Brevet FR2199634A1 — publié le 19740412

La présente invention concerne un perfectionnement aux connexions et interconnexions de circuits miniaturisés fixées par thermocompression sur des plages métalliques de nature et d'épaisseur appropriées. On sait que des connexions et interconnexions fixées par thermocompression sur des plages métalliques de nature et d'épaisseur appropriées sont couramment utilisées lors de la mise en oeuvre de circuits miniaturisés qui peuvent être notamment des circuits intégrés et des circuits hybrides réalisés à partir de couches métalliques minces. Les métaux utilisés pour constituer les plages métalliques sont généralement l'or et l'aluminium, et c'est également en or ou en aluminium que sont les fils fixés par thermocompression sur les plages métalliques précitées. On sait par ailleurs que les fils utilisés pour constituer des connexions soudables par thermocompression doivent être des fils très fins, d'un diamètre de l'ordre de 25 à 50 um par exemple. I1 en résulte que la solidité mécanique des connexions fixées par thermocompression est forcément limitée et que, même lorsque les opérations de thermocompression sont effectuées dans les conditions optimales, les connexions constituées par des fils très fins, en or par exemple, soudés par thermocompression, demeurent mécaniquement fragiles et ne peuvent supporter que des courants assez faibles. Une des épreuves couramment utilisées pour vérifier la solidité des connexions fixées par thermocompression consiste à appliquer au milieu d'une connexion, à l'aide d'un dynamomètre, un effort d'arrachement sensiblement perpendiculaire au segment de ligne droite défini par les positions des points de soudure. L'effort nécessaire pour arracher ou rompre la connexion dépend en partie de la valeur de l'angle formé par le fil sous l'effort d'épreuve et ne constitue par un critère absolu, mais il demeure une information significative : pour un fil d'or de 25 um, cet effort est de l'ordre de 6 cN et pour un fil d'or de 50 um, cet effort est de tordre de 25 cN. Un des buts de l'invention est de permettre la réalisation de connexions qui, bien que fixées par thermocompression, possèdent une robustesse mécanique très supérieure à celle des connexions de ce genre réalisées jusqu'à ce jour. Un autre but de l'invention est l'obtention de connexions capables de supporter des courants nettement plus élevés que ceux admis par les connexions habituelles fixées par thermocompression. Selon l'invention, le perfectionnement aux connexions et interconnexions de circuits miniaturisés fixées par thermocompression sur des plages métalliques de nature et d'épaisseur appropriées est remarquable en ce que les fils de connexion et au moins la région de chaque plage où une soudure par thermocompression a été effectuée sont revêtus par électrolyse d'une couche métallique épaisse. De cette manière la section du fil de connexion peut être considérablement accrue du fait que la couche déposée par électrolyse a facilement une épaisseur égale au diamètre initial du fil de connexion et la solidité de la fixation des connexions sur les plages métalliques auxquelles elles aboutissent est grandement renforcée du fait que les points de soudure sont enrobés par la couche métallique déposée qui fait corps tout à la fois avec le fil de connexion et avec la plage métallique sur laquelle il est soudé.Il en résulte que dans les conditions d'épreuve précédemment exposées, une connexion obtenue à partir d'un fil d'or de 50 pm et revêtue, ainsi que les points de soudure par thermocompression, d'une couche d'or d'environ 50 pm d'épaisseur, peut supporter un effort de l'or- dre de 2,5 N à 3 N. La résistance d'une telle connexion aux contraintes résultant de chocs et de vibrations est, par ailleurs, très supérieure à celle du fil de départ soudé par thermocompression. Les circuits hybrides miniaturisés destinés à fonctionner à des fréquences très élevées, à hyperfréquence par exemple, peuvent être réalisés de façon connue à partir d'une mince couche d'or adhérent déposée par pulvérisation cathodique, sur un substrat en alumine par exemple. La mince couche d'or adhérent, dont l'épais- seur peut être de 1000 angströms par exemple, est d'abord "rechargée" par électrolyse pour amener l'épaisseur totale du dépôt à 5 pm ou à 10 vm, par exemple, et est ensuite gravée pour définir le tracé des différents éléments conducteurs du circuit. Certains circuits exigent l'emploi de bandes conductrices d'une épaisseur nettement plus grande, 50 pm par exemple.En pareil cas, le perfectionnement selon l'invention peut être mis en oeuvre d'une manière particulièrement facile en établissant les connexions fixées par thermocompression après une première recharge de la couche d'or initiale par électrolyse amenant ladite couche à une épaisseur comprise entre 5 um et 10 um, par exemple, et en effectuant ensuite une seconde recharge par électrolyse amenant les bandes conductrices du circuit hybride à leur épaisseur définitive en même temps que se trouvent réalisées les connexions comportant le perfectionnement objet de l'invention. Lorsque les connexions selon l'invention sont mises en oeuvre dans un circuit miniaturisé, hybride par exemple, dont les bandes conductrices doivent demeurer relativement minces, à l'épaisseur juste nécessaire pour avoir des fixations de connexions d'une solidité minimale par thermocompression, il est facile de protéger par une "épargne" les parties devant demeurer minces de façon à ne recharger par électrolyse que les connexions, les points de fixation et leur voisinage immédiat. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre ce qu'est l'invention. Sur la figure unique jointe, on a représenté en élévation et en coupe partielle une connexion appartenant à un circuit miniaturisé en couches minces et comportant le perfectionnement objet de l'invention. Le circuit miniaturisé en couches minces auquel appartient la connexion 1 est réalisé sur une plaquette isolante 2 constituant le support du circuit. Le fragment de circuit visible sur la figure comporte trois bandes conductrices 3, 4 et 5 vues en coupe et constituées à partir d'un dépôt d'or adhérent effectué sur la face supérieure de la plaquette 2 et dont les parties subsistant après une opération de gravure délimitée par utilisation d'une laque photosensible définissent le tracé des bandes conductrices telles que 3, 4 et 5. Pour la clarté de la figure, l'épaisseur des bandes conductrices 3, 4 et 5 a été représentée à une échelle qui ne correspond pas à celle du reste de la figure. La partie centrale de la connexion 1, non hachurée, est un fil d'or 6 fixé par thermocompression en un point 7 sur la bande conductrice 3 et en un point 8 sur la bande conductrice 5. La partie externe de la connexion 1, hachurée, est constituée par un dépôt d'or relat-ivement épais 9, effectué par électrolyse sur les parties des bandes conductrices du circuit miniaturisé non protégées par une épargne et sur les fils de connexion fixés par thermocompression sur les bandes conductrices. Selon l'exemple représenté sur la figure jointe, la bande conductrice 4 et la partie 10 de la bande conductrice 3 ont été protégées par une épargne lors du dépôt de la couche 9. L'épaisseur de la couche 9 peut être comprise entre 0,1 fois et 4 fois le diamètre du fil 6 fixé par thermocompression; cette épaisseur est avantageusement ajustée à une valeur comprise entre 0,5 fois et 2 tis le diamètre du fil 6 fixé par thermocompression. - REVENDICATIONS 1.- Perfectionnement aux connexions et interconnexions de circuits miniaturisés fixées par thermocompression sur des plages métalliques de nature et d'épaisseur appropriées, caractérisé en ce que les fils de connexion et au moins la région de chaque plage métallique où une soudure par thermocompression a été effectuée sont revêtus par électrolyse d'une couche métallique épaisse. 2.- Perfectionnement aux connexions èt interconnexions selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche métallique déposée par électrolyse est comprise entre 0,1 D et 4 D, D étant le diamètre du fil de connexion soudé par thermocompression. 3.- Perfectionnement aux connexions et interconnexions selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'épair seur de la couche métallique déposée par électrolyse est comprise entre 0,5 D et 2 D, D étant le diamètre du fil de connexion soudé par thermocompression.