FR2521780A1 - Dispositif a circuit integre presentant un moyen d'amortissement interne des signaux transitoires vis-a-vis de plusieurs sources d'alimentation electrique - Google Patents

Dispositif a circuit integre presentant un moyen d'amortissement interne des signaux transitoires vis-a-vis de plusieurs sources d'alimentation electrique Download PDF

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF A CIRCUIT INTEGRE. IL COMPREND UN CADRE DE MONTAGE PORTANT UN CONDENSATEUR DE CERAMIQUE 20 QUI CONSTITUE LE SUPPORT D'UNE PASTILLE DE SILICIUM 11 A MULTIPLES CIRCUITS ET A AU MOINS DEUX CIRCUITS D'ALIMENTATION ELECTRIQUE, A SAVOIR UN CIRCUIT PRINCIPAL C, C ET UN CIRCUIT SECONDAIRE C, C. LE CONDENSATEUR EST EN SHUNT AUX BORNES DU CIRCUIT D'ALIMENTATION ELECTRIQUE PRINCIPAL. UNE COUCHE CONDUCTRICE 28 DISPOSEE SUR LA COUCHE DE CERAMIQUE SUPERIEURE DU CONDENSATEUR DEFINIT, AVEC L'ELECTRODE SITUEE LE PLUS HAUT DANS LE CONDENSATEUR, UNE DEUXIEME CHARGE CAPACITIVE QUI EST EN SHUNT SUR LES BORNES DU CIRCUIT D'ALIMENTATION SECONDAIRE. CES PETITS CONDENSATEURS PERMETTENT D'AMORTIR EFFICACEMENT LE BRUIT ET LES IMPULSIONS TRANSITOIRES DANS LE DISPOSITIF A CIRCUIT INTEGRE.

Description

La présente invention concerne les dispositifs à circuit intégré et, en
particulier, les dispositifs à circuit intégré
utilisés comme circuits de mémorisation.
L'utilisation de dispositifs à circuit intégré, notamment comme composants de circuits de mémorisation dans des calculateurs et dans des applications analogues, est largement répandue Comme
cela est par exemple souligné dans la demande de brevet des Etats-
Unis d'Amérique N O 224 127 déposée le 12 Janvier 1981 par la deman-
deresse sous le titre "Integrated Circuit Device and Subassembly", une fréquente source d'erreur des calculateurs se manifeste lors de l'activation d'un ou plusieurs éléments de circuits de commutation d'un circuit intégré, ceci entraînant la création de courants et de tensions transitoires Ces courants et tensions transitoires sont injectés dans le ou les circuits d'alimentation électrique sous
forme d'impulsions, lesquelles peuvent, dans de nombreux cas, présen-
ter des caractéristiques qui approchent celles d'un signal fonc-
tionnel La production de semblables signaux fonctionnels rend possible l'obtention d'une lecture erronée ou la transmission d'une information inexacte, ceci donnant lieu à ce qu'on appelle dans
l'industrie une "erreur de logiciel".
De façon classique, la transmission d'impulsions d'une
amplitude susceptible de créer une erreur dans le circuit d'alimen-
tation électrique est évitée par la mise en place, en parallèle
avec l'entrée du circuit, d'un condensateur qui amortit les impulsions.
Comme cela est noté dans la demande de brevet citée
ci-dessus, la longueur du conducteur qui va du condensateur d'amor-
tissement extérieur aux bornes d'alimentation électrique du dispo-
sitif à circuit intégré est directement liée à la capacité nécessaire à l'amortissement effectif Lorsque des fils externes longs sont utilisés entre le dispositif à circuit intégré et le condensateur d'amortissement, la capacité nécessaire est beaucoup plus grande que ce n'est le cas lorsque, comme dans la demande de brevet citée, le condensateur est matériellement incorporé dans le dispositif à circuit intégré de sorte que les fils conducteurs utilisés entre les bornes de l'alimentation électrique et le condensateur peuvent
Etre maintenus à une très courte longueur.
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support de la pastille de circuit intégré ainsi qu'un dispositif de shuntage principal pour l'alimentation électrique principale, se distinguant en ce qu'il est défini, entre l'électrode située le plus haut du condensateur et un revêtement conducteur placé au-dessus de la surface extérieure du condensateur, un condensateur secondaire destiné à amortir un circuit d'alimentation électrique secondaire du dispositif à circuit intégré, la substance diélectrique formant la surface du bottier du condensateur principal constituant l'élément
diélectrique du condensateur secondaire.
Un autre but de l'invention est de proposer un dispo-
sitif à circuit intégré perfectionné du type décrit ci-dessus, o
il est évité de devoir prévoir des condensateurs extérieurs d'amor-
tissement d'alimentation électrique pour plusieurs circuits.
La description suivante, conçue à titre d'illustration
de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif à circuit intégré selon l'invention qui ne peut être distingué, de l'extérieur, de dispositifs classiques; la figure 2 est une vue en plan agrandie d'une coupe d'une longueur de matériau en feuille métallique destinée à être transformée en un cadre de montage pour soutenir le condensateur et la pastille de circuit intégré; la figure 3 est une vue en perspective fragmentaire montrant un dispositif à circuit intégré selon l'invention à une phase intermédiaire de la production, à savoir avant l'encapsulation; la figure 4 est une vue en coupe verticale au travers de l'ensemble de cadre de montage et de la pastille de circuit intégré qui y est montée; et
la figure 5 est une vue simplifiée du circuit incor-
porant la pastille de circuit intégré et le condensateur.
On se reporte maintenant aux dessins, et, en particulier à la figure 2, o l'on peut voir une courte section d'une bande allongée 10 de métal fin qui a été perforée ou découpée d'une manière connue dans la technique de manière à former plusieurs
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D'autres structures dans lesquelles des tentatives ont été faites pour produire un dispositif à circuit intégré possédant un condensateur associé comprennent par exemple les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 023 198, N O 4 105 475, N O 4 168 507, N O 4 208 698 et N O 4 249 196, et le brevet japonais no 53-121 329. L'invention peut être résumée comme concernant un dispositif à circuit intégré du type à cadre de montage perfectionné qui se distingue en ce que l'on peut réaliser l'amortissement interne de plusieurs circuits d'alimentation électrique connectés au circuit
intégré.
Selon l'invention, un condensateur de céramique est connecté au cadre de montage à la fois électriquement et mécaniquement comme dans le cas de la demande de brevet citée, le condensateur assurant le support de montage mécanique de la pastille de circuit intégré Le condensateur de céramique est monté en shunt aux bornes d'alimentation électrique à l'aide de fils conducteurs d'une longueur minimale Pour réaliser l'amortissement d'impulsions vis-à-vis d'un circuit d'alimentation électrique secondaire, on forme un deuxième condensateur en déposant une couche d'électrode conductrice sur la face externe de la céramique constituant le bottier du condensateur principal, la couche d'électrode supplémentaire conductrice extérieure étant en concordance au moins partiellement avec l'électrode interne située le plus haut dans le condensateur principal On voit donc qu'il est créé un condensateur secondaire dans lequel l'électrode interne située le plus haut du condensateur principal et la couche conductrice extérieurement déposée définissent les électrodes, tandis que le bottier, c'est-à-dire la face extérieure de céramique du condensateur principal, définit l'élément diélectrique Du fait de la petite longueur de fil nécessaire pour shunter l'entrée d'alimentation secondaire du dispositif à circuit intégré, le condensateur secondaire
peut efficacement amortir les impulsions dans le circuit d'alimenta-
tion électrique secondaire, nonobstant la valeur relativement faible
de la capacité ainsi créée.
C'est donc un but de l'invention de proposer un dispo-
sitif à circuit intégré perfectionné qui comprend un cadre de montage possédant un condensateur de céramique qui définit la plate-forme de
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aires évidées B, les éléments métalliques M qui subsistent entre les parties évidées B étant utilisés pour former des conducteurs 15 destinés à être fixés par leur extrémité la plus intérieure aux contacts C (figure 3) du circuit formé à l'in Lérieur d'une pastille 11 de circuit intégré au silicium semi-conducteur, d'une manière connue
dans la technique.
La pastille de circuit intégré terminée, laquelle est d'apparence classique, comme on peut le voir sur la figure 1, est encapsulée à l'intérieur d'une masse moulée de polymère 12 et comporte plusieurs parties conductrices 13 dirigées vers l'extérieur et vers le bas, dont les extrémités éloignées sont, dans l'utilisation finale, électriquement connectées dans des parties réceptrices complémentaires
appartenant à une plaquette de circuit imprimé.
Comme on peut le voir sur la figure 2, et comme cela est particulièrement souligné dans la demande de brevet citée ci-dessus, les parties conductrices 15 sont initialement formées solidairement avec une plateforme métallique centrale 16 laquelle, après découpage suivant les lignes 17-17 et pliage de la manière indiquée sur les figures 3 et 4, constitue des éléments de support 18 et 19 sur
lesquels peut être monté le condensateur de céramique 20.
Comme cela est classique, le condensateur de céramique 20
est doté de bornes terminales 21 et 22 qui sont respectivement con-
nectées à une sur deux des couches d'électrode 23 et 24 du condensa-
teur Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, des parties de soudure 25 et 26 fixent mécaniquement et électriquement les bornes
21 et 22 respectives aux éléments de support 19 et 18.
Comme on peut mieux le voir sur les figures 3 et 4, le condensateur 20 comporte une couche de revêtement supérieure 27
qui constitue une partie de l'encapsulation des électrodes 23 et 24.
On comprendra que la couche 27 est constituée de la m me céramique que la partie corps principale du condensateur et présente donc un coefficient diélectrique élevé Une couche conductrice 28 d'argent ou d'une substance analogue est déposée par-dessus la couche de céramique supérieure 27, la couche 28 étant au moins partiellement en concordance avec l'électrode 24 ' située le plus haut à l'intérieur du corps du condensateur On verra donc que la couche 24 ' appartenant à l'intérieur qu condensateur et le revêtement conducteur en argent 28
définissent, avec la couche de céramique intermédiaire 27 du conden-
sateur 20, un condensateur secondaire ayant une capacité inférieure à celle du condensateur 20 On notera en outre que l'électrode 24 ' est connectée par l'intermédiaire de la borne 21 et de la partie de
soudure 25 à l'élément de support 19 conduisant au conducteur 15 a.
Le condensateur formé par l'électrode 24 ', la couche 27 et l'électrode 28 (ce condensateur secondaire étant ci-après désigné par la référence ) peut être connecté en shunt entre les bornes d'un deuxième circuit d'alimentation électrique, de valeur inférieure, du dispositif à circuit intégré afin d'assurer un amortissement vis-à-vis de la
transmission d'impulsions dans cette alimentation secondaire.
On va décrire ci-dessous une manière préférée d'effectuer la connexion au condensateur secondaire 30, étant entendu qu'il existe d'autres moyens pour introduire cette capacité dans le circuit, ainsi
que cela apparattra de manière évidente à l'homme de l'art.
On lie l'élément 11 formant la pastille de circuit intégré, laquelle est constituée par une substance semi-conductrice qui peut être par exemple du silicium, à la couche conductrice 28 formant l'électrode supérieure du condensateur 30 au moyen d'ung couche 31 d'un composé de liaison conducteur, qui peut Etre, à titre d'exemple, un adhésif du type résine époxyde chargée en métal, ou
une substance équivalente On notera que l'électrode 28 est électri-
quement connectée au corps de la pastille semi-conductrice 11 ou bien, si on le souhaite, à un élément de circuit formé sur la pastille et apparaissant à découvert sur la face inférieure de la pastille,
par conséquent en contact électrique avec la couche 31.
Un conducteur 15 b faisant partie du cadre de montage est, par exemple, associé e la tension négative de l'alimentation électrique secondaire Un conducteur 33 faisant fonction de cavalier connecte la borne 15 b à un contact C', ce dernier étant le contact d'alimentation électrique secondaire d'entrée de la pastille 11 La source de potentiel de la terre du circuit interne du circuit intégré associé à l'alimentation secondaire est obtenue via un conducteur de terre 15 a de l'ensemble de cadre de montage qui est connecté à un contact C" par un cavalier 34 Ainsi que cela a précédemment été
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noté, la réalisation du contact entre l'électrode 24 ' du condensateur auxiliaire 30 et la borne de terre I 5 a s'effectue par l'intermédiaire de la borne terminale 21 et de l'élément de support 19 La couche conductrice 28 qui constitue une électrode du condensateur 30 est connectée à un contact C' par un trajet de circuit interne direct passant à l'intérieur de la pastille On observera donc que le condensateur auxiliaire 30 est shunté sur l'entrée d'alimentation électrique secondaire, laquelle est connectée entre le conducteur 15 b du cadre de montage et le conducteur 15 a de mise à la terre La borne terminale 22 du conducteur principal 20 est connectée à l'élément de support 18 du cadre de montage qui possède un élément conducteur 15 c connecté au côté positif de l'alimentation électrique principale et, par un cavalier 40, au contact positif C"' de la pastille de circuit intégré 11 La borne terminale 21 du condensateur principal est connectée à l'élément de support 19, lequel est connecté à l'élément conducteur 15 a de mise à la terre Ainsi, le condensateur principal est shunté sur la pastille de circuit intégré et l'alimentation
électrique principale.
Les cavaliers restantssont utilisés de la manière habituelle pour réaliser des connexions entre les divers conducteurs du cadre de montage et les divers contacts C du dispositif A
circuit intégré.
Une fois réalisées les connexions voulues, on découpe, de la manière habituelle, les parties S qui relient les éléments conducteurs 15 adjacents afin d'isoler électriquement les divers éléments conducteurs 15 Une fois les éléments conducteurs isolés et
après enlèvement des bords du cadre de montage, on plie les conduc-
teurs suivant la configuration finale présentée en 13 sur la figure 1,
après quoi on réalise l'encapsulation dans une masse de polymère 12.
Le circuit intégré ainsi achevé est alors prat à tre
utilisé On admettra, sur la base de la description précédente, que
le dispositif à circuit intégré contient un condensateur qui cons-
titue une plate-forme de support pour la pastille semi-conductrice.
La surface diélectrique supérieure du condensateur est utilisée, en combinaison avec une couche d'électrode déposée extérieurement, pour définir un condensateur secondaire avec la couche d'électrode interne située le plus haut dans le condensateur Il est donc fourni, sans
augmentation sensible du coût, un dispositif à semi-conducteur possé-
dant deux éléments capacitifs, à savoir un condensateur principal destiné b #tre monté en shunt sur les bornes de l'alimentation électrique principale du dispositif et un condensateur secondaire
défini par la couche supérieure diélectrique du condensateur, l'élec-
trode interne située le plus haut dans le condensateur et la couche
d'électrode métallique extérieurement déposée.
Ainsi qu'il résulte clairement de la description qui
vient d'être présentée, diverses variantes peuvent etre proposées dans le cadre de l'invention Plus particulièrement, on considère que la contribution du principe de l'invention se situe dans la combinaison d'un cadre de montage, d'un condensateur de céramique incorporé dans le cadre de montage comme support pour une pastille de circuit intégré,
et dans l'utilisation de la surface diélectrique supérieure du conden-
sateur de support en association avec une électrode extérieurement déposée et l'électrode interne située le plus haut pour former deux condensateurs distincts permettant de shunter deux circuits d'entrée d'alimentation électrique afin d'empocher la transmission dans le circuit de courantset de tensions transitoires de commutation Le moyen spécifique permettant de réaliser la connexion électrique avec les condensateurs peut Etre considéré comme un exemple et ne constitue en aucune façon une limitation De même, il entre dans les limites de l'invention de proposer des condensateurs supplémentaires obtenus par isolation électrique de la couche métallique extérieurement
dépos'ée o chaque partie isolée de la couche déposée forme un conden-
sateur distinct avec les éléments concordants de l'électrode située
le plus haut dans le condensateur principal.
Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,
à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à
titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes
et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.

Claims (4)

R E V E N D I C A T I O N S
1 Ensemble d'amortissement interne des signaux transitoires pour dispositif à circuit intégré recevant plusieurs alimentations électriques, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce métallique ( 10) en réseau comportant plusieurs éléments conducteurs ( 15), une paire ( 15 a, 15 c) desdits éléments conducteurs possédant des extrémités séparées ( 18, 19), un condensateur ( 20) possédant une partie corps
diélectrique dotée d'électrodes internes séparées ( 23, 24) et possé-
dant des bornes terminales ( 21, 22) mécaniquement soutenues par les deux extrémités séparées et électriquement connectées à celles-ci et aux électrodes séparées alternées ainsi qu'une couche de substance conductrice ( 28) formée sur la surface externe dudit
condensateur afin de définir un deuxième condensateur ( 20) relati-
vement à l'électrode interne supérieure du premier condensateur.
2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce
qu'une pastille de circuit intégré ( 11) d'une substance semi-conduc-
trice est montée sur ladite couche de substance conductrice, ladite pastille possédant au moins deux paires d'entrées d'alimentation électrique (C', C" et CI'', C") et des moyens permettant de connecter chacune desdites paires d'entrées à un condensateur associé afin
d'être shuntée par celui-ci.
3 Dispositif à circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison avec une masse de substance isolante de polymère ( 12), une pièce métallique ( 10) en réseau formée d'une feuille d'une seule pièce encastrée dans ladite masse, ladite pièce en réseau comportant plusieurs éléments conducteurs ( 15) possédant des parties qui sont disposées en alignement coplanaire à l'intérieur de ladite masse, lesdits éléments conducteurs comportant des parties de contact dépassant à l'extérieur de ladite masse, une paire desdits éléments conducteurs qui sont à l'intérieur de ladite masse possédant des bornes terminales intérieures séparées ( 15 a, 15 c) qui définissent une plate-forme de support comportant une paire de parties de montage séparées qui sont écartées du plan desdites parties conductrices, ladite paire d'éléments conducteurs et les parties de montage associées étant destinées à être connectées aux
bornes d'une première alimentation électrique, un élément supplémen-
taire ( 15 b) desdits éléments conducteurs et un élément ( 15 a) de ladite paire d'éléments conducteurs étant destinés à ttre connectés aux bornes d'une deuxième alimentation électrique, un condensateur ( 20) possédant une paire de bornes d'électrodes ( 21, 22) respectivement montées sur lesdites parties de montage séparées et en contact électrique avec elles, ledit condensateur possédant une partie couche superficielle supérieure sensiblement plane constituée d'une substance diélectrique, la face exposée de ladite couche définissant une aire de montage, ledit condensateur comportant une électrode supérieure interne ( 24 ') qui est en relation d'écartement parallèle avec ladite aire de montage et est connectée à l'une ( 21) desdites bornes d'électrodes de façon à Étre électriquement connectée à la partie de montage associée ( 19), un élément ( 28) formant une couche conductrice sur ladite face exposée en concordance avec au moins une partie de ladite électrode supérieure, une pastille de circuit intégré ( 11) d'une substance semi-conductrice étant montée sur ladite couche conductrice,-ladite pastille comportant une première paire (C", C''') et une deuxième paire (<C, C') d'entrées d'alimentation électrique,
une première paire de moyens conducteurs ( 34, 40) connectant élec-
triquement de manière respective chacune des entrées de ladite première paire d'entrées d'alimentation électrique avec l'un respectif des éléments conducteurs de ladite paire d'éléments conducteurs ( 15 a, 15 c), si bien que ledit condensateur est shunté sur ledit premier contact d'alimentation électrique, un autre moyen conducteur
( 32) connectant électriquement ledit élément conducteur supplémen-
taire ( 15 b) desdits éléments conducteurs avec une entrée (C') de ladite deuxième paire d'entrées d'alimentation électrique de la pastille de circuit intégré, si bien qu'il est formé, en relation de shunt avec la deuxième alimentation électrique et la deuxième paire d'entrées d'alimentation électrique, une charge capacitive définie par ladite électrode supérieure, ladite couche superficielle dudit
condensateur et ladite couche conductrice.
4 Dispositif à circuit intégré selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de liaison conductrice ( 31) placée entre la pastille de circuit intégré et ladite couche conductrice dudit condensateur, ladite couche de liaison fixant la pastille à la couche conductrice. Dispositif & circuit intégré selon la revendication 4, caractérisé en ce que des parties de ladite pastille semi-conductrice constituent un prolongement du trajet conducteur entre ladite couche de liaison et ledit élément supplémentaire appartenant auxdits
éléments conducteurs.
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