Brevet FR2681728A1 — publié le 19930326

STRUCTURE COMBINEE DE RADIATEUR ET DE BORNES DE CONNEXION POUR UN CIRCUIT INTEGRE HYBRIDE, ET PROCEDE DE FABRICATION DE CE CIRCUIT Cette invention concerne un circuit intégré hybride, et elle concerne plus particulièrement une sec-1 tion de radiateur et une section de bornes de connexions d'un circuit intégré hybride. La figure 1 montre une représentation en coupe d'une partie principale d'un circuit intégré hybride classique Divers composants (non représentés) constituant un élément de circuit intégré hybride sont montés sur un substrat 1 Un radiateur 2 dissipe la chaleur que génèrent les composants qui se trouvent sur le substrat 1 Le radiateur 2 comprend une surface plane 21 sur laquelle est fixé le substrat 1, des parties ou pieds 22 prévus pour être brasés sur une carte sur laquelle le circuit intégré hybride doit être monté, et des jambes 23 Le radiateur 2 est fixé sur le substrat 1 par un agent adhésif 3 Il existe en outre un ensemble de bornes 4 qui sont mutuelle- ment espacées dans la direction perpendiculaire au plan de la feuille de la figure 1 Chacune des bornes 4 comprend une partie distale 41 prévue pour être connectée au subs- trat 1, une partie proximale 42 prévue pour être brasée sur la carte 9, et une partie d'interconnexion 43 qui relie les parties 41 et 42. On fabrique ce circuit intégré hybride en montant tout d'abord des composants de circuit sur le substrat 1, en connectant les bornes 4 au substrat, et en fixant ensuite le radiateur 2 au substrat au moyen de l'agent adhésif 3 Pour connecter les bornes 4 au substrat 1, on utilise un assemblage de bornes en forme de peigne, comprenant un certain nombre de bornes 4 ayant des extré- mités de base ou extrémités extérieures respectives des parties proximales 42 reliées à un élément conducteur de base Après avoir connecté au substrat 1 des bornes dési- rées parmi les bornes 4, on sépare les bornes 4 de l'élé- ment conducteur de base Une telle technique est décrite par exemple dans la Publication de Modèle d'Utilité Japonais Non Examiné N O SHO 60- 54341, publiée ou ouverte à l'examen du public le 16 avril 1985. Le circuit intégré hybride qui est représenté sur la figure 1 est utilisé avec les pieds de radiateur 22 et les parties proximales 42 des bornes brasés sur la carte 9 Dans ce cas, les surfaces des pieds 22 et la surface de chacune des parties proximales 42 doivent être dans le même plan Si elles ne sont pas dans le même plan, certaines zones seront séparées de la surface de la carte, ce qui fait qu'elles ne pourront pas être correctement brasées sur la carte 9, ce qui conduira à une mauvaise connexion Habituellement, les bornes 4 sont fabriquées individuellement ou sont fabriquées sous la forme d'un assemblage de bornes, et les radiateurs 2 sont fabriqués sous la forme d'éléments individuels Ainsi, les bornes 4 et le radiateur 2 sont fabriqués séparément Il arrive donc très fréquemment que les surfaces des pieds 22 du radiateur 2 et des parties proximales 42 des bornes 4 qui doivent être brasées sur la carte 9 ne soieit pas dans le même plan, à cause d'erreurs dimensionnelles des pièces respectives, auxquelles s'ajoute en outre une erreur d'assemblage De plus, si le substrat est gauchi, le gauchissement s'ajoute à la différence de niveau des surfaces de montage des parties 22 et 42, ce qui conduit à des connexions incorrectes sur la carte 9. Un but de la présente invention est de procurer un circuit intégré hybride qui ne présente pas l'inconvé- nient décrit ci-dessus du circuit classique, en procurant une structure combinée de radiateur et de bornes de conne- xion ne présentant aucune différence de niveau des surfa- ces d'un radiateur et de bornes qui doivent être brasées sur une carte. Un autre but de l'invention est de procurer un procédé d'utilisation d'une telle structure ou un procédé de fabrication d'un circuit intégré hybride utilisant une telle structure combinée de radiateur et de bornes de connexion Conformément à ce procédé, un circuit intégré hybride résultant ne présente aucun risque de déconnexion entre le radiateur ou des bornes et la carte. Selon une caractéristique de la présente inven- tion, un radiateur et des bornes pour un circuit intégré hybride se présentent sous la forme d'une structure combinée comprenant un cadre commun auquel une plaque de dissipation de chaleur constituant le radiateur à braser sur un substrat du circuit intégré hybride, et des bornes à connecter au substrat, sont fixées selon une relation de position par rapport au substrat identique à celle qu'elles prendront lorsqu'elles seront montées sur le substrat Du fait de cette configuration, lorsque la structure de radiateur et de bornes de connexion est montée sur le substrat, la relation de position qui a été établie initialement entre la plaque de dissipation de chaleur et les bornes est conservée Par conséquent, la plaque de dissipation de chaleur et les bornes sont fixées au substrat dans la relation de position fixée, et il en résulte que lorsqu'elles sont séparées du cadre par coupure, pour être fixées sur une carte, leur relation de position est maintenue, ce qui fait qu'elles peuvent être fixées sur la carte sans faire apparaître une connexion incorrecte quelconque. Selon une autre caractéristique de la présente invention, on fixe sur un circuit intégré hybride la structure combinée de radiateur et de bornes de connexion pour un circuit intégré hybride, en faisant adhérer tout d'abord la plaque de dissipation de chaleur sur le subs- trat, et en connectant ensuite les bornes au substrat. En faisant adhérer tout d'abord la plaque de dissipation de chaleur au substrat, la position relative de la structure par rapport au substrat est fixée, ce qui fait que la position des bornes par rapport au substrat est également maintenue correcte Par conséquent, en brasant les bornes au substrat, la plaque de dissipation de chaleur et les bornes sont fixées au substrat dans la position relative correcte qui est établie dans la struc- ture de radiateur et de bornes de connexion. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif La suite de la description se réfère aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en élévation, partielle- ment en coupe, d'un circuit intégré hybride classique; La figure 2 est une vue en perspective, avec certaines parties arrachées, d'une structure combinée de radiateur et de bornes de connexion et d'un circuit intégré hybrique au cours d'une étape de fabrication de ce circuit; et La figure 3 est une coupe d'un circuit intégré hybride comportant la structure combinée de radiateur et de bornes de connexion conforme à la présente invention, qui est représentée sur la figure 2. La figure 2 montre un circuit intégré hybride au cours d'une étape de fabrication Le circuit intégré hybride comprend un substrat 1, une plaque de dissipation de chaleur 2, une couche d'agent adhésif 3 et des bornes 4. Le substrat 1 est un substrat classique qui peut consister en alumine et peut avoir une épaisseur de 0,635 mm, une largeur de 12 mm et une longueur de 20 mm. La plaque de dissipation de chaleur 2 comprend une surface plane 21 destinée à être fixée sur le substrat 1, des pieds 22 devant être brasés sur une carte, et des jambes 23 qui s'étendent entre la surface plane 21 et les pieds respectifs 22 Chacune des bornes 4 comprend une partie distale 41 devant être connectée au substrat 1, une partie proximale 42 devant être brasée sur une carte, et une partie d'interconnexion 43 qui relie les parties 41-et 42 Les configurations des composants décrits jusqu'iciz sont similaires à celles du circuit classique représenté sur la figure 1. Le circuit intégré hybride qui est représenté sur les figures 2 et 3 diffère du circuit classique par le fait que la plaque de dissipation de chaleur 2 et les bornes 4 sont combinées avec un cadre 5 pour former une structure combinée, en une seule pièce, 6, par le fait qu'un ensemble de saillies 24 sont formées dans la plaque de dissipation de chaleur 2, et par le fait que les parties distales 41 des bornes 4 à connecter au substrat 1 ont une configuration qui leur donne une structure d'atté- nuation des contraintes. La structure combinée de radiateur et de bornes de connexion 6 est poinçonnée à partir d'une tôle d'un métal conducteur de l'électricité, comme une tôle d'allia- ge Fe-Ni (la proportion de Ni étant de 42 %), ayant une épaisseur de 0,3 mm, de façon que le cadre 5 soit plat et ait pratiquement une forme en U dont l'extrémité ouverte est fermée par la plaque de dissipation de chaleur 2 dont les pieds 22 sont reliés au cadre 5, et de façon que les bornes 4 s'étendent à partir de l'extrémité inférieure opposée du cadre en forme de U, 5, en direction de la plaque de dissipation de chaleur 2 Les parties proximales 42 des bornes 4 sont reliées au cadre 5 Par conséquent, la plaque de dissipation de chaleur 2 et les bornes 4 sont supportées par le cadre 5 dans une relation de position prédéterminée avec le substrat 2 sur lequel elles doivent être montées Dans cet état, les surfaces des pieds 22 et des parties proximales 42 des bornes 4 sont dans le même plan que le cadre 5. Les saillies 24 qui sont formées sur la surface plane 21 de la plaque de dissipation de chaleur 2 se présentent sous la forme d'un tronc de cône dont la hau- teur est de 0,2 mm Le diamètre de la surface circulaire supérieure du tronc de cône est de 0,5 mm Les saillies,4 ont pour fonction d'établir un écartement fixe entre la surface plane 21 de la plaque de dissipation de chaleur 2 et la surface inférieure du substrat 1 L'écartement ou la hauteur des saillies 24 est égal à l'épaisseur optimale de la couche 3 d'un agent adhésif qui est employé L'agent adhésif peut par exemple être un agent adhésif aux sili- cônes, conducteur de l'électricité et de la chaleur Par conséquent, le substrat 1 et la plaque de dissipation de chaleur 2 sont fixés ensemble avec les surfaces supérieu- res des saillies 24 maintenues en contact avec la surface inférieure du substrat 1, de façon que l'écartement fixe soit établi. Chacune des parties d'extrémités distales 41 des bornes 4 présente une forme en U, et elle est positionnée par rapport au substrat 1 avec un espace entre les deux branches de la partie distale en forme de U 41 et les deux surfaces principales respectives du substrat 1, lorsqu'el- les sont brasées ensemble La somme des espaces sur les côtés opposés du substrat est d'environ 1 mm Avec cette configuration, après que les bornes 4 ont été brasées, aucune contrainte ne subsiste dans ces bornes, et par conséquent les bornes 4 ne sont pas déformées une fois qu'elles sont séparées du cadre 5 par une opération de coupure Lorsqu'on prévoit que le substrat 1 sera suscep- tible de se gauchir, on doit tenir compte de ce gauchisse- ment lorsqu'on détermine les espaces entre les parties distales 41 et le substrat 1, de façon que les bornes ne soient pas déformées. Pour réaliser un circuit intégré hybride, en utilisant la structure 6, on commence par faire adhérer la plaque de dissipation de chaleur 2 au substrat 1, et ensuite on connecte les bornes 4 au substrat 1 La figure 2 montre le cadre 5 et le substrat après que la plaque de dissipation de chaleur 2 et le substrat 1 ont été fixés ensemble A ce stade, les parties d'extrémités distales 41 des bornes 4 n'ont pas encore été amenées en contact avec le substrat 1 Ensuite, les parties d'extrémités distales en forme de U, 41, sont brasées sur le substrat 1, de façon à être connectées électriquement au substrat 1 au moyen de l'alliage de brasage 10, comme représenté sur la figure 3. La structure qui est représentée sur la figure 3 est au stade dans lequel la plaque de dissipation de chaleur 2 et les bornes 4 ont été séparées du cadre 5 par coupure selon des lignes 51, 52 et 53 qui sont représen- tées sur la figure 2 A ce stade, les surfaces inférieures des pieds 22 de la plaque de dissipation de chaleur 2 et les parties d'extrémités proximales 42 des bornes 4 sont dans le même plan, ce qui fait que lorsqu'elles sont brasées sur la carte 9, aucune connexion incorrecte n'est établie entre elles. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, les parties d'extrémités distales 41 des bornes 4 ont une forme en U, de façon que le substrat 1 puisse être disposé entre les deux branches de la forme en U Cependant, la partie 41 peut avoir une structure à une seule branche, au lieu de la structure en U qui est représentée La branche unique est espacée d'une seule des surfaces du substrat 1. Même si on utilise les parties d'extrémités distales 41 à une seule branche, le brasage des bornes 4 sur le substrat 1 peut être effectué de façon satisfaisante, du fait que les bornes 4 sont supportées par le cadre 5. En outre, dans le mode de réalisation qui est représenté, un ensemble de saillies 24 sont formées dans la plaque de dissipation de chaleur 2, mais il n'est pas nécessaire de prévoir ces saillies si l'épaisseur de la couche d'agent adhésif 3 peut être uniforme, du fait que la position de la plaque de dissipation de chaleur 2 par rapport au substrat 1 est maintenue par le cadre 5. Comme décrit en détail, la présente invention' procure une structure combinée de radiateur et de bornes de connexion, dans laquelle une plaque de dissipation de chaleur et des bornes sont formées en une seule pièce avec un cadre commun, dans des positions prédéterminées les unes par rapport aux autres et par rapport au substrat sur lequel la plaque de dissipation de chaleur et les bornes doivent être fixées Par conséquent, lorsqu'on utilise cette structure combinée de radiateur et de bornes de connexion, il est possible de monter la plaque de dissipa- tion de chaleur et les bornes sur le substrat en mainte- nant leur relation de position correcte, ce qui fait qu'il n'y aura pas de différence de niveau entre les parties des bornes et les parties de la plaque de dissipation de chaleur qui doivent être brasées sur une carte de circuit. Il n'y aura donc pas de connexion incorrecte du circuit intégré hybride sur la carte de circuit. En outre, conformément au procédé de fabrication de circuit intégré hybride de la présente invention, du fait que la plaque de dissipation de chaleur est fixée en premier sur le substrat, les bornes, qui sont fixées ensuite sur le substrat, peuvent être placées dans des positions par rapport au substrat qui sont telles qu'il est possible d'employer une structure d'atténuation des contraintes pour les bornes, grâce à quoi il n'y a pas de différence de niveau des surfaces des parties des bornes et de la plaque de dissipation de chaleur devant être connectées à une carte de circuit, même lorsque le subs- trat est susceptible de se gauchir Les bornes peuvent donc être montées correctement par rapport au substrat et à la carte. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Structure combinée de radiateur et de bornes de connexion pour un circuit intégré hybride, caractérisée en ce qu'elle comprend: une plaque de dissipation de chaleur ( 2) constituant un radiateur devant être fixé par un adhésif sur un substrat ( 1) du circuit intégré hybride; des bornes ( 4) se présentant sous la forme d'un assemblage de bornes à connecter au substrat ( 1); et un cadre ( 5); la plaque de dissipation de chaleur ( 2) et l'assemblage de bornes étant formés en une seule pièce avec le cadre ( 5), dans une relation de position mutuelle prédéterminée qui est la même que celle dans laquelle se trouvent la plaque de dissipation de chaleur ( 2) et les bornes ( 4) lorsqu'el- les sont connectées au substrat ( 1). 2 Structure selon la revendication 1, caracté- risée en ce que la plaque de dissipation de chaleur ( 2) est fixée au substrat ( 1) au moyen d'une couche d'un agent adhésif ( 3); et un ensemble de saillies ( 24) sont formées dans la surface de la plaque de dissipation de chaleur ( 2) devant être fixées au substrat ( 1), la hauteur de ces saillies étant égale à l'épaisseur de la couche d'agent adhésif ( 3). 3 Structure selon la revendication 1, caracté- risée en ce que la partie ( 41) des bornes ( 4) qui doit être connectée au substrat ( 1) est formée avec une struc- ture d'atténuation des contraintes, de façon que cette partie ( 41) ne vienne pas en contact avec le substrat ( 1) lorsque la plaque de dissipation de chaleur ( 5) a été fixée au substrat ( 1) alors que les bornes ( 4) n'ont pas encore été connectées au substrat ( 1). 4 Structure selon la revendication 2, caracté- risée en ce que la partie ( 41) des bornes ( 4) qui doit être connectée au substrat ( 1) est formée avec une struc- ture d'atténuation des contraintes, de façon que cette partie ( 41) ne vienne pas en contact avec le substrat ( 1) il lorsque la plaque de dissipation de chaleur ( 5) a été fixée au substrat ( 1) alors que les bornes ( 4) n'ont pas encore été connectées au substrat ( 1). Procédé de fabrication d'un circuit intégré hybride, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: on prépare une structure combinée de radiateur et de bornes de connexion ( 6) d'un circuit intégré hybride, comprenant une plaque de dissipation de chaleur ( 2), constituant un radiateur, qui doit être fixée par un adhésif sur un substrat ( 1) du circuit intégré hybride, des bornes ( 4) se présentant sous la forme d'un assemblage de bornes à connecter au substrat ( 1), et un cadre ( 5),' dans laquelle la plaque de dissipation de chaleur ( 2) et l'assemblage de bornes sont formées en une seule pièce avec le cadre ( 5) dans une relation de position mutuelle prédéterminée qui est la même que celle dans laquelle se trouvent la plaque de dissipation de chaleur ( 2) et les bornes ( 4) lorsqu'elles sont connectées au substrat ( 1); on place la structure combinée de radiateur et de bornes de connexion ( 6) dans une relation prédéterminée par rapport au substrat ( 1); on commence par faire adhérer la plaque de dissipation de chaleur ( 2) au substrat ( 1); et on connecte ensuite les bornes ( 4) au substrat ( 1).