Brevet FR2212207A1 — publié le 19740726

présente invention concerne un outil de soudure pour ni- #rocablage,utilisable pour connecter un fil conducteur à un plot de connexion, muni de moyens de guidage précis du fil par rapport zone zone à connecter. Une des limites de la miniaturisation des circuits est dûe à la difficulté d'utiliser des fils de connexion suffisamment fins pour permettre d'obtenir des soudures très rapprochées et ne se chevauchant pas. Les dimensions minimales des fils utilisables sont rapidement atteintes dans le procédé de microsoudure dite par thermocompression "avec boule" (Ball bonding selon la terminologie anglo-saxon- ne), car le tube capillaire à travers lequel coulisse le connecteur, ne peut être utilisé efficacement que pour des fils de section circulaire et de dimensions au moins égales à 20 microns.; dans cee cpnditions, les surfaces de soudure résultantes sont voiaines e 50 microns.En dessous de cette limite, l'expérience mon- tre que l'on doit recourir à d'autres procédés: par exemple, l'utilisation de fils conducteurs de section rectangulaire pour lesquels la surface de contact, déjà excellente n'est pas modifiée par la pression de l'outil de soudure. Malheureusement, qu'il s'agisse de thermocompression ou de soudure par ultrasons, ces fils sont difficiles à manipuler et leur positionnement par rapport à 1'outi;L de soudure (pointe, sabot) est d'autant plus délicat que leurs dimensions sont faibles. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénaents et concerne un outil de soudure muni de moyens de guidage capables de saisir, de maintenir et de guider le fil à souder quelle s que soient sa forme et ses dimensions, essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte, lié solidairement à l'organe de soudure proprement dit, un tube dans lequel est créée une dépression contrôlé, suffisante pour que le conducteur, une fois aspiré, soit maintenu plaqué contre 11 orifice calibré du tube et puisse ainsi suivre 11 outil de soudure dans tous ses mouvements. Un outil de soudure conforme à l'invention peut être adapté sur presque toutes les machines classiques de soudure qu'elles soient manuelles ou automatiques, qu'elles fonctionnenent par thermocompression ou par ultrasons. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles - les figures 1 à 3 représentent des variantes de réalisation d'un outil de soudure conforme à l'invention - les figures 4 à 6 représentent schématiquement des applications réalisables au moyen de cet outil - la figure 7 représente schématiquement un exemple de machine de soudure sur laquelle est monté l'outil conforme à l'invention. Dans toutes les figures, les mêmes références désignent les mêmes organes. La figure 1 représente une première variante de réalisation d'un outil de soudure muni d'un moyen de guidage selon l'invention. Cet outil comporte essentiellement un support métallique dit porte-outil 1 dans lequel est logée l'électrode de soudure 2 qui, dans l'exemple nullement limitatif décrit, est la panne d'un fer à souder de type cousu, Le porte-outil I est prévu pour être adapté, par exemple au moyen d'un filetage 210, à une machine à souder d'un type classique connu, comme cela sera explicité ultérieurement. Un pasBage 3, percé dans le porte-outil 1, permet de disposer un thermocouple à la surface 55-de l'électrode de soudure 2 afin de contrôler sa température. Conformément à l'invention, un tube capillaire 4 traverse le porte-outil 1. Un de ses orifices 44 est relié à une pompe Xspi- r > ate non représentée sur la figure,-capmble de créer à l'intérieur du tube 4 une dépression schématisée par la flèche 5. L'orifice opposé 444 est positionné au droit de l'extrémité 22 de l'électrode de soudure 2. Un fil conducteur 6 est mis en contact avec cet orifiche 444, le fil 6 à souder est appliqué contre l'extrémité 22 sous l'effet de la dépression. La valeur de celle-ci et le calibrage de orifice 444 sont fixés en fonction des dimensions du fil conducteur 6.Pans ces conditions, le fil 6 suit rigoureusement les déplacements de 11 électrode 2 et il suffit donc de positionner l'extrémité 22 par rapport à la zone à souder par tout prOcé- dé connu en soi pour que, ipso facto, le connecteur 6 soit lui aussi correctement positionné par rapport à cette zone. Dans cette variante, l'orifice 444 débouche au droit de l'extrémité 22 de l'électrode 2 et est positionné aussi près que possible de celle-ci. Dans une seconde vari nte, représentée sur la figure 2, l'o- rifice 444 et l'extrémité 22 ne sont plus positionnés cote à cote, mais le tube 4 et l'électrode de soudure 2 sont concentriques. Dans les deux variantes précédemment décrites, la section du conducteur 6 est rectangulaire, mais la forme de l'orifice 444 du tube capillaire 4 peut être adaptée à toutes formes de conducteurs et en particulier, aux fils présentant. une section circulaire comme le montre la figure 3. On a donné, dans ce cas, une forme à l'extrémité du tube 4, telle qu'un fil cylindrique 6 puisse venir correctement s 'appli- quer contre le tube. Un outil de soudure muni d'un moyen de guidage conforme à 11 invention peut entre utilisé dans un grand nombre d'applications et en particulier dans la fabrication dé composants nécessitant la soudure de conducteur sur des circuits intégrés et d'une manière plus générale, pour. toute opération de soudure d'un fil très fin aboutissant à une surface de soudure miniaturisée. Des schémas représentés sur les figures 4, 5 et 6 reproduisent à très grande échelle quelques exemples dlapplications parmi beaucoup -d'autres. Ainsi la figure 4 et la figure 5 représentent respectivement vue de groSil et en plan la base d'un boîtier 51 sur laquelle est soudé un circuit intégré 50. Le problème consiste à relier les plots (a) (b) (c) (d) (f)... (n) du circuit aux plots de sortie A, B, C, X, F,... N du bottier. La distance séparant ces plots (a), (b)... est extrêmement faible, de l'ordre de 10 microns, et il est donc impossible d'utiliser la technique du "bail bo3ding", d'autre part, des conducteurs de cette dimension ne peuvent pas être directement manipulés par ltopérateur. Conforméme# à l'invention, celui-ci approche d'abord 11 orifice de l'outil de soudure conforme à l'invention d'une extrémité d'un conducteur 6 de longueur prédéterminée ; l'orifice du tube capillaire l'aspire. L'opérateur relève son outil, le déplace et avec lui le conducteur 6 vers le plot f par exemple, positionne l'ensemble avec précision et effectue la soudure en f. Ensuite, il soulève son outil, la dépression à l'intérieur du tube capillaire 4 n'est pas suffisante pour entraîner cette extrémité déjà soudée du conducteur 6. En revanche, l'orifice est à nouveau mis en contact voc la seconde extrémité restée libre après cette première opération de soudure et, selon le même procédé que précédemment, l'opérateur amène son outil face au plot F et réalise la soudure du conducteur 6 sur ce plot F. Toutes les combinaisons sont ainsi possibles. Il en est de même pour connecter un circuit intégré 50 à circuit imprimé 52 comme le montre la figure 6. D'une f > çon géné- rale, l'outil de soudure conforme à l'invention peut entre utilisé pour toute opération de microcablage. Les mouvements de l'outil de soudure conforme à l'invention peuvent être réalisés au moyen d'une machine à souder de type classique comme le montre la figure 7. Une telle machine est essentiellement constituée de trois parties : une première colonne verticale 100 fixée sur un socle 101, un bras horizontal 102 pouvant coulisser le long de cette colonne 100 et pivoter autour de son axe, une seconde colonne 110 accrochée à ce bras 102 et parallèle à la première colonne 100. Cette dernière supporte à sa partie inférieure, une partie isolante 111, une pièce métallique massive 112 dont le sale est d'éliminer l'excès de température qui risquerait d'endommager le voisinage des zones à souder. A cette partie 111 est accroché le porte-outil 1, tel que représenté sur les figures 1 à 3, luimême est relié à une arrivée de courant 180. Une platine 120 se déplaçant dans un plan xy porte la pièce sur laquelle doit être soudé le fil connecteur. Entant données les dimensions des pièces à souder, l'opéra- teur se sert d'une binoculaire 130. Le positionnement grossier de l'outil par rapport à la pièce à souder se fait à L'aide du mouvement de rotation et de translation du bras 102 ainsi qu'au moyen d'une vis micrométrique 140 qui permet le réglage en hauteur de la colonne 110. Ensuite, le réglage fin de positionnement est réalisé en déplaçant la platine 120 porte-ob#et. Le va-et-vient de 1' outil en hauteur est assuré par une came 160 à commande manuelle 161 ou automatique (non représentée sur la figure). REVENDICATIONS 1. Outil de soudure pour microcablage utilisable pour connecter un fil conducteur a un plot de connexion, comporta.nt un organe de soudure, caractérisé en ce que, est lié solidairement audit organe, un tube comportant un premier et un second orifice, ledit premier orifice étant relié à des moyens d'aspiration d'air créant une dépression à l'intérieur dudit tube, la position du second orifice étant déterminée par celle de la surface active dudit organe de telle sorte qu'une extrémité dudit fil r,) n"eeue par ladite dépression soit plaquée à la fois contre led t orifice et contre ladite surface active. 2. Outil de soudure selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second orifice et ladite surface active sont posision- nés côte à côte. 3. Outil de soudure selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second orifice et ladite surface active sont positionnés concentriquement l'un par rapport à l'autre. 4. Outil de soudure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme dudit second orifice est adaptée à la forme dudit fil conducteur. 5. Procédé de soudure réalisé au moyen d'un outil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes i) Aspiration dudit fil contre ledit second orifice ii) Positionnement de ladite surface active par rapport audit plot iii) Mise en contact dudit outil portant ledit fil-avec ledit plot iiii) Soudure dudit fil. Procédé de soudure conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que la soudure est réalisée par thermocompression. 7. Procédé de soudure conforme à la revendication 5, carac- arisé en ce que la soudure est réalisée par ultrasons. 8. Machine à souder équipée d'un outil de soudure conforme à la revendication 1. 9. Circuits munis de cablages obtenus au moyen d'un outil de soudure selon la revendication 1.