Brevet FR2503454A1 — publié le 19821008

La présente invention se rapporte à un boîtier pour dispositif semi-conducteur; elle vise, plus particu- lièrement, un nouveau boîtier à quatre conducteurs à dou- ble alignement ayant une configuration qui permet le mon- tage de dispositifs semi-conducteurs à l'intérieur d'un boîtier moulé, tout en procurant au dispositif une évacua- tion efficace de chaleur; elle rend possible l'empilage de modules avec un espacement identique entre les conduc- teurs ou broches de chaque côté de l'empilage. On connait déjà des boîtiers à broches multiples, à double alignement pour des dispositifs semi-conducteurs. Ces boîtiers comprennent une enveloppe isolante présentant des côtés parallèles espacés d'o partent les conducteurs. Les conducteurs situés sur les bords opposés respectifs du boîtier isolant sont alignés les uns avec les autres et le nombre de conducteurs prévus sur la longueur du boîtier dé- pend de la nature du ou des dispositifs qui y sont logés. Des emboîtements normalisés à double alignement reçoivent les prolongations des conducteurs ou les broches des boi- tiers à double alignement,dans un raccordement du type embro- chable, les conducteurs pouvant être soudés dans les éléments d'emboîtement associés. Le nombre de conducteurs pour un bloc donné est déterminé par la nature du ou des dispositifs prévus dans le bloc*ar suite, un grand nombre de boîtiers différents doi- vent être fabriqués pour les divers types de dispositifs. La présente invention a pour objet une nouvelle structure de boîtier à double alignement, sous forme d'un module de base constituant un bloc à quatre conducteurs. Deux conducteurs situés d'un même côté sont reliés ensemble et partent d'une région de base conductrice commune qui peut servir à la fois d'6vacuateur de chaleur et de premier dispo- sitif de raccordement. Deux conducteurs indépendants partent de l'autre côté du boîtier. Ils sont électriquement isolés l'un de l'autre mais ils sont alignés avec les deux conduc- teurs situés du côté opposé du boîtier. Tous les éléments conducteurs font partie d'une base conductrice commune. Le boîtier isolant qui entoure les conducteurs et le dispositif semiconducteur porté par les conducteurs est tel qu'il se prolonge au-delà des axes des conducteurs, de la moitié de leur écartement entre axes. Par conséquent, des boîtiers peuvent être reliés boutà-bout pour écarter automatiquement les conducteurs adjacents de chaque boîtier d'unqdistance égale à l'espacement entre les conducteurs du boîtier. Ainsi, on peut empiler ensemble un nombre quel- conque de bottiers pour former des blocs à double aligne- ment comportant un nombre désiré quelconque de conducteurs qui sont identiquement espacés. Cela évite d'avoir à fabri- quer des boîtiers différents en fonction du nombre de dis- positifs à contenir dans l'ensemble complet et permet l'em- pilage d'un nombre désiré quelconque de modules. Par exemple, une unité à seize conducteurs ou broches peut être consti- tuée de quatre blocs identiques à quatre conducteurs à dou- ble alignement. Tout dispositif désiré peut être logé à l'inté- rieur du bloc. Par exemple, le dispositif contenu dans le bloc peut être un transistor MOS à effet de champ ayant une dimension de support de l'ordre de 2,3 mm par 3,6 mm et une structure du type qui est décrit dans la publication n0 2 488 733 de demande de brevet français. Ce dispositif comprend essentiellement un support mince de silicium com- portant un raccordement de drain sur sa surface inférieure et des raccordements isolés de source et de gâchette sur sa surface supérieure. Avec une telle disposition, l'élec- trode de drain du dispositif peut être avantageusement sou- dée à un élément de base conductrice principale d'o partent deux conducteurs reliés. Les régions de raccordement de sour- ce et de gâchette peuvent ensuite être convenablement câ- blées à deux autres branches de la base conductrice qui sont séparées et isolées l'une de l'autre. Après soudure du support du dispositif semi- conducteur et le raccordement de sa source et de sa gâ- chette aux conducteurs de l4base conductrice, le support est encapsulé dans un bottier isolant parallélépipédique. Les extrémités du bottier s'étendent au-delà des axes des conducteurs, d'une distance égale à la moitié de l'espace- ment des conducteurs. Ainsi, lorsque les bottiers sont em- pilés bout-à-bout, tous les conducteurs ont le même espa- cement sur toute la longueur de4boitiers Les bottiers ad- jacents peuvent être reliés ensemble de façon permanente, par exemple par collage, ou bien ils peuvent être mainte- nus ensemble par leur branchement dans un collecteur com- mun, un support ou une carte de circuit imprimé. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de sa forme de réalisation, non limitative, représentée sur les dessins annexés. Fig. 1 est une vue en perspective du dispositif modulaire à quatre conducteurs ou broches à double aligne- ment, suivant la présente invention. Fig. 2 est une vue-en perspective de quatre des modules de la figure 1, fixés les uns aux autres suivant la présente invention pour constituer un bloc à seize broches. Fig. 3 est une vue en élévation du dispositif de la figure 1, avec des modules adjacents représentés en trait mixte. Fig. 4 est une vue de dessus de la figure 3. Fig. 5 est une vue en bout de la figure 3. Fig. 6 est une vue en plan des éléments de la structure de base des conducteurs définissant un module à quatre conducteurs, le bottier isolant étant représenté en trait mixte et Fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6, le bottier et les conducteurs rabattus étant re- présentés en trait mixte. On voit, sur la figure 1, un nouveau bottier mo- dulaire 10 pour dispositif semi-conducteur. Le module 10 comprend un bottier isolant 11 comportant au total quatre conducteurs ou broches, des broches 12 et 13 partant d'un côté du bottier et des broches 14 et 15 partant de l'autre côté du bottier et étant alignées avec les broches 12 et 13, respectivement. Le bottier 11 peut être un bottier u- suel obtenu par un procédé connu de moulage par transfert, ou de toute autre façon appropriée. Les broches 12 et 13 sont reliées ensemble et partent d'une région commune 16 qui se prolonge à l'extérieur du bottier 11. Les broches 14 et 15 sont électriquement séparées l'une de l'autre et sont isolées l'une de l'autre à leur sortie du bottier 11. Les broches 12-13, 14 et 15 sont trois parties découpées res- pectives d'une structure conductrice commune, comme décrit plus loin. Dans une forme caractéristique de réalisation de l'invention, les broches 12 à 15 ont une dimension et un es- pacement appropriés à l'enfichage dans un socle à emboite- ment usuel, les broches 12 et 13 et les broches 14 et 15, respectivement, étant espacées l'une de l'autre de 2,5 mm environ d'axe à axe. L'espacement des extrémités des broches 13 et 15, lorsqu'elles sont repliées comme représenté sur la figure 5 de façon à être parallèles l'une à l'autre, est de 7,5 mm environ. La hauteur du bottier isolant 11 peut être de l'ordre de 5 mm. La largeur totale du bottier isolant 11, d'une extrémité à l'autre,est de 5 mm environ, les broches 14 et 15 et les broches 12 et 13 étant disposées symétrique- ment de part et d'autre de cette largeur. Par conséquent, la distance A sur la figure 3 est sensiblement égale à la moitié de la distance entre les broches 14 et 15, qui est de l'ordre de 1,25 mm. En raison de cette nouvelle géométrie, lorsque les modules identiques sont empilés bout-àbout, comme représenté en trait mixte sur les figures 3 et 4 pour les modules 20 et 21, toutes les broches adjacentes, compre- nant les broches 22 et 23 du module 20, les broches 24 et 25 du module 21 et les broches 15 et 14 du module 10, sont espacées d'une même distance. Les modules individuels peu- vent être scellés ou fixés ensemble d'une autre manière ap- propriée, pour former un bloc double ou quadruple qui s'a- juste exactement dans un emboîtement normalisé à double rangée d'enfichage. Un bloc à seize broches,maintenu bout-à-bout par un couvercle commun 34, est représenté sur la figure 2, pour le cas des modules 20, 10 et 21 et d'un quatrième module 30. On voit que le quatrième module 30 comporte des broches isolées 31 et 32 d'un côté et une broche 33 alignée avec la broche 32, une quatrième broche alignée avec la broche 31 n'étant pas visible sur la figure 2. Les broches, qui sont alignées avec les broches 22, 23, 14, 15 24, 25, 31 et 32 et qui se trouvent sur le bord opposé du dispositif de la figure 2, sont reliées ensemble à l'inté- rieur de chaque élément modulaire, comme représenté sur la figure 1 pour le module 10. Les figures 6 et 7 illustrent une structure con- ductrice possible, après découpage à partir d'un élément de base,pour un module unique. On voit, sur la figure 7, que les éléments de la structure conductrice comprennent des pièces, situées dans un même plan, qui sont obtenues par estampage à partir d'une base conductrice commune, conformé- ment à la pratique habituelle. La base conductrice peut être une feuille de cuivre convenablement estampée ayant une é- paisseur de l'ordre de 0,25 mm à 0,38 mm. Lorsque les élé- ments sont encore reliés, à l'intérieur de leur base conduc- trice principale, un élément 40 d'évacuation de chaleur de plus grande surface, comportant une tête élargie 41, reçoit le dispositif semiconducteur 42 qui soit être monté dans le boîtier. Comme représenté sur la figure 7, le dispositif 42 doit être fixé à l'élément 40 de la structure conductrice, par exemple par une pastille de soudure appropriée 43. Tout procédé approprié de soudure peut être utilisé pour fixer le dispositif 42 à la base 40. Comme déjà indiqué, le dis- positif 42 peut être un transistor MOSFET à conduction ver- ticale et sa surface inférieure, qui est supportée par la pastille de soudure 43, peut être une électrode de drain. La surface supérieure du dispositif 42 comporte une borne de gâchette 45 et une borne de source 46. Ces bornes sont raccordées électriquement à des fils fins et souples en aluminium 47 et 48, respectivement, qui sont reliés de façon appropriée aux bornes 45 et 46 et dont les autres extrémités sont raccordées convenablement à des élé- ments conducteurs isolés 49 et 50 de la base conductrice. Les éléments de la base conductrice sont ensuite moulés par transfert dans un moulage dont le contour est indiqué par le trait mixte 60, sur les figures 6 et 7. Les éléments individuels 40, 49 et 50 de lbase conductrice sont ensuite séparés de celle-ci et les bottiers modulaires individuels sont séparés les uns des autres. Les éléments conducteurs dépassant extérieurement peuvent ensuite être rabattus vers le bas, comme représenté pour les autres bro- ches 12, 13, 14 et 15 du module de la figure 1. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. Revendications 1. Boîtier à quatre broches en double rangée, pour dispositif semiconducteur, qui comprend: un bottier isolant parallélépipédique (11) ayant deux faces latéra- les parallèles espacées, sensiblement planes, deux faces d'extrémité parallèles espacées, sensiblement planes, per- pendiculaires aux faces latérales, et des surfaces supé- rieure et inférieure parallèles et sensiblement planes; un dispositif semi-conducteur plat (42), placé à l'intérieur de ce bottier isolant; caractérisé en ce qu'une première paire de broches (14,15), comprenant une+remière et une deuxième broches conductrices, raccordées au dispositif semi-conducteur, partent de l'intérieur du bottier et sor- tent de la première des deux faces latérales, les broches de cette première paire ayant un écartement déterminé à leurs extrémités extérieures, les parties des première et deuxième broches de cette première paire qui sont situées à l'intérieur du bottier étant dans un plan parallèle au plan d'au moins une des surfaces supérieure et inférieure et étant disposées symétriquement dans la largeur de la première des deux faces latérales de façon à ce que l'axe de la première broche de la première paire de broches se trouve au quart de la largeur de la première face latérale et l'axe de la deuxième broche de la première paire de bro- ches se trouve aux trois quarts de la largeur de la première face latérale, et une deuxième paire de broches (12,13) com- prenant une première et une deuxième broches reliées au dis- positif semi-conducteur, partant de l'intérieur du boîtier et sortant de la deuxième des deux faces latérales, chaque broche de cette deuxième paire étant alignée avec une broche respective de la première paire de broches. 2. Boîtier suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la deuxième paires de broches sont des éléments parallèles plats d'une base conductrice commune. 3. Boîtier suivant la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que la première et la deuxième broches de la première paire de broches sont séparées et isolées l'une de l'autre sur toute leur longueur. 4. Boîtier suivant la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que les première et deuxième paires de broches sont rabattues sensiblement parallèlement aux première et deuxième faces latérales, respectivement, dans leur partie extérieure au bottier. 5. Boîtier suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les première et deuxième broches de la première pai- re de broches sont séparées et isolées l'une de l'autre sur toute leur longueur. 6. Boîtier suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les première et deuxième broches de la deuxième pai- re de broches sont reliées ensemble, au moins dans leur par- tie située à l'intérieur du bottier, à une base conductrice commune (41) de plus grande surface, cette base conductrice de plus grande surface étant disposée dans un plan parallèle au plan de la première paire de broches. 7. Bottier suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif semi-conducteur est monté de façon ther- miquement conductrice sur ladite surface agrandie commune (41). 8. Bottier suivant la rendication 7, caractérisé en ce que les première et deuxième paires de broches sont ra- battues sensiblement parallèlement aux première et deuxième faces latérales, respectivement, dans la région extérieure au boîtier. 9. Dispositif à bottier à double rangée de broches, com- portant une pluralité de broches alignées, également espa- cées, caractérisé en ce qu'il est constitué par l'assembla- ge bout-à-bout de bottiers modulaires (20,10,21,30) à qua- tre broches en double rangée, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, chacun de ces bottiers modulaires à quatre broches comprenant: un boîtier isolant parallélé- pipédique moulé ayant deux faces latérales parallèles espa- cées, sensiblement planes,deux faces d'extrémité parallé- les espacées, sensiblement planes, perpendiculaires aux fa- ces latérales, et des surfaces supérieure et inférieure pa- rallèles et sensiblement planes; un dispositif semi-conduc- teur plat placé à l'intérieur de ce boîtier isolant; une première paire de broches reliées au dispositif semi-conduc- teur, partant de l'intérieur du boîtier et sortant de la première des deux faces latérales, les broches de cette première paire ayant un écartement déterminé à leurs ex- trémités extérieures, la partie de la première paire de broches située à l'intérieur du boîtier étant disposée dans un plan parallèle au plan d'au moins une des surfaces supé- rieure et inférieure et étant disposée symétriquement sur la largeur de façon à ce que l'axe de la première broche de la première paire de broches se trouve au quart de la largeur et l'axe de la deuxième broche de la première paire de broches se trouve aux trois quarts de la largeur; et une deuxième paire de broches reliées au dispositif semi-conduc- teur, partant de l'intérieur du boîtier et sortant de la deuxième des deux faces latérales, chaque broche de cette deuxième paire étant alignée avec une broche respective de la première paire de broches.