Brevet FR2556132A1 — publié le 19850607

Procédé d'assemblage d'un boitier d'un composant semi-conducteur La présente invention concerne un procédé d'assemblage d'un boitier d'un composant semi-conducteur, le boitier comprenant au moins une pièce céramique et une pièce métallique, ce procédé étant du type dans lequel on fixe la pièce céramique sur la pièce métallique. Un procédé connu pour fixer une pièce céramique sur une pièce métallique d'un boîtier d'un composant semi-conducteur consiste à effectuer successivement les opérations suivantes - dépôt sur la pièce céramique d'une couche métallique d'un alliage de molybdène et de manganèse, - frittage de la couche métallique par un traitement thermique en atmosphère réductrice, - dépôt d'un film de nickel électrolytique sur la couche métallique, ce dépôt étant suivi d'un autre traitement thermique, - puis brasage à l'argent d'une collerette métallique intermédiaire d'un côté sur la pièce métallique et de l'autre côté sur le film de nickel. Ce procédé connu présente des inconvénients. Il est très compliqué : le brasage de la collerette exige un montage spécial. D'autre part il est très onéreux car il utilise des matériaux chers et nécessite un temps important de main d'oeuvre spécialisée. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a pour objet un procédé d'assemblage d'un bottier d'un composant semi-conducteur, du type spécifié plus haut, caractérisé en ce que la pièce céramique est fixée sur la pièce métallique par un pressage à chaud de la pièce céramique sur un substrat métallique, la température de pressage étant inférieure à la température de fusion du substrat, le pressage à chaud étant suivi d'un refroidissement à la température ambiante, le matériau du substrat étant suffisamment mou pour absorber les contraintes provoquées par la différence de dilatation au cours du refroidissement. Des modes particuliers de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention sont décrits ci-dessous, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente en coupe axiale la disposition des éléments d'un boîtier d'un composant semi-conducteur juste avant l'opération de pressage à chaud. Sur cette figure, un anneau 1 en alliage fer-nickel est disposé suivant un axe vertical 2. Sur la face supérieure de l'anneau 1, est disposée une rondelle métallique 3 en aluminium. Sur la face supérieure de la rondelle 3, est posée une pièce tubulaire 4 en alumine, suivant l'axe 2. Sur la face plane supérieure de la pièce 4, est placée une autre rondelle en aluminium 5, analogue à la rondelle 3. Enfin la bordure d'une masse de contact 6 en cuivre, en forme de disque, est posée horizontalement sur la face supérieure de la rondelle 5, de façon à fermer l'ouverture supérieure de la pièce tubulaire 4. De préférence, on place l'ensemble représenté sur la figure dans une enceinte sous vide, sous atmosphère neutre ou sous atmosphère réductrice. Puis on chauffe cet ensemble à une température voisine mais inférieure au point de fusion de l'aluminium. Il est bien connu que la température de fusion de l'aluminium est inférieure à celles de l'alliage fer-nickel et du cuivre constituant respectivement les pièces métalliques 1 et 6. Simultanément on exerce une pression sur la masse de contact 6 et sur l'anneau 1 respectivement dans le sens des flèches 7 et 8. Puis on laisse refroidir l'ensemble à la température ambiante. On ne constate aucune rupture au cours du refroidissement car l'aluminium constituant les rondelles 3 et 5 est suffisamment mou pour absorber les contraintes provoquées par les différences de dilatation entre la pièce céramique 4 et les pièces métalliques 1 et 6.Après refroidissement, ces pièces sont solidement fixées sur la pièce céramique 4 par l'intermédiaire du substrat formé par les rondelles intermédiaires 3 et 5. Il est possible aussi d'effectuer le pressage à chaud sans utiliser de rondelles intermédiaires. Dans ce cas les pièces métalliques en contact avec la pièce céramique sont en cuivre, par exemple, et ce sont les bords des pièces métalliques en contact avec la pièce céramique qui constituent le substrat métallique assurant la liaison entre la pièce céramique et les pièces métalliques. La mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus permet d'obtenir une partie principale du bottier d'un composant semi-conducteur tel qu'une diode ou un thyristor. Le bottier peut être fermé par fixation d'une autre masse de contact, analogue à la masse 6, sur l'anneau inférieur 1. A titre d'exemple, après dégraissage des pièces 1 à 6, on place l'ensemble tel que montré sur la figure dans une enceinte sous un vide de 10 6 torr environ. On chauffe à 6000C tout en exerçant une pression de 120 Kg/cm2 sur les parties métalliques 1 et 6 pendant 30 minutes dans le sens des flèches 7 et 8. Les scellements métal/céramique ainsi réalisés présentent un taux de fuite à l'hélium inférieur à 10 10 cm3 par seconde pour une pression de un bar. REVENDICATIONS 1/ Procédé d'assemblage d'un boiter d'un composant semi-conducteur, ce bottier comprenant au moins une pièce céramique et une pièce métallique, le procédé comportant la fixation de la pièce céramique sur la pièce métallique, caractérisé en ce que la pièce céramique (4) est fixée sur la pièce métallique (1, 6) par un pressage à chaud de la pièce céramique sur un substrat métallique (3, 5), la température de pressage étant inférieure à la température de fusion du substrat, le pressage à chaud étant suivi d'un refroidissement à la température ambiante, le matériau du substrat étant suffisamment mou pour absorber les contraintes provoquées par la différence de dilatation au cours du refroidissement. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat est constitué par un bord de la pièce métallique (1, 6). 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat (3, 5) est disposé entre la pièce céramique (4) et la pièce métallique (1, 6), ce substrat étant constitué par un matériau présentant une température de fusion inférieure à celle du matériau de la pièce métallique, la liaison du substrat à la pièce métallique étant réalisée au cours de l'opération de pressage à chaud. 4/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce céramique (4) est en alumine. 5/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de la pièce métallique (1, 6) est choisi dans le groupe formé par le cuivre et les alliages fer-nickel. 6/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau métallique constituant ledit substrat (3, 5) est l'aluminium. 7f Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pressage à chaud est effectué sous vide. 8/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pressage à chaud est effectué sous atmosphère neutre. 9/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pressage à chaud est effectué sous atmosphère réductrice.