Brevet FR2447609A1 — publié le 19800822

L'invention concerne un procédé d'encapsulation d'une diode utilisable en très haute fréquence, notamment au-dessus de 50 GHz, et une structure semiconductrice résultant de la mise en oeuvre d'un tel procédé. Lorsque la fréquence d'utilisqtion d'une diode de type Gunn ou à avalanche, utilisée comme oscillatrice à l'émission ou mélangeuse à la réception d'ondes millimétriques, croît au dessus de 30 GHz, la capacité et l'inductance propres des boitiers classiques deviennent de plus en plus gênantes. On a donc supprimé le boitier, notamment au dessus de 50 GHz. Parmi les réalisations connues, on peut citer les suivantes Premier type de réalisation : la diode est au centre d'une cavité radiale : elle est montée par exemple sur une surélévation d'une plateforme formant la tartie supérieure d'un support à vis en métal à la fois bon conducteur de la chaleur et de l'électricité ; un bloc solide en matériau diélectrique entoure la surélévation et la diode, généralement noyée dans un milieu de même constante diélectrique que le reste du blqc solide ce dernier porte à sa partie supérieure une métallisation en contact avec la diode par exemple par un dé métallique soudé à l'électrode de polarisation de la diode ; cette métallisation forme, avec le support une cavité radiale résonnante. Cette réalisation présente l'avantage mais aussi l'inconvénient d'être pratiquement préaccordée sur une fréquence ; elle n'est donc pas utilisable lorsquton désire disposer d'une large bande d'accord en fréquence. Deuxième type de réalisation : on trouve encore une cavité radiale, mais ici constituée par une lame d'air située entre la partie supérieure d'un support dissipatif et un piston manoeuvrable par une tige de commande, solidaire d'un guide d'ondes. Le piston, raccordé à une source de polarisation vient prendre contact avec l'électrode supérieure de la diode. Outre l'inconvénient déjà mentionné pour la première réa libation, on doit signaler le prix de revient élevé de cette deuxième solution. Troisième réalisation : pour éviter la constitution d'une cavité résonnante, certains constructeurs utilisent une pièce en verre de type "quartz" (silice fondue), métallisée sur une partie de sa surface. A cette partie m ;tallisée sont soudées d'une part une connexion avec une source de polarisation, d'autre part une bande métallique de raccordement avec la diode, montée sur sur un support. Cette solution se prête mal à une fabrication de série. L'invention tend à remédier à ces inconvénients. Le procédé selon l'invention est du type dans lequel on entoure la diode, celle-ci étant raccordée électriquement et thermiquement à un support métallique, au moyen d'un anneau de matériau diélectrique soudé audit support. Il est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape au cours de laquelle on introduit un tronçon de fibre de verre préalablement métallisé dans l'anneau de matériau diélectrique, de manière à permettre d'établir un contact de polarisation de la diode au niveau de la face plane de l'anneau opposée au support, un bon contact étant assuré entre la surface métallisée de la fibre et la diode d'une part, et d'autre part entre cette surface et ledit contact. L'invention permet de réduire les capacités parasites et d'éloigner les parties métalliques susceptibles de constituer une cavité radiale indésirable parfois, en diminuant les surfaces de métallisation à volonté et en donnant les dimensions voulues à l'anneau et à la fibre. Une diode ainsi encapsulée peut présenter une très large bande d'accord. En outre le procédé se prête bien à l'industrialisation. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront, au moyen de la description qui suit, et des dessins qui l'accompagnent, parmi lesquels la figure 1 représente un point de départ possible pour le procédé selon l'invention les figures 2 et 3 représentent des éléments constitutifs réalisés au cours des premières étapes du procédé ; - les figures 4 et 5 représentent d'autres stades du procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention peut partir d'une diode montée sur un support métallique servant de dissipateur thermique. Ce support pourrait être par exemple une surélévation d'un support classique à vis. Cependant, dans un exemple de méthode plus industriel, on part d'un socle métallique dont un fragment 1 est représenté figure 1. Ce socle est recouvert d'une plaque d'or 2 d'une épaisseur relativemerc très petite, par exemple 60 microns. Sur cette plaque d'or 2 on trouve un grand nombre de diodes 3 l'ensemble, après avoir été traité suivant un procédé classique de fabrication collective, est destiné à être découpé en morceaux comportant une seule diode 3. On ne décrit pas ici les étapes de ce procédé classique ; on mentionne toutefois le fait que, lors de l'attaque chimique destinée à façonner les diodes mésa, le socle se détache de la plaque 2. Les étapes suivantes du procédé selon l'invention se situent dans cet exemple après l'attaque mésa. Au cours d'une première étape du procédé, on façonne des anneaux de ?quartz" 21, métallisés sur deux faces planes 22 et 23 à l'exclusion des faces latérales. La métallisation de la face plane 23 destinée à être soudée sur la plaque 2 est constituée par exemple par une couche d'indium recouverte d'une mince couche d'or, de façon à faciliter la soudure dont il s'agit. Les anneaux s'obtiennent par exemple en tronçonnant des tubes de verre type quartz (silice fondue) de dimensions bien calibrées, soit par exemple dans le cas d'une diode nue présentant un diamètre maximal de 20 à 30 microns diamètre extérieur du tube : 300 microns ; diamètre intérieur du tube : 120 t 10 - O microns longueur du tronçon : 250 microns. Au cours d'une deuxième étape, on prépare un tronçon de fibre de verre du type réservé aux télécommunications optiques. La longueur de ce tronçon est légèrement supérieure à celle du tronçon constitué par l'anneau 21. Son diamètre, après métallisation, est au plus égal au diamètre interne de l'anneau de "quartz". La métallisation du tronçon de fibre 31, représenté en coupe axiale figure 3(a) et en coupe suivant XX en 3(b), s'effectue sur au moins une face plane d'extrémité et sur deux bandes de la face latérale AB et CD (figure 3b), repérées 32, figure 3 en (a) et (b). On peut procéder par exemple par pulvérisation cathodique de titane puis d'or après avoir ménagé une couche d'épargne dans les parties à protéger, par exemple par un procédé classique de photolithographie. Le but de cette métallisation partielle est de diminuer la capacité parasite de la diode après encapsulation. Au cours d'une troisième étape, on soude l'anneau sur la plaque 2 en appliquant sur celle-ci la face métallisée à cet effet, en entourant la diode ; dont on a représenté l1électro- de 30, puis on introduit le tronçon de fibre 31 dans l'anneau 21 jusqu'à établir un contact ohmique avec l'électrode 30. Enfin on soude par un anneau 41 d'alliage à bas point de fusion les parties métallisées voisines de l'anneau et de la fibre. On établit ainsi un raccordement conducteur entre la diode et la métallisation de la face plane supérieure de l'anneau. Au cours d'une quatrième étape, on découpe la plaque 2 de manière à séparer les dis)ositifs individuels d'encapsulation aménagés autour des diodes a cours des étapes précédentes. Au cours d'une cinquième étape (figure 5), on monte chacun des dispositifs obtenus à l'étape précédente sur un support définitif par exemple un support classique à vis 50, et l'on soude le fragment de plaque 2 du dispositif individuel sur la plateforme supérieure du support. Le découpage prévu en quatrième étape, peut aussi être effectué entre la première et la deuxième étape, les opérations demeurant les mêmes dans les étapes ultérieures autres que la quatrième. La finition du dispositif en vue de son utilisation industrielle est effectuée selon les pratiques habituelles. REVENDICATIONS 1. Procédé d'encapsulation d'une diode, utilisable en très haute fréquence, du type dans lequel la diode est raccordée électriquement et thermiquement par l'une de ses faces à un support métallique et est entourée par un anneau de matériau diélectrique soudé audit support, l'anneau possédant deux faces planes métallisées, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape au cours de laquelle un mandrin métallisé de manière à assurer une connexion électrique est plongé dans l'anneau de matériau diélectrique, de manière à permettre d'établir une connexion électrique entre la diode et la face métallisée de l'anneau opposé au support, une connexion par soudure étant établie entre cette face et la surface métallisée du mandrin. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - étape préliminaire : fabrication d'un nombre n de diodes 16 sur un support métallique commun ; première étape : préparation de n anneaux de verre métallisés chacun sur ses deux faces planes - deuxième étape :préparation de n mandrins métallisés sur au moins une partie de leur surface ; - troisième étape : montage des éléments préparés au cours des première et deuxième étape sur les diodes fabriquées au cours de l'étape priliminaire ; - quatrième étape : découpage du support métallique commun en éléments comportant chacun une diode ; - cinquième étape : montage sur n supports définitifs des éléments obtenus à'étape précédents. 3 Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le mandrin est un noyau cylindrique de matériau diélectrique dont la base et la paroi cylindrique sont métallisés sur au moins une partie de leur surface. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le noyau est un tronçon de fibre de verre. 5. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'au cours du montage le raccordement entre la face métallisée de l'anneau et le mandrin est effectué par une soudure en anneau. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le support définitif est du type à vis. 7. Structure semiconductrice caractérisée en ce qu'elle est fabrique par un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5.