Brevet FR2429494A1 — publié le 19800118

La présente invention concerne l'encapsulation des dispositifs semiconducteurs, elle vise en particulier les encapsulations en boîtiers miniatures sous lesquels sont commercialement présentés les circuits intégrés, parcelles de semiconducteurs désignées par les termes "puces semiconductrices", ou "puces" tout court. L'encapsulation des puces est indispensable en raison de la fragilité des dispositifs semiconducteurs dont les performances sont, de façon bien connue des techniciens, extrêmement vulnérables aux agents atmosphériques. Jusqu'à présent les puces étaient protégées par un microboîtier assez plat du genre "flat pack" obtenu par moulage plastique de la puce préalablement fixée sur une grille dont elle restait solidaire mécaniquement. Cette grille était généralement métallique. Les interconnexions étaient réalisées au moyen de fils soudés par une opération classique du genre thermocompression, soudure par ultrasons ... etc. La fixation de la puce sur la grille métallique était réalisée par collage ou par brasure. Il s'agissait d'un montage, délicat, long et onéreux. La récente apparition de puces nues autoprotégées, -c' est-a-dire livrées pourvues d'une couche superficielle de passivation telle que les parties actives vulnérables du semiconducteur sont protégées des actions néfastes de l'ambiance atmosphérique-, a conduit à rechercher une solution nouvelle d'encapsulation simplifiée. C'est ainsi que, selon l'invention, il est proposé un microboîtier pour dispositif semiconducteur intégré sous forme de puce autoprotégée, muni de contacts débordants, solidaires d'une couche conductrice mécaniquement liée à une couche --continue, superposée, faite en un matériau isolant, lesdites couches étant pourvues d'au moins une fenêtre découvrant la zone active de la puce et d'au moins deux structures de prise de contact, microboîtier remarquable en ce qu'il est formé par un enrobage incluant exclusivement lesdites couches isolante et conductrice, ladite fenêtre, la ou les structures de prises de contact sur le semiconducteur, les parties non débordantes desdites broches et la puce semiconductrice. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant falte en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels - la figure 1 représente la vue en coupe verticale médiane d'un microboîtier réalisé selon une fomme d'application de l'invention dans laquelle le cambrage des contacts est prévu après l'enrobage - la figure 2 représente une vue schématique d'un appareil à défilement pour l'enrobage selon l'invention - la figure 3 représente la vue en coupe médiane verticale d'un microboltier réalisé selon une variante dans laquelle le cambrage des contacts est réalisé avant l'enrobage. Selon l'invention on dispose de puces protégées préalablement montées sur une bande de matériau isolant I doublé d'un matériau conducteur C. Chaque puce telle la puce P de semiconducteur est de la variété dite autoprotégée, dans laquelle les parties actives de la puce sont protégées avant toute encapsulation du composant. La bande isolante I est du type bande continue, c'est ce qu'évoque la figure 1 en découvrant le prolongement indéfini T. Lorsque le composant sera inclus dans l'enrobage E on pourra, en sectionnant en H ledit ruban continu, rendre le composant indépendant du composant suivant sur la bande. Le mode de soudure des contacts pris sur la puce en A et B est nouveau en ce que l'invention prévoit de disposer au préalable des boules 1, 2, 3 et 4 faites d'une superposition de métaux directement sur la couche conductrice C qui double la bande isolante I. Les excroissances métalliques 1, 2, 3 et 4 de la figure I sont obtenues par métallisation sur la couche C conductrice faite en général de cuivre ou d'un alliage de cuivre. A la suite de cette opération simple, on dispose d'un ruban porteur d'excroissances espacées de façon prédéterminée pour former les contacts extérieurs tels I et 4 et les contacts pris sur le semiconducteur tels 2 et 3.Pour la prise de contact sur le semiconducteur on soude les excroissances sur les zones métallisées de prises de contact ménagées d'avance et syffibolisées sur la coupe schématique de la figure I par les parties en creux de la puce P. La soudure s'opère selon un procédé de soudage tel que la thermocompression, l'alliage, la refusion. Selon l'invention on emploie une machine du type à défilement pas-à-pas tel l'appareil M de la figure 2. Cet appareil comporte une table de défilement 5 sur laquelle la bande continue défile en s'engrenant latéralement par ses bords perforés sur les roues dentées 6, 6', 6". La bande est pourvue de fenêtres F perforées dans sa zone centrale. Dans chacune de ces fenêtres, une puce autoprotégée a été préalablement soudée ainsi qu'il a été dit. La machine M est pourvue d'une tête 7 apte à déposer une résine d'enrobage, qui peut être déposée à froid par exemple. ta forme finale de l'enrobage a des contours déterminés par la partie avancée 70 de cette tête. Chaque puce reçoit la résine sur le semiconducteur et sur les contacts internes 2A, 3B par la fenêtre F de la bande ; la couche isolante doublée de la couche conductrice sont également prises dans la résine durcissable. L'enrobage général E constitue après durcissement un mîcroboîtier qui ne fait pas intervenir de grille métallique de support. Toutefois, les contacts 1-2 et 3-4 gardent une partie libre à l'extérieur. Cette partie libre est suffisamment longue, comme le montre la figure I, pour que l'on puisse les cambrer afin de donner aux excroissances métalliques extérieures 1 et 4 une cote inférieure à celle de la base de l'enrobage. Apres le durcissement de la résine, on peut sectionner le ruban IC, comme le suggere le tracé pointillé en H, de maniere à individualiser les composants. L'opération d'enrobage proprement dite peut être précédée par une opération de test de mesure sur une machine de défilement pas-à-pas. Elle est avantageusement suivie d'une opération de marquage individuel des microboîtiers. Enfin selon une variante illustrée par la figure 3, on peut opérer un cambrage des contacts 8, 8', avant de procéder à l'enrobage. L'avantage du procédé de fabrication décrit est celui de conduire le plus aisément possible à une fabrication en série, dans laquelle les opérations peuvent être automatisées. La résine employée est une résine durcissable à froid ou encore une résine à mouler. On opère dans le second cas un moulage transfert. Le procédé est simple et permet une sérieuse économie de temps, de matériel et de main-d'oeuvre tout en procurant des résultats satisfaisants quant à la fiabilité et à la protection des dispositifs enrobés. Les avantages sont très manifestes puisque le procédé permet de supprimer la grille-support. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemples et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Microboîtier pour dispositif semiconducteur muni de contacts débordants solidaires d'une couche conductrice laquelle, liée à la face interne d'une couche continue isolante perforée en sa région centrale, est pourvue d'au moins une fenêtre par "puce" de semiconducteur à monter, caractérisé en ce qu'il consiste en un enrobage général comprenant exclusivement lesdits contacts dans leurs parties non débordantes, lesdites couches et ledit dispositif semiconducteur. 2. Microboîtier selon la revendication I, caractérisé en ce que les contacts débordants font, à l'intérieur du microboîtier, contact avec le semiconducteur par l'intermédiaire d'excroissances conductrices portées par la face interne de la couche conductrice des dits contacts, lesdites excroissances conductrices étant soudées sur les zones métallisées de prises de contact prévues sur le dispositif semiconducteur. 3. Procédé de fabrication d'un microboîtier pour dispositif semiconducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend la séquence opératoire suivante - on place individuellement une à une chaque puce autoprotégée dans le logement découvert par la fenêtre correspondante dégagée dans la couche conductrice adhérant à la face interne d'un ruban continu perforé en sa région centrale fait d'un matériau isolant qui déborde de part et d'autre à l'extérieur du boîtier à réaliser pour constituer des contacts externes - on centre la partie active de la puce dans ladite fenêtre de façon à ce que les excroissances conductrices (boules) portées par la face interne desdits contacts viennent en pression sur les zones du semiconducteur réservées pour lesdites prises de contact - on soude lesdites boules sur lesdites prises de contact par une opération de soudage spéciale telle que : thermocompression, alliage, refusion - on enrobe le dispositif et les contacts, - à l'exception de la partie interne de ceuxci -, dans une résine durcissable - dans le cas où les parties libres des contacts doivent être cambrées, on effectue une opération de cambrage des parties externes des contacts après l'enrobage précédent - enfin on procède au marquage du microboîtier constitué par la résine d'enrobage durcie. 4. Procédé de fabrication en série de "n" microboitiers selon la revendication I, caractérisé en ce que chacune des puces faisant partie d'une série de puces autoprotégées est montée individuellement dans une fenêtre correspondante ménagée dans le revêtement conducteur de la face interne d'un ruban continu isolant, les parties actives desdites puces étant centrées dans chacune desdites fenêtres ; ; - on place le ruban porteur d'une pluralité de boules conductrices sur une machine à défilement pas-à-pas disposant de n positions et pourvue de têtes amovibles adaptées l'une au test des puces, l'autre au dépôt d'une résine durcissable ~ - on teste chaque dispositif semiconducteur sur ladite machine à défilement au moyen de la tête adaptée aux tests sur puces semiconductrices - on injecte la résine au moyen de la tête adaptée au dépôt de résine par défilement ; - après durcissement on cambre les contacts externes a l'enrobage - et on marque les microboîtiers. 5. Procédé de fabrication selon la revendication 3 ou selon la revendication 4, caractérisé en ce que ltoperation de cambrage des contacts intervient avant celle d'enrobage.