Brevet FR2750798A1 — publié le 19980109

BOÎTIER À FAIBLE COÛT POUR CIRCUITS INTÉGRÉS FABRIQUÉS EN PETITE QUANTITÉ La présente invention concerne des boîtiers de circuits intégrés et plus particulièrement des boîtiers destinés à des circuits particuliers ou à des combinaisons de brochage spécifiques fabriqués en petite quantité. De tels boîtiers sont utilisés pendant le test initial des circuits intégrés, pour des tests paramétriques de structures de test ou des tests fonctionnels de circuits prototypes. Ces circuits doivent être mis en boîtier pour permettre d'effectuer une analyse de contraintes thermiques, une analyse de fiabilité et un test réel du circuit. Couramment, dans de telles applications, on utilise des boîtiers moulés dans une céramique munie d'une cavité centrale pour recevoir un circuit intégré. La figure 1 représente un tel boîtier 10. Des régions de contact externes, sous forme d'une multitude de broches 12, sortent du boîtier. Un repère d'orientation, par exemple une découpe 17 ou un marquage 19, est habituellement prévu. Des parties exposées 16 de conducteurs qui sont électriquement connectés aux broches apparaissent dans la cavité 14. Quand un circuit intégré 18 est placé dans un tel boîtier, il est fixé dans la cavité, par exemple par un adhésif. Un fil 20 est fixé entre chaque plot du circuit intégré et une partie exposée correspondante 16. Un couvercle 22 est habituellement placé sur la cavité 14 pour protéger les fils 20 d'endommagements mécaniques éventuels. Le couvercle est légèrement plus grand que la cavité et est habituellement fixé par soudure. Dans le cas où l'on peut avoir besoin d'un accès au circuit intégré, le couvercle peut être fixé de façon temporaire en utilisant une bande adhésive. Des circuits de type EPROM sont souvent mis en boîtier de cette façon, étant donné que l'on a besoin de lumière ultraviolette pour effacer la mémoire. La figure 1 représente un boîtier de type DIL (boîtier à deux rangées parallèles de broches), mais des boîtiers préfabriqués similaires sont disponibles pour tous les types de boîtier de circuit intégré, notamment pour les boîtiers à rangées de broches sur leurs quatre côtés (QFP ou Quad Flat Package). Les broches externes peuvent être dans un plan perpendiculaire au plan du circuit intégré, de la façon représentée, ou être formées pour se terminer de façon sensiblement coplanaire à la surface inférieure du corps de céramique comme dans des boîtiers à montage en surface. Il existe également des versions à réseau de billes ou à réseau de broches. Les boîtiers préfabriqués décrits ci-dessus sont chers. Étant donné qu'ils doivent être utilisés pour des mises en boîtier en petite quantité, le nombre de boîtiers nécessaires est difficile à prédire. Un nombre relativement grand de types et de dimensions peut être nécessaire pour permettre la mise en boîtier de différents types et dimensions de circuits ou de structures de test. De longs délais d'approvisionnement de tels boîtiers entraînent que des stocks coûteux et importants doivent être conservés. De même, chaque type de boîtier préfabriqué nécessite un couvercle de dimension et de forme spécifique. Si un utilisateur désire utiliser un circuit intégré de dimension ou de forme non-usuelle, il doit faire faire des boîtiers sur commande, ce qui est coûteux. Ceci pose particulièrement problème pour un fabricant de circuits intégrés qui expérimente des dimensions ou des configurations non-usuelles et souhaite essayer divers types de boîtiers. Également, les broches des boîtiers peuvent être endommagées mécaniquement à la fois en cours d'utilisation et pendant le stockage. Un objet de l'invention est de prévoir un boîtier permettant la mise en boîtier peu coûteuse de petites quantités de circuits intégrés. Un objet de la présente invention est de prévoir un boîtier permettant la fabrication peu coûteuse de nouvelles variantes de boîtiers. Un objet de la présente invention est de prévoir un boîtier permettant la production rapide de petites quantités de circuits intégrés en boîtiers. Un objet de la présent invention est de prévoir un boîtier non-susceptible de déformation mécanique de ses régions de contacts externes. En conséquence, la présente invention prévoit un boîtier de circuit intégré comprenant une carte de circuit imprimé ayant des faces supérieure et inférieure, un circuit intégré lié à la face supérieure et des connexions électriques entre des plots du circuit intégré et des plots correspondants de la carte de circuit imprimé, caractérisé en ce que les plots de la carte de circuit imprimé sont électriquement connectés par des pistes de la carte de circuit imprimé à des surfaces de contact externes sur au moins une face de la carte de circuit imprimé, les surfaces de contact externes étant disposées pour correspondre à l'empreinte d'un boîtier de circuit intégré standard. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le boîtier comprend en outre un matériau d'encapsulation recouvrant les connexions électriques et au moins partiellement le circuit intégré mais pas les surfaces de contact externes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le boîtier comprend une pluralité de broches fixées aux surfaces de contact externes et formées pour s'adapter à une embase de boîtier de circuit intégré standard. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les surfaces de contact externes sont présentes sur la face inférieure de la carte de circuit imprimé et sont munies d'une couche de soudure pour fixation à une seconde carte de circuit imprimé. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la carte de circuit imprimé est munie de trous revêtus d'un matériau conducteur pour assurer une connexion électrique entre les deux faces de la carte de circuit imprimé. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le matériau conducteur revêtant les trous forme les surfaces de contact externes et il est prévu une pluralité de broches fixées aux contacts de surface externes. Certains modes de réalisation vont être décrits à titre d'exemples non-limitatifs en faisant référence aux dessins joints parmi lesquels la figure 1 représente un boîtier de l'art antérieur la figure 2 représente un boîtier achevé selon un mode de réalisation de la présente invention les figures 3 et 4 représentent un stade intermédiaire de fabrication d'un boîtier selon un premier mode de réalisation de la présente invention la figure 5 représente un stade intermédiaire de fabrication d'un boîtier selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention les figures 6 et 7 représentent un stade intermédiaire de fabrication d'un boîtier selon un troisième mode de réalisation de la présente invention la figure 8 représente un stade intermédiaire de fabrication d'un boîtier selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention la figure 9 représente un stade intermédiaire de fabrication d'un boîtier selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention les figures 10A à 10F sont des vues en coupe de boîtiers achevés selon plusieurs modes de réalisation de l'invention la figure 11 est une vue en coupe d'un boîtier selon l'art antérieur contenu dans une monture de test ; et la figure 12 est une vue en coupe d'un boîtier selon les figures 10C ou 10D dans une monture de test. La figure 2 représente un boîtier selon la présente invention qui correspond à celui de la figure 1 et est susceptible de le remplacer. Une mince carte de circuit imprimé 50 porte un circuit intégré 18 qui lui est fixé par exemple par un adhésif. Un motif conducteur formé sur la carte 50 comprend des plots de liaison 52 à proximité du circuit intégré, chacun étant relié électriquement à un plot de liaison de broche 54. Des fils 20 sont fixés entre chaque plot du circuit intégré et un plot de liaison correspondant 52. Une broche 12 est fixée à chaque plot de liaison de broche 54. Une résine d'encapsulation 56 est alors appliquée sous forme liquide pour enfermer au moins les fils 20 et une partie du circuit intégré 18. Les broches sont alors formées de façon appropriée pour se trouver à des positions physiques identiques aux broches du boîtier de la figure 1. Quand la résine d'encapsulation est durcie, le boîtier peut être repéré par des repères d'identification selon des techniques habituelles d'impression ou de sérigraphie. Des repères d'orientation tels qu'une découpe 17 ou un marquage 19 peuvent être prévus par découpe ou gravure appropriée, respectivement, de la carte de circuit imprimé 50. Les figures 3 et 4 représentent les faces supérieure et inférieure du boîtier de la figure 2 à un stade intermédiaire de fabrication. Une grille de connexion 60, découpée à partir d'un ruban métallique, définit des groupes 62 de broches 12. Une carte de circuit imprimé 50 est fixée à chaque groupe 62 de broches 12 en soudant chaque broche à un plot de liaison correspondant 54 sur la face inférieure de la carte de circuit imprimé. De cette façon, on obtient un ruban lié à une pluralité de cartes de circuit imprimé. Un circuit intégré 18 est fixé à la face supérieure de chaque carte. Des fils 20 sont fixés entre des plots de liaison 52 de la carte de circuit imprimé et des plots 68 du circuit intégré, selon des techniques connues couramment utilisées dans le domaine de la mise en boîtier de circuits intégrés. Ensuite, une résine liquide est appliquée pour recouvrir complètement au moins les fils 20. Habituellement, cette résine sera appliquée pour recouvrir toute la surface du circuit intégré et souvent également les conducteurs du circuit imprimé. Dans des cas tels que celui d'un circuit EPROM, une partie du circuit intégré reste dégagée pour permettre d'effacer la mémoire par exposition à un rayonnement ultraviolet. Le circuit intégré 18 est connecté par ses plots 68 et les fils 20 aux plots de liaison 54. Des pistes 67 sur la carte de circuit imprimé relient les plots de liaison 52 à des trous traversant métallisés 72 qui sont eux-mêmes électriquement reliés par des pistes 67 du côté inférieur de la carte de circuit imprimé à des plots de liaison de broches 54. Si on le préfère, les broches peuvent être fixées à la face supérieure de la carte, auquel cas, il suffit de prévoir une carte de circuit imprimé simple face. La figure 5 représente un stade intermédiaire de fabrication d'un boîtier selon l'invention utilisant une carte de circuit imprimé simple face moins coûteuse encore qu'une carte double face. Des caractéristiques communes aux figures 3 et 4 sont désignées par des références communes. Le boîtier ainsi formé est peu coûteux et peut être fabriqué relativement rapidement car il n'utilise que des composants très simples. Pour recevoir des circuits intégrés de diverses dimensions ou configurations de plots, il suffit de fabriquer un nouveau circuit imprimé, ce qui est rapide et peu coûteux. Les figures 6 et 7 représentent les faces supérieure et inférieure d'un boîtier à montage en surface de type QFP selon l'invention, à un stade intermédiaire de fabrication. Des carac téristiques communes à celles représentées dans les figures précédentes portent les mêmes références. Un circuit intégré 18 est fixé, par exemple par un adhésif, à une carte de circuit imprimé 50. Les plots 52 sont prévus sur la carte de circuit imprimé pour relier des pistes 67 à des plots 68 du circuit en utilisant des fils 20. Les pistes 67 sont connectées par des trous traversant métallisés 72 à des pistes sur la face inférieure de la carte de circuit imprimé. Ces pistes sont reliées à des plots 70 vers la périphérie de la carte, ces plots devant être utilisés comme surfaces de contact externes. Des plots similaires 70' peuvent être prévus sur la surface supérieure de la carte de circuit imprimé et des plots correspondants 70, 70' peuvent être connectés électriquement l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un trou traversant métallisé, bien que ceci ne soit pas toujours nécessaire. Une bague de retenue de liquide 80 peut être prévue sur la face supérieure de la carte de circuit imprimé. Cette bague peut être définie dans le métal des pistes de la carte de circuit imprimé. Quand de la résine est ensuite appliquée pour encapsuler des fils 20, le circuit 18 et les plots 52, la résine liquide s'écoulera jusqu'à ce qu'elle atteigne la bague de retenue. La quantité de résine ajoutée doit être soigneusement contrôlée pour que la tension superficielle du liquide soit suffisante pour arrêter l'écoulement du liquide quand il atteint un bord interne ou externe de la bague de retenue de liquide. Un repère d'orientation 19 peut être placé à l'extérieur de cette bague ou tout repère d'orientation équivalent peut être utilisé. La figure 8 représente une carte de circuit imprimé à une seule face qui pourrait être utilisée pour fabriquer un boîtier selon l'invention. Comme des pistes 67 recouvrent une grande partie de la surface de cette carte, il n'est pas possible d'ajouter une bague de retenue de liquide. Les plots de liaison 68 d'un circuit intégré 18 sont connectés par des fils 20 aux plots 52 de la carte de circuit imprimé et de là à des surfaces de contact externes 70. Tous ces éléments se trouvent sur la face supérieure de la carte. Un boîtier utilisant cette carte de circuit imprimé ne peut être utilisé comme boîtier à montage en surface mais peut être utilisé en relation avec une embase, comme cela sera est exposé ci-dessous. La figure 9 représente un boîtier du type à réseau de billes ou réseau de broches selon l'invention, avant application d'une résine d'encapsulation. Des plots 52 de la carte de circuit imprimé 50 sont connectés par des pistes 67 à des trous traversant métallisés 72. Une bague de retenue de liquide 80 peut être prévue. Un repère 19 peut être placé à l'extérieur de cette bague, ou bien un coin 83 peut être découpé, pour servir de repère d'orientation. Sur la surface inférieure du circuit imprimé, seuls des petits plots sont présents autour des trous 72. Des bossages de soudure peuvent être prévus sur ces petits plots. Même ces petits plots pourraient être éventuellement omis et le revêtement des trous traversant utilisé seul. Le boîtier peut alors être utilisé en tant que boîtier à réseau de billes. En plaçant des broches dans les trous 72, le boîtier peut être utilisé comme boîtier à réseau de broches. Les figures 10A à 10F sont des vues en coupe de boîtiers achevés selon la présente invention. La figure 10A représente une vue en coupe du boîtier des figures 3 et 4. Un revêtement maximum de résine d'encapsulation 56 est représenté pour protéger complètement les fils 20, le circuit 18 et la carte 50. Un revêtement minimum de résine d'encapsulation 56' est également représenté en pointillés. Il faut au moins que les fils 20 soient complètement encapsulés jusqu'à leurs extrémités. Un trou central 59 peut être prévu dans la résine pour permettre un effacement par ultraviolets de circuits EPROM, par exemple, ou encore pour permettre un test à pointes des circuits intégrés en cours d'utilisation. La figure 10B représente une vue en coupe du boîtier de la figure 5. Les broches 12 sont fixées à la surface supérieure de la carte à une seule face. Ce boîtier et celui de la figure 10A sont adaptés à être montés dans des embases DIL classiques. La figure 10C représente une coupe du boîtier des figures 6 et 7. Il s'agit d'un boîtier QFP à montage en surface. Une pâte de soudure 61 peut être appliquée aux surfaces de contact externes inférieures 70 pour faciliter le montage sur une carte de circuit à montage en surface. La figure 10D représente une vue en coupe du boîtier de la figure 8. Ce boîtier, qui a des surfaces de contact externes seulement du côté supérieur de la carte de circuit imprimé, ne peut pas être monté sur une carte de circuit imprimé mais peut être utilisé dans des buts de test comme cela sera exposé ciaprès. La figure 10E est une vue en coupe du boîtier de la figure 9. Il s'agit d'un boîtier à réseau de billes. En ajoutant une pâte de soudure 61 sur les petits plots 78 de la face inférieure, on facilite le montage sur une carte de circuit à montage en surface. En prévoyant des trous traversant métallisés 72 sur chaque région de contact, le boîtier s'appuiera de façon sûre sur des montages de test utilisant un réseau de broches pour entrer en contact avec le boîtier. La figure 10F représente un boîtier à réseau de broches selon l'invention. Il est obtenu en insérant des broches 63 dans les trous métallisés 72 du boîtier de la figure 10E. Ce boîtier pourra être utilisé en relation avec une monture de test à réseau de broches classique ou bien être utilisé dans des assemblages de cartes de circuit. Pendant le test de circuits ou de structures de test, les boîtiers sont souvent placés dans des embases de test. La figure 11 représente une embase de test typique maintenant un boîtier à montage en surface. Le boîtier 110 comporte une pluralité de conducteurs 115. Une embase de test comprend une partie de base 117 et une partie de couvercle 119. L'une ou l'autre ou ces deux parties comprennent des contacts à ressort 121 qui, une fois contactés, relient électriquement les conducteurs 115 quand la partie d'embase et la partie de couvercle sont montées l'une sur l'autre. Des connexions électriques non-représentées dans le schéma relient les contacts 115 à un testeur, ce qui permet au circuit contenu dans le boîtier 110 d'être testé. A la suite de tests répétés, de manipulation ou de stockage des boîtiers 110, les conducteurs 115 en viennent souvent à se déformer ou à se casser, rendant le test du circuit associé difficile ou impossible. La figure 12 représente la monture de test de la figure 11 dans laquelle est disposé un boîtier 131 selon l'invention. Étant donné que la configuration des plots de contact externes de la carte de circuit imprimé du circuit 131 correspond exactement à l'empreinte du boîtier 110, aucune modification à l'embase de test n'est requise. Selon celle des parties de base ou de couvercle de la monture qui comprend les contacts à ressort 121, le boîtier 131 doit être muni de surfaces de contact externes sur sa face supérieure, sa face inférieure ou ses deux faces. En formant les surfaces de contact externes sur les deux faces, le boîtier résultant peut être utilisé avec toute monture de test. En utilisant le boîtier selon l'invention, on ne risque pas de déformer ou de casser les conducteurs. Le boîtier est donc très robuste. Dans tous les modes de réalisation de l'invention, on obtient un boîtier à faible coût pour monter des petites quantités de circuits ou de structures de test. Quand une nouvelle dimension ou un nouveau motif d'interconnexion est nécessaire, on ne doit reconcevoir et produire qu'une nouvelle carte de circuit imprimé. Ceci est une opération très rapide et relativement peu coûteuse par rapport à l'achat de boîtiers préfabriqués. Les cartes de circuit imprimé requises pour former des boîtiers selon la présente invention, peuvent être fabriquées et stockées en grand nombre à faible coût et occupent peu de place. Bien que l'on ait appelé "résine" le matériau d'encapsulation, on peut utiliser tout matériau qui est appliqué sous forme liquide à une température appropriée et qui durcit pour fournir un matériau solide sans dilatation, contraction ou déformation notable. Ce liquide peut être appliqué manuellement ou automatiquement, en utilisant une quantité choisie de liquide. Bien qu'elle ait été décrite en relation avec un nombre limité de types de boîtiers (à deux rangées de broches alignées (DIL), à montage en surface, à réseau de billes, à réseau de broches), l'invention s'applique à tout type de boîtier de circuit intégré et des variantes propres à réaliser l'adaptation à d'autres types de boîtiers sont dans le domaine des capacités de l'home de l'art. REVENDICATIONS 1. Boîtier de circuit intégré comprenant une carte de circuit imprimé ayant des faces supérieure et inférieure, un circuit intégré (18) lié à la face supérieure et des connexions électriques (20) entre des plots (68) du circuit intégré et des plots correspondants (52) de la carte de circuit imprimé, caractérisé en ce que les plots de la carte de circuit imprimé sont électriquement connectés par des pistes (67) de la carte de circuit imprimé à des surfaces de contact externes (54, 72) sur au moins une face de la carte de circuit imprimé, les surfaces de contact externes étant disposées pour correspondre à l'empreinte d'un boîtier de circuit intégré standard. 2. Boîtier selon la revendication 1, comprenant en outre un matériau d'encapsulation (56) recouvrant les connexions électriques (20) et au moins partiellement le circuit intégré mais pas les surfaces de contact externes. 3. Boîtier selon la revendication 1, comprenant une pluralité de broches (12) fixées aux surfaces de contact externes et formées pour s'adapter à une embase de boîtier de circuit intégré standard. 4. Boîtier selon la revendication 1, dans lequel les surfaces de contact externes sont présentes sur la face inférieure de la carte de circuit imprimé et sont munies d'une couche de soudure pour fixation à une seconde carte de circuit imprimé. 5. Boîtier selon la revendication 1, dans lequel la carte de circuit imprimé est munie de trous (72) revêtus d'un matériau conducteur pour assurer une connexion électrique entre les deux faces de la carte de circuit imprimé. 6. Boîtier selon la revendication 5, dans lequel le matériau conducteur revêtant les trous forme les surfaces de contact externes et en ce qu'il est prévu une pluralité de broches fixées aux contacts de surface externes.