Brevet FR2110277A1 — publié le 19720602

L'invention concerne un dispositif permettant de relier, mécaniquement et/ou électriquement, un dispositif semiconducteur comportant un corps semiconducteur et des conducteurs de connexion qui font saillie latéralement hors du corps (ces dispositifs étant générale-5 ment dénommés "beam-leaded devices") â un substrat sur lequel se trouvent des conducteurs, ce dispositif comportant une embase qui supporte un porte-burin auquel est fixé un burin, un support pour le substrat, des organes permettant de positionner le burin par rapport au support et un microscope permettant d'observer la position du burin. 10 La fixation de conducteurs de connexion du dispo sitif semiconducteur à des conducteurs d'un substrat ou la réalisation de mesures électriques sur la dispositif semiconducteur à l'aide d'un substrat de mesure qui est muni de conducteurs reliés au dispositif de mesure, exige un positionnement précis des "beam leads" par rapport aux 15 conducteurs du substrat. Ce positionnement se fait à l'aide d'un ou de plusieurs dispositifs de manipulation, alors que l'ajustage est contrôlé à l'aide d'un microscope. Dans des dispositifs connus on place à cet effet un microscope à côté du porte-burin; dans ce cas, l'axe du microscope est nécessairement incliné par rapport à la surface supérieure du sub-90 strat et à la surface inférieure du burin. Dans le cas où l'on observe directement les conducteurs de connexion faisant saillie vers l'extérieur et situés dans le plan inférieur du burin, et le substrat, qui se trouve â une distance relativement faible de celui-ci, il faut, pour l'obtention d'un positionnement correct, tenir compte de la parallaxe. D'autre part, 25 le côté du burin situé à l'opposé du microscope n'est pas visible, de sorte que les conducteurs de connexion se trouvant â cet endroit ne peuvent pas être observés, ce qui rend le positionnement très difficile. Il est possible, pour l'observation de la position des "beam leads" par rapport aux conducteurs du substrat, de faire 30 usage d'un miroir semi-transparent placé parallèlement au substrat et au plan passant par les conducteurs de connexion. Le microscope est alors dirigé sur les conducteurs du substrat. Le miroir semi-transparent fait en sorte que les conducteurs de connexion peuvent être observés simultanément, de sorte qu'il est alors possible de positionner les "beam leads" 35 par rapport au substrat. Les inconvénients précités qui se présentent lors de l'observation directe sont ainsi éliminés. Or, des exigences très sévères sont posées â l'égard de la stabilité et de la précision de l'ajustage du miroir semi-transparent. L'écart entre le miroir et le substrat doit être exactement égal à. la distance entre le miroir et les con-40 ducteurs de connexion. La position de départ du burin doit donc être re 71 36102 2 2110277 productible de façon précise, tandis que les différents substrats â utiliser ne doivent présenter que des différences d'épaisseur très faibles. Pendant le positionnement, l'écart entre le substrat et la surface inférieure du burin doit être nécessairement assez grand. Le déplacement du 5 burin vers le substrat, après le positionnement, doit être exactement rectiligne, ce qui est difficile à réaliser lorsque la distance à parcourir est assez grande. L'invention a pour but de fournir un dispositif du genre envisagé ci-dessus avec lequel les difficultés envisagées sont 10 éliminées et avec lequel un positionnement convenable est possible sans que cela nécessite des mesures constructives difficiles. Pour atteindre ce but, le microscope est placé, conformément â l'invention, juste au-dessus du burin et l'axe du porte-burin coïncide pratiquement avec l'axe du microscope alors que le microscope a un domaine de résolution qui, 15 pendant le positionnement, renferme à la fois la surface inférieure du burin et la surface supérieure du substrat, tandis que l'embase a une forme telle que la majeure partie des rayons passe du burin vers le microscope et le porte-burin est situé pratiquement entièrement dans la région occupée par ces rayons. 20 L'invention permet d'observer directement le po sitionnement et la fixation sans qu'il puisse se produire de parallaxe, alors que la périphérie du burin avec les conducteurs en saillie sont entièrement visibles. L'observation n'est dans ce cas pas interrompue pendant tout le processus. La forme de l'embase est telle que la majeure 25 partie des rayons du microscope est transmise et l'on a une grande liberté dans le choix de la réalisation de l'embase. Le dispositif ne doit pas être muni d'organes difficiles à ajuster, tels que des miroirs semi-transparents pour obtenir un positionnement précis. Etant donné que pendant le positionnement, le burin se trouve à proximité du substrat (la 30 surface inférieure du burin avec les conducteurs de connexion du dispositif semiconducteur situés dans cette surface, ainsi que la surface supérieure du substrat doivent se trouver dans le domaine de résolution du microscope) un déplacement exactement rectiligne du burin v»rs le substrat est facile â réaliser. 35 On peut utiliser aussi bien un microscope monocu laire qu'un miscroscope stéréoscopique. Dans une forme de réalisation qui est surtout avantageuse pour un microscope stéréoscopique, l'embase présente une section ayant la forme d'un E, alors que le porte-burin se trouve dans le 40 bras médian du E et les extrémités des bras extérieurs sont reliés par 71 36102 3 2110277 une plaque de fermeture, tandis que les évidements situés entre les trois ■bras du E ainsi que la surface terminale du bras médian sont inclinés dans la direction du burin en vue de créer un passage pour les rayons vers le microscope. Cette forme de réalisation permet d'obtenir une em-5 base présentant une grande rigidité. D'autre part les rayons dirigés vers le microscope se trouvent dans une enceinte protégée contre la lumière latérale, de sorte qu'il ne se produit que peu de perte de contraste Suivant une autre forme de réalisation, le porte-burin est monté de façon à pouvoir tourner dans l'embase. One rotation 10 des parties à positionner peut être ainsi obtenue de façon simple et élégante. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le burin et le porte-burin sont constitués par deux parties dis- a tinctes, alors que la surface de contact entre le burin et le porte-burin 15 est sphérique et que le centre de la sphère est situé dans le plan inférieur du burin, tandis que le burin, sous l'influence d'un élément élastique prévu dans le porte-burin, appuie contre la surface de contact. Lors du déplacement vers le substrat, la surface inférieure du burin se place automatiquement parallèlement à la surface du substrat. Grâce à la 20 forme sphérique choisie et à l'emplacement du centre, il ne se produit pas de décalage du dispositif semiconducteur, de sorte que le positionnement mutuel du conducteur de connexion et des conducteurs de substrat n'est pas influencé par cet ajustage du burin. Dans une autre forme de réalisation conforme à 25 l'invention, le burin est constitué par un matériau isolant du point de vue électrique ou le burin est recouvert d'un matériau isolant. Cette Corme de réalisation convient surtout pour la mesure électrique du dispositif semiconducteur à l'aide d'un substrat de mesure. Le burin peut par exemple être constitué par un matériau céramique ou par de l'aluminium 30 anodisé. La description qui va suivre, en regard des des»»" sins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 représente schématiquement le disposi-35 tif conforme à l'invention. La fig. 2 représente le trajet des rayons lors de l'utilisation d'un microscope monoculaire. La fig. 3 représente le trajet des rayons lors de l'utilisation d'un nicrbscope stéréoscopique. 40 La fig. 4 représente une partie du porte-burin 71 36102 4 2110277 avec le burin. La fig. 5 représente un dispositif semicondmcteur placé sur un substrat. La fig. 6 est une vue en plan d'une autre forme 5 de réalisation d'une embase pour le porte-burin. La fig. 7 est une coupe de ce support sui-vmnt le plan VII-VII indiqué sur la fig. 6. La fig. 1 est une vue schématique du dispositif conforme à l'invention. Sur une plaque de base 1 est montée une colonne 2. 10 Un bras 3 fixé à la colonne 2 supporte un microscope 4. Le microscope est ajustable dans le sens de la hauteur; â titre d'exemple on a représenté un dispositif d'Ajustage réalisé sous la forme d'une crémaillière 5»6. L'objectif 7 et l'oculaire 8 sont représentés en pointillé. Une embase 10 est fixée à la colonne 2, à l'aide 15 de lames de ressort 9« 'L'embase 10 représentée à titre d'exemple sur les figures 1 à 3, a une section rectangulaire. A l'embase 10 est fixé un porje-burin 11; l'axe du porte-burin coïncide avec l'axe du microscope. Le porte-burin 11 est monté de façon à pouvoir tourner dans l'embase, par exemple â J'aide d'un roulement â billes. A la partie supérieure se trouve 20 une roue 12, par exemple un pignon qui à l'aide d'un pignon non représenté peut être amené en rotation de manière à obtenir l'ajustage angulaire désiré du porte-burin. La roue 12 peut être une roue à rais où pettt être réalisée en un matériau transparent, par exemple du verre, de sorte qu'elle n'empêche pas ou pratiquement pas le passage des rayons provenant 25 du microscope. A la partie inférieure du porte-burin 11 est fixé un burin 13 ajustable (voir également la fig. 4). Le burin est maintenu, à l'aide d'un ressort 14» avec une faible force, contre le porte-burin; une extrémité du ressort est fixée au burin et l'autre extrémité, non re-30 présentée, au porte-burin. La surface contact 15 du burin est sphérique, alors que le centre de la sphère est situé dans le plan inférieur 16 du burin. Dans le burin est prévu un évidement 17 dans lequel on peut placer un dispositif semiconducteur, en l'occurrence un corps semiconducteur 18 (voir fig. 5) avec des conducteurs de connexion 19 faisant saillie hors 35 du corps. Un tel dispositif semiconducteur est connu sous la dénomination de "beam lead device". Les conducteurs de connexion 19 ont une longueur telle que lorsqu'il se trouvent dans le plan inférieur 16 ils s'étendent à l'extérieur du burin 13. Le corps semiconducteur 18 est maintenu dans le burin 13 à l'aide d'une dépression. A cet effet le porte-burin est 40 partiellement creux et muni â la hauteur de l'embase d'une ouverture qui 71 36102 5 2110277 débouche dans une enceinte annulaire 20 pratiquée dans l'embase 10. A cette enceinte est relié un canal 21 qui est connecté avec une source de dépression non représentée. Sur la partie supérieure du porte-burin repose 5 une extrémité d'un levier 22 qui est couplé au moyen d'une charnière 23 à la colonne 2. L'autre extrémité du levier est déplaçable à l'aide d'organes non représentés en direction verticale. A l'aide du levier 22, le porte-burin peut être déplacé vers l'embase 1 alors que les lames de ressort 9 assurent un guidage parfaitement rectiligne. 10 Sur l'embase 1 se trouve un dispositif de mani pulation 24 qui assure l'ajustage d'une plaque de support 25 dans deux directions orthogonales. Sur cette plaque de support 25 se trouve un substrat 26 (voir également la fig. 5)« La plaque de support 25 peut être chauffée pour amener le substrat 26 à la température voulue en vue d'ob-1$ tenir la liaison mécanique des conducteurs de connexion 19 avec les conducteurs de courant prévus sur le substrat 26. Le trajet des rayons du microscope est représenté sur les figures 2 et 3. La fig. 2 représente un microscope monoculaire et la fig. 3 un microscope stéréoscopique. La forme de l'embase est choi-20 sie de telle façon (sur les figures 1,c2 êt 3 en coupe un rectangle étroit et allongé) qu'une partie importante des rayons passe du burin vers l'objectif sans être arrêté» par l'embase 10, de sorte que les conducteurs de connexion du dispositif semiconducteur se trouvant dans le burin peuvent être bien observés. Le microscope a un domaine de résolu-25 tion tel que les conducteurs du substrat 27 sont également nettement observable». Ceci est possible du fait que pendant le positiornement, l'écart entre le dispositif semiconducteur et le substrat doit être faible. L'observation directe à l'aide du microspope rend le positionnement des conducteurs de connexion 19 par rapport aux conducteurs de- courant 2J 30 facile à réaliser, alors que le dispositif de manipulation 24 assure l'ajustage dans deux directions orthogonales et qu'à l'aide de la roue rotative 12, on obtient l'ajustage angulaire correct du dispositif semiconducteur par rapport au substrat. Après le positionnement, le burin 13 est déplacé vers le substrat à l'aide du levier 22, alors que les lames 35 de ressort 9 assurent un déplacement parfaitement rectiligne,,également du fait que la distance â parcourir est faible. Si la surface inférieure du burin 16 n'est pas parfaitement parallèle à la surface du substrat, le burin peut tourner autour de sa surface de contact sphérique 15' jusqu'à ce que les conduc-40 teurs de connexion 19 reposent tous contre les conducteurs du substrat 2J. 71 36102 6 2110277 Par le choix du point de rotation, le dispositif semiconducteur ne se déplace pas en direction latérale par rapport aux conducteurs du substrat. Les conducteurs de connexion peuvent Str'e reliés aux conducteurs du substrat par thermocompression, alors que la plaque de 5 support 25 est chauffée. La valeur de la pression peut être ajustée â l'aide de là fo£ce réglable F agissant sur le levier 22. Les conducteurs du substrat peuvent également être reliés à un dispositif de mesure, alors que dans ce cas seul un contact électrique est établi entre les conducteurs de connexion et les conducteurs de substrat dans le but de tes-10 ter le dispositif semiconducteur. Il est évident que l'on peut réaliser de nombreuses variantes du dispositif envisagé sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que le dispositif de guidage ne doit pas nécessairement être réalisé à l'aide de lames de ressort, mais on peut utiliser n'importe 15 quel dispositif de guidage rectiligne aproprié. Le porte-burin peut également être fixe, alors que le substrat se déplace vers le porte-burin, tandis que l'ajustage angulaire peut être réalisé à l'enâroit du substrat. Les axes du microscope et du porte-burin coïncident pour éviter la parallaxe. Un faible écart entre ces axes est également admissible et n'a 20 pas d'influence sur la précision du positionnement. On peut également donner une autre forme à l'embase, les figures 6 et 7 en donnant un exemple. L'embase 28 selon ces figures, a la forme d'un E dans une vue en plan. Dans le bras médian 29 du E se trouve le porte-burin, dans un alésage 30. On a également prévu une en-25 ceinte 31 qui peut être *èliée par l'intermédiaire d'un canal 32 â une source de dépression. La fonction de l'enceinte 31 et du canal 32 est la même que celle de l'enceinte 20 et du canal 21 décrits en regard de la fig. 1. Aux deux branches extérieures 33 du E est fixée une plaque de fermeture 34- On obtient ainsi une enceinte protégée contre la lumière 30 latérale, de sorte qu'il ne se produit pas de perte de contraste. Les évidements 35 situés entre les trois bras du E, sont inclinés comme le montre clairement la fig. f. L'extrémité du bras 29 peut également être inclinée. De ce fait, on obtient un passage libre pour la majeure partie des rayons allant du burin vers le micros-35 cope à travers l'embase. L'embase représentée sur les figures 6 et 7 est surtout avantageuse lors de l'utilisation d'un microscope stéréoscopique. 71 36102 7 2110277 REVENDICATIONS « 1. Dispositif permettant de relier, mécaniquement et/ou électriquement, un dispositif semiconducteur comportant un corps semiconducteur et les conducteurs de connexion qui font saillie latérale- 5 ment hors du corps (ces dispositifs étant généralement dénommés ""beam leaded devices") à un substrat sur lequel se trouvent des conducteurs, ce dispositif comportant une embase qui supporte un porte-burin auquel est fixé un burin, un support pour le substrat, des organes permettant de positionner le burin par rapport au support et un microscope permet-10 tant d'observer la position du burin, ce dispositif étant caractérisé en ce que le microscope est placé juste au-dèssus du burin et l'axe du porte-burin coïncide pratiquement avec l'axe du microscope, alors que le microscope a un domaine de résolution qui, pendant le positionnement, renferme à la fois la surface inférieure du burin et la surface supérieure 15 du substrat, tandis que l'embase a une forme telle que la majeure partie des rayons passe du burin vers le microscope et le porte-burin est situé pratiquement entièrement dans la région occupée par ces rayons. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embase présente une section ayant la forme d'un E, alors que 20 le porte-burin se trouve dans le bras médian du E et les extrémités des bras extérieurs sont reliées par une plaque de fermeture, tandis que les Avidements situés entre les trois bras du E, ainsi que la surface terminale du bras médian sont inclinés dans la direction du burin en vue de créer un passage pour les rayons vers le microscope. 25 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracté risé en ce que le porte-burin est monté de façon à pouvoir tourner dans 1'embase. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3» ca ractérisé en ce que le burin et le porte-burin sont constitués par deux 30 parties distinctes, alors que la surface de contact entre le burin et le porte-burin est sphérique et que le centre de la sphère est situé dans le plan inférieur du burin, tandis que le burin, sous l'influence d'un élément élastique prévu dans le porte-burin, appuie contre la surface de contact. 35 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le burin est constitué par un matériau isolant du point de vue électrique ou est recouvert de matériau isolant.