Brevet FR2098195A1 — publié le 19720310

La présente invention concerne un procédé de montage de dispositifs électroniques et plus particulièrement un procédé de montage de plaquettes de circuits intégrés du type utilisé dans les têtes d'impression thermique. 5 Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3.501.615 décrit une plaquette semi-conductrice comportant un réseau d'éléments chauffants et une matrice de commande. Les plaquettes fabriquées selon le brevet précité comportent un réseau de mesas semi-conducteurs constituant chacun un élément chauffant. Les mesas semi-conducteurs 10 sont excités sélectivement de manière à former des "points chauds" dont l'ensemble a la forme du caractère voulu. Les mesas semi-conducteurs chauffés activent à leur tour un matériau sensible sur lequel apparaît un affichage dynamique ou sur lequel tin affichage permanent est imprimé. 15 Selon une technique courante dans l'industrie des semi-conduc teurs, les plaquettes de circuits intégrés selon le brevet précité sont fabriquées sous forme de tranches semi-conductrices comportant chacune un grand nombre de plaquettes individuelles. Lorsqu'elles sont terminées, les plaquettes sont montées sur des pièces de sup-20 port de plaquette et les sous-ensembles constitués chacun d'un support de plaquette et d'une plaquette servent à fabriquer des têtes d'impression thermique en fixant les supports sur des puits de chaleur et en contactant des conducteurs électriques aux plaquettes. Auparavant, les plaquettes, une fois terminées, étaient séparées et 25 montées une par une sur les supports de plaquette individuels. Cette procédure n'est pas satisfaisante en ce qu'elle implique un grand nombre de phases longues et coûteuses. La présente invention concerne un procédé de montage de dispositifs électroniques selon lequel toutes les plaquettes d'une tran-30 che sont montées simultanément sur les pièces de support de plaquette. Selon un mode de réalisation de l'invention, des conducteurs sont formés sur les tampons de liaison des plaquettes d'une tranche, et la tranche est montée sur un certain nombre de pièces de support de plaquette, les conducteurs étant positionnés entre les plaquettes 35 et les supports de plaquette. Ce montage est de préférence réalisé en fixant la tranche sur les supports de plaquette par un adhésif alors que les supports de plaquette sont fixés sur Tin plateau. Lorsque la tranche est montée, les plaquettes qui la constituent sont séparées, et les supports de plaquette sont détachés du plateau. 40 Les sous-ensembles plaquettes-support de plaquette servent alors à 71 24715 2. 2098195 fabriquer des têtes d'impression thermique. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples : 5 - la Fig. 1 illustre une tranche sémi-conductrice constituée d'un grand nombre de plaquettes à circuit intégré ; - la Fig. 2 montre une phase initiale d'un procédé de montage de dispositifs électroniques selon l'invention et dans laquelle des conducteurs sont formés sur les tampons de liaison des plaquettes 10 constituant la tranche; - la Fig. 3 est une vue en coupe montrant le corps de matière de support de plaquette, fixé sur un plateau; - les Fig. 4 et 5 illustrent des phases du procédé de montage de dispositifs électroniques dans lesquelles le corps de matière de 15 support de plaquette est séparé en pièces individuelles de support de plaquette; - la Fig. 6 montre une phase du procédé dans laquelle la tranche semi-conductrice est montée sur les pièces de support de plaquette ; 20 - la Fig. 7 illustre une phase du procédé dans laquelle les plaquettes constituant la tranche sont séparées; - les Fig. 8 et 9 sont respectivement une vue en coupe et une vue en perspective à grande échelle montrant un sous-ensemble plaquettes-support de plaquette; et 25 - la Fig. 10 est une vue en perspective d'une tête d'impres sion thermique équipée du sous-ensemble représenté sur les Fig. 8 et 9. Sur les figures est représenté un procédé de montage de dispositifs électroniques selon l'invention. En particulier, la Fig. 1 30 montre une tranche semi-conductrice 20 qui a été fabriquée selon le brevet précité de manière à constituer un grand nombre de plaquettes individuelles de circuit intégré. Chaque plaquette de circuit intégré de la tranche 20 comporte un réseau d'éléments chauffants constitués de mesas semi-conducteurs et un certain nombre de tampons de 35 liaison situés à la face inférieure de la tranche 20. Les tampons de liaison de chaque plaquette de la tranche 20 sont reliés aux éléments chauffants de la plaquette par des circuits qu'elle contient • Dans l'application pratique de l'invention, un conducteur est ko formé sur chaque tampon de liaison de chacune des plaquettes à cir 71 24715 3. 2098195 cuit intégré constituant la tranche semi-conductrice 20. De préférence, les conducteurs sont formés selon l'une des techniques de métallisation employées couramment dans l'industrie des semi-conducteurs. Selon l'une de ces techniques, des conducteurs sont for-5 més sur les tampons de liaison des plaquettes de la tranche 20 en recouvrant la surface inférieure de la tranche 20 d'une couche de l'une des réserves photographiques disponibles dans le commerce, en exposant la surface recouverte à travers un masque opaque et en développant la couche de réserve photographique exposée de manière 10 à dénuder les tampons de liaison. Une mince couche d'or œt ensuite appliquée sur la face inférieure de la tranche, et cette couche d'or est recouverte d'une seconde couche de réserve photographique. Cette dernière est exposée à travers un masque et elle est développée de manière à dénuder la couche d'or. 15 Lorsque la seconde couche de réserve photographique a été dé veloppée, la couche d'or est utilisée comme électrode dans un dispositif conventionnel de revêtement électrolytique. Selon le présent mode de réalisation, le dispositif de revêtement électrolytique est utilisé pour former un grand nombre de conducteurs d'or ayant cha-20 cun une épaisseur d'environ 0,012 mm et constituant chacun une connexion électrique entre l'un des tampons de liaison et l'une des plaquettes de la tranche 20. Mais il est bien entendu que des conducteurs de différentes matières conductrices de l'électricité, et d'épaisseurs différentes peuvent être formés à volonté sur la tran-25 che 20. Après que ces conducteurs ont été formés, les deux couches de réserve photographique et les parties de la couche d'or qui ne sont pas recouvertes par les conducteurs sont séparées de la tranche. Cette opération s'effectue de préférence selon l'une des techniques de séparation utilisées dans l'industrie des semi-conducteurs. 30 Le résultat de la phase qui vient d'être décrite est illustré par la Fig. 2 sur laquelle les conducteurs d'or 22 apparaissent sur la face inférieure de la tranche 20. La Fig. 3 montre un corps 2k en matière de support de plaquette, fixé sur un plateau 26 par une couche adhésive 28. Le corps 2k 35 est de préférence constitué d'une matière de résistivité électrique élevée, de conductibilité thermique élevée et de grande rigidité mécanique. Ce corps 2k en matière de support de plaquette peut être fait, par exemple, d'alumine (AlgO^). Le plateau 26 peut être fait en toute matière convenable, en verre par exemple. La couche adhési-kO ve 28 est constituée de préférence d'un adhésif soluble dont la 71 24715 u. 2098195 température de fusion est relativement élevée. Par exemple, la couche adhésive 28 peut être constituée d'une cire disponible dans le commerce et qui fond aux environs de 100°C. Les Fig. 4 et 5 montrent qu'un certain nombre de rainures 30 5 sont faites par une scie au diamant dans le corps 2k en matière de support de plaquette. Ces rainures divisent le corps 2k en un certain nombre de pièces 32 de support de plaquette qui sont toutes fixées sur le plateau 26 par la couche d'adhésif 28. Les rainures 30 sont ensuite remplies d'une matière soluble 3^ dont la tempéra-10 ture de fusion est inférieure à celle de la couche d'adhésif 28. Par exemple, la matière 3^ peut être une cire disponible dans le commerce et qui fond aux environs de J0°C. La Fig. 6 montre qu'une couche d'adhésif 36 est formée sur la surface inférieure de la tranche 20, et cette dernière est ensuite 15 montée sur les surfaces supérieures des pièces 32 de support de plaquette. Lorsque la tranche 20 est montée sur les pièces 32t elle est alignée sur ces pièces 32 de manière que chaque plaquette de la tranche 20 soit placée sur l'une des pièces de support 32. Les conducteurs d'or 22 sont donc positionnés entre la tranche 20 et les 20 pièces 32 de support de plaquette et alignés avec les rainures 30. La couche de matière adhésive 36 est de préférence constituée d'une matière thermodurcissable qui résiste à l'attaque des solvants, présente une bonne résistance mécanique et une conductibilité thermique élevée. Cette couche adhésive 36 peut, paf1 exemple, 25 être constituée de l'une des différentes résines époxy disponibles dans le commerce. L'épaisseur de la couche adhésive 36 est de préférence égale à l'épaisseur des conducteurs d'or 22, mais il est bien entendu qu'il n'est pas nécessaire que ces conducteurs d'or 22 soient en contact avec les pièces 32 de support de plaquette. Dans 30 un cas particulier, il est possible que l'épaisseur de la couche 36 soit supérieure à celle des conducteurs d'or 22. Si la couche adhésive 36 est faite de résine époxy, 1'époxy est polymérisé. Cela s'effectue de préférence à une température inférieure à la température de fusion de la couche adhésive 28 de ma-35 nière que 1'alignement soit maintenu entre la tranche 20 et les pièces 32 de support de plaquette. La surface supérieure de la tran che 20 est ensuite meulée et/ou décapée jusqu'à ce que l'épaisseur totale de celle-ci soit de l'ordre de 0,05 ■». Lorsque l'épaisseur de la tranche a été ramenée à, la valeur voulue, sa surface supérieu kO re est recouverte de l'un des produits de réserve photographique du 71 24715 5. 2098195 commerce, elle est exposée à travers un masque et développée de manière à mettre à nu la périphérie de chaque mesa semi-conducteur de chaque plaquette de la tranche 20. La surface supérieure de la tranche 20 est ensuite décapée de manière à isoler chaque mesa 5 semi-conducteur de chaque plaquette de la tranche 20. Suivant la composition de la tranche 20, différentes solutions commerciales de décapage peuvent être utilisées pour isoler les mesas semi-conduc-teurs. Lorsque les mesas semi-conducteurs des différentes plaquettes 10 ont été isolés, la couche de réserve photographique qui a servi à leur isolement est enlevée de la surface supérieure de la tranche 20 et une autre couche de réserve photographique y est appliquée. Cette seconde couche est exposée à travers un masque et elle est développée afin de mettre à nu les zones de bordure qui entourent 15 chaque plaquette de la tranche. Ainsi que le montre mieux la, Fig. 7» ces zones de bordure sont ensuite décapées de manière à former les sillons 38. Ces sillons 38 divisent la tranche 20 en un certain nombre de plaquettes individuelles 40, chacune d'entre elles étant fixée sur 20 .l'une des pièces 32 de support de plaquette par une partie de la couche adhésive 36. Ainsi qu'il apparaît clairement sur la Fig. 7» la phase de séparation par décapage dégage également les parties saillantes des conducteurs d'or 22. La solution de décapage n'attaque cependant ni 25 la couche adhésive 36, ni la couche adhésive 28, ni la matière so-luble 34. Lorsque la tranche 20 a été divisée en plaquettes individuelles, la couche adhésive 28 et la matière soluble 3k sont enlevées. De préférence, cette opération peut s'effectuer par immersion de 30 l'ensemble représenté sur la Fig. 7 dans un bain de solvant qui dissout à la fois la couche 28 et la matière soluble 3^. En variante, si la couche adhésive 28 et la matière soluble 3^ ne peuvent pas être dissoutes facilement dans le même solvant, l'ensemble représenté sur la Fig. 7 peut être immergé successivement dans des 35 solvants différents. Dans un cas comme dans l'autre, la couche 28 et la matière soluble 3k sont dissoutes, les pièces 32 de support de plaquette sont séparées du support 26 et aussi les unes des autres. Ainsi que le montrent les Fig. 8 et 9, les phases de traite-40 ment illustrées par les Fig. 1 à 7 aboutissent à un sous-ensemble 71 24715 6. 2098195 42 constitué d'une plaquette 40 fixée à une pièce 32 de support de plaquette par une partie de la couche adhésive 36. Le sous-ensemble 42 comporte en outre les conducteurs d'or 22 positionnés entre la plaquette 40 et la pièce 32 de support de plaquette et qui font 5 saillie à l'extérieur du sous-ensemble. Ainsi que le montre mieux la Fig. 9, la plaquette 40 du sous-ensemble 42 comporte un certain nombre de mesas semi-conducteurs 44 électriquement isolés. Les mesas semi-conducteurs 44 de la plaquette 40 en constituent les éléments chauf feints. 10 La Fig. 10 montre que les conducteurs d'or 22 du sous-ensemble 42 sont repliés vers le bas, c'est-à-dire dans la direction opposée à la surface supérieure de la plaquette 40. Le sous-ensemble 42 est ensuite fixé sur un puits de chaleur 46, tel qu'une bande d'aluminium, au moyen d'un adhésif convenable, tel qu'une résine époxy par 15 exemple. Enfin, un conducteur 48 est fixé sur chaque conducteur d'or 22 du sous-ensemble 42. Les conducteurs 48 peuvent être d'un type quelconque convenant à cet emploi, un câble en ruban par exemple, et ils peuvent être raccordés aux conducteurs d'or 22 par tout procédé convenable, tel que le soudage par exemple. 20 L'ensemble complet comportant le sous-ensemble 42, le puits de chaleur 46 et les conducteurs 48 constitue une tête d'impression thermique. Les têtes d'impression thermique du type illustré sur la Fig. 10 sont utiles dans les imprimantes thermiques. Bien entendu, le sous-ensemble représenté sur la Fig. 9 peut être utilisé dans 25 des réalisations de tête d'impression thermique autres que celle illustrée par la Fig. 10 et peut à volonté avoir des applications autres que les imprimantes thermiques. Il ressort de ce qui précède que la présente invention concerne un procédé de montage de semi-conducteurs selon lequel toutes 30 les plaquettes d'une tranche sont montées simultanément sur des pièces de support de plaquette. L'application de l'invention apporte des avantages sur les procédés antérieurs en ce qu'elle élimine tin grand nombre d'opérations longues et coûteuses, nécessaires lorsque les plaquettes sont montées individuellement. Le procédé selon 35 l'invention est particulièrement adapté à la fabrication économique de sous-ensembles plaquette-support de plaquette du type utilisé dans les têtes d'impression thermique. 71 24715 7. 2098195 - REVENDICATIONS. - 1 - Procédé de montage d'un dispositif semi-conducteur dans lequel un corps semi-conducteur est fixé par un adhésif sur un substrat de support, caractérisé en ce qu'il consiste à monter une 5 tranche comportant un certain nombre de plaquettes semi-conductrices sur un certain nombre de pièces de support de plaquette et à séparer ultérieurement la tranche en plaquettes individuelles. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque plaquette de la tranche est alignée avec l'une des pièces de 10 support de plaquette. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de montage est effectuée alors que les pièces de support de plaquette sont fixées sur un plateau. k - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, 15 dans l'opération de séparation, les pièces de support de plaquette sont détachées du plateau. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des tampons de liaison portant des conducteurs sont formés sur chacune des plaquettes, les plaquettes étant montées sur les pièces de 20 support tandis que les conducteurs sont positionnés entre la tranche et les pièces de support de plaquette. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les conducteurs sont formés par dépôt électrique d'une matière conductrice sur les tampons de liaison d'un certain nombre de plaquet- 25 tes interconnectées, les plaquettes interconnectées sont fixées sur un certain nombre de pièces de support de plaquettes, les conducteurs sont positionnés entre les plaquettes et les pièces de support de plaquette, et un certain nombre de sous-ensembles plaquettes-pièce de support de plaquette sont formés en séparant les pla- 30 quette®. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaquettes semi-conductrices sont collées par formation d'une couche adhésive entre les plaquettes et les pièces de support de plaquette. 35 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche adhésive est constituée par line couche de résine époxy dont l'épaisseur est à peu près égale à l'épaisseur des conducteurs sur les plaquettes. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 71 24715 8. 2098195 caractérisé en ce que les conducteurs sont formés sur les plaquettes dans des positions prédéterminées et sont déconnectés les uns des autres par la séparation des liaisons entre les plaquettes en des points correspondant à une position prédéterminée, de manière à 5 mettre à nu des parties des conducteurs. 10 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération de fixation consiste à former une liaison soluble entre le corps en matière de support de plaquette et le plateau, l'opération de séparation consistant à dissoudre la liaison soluble. 10 11 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'opération de séparation consiste à former des rainures dans le corps en matière de support de plaquette et à remplir ensuite ces rainures d'une matière soluble, l'opération de séparation consistant à dissoudre la matière soluble.