Brevet FR2471724A1 — publié le 19810619

i La présente invention concerne les configura- tions de montage en bottier pour les dispositifs électroni- ques et elle porte plus particulièrement sur un bottier de circuit qui est constitué par divers dispositifs auxiliai- res. Il existe dans l'art antérieur de nombreuses con- figurations de montage en bottier de dispositifs électroni- ques et toutes ces configurations ont pour seul but d'enfer- mer ou de supporter une puce de circuit intégré (CI). Dans certaines situations, ces configurations de montage en bol- tier de l'art antérieur remplissent également une fonction annexe mais similaire>qui consiste à servir de structure de support pour des dispositifs auxiliaires comme des résis- tances branchées à la source d'alimentation ou des condensa- teurs de filtrage. Dans ces cas, les dispositifs auxiliaires sont rapportés dans la configuration existante de montage en bottier, puis interconnectés à la puce de CI au moyen de conducteurs indépendants. L'invention porte sur la réalisation de dispositifs auxiliaires dans un format de boîtier de circuit, ces'dispo- sitifs auxiliaires complétant le circuit qui est enfermé dans le bottier. Ces dispositifs peuvent consister par exemple en n!importe quel nombre de condensateurs, de résistances ou d'inductances. Le bottier de circuit peut être constitué par l'enceinte qu'on utilise pour protéger une puce de circuit intégré (CI) d'un environnement susceptible de la détério- rer, ou il peut être constitué par la structure de support sur laquelle est montée la puce de CI. On choisit traditionnellement la céramique pour cette application et la description qui suit est faite en considérant la céramique comme modèle. Il est cependant possible d'utiliser pour cette application une autre matière telle que du verre ou un polymère. Le brevet U.S. 3 845 365 indique l'état actuel de la technique en ce qui concerne la céramique et il décrit un procédé perfectionné pour réaliser un condensateur multi- couche discret et économique en utilisant une matière du type céramique vitreuse pour le diélectrique et des matières cons- tituées par des métaux nobles pour les électrodes, ces deux groupes de matières pouvant être soumis à une cuisson simul- tanée pour réaliser le condensateur discret en une seule opération. Le brevet précité montre ainsi qu'en utilisant des procédés connus, des matières conductrices, des matières résistives, etc, peuvent être soumises à une cuisson, indé- pendamment ou simultanément, dans une matrice de céramique et selon des configurations qui fournissent les caractéris- tiques électriques désirées. L'invention se distingue de l'art antérieur en considérant que les dispositifs auxiliai- res résultants peuvent alors prendre la forme d'un bottier pour circuits intégrés. De cette manière, on utilise les propriétés électriques du bottier lui-même, si bien qu'au lieu d'enfermer simplement le circuit intégré, le bottier devient un élément fonctionnel de ce circuit. Les disposi- tifs auxiliaires peuvent être réalisés côte à côte, comme le montre la figure 1, ou ils peuvent être réalisés en cou- ches, comme le montrent d'autres figures. Ils peuvent éga- lement être formés dans n'importe quelle partie d'un bot- tier, bien que toutes les figures les montrent dans le cou- vercle. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation arrachée d'un bottier de CI du type à double rangée de broches (DIP) qui comporte des éléments de circuit incorporés; La figure 2 montre la configuration de montage en bottier pour dispositifs électroniques correspondant à l'invention, dans laquelle un condensateur est réalisé à l'intérieur du bottier enfermant des dispositifs La figure 3 montre le même bottier que la figure 2, débarrassé des matières qui masquent à la vue la struc- ture du condensateur; La figure 4 montre la situation dans laquelle deux condensateurs connectés à un conducteur commun sont réalisés dans le bottier; La figure 5 montre la situation dans laquelle une inductance est réalisée dans le bottier; et La figure 6 montre le bottier de la figure 2 dans lequel une résistance est réalisée sous forme de couche sur le condensateur unique. Pour simplifier la description de l'invention, on ne mentionnera pas la composition exacte des matières ou les temps de traitement qu'on utilise pour fabriquer le bottier, du fait que ces facteurs peuvent varier notablement en fonc- tion des caractéristiques exacte.s et des valeurs de compo- sants désirées. L'art antérieur, comme le brevet précité, offre diverses combinaisons de matières qu'on peut utiliser pour réaliser le dispositif auxiliaire désiré, qu'il s'agisse d'un conducteur, d'un diélectrique, d'un condensa- teur ou d'une résistance, et un examen technique de ces sujets constiturait une digression sortant du cadre de l'invention. Il convient également, à ce point de la description, de définir la terminologie employée. De nom- breux termes ont des significations vagues et qui se recou- pent souvent et on considérera donc, dans le cadre de la description, que l'adjectif "conducteur" qualifie un élément qui conduit le courant électrique, un tel élément englobant les conducteurs comme les éléments résistifs. Le terme diélectrique désigne une matière qui transmet un champ électrique mais ne conduit pas l'électricité. La figure 1 montre un bottier de CI du type à double rangée de broches (DIP), 100, dont la partie infé- rieure est arrachée pour montrer le circuit intégré 101 qui est enfermé dans ce bottier. Le circuit intégré 101 est connecté par des fils 102 àdes éléments de circuit 103 et 104 qui ont été réalisés dans la partie supérieure du bol- tier DIP, 100. La figure 2 montre la section transversale de l'élément de circuit 103 (un condensateur) représenté sur la figure 1, cet élément étant incorporé dans le bottier qui enferme un circuit intégré. Comme sur la figure 1, l'élément de circuit 103 est représenté dans la partie supé- rieure du bottier DIPi100. Le circuit intégré 101 est fixé d'une manière classique au bottier 100 qui est constitué par une matière diélectrique 200. Le bottier 100 comporte deux 2471724 i régions de matière conductrice 201, 203, qui se présentent sous la forme de deux plaques parallèles séparées par une région de la matière diélectrique 200. Cette configuration de matières constitue ainsi un dispositif auxiliaire 103 qui présente les caractéristiques d'un condensateur. Des fils 202 et 204 connectent les armatures de condensateur respectives 201 et 203 au circuit intégré 101, par l'inter- médiaire de bornes respectives 205 et 206. Le bottier 200 constitue donc à la fois un dispositif auxiliaire 103 et un bottier enfermant le circuit intégré 101. La figure 3 montre le même bottier que sur les figures 1 et 2, débarrassé des matières qui masquent la structure du condensateur. Des matières conductrices incor- porées au bottier forment les armatures 201, 203 du conden- sateur 103. Le diélectrique nécessaire est constitué par la matière isolante du bottier 100. Le circuit intégré 101 est *connecté aux armatures 201, 203 du condensateur 103 au moyen des bornes 205 et 206 qui sont connectées aux fils représen- tés 202, 204. Bien que le dessin montre les conducteurs et l'isolant sous la forme d'éléments séparés, il faut avoir à l'esprit que les conducteurs et l'isolant forment une struc- ture monolithique qui est une partie du bottier complet de la puce. Il convient de noter ici que les dispositifs auxi- liaires peuvent être directement connectés au circuit inté- gré 101,-au lieu de l'être au moyen des bornes 205, 206 et des fils 202, 204. En particulier, sur la figure 2, l'arma- ture de condensateur 201 peut être directement connectée à la face inférieure du circuit intégré 101 en supprimant simplement une partie de la matière diélectrique 200 qui sépare ces éléments sur la figure 2.- On peut réaliser plusieurs couches d'armatures de condensateur dans un seul bottier. La figure 4 montre deux condensateurs connectés à un fil commun. Du côté droit du dessin, on trouve la borne commune 401 qui établit un chemin conducteur entre les armatures communes 402 et le fil 403 qui part du circuit intégré 101. D'autres fils 404, 405 du CI connectent le circuit intégré 101 aux bornes 406, 407 qui desservent les armatures restantes 408 et 409. On peut utili- 2471724 1 ser par exemple les condensateurs représentés pour filtrer plusieurs alimentations. Les condensateurs peuvent avoir des armatures communes, comme il est représenté, ou bien ils peuvent être réalisés séparément. On utilise couramment des condensateurs comme des résistances avec les circuits intégrés. La figure 6 montre un exemple d'un moyen par lequel on peut incorporer ces deux types de composants dans un boîtier de puce de CI, conformé- ment à l'invention. Sur la figure 6, une couche de matière résistive 601 est incorporée dans le boîtier (de même qu'un condensateur) et est connectées une puce de circuit intégré 101, comme l'était la matière conductrice dans les exemples précédents. En particulier, la matière résistive forme des bornes 610, 611 qui connectent la résistance 601 au circuit intégré 101 par l'intermédiaire de fils respectifs 603 et 602. Le condensateur sous-jacent, constitué par des armatu- res 606 et 608, est connecté au circuit intégré 101 de la manière décrite ci-dessus, par l'intermédiaire de bornes 607, 609 et de fils 604, 605, respectivement. N'importe quelle matière susceptible d'être incor- porée dans la substance du boîtier peut être utilisée pour constituer une partie d'un élément de circuit. La figure 5 montre une matière magnétique 501 qui augmente l'inductance du conducteur 502 qui l'entoure. La figure 5 montre un cir- cuit à inductance dans lequel des fils 503 et 504 venant du circuit intégré 101 sont connectés aux extrémités (du c8té droit et du côté gauche sur le dessin) de l'inductance, au niveau de bornes 505 et 506. La structure de boîtier qui est décrite ci-dessus peut être réalisée de nombreuses manières. Un procédé préféré consiste à donner à une couche de matière diélectrique, à l'état non cuit, la forme de base d'un boîtier de dispositif électronique, puis à former le ou les dispositifs auxiliai- res au sommet de ce boîtier de base. Ainsi, dans le cas d'un condensateur, on appliquerait à la surface du boîtier de dispositif électronique de base une région de matière con- ductrice, à l'état non cuit, en lui donnant la forme et la taille d'une armature de condensateur. On recouvrerait cette région conductrice par une région de matière diélectrique à l'état non cuit, puis par une autre région de matière con- ductrice à l'état non cuit, ayant la taille et la forme de la seconde armature de condensateur. On couvrirait ensuite la combinaison résultante par une autre couche de matière diélectrique à l'état non cuit, pour protéger le dispositif auxiliaire du milieu ambiant et pour achever la structure de bottier de dispositif électronique. On soumettrait ensui- te cette structure complète à un traitement thermique approprié, pour former un ensemble pratiquement monolithi- que. Les détails précis de cette procédure de fabrica- tion dépendraient des màtières choisies pour fabriquer le boîtier ainsi que des caractéristiques précises désirées pour le bottier et le dispositif auxiliaire. Ce processus de fabrication peut comporter un séchage ou une cuisson de chaque couche de matière à l'état non cuit, après son appli- cation, en employant une température élevée, sous pression ou sous vide, ainsi que divers procédés permettant de donner à la matière diélectrique la forme d'un bottier de disposi- tif et d'appliquer sur le boîtier de dispositif électroni- que de base la structure de dispositif auxiliaire, à l'état non cuit. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. 2471724 3 REVENDICATIONS 1. Bottier de dispositif électronique comprenant une structure monolithique de matière diélectrique ayant la forme d'un boîtier de dispositif électronique, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs éléments conducteurs (201, 203) incorporés dans la matière diélectrique (200), et en ce que chaque élément conducteur (201, 203) comprend une borne électrique (205, 206) qui est destinée à inter- connecter les éléments conducteurs (201, 203) pour obtenir diverses caractéristiques d'impédance. 2. Bottier de dispositif électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments conduc- teurs sont formés par une matière résistive (601) compor- tant deux bornes électriques (610, 611), ou plus, afin de présenter des caractéristiques de résistance entre les deux bornes électriques (610, 611), ou plus. 3. Boîtier de dispositif électronique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une seconde matière diélectrique (600) est appliquée sur les surfaces à nu de la matière résistive (601) afin d'enfermer cette dernière dans une structure pratiquement monolithique de matière diélectrique. 4. Boîtier de dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 37 caractérisé en ce que les éléments conducteurs comprennent plusieurs régions conductrices plates (201, 203) dont les surfaces sont mutuellement parallèles et sont séparées par une cer- taine quantité de matière diélectrique (200), afin de-pré- senter des caractéristiques de capacité aux bornes électri- ques (205, 206) qui sont associées aux éléments conducteurs (201, 203). 5. Boîtier de dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un élément en matière magnétique (501) qui est incorporé dans la matière diélectrique (500); et en ce qu un ou plusieurs des éléments conducteurs est formé par de la matière conductrice (502), chaque élément 2471724 1 conducteur comportant deux bornes électriques (505, 506), ou davantage, et entourant l'élément en matière magnétique de façon à présenter des caractéristiques d'inductance entre les bornes électriques (505, 506) qui sont associées aux éléments conducteurs (502) qui entourent l'élément en matière magnétique (501). 6. Procédé de fabrication d'un bottier de disposi- tif électronique faisant fonction de dispositif auxiliaire conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que: on donne à une matière diélectrique (200) à l'état non cuit la forme d'un bottier de dispositif électronique; on incorpore plusieurs régions conductrices (201, 203) dans la matière diélectrique, selon une configu- ration prédéterminée; et on soumet la combinaison matière diélectrique/matière conductrice à un traitement thermique, pour former un ensemble pratiquement monolithique. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'opération de traitement thermique s'effectue en soumettant la combinaison à une température élevée pour la faire agglomérer, et en appliquant un traitement thermique à la combinaison pour former une céramique vitreuse à partir de-la matière diélectrique et pour fritter les régions con- ductrices. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 6 ou 7, caractérisé en ce qu'on accomplit les opéra- tions suivantes: on donne à la matière diélectrique (200) à l'état non cuit la forme d'un bottier de dispositif élec- tronique; on accomplit une ou plusieurs fois les opéra- tions qui consistent à appliquer une ou plusieurs pellicu- les conductrices (201, 203) sur la matière diélectrique, selon une configuration prédéterminée, et à appliquer une couche de matière diélectrique (200) à l'état non cuit, selon une configuration prédéterminée, sur les pellicules conductrices; et on soumet à un traitement thermique la combinaison matière diélectrique/pellicules conductrices, pour former un ensemble pratiquement monolithique. 9. Bottier de dispositif électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments conduc- 2471724; teurs (201, 203) sont constitués par une pellicule conduc- trice.