Brevet FR2518811A1 — publié le 19830624

La présente invention concerne les dispositifs à circuit intégré et vise plus particulièrement un dispositif à circuit intégré du type utilisant un conteneur d'encapsulation en céramique moulée. Les dispositifs à circuit intégré trouvent de fréquentes applications comme composants de circuits de mémorisation dans des calculateurs et des dispositifs analogues, aussi bien que dans une large variété d'autres appareils électroniques o la compacité et la fiabilité sont souhaitables. On sait que la mise en service de circuits de commuta- tion à l'intérieur de circuits intégrés produit des impulsions qui sont transmises dans l'alimentation électrique, laquelle alimenta- tion est également liée aux circuits de mémorisation d'autres dis- positifs à circuit intégré Lorsqué des impulsions d'une amplitude suffisante sont transmises à un deuxième dispositif à circuit intégré ou à un autre circuit porté par un dispositif à circuit intégré donné, les impulsions peuvent déclencher des lectures erronées. De telles lectures erronées sont appelées dans l'industrie "erreur de logiciel". Pour minimiser la transmission d'impulsions dans d'autres trajets de circuit, un procédé connu consiste à shunter l'alimentation électrique de dispositifs à circuit intégré à l'aide d'un condensa- teur, ledit condensateur de shunt ayant pour fonction d'amortir ou de minimiser l'admission de parasites ou d'impulsions. Il est démontré que la longueur des fils du circuit de shunt, par exemple entre le condensateur et le dispositif à circuit intégré connectés à l'alimentation électrique, possède une profonde influence sur la capacité nécessaire pour réaliser un amortissement satisfaisant Plus le fil est long, plus grande est la réactance inductive du circuit d'amortissement et, par conséquent, plus grande est la valeur de capacité nécessaire-pour effectuer l'amortissement. Dansles dispositifs connus jusqu'ici, par exemple dans des dispositifs de mémorisation appartenant à des calculateurs, une pratique classique a consisté à utiliser des condensateurs à l'exté- rieur du dispositif à circuit intégré, avec pour conséquence que des longueurs notables de conducteurs sont nécessaires pour coupler les circuits intégrés et les condensateurs Ainsi, il faut faire appel à des capacités relativement élevés pour compenser les lon- gueurs de fil nécessairement longues L'utilisation d'une grande capacité, en plus du facteur en coût, implique un gaspillage de place, puisque la taille du condensateur nécessaire pour réaliser l'amortissement est souvent égale ou supérieure à celle du circuit intégré luî-mème. Pour parvenir à la compacité, il a été suggéré d'encas- trer directement un condensateur à l'intérieur du dispositif à circuit intégré Un ensemble de cadre de montage et un condensateur qui utilisent un semblable concept sont décrits dans la demande de brevet des EtatsUnis d'Amérique N O 224 127 déposée le 12 janvier 1981 par la demanderesse sous le titre "Integrated Circuit Device and Subassembly". D'autres structures pour lesquelles des tentatives ont été faites de produire un dispositif à circuit intégré possédant un condensateur associé sont par exemple les brevets des Etats- Unis d'Amérique N O 4 023 198, 4 105 475, 4 168 507, 4 208 698 et 4 249 196 et le brevet japonais N O 53-121329. Un moyen également connu consiste à utiliser, comme bottier de circuit intégré, un composant extérieur présentant une cavité à l'intérieur de laquelle la pastille de circuit intégré est placée, cette structure étant révélée par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 697 666. L'invention peut être résumée comme concernant un dis- positif à circuit intégré perfectionné et, plus spécialement, un perfectionnement de dispositifs du type dans lequel un composant à circuit intégré, par exemple une pastille de silicium comportant une multiplicité de circuits, est encapsulé dans un boîtier, par exemple une enceinte en céramique Selon l'invention, il est proposé une enceinte en céramique comprenant une moitié d'enveloppe infé- rieure et une moitié supérieure qui possède, de façon facultative mais préférable, une forme analogue à celle d'une enveloppe, au moins pour la moitié inférieure, la moitié supérieure étant égale- ment de préférence évidée Un condensateur du type puce est monté dans l'évidement et forme une base de soutien dans la moitié d'enveloppe inférieure. 18811 Le dispositif à circuit intégré est lié à la surface supérieure du condensateur Les connexions sont réalisées entre les bornes d'alimentation électrique de la pastille de circuit intégré et les bornes du condensateur de façon que ce dernier soit en shunt sur les bornes d'alimentation électrique de la pastille. Du fait de la proximité des parties indiquées, la longueur de fil des connecteurs entre les bornes d'alimentation électrique et le condensateur peut être maintenue à une valeur très courte, ce qui permet de produire un circuit présentant une très faible inductance En raison de la faible valeur de l'inductance, les impulsions de commutation transmises à l'alimentation électrique peuvent être efficacement amorties à l'aide d'un condensateur de très faible capacité La capacité du condensateur peut être suffisamu- ment faible pour ne pas accroître la dimension globale du dispositif à circuit intégré, par comparaison avec des dispositifs à circuit intégré classiques, ce qui permet d'obtenir une grande compacité. Par conséquent, un but de l'invention est de proposer un dispositif à circuit intégré perfectionné du type comportant une enceinte en céramique. Un autre but de l'invention est de proposer un dis- positif à circuit intégré perfectionné du type décrit, qui est logé à l'intérieur d'une enceinte en céramique comprenant une moitié infé- rieure possédant un évidement, sur la base de laquelle est monté un condensateur, cette base définissant une plate-forme de montage du dispositif à circuit intégré lui-même Des connexions électriques internes sont effectuées entre le condensateur et les bornes d'ali- mentation électrique du dispositif à circuit intégré, lesdites bornes étant de même connectées à des parties conductrices d'un cadre de montage lié à l'enceinte en céramique A titre de variante, au lieu d'un cadre de montage, les parties conductrices peuvent être déposées par sérigraphie sur l'enceinte en céramique du condensateur. Ensuite, on lie une deuxième enveloppe de céramique à la première enveloppe de manière à produire un circuit intégré encapsulé en céramique. En raison de la proximité du condensateur et du circuit intégré, les fils existant entre les bornes d'alimentation électrique _ du circuit intégré et les bornes du condensateur sont maintenues à une-très courte longueur, ce qui permet d'obtenir un amortissement efficace avec une capacité minimale - La description suivante, conçue à titre d'illustration -5 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 d'un sous- ensemble de cadre de montage-monté sur une partie d'un bottier en céramique; la figure 2 est une vue en plan-agrandie fragmentaire des composants de la figure 1 à une phase avancée de la fabrication; la figure 3 est une vue en-plan de dessus d'un dis- positif à circuit intégré terminé selon l'invention; la figure 4 est une vue en coupe prise suivant la ligne 4-4 'de la figure 3; et la figure 5 est une vue coupe agrandie analogue à la coupe de la figure 4, montrant un autre mode de réalisation de i'invention. En relation avec les dessins, on peut voir, notamment sur la figure 1, les composants d'un dispositif à circuit intégré selon l'invention, à savoir une feuille allongée, ou pièce en réseau, en métal constituant un cadre de montage, et une moitié d'enveloppe inférieure 11 en céramique destiné à contenir un dispositif à circuit intégré Il faut comprendre que le cadre de montage 10 constitue une partie d'une feuille allongée dotée d'ouvertures de repérage 12 per- mettant que la feuille soit déplacée et traitée par une machine automatique pour la mise en oeuvre des opérations décrites ci-après, Puisque le cadre de montage lui-même et la machine auto- matique permettant de le déplacer ne font pas partie de l'invention et sont bien connus dans la technique, on n'entreprendra pas d'en faire une description détaillée Il est suffisant de noter que le cadre de montage-10 comporte une partie bord 10 et une multiplicité d'éléments conducteurs 14 séparés par des aires découpées 15, si bien que les éléments conducteurs 14 forment des trajets conducteurs, dont les extrémités extérieures constituent des parties de contact 16 (figure 3) et dont les extrémités inférieures sont destinées à etre connectées aux bornes d'une pastille de circuit intégré 18. Comme le montre la figure 1, l'enveloppe de céramique 11 comporte une aire d'évidement centrale 19 Les extrémités internes des conducteurs 17 définissant les limites de l'aire-d'évidement 19. De préférence, le cadre de montage 10 est lié à l'enveloppe de céramique 11 par encastrement dans une couche 20 de verre à bas point de fusion de façon que les extrémités supérieures de la couche de verre et les surfaces supérieures des conducteurs 17 se trouvent sensiblement en alignement coplanaire En ce qui concerne la liaison du cadre de montage de la manière indiquée ci- dessus au moyen de l'utilisation d'une couche de verre à bas point de fusion dans laquelle le cadre de montage s'encastre, il s'agit d'une pratique connue qui est par exemple décrite dans le brevet cité N O 3 697 666. Un condensateur en céramique 21 est monté dans l'évi- dement 19 de l'enveloppe en céramique 11, ce montage pouvant être réalisé à l'aide d'une couche de verre à bas point de fusion (non représentée) ou bien à l'aide d'un liant résistant à la chaleur de type équivalent Le condensateur 21 comporte des bornes 22 et 23 qui sont électriquement connectées à une sur deux des couches d'électrode du condensateur, ainsi que cela est classique. La surface supérieure 24 du condensateur est liée à la surface inférieure d'une pastille de circuit intégré 18. Dans le mode de réalisation donné à titre d'exemple, la surface supérieure 24 du condensateur est d'abord liée à une couche 25 disposée centralement d'argent, d'or ou d'un métal analogue. De préférence, on forme la couche 25 en appliquant à la surface supérieure 24 un mélange de métal et de fritte de verre et en les chauffant sur place, de manière à former une couche fortement adhé- rente. On peut lier la pastille 18 au condensateur 21 en interposant entre la couche métallique 25 du condensateur et l'envers de la pastille une préforme de soudure Après chauffage, la soudure fond, liant fermement la pastille de circuit intégré au condensateur, On comprendra qu'il est possible d'employer d'autres moyens de liaison pour faire porter la pastille par le condensateur; S W kaç vj il suffit simplement que le liant résiste aux opérations de chauf- fage faisant partie de la suite du traitement. La pastille de circuit intégré comporte une multipli- cité de circuits internes (non représentés), auxquels il est prévu des moyens d'accès à l'aide de bornes 26 Les bornes 27, 27 cons- tituent les bornes d'alimentation électrique de la pastille 18. Les éléments de connexion 28, 28, se présentant sous forme de cavaliers de courte longueur, enjambent l'intervalle séparant les conducteurs 17 ', 17 ' d'entrée d'alimentation électrique du cadre de montage et les entrées 27, 27 de la pastille de circuit intégré. Pour réaliser une connexion entre les bornes du con- densateur 21 et les bornes d'alimentation électrique 27, 27 de la pastille, il est prévu une deuxième paire de cavaliers 29, 29 ' respectivement entre les bornes 22 et 23 du condensateur et les bornes 27, 27 de la pastille de circuit intégré. Des connexions T sont réalisées entre d'autres con- ducteurs respectifs du cadre de montage et les bornes correspondantes de la pastille d'une manière connue dans-la technique. On achève le montage de la pastille en plaçant la moitié supérieure d'enveloppe de céramique 30 au-dessus de l'assem- blage précédemment décrit de la moitié d'envel 3 ppe inférieure La moitié d'enveloppe supérieure 30, voir figure 4, peut comporter un évidement 31 disposé en concordance avec l'évidement 19 de la moitié d'enveloppe inférieure de façon qu'il soit défini une chambre 32 entre les moitiés d'enveloppe, afin de laisser la place nécessaire pour les cavaliers T, 28, 29, etc. La moitié d'enveloppe supérieure 30 est liée-à la moitié d'enveloppe inférieure 11 de manière à réaliser un ensemble hermétiquement fermé De préférence, on-forme la liaison en plaçant - la moitié inférieure d'enveloppe Il à l'intérieur d'une préforme 33, qui est rectangulaire en plan et qui offre le jeu nécessaire pour les éléments de connexion 14 an saillie du cadre de montage. La préforme 33, qui est constituée d'un verre à base de plomb qui se dévitrifie aux basses températures, par exemple 4600 C, s'étend jusqu'à un niveau 34 légèrement supérieur -(d'environ 127 mi- crons) au niveau de la surface supérieure des conducteurs 14 - 18811 La périphérie extérieure de la moitié d'enveloppe supérieure, qui est de préférence plus grande que la périphérie extérieure de la moitié d'enveloppe inférieure, repose sur le bord supérieur de la préforme environnante Un poids est appliqué sur la moitié d'enveloppe supérieure, et l'élément composite est soumis à une température de dévitrification,' ce qui entraîne que la pré- forme fond et se mélange avec le matériau de la moitié d'enveloppe supérieure en pénétrant également dans tous les interstices qui entourent les conducteurs saillants 14, de manière à définir une enceinte hermétiquement fermée pour le dispositif à circuit intégré. Ainsi que cela est connu, les éléments conducteurs 14 sont fléchis sensiblement à angle droit par rapport au plan initial du cadre de montage, et les éléments métalliques du cadre de montage qui relient des conducteurs adjacents sont retirés, de façon à former le dispositif à circuit intégré tel que présenté sur-la figure 3. Sur la figure 5, dans laquelle les parties identiques ont reçu des numéros de référence identiques, il est présenté un dispositif à circuit intégré analogue Le dispositif de la figure 5 diffère du mode de réalisation précédemment décrit en-ce que, au lieu du cadre de montage s'étendant sur toute la chambre 32, les conducteurs 35 distincts sont déposés par sérigraphie sur la'moitié d'enveloppe inférieure 11. Dans ce mode de réalisation, des cavaliers 36 vont des conducteurs 35 aux bornes 26 Des connexions extérieures aux conducteurs 35 sont réalisées par une série distincte d'éléments métalliques 37, qui peuvent eux-mêmes être constitués d'éléments d'une bande métallique ultérieurement découpée. Sur la base de la description qui vient d'être donnée il est clair qu'il a été produit-selon l'invention un dispositif à circuit intégré encapsulé en céramique qui se distingue en ce qu'un condensateur du type puce en céramique est encapsulé à l'in- térieur d'une enceinte de céramique, le condensateur formant un support pour le dispositif à circuit intégré et en ce que des liaisons par cavaliers courts sont réalisés entre les bornes d'alimentation électrique de la pastille de circuit intégré et les bornes du condensateur Du fait de la très courte longueur des cavaliers, il n' y a qu'une réactance inductive minimale ajoutée au circuit, de sorte que l'amortissement d'impulsions produites par des circuits de commutation se trouvant à l'intérieur de la pastille de circuit intégré peut être efficacement réalisé malgré la valeur relativement petite de la capacité. Le dispositif à circuit intégré terminé présente les mêmes dimensions externes que les dispositifs à circuit intégré de la technique antérieure. En formant un condensateur intérieur, on évite la nécessité de devoir utiliser des condensateurs externes volumineux d'une valeur de capacité élevée. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima- giner, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. 251881 1 REVENDICATIONS 1 Dispositif à circuit intégré caractérisé en ce qu'il comprend un conteneur en céramique comportant une moitié d'enveloppe inférieure ( 11) possédant une aire d'évidement centrale ( 19) tournée vers le haut et une moitié d'enveloppe supérieure ( 30), les moitiés d'enveloppe étant liées ensemble suivant une ligne de séparation plane qui coïncide avec la surface supérieure de la moitié d'enve- loppe inférieure et définissant ensemble une chambre ( 32) présentant une partie de support dans la moitié inférieure, un condensateur du type puce en céramique ( 21) lié à ladite partie de support de la chambre, le condensateur comportant une partie de surface supé- rieure et des bornes terminales ( 22, 23), une pastille de circuit. intégré ( 18) dont l'envers est lié à la partie de surface supérieure du condensateur, la pastille comportant une paire de bornes d'entrée d'alimentation électrique ( 27, 27), chaque borne étant étroitement rapprochée de l'une desdites bornes terminales,-plusieurs éléments conducteurs mutuellement séparés ( 14) qui sont placés entre lesdites moitiés d'enveloppe au niveau de ladite ligne de séparation, les éléments conducteurs étant liés à la surface supérieure de la moitié d'enveloppe inférieure, lesdits éléments conducteurs possédant des parties terminales internes ( 17) qui définissent des parties de bord de la chambre et des parties terminales externes qui font saillie du conteneur, une première paire de connexions( 29, 295 dis- posée à l'intérieur de la chambre, chacune s'étendant entre l'une des bornes d'entrée d'alimentation électrique et l'une des bornes terminales, et une deuxième paire de connexions ( 28, 28) disposées à l'intérieur de la chambre, chacune reliant l'une des bornes d'entrée d'alimentation électrique avec l'un différent desdits éléments con- ducteurs. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs sont formés d'une feuille de métal qui définit un sousensemble de cadre de montage, ledit sous-ensemble étant lié à la face supérieure de la moitié d'enveloppe inférieure par une couche de composé isolant, les espaces existant entre les éléments conducteurs adjacents étant remplis par des éléments dudit composé isolant, si bien que la surface supérieure des éléments conducteurs 251881 1 et la surface supérieure de ladite couche se trouvent en alignement sensiblement coplanaire - 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite couche isolante est constituée de verre. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments conducteurs comprennent une mince couche métal- lique formée d'une substance en particules fondues ensemble sur place. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la moitié d'enveloppe supérieure comporte un évidement, les évidements de la moitié supérieure et de la moitié inférieure étant' disposés en concordance de façon à définir ladite chambre. 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison entre la surface supérieure du condensateur et l'envers de la pastille de circuit intégré est formé par une couche métallique fixée à ladite surface supérieure, une connexion de soudure étant prévue entre les couches métalliques et ltenvers de la pastille de circuit intégré.