Brevet FR2710810A1 — publié le 19950407

BOÎTIER ETANCHE DE MICRO-COMPOSANT ET PROCEDE D'ENCAPSULATION DANS UN TEL BOÎTIER La présente invention concerne les boîtiers étanches destinés à recevoir un ou plusieurs micro-composants utilisables dans un circuit électrique ou électronique, ces boîtiers étant destinés à assurer une ou plusieurs fonctions telles que la protection du micro-composant contre les agressions extérieures, le confinement d'un milieu de protection et/ou d'amortissement, la fixation sur un élément extérieur, le maintien dans une position par rapport à un support. La fonction à remplir dépend notamment de la nature du micro-composant encapsulé. Ce micro-composant peut être actif ou passif. Parmi les composants actifs, on peut citer les produits semiconducteurs, les transducteurs, les microactuateurs, les circuits intégrés. Parmi les composants passifs, on peut citer les capteurs résistifs ou capacitifs. Le milieu contenu dans le boîtier peut également largement varier. I1 peut s'agir d'un gaz de protection, d'un gaz inerte, ou d'un liquide d'isolement, de protection ou d'amortissement tel qu'une huile aux silicones. La présente invention vise notamment à fournir un boîtier étanche répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il est à la fois économique et fiable du point de vue de l'étanchéité. Dans ce but, l'invention propose notamment un boîtier étanche de micro-composant comprenant un réceptacle en matériau thermo-plastique ou thermo-durcissable surmoulé sur des contacts électriques de sortie du micro-composant et un couvercle fermant le réceptacle et définissant avec lui une cavité, contenant un fluide, de réception du micro-composant, caractérisé en ce que le matériau du réceptacle est également surmoulé sur une couronne métallique et en ce que le couvercle est métallique et soudé de façon étanche sur la dite couronne. Dans un mode avantageux de réalisation, facilitant le remplissage de la cavité par un fluide approprié en excluant la présence d'air, le couvercle présente une cheminée d'évacuation obturée par pincement, ce qui implique de constituer ce couvercle en un métal écrouissable, et éventuellement par brasure. La couronne sera généralement formée par un anneau mince à section droite courbe, pouvant présenter des pattes raccordables à un outil de soudage. Le couvercle pourra alors présenter un rebord à section courbe, destiné à s'appliquer sur la couronne le long d'un cercle à distance de sa périphérie. Les contacts peuvent avoir des formes diverses suivant la nature du micro-composant contenu. Un ou plusieurs de ces contacts peuvent être prévus pour recevoir directement le micro-composant et se trouvent contre le fond de la cavité. Le micro-composant est alors directement fixé sur eux par soudage ou collage. Certains des contacts ou tous les contacts peuvent aussi bien être reliés au micro-composant par des fils souples soudés, immergés dans le fluide contenu dans la cavité. La présente invention vise également à fournir un procédé de réalisation d'un boîtier du genre défini cidessus et dlencapsulation d'au moins un micro-composant dans ce boîtier. Pour cela, on surmoule un réceptacle en matière thermo-plastique ou thermo-durcissable sur des contacts métalliques de connexion traversant sa paroi et sur une couronne métallique délimitant une ouverture ; on fixe le micro-composant dans le réceptacle et on le relie aux dits contacts ; on soude un couvercle en métal mince écrouissable sur le couvercle en laissant subsister un passage de remplissage ; on effectue ou on achève le remplissage en fluide de la cavité en utilisant le passage ; et on obture le dit passage. Comme on l'a indiqué plus haut, le passage peut notamment être constitué par une cheminée qui est fermée par pincement et éventuellement par brasure. Le couvercle, suivant le métal qui le constitue, pourra être fixé par soudure électrique, par brasure en prévoyant une préforme d'alliage de brasure sur la couronne ou sur le couvercle, ou par collage. S'il est mince et s'il a un profil lui permettant de changer de forme élastiquement (par exemple s'il présente des ondulations ou des coudes alternés), le couvercle peut se déformer sous l'action d'une pression différentielle, due par exemple à une dilatation différentielle ou à une variation de pression externe. Si le couvercle est suffisamment mince, le boîtier peut être utilisé pour contenir un capteur de pression et le protéger contre les agressions ambiantes. Dans la mesure où le couvercle est en un métal ayant un coefficient de conductibilité thermique élevé, le boîtier peut également recevoir un capteur de température. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 montre schématiquement un boîtier suivant l'invention contenant un micro-composant, en coupe suivant un plan passant par l'axe du boîtier - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, mais avant montage du couvercle ; et - la figure 3 est une demi-vue de dessus du réceptacle, démuni du couvercle. Le boîtier montré en figure 1 dans son état d'utilisation comporte un réceptacle 10 en matière thermo-plastique ou thermo-durcissable surmoulé sur des contacts de connexion métalliques prédécoupés et sur une couronne 12 support de couvercle. Les contacts présentent une portion en saillie à l'extérieur permettant de les relier électriquement à un circuit et pouvant également être utilisée pour fixer le boîtier. Dans le cas illustré, les contacts de connexion comportent d'une part un contact 14 constituant le fond d'une cavité 16 de réception d'un micro-composant 18, qui est par exemple une poutre d'accéléromètre, et d'autre part des contacts 20 destinés à être reliés au micro-composant par des liaisons souples qu'on décrira plus loin. Le boîtier comprend encore un couvercle 22 destiné à être fixé de façon étanche sur la couronne support 12. La couronne a une section droite en forme de cornière à angle arrondi, dont une branche est noyée sur une partie de sa longueur dans le matériau constitutif du réceptacle 10 et dont une autre branche constitue la face supérieure du réceptacle. La couronne peut notamment être constituée par un anneau mince en cuivre ou nickel, de quelques dixièmes de millimètres d'épaisseur, découpé et plié. Elle peut être prolongée par des pattes 24 de fixation du boîtier et/ou utilisables comme électrodes de soudage du couvercle 22. Ces pattes peuvent alors être noyées sur la majeure partie de leur longueur et faire saillie à la partie basse du réceptacle, comme indiqué schématiquement sur la figure 2. Le couvercle est également constitué en métal mince, par exemple en nickel, en cuivre, ou en tout autre matériau compatible avec celui de la couronne. Il présente un rebord inférieur à section droite courbe, permettant de l'appliquer sur la couronne 12 suivant un cercle à distance de sa périphérie et d'assurer une bonne liaison. Le couvercle 22 représenté comporte un passage tubulaire défini par une cheminée 26 qui, lorsque le boîtier est terminé, est obturée par pincement et éventuellement par une brasure 28 pour le rendre étanche. On décrira maintenant un procédé d'encapsulation d'un micro-composant dans un boîtier du genre décrit cidessus. On commence par constituer le réceptacle par un surmoulage classique en matériau thermo-plastique ou thermodurcissable sur les contacts électriques, placés dans le moule et pouvant sortir de ce dernier. Le réceptacle est également surmoulé sur la couronne 12. On forme séparément le couvercle, par exemple par découpe et emboutissage d'un feuillard de cuivre ou de nickel. Le composant est mis en place. S'il s'agit par exemple d'une poutre en matériau piézo-électrique ou semiconducteur muni de pistes de raccordement, le socle de la poutre est fixé sur le contact prévu au fond, par brasure ou par collage. Les liaisons électriques supplémentaires prévues peuvent être réalisées à laide de tronçons de fils souples d'aluminium ou d'or, fixés par soudage ultrasonique ou thermo-sonique, la technique choisie pouvant dépendre de la nature de la matière constitutive du boîtier. Les contacts traversants auxquels s'effectue le raccordement peuvent être réalisés en technologie connue sous l'appellation anglo-saxonne "lead frame". Une fois le micro-composant en place, le couvercle est fixé. Pour cela, il est rapporté sur la couronne, puis scellé, par collage, par brasure ou par soudure électrique. Dans le cas d'une soudure électrique, une des électrodes de l'appareil de soudage est appliquée sur le couvercle 22. L'autre électrode peut être raccordée à une patte débordante 24 de la couronne. La brasure peut être réalisée en prévoyant une préforme d'alliage approprié séparément, sur la couronne ou même sur le rebord du couvercle. Une fois le couvercle fixé de façon étanche, on remplit la cavité en fluide approprié, par la cheminée. Lorsque par exemple le fluide est un liquide destiné à amortir les vibrations à la résonance d'une poutre de mesure d'accélération, on peut remplir la cavité en la mettant sous vide et en la plongeant dans le liquide qui est alors aspiré à l'intérieur de la cavité lorsque l'on "casse" le vide. Une fois la cavité remplie, on sertit l'extrémité de la cheminée 26 pour éviter d'emprisonner du gaz à l'intérieur de la cavité. Enfin, après nettoyage et/ou dégraissage de l'extérieur de la cheminée sertie, on complète l'étanchéité à l'aide d'une brasure à l'extrémité de la cheminée, en utilisant un matériau compatible avec celui du couvercle. Le boîtier étanche ainsi constitué peut être fixé sur un support de diverses façons. On peut notamment utiliser les pattes reliées à la couronne. Une autre solution consiste à laisser subsister, lors du moulage, la carotte d'injection 30 et à l'utiliser pour le montage, après bouterollage de son extrémité. L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. Le boîtier peut avoir une forme autre que cylindrique. Le couvercle peut présenter des ondulations destinées à accroître sa flexibilité. Des modes de fixation autres que ceux qui ont été décrits peuvent être utilisés. REVENDICATIONS 1. Boîtier étanche de micro-composant, comprenant un réceptacle (10) en matériau thermo-plastique ou thermodurcissable surmoulé sur des contacts électrique (14,20) de sortie du micro-composant (18), et un couvercle formant le réceptacle et définissant avec lui une cavité, contenant un fluide, de réception du micro-composant, caractérisé en ce que le matériau du réceptacle est également surmoulé sur une couronne métallique (12) et en ce que le couvercle (22) est métallique et fixé de façon étanche sur la dite couronne. 2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle présente une cheminée de remplissage (26) obturée par pincement, et éventuellement par brasure, le métal du couvercle étant écrouissable. 3. Boîtier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la dite couronne (12) est constituée par un anneau mince à section droite courbe, pouvant présenter des pattes (24) de raccordement. 4. Boîtier selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les dits contacts comportent au moins un contact (14) destiné à recevoir directement le microcomposant et au moins un contact (20) destiné à être relié par un fil souple immergé dans le fluide contenu dans la cavité. 5. Boîtier suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le couvercle est métallique et a un profil lui permettant de se déformer élastiquement sous l'action de forces de pression. 6. Procédé d'encapsulation d'un micro-composant dans un boîtier étanche, caractérisé en ce que : on surmoule un réceptacle (10) en matière thermo-plastique ou thermodurcissable sur des contacts de connexion (14,20) traversant sa paroi et sur une couronne métallique (12) délimitant une ouverture ; on fixe le micro-composant (18) dans le réceptable et on le relie aux dits contacts ; on soude un couvercle en métal mince écrouissable (22), présentant une ouverture de remplissage, sur la couronne (12) ; on effectue ou on achève le remplissage en fluide de la cavité de remplissage en utilisant le passage ; et on obture le passage. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le couvercle est fixé par soudage, par collage ou par brasure à l'aide d'une préforme de métal de brasage prévue sur le couvercle ou la couronne. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'on relie le micro-composant à au moins un contact (14) prévu sur le fond et/ou à des contacts traversants (20) par l'intermédiaire de fils souples soudés. 9. Procédé selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisé en ce qu'on moule le réceptacle (10) en laissant subsister une carotte centrale de moulage et en ce que l'on fixe finalement le boîtier à l'aide de la dite carotte. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le dit passage est constitué par une cheminée tubulaire (26), en ce qu'on remplit la cavité par mise sous vide et immersion dans un fluide et en ce qu'on obture la cheminée par pincement et éventuellement brasure.