Brevet FR2651923A1 — publié le 19910315

La présente invention concerne un circuit intégré de puissance comportant une pastille de matériau semi-conducteur reliée par des fils de raccordement à un réseau d'interconnexion. La réalisation de boitiers électroniques dans les nouvelles filières technologiques fait appel aux composants électroniques pour montage en surface également appelés CMS. Presque tous les composants passifs existent sous forme de microboitiers. Les microboitiers existent également pour les circuits intégrés. mais couvrent essentiellement le domaine du traitement du signal et il n'existe pratiquement aucun circuit intégré permettant de dissiper de la puissance. En effet, dans les microboitiers du type mentionné précédemment. les pastilles de matériau semi-conducteur sont entièrement noyées dans du plastique, de sorte que la dissipation thermique et donc de puissance de ces microboitiers est relativement limitée. Or, dans certains domaines, comme le domaine automobile, il est absolument nécessaire de pouvoir dissiper de la puissance. Le but de l'invention est donc de proposer un circuit intégré de puissance, dont l'encombrement soit très faible mais qui puisse dissiper une puissance relativement élevée et dont la fabrication soit automatisable. donc réalisable à faible coût et de manière plus fiable que dans 1 état de la technique. A cet effet, l'invention a pour objet un circuit intégré de puissance comportant une pastille de matériau semi-conducteur reliée par des fils de raccordement â un réseau d'interconnexion, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de matériau conducteur gravée pour former le réseau d'interconnexion, sur laquelle est fixée une couche de matériau isolant, présentant des évidements d'exposition de portions du réseau d'interconnexion, sur lesquelles sont fixées la pastille de matériau semi-conducteur et des extrémités correspondantes des fils de raccordement, de la résine de protection étant déposée sur la pastille de matériau semi-conducteur et les fils de raccordement. Avantageusement, ce circuit intégré peut être fixé sur un substrat susceptible de dissiper de la puissance. par exemple un substrat de type SMI (substrat métallique isolé) et la pastille étant en contact de portions conductrices de chaleur formant dissipateur thermique, peut alors dissiper plus de puissance. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement â titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 représente une vue en coupe d'un circuit intégré selon l'invention fixé sur un substrat SMI; et - la Fig.2 représente une vue de dessus d'une bande de matériau isolant dans laquelle est prélevée la couche de matériau isolant entrant dans la constitution d un circuit intégré selon l'invention Ainsi qu on peut le voir sur la Fig .1 , un circuit intégré de puissance 1 selon l'invention, peut constituer un composant électronique pour montage en surface (CMS) fixé sur un substrat 2 constitué par exemple par un substrat SMI (substrat métallique iso ie, décrit dans le document EP-A-0 159 208 aux noms des Demanderesses. Ce circuit intégré comporte une couche de matériau conducteur 3, constitué par exemple par du cuivre, sur laquelle est fixée une couche de matériau isolant 4 constituée par exemple par du KAPTON. La couche de matériau conducteur 3 est gravée pour former un réseau d'interconnexion et la couche de matériau isolant 4 présente des évidements par exemple 5, 6 et 7, d'exposition de portions du réseau d'interconnexion, sur lesquelles sont fixées d'une part, une pastille de matériau semi-conducteur 8 constituée par exemple par une pastille de silicium et d'autre part, des extrémités correspondantes de fils, par exemple 9, de raccordement de la pastille de matériau semi-conducteur 8 au réseau d'interconnexion. défini par la couche de matériau conducteur 3. Avantageusement, de la résine de protection 10 est déposée sur la pastille de matériau semi-conducteur 8 et les fils de raccordement 9. Dans un mode de réalisation préféré, un anneau de matériau isolant 11 s'étend autour de la pastille 8 et des fils de raccordement 9 et délimite un logement pour la résine 10 afin de concentrer celle-ci autour de la pastille et des fils de raccordement. Cet anneau 11 est fixé sur la face de la couche de matériau isolant 4, opposée à celle sur laquelle est fixée la couche de matériau conducteur 3. Ainsi qu on l'a mentionné précédemment, ce circuit intégré peut être par exemple soudé au niveau du plan P, sur une couche de matériau conducteur gravée correspondante du substrat SMI. On conçoit donc que la pastille de matériau semi-conducteur 8 soudée par exemple sur la portion conductrice 12 du réseau d'interconnexion, elle-même en contact par l'intermédiaire de la soudure, avec une portion 13 de matériau conducteur du réseau d'inter connexion du substrat SMI. peut dissiper une puissance relativement importante dans la mesure ou ces portions de matériau conducteur forment dissipateur de chaleur. Ce circuit intégré peut être fabriqué de manière automatique, par exemple en utilisant les techniques de fabrication par bandes. Sur la Fig.2, on a représente une bande de matériau isolant 14 présentant deux portions latérales 14a, 14b s'étendant de part et d autre d'une portion centrale 14c. Les portions latérales présentent des trous d'indexation et d'entrainement 15, tandis que la portion centrale comporte des ébauches de découpe 16 permettant la séparation de portions de cette bande. Le procédé de fabrication du circuit intégré selon l'invention peut par exemple consister a' réaliser les évidements d'exposition mentionnés précédemment, dans la bande de matériau isolant et a' coller sur cette bande de matériau isolant, une bande de matériau conducteur, comme par exemple de cuivre, d une largeur inférieure a celle de la bande de matériau isolant. Après cette opération de collage, on réalise une gravure du matériau conducteur pour obtenir le réseau d'interconnexion mentionné précédemment et éventuellement, pour chaque portion de bande délimitée par les ébauches de découpe 16, on colle l'anneau de matériau isolant adapté pour s étendre autour de la pastille et des fils de raccordement pour délimiter le logement destiné a' la résine de protection de ces éléments. Après cette opération de collage, toujours pour chaque portion de bande, on dépose une préforme de soudure sur la portion de la couche de matériau conducteur adaptée pour recevoir la pastille de matériau semi-conducteur et on dispose cette pastille de matériau semi-conducteur sur cette portion. On chauffe alors l'ensemble de la bande dans un four de manière à assurer la fixation de chaque pastille sur la portion de bande de matériau conducteur correspondante. On procède ensuite, pour chaque portion de bande, au câblage des fils de raccordement entre les plots correspondants de la pastille de silicium, comme cela est connu en soi, et la partie correspondante du réseau d'interconnexion grave. Après cette opération de raccordement, on coule une quantité prédéterminée de résine autour de chaque pastille et on polymérise à chaud cette résine, par exemple par passage de la bande dans un four. On obtient alors une bande de circuits intégrés. Cette bande est ensuite découpée suivant les ébauches pour obtenir des circuits intégrés unitaires tels que décrits précédemment. Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment. le circuit intégré selon l'invention peut être disposé sur un substrat SMI comme on aurait reporté un composant discret, par exemple par dépose d'une pâte à braser, le brasage étant obtenu en phase vapeur ou par infrarouge. Il va de soi que toutes les opérations qui viennent d'être décrites peuvent être automatisées, la bande de matériau isolant défilant et des robots effectuant les différentes opérations décrites précédemment, de manière que le coût de fabrication d'un tel circuit soit le plus faible possible et que sa fiabilité soit la plus élevée possible. Bien entendu, d'autres modes de fabrication peuvent être envisagés. On conçoit donc que dans le circuit intégré selon l'invention, la pastille de matériau semi-conducteur est associée à des moyens de dissipation thermique constitués par une portion de la bande de matériau conducteur pour augmenter sa capacité à supporter de la puissance. REVENDICATIONS 1. Circuit intégré de puissance comportant une pastille (8) de matériau semi-conducteur, reliée par des fils de raccordement (9) à un réseau d'interconnexion, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de matériau conducteur (3) gravée pour former le réseau d'interconnexion, sur laquelle est fixée une couche de matériau isolant (4) présentant des évidements (5,6,7) d'exposition de portions du réseau d'interconnexion, sur lesquelles sont fixées la pastille (8) de matériau semi-conducteur et des extrémités correspondantes des fils de raccordement (9), de la résine (10) étant déposée sur la pastille de matériau semi-conducteur et les fils de raccordement, 2.Circuit selon la revendication 1, carac térisé en ce qu'il comporte un anneau (11) de matériau isolant, fixé sur la face de la couche de matériau isolant (4), opposée à celle sur laquelle est fixée la couche de matériau conducteur (3), s'étendant autour de la pastille (8) et des fils de raccordement (9) et délimitant un logement pour la résine (10). 3. Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pastille (8) et les extrémites correspondantes des fils (9) sont soudées sur la couche de matériau conducteur (3). 4. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est fixé sur la surface d'un substrat susceptible de dissiper de la puissance. 5. Circuit selon la revendication 4, carac térisé en ce qu'il est fixé sur la surface d'un substrat de type SMI (Substrat Métallique Isolé). 6. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche de matériau isolant est formée par une portion d'une bande (14) sur laquelle est réalisée une série de circuits, cette bande comportant des ébauches de découpe de manière que chaque circuit soit séparé de cette bande à la fin de la fabrication.