Brevet FR2412226A1 — publié le 19790713

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un module électronique pour pièce d'horlogerie, comprenant un circuit intégré. Elle a également pour objet le module électronique obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé. Le montage des circuits intégrés sur le substrat de modules électroniques s'effectue généralement en soudant sur les bornes dudit circuit ("puce") des pattes métalliques en une opération dite ILB ("Inner Lead Bonding") donnant au circuit l'aspect d'une "araignée". Le circuit, muni de ces pattes, est alors mi en place sur le substrat du module électronique, les extrémités des pattes étant situées en regard des connecteurs électriquess dont est muni ledit substrat, les pattes étant alors soudées auxdits connecteurs en une opération dite OLS ("Outer Lead Bonding"). Se but de la présente invention est de simplifier le montage des circuits intégrés sur les modules électroniques en supprimant l'une des opérations susmentionnées, en l'occur- renoue la seconde. A cet effet, le procédé suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'on ménage une ouverture traversante dans le substrat du module, on appose sur au moins une partie dudit substrat une couche métallique électriquement conductrice recouvrant ladite ouverture, on élimine cette couche métallique là où sa présence n'est pas désirée de façon à réaliser le réseau des conducteurs électriques du module en ménageant ainsi des pattes métalliques s'étendant librement au-dessus de ladite ouverture, on engage le circuit intégré dans ladite ouverture en plaçant les bornes dudit circuit intégré en regard des extrémités desdites pattes et l'on soude ces dernières auxdites bornes. Le module électronique suivant l'invention, comprenant un circuit intégré, est caractérisé par le fait que son substrat-est percé d'une ouverture traversante dans laquelle est engagé ledit circuit intégré, le réseau des conducteurs iectriques du module présentant des pattes s'étendant librement au-dessus de ladite ouverture et qui sont soudées directement aux bornes du circuit intégré Le dessin illustre, à titre d'exemple, un mode de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Les figures 1 à 4 sont des vues en plan d'un tron çon de film souple dans quatre phases différentes du processus de fabrication des modules. La figure 5 est une coupe d'un détail du module à plus grande échelle. La figure 6 représente schématiquement un stade particulier de la fabrication du module et de l'appareillage nécessaire utilisé à ce stade de la fabrication. La figure 7 est une vue en plan, à plus petite échelle que les figures 1 à 4, d'un tronçon de film souple au stade de la fabrication représenté à la figure 4. la figure 8 est une vue en plan d'un module électronique pour pièce d'horlogerie, terminé, obtenu par la mise en oeuvre du présent procédé. La figure 9 est une coupe d'un détail du module, à plus grande échelle. La figure 10 est une vue en plan d'un détail du module, également à plus grande échelle. La figure 11 est une coupe d'un détail du module à l'échelle de la figure 9. Selon le présent procédé, on utilise un film sou#ple et mince en matière plastique 1, dont l'épaisseur est de tordre de 50 à 125 microns, muni latéralement de deux séries de perforations 2, à l'instar d'un film cinématographique, permettant d'assurer en service son avance pas à pas, à l'aide de roues dentées de Itinstallation, dont les dents s'engagent dans lesdites perforations, celles-ci permettant également de déterminer avec précision la position du film dans les différents postes de travail i la ou des machines servant à la réalisation en continu des modules. On ménage dans le film 1, par découpage-étampage ou par voie chimique par exemple, des trous ou ouvertures 3 dont au moins certains sont situés en regard des emplacements où le module terminé devra comporter des soudures reliant ses composants à des-connecteurs électriques. il est à remarquer que, parmi ces ouvertures 3, l'une, déesignde par 3a,est destinée à recevoir ultérieurement un circuit intégré. On appose ensuite par collage un ruban métallique mince 4, par exemple de cuivre, sur le film 1, laissant découvertes les zones voisines de ses deux bords longitudinaux où sont ménagées les perforations 2. Cette couche métallique 4 est destinée à former le réseau des connecteurs électriques du module, y compris la bride 4a de la pile d'alimentation du module. Le film se présente alors tel qu'illustré à la figure 1. L'opération suivante consiste à éliminer la couche métallique 4, là où sa présence n'est pas utile. Cette élimination s'effectue par voie chimique. il est à remarquer que, après élimination partielle#, la couche métallique 4 continue de recouvrir certains des trous-3, qu'elle s'étend sous forme de deux bandes 4b au-dessus de l'une des ouvertures 3 désignée par tE, et qutelle forme des pattes 4c dont une extrémité est libre, s'étendant au-dessus de l'ouverture 3a mentionnée précédemment. Te réseau des zones conductrices subsistantes a alors l'allure représentée à la figure 2. Lors d'une nouvelle opération de découpage-étam- page qui pourrait, le cas échéant, entre réalisée en même temps que sont obtenus les trous et ouvertures 3 mentionnés précédemment, on découpe dans le film des ouvertures Sa destinées à recevoir ultérieurement des composants du module, ainsi que des ouvertures 5b qui sont des avant-ouvertures de séparation du module du film. On place ensuite le circuit intégré ("puce") 6 que l'on engage à nu, c'est-à-dire sans connecteurs intermédiaires, dans ltouverture 3a du film; on le fixe en soudant, par exem- ple à ltétain, ses bulbs, c'est-à-dire les perles d'or ou d'étain 7 qui constituent les bornes de ce circuit, directement aux pattes 4G du ruban métallique 4 stétendant au-dessus de ladite ouverture 3a Ainsi, on évite d'avoir à munir le circuit 6 de conducteurs soudés auxdites perles ("araignée"), servant à la liaison avec la grille du module, comme cela est usuel. En d'autres termes, on n'effectue que la liaison intérieure ILB ("Inner Lead Bon-ding") et l'on évite la liaison extérieure OLB ("Outer Lead Bonding"), nécessaire avec les connecteurs intermédiaires. Comme le montre la coupe de la figure 5, l'ouverture > ! ménagée dans le film 1 pour recevoir le circuit in tégré 6 est à peine plus grande que ce dernier de manière à empêcher que la goutte 8 de résine époxy que l'on place sur le circuit intégré 6 et les pattes de connexion oc pour les proté ger ne coule sous le film 1, mais qu'elle se maintienne par capillarité en 7a, entre la paroi du trou 3a et le circuit in intégré C, avant sa polymérisation. il est à remarquer que le circuit intégré pourrait ne pas être engagé dans l'ouverture 3% mais etre placé sur le film en regard de celle-ci, ladite ouverture étant alors légèrement plus petite que le circuit et livrant passage à l'outil de soudage des pattes de connexion 4c. On place ensuite les autres composants du module dans les ouvertures respectives du film 1, à savoir la bobine 9 du moteur, avec son armature 10, un résonateur à quartz 11, un condensateur variable ("trimser") 12 permettant de régler la fréquence du résonateur, et une lame de contact 13. Les sorties des composants 9, 11 et 12, constitués par des fils 14 dans le cas de la bobine 9 et par des pattes 15 et 16 dans le cas du résonateur Il et du condensateur 12, respectivement, sont soudées au réseau 4 des connecteurs. il est à remarquer que chaque point de soudage se trouve situé en regard d'une ouverture ménagée dans le film, ce qui permet d'amener des électrodes 17 et 18 (figure 6) en contact respectivement avec la couche 4 de matière conductrice recouvrant l'ouverture 3 ménagée darus le film 1 et avec l'orga- ne de sortie, par exemple une des pattes 15 du résonateur, du composant du module. Te soudage s'effectue ainsi par thermocompression. En variante, on pourrait également procéder de façon classique, à l'étain par exemple. La lame élastique 13 qui appartient à un contact électrique se fermant lors de la remise à l'heure de la pièce dthovlogerie, se soude directement à la couche métallique 4, à travers les deux trous 3 en regard desquels se trouve une de ses extrémités. le module est alors terminé, sinon outil est encore attenant au film 1, lequel porte une suite de modules comme le montre la figure 7 où un court tronçon de ce film, muni de trois modules, Q té représenté. il suffit alors, par une opération de découpage- ét#'n#age, de supprimer les a+=tacnes représentées par les zones hâchurées la de la figure 4, de#eurs-nt encore entre les avantouvertures de séparation Sa ménagées précédemment, pour séparer chacun des modules du film 1. Le module terminé apxaratt tel que représenté à la figure 8. Grâce au fait que le ruban métallique 4 est flexible, de même que le film 1, il est possible de plier le substrat du module de façon à l'adapter au relief de la platine du mouvement de la montre sur laquelle il est monté, ce qui évite d'avoir à plier les pattes des composants du module comme c'est le cas avec les substrats rigides. C1 est ainsi que, dans l'exem- ple de la figure 9, le résonateur à quartz 11 est placé au fond d'une creusure 19 de la platine du mouvement, désignée par 20, sur la face 21 de laquelle est appliqué le film 1 du module. On voit que le ruban métallique 4 est plié de façon à suivre le relief de la platine. il est à remarquer que, grâce à la forme spéciale de L'ouverture 3b (figure 10) en regard de laquelle s'étendent les pattes 15 du résonateur, le film 1 présente deux parties, désignées par lb et 1c, qui sont séparées du reste du film et maintenues par le ruban métallique 4. Ces deux parties subsistantes du film (figure 9) ont pour effet que le pliage du film ne peut s'effectuer qu'en des points bien déterminés de celui-ci. La figure 11 illustre le montage de la pile d'alimentation du mouvement d'horlogerie, désignée par 22, logée dans une creusure 23 de la platine 20, reposant sur le ruban métallique 4 coudé deux fois à angle droit en 4d et 4e de façon à se conformer au relief de la platine 20. Comme dans le cas précédent, le film 1 présente deux parties séparées du reste du film, désignées par 1d et le, situées, la première, sous la pile 22, l'isolant ainsi de la platine et, la seconde, sur la partie du ruban métallique 4 située entre les coudes 4d et 4e. Grâce à cette disposition, l'emplacement des deux coudes est bien déter miné . REVENDIChTIONS 1. Procédé de fabrication d'un module électronique pour pièce d'horlogerie, comprenant un circuit intégré, caractérisé par le fait qu'on ménage une ouverture traversante dans le substrat dudit module, on appose sur au moins une partie dudit substrat une couche métallique électriquement conductrice recouvrant ladite ouverture, on élimine cette couche métallique là où sa présence n'est pas désirée de façon à réaliser le réseau des conducteurs électriques du module en ménageant ainsi des pattes métalliques s'étendant librement au-dessus de ladite ouverture, on engage le circuit intégré dans ladite ouverture en plaçant les bornes dudit circuit intégré en regard des extrémités desdites pattes et l'on soude ces dernières auxdites bornes. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on appose ladite couche métallique en fixant un ruban métallique, par collage, sur ledit substrat. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'on utilise, comme ruban métallique, un ruban de cuivre. 4. Procédé suivant la revendication i, caractérisé par le fait qu'on élimine la couche métallique préalablement apposée sur le substrat par usinage chimique. 5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise, comme substrat, un film souple. 6. Procédé suivant la revendication t, caractérisé par le fait qu'on donne à ltouverture ménagée dans le substrat une dimension très légèrement supérieure à celle du circuit intégré de manière que, une fois ce dernier engagé dans ladite ouverture, l'espace libre annulaire eAre celle-ci et le circuit soit capillaire, puis on recouvre le circuit intégré, une fois ses bornes soudées aux pattes du ruban métallique, d'une résine de protection polymérisable, cette résine s'écoulant, avant sa polymérisation, dans ledit espace annulaire où elle est retenue par capillarité. 7. Module électronique pour pièce d'horlogerie, comprenant un circuit intégré, caractérisé par le fait que son substrat est percé d'une ouverture traversante dans laquelle est engagé ledit circuit intégré, le réseau des conducteurs électriques du module présentant des pattes qui s'étendent librement au-dessus de ladite ouverture et qui sont soudées directement aux bornes du circuit intégré.