Brevet FR2513012A1 — publié le 19830318

La présente invention concerne des bottiers pour microcircuits et, plus spécialement, des bottiers plats destinés h contenir un microcircuit de manière hermétiquement fermée et pouvant supporter des efforts importants, ainsi que son procédé de fabrication. Une configuration d'assemblage bien connue pour microcircuits se présente sous forme d'un bottier plat qui comprend une botte métallique rectangulaire possédant une base et des parois latérales, tandis que des conducteurs passent par des ouvertures ménagées dans une ou plusieurs des parois latérales grâce à des scellements verre-métal Un bottier plat de forme connue présente une structure en couches ou en sandwich dans laquelle un bague de verre est disposée sur une plaque de base métallique, un ou plusieurs cadres de montage pour conducteurs étant installés sur la bague de verre et audessus de laquelle une deuxième bague de verre est installée, portant un cadre métallique Cette struc- ture en couches est traitée thermiquement de manière à faire fondre les conducteurs des cadres de montage à l'intérieur des bagues de verre et à sceller les bagues de verre à la plaque de base sous- jacente et au cadre métallique se trouvant au-dessus Une plaque de couvercle peut être liée au cadre métallique après mise en place d'un microcircuit à l'intérieur du bottier De tels bottiers sont largement utilisés dans l'industrie des microcircuits, mais ils ne sont pas adaptés aux cas d'efforts importants, comme il en existe dans les applications industrielles, militaires et aérospatiales difficiles En cas d'efforts très importants, les scellements verre- métal formés entre le cadre métallique et la plaque de base peuvent se rompre, ce qui détruit l'herméticité du bottier et conduit alors à une contamination du microcircuit se trouvant dans le bottier et, ordinairement, à la destruction du circuit. Un autre bottier plat métallique de type connu comprend une botte métallique a dessus ouvert de configuration rectangulaire dans laquelle chaque conducteur passe dans une ouver- ture respective ménagée dans une paroi latérale et y est scellé par une perle de scellement verre-métal Le bord des parois latérales de ce bottier entièrement métallique peut être rendu très plat afin d'assurer dans de bonnes conditions le scellement ou le soudage 13012 électrique d'un couvercle complétant le bottier Ce type de bottier plat fonctionne très bien dans la plupart des conditions, mais est relativement coûteux à fabriquer. Un autre bottier de configuration connue est pré- senté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 262 300, cédé à la demanderesse, et, dans ce boîtier, les parois latérales sont constituées d'éléments distincts qui sont fixés ensemble de façon à former un cadre latéral continu et sur lesquels est fixé un cadre supérieur continu d'une seule pièce possédant une surface supérieure uniforme à laquelle un couvercle de bottier peut être lié. Selon l'invention, il est proposé un bottier plat pour microcircuit qui reste hermétiquement scellé, même en cas d'efforts importants,et qui peut être fabriqué de manière commer- cialement efficace, fiable et peu coûteuse Le bottier plat de l'invention comprend une enveloppe tubulaire métallique rectangu- laire d'une seule pièce possédant une ouverture dans l'une de ses parois larges, et des isolants d'une seule pièce allongés qui sont scellés dans les extrémités ouvertes du tube, chaque isolant possê- dant un ensemble de conducteurs le traversant de manière hermétique. Après mise en place d'un microcircuit à l'intérieur du bottier, un couvercle est scellé, soudé électriquement ou lié d'une manière quelconque aux surfaces plates coplanaires de l'enveloppe de bottier d'une seule pièce qui entourent l'ouverture du bottier de façon à réaliser une enceinte hermétique Le bottier peut supporter des efforts importants exercés suivant n'importe lequel de ses axes et peut conserver son herméticité même en cas d'application d'efforts importants. L'invention propose également un procédé de fabri- cation de bottiers plats pour microcircuits, qui comprend les opé- rations suivantes: couper un tube rectangulaire à des longueurs voulues; former une ouverture dans une paroi large de chacune des longueurs voulues de tube rectangulaire; insérer un sous-ensemble de cadre de montage dans chaque ouverture latérale de l'enveloppe définie par chaque longueur coupée de tube rectangulaire, le sous- ensemble possédant un isolant allongé conçu pour s'ajuster à l'inté- rieur de l'ouverture latérale respective de l'enveloppe tubulaire; 13012 et former un scellement verre-métal entre l'isolant allongé et la surface environnante de l'enveloppe tubulaire. La description suivante, conçue à titre d'illustra- tion 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 perspective éclatée d'un bottier plat pour microcircuit selon l'invention; la figure 2 est une vue en perspective du tube rectangulaire à partir duquel le boîtier plat d'une seule pièce est formé; et la figure 3 est une vue en coupe en élévation prise suivant les lignes 3-3 de la figure 1. Le bottier plat pour microcircuit constituant un mode de réalisation de l'invention est présenté sur la figure 1 et il comporte une enveloppe tubulaire métallique rectangulaire 10 possédant une paroi inférieure 12, des parois latérales 14 et 16, une paroi supérieure périphérique 18 définissant une ouverture rectangulaire 20, et des ouvertures 22 et 24 ménagées aux extré- mités respectives du tube Un premier et un deuxième isolant 26 sont disposés à l'intérieur d'ouvertures respectives 22 et 24 et y sont scellés aux surfaces métalliques environnantes du tube, Chaque isolant possède un cadre de montage 28 pour conducteurs associé à l'isolant sous forme d'un sous-ensemble préformé, tandis qu'un ensemble de conducteurs 30 traverse l'isolant de manière hermétique Les extrémités internes des conducteurs sont disposées à l'intérieur du bottier et dépassent d'une quantité suffisante pour former des aires de liaison sur lesquelles des liaisons de câblage s'étendent jusqu'à des contacts respectifs d'un micro- circuit associé pouvant être monté à l'intérieur du boîtier Les extrémités extérieures des conducteurs sont fixées à un élément cadre 32 qui est ultérieurement séparé des conducteurs de manière qu'ils forment un ensemble de conducteurs séparés Après montage d'un microcircuit à l'intérieur du boîtier et établissement de connexions électriques entre le circuit et les conducteurs respec- tifs, un couvercle 34 est scellé, électriquement soudé ou lié d'une façon quelconque à la surface périphérique du boîtier de manière que le circuit soit complètement entouré. Le boîtier est fabriqué à partir d'un tube rectan- gulaire 10 a, présenté sur la figure 2, qui est découpé à des longueurs voulues indiquées par des lignes 36 en trait interrompu et dans lequel des ouvertures rectangulaires 20 sont formées sur un côté large du tube De préférence, le tube l Oa peut être découpé à une longueur voulue et l'ouverture 20 y être formée en une seule opéra- tion à l'aide d'une machine appropriée Une enveloppe d'une seule pièce ainsi formée est nettoyée avant insertion d'un isolant 26 et du cadre de montage associé 28 dans les ouvertures latérales 22 et 24 respectives de l'enveloppe L'isolant 26 et le cadre de montage associé 28 sont préformés, sous forme d'un sous-ensemble qui est illustré sur la figure 1, en vue de l'insertion dans les ouvertures latérales respectives de l'enveloppe tubulaire Le sous-ensemble isolant et cadre de montage est maintenu en position voulue à l'intérieur de l'ouverture latérale respective de l'enveloppe par des fixations appropriées pendant que l'ensemble complet du boîtier est cuit dans un four à atmosphère contrôlée en vue de la forma- tion de scellements verre-métal entre les isolants 26 et les parois internes environnantes de l'enveloppe métallique 10, comme le montre la figure 3 Après la cuisson du boîtier qui conduit à la formation des scellements verre-métal, on nettoie le boîtier selon des procédé bien connus et on le plaque à l'aide de nickel ou d'or, ou bien d'une combinaison de ceux-ci Le boîtier se trouve alors prêt pour recevoir un micro-circuit Le micro-circuit est ordinairement fixé à la surface interne inférieure 38 de l'enveloppe , et les connexions électriques sont établies entre le circuit et les extrémités internes 40 des conducteurs 30, par exemple par câblage. Un couvercle 34 est lié à la surface périphérique coplanaire 18 entourant l'ouverture rectangulaire 20 de manière à enfermer le circuit et à produire un boîtier hermétiquement scellé. Le couvercle est ordinairement plan, comme cela est illustré, ou bombé, et il peut être fait en métal ou en verre ou céramique métallisés Dans le cas d'un couvercle en verre ou en céramique. il existe une surface métallisée autour de la périphérie de la surface de scellement ou de liaison avec la surface périphérique 18 de l'enveloppe d'une seule pièce Le scellement du couvercle à l'enveloppe s'effectue typiquement par brasage ou soudage électrique. On scelle facilement le bottier de l'invention de manière hermé- tique du fait de l'existence de la surface périphérique continue 18 offerte par l'enveloppe d'une seule pièce 10 La surface uniforme lisse 18 entourant l'ouverture 20 du bottier se scelle facilement à la surface correspondante du couvercle 34 placé au-dessus après l'installation d'un microcircuit à l'intérieur du bottier La structure monobloc de l'enveloppe minimise en outre le nombre de scellements verre-métal utilisés pour former entièrement le boîtier, de sorte qu'il existe une tendance réduite à la rupture d'un scel- lement en cas d'efforts importants, ceci entraînant que le bottier peut rester hermétiquement scellé même en cas d'application d'efforts importants. L'enveloppe d'une seule pièce 10 est typiquement fabriquée en "Kovar" et sous diverses tailles de manière à être adaptée aux dimensions normalisées des microcircuits et à leurs configurations de conducteurs Typiquement, l'enveloppe 10 est de forme carrée ou rectangulaire et présente des dimensions exté- rieures allant de 6,35 à 15,875 mm. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima- giner, à partir des bottiers pour microcircuits et de leur procédé de fabrication dont la description vient d 4 être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses Variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. 13012 R E V E N D I C A T I O N S 1 Bottier plat pour microcircuit, caractérisé en ce qu'il comprend: une enveloppe tubulaire métallique rectangulaire d'une seule pièce ( 10) possédant une première et une deuxième paroi larges ( 12, 18) réunies par des parois latérales respectives ( 14, 16) et une ouver- ture ( 20) qui est formée dans l'une des parois larges et est entou- rée par une surface périphérique continue ( 18); un isolant d'une seule pièce allongé ( 26) disposé dans chaque extrémité ouverte ( 22, 24) de l'enveloppe tubulaire et en contact de scellement hermétique verre-métal avec les surfaces environnantes de l'enveloppe d'une seule pièce, l'isolant possédant un ensemble ( 28) de conducteurs électriques ( 30) le traversant de manière hermé- tique, chacun des conducteurs se terminant au niveau d'une extrémité interne ( 40) disposée à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire; la surface périphérique continue qui entoure l'ouverture ménagée dans l'enveloppe tubulaire offrant une surface de scellement à laquelle un couvercle ( 34) peut être hermétiquement scellé. 2 Bottier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un couvercle ( 34) pouvant être scellé à la surface périphérique continue de l'enveloppe tubulaire. 3 Bottier selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit isolant ( 26) et ledit ensemble ( 28) de conducteurs sont préformés en un sousensemble avant le scellement de l'isolant à l'intérieur de l'extrémité ouverte de l'enveloppe tubulaire. 4 Bottier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture ( 20) formée dans la paroi large a une configura- tion rectangulaire. Procédé de fabrication d'un bottier plat pour microcircuit, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes couper un tube rectangulaire (l Oa) à des longueurs voulues; former une ouverture ( 20) dans une paroi large de chacune des lon- gueurs coupées du tube rectangulaire; 13012 insérer un sous-ensemble ( 28) de cadre de montage dans chaque ouver- ture latérale de l'enveloppe tubulaire définie par chaque longueur coupée de tube rectangulaire, le sous-ensemble possédant un isolant allongé ( 26) conçu pour s'ajuster à l'intérieur de l'ouverture latérale respective ( 22,24) de l'enveloppe tubulaire; former un scellement verre-métal entre l'isolant allongé et la surface environnante de l'enveloppe tubulaire.