Brevet FR2668302A1 — publié le 19920424

BOîTIER COMPORTANT UN OU PLUSIEURS CIRCUITS INTEGRES ET PROCEDE DE FABRICATION DE CE BOITIER ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION La présente invention concerne un boîtier comportant un ou plusieurs circuits intégrés et un procédé de fabrication de ce boîtier. En se référant à la Figure 1 un boîtier classique de ce type comporte un substrat en céramique 10, une pluralité de broches d'entrée/sortie (désignées ci-après par E/O) 8-1 à 8-5 connectées par l'intermédiaire de parties de jonction respectives 9-1 à 9-5 à la surface inférieure du substrat en céramique 10, une pluralité de pastilles de soudure 11-1 à 11-5 prévues sur la surface supérieure du substrat en céramique 10, et un couvercle 5 fixé à la surface supérieure du substrat en céramique 10 au moyen d'un matériau de jonction 6. La description sera faite ci-après d'un procédé de fabrication du boîtier classique. Les broches E/O 8-1 à 8-5 sont d'abord fixées à la face inférieure du substrat en céramique 10. Dans ce cas, on prépare un gabarit d'alignement comportant une pluralité de trous d'insertion. Les trous d'insertion correspondent en position aux parties de jonction respectives 9-1 à 9-5. Les broches E/O 8-1 à 8-5 sont insérées l'une après l'autre dans les trous d'insertion respectifs une de leurs extrémités étant disposée correctement de manière à ce que les broches E/O 8-1 à 8-5 soient maintenues par le gabarit. Ensuite, le gabarit est amené au voisinage de la surface inférieure du substrat en céramique 10 de sorte que les extrémités considérées des broches E/O 8-1 à 8-5 entrent en contact et soient connectées aux parties de jonction respectives 9-1 à 9-5 par brasure ou soudure. Ensuite, seul le gabarit est détaché de la surface inférieure du substrat en céramique 10.Un circuit intégré (désigné ci-après par CI) 1 est ensuite monté sur la face supérieure du substrat en céramique 10 de telle sorte que les points de soudage E/O du CI I entrent en contact avec les pastilles de soudure respectives 11-1 à 11-5 sur le substrat en céramique 10 puis le couvercle 5 est attaché à la surface supérieure du substrat en céramique 10 au moyen d'un matériau de jonction 6. Le couvercle 5 et le CI 1 sont alors joints ensemble au moyen d'un matériau de jonction 7 pour permettre la dissipation de chaleur émise par CI 1. Cependant, le boîtier classique comporte les inconvénients suivants. Etant donné que l'étape correspondant à la jonction des broches E/O 8-1 à 8-5 à la surface inférieure du substrat en céramique 10 et celle correspondant à la fixation de CI 1 au substrat en céramique 10 sont effectuées séparément comme décrit ci-dessus, le coût de production se trouve augmenté. De plus, étant donné que le gabarit d'alignement est utilisé pour connecter les broches E/O 8-1 à 8-5 à la surface inférieure du substrat en céramique 10, si la tolérance d'usinage et le contour du gabarit d'alignement ne sont pas satisfaisants, il est nécessaire d'appliquer une force défavorable aux broches E/O 8-1 à 8-5 lorsque l'on détache le gabarit de la face inférieure du substrat en céramique 10. Ceci entraîne des jonctions défectueuses aux parties de jonction 9-1 à 9-5.Suivant les résultats d'une expérience, la limite de tolérance d'usinage du pas de chaque broche E/O 8-1 à 8-5 est de 1,27 mm alors que la limite de tolérance d'usinage du diamètre de ces broches est de 0,2 mm. Par conséquent cet encapsulage n'est pas utilisable pour la mise en boîtier de CI à broches multiples et à haute densité. RESUME DE L'INVENTION Un objet de la présente invention est de fournir un boîtier adapté pour être utilisé dans l'encapsulage de CI à broches multiples et à haute densité. Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé d'encapsulage de CI au moyen duquel un CI à broches multiples et à haute densité peut facilement être mis en boîtier sans entraîner des défectuosités dans les joints des broches d'entrée/sortie. D'autres objets de la présente invention apparaîtront avec évidence de la description qui va suivre. Suivant un aspect de la présente invention il est prévu une mise en boîtier ou encapsulage qui comporte : au moins un circuit intégré muni d'une pluralité de pastilles de connexion ; un substrat ; une pluralité de trous de passage à travers le substrat correspondant aux pastilles de connexion respectives ; et une pluralité de broches E/O qui passent à travers les trous de passage, une des extrémités des broches E/O étant couplée au pastilles de connexion respectivement.Suivant un autre aspect de la présente invention, il est prévu un procédé de fabrication d'un boîtier comportant les étapes qui consistent : à percer une pluralité de trous de passage à travers un substrat ; à passer des broches E/O à travers les trous de passage ; à fixer une des extrémités des broches E/O aux pastilles de connexion prévues sur un circuit intégré ; et à fixer un couvercle au substrat de manière à recouvrir entièrement le circuit intégré. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va suivre faite en liaison avec les dessins annexés dans lesquels La Figure 1 est une vue en coupe d'un boîtier classique la Figure 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation du boîtier suivant la présente invention ; et les Figures 3(a) à 3(c) sont des vues schématiques d'un procédé de fabrication du boîtier représenté sur la Figure 2. Sur les dessins, les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments de structure respectivement. DESCRIPTION D'UN MODE PREFERE DE REALISATION La Figure 2 représentant un mode de réalisation du boîtier suivant la présente invention comporte un CI 1 muni d'une pluralité de pastilles de connexion 2-1 à 2-5. Une pluralité de trous de passage 20-1 à 20-5 sont percés individuellement à travers le substrat en céramique 4 comme partie composante du boîtier. Les trous de passage 20-1 à 20-5 correspondent en position aux pastilles de connexion respectives 2-1 à 2-5. Une pluralité de broches E/O 3-1 à 3-5 traversent l'une après l'autre les trous de passage respectifs 20-1 à 20-5 et sont maintenues par le substrat en céramique 4. Une des extrémités des broches E/O 3-1 à 3-5 sont couplées aux pastilles de connexion correspondant 2-1 à 2-5. Le CI 1 est alors électriquement connecté par l'intermédiaire des broches respectives E/O 3-1 à 3-5 à un circuit extérieur (non représenté).Un couvercle 5 est joint à la surface supérieure du substrat en céramique 4 au moyen d'un matériau de jonction 6 ce qui permet de sceller le CI 1. Le couvercle 5 est joint au CI 1 au moyen d'un matériau de jonction 7 à travers lequel peut être dissipée la chaleur produite par CI 1. Chacune des pastilles de connexion 2-1 à 2-5 sont en Al, Cu, Au, Au/Sn, Sn/Pb ou autres et les broches E/O 3-1 à 3-5 sont connectées aux pastilles de connexion respectives 2-1 à 2-5 par brasure ou soudure. Par ailleurs, chacune des broches E/O 3-1 à 3-5 sont en Ni, W, alliage de covar ou alliage de Cu, qui offrent une résistance mécanique élevée et d'excellentes caractéristiques électriques. Etant donné que le CI 1 et le substrat en céramique 10 sont joints par des pastilles de soudure 11-1 à 11-5 ayant une grande rigidité dans le cas du boîtier classique représenté sur la Figure 1, la différence de coefficient de dilatation thermique entre CI 1 et le substrat en céramique 10 provoque des craquelures dans les pastilles de soudure 11-1 à 11-5 ce qui donne lieu à des défectuosités sur les jonctions des broches. Dans le cas du boîtier représenté sur la Figure 2, la longueur de chaque broche E/O 3-1 à 3-5 entre CI 1 et le substrat en céramique 4 est suffisamment grande pour absorber les efforts appliqués aux broches E/O 3-1 à 3-5 dus à la différence de coefficient de dilatation thermique entre CI 1 et le substrat en céramique 4. Par exemple, la longueur peut être fixée comprise entre 0,5 mm et 2,0 mm.Ceci permet par conséquent de supprimer les défectuosités qui pourraient se produire dans les connexions -des broches. Une description sera donnée ci-après d'un procédé de fabrication du boîtier représenté sur la Figure 2, en se référant aux Figures 3(a) à 3(c). Comme représenté sur la Figure 3(a), les broches E/O 3-1 à 3-5 sont passées l'une après l'autre à travers les trous de passage respectifs 20-1 à 20-5 l'une de leurs extrémités étant disposée correctement et maintenue par le substrat en céramique 4. Ensuite, comme représenté sur la Figure 3(b), les broches E/O 3-1 à 3-5 maintenues par le substrat en céramique 4 sont connectées aux pastilles de connexion respectives 2-1 à 2-5 par brasure ou soudure. Etant donné que le substrat en céramique 4 est retenu pour jouer le rôle de corps de boîtier, il n'est pas nécessaire de détacher le substrat en céramique 4 après que les broches E/O 3-1 à 3-5 ont été connectées aux pastilles de connexion respectives 2-1 à 2-5. Par conséquent, aucun effort contraire n'est appliqué à chacune des broches E/O 3-1 à 3-5 au cours de l'opération de connexion qui peut être effectuée facilement même si le pas des broches E/O 3-1 à 3-5 n'est pas supérieur à 1,0 mm et que leur diamètre n'est pas supérieur à 0,1 mm.Ensuite, comme représenté sur la Figure 3(c), le couvercle 5 est joint au substrat en céramique 4 au moyen d'un matériau de jonction 6 pour sceller le CI 1. A Cette étape, la surface supérieure du CI 1 opposée à sa surface inférieure munie des broches E/O 3-1 à 3-5 est jointe au couvercle 5 au moyen du matériau de jonction I à travers lequel peut être dissipée la chaleur produite par CI 1. Le couvercle 5 est en céramique à Alz03, AlN, SiC ou autres et joint au substrat en céramique 4 par brasure ou soudure en utilisant le matériau 6 tel que Ag, Au/Sn ou Sn/Pb.Le CI 1-et le couvercle 5 sont joints l'un à l'autre par le matériau 7 constitué par exemple par de l'Ag chargé par de la résine époxy ou par soudure au matériau 7 constitué par Sn/Pb ou autres. Suivant la présente invention, les broches E/O sont passées l'une après l'autre à travers les trous de passage respectifs percés au préalable dans le substrat en céramique pour connecter les broches E/O directement aux pastilles de connexion respectives du CI. Etant donné que les broches E/O peuvent être connectées aux pastilles de connexion respectives sans qu'il soit nécessaire d'y appliquer un effort excessif, on peut réduire le pas et le diamètre de chaque broche de manière à répondre à la demande de circuits intégrés à broches multiples et à haute densité. Bien que l'invention ait été décrite en se référant à un mode préféré de réalisation, il apparaît clairement aux hommes de l'art que l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes de réalisation. REVENDICATIONS 1. Boîtier comportant au moins un circuit intégré (1) muni d'une pluralité de pastilles de connexion (2-1 à 2-5) un substrat (4) une pluralité de trous de passage (20-1 à 20-5) percés à travers ledit substrat (4) et correspondants auxdites pastilles de connexion (2-1 à 2-5) respectivement ; et une pluralité de broches d'entrée/sortie (3-1 à 3-5) passées à travers lesdits trous de passage (20-1 à 20-5), une des extrémités desdites broches d'entrée/sortie (3-1 à 3-5) étant couplée auxdites pastilles de connexion (2-1 à 2-5) respectivement. 2. Boîtier selon la revendication 1, dans lequel la longueur de chacune des broches d'entrée/sortie (3-1 à 3-5) entre ledit circuit intégré (1) et ledit substrat en céramique (4) est fixée suffisamment grande pour absorber l'effort appliqué auxdites broches d'entrée/sortie (3-1 à 3-5) dû à la différence de coefficient de dilatation thermique entre le circuit intégré (1) et ledit substrat en céramique (4). 3. Boîtier selon la revendication 2, dans lequel ladite longueur est fixée entre 0,5 mm et 2,0 mm. 4. Procédé de fabrication d'un boîtier comportant les étapes qui consistent à percer une pluralité de trous de passage (20-1 à 20-5) à travers un substrat (4) à passer des broches d'entrée/sortie (3-1 à 3-5) à travers lesdits trous de passage (20-1 à 20-5) à fixer une des extrémités desdites broches d'entrée/sortie (3-1 à 3-5) à des pastilles de connexion (2-1 à 2-5) prévues sur un circuit intégré (1) ; et à fixer un couvercle (5) audit substrat de manière à recouvrir entièrement le circuit intégré (1).