Brevet FR2652948A1 — publié le 19910412

La présente invention se rapporte à des cadres de montage utilisés dans le conditionnement des circuits électroniques intégrés et, plus particulièrement, à un tel cadre de montage avec des fils très peu espacés. Les circuits intégrés sont des dispositifs électroniques qui sont extrêmement miniaturisés de manière que des centaines ou même des milliers de circuits individuels et d'éléments actifs soient formés sur une pastille qui peut n'avoir que 12 mm de esté. La réduction de taille de tels circuits réduit leur poids et leur volume et augmente également la vitesse de fonctionnement parce que les distances que les électrons doivent parcourir sont réduites. La large adoption des circuits intégrés a revolutionné de nombreux domaines de l' électronique. Les circuits intégrés eux-mêmes sont extrêmement petits et fragiles. Il faut par conséquent les conditionner et les protéger d'une manière permettant d'effectuer des connexions électriques externes et permettant aux circuits intégrés d'être manipulés d'une normalement pendant l'assemblage et la réparation des dispositifs électroniques pouvant utiliser un ou plusieurs de tels circuits intégrés conditionnés. Une tentative au conditionnement des circuits intégrés consiste à monter les circuits intégrés sur un substrat, à relier les connexions électriques du circuit intégré à un cadre de montage puis à encapsuler le circuit intégré pour le protéger. Le cadre de montage sert de connecteur pour le circuit intégré pour l'alimentation, la mise à la masse et les signaux. Le cadre de montage a la forme d'un cadre métallique généralement plat ou pourtour avec un centre ouvert et un certain nombre de fils métalliques espacés s'étendant vers l'intérieur du cadre, vers le centre o est monté le circuit intégré. La connexion électrique vers le circuit intégré se fait à partir des extrémités s'étendant vers l'intérieur des fils, qui sont usuellement partiellement couvertes d'un matériau conducteur approprié à la connexion des fils. La connexion externe se fait à partir des trajets conducteurs sur les fils en un certain emplacement proche ou sur le cadre. Les cadres de montage sont de préférence fabriqués par emboutissage ou attaque à partir d'une t8le mince d'un alliage spécialisé qui a usuellement environ 0,127 à 0,25 mm d'épaisseur puis en aluminisant une portion du fil. Dans l'emboutissage, les cadres de montage sont emboutis de la t8le au moyen de matrices. Dans l'attaque, la t8le doit être masquée puis chimiquement attaquée pour former les cadres de montage. L'emboutissage est préféré du point de vue prix de fabrication car les cadres de montage fabriqués par emboutissage et aluminisation coûtent typiquement moins de 1/5 du prix des cadres de montage fabriqués par attaque et aluminisation. Une tendance continue dans l'industrie électronique a consisté à augmenter le nombre de composants et de fonctions d'un circuit intégré. Le résultat a été qu'il faut augmenter le nombre de connexions électriques à travers les fils du cadre de montage, tout en maintenant les dimensions externes générales du cadre de montage sans changement. Pour répondre à ces conditions d'augmentation du nombre de fils sur le cadre de montage, les fils eux-mêmes ont été formés en rapprochant leurs centres et en O diminuant l'espace entre fils (appelé le "pas"). Cependant, il y a une limite à la diminution du pas des fils lorsque le cadre de montage est fabriqué avec la tentative d'emboutissage de moindre prix car la technologie courante d'emboutissage a été limitée à l'emboutissage de cadres de montage ayant des pas de pas moins d'environ 0,25 mm. Les outils d'emboutissage ne peuvent être faits en toute fiabilité pour emboutir des fils moins espacés en matériaux standards pour cadre de montage. Par suite de cette limite dans les processus d'emboutissage, des cadres de montage ayant des pas précis ont été fabriqués par attaque, ce qui est bien plus coûteux que l'emboutissage. Il est par conséquent nécessaire de trouver un procédé à faible prix de fabrication de cadres de montage ayant des fils avec des pas très précis, en particulier inférieurs à environ 0,25 mm. La présente invention remplit cette nécessité et offre de plus d'autres avantages en rapport. L'invention permet une approche à la fabrication de cadres de montage ayant des fils avec des petits espacements. Les cadres de montage ont des espacements bien en dessous de la limite possible avec les processus courants d'emboutissage. Le prix des cadres de montage est compétitif avec celui des cadres conventionnels emboutis de montage ayant des pas bien plus grands. Selon l'invention, un cadre de montage comprend un premier segment de couche ayant un cadre et un certain nombre de fils de première couche qui s'en étendent; et un second segment de couche recouvrant le premier segment de couche et ayant un cadre et un certain nombre de fils de seconde couche qui s'en étendent, les fils de seconde couche étant parallèles à et entrecroisés avec les fils de première couche. De préférence, les fils sont entrecroisés sur toute leur longueur. Selon un autre aspect de l'invention, un module de circuit électronique comprend un substrat; un circuit intégré supporté sur le substrat; et un cadre de montage ayant un premier segment de couche comprenant un cadre et un certain nombre de fils de première couche qui s'en étendent et un second segment de couche recouvrant le premier segment de couche et comprenant un cadre et un certain nombre de fils de seconde couche qui s'en étendent, les fils de seconde couche étant parallèles à et entrecroisés avec les fils de première couche, le cadre de montage étant électriquement connecté au circuit intégré. Le cadre de montage de l'invention est formé d'au moins deux segments se recouvrant. Chacun des segments comprend un cadre et un certain nombre de fils qui s'étendent vers l'intérieur du cadre. Les deux segments ont leur groupe respectif de fils qui sont légèrement décalés de manière que, quand les segments sont assemblés l'un sur l'autre, les fils d'un segment se trouvent entre les fils de l'autre segment quand le cadre de montage est vu du haut, en vue en plan. Les segments sont généralement plats mais de préférence un ou les deux ont des fils qui sont légèrement courbés dans un autre plan de manière que les fils soient entrecroisés lorsque les segments sont assemblés l'un au dessus de l'autre. Tel qu'utilisé ici, "entrecroisés" signifie que les fils sont dans le même plan et alternent, d'abord un fil attaché au premier segment puis un fil attaché au second segment, puis un fil attaché au premier segment et ainsi de suite. Ce principe peut être étendu à plus de deux segments, mais il devient de plus en plus difficile de mettre tous les fils dans le même plan avec des segments supplémentaires. Ainsi, encore selon l'invention, un procédé de préparation d'un cadre de montage embouti comprend les étapes d'emboutir un premier segment de couche ayant un cadre et un certain nombre de fils de première couche qui s'en étendent; d'emboutir un second segment de couche ayant un cadre et un certain nombre de fils de seconde couche qui s'en étendent; et d'assembler le second segment de couche recouvrant le premier segment de couche avec les fils de la seconde couche parallèles à et entrecroisés avec les fils de la première couche, en vue en plan.' La tentative de l'invention permet la fabrication d'un cadre de montage embouti dont le pas des fils ou espacement est plus petit que celui qui est possible avec la technologie conventionnelle d'emboutissage. Actuellement, le pas minimum possible d'un cadre de montage obtenu par emboutissage est d'environ 0,25 mm. Le pas minimum des cadres de montage produits par la présente invention est considérablement plus petit. Etant donné que le prix du cadre de montage obtenu par emboutissage est bien plus faible que celui d'un cadre obtenu par attaque, la présente tentative permet de fabriquer des cadres de montage d'un pas précis de manière plus économique que ce qui était possible au préalable. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'un cadre de montage recouvrant un substrat o est monté un circuit intégré; - la figure 2 est un détail agrandi d'une portion de la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan d'un premier segment du cadre de montage; - la figure 4 est une vue en plan d'un second segment du cadre de montage; - la figure 5 est une vue en plan des premier et second segments de-cadre de montage assemblés en se recouvrant pour former un cadre de montage à quatre quadrants, la portion centrale du cadre de montage étant enlevée; - la figure 6 est une vue agrandie en élévation, faite suivant la ligne 6-6 des segments assemblés du cadre de montage de la figure 5; et la figure 7 est une vue en plan d'un cadre de montage multi-niveau à un seul quadrant. La figure 1 illustre un cadre conventionnel de montage 10 recouvrant un substrat 11 et un circuit intégré 12 supporté sur le substrat 11. Le cadre de montage 10 comprend un cadre 14 avec un centre ouvert et un certain nombre de fils 16 qui s'étendent radialement vers l'intérieur du cadre 14, vers le circuit intégré 12. L'étendue la plus interne de chaque fil 16 est appelée son bout 17. Le cadre de montage illustré à la figure 1 est un cadre de montage à quatre quandrants, avec quatre groupes de 12 fils par groupe, aux quatre coins d'un carré. La distance entre deux fils 16 à leur point le plus proche, dans ce cas, à proximité du circuit intégré 12, est appelée le pas 18 (voir figure 2). Il est préférable de fabriquer le cadre de montage 10 en l'emboutissant d'une t8le plaquée du matériau utilisé pour former le cadre de montage. Cependant, la technologie d'emboutissage ne permettra pas l'emboutissage de cadres de montage ayant des pas 18 plus petits qu'une certaine valeur minimale, qui est couramment de l'ordre de 0,25 mm (mais qui pourrait être réduite par de plus amples progrès dans la technologie de l'emboutissage). Le cadre de montage 10 illustré à la figure 1 a 48 fils 16, mais les progrès actuels dans la technologie des circuits intégrés nécessitent un plus grand nombre des fils 16. Il y a maintenant une nécessité de cadres de montage à quatre quandrants avec quatre groupes de 33 fils par groupe, pour un total de 132 fils. Les circuits intégrés futurs peuvent nécessiter encore plus de fils. Comme les dimensions externes du cadre 14 sont fixées par l'espace disponible, les fils doivent être rapprochés et le pas 18 être réduit pour répondre à ces conditions. Tandis que le pas est réduit, éventuellement la limite imposée par la technologie d'emboutissage peut être atteinte et le cadre de montage ne peut plus être fait par emboutissage. L'alternative est l'attaque dont le prix par cadre de montage est à peu près cinq fois celui obtenu avec l'emboutissage. La présente invention permet d'obtenir une plus haute densité des fils dans un cadre embouti de montage ou, alternativement, un plus petit pas des fils. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un cadre de montage comprend un premier segment de couche généralement plat ayant un cadre et un certain nombre de conducteurs de première couche qui s'en étendent; et un second segment de couche généralement plat recouvrant et collé au premier segment de couche, et ayant un cadre et un certain nombre de fils de seconde couche qui s'en étendent, parallèlement aux fils de la première couche, au moins un groupe de fils de la première couche et de fils de la seconde couche étant courbé hors de son plan et dans le même plan que l'autre groupe de fils de manière que les fils de la seconde couche s'entrecroisent avec les fils de la première couche, la distance latérale entre un fil du premier segment de couche et le fil adjacent du second segment de couche étant plus faible qu'environ 0,25 mm dans la région entrecroisée. Au lieu de d'emboutir les fils d'un seul cadre de montage, les fils sont emboutis en deux segments qui sont alors superposés et fixés ensemble pour créer un seul cadre de montage. La distance entre les fils pour chacun des segments peut être plus grande, avec cette tentative, que dans le cas d'un seul cadre de montage, ce qui permet d'utiliser la technologie d'emboutissage dont on dispose pour obtenir des pas plus précis des fils que ce qui était possible jusqu'à maintenant. Les figures 3 et 4 illustrent un premier segment et un second segment 22. Ces segments sont d'abord fabriqués puis assembles, l'un au dessus de l'autre, pour former le cadre de montage 10 illustré à la figure 5. Le cadre de montage 10 de la figure 5 est identique au cadre de montage de la figure 1 à l'exception que le cadre de montage de la figure 5 se compose de deux segments joints et 22. Chaque segment 20 et 22 a un cadre 14 qui est sensiblement identique au cadre illustré à la figure 1. Chaque segment 20 et 22 est généralement plat, terme qui contient la petite variation de planarité dans l'un ou les deux des segments, que l'on décrira en se référant à la figure 6. Tandis que le cadre de montage 10 a douze fils 16 par côté du cadre 14, les segments 20 et 22 ont six fils 16' par côté du cadre 14. Les fils 16' sont décalés de façon que, lorsque les cadres 20 et 22 sont assemblés de manière superposée, il y ait douze fils par côté et en vue en plan, la pile des segments, comme on peut le voir à la figure 5, est identique à celle de la figure 1. En d'autres termes, si les fils 16 d'un côté du cadre 14 de la figure 1 étaient numérotés linéairement 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, alors les fils 16' du segment 20 de la figure 3 seraient aux positions 2, 4, 6, 8, 10 et 12 et les fils 16' du segment 22 de la figure 4 seraient aux positions 1, 3, 5, 7, 9 et 11. Etant donné l'agencement des fils 16' dans les segments 20 et 22, l'espace 24 entre les fils 16' est plus du double de l'espace entre les fils 16 dans le cadre de montage 10 sur la figure 1. Les fils 16' des segments 22 et 24 peuvent par conséquent être emboutis même si les fils 16 du cadre de montage 10 ne peuvent être emboutis. Par exemple, dans une configuration d'intérêt commercial, le pas requis des fils de 0,152 mm de large pour un cadre de montage de 11,43 cm de dimension extérieure et ayant 132 fils est de 0,178 mm. Un cadre de montage tel que celui montré à la figure 1 ne pourra être embouti avec ce pas des fils, en utilisant la technologie existante d'emboutissage qui permet un pas minimum de 0,254 mm. Cependant, lorsque le cadre de montage 10 est assemblé de deux segments superposés 20 et 22, la largeur des fils est de 0,152 mm et l'espace entre les fils de chaque segment est d'environ 0,51 mm, ce qui est bien dans le domaine de la technologie existante d'emboutissage. Lorsque les deux segments 20 et 22 sont assemblés comme sur la figure 4, l'espace entre les fils, en regardant sur la vue en plan de la figure 4, est de 0,178 mm, comme cela est requis. Si deux segments parfaitement plans étaient assemblés l'un sur l'autre, les fils seraient à des niveaux différents du fait de l'épaisseur du segment. Pour permettre aux fils 16 d'être exactement au même niveau, un ou les deux groupes de fils peuvent être légèrement courbés dans l'opération d'emboutissage à la façon illustrée à la figure 6. Là, les fils 16' du segment le plus bas 20 restent plats tandis que les fils 16' du segment supérieur 22 sont en angle vers le bas, à un angle aigu, en en un emplacement 26 proche du cadre 14 puis de nouveau en angle en un emplacement 28 plus loin du cadre 14 pour porter les fils 16 et les bouts 30 dans le même plan. Les coudes 26 et 28 sont de préférence proches du cadre 14 de manière que les fils 16 passent dans le même plan sur la plus grande partie de leur longueur. Les fils résultants sont dits être entrecroisés parce qu'ils sont dans le même plan et qu'ils alternent côte à côte. Les segments 20 et 22 sont illustrés à la figure 6 comme ayant une légère séparation verticale pour illustrer la relation entre les fils. Dans la pratique, les segments sont joints de manière très serrée de préférence par des soudures par points 32 pour créer un seul cadre intégré de montage 10. Les fils 16 des segments et des cadres de montage de l'invention peuvent être encore traités après emboutissage ou autre fabrication par toutes les techniques conventionnelles de traitement. De l'aluminium, de l'or ou d'autres revêtements peuvent être appliqués par plaquage, enduction, ou autres techniques. Voir par exemple les tentatives décrites dans les brevets US N 3 271 625, 4 651 415 et 4 653 174 dont les divulgations sont incorporées à titre de référence. Dans la tentative préférée, des t8les du matériau du cadre de montage sont plaquées d'un matériau de revêtement tel que de l'aluminium o l'on peut effectuer des connexions de fils. Des segments sont emboutis aux configurations précédemment décrites. Des portions du revêtement sont enlevées selon la nécessité par attaque ou bien d'autres revêtements peuvent être appliqués si cela est requis. Dans un processus, le revêtement le long des bords des fils est enlevé par attaque, laissant une couche aluminisée 29 uniquement aux bouts 17 des fils (voir figure 6). Les segments sont alors assemblés et soudés par points et le cadre de montage est prêt à être fixé au substrat. Après avoir terminé la fixation et avoir effectué les connexions électriques, le cadre est enlevé, par exemple, par emboutissage. La présente invention est également utilisable avec d'autres techniques de fabrication permettant de réduire le prix de l'emboutissage. Les brevets US N 4 651 415 et 4 653 174 revèlent des cadres de montage à quatre quadrants qui sont assemblés à partir de quatre cadres de montage à un quadrant. La présente invention peut être utilisée avec cette technique de manière que des segments soient superposés pour former les cadres de montage à un quadrant puis quatre de ces cadres de montage à un quadrant sont superposés pour former le cadre de montage à quatre quadrants. Un cadre de montage à un quadrant formé par l'assemblage de deux segments superposes est montré à la figure 7. Dans le mode de réalisation préféré, deux segments sont assemblés d'une manière superposée pour former le cadre de montage. On peut utiliser plus de deux segments lorsque l'avantage de l'espaee additionnel est requis. Dans ce cas, tous les fils sont portés dans le même plan pour former un groupe de fils entrecroisés en tant qu'extension de la structure montrée à la figure 6. Dans une autre variante de la tentative de l'invention, les avantages des segments et de leur attaque pour former de très fins tracés peuvent etre réalisés. Le cadre de montage de base avec deux segments ou plus est embouti à la manière précédemment décrite. Alors, des tracés fins individuels peuvent être attaqués dans les cadres emboutis de montage comme cela peut être requis pour une application spécialisée particulière. La présente invention offre une avance importante dans la technique du conditionnement électronique. Les cadres de montage peuvent être emboutis à des pas plus petits que ce qui était possible jusqu'à maintenant, ce qui réduit leur prix en comparaison avec les cadres de montage attaqués. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Cadre de montage, caractérisé en ce qu'il comprend: - un premier segment de couche (20) ayant un cadre et un certain nombre de premiers fiis qui s'en étendent; et - un second segment de couche (22) recouvrant le premier segment de couche et ayant un cadre et un certain nombre de fils de seconde couche qui s'en étendent, les fils de la seconde couche étant parallèles à et entrecroisés avec les fils de la première couche. 2. Cadre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance latérale entre un fil (16') du segment de la première couche (20) et un fil (16') du segment de la seconde couche (22) est d'environ 0,25 mm, dans une certaine portion de la région entrecroisée. 3. Cadre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un groupe des fils (16') de la première couche et des fils (16') de la seconde couche est courbé hors de son plan et dans le même plan que l'autre groupe de fils. 4. Cadre de montage, caractérisé en ce qu'il comprend: - un premier segment de couche généralement plat (20) ayant un cadre et un certain nombre de fils de première couche qui s'en étendent; et - un second segment de couche généralement plat (22) recouvrant et collé au premier segment de couche ayant un cadre et un certain nombre de fils de seconde couche qui s'en étendent parallèlement aux fils de la première couche, au moins un groupe des fils de la première couche et des fils de la seconde couche étant courbé hors de son plan et dans le même plan que l'autre groupe de fils de manière que les fils de la seconde couche soient entrecroisés avec les fils de la première couche, la distance latérale entre un fil du segment de la première couche et le fil adjacent du segment de la seconde couche étant plus petite qu'environ 0,25 mm dans la région entrecroisée. 5. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que chacun des premier et second segments (20, 22) a quatre quadrants. 6. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que chacun des premier et second segments a un seule quadrant. 7. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que chacun des segments est fait en un métal, avec un autre métal déposé sur une portion de celui-ci. 8. Cadre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que chacun des fils (16') a un revêtement qui est disposé sur au moins une partie de sa longueur. 9. Cadre selon la revendication 8, caractérisé en ce que le revêtement est de l'aluminium. 10. Module de circuit électronique, caractérisé en ce qu'il compred: - un substrat (10); - un circuit intégré supporté sur le substrat; et - un cadre de montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 11. Procédé de préparation d'un cadre de montage embouti, caractérisé en ce qu'il consiste à: - emboutir un premier segment de couche ayant un cadre et un certain nombre de fils de première couche qui s'en étendent; emboutir un second segment de couche ayant un cadre et un certain nombre de fils de seconde couche qui s'en étendent; - assembler le second segment de couche recouvrant le premier segment de couche avec les fils de la seconde couche parallèles à et entrecroisés avec les fils de la première couche, en vue en plan. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins un groupe des fils de la première couche et des fils de la seconde couche est courbé hors de son plan et dans le même que l'autre groupe de fils, à l'étape d'emboutissage. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que chacun des premier et second segments de couche a quatre quadrants. 14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que chacun des premier et second segments de couche a un seul quadrant. 15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que chacun des segments est fait en un métal, avec un autre métal déposé sur au moins une partie de celui-ci.