Brevet FR2953066A1 — publié le 20110527

B9902 - 09-T0-371 1 MONTAGE EN BOÎTIER POUR COMPOSANTS ÉLECTRONIQUES ASSEMBLÉS PAR CLIP Domaine de l'invention La présente invention concerne de façon générale les circuits électroniques et, plus particulièrement, le montage de puces électroniques en boîtier. L'invention concerne plus parti- culièrement les boîtiers dits à clip dans lesquels, lors du montage, des puces semiconductrices ayant des contacts sur les deux faces sont enserrées entre deux platines conductrices pourvues chacune de pattes de report de contact sur un même plan. Exposé de l'art antérieur Parmi les nombreuses techniques de montage en boîtier de composants semiconducteurs, une technique particulièrement adaptée aux puces ayant un nombre de contacts réduit est un montage dit à clip. Les figures 1A et 1B sont des vues respectives laté- rates et de face d'un dispositif électronique 1 monté dans un boîtier dit SMD (boîtier à montage en surface) et à clip. Une puce semiconductrice 12 formant, par exemple, un composant vertical (par exemple une diode ou un thyristor de puissance) ou un circuit intégré à faible nombre de contacts (typiquement de deux à quatre) est monté sur une zone 142 de réception faisant partie d'un socle 14, cette zone étant de surface supérieure à B9902 - 09-T0-371 2 la surface de la puce 12. La platine 142 se prolonge à l'extérieur du boîtier par au moins une patte 144 coplanaire, de raccordement à l'extérieur. Un capot 16, appelé clip, est rapporté sur la face supérieure de la puce 12 et est conformé de façon à définir au moins une patte 164 de connexion à l'extérieur du boîtier dans le plan du socle 14. Une zone 162 de recouvrement de la puce est reliée à la ou aux pattes 164 par une portion incurvée 166. Dans l'exemple de la figure 1B, on suppose que le boîtier comporte une seule patte de connexion 144 côté socle et une seule patte de connexion 164 côté capot. Les socles 14 et capots 16 sont en un matériau conducteur, le plus souvent en cuivre. Dans le cas d'un boîtier dont l'un des éléments, socle ou capot, comporte plus d'une patte conductrice, une région isolante (par exemple en céramique) est prévue sur la zone 142 ou 162 pour dissocier les contacts. La puce 12 comporte des contacts sur ses deux faces qui sont reportés sur les zones 142 et 162 du socle 14 et du capot 16 par brasure ou soudure 18 (figure 1B). Le plus souvent, l'ensemble est encapsulé dans une résine isolante 10 (illustrée par des pointillés en figure 1A). Des boîtiers tels qu'illustrés en figures 1A et 1B sont obtenus par lots à partir de grilles de connexion (lead frame) comportant un grand nombre de supports et de capots temporairement reliés entre eux. La figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de système classique d'assemblage de puces en boîtier de dispositifs 1 tels qu'illustrés aux figures 1A et 1B. Un cadre d'assemblage 22 reçoit une première grille de connexion 24 comportant les supports 14 reliés les uns aux autres. Puis, les puces 12 (non représentées en figure 2) sont déposées sur les platines 142 des supports 14 avec interposition d'une couche de brasure. Puis, une seconde grille de connexion 26 comportant les capots 16 est rapportée sur l'ensemble avec, là encore, interposition d'une couches de brasure. Le position- nement des grilles 24 et 26 l'une par rapport à l'autre est B9902 - 09-T0-371 3 assuré par des pions 222 saillant du cadre 22 et engagés dans des orifices correspondant des grilles 24 et 26. L'ensemble tient par gravité. L'ensemble est soumis à un traitement thermique pour 5 souder les contacts de la puce. Le cas échéant, la partie supérieure de l'assemblage est placée dans un moule pour noyer les différents circuits dans une résine époxy. Enfin, les circuits sont individualisés par découpe de 10 leurs pattes 144 et 164 (figure 1A et 1B) de connexion des grilles 24 et 26, de façon à obtenir les dispositifs électroniques encapsulés 1. Le recours à un cadre 22 de manipulation engendre un inconvénient lié à la masse thermique de l'ensemble du système 15 d'assemblage. Cette masse thermique accroît le coût de fabrication. De plus, apparaît une inhomogénéité dans les gradients thermiques entre la périphérie et le centre. Par ailleurs, le fait que la tenue de l'ensemble n'est assurée que par gravité engendre un risque de déplacement lors 20 des manipulations avec traitement thermique, voire une déformation des grilles connexion dans la direction verticale dans leurs parties centrales ne reposant pas sur le cadre. Cela nuit à la qualité de l'assemblage. Résumé 25 Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients des systèmes d'assemblage usuels de dispositifs électroniques par clip. Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente 30 invention vise plus particulièrement à éviter les problèmes de masse thermique du cadre support usuel. Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente invention est d'améliorer la planéité de l'assemblage. Pour atteindre tout ou partie de ces objets ainsi que 35 d'autres, on prévoit un système de montage en boîtier de puces B9902 - 09-T0-371 4 électroniques comportant une première grille de connexion définissant des zones de réception de puces ; et une seconde grille de connexion définissant des zones de recouvrement des puces, les grilles comportant, au moins en périphérie, des paires d'éléments à coopération mutuelle pour un maintien des grilles entre elles. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque paire d'éléments comporte une patte saillante d'une des grilles et un orifice en regard dans l'autre grille. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'assemblage des grilles de connexion par lesdits éléments est de type clip. Selon un mode de réalisation de la présente invention, des éléments à coopération mutuelle sont régulièrement répartis 15 dans les grilles de connexion. Selon un mode de réalisation de la présente invention, lesdits éléments participent à l'alignement des grilles de connexion l'une par rapport à l'autre. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 20 les zones de réception et de recouvrement sont prolongées par des pattes destinées à former des pattes de reprise de contact. On prévoit aussi un procédé de montage en boîtier de puces électroniques au moyen d'un système tel que ci-dessus, comportant les étapes suivantes : 25 disposer des puces électroniques sur lesdites zones de réception, avec interposition d'une couche de brasure ; rapporter la seconde grille de connexion sur la première avec interposition d'une seconde couche de brasure ; soumettre l'ensemble à un traitement thermique ; et 30 découper les boîtiers obtenus. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les puces sont encapsulées avant découpe des grilles de connexion. On prévoit aussi une grille de connexion en un 35 matériau conducteur définissant des zones de réception de puces B9902 - 09-T0-371 semiconductrices d'un système tel que ci-dessus, comportant des ouvertures carrées ou rectangulaires destinées à recevoir des pattes saillantes de la seconde grille de connexion définissant des capots recouvrant les puces. 5 On prévoit aussi une grille de connexion en un matériau conducteur d'un système définissant des capots de recouvrement de puces semiconductrices portées par des zones de réception de la première grille de connexion, comportant des pattes saillantes d'une face et destinées à coopérer avec la première grille de connexion. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1A et 1B décrites précédemment sont des vues latérales et de dessus d'un exemple de dispositif électronique du type auquel s'applique la présente invention ; la figure 2 décrite précédemment est une représen- tation en perspective d'un système usuel de montage de puces en boîtier à clip ; la figure 3 est une vue partielle en perspective d'un mode de réalisation d'une grille de connexion portant des capots ; la figure 3A est une vue partiellement en coupe du cadre de la figure 3 selon la ligne A-A ; la figure 4 est une vue partielle en perspective d'un mode de réalisation d'une grille de connexion portant des supports de puce ; la figure 5 est une vue partielle en perspective de l'assemblage des grilles des figures 3 et 4 ; et la figure 6 est une vue latérale partiellement en coupe de l'assemblage de la figure 5. 30 B9902 - 09-T0-371 6 Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments et étapes utiles à la compréhension de l'in- vention ont été représentés et seront décrits. En particulier, la réalisation des puces semiconductrices et de leurs contacts n'a pas été détaillée, l'invention étant compatible avec les techniques usuelles. De plus, les opérations de brasage et d'encapsulation n'ont pas été détaillées, l'invention étant là encore compatible avec les techniques habituelles. On pourrait penser améliorer la tenue sur le cadre 22 (figure 2) en rapportant des écrous ou moyens similaire de serrage sur les pions 22. Toutefois, cela ne résoudrait ni le problème de masse thermique, ni celui d'une flèche éventuelle dans la partie centrale. On prévoit d'éviter le recours à un cadre pour supporter et maintenir entre elles les grilles de connexion à assembler avec interposition des puces semiconductrices. Pour cela, des éléments sont prévus dans chaque grille de connexion, chacun de ces éléments étant destiné à coopérer, par exemple à la manière d'un clip, pour bloquer les positions respectives des deux grilles l'une par rapport à l'autre. La figure 3 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une partie de grille 36 de capots 16 de recouvre- ment de puces dans un montage en boîtier de type "à clip". La figure 3A est une coupe représentant une partie du cadre 36 au niveau de la ligne A-A de la figure 3. La figure 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une partie de grille 34 de supports 14 de récep- tion des puces. Pour simplifier, les puces n'ont pas été représentées en figures 3 et 4. Chaque support 14 comporte, comme précédemment, une zone 142 de réception d'une puce et une ou plusieurs pattes 144 destinées à reprendre des contacts de la puce vers l'extérieur (deux pattes dans l'exemple de la figure 4). B9902 - 09-T0-371 7 Chaque capot 16 comporte, comme précédemment, une zone 162 de recouvrement de la puce et une ou plusieurs pattes 164 de reprise de contact reliées à la zone 162 par une ou plusieurs portions incurvées de liaison 166 (une seule portion dans l'exemple de la figure 3) Les grilles de connexion 34 et 36 comportent, en périphérie, des éléments à coopération mutuelle pour maintenir les grilles entre elles. Par exemple, la grille 34 comporte des ouvertures 42 destinées à coopérer avec des pattes en forme de clips 44 ménagées en regard dans la grille 36. Les clips sont par exemple obtenus par emboutissage, d'une manière similaire à celle dont sont obtenus les différents capots 16. Dans l'exemple de la figure 3A, les clips 44 ont une forme incurvée repliée pour améliorer la tenue. De préférence et comme l'illustre la figure 3A, des clips de différentes orientations sont prévus de façon à aligner correctement les grilles 34 et 36 l'une par rapport à l'autre. En figures 3 et 4, apparaissent en outre des orifices circulaires 362 et 342. Ces orifices sont habituels et sont destinés à l'indexage pas-à-pas des machines de placement des puces. En variante, des clips pourront être prévus côté grilles 34 et 36 et des ouvertures en regard dans l'autre grille. Toutefois, des clips sur une seule grille de connexion suffisent. La forme des ouvertures 42 peut ne pas être carrée ou rectangulaire comme cela est représenté mais pourrait également être oblongue, tout en présentant préférentiellement des bords rectilignes adaptés à coopérer avec les pattes 44 pour bloquer les grilles l'une avec l'autre. En outre, la pointe des pattes 44 pourra le cas échéant être chanfreinée pour faciliter son introduction dans les ouvertures 42. Le recours à des clips carrés ou rectangulaires évite une rotation d'une grille par rapport à l'autre. B9902 - 09-T0-371 8 Les grilles 34 et 36 sont obtenues par emboutissage et découpe et ne nécessitent aucun usinage. La figure 5 est une perspective partielle des grilles de connexion 34 et 36 assemblés. La figure 6 est une vue en coupe partielle de l'assemblage réalisé. Pour simplifier, les puces et les zones de brasure correspondantes n'ont pas été illustrées en figures 5 et 6. A titre d'exemple particulier de réalisation, l'écart entre les supports et les capots est de quelques dixièmes de millimètre (par exemple entre 0,2 et 0,4 millimètre). Un avantage du mode de réalisation décrit est que l'ensemble de montage peut être manipulé jusqu'à la découpe sans nécessiter de cadre support. Par conséquent, il n'y a plus de problème de masse thermique lié à ce cadre. De plus, l'équilibre du poids du système de montage est amélioré. En outre, en répartissant correctement les clips en périphérie des cadres, voire en prévoyant des clips régulière- ment dans la surface des grilles (par exemple dans des zones centrales 45, figure 4), on améliore la planéité de l'ensemble de montage. Divers modes de réalisation ont été décrits, diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les formes et dimensions à donner aux clips d'assemblage des grilles de connexion pourront varier en fonction de l'application. De plus, la mise en oeuvre pratique de l'invention à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus est à la portée de l'homme du métier en utilisant les techniques habituelles de réalisation des grilles de connexion de puces semiconductrices ainsi que les méthodes habituelles d'encapsulation et de soudure. REVENDICATIONS1. Système de montage en boîtier de puces électroniques comportant : une première grille de connexion (34) définissant des zones (142) de réception de puces ; et une seconde grille de connexion (36) définissant des zones (162) de recouvrement des puces, les grilles comportant, au moins en périphérie, des paires d'éléments (42, 44) à coopération mutuelle pour un maintien des grilles entre elles. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel chaque paire d'éléments comporte une patte (44) saillante d'une des grilles (36) et un orifice (42) en regard dans l'autre grille (34). 3. Système selon la revendication 2, dans lequel l'assemblage des grilles de connexion (34, 36) par lesdits éléments (42, 44) est de type clip. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel des éléments à coopération mutuelle (42, 44) sont régulièrement répartis dans les grilles de connexion (34, 36). 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel lesdits éléments (42, 44) participent à l'alignement des grilles de connexion (34, 36) l'une par rapport à l'autre. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les zones de réception (142) et de recouvrement (162) sont prolongées par des pattes (144, 164) destinées à former des pattes de reprise de contact. 7. Procédé de montage en boîtier de puces électro- niques au moyen d'un système conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant les étapes suivantes : disposer des puces électroniques (12) sur lesdites zones de réception (142), avec interposition d'une couche de brasure (18) ;B9902 - 09-T0-371 10 rapporter la seconde grille de connexion (36) sur la première (34) avec interposition d'une seconde couche de brasure (18) ; soumettre l'ensemble à un traitement thermique ; et découper les boîtiers obtenus. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les puces sont encapsulées avant découpe des grilles de connexion (34, 36). 9. Grille de connexion (34) en un matériau conducteur définissant des zones (142) de réception de puces semiconductrices d'un système conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant des ouvertures carrées ou rectangulaires (42) destinées à recevoir des pattes (44) saillantes de la seconde grille de connexion (36) définissant des capots recouvrant les puces. 10. Grille de connexion (36) en un matériau conducteur d'un système conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, définissant des capots (16) de recouvrement de puces semi-conductrices portées par des zones de réception (14) de la première grille de connexion (34), comportant des pattes (44) saillantes d'une face et destinées à coopérer avec la première grille de connexion (34).