Brevet FR2072110A1 — publié le 19710924

La présente invention concerne l'art d'assembler deux surfaces ensembles. Plus particulièrement la présente invention concerne l'art d'assembler des pastilles minces avec des supports ou structures de base où la surface d'assemblage du support a tendance à prendre une forme convexe durant le procédé d'assemblage et revenir ensuite à une configuration plane après refroidissement de la liaison. L'invention est particulièrement utile pour l'assemblage de pastilles contenant plusieurs circuits cristallins obtenus par croissance avec des supports plats de telle sorte que les circuits peuvent être découpés en blocs appropriés pour utilisation dans la fabrication de composants électroniques. La fabrication des composants électroniques miniaturisés a progressé jusqu'au point où une myriade de circuits peut être obtenue par croissance sur une pastille de base de silicium unique. Ces circuits doivent être alors découpés en blocs séparés. Puisque les pastilles sont extrêmement fragiles, elles doivent être montées sur un support avant l'opération de découpage. Le support est de façon caractéristique un disque de plastique ou de résine phénolique beaucoup plus épais que la pastille. Dans le passé on montait la pastille sur le support : par chauffage du support, dépôt d'un agent d'assemblage pré-chauffé, et placement de la pastille sur l'agent d'assemblage et enfin application de la pastille sur le support tout en éliminant les bulles ou vides de l'agent d'assemblage. On a utilisé de façon caractéristique comme agent d'assemblage pour ce procédé le phtalate de glycol, un polymère thermo-plastique à poids moléculaire élevé. Les blocs sont alors coupés ou découpés par utilisation des techniques de découpage avec abrasifs. Tant que les pastilles sont relativement petites, par exemple d'un diamètre de 31,75 mm ou moins, le procédé précédent donnait des résultats satisfaisants. Cependant, lorsque l'on produit des pastilles plus larges telles qu'avec un diamètre de 63,5 cm, les problèmes significatifs se posent provenant à la fois de la rupture de la pastille durant le montage et des dommages causés à la pastille. Les dommages de la scie et quelquefois à la pastille elle-même sont dus au piègage d'air ou de vides entre la pastille et le support. Ainsi le pourcentage des échecs dans le montage d'une pastille, puis dans les opérations de découpage augmente radicalement lorsque le diamètre des pastilles fabriquées augmente. La présente invention décrit un procédé pour le montage d'une pastille semi-conductrice sur un support plastique pour une opération de traitement ultérieure. Durant l'opération de montage et d'assemblage de cette invention le support plastique et le matériau d'assemblage, caractéristiquement du glycol sont préchauffés. On a découvert que la surface du support sur laquelle doit être montée la pastille prend une forme convexe lorsqu'elle a été ainsi chauffée. 70 43235 2 2072110 Ainsi on dépose le glycol à sa surface du support chauffé et on 1'étend avec une forme convexe au moyen d'un outil de préformage poli qui a une configuration convexe en forme de coupe. Par utilisation de l'outil de préformage, on donne au glycol la forme d'un r.evêtement relativement uniforme sur ce sup-5 port. On dispose alors la pastille en position de telle sorte que le contact initial se fasse au point le plus élevé de la forme convexe de la pastille.On permet à la pastille un pré-chauffage partiel en cet emplacement alors que simultanément il se produit le refroidissement du support déformé autour de ce point. On applique une pression pour forcer la pastille vers la surface du 10 support avec lequel l'assemblage doit être réalisé, et en faisant cela le glycol est chassé vers l'extérieur ce qui élimine les vides. La forme convexe du matériau d'assemblage permet à la pastille d'absorber graduellement la chaleur de telle sorte qu'aucune rupture de la pastille ne se produit due à un choc, thermique. De plus, la forme convexe facilite l'élimination de l'air 15 piégé entre la pastille et le support de telle sorte que les blocs et l'équipement ne soient pas endommagés durant l'opération de découpage ultérieur. Après une période brève on peut éliminer la pression sur la pastille, puisque l'action de piston de la surface support en revenant à une configuration plane lors du refroidissement amènera alors l'asserrblage complet de la pastille 20 sur la surface d'assemblage entière. . . Après la procédure d'assemblage précédente, on peut utiliser les techniques connues de découpage dans l'art, telles que les scies avec pâte abrasive pour découper les blocs qui seront ultérieurement récupérés à l'aide d'un procédé de lavage. Pour le lavage des blocs assembles avec du glycol, 25 on utilise caractéristiquement de l'acétone. Un objetde la présente invention est de réaliser l'assemblage sans vides de deux surfaces où l'une des surfaces prend une forme convexe dans la préparation pour le procédé d'assemblage. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un procédé 30 pour l'assemblage des pastilles semi-conductrices avec des supports plastiques pour des opérations de découpage ultérieures. Un autre objetde la présente invention est de réaliser un procédé pour assembler les pastilles relativement minces avec des supports ou structures de base où la surface d'assemblage du porteur (ou du substrat) prend une 35 configuration convexe durant le procédé d'assemblage et revient à une configuration plane après l'assemblage. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un procédé pour l'assemblage de pastilles avec des supports de telle sorte que la pastille ne soit pas brisée malgré sa fragilité pendant la réalisation de l'assem-40 blage sans vides ou poches d'air. 70 43235 3 2072110 D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux dessins annexés à ce texte qui représentent un mode de réalisation préférée de celle-ci. La figure 1 représente une vue de de dessous d'un support plastique 5 caractéristique dans lequel on peut monter les pastilles. La figure 2 représente une vue ce côté du support de la figure 1 montrant la forme convexe de la surface de montage avec l'agent d'assemblage initialement déposé. La figure 3 représente une vue en coupe de la mise en forme de la région 10 d'assemblage à l'aide d'un outil de formage. La figure 4 représente l'orientation de la pastille lorsqu'elle est introduite initialement sur la surface du support revêtue d'agent d'assemblage. La figure 5 représente l'orientation de la pastille par rapport au support lorsque le procédé d'assemblage est terminé. 15 On représente dans la figure 1 un support phénolique 10 utilisé carac téristiquement pour le montage des pastilles semi-conductrices. La figure 1 est une vue de dessous du support 10 et représente les parties évioées qui s'y trouvent et qui contiennent les nervures do renforcement 11, 12 et 13. Une capsule supérieure 15 termine le support et est représentée plus clairement 20 dans la vue latérale de la figure 2. Le support 10 durant le procédé d'assemblage est préchauffé à environ 150-180°C et, en conséquence, la capsule supérieure 15 prend une forme convexe 16 comme on peut le voir dans la figure 2. Cette forme convexe pour un supDort conçu pour manipuler une pastille de 57,15 mm de diamètre peut prendre une 25 hauteur d'approximativement 0,229 mm par rapport au plan normalement plat 17 de la surface supérieure de la pastille 15. Après refroidissement, la surface supérieure de la capsule 15 revientà environ 0,025 mm du plan 17. La déformation réelle dans une situation donnée peut être déterminée facilement en fonction de la température, les dimensions données ici n'étant citées pour les 30 supports phénoliaues que dans un but d'exemple. □ans le passé, avec des supports ce petits ciamètres, on ne rencontrait aucun de ces problèmes significatifs, on déposait simplement l'agent d'assemblage tel que le glycol sur la surface du-support et en pressant la pastille en place après quoi on permettait à l'ensemble de refroidir. Cependant, comme 35 il est devenu nécessaire de réaliser ces supports d'un diamètre plus important pour traiter les pastilles de diamètres plus importants, les pastilles se brisaient dans un grand nombre ce cas. Cela se produisait soit durant le procédé d'élimination des vides existant dans l'agent d'assemblage, ou autrement durant le procédé de refroidissement. 40 On pense que la rupture durant le procédé de refroidissement provient 70 4323S 4 2072110 duretour de la forme convexe à une configuration plane qui tire la pastille vers le bas dans le milieu alors que l'épaisseur de glycol sur les bords extérieurs entraine une force de rupture. La rupture de la pastille lors de la tentative d'élimination des vides et des bulles est probablement un résultat 5 de ce même phénomène. De plus, un nombre plus important de vides était laissé dans le glycol entrainant encore plus d'incidents de scie et des dommages aux pastilles durant le découpage ultérieur. La présente invention résout le problème de la rupture et des vides du glycol en commandant la quantité et l'épaisseur du matériau d'assemblage au 10 glycol et en réalisant une introduction commandée de la pastille sur la surface du support. En outre, il est possible par l'utilisation de la présente invention de réaliser unjssemblage où le sommet de la pastille et le fond de la base sont parallèles après l'assemblage afin de faciliter l'opération de découpage. Cela signifie que puisque la tolérance du parallélisme entre la pastille et la 15 base est commandée avec précision à l'aide de la présente invention, on peut réaliser le découpage des blocs sans dégrader le support plastique ou base de telle sorte que l'on peut réutiliser cette base après lavage des blocs à l'aide de l'acétone. Les distributeurs que l'on trouve dans le commerce pré-chauffent le 20 glycol et permettent son dépôt à la température de pré-chauffage sur la surface de support 10 comme on le montre dans la figure 2 par la masse de glycol 20. Ces distributeurs que l'on trouve dans le commerce sont utilisés caractéristiquement pour les résines époxy pré-chauffées et ils maintiennent le glycol dans son état pré-chauffé jusqu'à l'embout de distribution. En outre, ces 25 dispositifs permettent de mesurer avec précision la quantité de matériau qui est distribuée. Par l'utilisation de la présente invention, le glycol ainsi déposé peut être étendu pour compenser la déformation du substrat. Après le dépôt de la partie de glycol pré-chauffée 20 sur le support 10, ladite partie est mise en forme avec un contour convexe à l'aide d'un outil 30 de préformage spécial 2.1. On montre cela dans la vue en coupe de la figure 3. L'outil de préformage 21 est refroidi par rapport à la base 10 et le glycol 20. L'outil 21 a un contour spécial pour laisser une couche convexe de glycol par la formationd'une coûte mince sur la surface durant une période brève. En pratique, on a trouvé qu'un disque d'aluminium comprenant une cuvette très 35 polie réalise suffisamment bien cette fonction lorsque l'outil est maintenu à la température ambiante. Cependant, on peut remarquer qu'un refroidissement spécial peut être inclus dans l'outil de préformage si on le désire. Le refroidissement est important afin de permettre la formation de la croûte pour maintenir le glycol avec la configuration désirée et pour permettre la libéra-40 tion de l'outil de préformage. BA£> ORIGINAL 70 43235 5 2072110 On dispose alors la pastille semi-conductrice 25 durant une période brève de telle sorte qu'elle soit en contact avec le point élevé de la couronne revêtue de glycol du support 10. On montre cela dans la figure 4 où la pastille 25 est représentée en contact avec le point le plus élevé de la couronne 5 de la convexité 16 par rapport au plan normalement plan 17. On permet alors le réchauffage partiel de la pastille par ce point de contact pour éviter un choc thermique. De plus, le support 10 commence à se refroidir dans la zone autour de ce point et à se contracter vers le plan 17. On applique une force comme représenté par la flèche 26 de la figure 5 10 pour amener la pastille 25 vers le bas vers la surface plane 17 du support 10. On poursuit l'application de cette force durant la plus grande partie de la rétraction de la déformation du support 10. Le refroidissement continu du support 10 et de la pastille 25 avec la prise de l'agent d'assemblage entraine le retour de l'assert: lage entier à une configuration plane telle 15 que représentée dans la figure 5, tout l'air compris entre la pastille 25 et le support 10 étant forcé radialement vers l'extérieur de telle sorte que les vides ne sont pas formés. Après un temps prédéterminé on supprime la pression , moment auquel la pastille atteint approximativement 90? de sa position de montage finale. En permettant la poursuite du refroidissement de 20 l'assemblage entier, il assurera une position d'assemblage finale sans aucun vides et avec une liaison définitive entre le support et la pastille. Le minutage de cette opération n'est pas critique. Une opération satisfaisante a été obtenue en, après le préchauffage du support et du distributeur, utilisant un temps négligeable pour distribuer le glycol et mettre en 25 forme le glycol à l'aide de l'opération de préformage. On donne environ 5 secondes à la croûte du glycol pour reprendre de nouveau un état plastique, après quoi on introduit la pastille et on la maintient dans la position de préchauffage durant environ 1-3 secondes. Après le préformage on ne doit pas laisser s'écouler plus de 10 ou 12 secondes sinon le glycol commencera à 30 former des poches. La position de préchauffage de pastille est maintenue, durant 1 à 3 secondes et on laisse refroidir l'assemblage entier environ 1 minute après la suppression de la pression. Cela asssure que le support peut être déplacé sans modifier la position de la pastille. Comme on peut le voir à partir de la description précédente, on a trans-35 formé dans la présente invention la déformation du support comme étant un avantage en ce qu'elle donne le contour désiré pour la disposition d'une pastille sur un support revêtu de glycol afind'éliminer le piègage de l'air. En outre, on réduit le choc thermique de la pastille par utilisation du transfert de chaleur centrée qui entraine le reflux graduel du glycol du 40 centre vers l'extérieur ce qui élimine alors le choc sur la pastille. La couron- 70 43235 2072110 ne de glycol permet aussi la charge de la pastille ce qui laisse le reflux déterminer le taux de la vitesse de placement et évite d'endommager la configuration de la pastille. Le refroidissement du centre de glycol plus rapide que la circonférence extérieure permet de ramener la déformation à sa position 5 originale forçant la pastille à se disposer elle-même par rapport au support. Bien que l'outil de préformage établisse la croûte extérieure sur le glycol, il permet encore l'écoulement du matériau sous commande de la forme de préformage de l'outil. On peut retirer cet outil sans collage avec le glycol. Lors du retrait de l'outil de préformage, le matériau au glycol récupère 10 de la chaleur du support plastique et alors prêt pour le placement de la pastille. On peut réaliser la disposition de la pastille par utilisation d'un coulisseau de charge à aspiration qui est revêtu de caoutchouc pour protéger les blocs. On peut évidemment automatiser le procédé entier ou l'on peut utiliser diverses étapes manuelles. 15 Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les des sins les caractéristiques principales de l'invention, appliquées à un mode de réalisation préférée de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. BAD ORIGINAL 70 43235 7 2072110 REVENDICATIONS 1. procédé pour assembler sans vides une première et une seconde surfaces planes où ladite première surface prend une forme convexe durant la préparation du procédé d'assemblage mais revient à une configuration plane lors du traitement d'assemblage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 5 réalisation de la préparation initiales qui entraine la forme convexe sur ladite première surface, distribution du matériau d'assemblage afin ds recouvrir ladite surface convexe, introduction de ladite seconde surface sur ledit matériau d'assemblage 10 au point le plus élevé par rapport au plan de ladite première surface, et établissement de ladite liaison de telle sorte que ladite seconde surface soit forcée en relationâ'assemblage parallèle avec ladite première surface et que tous les vides dudit matériau d'assemblage soient chasser vers l'extérieur à partir audit point élevé. 15 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la préparation pour l'assemblage entraine le chauffage de ladite première surface et cudit matériau d'assemblage et caractérisé en ce que ladite étape ce Distribution de matériau comprend les étapes de dépôt d'une partie du matériau d'assenrblage sur ladite première surface et la mise en forme dudit matériau d'assemblage en conformi-20 té avec ladite première surface par utilisation d'un outil ayant une surface concave compatible avec la convexité de ladite première surface. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite étape de montage comprend les étapes de : mise de ladite seconde surface en contact initial avec ledit point 25 élevé, conservation de laaite seconde surface avec ladite position de contact initial durant une période suffisante de temps pour initialiser Ca) le transfert thermique de la dite seconde surface, et Cb) le refroidissement de ladite première surface afin de commencer la réduction dé sa convexité et, 30 application d'une pression de fermeture entre les dites surfaces pour porter les vides potentiels du matériau d'assemblage vers l'extérieur à partir dudit point élevé. 4. Procédé pour assembler une pastille cassante avec la surface d'un support, surface qui prend une forme convexe lorsqu'elle est chauffée mais qui est ; ,35 sùbstantiellement plate lorsqu'elle est refroidie, caractérisé en ce qu'il 1 BAD original 70 43235 8 2072110 comprend les étapes suivantes : chauffage du support à la température d'assemblage désiré, distribution d'une quantité prédéterminée de matériau d'assemblage préchauffé sur la surface convexe dudit support, étalement du matériau d'assemblage afin de recouvrir ladite surfacs du 5 support par pression à l'aide d'un outil de préformage refroidi ayant une surface concave compatible avec la surface convexe, e£ montage de ladite pastille sur- ledit support par placement de ladite pastille de telle sorte que son plan soit en parallèle avec le plan de' ladite surface plane dudit support ce qui engage: initialement le point élevé de ladite 10 surface convexe par rapport au plan dudit support. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite étape de montage comprend les étapes de : la conservation de ladite pastille dans la position de contact initial avec ledit point élevé pour réaliser le transfert de chaleur à ladite pastille 15 à partir de la zone dudit point élevé et le refroidissement de ladite zone et, l'application d'une pression d'assemblage entre ladite pastille et ledit support pour entrainer les vides potentiel à être forcés vers l'extérieur à partir d'un point élevé lorsque ledit support se refroidit et revient à sa configuration plane. 20 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que ladite pastille est constituée d'une plaquette de silicium comprenant une structure de circuits semi-conducteurs, et que ledit support est un disque phénolique> et que ledit matériaud'assemblage est un polymère thermo-plastique à 25 poids moléculaire élevé, ladite surface concave dudit outil de préformage étant polie. BAD ORIGINAL