Brevet FR2499768A1 — publié le 19820813

La présente invention concerne les dispositifs à cir- cuits intégrés et, plus précisément, les dispositifs à circuits inté- grés utilisés comme circuits de mémorisation. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif à circuit intégré perfectionné et au sous-ensemble cons- tituant son cadre de montage présentant des caractéristiques de découplage améliorées-et permettant la formation d'ensembles de mémorisation plus compacts. L'utilisation de dispositifs à circuits intégrés, en particulier comme composants de circuits de mémorisation, est très répandue. Lorsqu'un ou plusieurs éléments de commutation d'un cir- cuit intégré sont activés, il apparait un courant et une tension transitoires, lesquels sont injectés dans le circuit d'alimentation électrique, ce dernier étant lié à d'autres éléments du dispositif de mémorisation. Lorsque l'énergie transitoire des impulsions pré- sente des caractéristiques approchant celles d'un signal fonctionnel, il est possible que l'on obtienne une lecture erronée ou la trans- mission d'une information erronée, ce qui donne lieu à ce qu'on appelle dans l'industrie une "erreur primaire". Pour réduire les possibilités de production d'erreurs primaires, il est classique de faire appel à des condensateurs de découplage ou de dérivation reliant les bornes d'entrée d'alimentation électrique du circuit intégré, si bien que l'énergie transitoire (bruit) est absorbée au lieu d'être transmise au reste des circuits intégrés via les connexions d'alimentation électrique. Jusqu'ici, dans les circuits utilisant des circuits intégrés du type à cadre de montage, on réalise le découplage en montant un condensateur sur la plaquette de circuit imprimé se trou- vant au voisinage extérieur de chaque circuit intégré, les fils conducteurs du condensateur étant connectés via le câblage du circuit imprimé entre les bornes d'alimentation électrique du circuit intégré. La combinaison en série des fils conducteurs et du càblage augmente l'impédance effective du condensateur, ce qui rend ce dernier moins efficace, en particulier en ce qui concerne le découplage des courants transitoires de haute fréquence qui sont typiquement produits par des circuits dynamiques de mémorisation à circuits intégrés. Dans ces circuits, il faut encore que l'alimentation électrique soit maintenue à + 10 7. pour que les données mémorisées dans la mémoire soient correctement conservées. La valeur des condensateurs qu'il était jusqu'ici nécessaire d'employer était notable, de l'ordre de 0,1 à 2 mF. Des condensateurs ayant des valeurs électriques relative- ment élevées telles que celles notées ci-dessus sont non seulement coûteux mais encombrants, si bien que le but visé de compacité des circuits ne peut être satisfait. En résumé, l'invention propose un sous-ensemble per- fectionné de cadre de montage du type qui est fabriqué à partir d'une bande ou feuille métallique découpée au poinçon ou incisée chimiquement et se distingue en ce que les éléments de cadre métal- liques du cadre de montage sont construits et agencés mécaniquement de manière à porter un condensateur qui se trouve électriquement en parallèle entre les conducteurs d'alimentation électrique du cadre de montage, le condensateur servant de support à une pastille ou puce de circuit intégré, les bornes d'alimentation électrique de la pastille de circuit intégré étant classiquement connectées aux conducteurs d'alimentation électrique du cadre de montage par l'in- termédiaire de courtes sections de fil conducteur, de cavaliers, ou de fil de liaison du type cAble. Il a été montré que la longueur de fil conducteur des circuits de découplage actuellement connus était un facteur notable de l'accroissement visible de l'amplitude des effets transitoires ou impulsions d'alimentation électrique indésirables produits du fait de la réactance inductive créée par les fils conducteurs longs, et que, en juxtaposant le condensateur en voisinage intime avec les bornes d'alimentation électrique de la pastille de circuit intégré, ce qui entraîne une réduction de la longueur des fils conducteurs dans le circuit de découplage, on pouvait réaliser, & l'aide de petites valeurs de capacité un amortissement des impulsions. A titre d'exemple, et sans que ceci constitue une limitation, une valeur de 0,05 mF de capacité insérée au voisinage de la pastille de circuit intégré et placée intérieurement en parallèle sur ses bornes d'ali- mentation électrique, permet un amortissement efficace d'impulsions de courant qui, jusqu'ici, demandaient une capacité externe d'une valeur comprise entre 0,1 et 2mF selon la fréquence de l'impulsion de courant. L'invention se rapporte plus particulièrement à un cadre de montage du type comprenant une feuille découpée de manière à définir une pièce réticulaire d'éléments métalliques séparés qui font ultimement fonction de conducteurs, au moins l'un des éléments du cadre de montage étant fléchi par rapport au plan de la feuille métallique et définissant un siège destiné au montage d'un conden- sateur qui est à la fois électriquement et mécaniquement porté par celuici. Le condensateur fournit une plate-forme de montage pour la pastille ou puce de circuit intégré, dont les bornes d'alimenta- tion électrique sont électriquement connectées à des éléments du cadre de montage, qui sont en connexion électrique et en relation de support matériel avec les bornes du condensateur. Dans ces condi- tions, la longueur des fils entre le condensateur de découplage et les bornes d'alimentation de la pastille est ramenée à une valeur extrêmement brève, si bien que la réactance inductive normalement ajoutée par des fils classiques et par le cAblage du circuit imprimé est minimisée. Par conséquent, un but de l'invention est de proposer un sous-ensemble de cadre de montage perfectionné qui est destiné, pa r l'addition d'une pastille ou puce de silicium portant un circuit approprié, à être formé en un dispositif à circuit intégré, se distinguant en ce que le condensateur est relié aux éléments métalliques du cadre de montage de manière que le condensateur cons- titue un support matériel pour la pastille et que les fils se trou- vant entre l'entrée électrique de la pastille de circuit intégré et le condensateur soient maintenus à une longueur minimale. Selon un autre but de l'invention, il est proposé un dispositif à circuit intégré qui est fabriqué à partir d'un sous- ensemble de cadre de montage du type décrit. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif à circuit intégré du type à cadre de montage, c'est-à-dire un dis- positif fabriqué à partir d'éléments d'ossature d'une feuille métal- lique découpée au poinçon et comportant en outre un élément capacitif interne qui découple efficacement le circuit d'alimentation élec- trique vis-à-vis de la transmission d'effets transitoires de com- mutation, la valeur de la capacité n'étant qu'une faible fraction de la valeur de capacité qui serait nécessaire s'il était fait appel à un découplage externe. Selon un autre but de l'invention, il est proposé un sous-ensemble de cadre de montage du type décrit et comprenant une multiplicité d'élémentsde cadre de montage interconnectés conçus pour être manipulés par une machine de traitement automatique, chacun des éléments notés comportant un condensateur de découplage interne qui fait également fonction de support-mécanique pour une pastille de silicium ou un composant analogue. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'une courte section d'une feuille allongée définissant une série de cadre de montage pour circuits intégrés; - la figure 2 est une vue en coupe prise suivant la ligne II-Il de la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan fragmentaire du sous- ensemble de cadre de montage après que le condensateur y a été inté- gré; - la figure 4 est une vue en coupe prise suivant la ligne IV-IV de la figure 3; - la figure 5 est une vue en perspective agrandie du cadre de montage auquel est appliquée une pastille de silicium de circuit intégré et montre les connexions s'étendant jusqu'à la pastille; - la figure 6 est une vue en plan d'un dispositif à circuit intégré achevé selon l'invention; et - la figure 7 est une vue en plan d'un dispositif à circuit intégré achevé selon la technique antérieure. On se reporte maintenant aux dessins, et en particulier à la figure 1, sur laquelle on peut voir une feuille allongée de métal.lO qui a été incisée chimiquement ou découpée au poinçon, d'une manière connue en soi, de manière à former une multiplicité d'aires découpées, les éléments métalliques M qui restent entre les parties découpées B étant utilisées pour former des conducteurs destinés à être reliés intérieurement à une pastille de circuit intégré 12 et extérieurement entre le dispositif à circuit intégré et la plaquette de circuit imprimé ou u n élément analogue. La feuille 10 du cadre de montage peut comporter plusieurs ouvertures de guidage 13 destinées à venir en prise avec un équipement de traitement automatique en vue de la mise en oeuvre des diverses étapes ultérieures nécessaires à la transforma- tion de la pièce métallique réticulaire en un dispositif & circuit intégré fini. Le cadre de montage comporte une série de parties con- ductricesl4a, 14b, 14c, etc. et 15a, l5b, 15c, etc., lesquelles, dans le dispositif à circuit intégré fini que montre la figure 6, sont sensiblement encastrées à l'intérieur d'une masse de matériau polymère 36. On comprendra que, comme cela est classique, les parties conductrices l4a, 14b, 14c, etc., et 15a, 15b, 15c, etc. ont des parties bornes internes 14'a, 14'b, W4'e, etc. et 15'a, 15'b, 15'c, etc. auxquelles les bornes de la pastille de circuit intégré 12 seront connectées d'une manière qui sera décrite ci-après. Les parties conductrices ont également des parties bornes intermé- diaires 14"a, 14"b, 14"c, etc. et 15"a, 15"b, 15"c, etc., qui con- duisent aux parties bornes externes 14"'a, 14"'b, etc. et 15"'a, "'b, etc. dépassant du dispositif à circuit intégré fini que montre la figure 6 pour être connectées au circuit extérieur. Jusqu'à ce point de la description, le cadre de montage est sensiblement classique. Selon l'invention, les parties conductrices 14a, 15a, qui définiront finalement les entrées du circuit d'alimentation sont initialement reliées au niveau de leurs extrémités 14'a, 15'a formant des bornes internes par un pont central 16. Les étapes suivantes de la fabrication du sous-ensemble de cadre de montage selon l'invention consistent en le sectionnement du pont central 16, sensiblement suivant une région 17 de section- nement centrale(voir figure 1) de manière à définir deux éléments métalliques distincts 18, 19. Au moyen d'un outil de conformation approprié, on fléchit ensuite les éléments 18, 19 de manière à définir des pattes verticales 21, 22 et des pattes horizon- tales 23, 24. Comme cela paralt plus clairement sur les figures 4 et 5, les pattes horizontales 23, 24 définissent des plates-formes de sup- port pour un condensateur C, lequel est de préférence un condensa- teur du type céramique à plusieurs couches. Les bornes 25, 26 du condensateur sont électriquement et mécaniquement connectées, par exemple par soudage, aux pattes verticales 21, 22 et aux pattes horizontales 23, 24. Le condensateur C contient une partie de surface supé- rieure 27, qui constitue un lit ou support pour la pastille de cir- cuit intégré 12. De façon facultative mais préférée, la pastille 12 repose sur une couche d'époxy 28, ou une couche d'adhésif analogue, montée sur la surface supérieure 27 du condensateur C. Ensuite, on connecte les extrémités 14'a et 15'a formant les bornes intérieures aux bornes respectives P d'alimentation électrique de la pastille 12 par des fils 30, de la manière classique. Sur la base de la description qui vient d'être donnée, il est clair que la partie 14"'a formant une borne extérieure est maintenant, via la partie conductrice l4a, électriquement connectée à la borne terminale 26 du condensateur C. De la même manière, la partie 15"'a constituant la borne extérieure est, par l'intermédiaire de la partie conductrice l5a, électriquement connectée à la borne terminale 25 du condensateur, si bien que le condensateur se trouve disposé en pont sur les bornes P d'alimentation électrique de la pastille de circuit intégré. Ensuite, on connecte de manière classique les autres bornes T de la pastille 12 à l'aide de fils 30' aux extrémités res- pectives 14' et 15' constituant des bornes internes du cadre de montage 10, et on découpe la pièce réticulaire de manière à supprimer les parties S reliant en parallèle les conducteurs (figure 1). Une fois terminé le sous-ensemble comportant le cadre de montage, le condensateur et la pastille de circuit intégré 12, on immerge le sousensemble dans une masse de matériau polymère 36 pour former un bloc. Le Aoc de polymère enferme hermétiquement les éléments et maintient en position fixe les parties conductrices. On découpe alors chaque unité suivant les lignes 31, 31 de la figure 1 de manière que les parties conductrices 14a, 14b, etc., 15a, 15b, etc., soient séparées des parties restantes de la feuille et que seules les extrémités 1411a, 14"b, etc., 15"a, 15"b, etc., des parties con- ductrices et les fils conducteurs M4"'a, etc., 15"'a, etc., fassent saillie du bloc 16 de matériau polymère. On courbe ensuite les fils 14"'a, etc., et 15"'a, etc., de manière à permettre l'insertion dans les trous de montage d'une plaquette de circuit imprimé. Comme l'homme de l'art l'aura compris, un sous-ensemble de cadre de montage comprenant un cadre de montage ou une série de cadresde montage interconnectés, chacun portant un condensateur, peut être fourni à des fabricants de dispositifs à circuits intégrés d'une manière qui les intéressera. Le fabricant peut traiter ces sous-ensembles de cadre de montage de la même manière quec'étaitlecas dans la technique antérieure. Toutefois, au lieu de monter la pastille de circuit intégré sur une partie métallique du cadre de montage comme dans la technique antérieure, le fabricant monte la pastille sur une couche d'époxy 28 qui peut être appliqué à la surface 27 du condensateur C juste avant la mise en place de la pastille de circuit intégré sur celui-ci, la résine époxy constituant un moyen de fixer la pastille de manière fixe. Les opérations de traitement ultérieures qu'effectue le fabricant sont identiques à celles actuellement pra- tiquées dans la fabrication du dispositif à circuit intégré clas- sique. Ainsi, après la mise en place et la fixation de la pastille de circuit intégré, les diverses connexions, comme par exemple les fils 30 et 30', sont établies entre les bornes internes appro- priées 14'a, 14'b, 14'c, etc., et l5'a, 15'b, 15'c, etc. du cadre de montage métallique et les bornes respectives P et T de la pastille de circuit intégré 12. On encastre ensuite l'unité dans une masse de matériau polymère de manière à former un bloc, puis on sépare l'unité de la partie restante de la feuille métallique et des fils conducteurs formés. Z499768 Sur la base de la description qui vient d'être donnée, on appréciera qu'il est décrit selon l'invention un sous-ensemble de cadre de montage perfectionné destiné au montage d'une pastille de circuit intégré, se distinguant en ce qu'un condensateur est incorporé en juxtaposition intime avec la pastille de circuit intégré et ses bornes d'alimentation électrique. Puisque la connexion entre le condensateur et les bornes P d'alimentation électrique de la pastille se limite simplement à la longueur des fils courts 30 au lieu des fils 32, 33 relativement longs du dispositif de la technique antérieure (voir figure 7), les composants inductifs du circuit sont réduits au minimum, si bien que la capacité nécessaire à l'amortis- sement des impulsions de commutation produites est réduite sensi- blement par comparaison avec celle de condensateurs de découplage placés extérieurement. On observera en outre que, selon l'invention, il est décrit un dispositif à circuit intégré perfectionné portant un con- densateur d'amortissement interne, les dimensions externes du circuit intégré n'étant pas plus grandesque celles d'un dispositif à circuit intégré fabriqué de manière classique. On peut supprimer entièrement l'utilisation d'un condensateur de découplage externe, et obtenir une réduction de l'encombrement et du colt. Ayant compris que l'esprit de l'invention réside dans le concept consistant à utiliser, dans un dispositif de cadre de montage métallique classique, un élément capacitif qui définit le support structurel des composants du circuit, c'est-à-dire la pastille de circuit intégré, et fait fonction de condensateur de découplage, l'homme de l'art sera bien entendu en mesure d'imaginer, à partir du du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simple- ment illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modi- fications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif a circuit intégré caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, une masse (36) de matériau isolant poly- mère, une pièce réticulaire de métal formée à partir d'une feuille d'une seule pièce (10) immergée dans ladite masse, ladite pièce réticulaire comportant plusieurs éléments conducteurs (14a, 14b, 14c, 15a, 15b, 15c) ayant des parties qui sont disposées en aligne- ment coplanaire à l'intérieur de ladite masse, lesdits éléments conducteurs ayant des parties de contact (14"a, 14"b, 14"c, 15"a, "b, 15"c) s'étendant à l'extérieur de ladite masse, un couple (14a, 14b) desdits éléments conducteurs a l'intérieur de ladite masse ayant des extrémités séparées (18, 19) formant des bornes internes qui définissent une plate-forme de support (16), ladite plate-forme com- portant deux parties de montage séparées (21, 22, 23, 24) écartées par rapport au plan desdites parties conductrices, un condensateur (C) possédant deux bornes (25, 26) constituant des électrodes, chacune desdites bornes étant électriquement et mécaniquement connectée à l'une desdites parties de montage séparées, ledit condensateur ayant une surface supérieure (27) qui définit une aire de montage, un élé- ment (12) constituant une pastille de silicium porté par la partie constituant ladite surface supérieure, ledit élément de pastille comportant plusieurs moyens de circuit et un couple de contacta(P) d'alimentation électrique, des moyens conducteurs de circuit (30) connectant respectivement lesdits contacts d'alimentation électrique avec l'une desdites parties de montage sépardoe& l'intérieur de ladite masse, si bien que lesdits contacts d'alimentation électrique sont électriquement shuntés par ledit condensateur, des moyens (T) con- ducteurs de circuit connectant lesdits moyens de circuit dudit élé- ment de pastille avec d'autres desdits éléments conducteurs (14b, 14c, 15b, 15c). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface supérieure dudit condensateur est écartée de manière à se trouver à un niveau qui est au-dessous du plan de ladite pièce réticulaire, la combinaison comportant une couche d'adéhsif (28) disposée au-dessus de ladite surface, ladite couche ayant une partie superficielle en alignement coplanaire avec ledit plan de ladite pièce réticulaire, ladite pastille de silicium étant montée sur ladite surface supérieure de ladite couche d'adhésif. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites parties de montage comportent chacune un élément de patte (21, 22) s'écartant perpendiculairement dudit plan desdites parties conductrices et un élément de patte (23, 24) prolongeant l'extrémité libre de.ladite première patte de façon sensiblement parallèle audit plan desdites parties conductrices, lesdits deuxièmes êlémentsde pattes étant mutuellement opposés et ledit condensateur reposant sur lesdits deuxièmeséléments de pattes. 4. Sous-ensemble de cadre de montage destiné à la formation de composants de circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, une feuille métallique allongée (10) définissant une multiplicité de cadres de montage, chaque dit cadre de montage com- portant une pièce réticulaire ouverte de métal définissant plusieurs voies conductrices (14a, l4b, 14c, l5a, l5b, 15c) comportant des parties disposées de manière réticulaire dans un plan, une structure (16) de plate-forme centrale formée sur lesdits cadres de montage, ladite structure de plate-forme comportant deux parties de montage séparées (18, 19) solidairement formées avec ladite feuille, chacune desdites parties de montage possédant un élément de patte dépendant (21, 22) s'écartant perpendiculairement du plan de ladite pièce réticulaire et un deuxième élément de patte (23, 24) prolongeant l'extrémité libre de la première patte parallèlement audit plan de manière à définir des parties de montage séparées, un élément de condensateur (C) ayant une partie de contact (25, 26) à chaque extré- mité, chaque dite partie de contact étant fixée à l'une desdites parties de montage de pattes en contact mécanique et électrique avec elle, chacune desdites parties de montage de pattes étant en contact électrique avec une voie différente parmi lesdites voies conductrices. 5. Sous-ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le condensateur a une surface supérieure (27) et une pastille de silicium (12) est fixée à ladite surface supérieure, ladite pas- tille ayant deux bornes (P) d'alimentation électrique et des moyens (30 connectant électriquement lesdites bornes d'alimentation élec- trique de ladite pastille aux parties de montage de pattes destinées - audit condensateur. 1l 6. Sous-ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une couche d'adhésif (28) est fixée a la surface supérieure dudit condensateur, la surface supérieure de ladite couche d'adhé- sif étant en alignement coplanaire avec le plan de ladite pièce réticulaire. 7. Sous-ensemble de cadre de montage conçu pour recevoir une pastille de silicium (12) ou un composant analogue portant des éléments de circuit multiples, caractérisé en ce qu'il comprend,en combinaison, une feuille métallique d'une seule pièce (10) ayant une pièce réticulaire qui définit une pluralité d'éléments conducteurs (14a, 14b, 14c, 15a, 15b, 15c) ayant des parties formant un réseau dans un plan, une structure (16) de plate-forme centrale formée sur ladite feuille, ladite structure de plate-forme comportant deux parties de montage de support séparées (18, 19) formées solidairement avec ladite feuille, chaque dite partie de montage ayant une partie de patte dépendante (21, 22, 23, 24) qui est écartée par rapport audit plan, un élément de condensateur (C) ayant une partie de contact (25, 26) à chaque extrémité, ladite partie de contact étant fixée à l'une desdites parties de patte en contact mécanique et électrique avec elle, chaque dite patte étant en contact électrique avec un élément différent parmi lesdits éléments conducteurs, ledit condensateur ayant une partie de surface sensiblement plane constituant une plate-forme de montage pour le support de la pastille de sili- cium. 8. Sous-ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites pattes desdites parties de montage de support sont disposées de manière sensiblement perpendiculaire audit plan, desdites parties de pattes comportant des pattes de support écartées opposées qui sont disposées en alignement parallèle avec ledit plan, ledit condensateur étant porté par lesdites pattes de support. 9. Sous-ensemble de cadre de montage caractérisé en ce qu'il comporte une feuille (10) ayant une pièce réticulaire de métal qui définit plusieurs voies conductrices (14!, 14b, 14c, 15a, 15b, 15c) comportant des parties formées en réseau dans un plan, une structure (16) de plate-forme centrale formée sur ladite feuille, ladite struc- ture de plate-forme comportant deux parties de montage séparées (18, 19) formées solidairement avec ladite feuille, chacune desdites parties de montage ayant un élément de patte dépendant (21, 22) s'écartant perpendiculairement du plan de ladite pièce réticulaire et un deuxième élément de patte (23, 24) prolongeant l'extrémité libre de ladite première patte parallèlement audit plan de manière à définir des parties de montage séparées. 10. Sous-ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un élément de condensateur (C) est prévu de manière à avoir une partie de contact (25, 26) à chaque extrémité, lesdites parties de contact étant respectivement fixées auxdites parties de montage de pattes (21, 22, 23, 24) en contact mécanique et électrique avec elles. 11. Sous-ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce que chacune desdites parties de montage de pattes est en contact électrique avec une voie différente (14a, 15a) parmi lesdites pattes conductrices. 12. Sous-ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit condensateur possède une surface supérieure (27), une pastille de silicium (12) est fixée à ladite surface supérieure, ladite partie de silicium ayant un couple de contact (P) d'alimenta- tion électrique et des moyens (30) connectant électriquement lesdits contacts d'alimentation électrique de ladite pastille respectivement avec chacune desdites parties de montage de pattes.