumise à une activation et le revêtement de nickel sert de support à la première couche d'or. 4. Revttement de métaux précieux des groupes IB et VIII à structure double couche, caractérisé en ce que l'une des couches présente une texture fine et une densité élevée.