Brevet FR2529386A1 — publié le 19831230

BOITIER DE CIRCUIT ELECTRONIQUE COMPORTANT UN CONDENSATEUR L'invention a pour objet un boîtier constitué d'une embase portant un circuit ou un composant électronique et recouverte d'un capot, comportant un condensateur au niveau du capot. Ainsi qu'il est connu, il est fréquent qu'un composant ou circuit électronique nécessite un ou plusieurs condensateurs auxiliaires, notamment pour le découplage, qui ne peuvent pas être intégrés sur le même substrat que le circuit considéré. Ce ou oes condensateurs sont donc ajoutés sur la carte du circuit imprimé ou du circuit hybride qui porte le circuit considéré, y occupant une surface importante par rapport à celle du circuit, ce qui est en contradiction avec le souci d'augmentation de densité qui est de règle sur les matériels actuels. Pour pallier cet inconvénient, il est connu par la demande de brevet français 79-11852, au nom de THOMSON-CSF, d'utiliser l'embase du boitier pour y réaliser un condensateur. A cet effet, on utilise une embase en céramique qui constitue le diélectrique du condensateur, en la recouvrant des métallisations nécessaires pour constituer les armatures du condensateur.Toutefois, cette solution n'est pas exempte d'inconvénients, principalement pour les composants ou circuits de puissance ou à haut degré dintrégration: en effet, l'embase d'un boîtier doit présenter un certain nombre de propriétés thermiques particulières, parmi lesquelles on peut citer un coefficient de dilatation thermique aussi proche que possible de celui du matériau semi-conducteur utilisé, le plus fréquemment le silicium oe qui conduit en général à choisir de l'alumine pour l'embase, ainsi qu'une bonne conduction thermique, pour l'évacuation des calories.Ces différentes exigences ne sont pas forcément compatibles avec la réalisation d'un condensateur, principalement pour oe qui est de la constante diélectrique de l'embase et l'appa rition de couplages parasites capacitifs entre les connexions du circuit et celles du condensateur. La présente invention a pour objet un boîtier comportant un condensateur, permettant d'éviter ces difficultés en donnant à l'embase une structure optimisée sur le plan thermique et réalisant la fonction capacitive sur ou dans le capot du boîtier. Plus précisément, l'invention a pour objet un boîtier de circuit électronique comportant une embase sur laquelle est fixé le circuit et un capot, et elle est caractérisée par le fait que le capot comporte au moins un condensateur réalisé sur l'une de ses faces ou dans son épaisseur. D'autres caractéristiques, avantages et résultats de l'invention apparaîtront mieux dans la description detaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et ou: - la figure 1, A et B, représente un mode de réalisation du boîtier suivant l'invention dans lequel un condensateur est séri- graphié sur le dessus du capot du boîtier, vu respectivement en coupe et de dessus; - - la figure 2 représente une variante de la figure 1 dans laquelle le condensateur est un condensateur multicouche; - la figure 3 représente un mode de réalisation du boîtier suivant l'invention comportant un condensateur déposé sur le dessous du capot du boîtier;; - la figure 4 représente un mode de réalisation du boîtier suivant l'invention dans lequel un condensateur est réalisé à l'inté- rieur du capot du boîtier ; La fig. 5 représente un mode de réalisation du boîtier selon l'invention comportant en outre un blindage. Sur ces différentes figures, d'une part, les dimensions réelles n'ont pas été respectées pour la darté de l'exposé, et d'autre part, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. Sur la figure 1, on a donc représenté vu de dessus (figure 1 B) et en coupe selon un axe XX de la figure 1 B (figure 1 A), un boîtier de circuit électronique intégré réalisé sur une pastille 3 de matériau semi-conducteur, par exemple de silicium. Ce boîtier se compose principalement d'une embase 1, portant le circuit 3 et d'un capot 2 fixé sur l'embase de façon à enfermer le circuit 3 hermétiquement. Un titre d'exemple, on a représenté un boîtier d'un type particulier, connu sous le nom de "chip carrier" dans la littérature anglo-saxonne, qui présente la particularité d'être dépourvu de broches de connexion, celles ci étant remplacées par de simples métallisations sur la partie inférieure de embase. L'embase est réalisée en un matériau qui doit être rigide, de préférence isolant électrique et présentant certaines qualités thermiques ainsi qu'il a été évoqué plus haut, à savoir principalement une bonne conduction thermique et un coefficient de dilatation aussi proche que possible de celui du circuit 3 ; l'embase peut donc être par exemple en plastique, en verre, en céramique etc. ; dans le cas le plus fréquent en pratique où le circuit 3 est en silicium, l'embase peut être avantageusement en alumine. Le circuit 3 est fixé sur la face supérieure de l'embase 1, par exemple par brasure sur une métallisation non représentée. Ainsi qu'il est connu, les points de connexion du circuit 3 sont reliés par des conducteurs tels que 31 à des pistes conductrices 12 réalisées sur la surface supérieure de l'embase 1, pistes qui ne sont visibles que sur la figure 1 B. Ces pistes aboutissent à des demi-trous 11, sensiblement en forme de demi-cylindres réalisés dans l'épaisseur de embase 1 à sa périphérie, dans lesquels elles se continuent jusqu'à la face inférieure de l'embase 1 où elles forment les connexions du boîtier, repérées 13 . Sur une telle embase 1, il est connu de fixer un capot tel que 2, destiné à enfermer le circuit 3 de façon hermétique. Ce capot peut être métallique ou isolant, réalisé ou non dans le même matériau que l'embase 1. Il est fixé sur l'embase par l'intermédiaire d'un joint 4 ; dans le cas où embase et capot sont en céramique, le joint 4 est par exemple un scellement en verre. Selon l'invention, au moins un condensateur tel que 5 est réalisé sur la face supérieure du capot 2. Ce condensateur est par exemple réalisé par dépôt d'une métallisation 51 sur la surface supérieure du capot 2, constituant sa première armature, laquelle est recouverte d'une couche isolante 52, formant son diélectrique, déposée par exemple selon la technologie sérigraphique en couche épaisse, elle-même recouverte par une métallisation 53 formant la seconde armature. La métallisation 51 se prolonge sur la surface latérale du capot 2 en une piste conductrice passant par exemple dans un demi-trou 21, analogue au demi-trou#ll de l'embase 1, et se prolonge sur l'embase de façon analogue aux pistes 12 de omette embase (figure 1 B).Symétriquement, la métallisation 53 se pr# -longe latéralement le long d'un autre demi-trou 21 par une piste conductrioe qui se termine égaleme#nt sur la partie inférieure de l'embase 1. Bien entendu, les métallisations 51 et 53 sont réalisées de sorte qu'elles ne soient pas en contact électrique. Dans une variante de réalisation, non représentée, la connexion du condensateur 5 avec l'embase 1 peut se faire non plus par une liaison du type chip-carrier (demi-trous 21) mais par des broches de connexion traversant le capot 2 jusqu'à l'embase 1. A titre d'exemple, si le capot 2 et l'embase 1 du boîtier sont réalisés en alumine, les métallisations sont de préférence réalisées en argent-palladium et la couche diélectrique 52 à partir d'une pâte de sérigraphie à base de titanate de baryum ou d'alumine. Le choix des matériaux est lié notamment à la valeur désirée pour la capacité, par l'intermédiaire dela constante diélectrique de ceux-ci. Il est clair que dans le cas où le capot 2 est réalisé en matériau conducteur, il est nécessaire de le recouvrir d'une couche isolante avant de réaliser le condensateur 5. Il ressort de la description ci-dessus que le boîtier selon l'invention permet d'utiliser toute la surface du capot pour la réalisation du condensateur. En effet, ainsi qu'il est connu, la réalisation d'un condensateur dans l'embase, comme décrit dans la demande de brevet mentionnée plus haut, est limitée en surface par la présence des connexions de sortie telles que 12.Par ailleurs, la présente invention permet d'utiliser un matériau diélectrique à haute constante diélectrique tel que les matériaux utilisés dans les condensateurs céramiques (titanate de baryum etc...) qui ne sont pas utilisables pour l'embase pour différentes raisons, parmi lesquelles un coefficient de dilatation très différent de celui du silicium, un couplage parasite capacitif entre les connexions telles que 12 et le matériau support trop important (lié à la valeur élevée de la constante diélectrique) et une conductibilité thermique insuffisante et notamment inférieure à celle qu'on peut obtenir avec de l'alumine ou de l'oxyde de béryllium, qui ont par ailleurs des coefficients de dilatation proches de celui du silicium. La figure 2 représente une variante dans la réalisation du capot du boîtier selon l'invention, dans laquelle le condensateur placé sur le capot est un condensateur multicouche. Sur cette figure on retrouve donc le capot 2 dont les faces latérales sont munies de deux demi-trous 21 pour laisser passer les connexions 51 et 53 des armatures du condensateur 5. Le condensateur lui-même est formé de plusieurs couches de matériau diélectrique, par exemple trois couches repérées 52, 54 et 55, réalisées par exemple comme précédemment selon la technologie sérigraphique en couches épaisses, les couches diélectriques étant séparées par des métallisations reliées alternativement à la connexion 51 et à la connexion 53. Par ailleurs, le fonctionnement de ce dispositif est le même que celui dela figure 1. L'avantage de cette variante est qu'elle permet d'obtenir des capacités de plus forte valeur. Elle trouve particulièrement son application pour le découplage, qui fait appel en général à des capacités de valeurs élevées et nécessite des condensateurs encombrants, ainsi que pour réaliser des condensateurs destinés à stocker une énergie dite de sauvegarde, sur une longue durée, destinée à pallier des défauts d'alimentation. La figure 3 réprésente un autre mode de réalisation dans lequel le capot du boîtier porte un condensateur sur sa face intérieure. Sur cette figure, on retrouve le capot 2 avec ses deux demitrous latéraux repérés 21. Le condensateur 5 est constitué par une première métallisation 51, formant sa première armature, réalisée sur la surface-inférieure du capot 2, recouverte par une couche de diélectrique, par exemple comme précédemment sérigraphiée, repérée 52 ; le diélectrique 57 est recouvert par une seconde métallisation constituant la seconde armature du condensateur, repérée 53. Dans une variante de réalisation représentée sur la figure, le capot 2 peut être constitué de deux parties distinctes : une plaquette 22 et un cadre 23, servant de cale d'épaisseur et créant la cavité du capot permettant d'enfermer le circuit électronique. Il est alors avantageux de faire sortir les connexions du condensateur entre les deux parties 22 et 23 du capot 2, les connexions se prolongeant dans les demi-trous 21 comme précddemment: dans ce cas, le condensateur 5 est déposé sur la plaquette 22 et le cadre 23 est assemblé ultérieurement sur la plaquette 22, par pressage ou cuisson par exemple. Cette variante a pour avantage de permettre de réaliser le cadre 23 en un matériau à plus faible constante diélectrique, de façon à limiter d'éventuels couplages parasites entre connexions du circuit et connexions du condensateur. Dans une autre variante, non représentée, le condensateur 5 peut être un condensateur multicouche comme celui de la figure 2, en vue du même type d'applications. La figure 4 représente un autre mode de réalisation du capot du boîtier selon l'invention, dans lequel le condensateur est réalisé dans l'épaisseur même du capot. Sur cette figure, on retrouve le capot 2, par exemple composé de deux parties comme précédemment, à savoir une plaquette 22 et un cadre 23. La réalisation de la plaquette 22 est faite comme il est connu dans la technologie des condensateurs multicouches, c'est-à dire qu'on dispose alternativement des plaquettes diélectriques à constante élevée, alumine ou de préférencE à base de titanate de baryum, et des métallisations (palladium ou argent-palladium). Dans l'exemple de la figure, le condensateur 5 comporte quatre métallisations répérées 56 à 59, reliées alternativement aux connexions 51 et 53 de sortie du condensateur. Les applications de oe mode de réalisation sont du même type que ceux de la figure 2. Dans une variante, il est bien entendu possible de ne réaliser qu'un condensateur monocouche par cette technique. Dans un mode de réalisation préféré, le cadre 23 est réalisé en un matériau dont le coefficient de dilatation est proche de celui de la plaquette 22 mais qui présente une constante diélectrique plus faible de façon à éviter les couplages précédemment évoqués. La figure 5 représente un autre mode de réalisation du boîtier selon l'invention, dans lequel celui-ci comporte en outre un blindage. Sur omette figure, on retrouve l'embase 1 portant le circuit semi-conducteur 3 et recouverte par le capot 2 portant, à titre d'exemple, un condensateur réalisé comme décrit figure 4. Dans le présent mode de réalisation, le boîtier est en outre recouvert sur toute sa surface extérieure, aussi bien capot 2 (60) qu'embase 1 (61), par une métallisation réunie à l'une des armatures du condensateur 5, par exemple sur la figure 5 la connexion 53, par ailleurs réunie à la masse du dispositif par exemple. Dans cet exemple, la métallisation 60 constitue également un élément du condensateur 5. L'autre armature du condensateur 5 débouche sur embase du boîtier de façon analogue à ce qui est décrit figure 1 B, mais dans un plan qui n'est pas visible sur la figure 5. On a ainsi réalisé à la fois un condensateur et un blindage du circuit 3, de façon particulièrement simple et peu encombrante. D'autres fonctions que le blindage peuvent également être réalisées sur le capot, comme celles de composants passifs (induc tance, résistance linéaire ou non linéaire, à coefficient de tempé rature positif ou négatif, varistanoe, transformateur, etc...) ou encore la réalisation d'interconnexions comme décrit dans la demande de brevet français n0 80-26410 au nom deTHOMSON-CSF. La description faite ci-dessus ne l'a été qu'à titre d'exemple non limitatif. C'est ainsi par exemple que l'invention n'est pas limitée à un boîtier pour circuit intégré et le terme de "circuit" doit s'entendre comme visant également les composants discrets. De même, l'invention s'applique à la réalisation de plusieurs condensateurs, ceux-ci étant obtenus en fractionnant la surface de l'une au moins des armatures. Egalement, l'invention n'est pas limitée aux boîtiers de type "chip carrier" et s'applique à tous les types de boîtiers classiques munis de broches de connexion. REVENDICATIONS 1. Boîtier de circuit électronique comportant une embase sur laquelle est fixé le circuit et un capot fixé sur l'embase, caractérisé par le fait que le capot (2) porte au moins un condensateur (5) réalisé sur l'une de ses faces ou dans son épaisseur. 2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'une des faces du capot (2) porte au moins et successivement une première métallisation (51) formant la première armature du cok densateur (5), une couche d'un matériau diélectrique (52) et une deuxième métallisation (53), formant la deuxième armature du condensateur. 3. Boîtier selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le capot porte en outre, déposées successivement sur la deuxième métallisation, alternativement au moins une couche diélectrique et une métallisation, les métallisations de rang impair étant électriquement reliées entre elles et formant la première armature (51) et les métallisations de rang pair étant électriquement reliées entre elles et formant la deuxième armature (53). 4. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le capot est formé de plusieurs couches, alternativement diélectriques et conductrices, les couches conductrices de rang impair étant électriquement reliées entre elles et formant la première armature (51) du condensateur et les couches conductrices de rang pair, électriquement reliées entre elles, formant la deuxième arma ture (53) du condensateur (5). 5. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le capot (2) comporte au moins deux demi trous (21) à sa périphérie, dans lesquels sont réalisées les liaisons électriques des armatures (51, 53) du condensateur (5) vers l'embase (1). 6. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le condensateur est utilisé au stockage d'une énergie de sauvegarde. 7. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une métallisation (60, 61) s'étendant sensiblemgrr sur toute sa surface, en contact électrique avec l'une seulement des armatures du condensateur (5), formant blindage pour le circuit (3). 8. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le capot porte en outre au moins l'un des composants suivants: inductance, résistance linéaire, résistance non linéaire, varistance, transformateur.