Brevet FR2014142A1 — publié le 19700417

-1- 2014142 La présente invention se rapporte à la fabrication de composants semi-conducteurs et concerne plus particulièrement l'assemblage de petits éléments ou de "dés" semiconducteurs dans des emballages appropriés. 5 Dans l'industrie, un grand nombre de dispositifs semi-conducteurs sont fabriqués dans la même plaquette semi-conductrice. Cette plaquette est ensuite divisée en ce que l'on appelle des "dés", chaque dé contenant un seul dispositif, tel qu'une diode, un transistor ou un circuit intégré. Les dés 10 sont orientés au hasard et sont dispersés, de sorte que chacun d'eux doit être saisi par un opérateur et convenablement orienté. pour permettre de l'assembler dans un emballage approprié. Les opérations de triage et d'orientation nécessaires pour placer correctement les dés dispersés après que la 15 plaquette a été fragmentée sont coûteuses. De plus, les manipulations auxquelles les dés sont soumis pendant ces opérations ont souvent pour résultat de rayer les minces connexions métalliques aboutissant aux diverses régions semi-conductrices situées à la surface de ceux-ci, de sorte que les dés ainsi 20 rayés doivent être mis au rebut. Pour remédier à ces inconvénients, l'invention apporte un procédé dans lequel un certain nombre de rainures sont produites dans une plaquette 'unitaire contenant un certain nombre de dispositifs semi-conducteurs, ces rainures définis-25 sant des plans de fracture affaiblis entre les dispositifs adjacents. L'une des grandes faces de la plaquette est liée, de façon détachable, à une pellicule flexible. On fracture la plaquette le long des plans affaiblis pour séparer les dispositifs adjacents, lesquels restent 30 fixés à la pellicule. On allonge la pellicule pour espacer les dispositifs et pour les fixer à un cadre ouvert. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la présente description donnée unique-35 ment à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : - La Fig. 1 montre une plaquette semi-conductrice rayée et fendillée qui est disposée sur une pellicule de matière plastique. BAD ORIGINAL 17522 -2- 2014142 - la Fig. 2 montre la plaquette de la Fig. 1 après que la pellicule de matière plastique a été distendue ; Les Fig. 3, 4- et 5 illustrent les étapes successives d'un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention 5 - La Fig. 6 est une vue en coupe de l'appareil utilisé pour exécuter l'étape illustrée par la Fig. 5 ; - La Fig. 7 illustre le montage d'un dé semiconducteur sur uae embase conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention. - La Fig. 8 montre le dé et l'embase de la Fig. 7 après assemblage ; et, - La Fig. 9 illustre le montage d'un dé semi con*. ducteur sur des fils de connexion, selon un autre mode de réalisation de l'invention. Par des techniques de fabrication classiques, on forme un grand nombre de transistors ou de circuits intégrés dans des dés 1 d'une plaquette 2, comme le montre la Fig. 1. La plaquette 2 peut être constituée par une matière semi-conductrice monolithique ou par line matière isolante dans laquelle sont encastrées des régions semi-conductrices individuelles. La plaquette est collée à une pellicule flexible 3 qui peut être constituée, par exemple, par une matière thermo-plastique , vinylique par exemple. La plaquette 2 a été fracturée le long des lignes séparant les dés individuels 1, de sorte que ces dés 1 sont physiquement séparés, n'étant retenus en place que par suite de leur adhérence à la pellicule 3» La pellicule 3 peut être amollie par chauffage et peut être distendue d'une manière appropriée afin de produire un ensemble espacé 4 de dés semi-conducteurs individuels 1, comme le montre la Fig. 2. La transformation de la structure représentée sur la Fig. 1 en celle de la Fig. 2 sera qualifiée ci-contre de "expansion" de la plaquette 2. Dans sa forme "expansée", l'ensemble 4- peut être manipulé et traité par des procédés relativement économiques, puisque chaque dé occuppe une position bien déterminée dans un ensemble orthogonal. BAD ORIGINAL 69 17522 -5- 2014142 Pour faciliter la manipulation de l'ensemble 4 de la manière envisagée ici, il est utile de fixer le pourtour de la pellicule 3 à un cadre ou à un cercle ouvert, comme il sera décrit ci-après. 5 Pour produire l'ensemble 4-, on prépare une plaquet te semi-conductrice unitaire selon des techniques classiques. On raye ou on décape ensuite la plaquette le long de lignes situées entre les dispositifs semi-conducteurs individuels afin de former des rainures qui définissent des plans de fracture af-10 faiblis dans la matière de la plaquette. La plaquette ainsi rayée est ensuite fixée de façon détachable à une pellicule flexible de la manière illustrée par la Fig. 3. Comme le montre cette figure 3, la plaquette rayée 15 2 est tenue en position par un mandrin aspirant chauffé 5 qui est maintenu à une température de l'ordre de 90 à 120° C. On place une mince pellicule flexible 3 sur la face découverte de la plaquette et on la plaque contre cette face au moyen d'un rouleau de caoutchouc dur 6. La pellicule 3 peut, avantageusement, avoir 20 une épaisseur de l'ordre de 50 à 12>/u et peut être constituée par une matière plastique vinylique. De préférence, la pellicule 3 est transparente. La température à laquelle le mandrin aspirant 5 est chauffé doit être choisie de façon à amollir la pellicule 3 25 au point qu'il en résulte une adhérence limitée de la plaquette 2, de sorte qu'à un stade ultérieur de la fabrication, les dés individuels de la plaquette 2 puissent être détachés de la pellicule 3. Quand les dés individuelslde la plaquette 2 sont 30 relativement grands, il peut être difficile de limiter l'adhérence entre eux et la pellicule de façon suffisante. Dans ce cas on a trouvé qu'une adhérence contrôlable pouvait être réalisée en texturant ou en profilant la surface de la pellicule 3 qui vient au contact de la plaquette 2. 35 Cette surface texturée peut être produite, par exem ple, en plaçant la pellicule 3 sur un mandrin aspirant chauffé foraminé, et en appliquent un vide pour aspirer de petites parties de la matière du film à 1 ' intérieur. des perforations du mandrin. 69 17522 14142 Dans le cas de la matière plastique vinylique mentionnée, le mandrin peut être chauffé entre 120 et 150° 0, puis refroidi, la pellicule vinylique étant placée sur le mandrin chauffé pendant environ 30 secondes. 5 Après avoir fixé la plaquette 2 à la pellicule 3, on la brise comme l'illustre la Eig. 4, afin de séparer physiquement les dés individuels en rompant la plaquette le long des plans affaiblis définis par les rainures rayées ou décapées. Pour rompre la plaquette, on place la pellicule 3 10 sur un mince support de caoutchouc mousse 7 et on couvre la face découverte de la plaquette 2 d'une feuille de papier (non représentée) pour éviter de la rayer. On fait ensuite passer un rouleau d'acier 8 au-dessus de la feuille de papier afin de fléchir la plaquette 2, de sorte que celle-ci se brise le long 15 des rayures séparant les dés voisins. L'axe longitudinal du rou le au 8 doit être sensiblement ^parallèle aux rainures rayées ou décapées. On fait ensuite tourner l'axe longitudinal du rouleau 8 de 90° de façon qu'il soit parallèle aux rainures correspondantes, et on le fait encore une fois rouler au-dessus de la 20 feuille de papier pour compléter le processus de fragmentation. Après ce processus, chaque dé 1 reste fi?çé à la pellicule de matière plastique 3. L'une ou l'autre des faces de la plaquette 2 peut être fixée à la pellicule 3, selon les opérations de manutent-25 tion ultérieures envisagées. Selon Tin mode de réalisation préféré de l'invention, la face de la plaquette 2 portant les connexions métallisées est placée au contact de la pellicule 3> garantissant ainsi ces connexions contre les rayures accidentelles pendant les manipulations. 30 Après la fragmentation, on dilate la plaquette 2 de la manière représentée sur la Fig. 5* A cette fin, on fixe le pourtour de la pelliculè de matière plastique 3 à une boite à vide 9 au moyen d'une plaquette de serrage 10, de façon que la plaquette 2 s'étende vers le haut. On chauffe ensuite la pel 35 licule de matière plastique 3 par rayonnement au moyen d'une lampe à rayons infra-rouges 11 afin de l'amollir. La chaleur est appliquée à la pellicule•3 pendant environ 30 secondes, et pendant ce temps, le vide est fait dans la boite 9 afin de produire une différence de pressions qui pousse la partie BAD ORIGINAL 69 17522 ~5" 2014142 centrale de la pellicule 3 vers le bas à l'intérieur de la boîte 9. Du fait que la périphérie de la pellicule 3 est Immobilisée par la plaquette de serrage 10, cette pellicule s'allonge en s'abaissant dans la boîte, de sorte que les dés individuels 1 5 s'écartent les uns des autres. En continuant de s'abaisser dans la boîte 9, la pellicule 3 vient au contact d'un cadre ouvert ayant la forme d'un cercle 12, comme l'illustre la Fig. 6. Les côtés du cercle 12 sont couverts d'un adhésif 13» ce qui peut être réalisé, par 10 exemple, en appliquant un ruban adhésif sur les deux faces contre les côtés du cercle. La différence de pressions due à la source de vide agissant à travers les trous 14 du support 15 du cercle, presse la partie de la pellicule 3 qui entoure maintenant l'ensemble expansé 4 contre l'adhésif 13» fixant ainsi la 15 pellicule 3 au cercle 12. On coupe ensuite la source de vide et on enlève la partie de la pellicule 3 s'étendant à 1'extérieur du cercle 12. La structure résultante comprend, comme le montre la Fig. 7» un semi-produit 16 dans lequel le pourtour de la pellicule étirée 20 3 est fixé au cercle 12 par l'adhésif 13. La forme ouverte du cercle 12 maintient la pellicule 3 tendue et permet d'accéder aux deux faces de celle-ci. Les dés individuels espacés 1 de l'ensemble expansé 4 restent fixés de façon détachable à la pellicule 3» chaque dé occupant 25 une position bien déterminée dans 11 ensemble orthogonal 4. Pour monter chaque dé dans un emballage 20 comprenant une embase 21 dont s'étendent les fils de connexion 22, on place le semi-produit 16 de façon que le dé 23 devant être emballé est près de l'embase 21. 30 Une tige 24 de petit diamètre et une partie 25 sont utilisées pour abaisser la partie 26-de la pellicule 3 voisine du dé 23 choisi, afin d'amener ce dé 23 au contact de l'embase 21. La surface de l'embase 21 qui reçoit le dé 23 a 35 été auparavant couverte d'une mince couche ou- d'une goutte d'un adhésif approprié, telle qu'une résine époxyde non polymérisée ou partiellement polymérisée. Quand le dé 23 vient au contact de l'embase 21, cet adhésif le retient et le colle à l'embase. 69 17522 2014142 On rétracte ensuite la tige 24 et l'élasticité de la pellicule 3 fait qu'elle redevient pratiquement plane, écartant ainsi la partie 26 de la pellicule de l'embase 21 en en détachant le dé 23. On peut ensuite placer le semi-produit 16 5 au voisinage d'une autre embase sur lequel le second dé choisi peut être monté et ainsi de suite, le placement du semi-produit 16 par rapport à l'embase 21 et les mouvements de la tige 24 peuvent être commandés manuellement, semi-automatiquement ou automatiquement. La transparence de la pellicule 3 facilite l'a-10 lignement de chacun des dés avec l'embase correspondante. En variante, la surface du dé 23 voisine de l'embase 21 pourrait être couverte d'une couche de résine époxyde durcie, de préférence avant de rayer la plaquette 2. Une goutte de solvant est ensuite déposée sur l'embase 21 avant d'appli-15 quer le dé 23 contre celle-ci. Ainsi, quand la résine époxyde couvrant le dé 23 est amenée par la suite au contact de l'embase 21, le solvant dissout une région de la surface du revêtement de celui-ci. Après évaporation du solvant, la résine époxyde durcie à nouveau et adhère à l'embase 21. 20 En utilisant cette technique, on obtient un tran sistor emballé 27 comme le montre la Fig. 8. La résine 28 fixe le dé 23 choisi à l'embase 21. Les fils de connexion 22 s'étendent à travers l'embase 21 dans laquelle ils sont supportés mécaniquement et dont ils sont isolés électriquement par des 25 joints de verre 29". De petits fils d'or 30 relient les fils de connexion 22 avec les aires de contact correspondantes 31 de la face découverte du dé semi-conducteur 23 choisi. Les techniques ci-dessus pourraient aussi être utilisées pour monter des dés de circuits intégrés 40 sur un ensemble de fils 30 de connexion ayant un certain nombre de sagments métalliques 4-1 s'étendant vers l'intérieur comme l'illustre la Fig. 9« Ces segments métalliques 4-1 peuvent représenter des parties d'une pellicule métallique unitaire. On prépare un objet analogue au■semi-produit 16 35 par les techniques ci-dessus, objet dans lequel une pellicule vinylique flexible transparente 4-2 supportée par ".un cercle ou un cadre (non représenté) comporte un certain nombre de dés espacés 40 fixés de façon détachable à celle-ci, les dés 40 étant disposés de façon à former un ensemble orthogonal, produit par 69 17522 -7- 2014142 une plaquette fragmentée et expansée contenant les circuits intégrés. Chaque dé de circuit intégré 40 est fixé à la pellicule 42 de sorte que les terminaisons en relief 4-2 de chaque 5 dé sont découvertes, c'est à dire, ne sont pas au contact de la pellicule. Chacune des terminaisons en relief 4-3 est connectée à une région semi-conductrice active du dé 40 au moyen d'un tracé de métallisation approprié situé à la surface du dé. De préférence, chacune des terminaisons 43 est couverte d'une mince 10 couche d'une soudure appropriée, tel que l'étain. Les segments métalliques 41 de l1ensemble de fil de connexion ont des aires de contact 44 à leurs extrémités intérieures. Les aires de contact 44, qui sont pratiquement dans un même plan sont, de préférence, couvertes d'une soudure appropriée 15 telle que l'étain et coïncident avec les terminaisons correspondantes 43 du dé. Les segments 41 sont supportés par un plateau métallique 45 qui est chauffé à la température voulue pour produire des soudures entre les aires de contact 44 et les termi-20 naisons 43. Une tige 46 est utilisée pour abaisser la partie 47 de la pellicule 42 qui est voisine du dé 40 devant être monté. Quand les terminaisons 43 du dé 40 touchent les aires de contact chauffées 44 des segments métalliques 41, le contact résultant, 25 c'est à dire la tension superficielle de la soudure en fusion, provoque l'adhérence initiale entre les aires de contact 44 et les terminaisons 43. On rétracte ensuite rapidement la tige 46, avant que se produise un chauffage indésirable de la pellicule 42 et 1'é-30 lasticité de cette dernière écarte la partie 47 de cette pellicule des segments 41, avec pour résultat que le dé 40 se détache de la pellicule 42. L'ensemble de fil de connexion peut ensuite être enlevé du plateau chauffant 45 pour laisser refroidir les sou-35 dures réalisées entre les terminaisons 43 et les aires de contaet 44 correspondantes. 69 17522 -8- 2014142 - 5HEMDIGAÏIONS ~ 1 - Procédé de fabrication de composants semi-conducteurs qui consiste à préparer line plaquette unitaire compor-5 tant un certain nombre de dispositifs semi-conducteurs, à former des rainures dans cette plaquette afin de définir des plans de rupture affaiblis entre les dispositifs adjacents, à lier de façon détachable l'une des grandes faces de la plaquette à une pellicule flexible, à briser ladite plaquette le long des dits 10 plans affaiblis afin de séparer les dispositifs adjacents, les dits dispositifs restant fixés à la dite pellicule, à étirer cette pellicule pour produire un ensemble de dispositifs espacés sur celle-ci, l'invention étant caractérisée en ce que l'on fixe la pellicule ainsi étirée sur un cadre ouvert. 15 2 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel chaque dispositif est constitué par un dé ayant un certain nombre de régions semi-conductrices actives et un nombre correspondant de terminaisons sur une surface donnée, chaque terminaison étant connectée à une région active correspondante. 20 3 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la dite pellicule est constituée par une matière thermoplastique et l'étape d'allongement consiste à chauffer la dite pellicule par rayonnement afin de l'amollir, et à exposer les surfaces de la dite pellicule à une différence de pressions de gaz 25 tout en immobilisant son pourtour. 4 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la surface de la pellicule appelée à être fixée à la dite plaquette est texturée. 5 - Procédé selon la revendication 2 dans lequel 30 les dites terminaisons sont disposées sur ladite surface de la plaquette et qui comprend, en outre, les étapes supplémentaires consistant à préparer une embase dont s ' étendent tin certain nombre de fils de connexion, et à disposer, après la dite étape de fixation, la dite pellicule en juxtaposant avec la dite em-35 base, de sorte que l'autre grande surface de la dite plaquette soit tournée vers la dite embase, à disposer un dé sélectionné près de la dite embase, à abaisser une partie limitée de la surface de la dite pellicule flexible située en face du dit dé 69 17522 -9- 2014142 choisi, à amener le dit dé au contact de la dite embase, à lier le dé et l'embase, et à détacher le dé sélectionné de la dite pellicule flexible. 6 - Procédé selon la revendication 5 comprenant 5 l'étape supplémentaire consistant, après la dite étape de séparation, à connecter chaque terminaison du dé sélectionné à un fil de connexion correspondant de l'embase. 7 - Procédé selon la revendication 2 dans lequel les dites terminaisons sont disposées sur l'autre surface de la 10 plaquette, et qui comprend les étapes supplémentaires consistant à préparer Tin ensemble de fils de connexion comprenant tua certain nombre de segments pelliculaires métalliques s'étendant vers l'intérieur, les extrémités intérieures des dits segments formant des aires de contact pratiquement coplanaires pouvant coïncider avec 15 des terminaisons correspondantes situées sur un dé sélectionné j à disposer la dite pellicule en juxtaposition avec le dit ensemble de sorte que l'autre grande surface de la dite plaquette soit en face de la dite embase, et que les terminaisons du dé sélectionné coïncident avec les dites aires de contact, à abaisser une partie 20 limitée de la ^surface de la dite pellicule flexible située en face du dé sélectionné, à amener chacune des dites terminaisons au contact d'une aire de contact correspondante, à lier les dites terminaisons aux aires de contact correspondantes et à détacher le dé sélectionné de la dite pellicule flexible. 25 8 - Un objet fabriqué comprenant un cadre ouvert, une pellicule flexible s'étendant au-dessus de l'ouverture du dit cadre, et un certain nombre de dés semi-conducteurs espacés fixés de façon détachable à cette pellicule. 9 - Un objet selon la revendication 8 dans lequel 30 les dits dés sont disposés sur la dite pellicule en un ensemble orthogonal rectangulaire. 10- Un objet selon la revendication 9 dans lequel la dite pellicule est transparente. 11 -Un objet selon la revendication 9 dans le quel 35 la surface de la dite pellicule qui est au contact du dit dé est texturée. 12- Un objet selon la revendication 8 dans lequel la pellicule est constituée par une matière thermoplastique.