Brevet FR2131952A1 — publié le 19721117

la présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet, à titre de produit industriel nouveau, un squelette ou réseau conducteur ou une structure conductrice analogue pour circuit intégré ou analogue et son 5 procédé de fabrication ainsi que les diverses applications èt utilisations résultant de sa mise en oeuvre et les systèmes, ensembles,appareils, machines, équipements et installations pourvus de tels dispositifs. Cette invention se rapporte plus particulièrement à des •| q moyens formant supports en matière plastique pour des extrémités de squelette conducteur et à un procédé pour supporter et pour protéger des extrémités de conducteursde contact utilisées dans la fabrication d'ensembles, modules ou boîtiers à circuits intégrés et analogues. Il existe deux manières fondamentales do.nt des conducteurs de contact peuvent être attachés à un dispositif à circuit intégré et dont le dispositif résultant peut être "emballé" ou conditionné. Le premier de ces procédés consiste à déposer, sur une base en céramique ou d'un type similaire, un dessin, réseau ou line configuration de conducteurs menant du périmètre de la base jusqu'à une région de conducteur au centre de celle-ci. le dispositif est ensuite placé dans le centre d? 3abase et Hé réseau ou dessin de conducteurs est conçu de façon que les extrémités de conducteurs du réseau ou squelette soient en alignement avec 2^ des connexions prévues sur le dispositif ou s'étendant à partir de celui-ci. les autres extrémités des conducteurs s'étendent jusqu'au périmètre de la base et sont soit pourvues de doigts de contact s'étendant vers l'extérieur ou ont de tels doigts fixés à ceux-ci dans une opération subséquente, la base est 2Q ensuite encapsulée ou enrobée pour former un dispositif conditionné ou mis en boîtier ou analogue, le second procédé fondamental consiste à former les contacts et conducteurs dans un châssis,réseau ou squelette ayant une "fenêtre" dans le centre de celui-ci pour l'emplacement et la liaison adhérente ^ des connexions du dispositif aux extrémités de conducteurs dureseau ou châssis, le second procédé est idéalement approprié à une production de très grand volume mais souffre de l'inconvénient 20 72 03651 2 2131952 d'une fragilité extrême. Ceci est une considération particulièrement importante quand le dispositif à circuit intégré est un dispositif du type formant micropoutres de conducteurs. Typiquement, l'épaisseur du squelette conducteur 5 dans ce cas est de l'ordre de 254 microns et de préférence seulement de 127 microns au moins aux extrémités des conducteurs du squelette auxquelles les conducteurs formant micropoutres sont à relier. Cette combinaison est choisie pour impartir de la rigidité au squelette tandis que les extrémités des 10 conducteurs du squelette sont suffisamment minces pour permettre la liaison adhérente au dispositif à conducteurs à micropoutres. Evidemment, une délicatesse extrême de manipulation est nécessaire pour garantir que les fines extrémités des conducteurs du squelette ne soient pas courbées ou pliées 15 ou autrement endommagées pendant la manipulation avant la liaison adhérente du dispositif à conducteurs à micropoutres à celles-ci. Diverses méthodes pour supporter et pour protéger les extrémités des conducteurs du squelette ont été essayées, par 20 exemple en collant un patin ou tampon formant support aux extrémités des conducteurs. Ceci présente l'inconvénient évident qu'une colle doit être trouvée, laquelle résiste aux températures auxquelles les extrémités des conducteurs du squelette sont liées de façon adhérente au dispositif à 25 conducteurs à micropoutres, soit typiquement d'environ 40Û°C. Des brevets d'invention, montrant diverses techniques connues dans l'art d'accomplir ou d'exécuter ces procédés, sont par exemple le brevet américain n° 3 436 810 (KâUPMNir) daté du 8 Avril 1969; le brevet américain n° 3 524 249 (HAMADA et 30 autre) daté du 18 Août 1970; le brevet américain n° 3 431 637 (CARACCIOLO) daté du 11 Mars 1969; le brevet américain n° 3 483 308 (WAEELY) daté du 9 Décembre 1969 et le brevet américain n° 3 484 533 (KAUPMAîm) daté du 16 Décembre 1969. La technique antérieure la plus voisine, dont les demandeurs 35 ont connaissance, est le brevet américain n° 3 537 175 (SAINT CLAIR et autre) daté du 3 Novembre 1970. SAINT CLAIR enseigne l'enrobage des extrémités des conducteurs du squelette 72 03651 3 2131952 dans une fritte de verre, de façon que les surfaces des extrémités des conducteurs soient alignées en affleurement avec la surface adjacente de la fritte ou même situées en dessous de celle-ci. Cependant, ce procédé, tout en procurant le support et Is^rotection désirés pour les extrémités des conducteurs, souffre de deux inconvénients, à savoir en premier lieu, le fait que la fritte de verre tend à avoir un effet défavorable sur le dispositif à-conducteurs à micrxpoutres en raison de la migration d'ions entre la fritte et le conducteur et, en second lieu, le fait que l'enrobage des extrémités de conducteurs sur toute leur étendue dans la fritte rend la liaison adhérente subséquente des conducteurs formant micicpoutres difficile. En outre, la surface rugueuse ou grossière de la fritte tend à provoquer le mouvement des extrémités des conducteurs du squelette pendant 1'encapsulation, ce qui a pour résultat.,im-fflarOTais alignement éventuel des extrémité "conducteurs et des conducteurs formant —aticro jjuu.tres. Dans le procédé de la présente invention, une pastille de polyimide est utilisée pour supporter et protéger les extrémités des conducteurs du squelette et les extrémités sont enrobées dans la matière de la pastille afin d'obvier à la nécessité d'avoir un agent, milieu ou moyen de liaison adhérente tel que de la colle, les surfaces des extrémités de conducteurs sont laissées légèrement en saillie dépassante d^La surface de pastille pour faciliter la liaison adhérente d'un dispositif à conducteurs à . micrepoutres à celles-ci. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la pastille est sous la forme d'un disque et les extrémités des conducteurs de squelette sont pressées ou enfoncées dans le disque sous une pression, d'approximativement 0,35 à 0,7 kg/cm et à une température d'approximativement 460°C. Des extrémités des conducteurs de squelette sont pressées ou enfoncées dans la matière du disque jusqu'à une valeur égale à environ la moitié de leur épaisseur, le disque étant d'approximativement la même épaisseur ou d'une épaisseur quelque peu moindre que 72 03651 4 2131952 les extrémités des conducteurs de squelette. Dans encore un autre mode de réalisation de l'invention, les pastilles sont produites à partir d'une "bande ou d'un ruban de matière polyimide par l'action d'un poinçon qui se ^ rapproche de la matière de la bande à partir d'un côté, découpe par poinçonnage la pastille nécessaire et transporte ensuite la pastille jusqu'à l'emplacement de liaison adhérente. De cette manière, l'opération de liaison adhérente est grandement accélérée. 1 q L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs illustrant 1 ^ divers modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente une vue de dessus d'une portion d'une bande de squelette, châssis ou réseau de conducteurs traitée conformément au procédé de la présente invention ; - la figure 2 est une vue en perspective de la partie 20 centrale de l'un des squelettes de conducteurs représentés sur la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 2 ; - la figure 4 représente une machine destinée à exécuter 25 le procédé de la pré s ente, invention ; et - les figures 5 et 6 représentent respectivement d'autres détails de la machine représentée sur la figure 4 à divers stades, étapes ou phases de fonctionnement dans le procédé opératoire de la présente invention. 30 En se référant maintenant aux dessins et en particulier aux figures 1, 2 et 3, les squelettes de conducteurs 10 sont typiquement formés en bandes de sept, une portion d'une telle bande étant représentée sur la figure 1 . Les réseaux ou squelettes sont pourvus chacun de quatorze contacts 11 , 35 chaque contact étant solidaire ou faisant partie intégrante en une seule pièce monohloc d'un conducteur de squelette 12. 72 03651 5 2131952 Les conducteurs 12 se terminent par des extrémités 13,. l'agencement de ces extrémités formant line "fenêtre" 14 pour le logement d'un dispositif à conducteurs à micro poutres (voir figure 2). Typiquement, l'épaisseur des conducteurs de 5 squelette 12 est de l'ordre de 254 microns et les extrémités des conducteurs de squelette 13 sont réduites par attaque, gravure ou corrosion chimique ou par fraisage jusqu'à une épaisseur de 101 ou 127 microns seulement. Le "but de cette réduction est de faciliter la liaison adhérente du dispositif 10 à conducteurs à micrcpoutres aux extrémités des conducteurs de squelette tout en conservant la résistance mécanique ou ténacité et la rigidité de la structure de conducteurs de squelette de 254 microns d'épaisseur. Dans le présent exemple, les extrémités des conducteurs de squelette 13 15 ont 101,6 microns d'épaisseur et sont noyées jusqu'à une profondeur de 50,8 microns dans un disque de polyimide 15- Le disque a une épaisseur de l'ordre de 63,5 à 76,2 microns. Ainsi, les surfaces des extrémités des conducteurs de squelette sont en saillie dépassante sur le disque d'approxima-20 tivement 50,8 microns en permettant ainsi la liaison adhérente d'un dispositif à conducteurs à micropoutres à celles-ci. Le disque lui-même est d'un diamètre juste suffisant pour entourer les extrémités de conducteurs de squelette 13 d'épaisseur réduite et ne s'étend pas jusqu'aux conducteurs 25 de squelette plus épais 12. Une machine, pour enrober les extrémités des conducteurs de squelette dans un disque de polyimide, est représentée sur la figure 4 et, dans cet exemple, est adaptée pour traiter sept squelettes, réseau . ou châssis de conducteurs en une 30 opération. La machine est pourvue de sept têtes 20 espacées à des intervalles correspondant à l'écartement des fenêtres 14 dans les squelettes de conducteurs. Chaque tête est pourvue d'un élément formant bout circulaire 21 ayant une 'face de travail plane et d'un diamètre correspondant au diamètre des 35 disques 15. Chaque tête est en outre pourvue d'un organe chauffant à cartouche ou analogue monté dans un manchon formant douille, gaine, fourreau ou virole analogue en céramique et en 72 03651 6 2131952 nickel-chrome, chaque manchon étant lui-même monté dans une pièce moulée en aluminium refroidie à l'eau. La température des éléments formant "bouts est maintenue à une valeur constante de 460° + 2°C. La machine est en outre^ourvue 5 d'une table de travail 22 destinée à recevoir les squelettes de conducteurs et les disques et les têtes 20 sont simultanément mobiles de façon à se rapprocher et à s'écarter de la table de travail 22 par l'action d'un piston 33 actionné mécaniquement et mobile dans un manchon 34 et relié aux têtes 20 10 par l'intermédiaire d'une tige de poussée 35 et d'une- tringlerie ou d'un système de bielles associé (non représenté). Des thermostats 36 sont prévus sur la machine pour donner une indication exacte ou précise de température et un contrôle de commande ou de réglage des éléments chauffants des têtes 15 individuelles 20. En se référant maintenant à la figure 5, il y est représenté une coupe à travers la table de travail de la machine d'encapsulation de disques. Dans le but de l'illustration, on supposera que la surface 23 de la table de 20 travail 22 est horizontale et d'autres éléments de la machine seront décrits relativement à ce plan. La table de travail est pourvue d'une fente 24 dont le plan est horizontal. La fente 24 est de largeur suffisante pour loger ou recevoir une bande continue de matière polyimide 25 à partir de laquelle, 25 les disques d'encapsulation 15 sont à former, la bande étant alimentée ou avancée à la demande à partir d'un moyen d'alimentation formant rouleau, bobine ou analogue (non représenté). Ên dessous de chaque tête 20, la table de travail 22 est pourvue d'un alésage vertical 26 s'étendant depuis la 30 surface de la table de travail à travers le plan de la fente 24 et sur une distance suffisante en dessous de celle-ci pour Icger un piston 27. Le piston 27 est pourvu d'un bord tranchant ou d'une arête coupante circonférentiel 28 à son extrémité supérieure. Le diamètre du bord tranchant 28 formant arête 35 coupante est identique au diamètre du disque 15. Le piston est élevé par l'action d'une came 29 qui est en butée contre Idextrémité inférieure du piston. 72 03651 7 2131952 Sur la figure 5, le piston 27 est représenté dans sa position abaissée, prêt à la séparation du disque par sectionnement pour le détacher de la bande 25 et à la présentation d'un tel disque sur la surface de la table de c; travail 22 à la face inférieure ou au côté de dessous d'une bande de conducteurs à . micropoutres 10 placée au-dessus de celui-ci. la rotation de la came 29 sur 180° repousse le piston vers le haut, de sorte que le bord tranchant 28 découpe un disque de matière dans la bande 25 et un mouvement ascendant ■j g continué du piston 27 amène le disque en butée contre la surface inférieure de la bande de conducteurs de squelette 10, comme cela est représenté sur la figure 6. la bande 10 est évidemment située de façon que le disque vient en contact avec la portion désirée du dessin de conducteurs de squelette, la 1^ tête 20 est ensuite abaissée ou descendue de façon que l'élément chauffant 21 entre en contact avec la surface supérieure de la bande 10. l'élément 21 est maintenu à 460° + 2°C et, à cette température, de la chaleur est transmise à travers le métal de la bande 10 et sert à ramollir le 2o disque de polyimide aux régions de contact de celui-ci avec la bande 10, de façon qu'un mouvement descendant ultérieur ou supplémentaire de latête 20 pousse ou enfonce la bande 10 dans la matière du disque 15. la pression descendante, nécessaire pour noyer les portions de la bande dans le 25 disque, est très légère en réalité et est typiquement de l'ordre de 0,35 à 0,7 kg/cm^. le mouvement descendant de la tête 20 est soigneusement contrôlé ou commandé par le choix de la course du moyen mécanique actionnant le piston principal 23 afin de garantir que la moitié seulement de ^0 l'épaisseur de la portion de bande soit enrobée dans le disque en laissant ainsi la surface supérieure de la bande en saillie dépassante ou en désaffleurement du disque et prête pour la liaison adhérente du dispositif à conducteurs à micropoutres à celle-ci. Après cette opération, chaque tête 20 est élevée jusqu'à la position représentée sur la figure 5 et la came 29 est tournée d'un angle supplémentaire de 180° pour permettre au piston de retomber en dessous de la fente. 24. 72 03651 s 2131952 la "bande de polyimide 25 est ensuite déplacée longitudinalement pour amener une nouvelle portion de bande dans la fente 24 et la bande de conducteurs à micropoutres 10 est remplacée par une bande neuve à traiter avant que l'opération soit répétée. 5 Bien que les moyens d'actionnement pour le piston principal 23 et pour les pistons de découpage ou de poinçonnage de disque 27 aient été décrits comme étant purement mécaniques et spécifiquement sous la forme de cames, on se rendre compte que l'invention n'est en aucune façon limitée à ce mode de réalisation spécifique. Une 10 caractéristique essentielle de la machine est que chaque élément formant bout et des moyens pour présenter le disque au squelette de conducteurs à micropoutres doivent être suffisamment espacés les uns des autres, dans leur position la plus rapprochée, pour garantir que les extrémités des conducteurs de squelette soient 15 enrobées dans les disques de polyimide seulement jusqu'à la profondeur désirée des extrémités de conducteur. Pourvu que des tolérances étroites ou serrées soient maintenues,ceci est obtenu relativement facilement par des moyens mécaniques (tels que les moyens formant cames spécifiquement décrits) mais il est envisagé 20 que des moyens actionnés par fluide ou fonctionnant électriquement puissent aussi être employés. Afin de garantir les limites de déplacement ou de parcours des éléments chauffants et des pistons de découpage de disque, des moyens d'arrêt formant butée pourraient être commodément, prévus là où aucun contrôle ou réglage précis .25 de telles limites de parcours n'est disponible. On se rendra compte en outre que la configuration en disque pour le support de polyimide est choisie par commodité seulement et que l'invention n'est en aucune façon limitée à celle-ci. Par exemple, la pastille formant support pourrait également tout aussi 30 bien être de forme carrée ou rectangulaire pourvu que les extrémités des conducteurs de squelette soient entourées et supportées par celle-ci. Par ailleurs, bien que l'invention ait été décrite en se référant à un squelette de conducteurs ayant des extrémités de con- 35 ducteurs d'épaisseur réduite destinées à recevoir un dispositif à conducteurs à micropoutres, on se rendra compte que l'invention est également utilisable pour desjsquelettes ou réseaux de conducteurs d'épaisseur uniforme et destinés à recevoir des COPY 72 03651 9 2131952 dispositifs ayant d'autres types de cnnfiguration de connexion, par exemple du type à liaison adhérente par croisillons ou par micropavés ou analogues. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux 5 modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens consiifcuant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre 10 dans le cadre des revendications qui suivent. 72 03651 10 2131952 REVENDICATIONS 1. - Dispositif formant squelette de conducteurs du type ayant leurs extrémités intérieures se terminant par un dessin formant une fenêtre destinée à recevoir et à supporter un dispositif à circuit intégré, caractérisé en ce que lesdites 5 extrémités intérieures sont enrobées dans une pastille de matière polyimide, une surface de chacune desdites extrémités intérieures étant en saillie dépassante ou en désaffleurement de la surface adjacente de ladite matière polyimide, d'une quantité suffisante pour permettre la liaison adhérente, à ladite ■|o surface d'extrémité intérieure, d'une connexion associée audit dispositif. 2. - Dispositif formant squelette de conducteurs, du type ayant une première épaisseur et des extrémités de conducteurs internes d'une seconde épaisseur réduite, lesdites extrémités ■j 5 internes de conducteurs se terminant par un dessin formant une fenêtre destinée à recevoir et à supporter un dispositif à circuit intégré ayant des conducteurs à .micrtpoutres s'étendant à partir ce celui-ci, caractérisé en ce que lesdites extrémités de conducteurs internes d'épaisseur réduite s.ont enrobées 2q ou noyées dans une pastille de matière polyimide, une surface de chacune desdites extrémités de conducteurs internes étant en saillie dépassante ou en désaffleurement de la surface adjacente de ladite matière polyimide, d'une quantité suffisante pour permettre la liaison adhérente d'un conducteur 25 à micropoutre à ladite surface d' extrémité de conduteur interne . 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pastille précitée de polyimide est sous la forme d'un disque. 20 4. - Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la pastille précitée de polyimide est sous la forme d'un carré ou d'un rectangle. 5. - Dispositif - selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le disque de polyimide précité est d'une épaisseur inférieure ou approximativement égale à l'épaisseur des 72 03651 n 2131952 extrémités de conducteurs internes précitées. 6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le squelette de conducteurs précité a approximativement 254 microns d'épaisseur et environ 127 microns d'épaisseur 5 aux extrémités de conducteurs internes d'épaisseur réduite de celui-ci, la pastille de polyimide précitée ayant uie épaisseur inférieure ou approximativement égale à celle desdites extrémités de conducteurs internes. 7. - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, 10 caractérisé en ce que les extrémités de conducteurs internes précitées ont approximativement 101,6 microns d'épaisseur et la pastille de polyimide précitée a une épaisseur comprise entre 63,5 et 76,2 microns. 8. - Procédé de fabrication d'un ensemble de squelette ou réseau 15 de conducteurs comportant des conducteurs d'une première épaisseur et des extrémités de conducteurs internes d'une seconde épaisseur réduite, lesdites extrémités de conducteurs internes se terminant par une configuration définissant une fenêtre destinée à recevoir et à supporter un dispositif 20 à circuit intégré ayant des conducteurs à micrqpoutres s'étendant à partir de celui-ci, caractérisé par les opérations consistant : à disposer une pastille de polyimide en dessous desdites extrémités de conducteurs internes d'épaisseur réduite et à presser ou à enfoncer lesdites extrémités de 25 conducteurs internes dans ladite pastille à une température suffisante pour ramollir la matière de ladite pastille dans les régions desdites extrémités de conducteurs internes et jusqu'à un degré tel qu'une surface de chacune desdites extrémités de conducteurs internes reste en saillie dépassante 30 ou en désaffleurement de la surface adjacente de ladite pastille de polyimide, d'une quantité suffisante pour permettre la liaison adhérente d'un moyen de connexion, associé audit dispositif, à ladite surface mentionnée en premier lieu. 9. - Procédé selon la revendication 8, caractérisé 35 en ce que la température précitée est d'environ 460°C. 10. - Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les extrémités de conducteurs précitées sont 2 03651 2131952 pressées ou enfoncées dans la pastille précitée scus une 2 pression comprise entre 0,35 et 0,7 kg/cm . 11. - Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la pastille de polyimide précitée est découpée par poinçonnage dans une bande de matière polyimide et présentée au squelette de conducteurs précité à une surface de celui-ci et en ce qu'une pression et de la chaleur est appliquée à l'autre surface dudit squelette pour ramollir la matière de ladite pastille dans les régions des extrémités précitées de conducteurs d'épaisseur réduite et à presser ou à enfoncer lesdites extrémités de conducteurs dans la matière de ladite pastille jusqu'à la profondeur nécessaire. 12. - Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la pastille précitée est sous la forme d'un disque. 1-3. - Procédé selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que la pastille précitée est sous la forme d'un carré ou d'un rectangle. 14. - Machine destinée à l'exécution du procédé selon l'une des revendications 8 à 13, du type à têtes de chauffage multiples, espacées,verticalement mobiles en mouvement alternatif au-dessus d'une table de travail horizontale recevant une bande de squelettes de conducteurs défilant de façon intermittente sur cette table et contre laquelle lesdites têtes sont destinées à venir en contact pressé, caractérisée en ce qu'elle comprend : une pluralité d'alésages verticaux espacés dans ladite table de travail, coaxialement alignés respectivement avec lesdites têtes chauffantes et dans chacun desquels un piston poinçonneur et presseur, d'un diamètre correspondant à celui des disques précités, est monté coulissant pour être mobile en mouvement alternatif ; ainsi qu'une fente h.oriz.ontale réalisée dans ladite table de travail parallèlement à la surface supérieure de celle-ci et à une certaine distance de ladite surface pour recevoir un ruban en polyimide s'avançant de façon intermittente, ladite fente s'étendant en travers de ladite pluralité d'alésages, ainsi que des moyens pour actionner lesdites têtes et lesdits pistons et des moyens 03651 13 2131952 d'entraînement de ladite bande et dudit ruban selon des mouvements asservis, coordonnés ou synchronisés, suivant des cycles opératoires répétés de préférence automatiques.