Brevet FR2438339A1 — publié le 19800430

L'invention est relative à la liaison électrique d'un circuit intégré avec des conducteurs portés par un substrat isolant et rigide pour la réalisation d'un module électronique et à un procédé d'obtention de cette liaison. Le substrat isolant, de préférence en verre époxy, est en général porteur de conducteurs se présentant sous la forme d'un circuit imprimé auquel un circuit intégré doit être relié par des connexions électriques appropriées. Chaque connexion nécessite selon l'état connu de la technique plusieurs points de soudure avec des conducteurs intermédiaires, ce qui influe de façon néfaste sur le cout, la fiabilité et aussi l'encombrement de l'ensemble, tous facteurs qui prennent une importance prépondérante selon les tendances que connaft l'électronique moderne. Pour s'affranchir de ces inconvénients, l'invention propose la réalisation d'une liaison électrique d'un circuit intégré à un substrat rigide porteur de conducteurs en logeant le circuit intégré dans l'épaisseur du substrat et en réalisant chaque connexion du circuit intégré aux conducteurs portés par le substrat au moyen d'une soudure unique. Pour ce faire, le circuit intégré est disposé dans un logement ménagé dans l'épaisseur du substrat, celuf/portant des conducteurs dépassant vers l'intérieur les bords de ce logement, et le circuit intégré est porteur aux endroits appropriés de plots d'or sur lesquels les conducteurs correspondants peuvent être soudés directement. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit et pour l'intelligence de laquelle on se référera aux dessins parmi lesquels les figures 1, 2 et 3 illustrent chacune un aspect connu de l'état de la technique, les figures 4 et 5 montrent des substrats utilisés pour la mise en oeuvre de l'invention, respectivement sous forme de bande et de plaque, les figures 6 et 7 illustrent, respectivement en plan et en coupe le stade ultérieur de la préparation du substrat, c'est-à-dire la mise en place des conducteurs selon une disposition conforme à l'invention, les figures 8 et 9 représentent en plan et en coupe l'opération de soudage du circuit intégré sur les extrémités des conducteurs portés par le substrat et dans le logement ménagé dans celui-ci, la figure 10 montre le détail d'une soudure, la figure 11 représente un circuit intégré fixé dans son substrat selon la présente invention. Selon l'état de la technique illustré par la figure 1, le circuit intégré 1 se présente de façon classique enfermé dans un boitier 9. Ses bornes 2 sont reliées aux conducteurs 3 portés par le substrat 4 par l'intermédiaire de conducteurs additionnels 5 soudés en 6 aux conducteurs 3 et en 7 à des fils conducteurs 8 eux-mêmes soudés à une borne 2. L'ensemble se présente sous la forme d'un boitier 9 dont les pattes 5 sont soudées en 6 sur les conducteurs 3 portés par le substrat 4. Il est clair que la liaison se fait par au moins trois soudures 2, 7, 6 et que bien que, selon la figure, le boiter 9 puisse partiellement être noyé dans un logement ménagé dans le substrat 4, l'encombrement total est très important. Selon l'état de la technique illustré par la figure 2, et qui représente une amélioration par rapport au précédent, le circuit intégré 1 se présente sous forme de pastille (puce). Il est directement collé sur le substrat 4 porteur de conducteurs 3, mais des fils conducteurs intermédiaires 8 d'or ou d'aluminium soudés respectivement aux bornes 2 du circuit intégré 1 et en 7 aux conducteurs 3 sont encore nécessaires. L'ensemble de la liaison est ensuite recouvert d'un enrobage protecteur 10 en résine époxy, par exemple. Une technique plus évoluée, dite d'interconnexion collective" (gang bonding) et illustrée par la figure 3, fait appel au soudage des bornes 2 du circuit intégré 1, se présentant sous la forme de plots d'or, à des conducteurs métalliques 11 portés par un film support en matériau souple 12. Ce support 12 est ensuite reporté sur le substrat 4 porteur de ses conducteurs habituels 3 au moyen de soudures 6. Dans ce cas encore, bien qu'un gain appréciable en épaisseur soit indéniable, le nombre de soudures entre chaque borne 2 du circuit intégré 1 et le conducteur 3 correspondant reste au minimum de deux 2,6. Selon la présente invention, le circuit intégré 1 est disposé dans un logement ménagé dans l'épaisseur du substrat 4 et un soudage collectif et unique permet de relier chaque borne 2 du circuit intégré 1 au conducteur correspondant 3 imprimé directement sur le substrat 4. La nouvelle liaison électrique et son procédé d'obtention sont maintenant décrits en détail. Comme l'illustrent les figures 4 et 5, le support ou substrat 4, de préférence en verre époxy, rigide, est traité mécaniquement par découpage respectivement en bandes ou sous forme de plaques. Il n'est à ce stade pas encore porteur des conducteurs appropriés 3. Dans les deux cas, bande (figure 4) ou plaque (figure 5), des trous-pilotes 13 sont d'abord percés dans le substrat 4. Ensuite, pour la succession des opérations dans le travail en bande (figure 4), des encoches d'indexation 14 sont exécutées, par étampage par exemple, et simultanément, sauf dans le cas des plaques (figure 5), des logements 15 destinés à recevoir les circuits intégrés 1 sont obtenus au moyen d'un poinçon de forme dont les dimensions hors tout dépassent de 0,4 à 0,5 mm celles du circuit intégré 1.Dans le cas précis du travail en plaque (figure 5), on percera de préférence des trous ronds de diamètre excédant de 0,3 à 0,4 mm la diagonale du circuit intégré 1. Les trous-pilotes 13 et/ou les encoches d'indexation 14 serviront par la suite et de façon classique au positionnement des circuits intégrés 1 sur le substrat 4 et pour les divers travaux ultérieurs tels que-l'assemblage et le découpage. L'opération suivante consiste à coller sur le substrat 4, préparé comme ci-dessus, une feuille, par exemple, de cuivre laminé d'épaisseur de l'ordre de 35 Fr en évitant de boucher les trous 13, 14, 15 (qui servent à assurer un positionnement correct) avec le matériau de collage (en général résine époxy). Après la fin de l'opération de collage, c'est-à-dire, le cas échéant, polymérisation de la résine utilisée, la bande (figure 4) ou la plaque (figure 5) est retournée et les logements 15 sont obturés avec un mastic relativement liquide et soluble dans un solvant qui sera utilisé ultérieurement, mais cependant inerte vis-à-vis des divers produits qui pourront être plus tard utilisés pour le gravage chimique du cuivre des conducteurs 3 portés par le substrat 4. Les bandes ou plaques de substrat 4 sont ensuite traitées selon les techniques connues pour l'obtention sous forme de circuits imprimés par gra vage classique de cuivre des conducteurs 3. Ceux-ci sont cependant conçus de manière à dépasser vers l'intérieur les bords des trous 15 devant servir de logements aux circuits intégrés 1 et sont ensuite cambrés en 16 pour leur donner plus de souplesse. Le résultat de cette opération est illustré par les figures 6 (en plan) et 7 (en coupe selon le plan A A' indiqué sur la figure 6). Après le gravage du cuivre de ces conducteurs 3, les bouchons obturant les trous 15 sont dissous par le solvant approprié. Un dépôt d'étain d'en viron 15 Wd'épaisseur peut alors être opéré. Le circuit intégré 1, dont la préparation est effectuée de façon connue par le fabricant, voit ses bornes 2, c'est-à-dire les emplacements prévus pour les connexions, rehaussés par des plots en or (bumps) 18 d'une hauteur de 25 à 30 r, par exemple. L'assemblage du circuit intégré 1 ainsi préparé sur le substrat 4, porteur du circuit imprimé 3, se fait au moyen d'une machine de soudage par refusion (reflow). L'opération est illustrée par les figures 8, en plan, et 9, en coupe. Le circuit intégré 1 est amené par en dessous au moyen d'un posage approprié 17 dans le logement 15 du substrat 4 de manière qu'une superposition parfaite soit réalisée entre les extrémités 16 des conducteurs 3 et les plots rehaussés d'or 18 du circuit intégré 1, comme le montre la représentation de détail de la figure 10. L'électrode 19 est alors descendue vers les éléments positionnés et le flux de chaleur qu'elle dégage provoque la fusion de la couche d'étain des extrémités 16 des conducteurs 3 et leur soudage sur les plots d'or 18 du circuit intégré 1. Après retrait de l'électrode 19 et du posage 17, un contrôle électrique de l'ensemble du circuit intégré 1 et du circuit imprime 4, 3 peut être ope ré, et le circuit intégré 1 avec ses connexions sur le circuit imprimé 4, 3 peut être encapsulé dans un enrobage 20, en résine époxy par exemple, ceci pour le protéger contre les agressions des chocs, de la lumière, des pous sières et de l'humidité. Pour des raisons économiques, ce procédé est valable si on connecte un circuit intégré par substrat. REVENDICATIONS 1 Liaison électrique entre un circuit intégré, dispose dans un logement ménagé dans l'épaisseur d'un substrat isolant, et des conducteurs portés par ce substrat, caractérisée par le fait que les conducteurs dépassent les bords du logement vers l'intérieur de celui-ci, que le circuit intégré est porteur de plots d'or aux emplacements prévus pour les connexions et que chaque plot est relié directement au conducteur correspondant par une soudure unique. 2. Liaison électrique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les extrémités des conducteurs sont cambrées au voisinage du point de soudure. 3. Liaison électrique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les extrémités des conducteurs sont plates au voisinage du point de soudure. 4. Procédé pour l'obtention d'une liaison électrique entre un circuit inté- gré ayant des bornes rehaussées de plots d'or et des conducteurs portés par un substrat isolant, caractérisé par le fait que dans le substrat sous forme de bande ou de plaque on perce une ouverture de dimensions légèrement supérieures à celles du circuit intégré, on dépose sur le substrat une feuille de cuivre, on obture l'ouverture par un mastic soluble et on grave de façon connue pour obtenir les conducteurs voulus mais de sorte que ceuxci dépassent vers l'intérieur les bords de l'ouverture, on élimine le mastic par le solvant approprie, on effectue sur les conducteurs un dépôt d'é- tain, on amène par en dessous le circuit intégré en contact, au droit de ses bornes, avec les conducteurs, et on réalise le soudage des bornes aux conducteurs par refusion. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'après éli- mination du mastic les extrémités des conducteurs sont cambrées pour accroître leur souplesse. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'apres éli- mination du mastic les extrémités des conducteurs sont maintenues plates. 7. Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé par le fait qu'après contrôle électrique de la liaison, le circuit intégré est noyé dans un enrobage protecteur.