Brevet FR2067268A1 — publié le 19710820

L'invention concerne un procédé pour relier des emplacements de contact métalliques de composants électriques, tels que des corps semiconducteurs, avec des conducteurs métalliques d'un substrat flasque, comme par exemple une mince feuille de matériau synthétique. Les 5 composants électriques peuvent par exemple être constitués par des corps semiconducteurs, des résistances par exemple des résistances à film mince ou épais, des condensateurs, des bobines ainsi que par des jauges de contrainte. La liaison d'emplacements de contact de corps semi-10 conducteurs comme des transistors ou des circuits intégrés à des conducteurs qui sont placés sur un substrat rigide est connue en soi. Dans ce cas après avoir appuyé le substrat et le cristal l'un contre l'autre, on peut obtenir une liaison en amenant de la chaleui^ par exemple une liaison par thermocompression ou une liaison par soudage. On peut également essa-15 yer d'obtenir toutes les liaisons à l'aide d'un dispositif de soudage aux ultrasons. Ceci peut causer souvent des difficultés étant donné que la partie supérieure des emplacements de contact sur le corps semiconducteur doit alors se trouver dans un plan et la pression entre les différents conducteurs et les emplacements de contact ne peut présenter que de fai-20 bles écarts. Si on veut placer le cristal semiconducteur à l'aide d'ultrason sur des conducteurs d'un substrat flasque et souple, les difficultés sont encore plus grandes étant donné que dans ce substrat flasque l'énergie d'oscillation du dispositif de soudage est également absorbée. L'invention vise à fournir un procédé à l'aide duquel 25 des conducteurs métalliques de minces feuilles flasques peuvent être reliés de façon très efficace avec des emplacements de contact métalliques sur un t composant électrique par exemple un corps semiconducteur, à 1 aide d'oscillations ultrasoniques. A cet effet, le procédé conforme à l'invention est caractécisé en ce que le composant électrique est orienté par rapport 50 au substrat flasque de telle façon que les emplacements de contact soient situés en face des conducteurs coopérants, en ce que les conducteurs da substrat flasque et les emplacements de contact du composant électrique sont pressés l'un contre l'autre entre des corps de pression alors que lé corps de pression pour le substrat flasque est muni d'une configuration 55 homogène de parties saillantes qui par un des deux corps de pression est amenée à osciller de façon ultrasonique, de sorte que les parties saillantes appuyant contre le substrat flasque pénètrent dans ce substrat de sorte que la mince feuille à cet endroit est renforcée momentanément après quoi les emplacements de contact et les conducteurs par suite de 1'oscilla-40 tion ultrasonique frottent l'un contre l'autre et sont soudés l'un- à baD original 70 40350 2 2067268 l'autre. Le substrat flasque est fortement renforcé par les parties saillantes qui pénètrent à l'endroit où doivent Itre formées les liaisons par soudage. L'absorption de l'oscillation dans la mince feuille 5 est de ce fait fortement réduite. D'autre part les parties saillantes pénétrantes font en sorte que la mincé feuille ne peut pas glisser par rapport au corps de pression pendant l'oscillation ultrasonique. La mince feuille conserve cependant à proximité des emplacements de contact une certaine élasticité et se place de telle façon que les conducteurs sur la 10 mince feuille appuient avec environ la mâme force les emplacements de contact coopérants sur le corps semiconducteur. La différence de hauteur des emplacements de contact est donc moins critique que lors d'une liaison avec un substrat rigide. Le substrat flasque peut avant l'orientation par rap-15 port au composant électrique être appuyé contre le corps de pression muni de la configuration homogène de parties saillantes, alors que celles-ci sont' enfoncées déjà partiellement dans le substrat. Dans une forme de réalisation préférée du procédé conforme à l'invention les parties saillantes sont placées à des distances 20 tellesqu'au moins chaque fois trois parties saillantes se trouvent en regard d'un emplacement de contact. On obtient un effet très favorable si les parties saillantes ont la forme de pyramides dont les bases sont adjacentes ou à une certaine distance l'une de l'autre. 25 La description qui va suivre en regard du dessin annexé, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 représente une partie d'une mince feuille en matériau synthétique avec des conducteurs et un cristal à fixer sur ceux-ci. 30 La fig. 2 représente la mince feuille et le cristal à line certaine distance l'une de l'autre et placé contre tin corps de pression. La fig. 3 représente le cristal placé contre la minee feuille alors que l'ensemble est maintenu entre deux corps de pression» 35 La fig. 4 représente la situation pour laquelle les parties saillantes sont pressées dans la mince feuille. Les figures 5» 6 et 7 représentent des formas de réalisation avec des corps munis de parties saillantes acérées. La fig. 1 représente une mince feuille allongée 1 qui 40 peut lire constituée par du matériau synthétique, par exemple une minee bad original 70 40350 3 2067268 feuille de polyimide, mais qui pourrait également être une feuille de papier. L'épaisseur de la feuille est par exemple d'environ 25y-u. Sur cette feuille flasque se trouve une configuration de conducteur métalliques 2. Un cristal semiconducteur 3, par exemple un circuit intégré comporte des 5 emplacements de contact métallique 4 (voir figures 2, 4)« Les emplacements de contact 4 doivent être reliés aux conducteurs métalliques 2. La fig. 2 représente une mince feuille avec les emplacements de contact du corps semiconducteur orientés par rapport aux conducteurs 2 de sorte que la feuille flasque à l'endroit des parties à 10 fixer appuie à plat sur un corps de pression ayant la forme d'une enclume 5. Un second corps de pression, la sonotrode 6, d'un dispositif de soudage aux ultrasons, maintient dans la situation représentée le cristal 3 du coté opposé aux emplacements de contact 4» Les corps de pressions 5 et 6 sont ensuite pressés l'un contre l'autre (fig. 3) et un générateur d'ul-15 trasons est mis en service de sorte que la sonotrode 6 se met à osciller. L'oscillation qui se présente est d'abord absorbée en première instance, pour une grande partie, par la mince feuille flasque. Par suite des vibrations les parties saillantes 7» qui sont prévues sur l'enclume 5> pénètrent dans la mince feuille (fig. 4) de sorte que la feuille flasque est locale-20 ment renforcée. De ce fait, l'absorption des vibrations dans la mince feuille est ramenée à un minimum et une importante partie de l'énergie fournie par le dispositif de soudage aux ultrasons reste disponible. Les conducteurs 2 sur la mince feuille sont appuyés fortement contre les emplacements de contact correspondants 4 sur le corps semiconducteur alors 25 que la force aux différents emplacements de contact est pratiquement la même si la hauteur de ces emplacements de contact diffère légèrement étant donné que la profondeur de pénétration des parties saillantes 7 peut s'adapter automatiquement. Du fait que les parties saillantes, pénétrant dans la feuille ont une bonne prise sur celle—ci il ne se produit 30 aucun glissement, les emplacements de contact frottant par suite de l'oscillation sur les conducteurs on peut obtenir un soudage aux ultrasons. Il est évident que l'effet décrit ci-dessus peut être obtenu au cas où la sonotrode est munie de parties saillantes auquel cas 35 l'élément semiconducteur est placé sur une enclume et la feuille est maintenue par la sonotrode. La mince feuille flasque peut être partiellement renforcée avant d'être orientée par rapport au cristal. A cet effet, la feuille peut être placée sur une enclume munie de parties saillantes, après 40 quoi une force est exercée sur la feuille de telle façon que les parties 70 40350 4 2067268 saillantes pénètrent déjà partiellement dans la mince feuille. La fig. 5 donne un exemple d'un corps de pression 5 comportant des parties saillantes acérées. Les parties saillantes 7 sont dans ce cas placées régulièrement sous la forme de pyramides. La hauteur 5 des parties saillantes est environ 25^/u dans cet exemple. Les parties saillantes 7 pénètrent d'au moins■10^u dans une mince feuille de matière synthétique d'une épaisseur de 25^u. L'angle au sommet des parties saillantes est dans cet exemple de 60° il peut se situer entre 20 et 100°. La distance entre les parties saillantes doit être telle qu'au moins trois 10 parties saillantes se trouvent en regard d'un emplacement de contact 4 autrement la pression exercée entre les emplacements de contact 4 et les conducteurs 2 ne serait pas répartie régulièrement sur la surface de contact. Dans l'exemple donné sur la fig. 5 l'écart entre les parties saillantes est pratiquement de 30 15 Sur la fig. 6, les parties saillantes 8 sont également pyramidales les hases étant situées à quelque distance l'une de l'autre. Pour une même distance entre les parties saillantes que celles données sur la fig. 5? l'angle au sommet de ces parties saillantes sur la fig. 6 est plus petit. Un effet particulièrement avantageux est obtenu 20 .avec des parties saillantes qui ont un angle au sommet C^ de 20 à 30° et pour une hauteur de 25yu sont séparées par un écart de 40yu. Les parties saillantes peuvent également avoir une autre forme. Gomme le montre la fig. 7, on peut donner aux parties saillantes 9 Par exemple une forme de cloche. L'angleyQ entre le sommet de « 25 cette partie en forme de cloche et la partie la plus "basse se situe également de préférence entre 20 et 100°. Les parties saillantes sont représentées comme faisant partie de la sonotrode ou de l'enclume. Il est également possible de placer les parties saillantes sur un corps en forme de plaque par exemple et de fixer ce corps sur la sonotrode ou sur l'enclume. 70 40350 5 2067268 REVENDICATIONS » 1. Procédé pour relier des emplacements de contact métalliques de composants électriques, tels que des corps semiconducteurs, avec des conducteurs métalliques d'un substrat flasque, comme par exemple une 5 mince feuille de matériau synthétique, ce procédé étant caractérisé en ce que le composant électrique est orienté par rapport au substrat flasaue de telle façon que les emplacements de contact soient situés en face des conducteurs coopérants, en ce que les conducteurs du substrat flasque et les emplacements de contact du composant électrique sont pressés l'un contre 10 l'autre entre ces corps de pression alors que le corps de pression pour le substrat flasque est muni d'une configuration homogène de parties sail-lamtes qui par un des deux corps de pression est amenée à osciller de façon ultrasonique, de sorte qme les parties saillantes appuyant contre le substrat flasque pénètrent dans ce substrat de sorte que la mince feuille à 15 cet endroit est renforcée momentanément $près quoi les emplacements de contact et les conducteurs par suite de lbesillation ultrasonique frottent l'un contre l'autre et sont soudés 1'un à l'autre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat flasque avant l'orientât ion par rapport au composant électrique 20 est pressé contre un corps de pression muni d'une configuration homogène de parties saillantes alors que les parties saillantes pénètrent déjà partiellement dans le substrat. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties saillantes sont séparées par un écart tel qu'au moins trois 25 parties saillantes se trouvent devant un emplacement de contact, 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parties saillantes ont la forme de pyramides dont les bases sont adjacentes . 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que 30 les parties saillantes ont la forme de pyramides dont les bases sont situées à une certaine distance les unes des autres, 6. Substrat flasque sur lequel est fixé un composant électrique, par exemple un corps semiconducteur obtenu à l'aide du procédé selon les revendications 1, 2, 3 ou 4.