Brevet FR2156315A1 — publié le 19730525

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un circuit de connexion hybride par la technique des plaquettes rapportées,appelée technique flipchip, circuit dans lequel un corps ser#i-conducteur,pourvu de contacts de raccordement me;talliques,est relié à conduction électrique à un montage de circuit imprimé également pourvu de contacts de raccordement métalliques, le circuit imprimé pouvant être enduit, au moins sur ses contacts de raccordement et dans leur voisinage, avec de la soudure à l'étain. On contact déjà un procédé de ce genre dans lequel les parties des canaux conducteurs du circuit imprimé,qui sont voisines des contacts de raccordement sont recouvertes avec une couche de verre, en vue de pouvoir apporter,sur les contacts de branchement soudables, une quantité définie de soudure à l'étain. Cependant, ce procédé est incommode et coûteux. L'invention a pour but de réaliser un procédé de ce genre qui soit d'application plus simple. L'invention concerne à cet effet un procédé du type ci-dessus,caractérisé en ce qu'on constitue les parties des canaux conducteurs du circuit imprimé ,qui se prolongent par les contacts de raccordement métalliques, au voisinage de ces contacts, sous forme de barrettes plus étroites, et, pour apporter la soudure sur les zones de la surface du circuit imprimé destinées à être enduites de soudure, on met en contact,avec de la soudure liquide, le substrat de support du circuit, au moins sur la face extérieure portant le circuit imprimé. Les contacts de raccordement du circuit imprimé sont ainsi unifcrm & ent recouverts de soudure, de sorte que support d'une couche de verre est superflu. L'économie de cette opération entraîne un abais seent de l'ordre de 25 à 30 , Les parties des canaux conducteurs du circuit iranrimé, qui aboutissent dans les contacts de raccordement métalliques peuvent également être constituées comme plusieurs réglettes parallèles entre elles. Avantageusement, la soudure liquide est apportée par déversement sur les zones de surface extérieure du circuit imprimé destinées à autre enduites de soudure à l'étain. Il est avantageux pour cela d'appliquer la soudure liquide dans une atmosphère protectrice gazeuse réductrice, le circuit imprimé étant luimême réchauffé dans une atmosphère réductrice avant l'apport de la soudure liquide. Après l'apport de la soudure sur les zones de surface du circuit imprimé destinées à autre garnies de soudure, les contacts de raccordement du corps semiconducteur peuvent être amenés en contact avec les contacts de raccordement du circuit imprimé qui sont garnis de soudure. Les pièces ainsi assemblées du circuit de connexion hybride peuvent être définitivement reliées entre elles à l'aide d'ultra-sons ou par fusion de la soudure. En vue d'améliorer la liaison à conduction électrique réalisée par ultra-sons, le circuit hybride peut être chauffé à la température de soudage après l'opération de jonction par ultra-sons. De même, les contacts de raccordement métalliques du corps semiconducteur peuvent être recouverts de soudure par déversement de celle-ci dans une atmosphère réductrice, ce qui est particulièrement avantageux pour la liaison avec le circuit imprimé qui est effectuée ensuite. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 est une représentation schématique expliquant le procédé de l'invention; - La figure 2 est une coupe à travers une jonction électriquement conductrice réalisée conformément à l'invention; - la figure 3 montre une configuration de canaux conducteurs d'un circuit imprimé conforme à l'invention; - La figure 4 représente une autre configuration d'un circuit imprimé conforme à l'invention. Dans la figure l,est représenté un corps semi-conducteur 1 et un substrat isolant 2 avec un circuit imprimé disposé sur lui. Le semi-conducteur 1 a,sur sa face inférieure,une série de conzacts métalliques 3. Le circuit imprimé disposé sur la face supérieure du substrat isolant 2 comporte également une série de contacts de raccordement métalliques 4. Les contacts de raccordement métalliques 4 du circuit imprimé forment chaque fois ltextrémité des canaux conducteurs 5. Les contacts de raccordement 4 et les canaux conducteurs 5 du circuit imprimé sont prévus pour pouvoir être enduits avec de la soudure. Les parties des canaux conducteurs 5 qui aboutissent dans les contacts de raccordement métalliques 4, sont constituées,comme le montre la figure 3, comme des barrettes rétrécies 6.Conformément à la figure 4, sont prévues deux barrettes 6' parallèles entre elles. Pour relier les contacts de raccordement métalliques 3 du corps semi-conducteur 1 avec les contacts de raccordement métalliques 4 du circuit imprimé, ce dernier est d'abord amené en contact avec la soudure à l'étain par déversement de celle-ci. La soudure liquide est d'abord réchauffée dans une atmosphère de protection réductrice et est amenée,sous forme d'un flot ou d'un jet de soudure,sur le substrat 2. Les parties métallisées 4, 5, 6 sont ainsi recouvertes de soudure. Le substrat 2 avec le circuit imprimé peut, en vue d'éviter un film d'oxyde possible sur les zones de surface à recouvrir avec la soudure, être réchauffé en atmosphère protectrice gazeuse avant l'apport de la soudure. Ensuite le substrat 2,avec le circuit imprimé recouvert de soudure,est refroidi dans l'atmosphère de protection gazeuse réductrice, en vue d'empêcher une oxydation ultérieure lors de la sortie à l'air libre. De même, le corps semi-conducteur peut être revêtu avec de la soudure sur ses surfaces de contact, dans une atmosphère réductrice, par déversement de la soudure sur lui. Ensuite, le corps semiconducteur l est monté sur le substrat 2,comme représenté dans la figure 1, de telle manière que les contacts de raccordement 3 du corps semi-conducteur 1 viennent en contact avec les contacts de raccordement 4 du circuit imprimé qui sont recouverts avec de la soudure. Le corps semi-conducteur 1 est alors mis en vibration à l'aide d'ultra-sons,les emplacements de liaison du corps semi-conducteurs 1 et les emplacements de soudage du circuit imprimé sont reliés définitivement entre eux. Le cas échéant, le circuit de connexion hybride est échauffé dans un four de soudage, ce qui améliore la liaison électri quement conductrice réalisée par ultra-sons. La figure 2 montre la liaison électriquement conductrice qui en résulte. Une autre possibilité pour la réalisation de cette liaison électriquement conductrice consiste en ce que, après l'apport de la soudure sur les zones 4, 5, 6 du circuit imprimé, celui-ci, ainsi que le substrat 2 et le corps semi-conducteur 1, sont échauffés Jusqu'à la température de soudage; on applique alors le corps semi-conducteur 1 sur le substrat 2 de telle manière que les contacts de raccordement du corps semi-conducteur 1 soient en contact avec les contacts de raccordement du circuit imprimé qui ont été recouverts de soudure, et on refroidit le dispositif ainsi assemblé. Dans le procédé décrit, l'intervalle d'air 7 ,nécessaire pour l'isolation des éléments 1 et 2 du circuit de connexion hybride,est formé sans application de verre sur les zones des canaux conducteurs 5 qui sont voisines des contacts de raccordement 4. Le diamètre des contacts de raccordement 3 et 4 formant l'emplacement de jonction est alors compris entre 50 et 500 microns. La largeur des barrettes 6 et 6' peut s'élever à 80 /o du diamètre de la jonction. La longueur des barrettes 6 et 6' est par exemple de 5 à 1 000 microns, et le canal conducteur qui leur fait suite a normalement une largeur de 0,2 à 1 mm. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessusdécrits et représentés, et à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation,sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Procédé pour la fabrication d'un circuit de connexion hybride par la technique des plaquettes rapportées, procédé dans lequel un corps semi-conducteur pourvu de contacts de raccordement métalliqucs,est relié, à jonction électriquement conductrice ,à un circuit imprimé pourvu également de contacts de raccordement métalliques, le circuit imprimé étant constitué pour pouvoir être enduit de soudure à l'étain sur ses contacts de raccordement et dans leur voisinage, procédé caractérisé en ce qu'on constitue les parties des canaux conducteurs (5) du circuit imprimé,qui se prolongent par les contacts de raccordement métalliques (4), au voisinage de ces contacts, sous forme de barrettes plus étroites (6), et, pour apporter la soudure sur les zones de la surface du circuit imprimé destinées à être enduites de soudure, on met en contact, avec de la soudure liquide, le substrat de support du circuit, au moins sur la face extérieure portant le circuit imprimé. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les parties des canaux conducteurs du circuit imprimé, qui se prolongent par les contacts de raccordement métalliques, sont constituées par plusieurs barrettes parallèles entre elles. 30) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2,caractérisé en ce que la soudure liquide est apportée par déversement sur les zones de la surface du circuit imprimé qui sont destinées à être enduites avec cette soudure. 40) Procédé suivant la revendication 3,caractérisé en ce que la soudure est apportée dans une atmosphère de protection gazeuse réductrice. 50) Procédé suivant la revendication 4,caractérisé en ce que le circuit imprimé est chauffé dans une atmosphère gazeuse de protection réductrice avant l'apport de la soudure liquide. 60) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, après avoir apporté la soudure sur les zones de surface appropriées du circuit imprimé, on applique le corps semiconducteur (1) sur le substrat (2),de telle manière que ses contacts de raccordement viennent en contact avec les contacts de raccordement du circuit imprimé, les éléments constitutifs (1) et (2) du circuit de connexion hybride étant reliés mécaniquement de manière définitive à l'aide d'ultra-sons. 70) Procédé suivant la revendication 6,caractérisé en ce qu'on chauffe ensuite le circuit hybride, après l'opération de liaison par ultra-sons, jusqu'à la température de soudage. 80) Procédé suivant l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce que, après l'apport de la soudure sur les zones appropriées de la surface du circuit imprimé, on chauffe le corps semi-conducteur (i) et le substrat (2) à la température de soudage, et on les applique ensuite l'un sur l'autre de telle manière que les contacts de raccordement du corps semi-conducteur viennent en contact avec les contacts de raccordement, recouverts de soudure, du circuit imprimé, l'ensemble étant ensuite refroidi. 90) Procédé suivant 1'une quelconque des revendications l à 5,caractérisé en ce que, après l'apport de soudure sur les zones appropriées de la surface du circuit imprimé, on dispose l'un sur l'autre, en position ajustée, le corps semi-conducteur et le substrat, on échauffe ensuite ces pièces Jusqu'à la température de soudage, et finalement on les refroidit. 100) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9,caractérisé en ce que les contacts de raccordement métalliques du corps semi-conducteur sont, avant la réalisation de la liaison électriquement conductrice, enduits de soudure par iéversement de celle-ci, sous atmosphère de protection gazeuse réductrice.