Brevet FR2498377A1 — publié le 19820723

PROCEDE DE FABRICATION DE DISPOSITIFS SEMICONDUCTEURS SUR BANDE METALLIQUE La présente invention se rapporte à la fabrication de dispositifs semiconducteurs sur bande métallique, et notamment de ceux enrobés de matière plastique et comportant un dissipateur de chaleur apparent et des conducteurs de connexion disposés par rangées. On conna?t des dispositifs semiconducteurs de ce type qui sont obtenus selon un procédé dans lequel on découpe d'une part une bande métallique pour former le dissipateur de chaleur de chaque dispositif et d'autre part une autre bande pour former les conducteurs de connexion d'un dispositif de ce type. Ce procédé est compliqué et onéreux parce qu'il faut faire appel pour un seul dispositif chaque fois à deux bandes. I1 existe un procédé plus simple où le dissipateur de chaleur et les conducteurs de connexion de tous les dispositifs successifs attachés à une bande sont réalisés à partir d'une seule bande métallique. Ce procédé est décrit dans la demande de brevet française N 80 16 124 déposée par la présente demanderesse. Le transfert sur bande et leur fixation à celleci des éléments semiconducteurs permet d'automatiser certaines opérations comme par exemple le surmoulage par résine et les essais de contrôle électrique, leur détachement n'intervenant qu'après ces essais. Dans ce dernier procédé le dissipateur de chaleur est pourvu de languettes destinées à le maintenir solidaire de la bande avant l'opération d'enrobage par une résine isolante. Ces languettes subsistent sur le produit fini sous forme de conducteurs de connexion reliés au dissipateur de chaleur et elles prennent la place de conducteurs de connexion reliés à l'élément semiconducteur du dispositif. La taille d'un dispositif de ce genre est extrêmement réduite et il n'est pas facile d'augmenter son nombre de conducteurs de connexion reliés à l'élément semiconducteur car sa forme et ses dimensions maximales sont en général imposées ou normalisées. Un objectif de la présente invention est d'accrottre le nombre de conducteurs de connexion par dispositif en supprimant les conducteurs de connexion reliés au dissipateur de chaleur et en les remplaçant par des conducteurs de connexion qui peuvent être reliés à élément semiconducteur. Des nouveaux moyens de raccordement doivent donc être trouvés qui maintiennent le dissipateur de chaleur solidaire de la bande avant, pendant, et après l'opération d'enrobage et jusqu'au stade des essais électriques des dispositifs. L'invention a également pour- objectif le renforcement de la protection contre des atmosphères humides et cela sans qu'on ait besoin d'apporter un changement à la qualité du matériau d'enrobage. Les objectifs énumérés précédemment sont atteints grâce à la présente invention qui concerne un procédé de fabrication de dispositifs semiconducteurs sur bande métallique, chaque dispositif comportant un circuit intégré semiconducteur monté sur un dissipateur de chaleur et relié à des rangées de conducteurs de connexion sortant d'un bloc de résine isolante, ce procédé comprenant au moins les opérations suivantes:: - découpage dans une bande métallique de grilles de connexion successives comportant au centre le dissipateur de chaleur et en face des bords du dissipateur des rangées de conducteurs de connexion, ayant la forme de languette, en nombre égal face à chaque bord, la moitié des conducteurs étant raccordée aux deux bords de la bande et l'autre moitié à deux plages intermédiaires entre cette grille et les deux grilles voisines, cette opération étant précédée par les opérations suivantes:: - emboutissage de la bande de manière à former à intervalles réguliers des empreintes quadrangulaires à fond plat parallèle au plan général de la bande; - découpage d'ouvertures périphériques à chaque empreinte de manière à la transformer en une cuvette qui est solidaire du reste de la bande uniquement par des languettes de liaison joignant les quatre coins du bord de la cuvette, cette dernière servant par la suite comme dissipateur de chaleur du circuit intégré; - découpage à chaque coin de la grille de connexion d'un appendice de la bande faisant saillie dans l'intervalle séparant des bouts de deux languettes centrales d'une rangée et qui sont attachés au reste de la bande. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ciannexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en plan d'une bande à grille de connexion et dissipateur de chaleur obtenus par le procédé de fabrication selon l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale de la bande et du dissipateur selon la ligne AB de la figure I; - la figure 3 représente une vue en coupe transversale d'un dispositif semiconducteur obtenu par le procédé de fabrication selon l'invention. La première opération consiste à emboutir une bande 10 métallique de façon à former à intervalles réguliers des empreintes (non représentées) quadrangulaires à fond parallèle au plan général de la bande 10. Ensuite on découpe des ouvertures périphériques à chaque empreinte de manière à la transformer en une cuvette 12 qui est solidaire de la bande uniquement par quatre languettes de liaison 13, 14, 15, 16 joignant les quatre coins 17, 18, 19, 20 du bord de la cuvette 12. Cette dernière va servir par la suite comme dissipateur de chaleur 12 à un circuit intégré (non représenté). Elle est montrée sur la figure 2 tar une coupe transversale effectuée le long de la ligne AB de la figure 1. On choisi de préférence une bande en un métal dont le coefficient d'allongement thermique est compatible avec celui de la résine isolante utilisée pour assurer la protection finale du dispositif semiconducteur recherché. Ensuite on découpe mécaniquement des grilles de connexion 11 successives dont l'une est représentée par la figure 1. Parmi les languettes de liaison deux 13 et 14 viennent de deux coins 17 et 18 opposés de la cuvette 12 et relient respectivement la première 13 une zone longitudinale 22 de la bande 10 et la seconde 14 la zone longitudinale opposée. Les deux autres languettes 15 et 16 joignent respectivement dans l'axe de la bande 10 une des plages 23 et 24 situés entre une grille de connexion 11 et les grilles voisines (non représentées). Une telle grille de connexion 11 est ici composée de quatre rangées 25, 26, 27 et 28 à sept languettes de connexions plates. Les languettes comportent des bouts 33 libres et droits qui sont parallèles entre eux dans une rangée et qui sont orientés dans chaque rangée perpendiculairement à un bord de la cuvette 12, par exemple, le bord 30 pour la rangée 25, sauf la septième languette 31, voisine de la languette de liaison 15 qui par son extrémité est tournée vers la sixième languette de connexion 32, cette septième languette 31 étant rattachée à la plage 23 par son bout opposé orienté dans l'axe de la bande 10. Dans chaque rangée 25, 26, 27, 28 de 7 languettes les bouts 34 opposés des languettes ont été découpés de manière à former un angle de coudage de 135 degrés avec leurs bouts 33 faisant face à la cuvette 12. Dans chaque rangée 3 ou 4 languettes selon le cas sont attachées par des bouts 34 du côté d'un bord longitudinal de la bande 10, et 4 ou 3 autres languettes sont selon le cas, attachées à la plage 23 ou 24 intermédiaire de deux grilles de connexion voisines. On obtient ainsi une bande ayant des grilles de connexion 11 de 4 x 7 = 28 languettes de connexion attachées par leurs bouts 34 opposés au reste de la bande 10, et dont l'orientation est perpendiculaire à un cadre carré 37 représenté par des traits pointillés, dont deux côtés sont parallèles aux bords de la bande 10. Le cadre 37 indique ici la limite de Penrobage effectué avec de la résine isolante au cours de l'opération de surmoulage qui sera décrite plus loin dans le texte. Les diagonales du cadre carré 37 sont perpendiculaires respectivement au milieu de deux bords de la cuvette 12. Tout autour du cadre 37 en pointillé, on forme des trous 35 rectangulaires alignés à la suite de cavités de découpage 36 séparant entre elles les languettes voisines de façon à créer des ponts de liaison 44 qui sont parallèles à un côté du cadre 37 et qui relient transversalement entre eux les bouts 34 opposés des languettes de connexion des rangées 25 à 28. On forme également par découpage aux quatre coins du contour de la grille 11 chaque fois un appendice 38 de bande faisant saillie dans un intervalle 39 séparant des bouts 40 et 45 coudés de deux languettes centrales d'une rangée 25 à 28. On remarquera que cet appendice 38 est placé chaque fois dans un coin du cadre pointillé 37 qui indique les limites de l'enrobage du dispositf, et qu'il sera donc également surmoulé par de la résine isolante. On verra par la suite comment cet appendice 38 sert à raccorder le dispositif enrobé au reste de la bande non enrobé. Chaque cuvette 12 va maintenant servir comme support et comme dissipateur de chaleur pour un circuit intégré semiconducteur (non représenté). L'on soude ou éventuellement l'on colle selon la technique désirée ce circuit intégré dans le fond de la cuvette. Ensuite il est raccordé par des fils de connexion (non représentés) très minces aux bouts libres 33 des languettes de connexion 25 à 28 en utilisant l'une des techniques de fixation connue pour ce genre d'opération. L'opération suivante consiste à protéger par un enrobage de résine isolante le circuit intégré monté sur le dissipateur de chaleur 12. La figure 3 représente un bloc de résine 42 assurant cette protection et donnant la forme finale au dispositif semiconducteur recherché. De préférence ce bloc est réalisé par injection de résine thermodurcissable dans des moules (non représentés) en utilisant une méthode connue en soi, par exemple au moyen de moules en deux parties placées contre les deux faces des grilles et enfermant chaque fois un circuit intégré avec ses fils de liaison et les extrémités des languettes à l'intérieur du cadre 37. On procède de façon que les deux moitiés de moule couvrent les deux faces de la grille 11 jusqu'au cadre 37, mais comme on désire que la face 41 externe du fond du dissipateur 12 reste apparente après le moulage, on la dispose contre une paroi à l'intérieur d'une moitié de moule en prévoyant après fermeture du moule qu'une pression suffisante du moule soit exercée sur la face 41 pendant le moulage pour empocher que de la résine ne la recouvre. Les deux moitiés de moules sont appliquées par leurs bords de fermeture sur les bouts opposés 34 des languettes de connexion et de liaison, parallèlement aux ponts de liaison 44 et le long du cadre 37. De la résine remplira donc les parties des cavités 36 comprises entre les ponts de liaison 37 des languettes et des bords adjacents des languettes voisines. L'épaisseur de la bande sur le pourtour interne des languettes et des ponts de liaison forme alors une barrière d'arrêt pour la résine sortant entre les deux bords des moitiés du moule. Après démoulage on forme les extrémités extérieures des languettes de connexion par un sectionnement transversal des zones de bande 46 situées entre les trous 35, selon une ligne parallèle aux côtés du cadre 37 et du bloc moulé 42, ainsi que par élimination des ponts de liaison 44. On cambre ensuite les extrémités des languettes de façon qu'elles se trouvent dans le même plan que la face 41 du dissipateur de chaleur 12 qui est restée nue après le moulage (figure 3). Maintenant les blocs successifs ne sont plus attachés que par les appendices 38 noyés dans la résine après moulage. Puisque les languettes de connexion sont maintenant isolés entre eux, le circuit intégré contenu dans chaque bloc peut être soumis, encore attaché à la bande, à des essais électriques pour vérifier ses caractéristiques électriques. Le maintien sur bande des dispositifs semiconducteurs après moulage permet l'automatisation des opérations suivantes: essais électriques puis marquage des blocs. Après ces opérations on sectionne les zones d'attaches 43 des appendices 38 de raccordement pour obtenir un dispositif semiconducteur individuel du type représenté schématiquement (sans le circuit intégré) par la figure 3. Celui-ci peut ensuite être soudé ou collé par sa face 41 apparente à un drain thermique d'une carte de circuit imprimé. On peut également le connecter à un radiateur par soudure à l'envers, la face externe 41 et le radiateur n'étant plus en contact de la carte. Dans ce cas il faudrait inverser le sens du coudage des extrémits des conducteurs de connexion pour les fixer au circuit électrique de la carte. Le dispositif enrobé qui vient d'être décrit résiste particulièrement bien à des conditions d'humidité sévères en raison de la protection conférée à l'élément semiconducteur par la résine isolante. Par rapport à l'art antérieur cité il comprend en plus un écran constitué par la paroi circulaire de la cuvette du dissipateur 12. Les surfaces extérieures et intérieures de cette paroi allongent considérablement les chemins d'accès à l'élément sensible qu'est le semiconducteur ce qui réduit les possibilités d'infiltration de l'humidité en direction du semiconducteur. Des dispositifs semblables peuvent être ainsi maintenus sur une seule bande jusqu'après leur stade final de contrôle électrique. Le nombre des conducteurs de sortie peut évidemment être diminué ou augmenté comme l'on veut sans qu'on sorte du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de dispositifs semiconducteurs sur bande métallique, chaque dispositif comportant un circuit intégré semiconducteur monté sur un dissipateur de chaleur et relié à des rangées de conducteurs de connexion sortant d'un bloc de résine isolante, ce procédé comprenant au moins l'opération suivante: a. découpage dans une bande (10) métallique de grilles de connexion (11) successives comportant au centre le dissipateur de chaleur et en face des bords du dissipateur des rangées (25, 26, 27, 28) de conducteurs de connexion, ayant la forme de languette, en nombre égal face à chaque bord, la moitié des conducteurs étant raccordée aux deux bords de la bande et l'autre moitié à deux plages intermédiaires entre cette grille (11) et les deux grilles voisines, caractérisé en ce que cette opération a est précédée par les opérations suivantes:: b. emboutissage de la bande (10) de manière à former à intervalles réguliers des empreintes quadrangulaires à fond plat parallèle au plan général de la bande; c. découpage d'ouvertures périphériques à chaque empreinte de manière à la transformer en une cuvette (12) qui est solidaire de la bande uniquement par des languettes de liaison (13, 14, 15, 16) joignant les quatre coins (17, 18, 19, 20) du bord de la cuvette (12), cette dernière servant par la suite comme dissipateur de chaleur du circuit intégré; d. découpage à chaque coin de la grille de connexion (11) d'un appendice (38) de la bande (10s faisant saillie dans l'intervalle (39) séparant les bouts (40 et 45) de deux languettes centrales d'une rangée qui sont attachés au reste de la bande. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte à la suite de l'opération a, les opérations suivantes: e. montage d'un circuit intégré semiconducteur sur le fond du dissipateur de chaleur (12) par une technique de collage ou de soudure; f. raccordement par fils métalliques fins des bornes du circuit intégré semiconducteur aux conducteurs de connexion par une technique de soudure. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre à la suite de l'opération f, les opérations suivantes; g. enrobage du circuit intégré, du dissipateur de chaleur (12) à l'exception de sa face externe (41), des appendices (38) de la bande (10), des conducteurs de connexion excepté leurs extrémités attachées à la bande, par surmoulage de résine isolante; h. sectionnement des attaches des extrémités des conducteurs de connexion sortant du bloc de résine moulé pour les rendre indépendantes du reste de la bande (10); i. essais électriques et marquage des blocs attachés à la bande; j. sectionnement des appendices (38) de la bande à leur sortie du bloc pour détacher chaque bloc (42) du reste de la bande (10).