Brevet FR2633099A1 — publié le 19891222

MONTAGE DE CIRCUITS INTEGRES AVEC CONNEXIONS CONDUCTIVES LIQUIDES L'invention concerne les circuits-intégrés, et plus particulièrement le montage de ceux-ci dans des boîtiers d'encapsulation ou dans d'autres moyens de protection tels que, par exemple, des cartes en matière plastique à usage grand public connues sous le nom de cartes à puces. Un des problèmes qui se posent dans ltencapsulation des circuits intégrés est la protection mécanique de la puce contre les sollicitations diverses qu'elle peut subir au cours de sa vie. On sait en particulier que les liaisons entre la puce et l'environnement extérieur sont particulièrement fragiles. On rappelle que les connexions sont généralement faites par des fils de liaison très fins (quelques micromètres à quelques dizaines de micromètres d'épaisseur) en or ou en aluminium, soudés d'un côté sur des plots de contact conducteurs prévus sur la puce de circuit-intégré, et soudés de l'autre côté sur des conducteurs de connexion relativement rigides qui forment les connexions extérieures du circuit-intégré encapsulé. Les fils de liaison'd'or ou d'aluminium, qui peuvent d'ailleurs aussi être des conducteurs en -ruban découpés par photogravure (technique dite TAB pour "Tape Automatic Bonding") sont noyés dans la résine de moulage servant de boîtier de protection pour la puce. Ces fils de liaison sont soumis à l'intérieur de la résine de protection à des contraintes qui ne sont pas toutesabsorbées par la résine. Parmi ces contraintes il y en a qui sont particulièrement importantes lorsque le circuit-intégré est incorporé à une carte à puce destinée à une utilisation dans le grand public. Ces contraintes sont des contraintes de flexion et de torsion dues à ce que la forme générale des cartes à puces est en principe une forme de carte de crédit, donc un rectangle souple très plat. Les utilisateurs du public ne prennent pas beaucoup de précautions et les cartes sont placées dans des poches, des portefeuilles, etc. où elles subissent de nombreuses contraintes mécaniques. Ces contraintes peuvent aboutir, non seulement dans le cas des cartes à puces mais plus généralement dans tous les cas d'environnement sévère, à une rupture des fils de liaison entre la puce et les bornes de connexion extérieures (dans le cas de cartes à puces ces bornes peuvent être en forme de plages conductrices imprimées sur un substrat isolant). La rupture se produit au point de soudure du fil sur la puce ou sur une borne de connexion. La présente invention cherche à proposer un procédé et une structure de montage de circuit-intégré dans un boîtier, permettant de diminuer la fragilité des connexions. Selon l'invention, on prévoit un procédé de montage consistant à fixer des fils ou rubans de connexion par une extrémité sur des plages de contact prévues sur la puce, l'autre extrémité des fils restant libre, à mouler une résine plastique autour de la puce et des fils en ménageant une réservation non remplie de résine autour de chaque fil, la réservation étant en forme de canal ayant une première extrémité entourant l'extrémité libre du fil et une deuxième extrémité débouchant sur une face du boîtier moule, et enfin à remplir les réservations d'un liquide conducteur de préférence visqueux. Les fils de liaison trempent du côté de la première extrémité du canal dans le liquide conducteur avec lequel ils établissent un contact électrique sans contrainte mécanique. De l'autre côté du canal, un contact peut aussi être pris; par exemple le canal est bouché à sa deuxième extrémité par une plage de contact métallique d'un circuit-imprime. Il est possible aussi de prévoir que les canaux de réservation sont eux-mêmes constitués par une paroi conductrice qui est une sorte de conduit servant à la fois à contenir le liquide conducteur assurant la connexion électrique sans contrainte mécanique et à constituer une borne de connexion conductrice plus résistante qu'un fil de liaison soudé sur la puce. Les contraintes mécaniques sont ainsi intégralement subies par les canaux de réservation, beaucoup plus rigides que les fils de liaison soudés sur la puce. La structure de boîtier selon l'invention comprend donc une résine moulée entourant la puce avec des canaux de réservation remplis- d'un liquide conducteur s'étendant entre la puce et l'extérieur du boîtier, la puce étant munie de fils soudés par une extrémité à des plots de contact de la puce, l'autre extrémité des fils étant libre et plongeant dans le liquide conducteur. Plus généralement, l'invention propose d'utiliser, pour établir une connexion entre une puce de circuit-intégré et l'extérieur d'un boîtier qui l'enferme, un contact par un conducteur solide trempant dans un liquide conducteur. Les contraintes établies d'un côté du contact ne se répercutent pas de l'autre côté. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure unique représente un boîtier de circuit-intégré selon l'invention,- vu en transparence. Dans l'exemple représenté, le boîtier 10 a une forme généralement parallélépipèdique. Il contient en son centre une puce de circuit intégré 12 entièrement protégée par la matière plastique constituant le boîtier 10. La matière plastique est une résine thermoplastique ou une résine thermodurcissable. La puce est reliée à l'extérieur par l'intermédiaire de connexions conductrices comprenant deux portions. La première portion est constituée de fils de liaison 14 très fins, d'or ou d'aluminium, de quelques micromètres à quelques dizaines de micromètres d'épaisseur, soudés sur des plages de contact de la puce d'une manière classique. A la différence du montage classique, ces fils 14 reliés par une première extrémité aux plots de contact de la puce sont libres à leur autre extrémité. Ils s'étendent essentiellement perpendiculairement a la surface de la puce. Mais ils pourraient aussi s'étendre parallèlement a cette surface, a condition de s'écarter latéralement de la puce: les fils partiraient alors d'une plage de contact située sur le bord de la puce et s'écarteraient de la puce en restant parallèles à la surface contenant les plages sur lesquels ils sont soudés. La deuxième portion de connexion entre la puce et l'extérieur est constituée par des tronçons de conduits 16 remplis d'un liquide conducteur 18, de préférence visqueux. L'extrémité libre de chaque fil 14 trempe dans le liquide 18 à une extrémité d'un tronçon de conduit 16 correspondant à ce fil 14. Les tronçons de conduit 16 débouchent sur la surface extérieure du boîtier 10 par des orifices 20 de sorte qu'on peut réaliser une connexion électrique entre l'extérieur du boîtier et la puce par l'intermédiaire d'une part des fils de liaison qui- trempent dans le liquide conducteur et d'autre part du liquide conducteur accessible à l'extérieur par les orifices 20. Cette structure de connexion assure une excellente résistance des -connexions aux sollicitations mécaniques fortes du fait que le contact électrique est assuré par l'intermédiaire d'une liaison parfaitement insensible aux torsions et flexions; cette liaison est celle des fils 14 trempant dans le liquide conducteur 18. Les conduits 16 peuvent être constitués par des réservations dans la matière plastique du boîtier, les parois des conduits 16 étant constituées par la matière plastique eile-même. Mais les conduits peuvent aussi être réalisés par des tubes métalliques conducteurs creux, remplis du liquide conducteur et enfermés dans les réservations de la matière plastique. Les orifices de débouché 20 des canaux peuvent être fermés par des plages métalliques 22 constituant des contacts extérieurs du boîtier. Pour réaliser les boîtiers selon l'invention, on procède de la manière suivante: - on prépare une puce de circuit-intégré d'une manière classique, avec des plages de connexion pour la connexion de la puce vers -l'extérieur; - on soude des fils de liaison sur les plages de contact, mais on laisse libre la deuxième extrémité de chaque fil; - on moule une résine thermoplastique ou thermodurcissable autour de la puce et de ses fils de connexion, dans un moule dans lequel on a prévu des moyens pour réserver des canaux qui ne seront pas remplis de résine, ces canaux s'étendant depuis une zone de surface extérieure du boîtier - après démoulage du boîtier, on remplit de liqide conducteur les différents canaux. Pour effectuer le moulage, on utilise de préférence des pions creux dont la forme est celle des conduits 16. Dans ces pions creux on enfiche les extrémités libres des fils. Pour éviter que la résine ne-vienne s'immiscer dans le creux de ces pions on enduit au préalable, par exemple par vaporisation, les extrémités des fils avec le fluide visqueux conducteur évoqué. En pratique les pions sont maintenus dans le fond du mouleet la puce, avec ses fils à enficher, est placée au dessus de manière à ce que toutes les extrémités des fils s'engagent dans leurs pions respectifs. puis on coule la résine dans le moule par au dessus. Le liquide conducteur qui occuppe par viscosité le creux des pions empêche la résine de s'y répandre. De préférence les pions sont métalliques et comportent à leurs extrémités reposant sur le fond du moule les métallisations 22. Dans un mode de réalisation les pions ont une même embase métallique qui obstrue une de leurs extrémités. Dans ce cas on les place au fond du moule, l'orifice restant ouvert restant tourné vers le haut. On les remplit de liquide conducteur. Puis on enfiche les fils de la puce et on coule la résine. En variante le fond du moule a la forme des pions. Ou bien même dans une autre variante on supprime les pions en enduisant les fils d'une couche suffisamment épaisse de protection avant le moulage. Après le moulage la couche de protection est enlevée, par exemple par dissolution chimique, et est remplacée par le fluide conducteur. La couche de protection peut être le fluide conducteur lui-même si la viscosité de celui-ci le permet. Le liquide conducteur est par exemple du mercure. Il peut aussi être un mélange d'un sel métallique, en particulier du cuivre, dans une laque. Il peut être aussi de la laque d'argent ou de la la#que de graphite. Ces laques présentent l'avantage de rester fluides lorsqu'elles sont maintenues à l'abri de l'air. REVENDICATIONS 1. Procédé de montage d'une puce de circuit-intégré dans un boîtier (10), caractérisé en ce qu'il consiste à fixer des fils (14) ou rubans de connexion par une extrémité sur des plages de contact prévues sur la puce, l'autre extrémité des fils restant libre, à mouler une résine plastique autour de la puce et des fils en ménageant une réservation (16) non remplie de résine autour de chaque fil, la réservation étant en forme de canal ayant une prémière extrémité entourant l'extrémité libre du fil et une deuxième extrémité débouchant sur une face du boîtier moulé, et enfin à remplir les réservations d'un liquide conducteur (18) de préférence visqueux. 2. Boîtier d'encapsulation pour circuit-intégré, comprenant une résine moulée (10) entourant une puce de circuit-intégré (12), caractérisé en ce qu'il comprend des canaux de réservation (16) remplis d'un liquide conducteur (18) s'étendant entre la puce et l'extérieur du boîtier, la puce étant munie de fils soudés par une extrémité à des plots de contact de la puce, l'autre extrémité des fils étant libre et plongeant dans le liquide conducteur. 3. Boîtier d'encapsulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les canaux de réservation sont eux-mêmes constitués par un tube métallique conducteur servant à la fois à contenir le liquide conducteur assurant la connexion électrique sans Contrainte mécanique et à constituer une borne de connexion conductrice plus résistante qu'un fil de liaison soudé sur la puce. 4. Boîtier d'encapsulation de circuit-intégré, caractérisé en ce qu'il comporte, pour effectuer la connexion entre une puce de circuit-intégré et l'extérieur du boîtier, un contact par un conducteur solide trempant dans un liquide conducteur.