Brevet FR2523396A1 — publié le 19830916

La présente invention a pour objet un procédé de soudure des pattes de sortie d'un composant électronique sur les circuits électriques aboutissant à ces pattes. L'une des difficultés rencontrées dans la fabrication des circuits intégrés est d'effectuer correctement la soudure des composants électroniques sur les circuits électriques qui les recoivent. Le composant électronique, par exemple une diode, se présente sous la forme d'une "puce" ou pastille de petites dimensions sur la face inférieure de laquelle font saillie les pattes de sortie du composant formant ses bornes ou électrodes. Ces pattes de sortie peuvent se présenter sous la forme de fines lamelles en or pouvant avoir une longueur de l'ordre de 200à 300 et une épaisseur de l'ordre de 10 à 1 . Ces pattes peuvent être soudées sur le circuit électrique destiné à les recevoir et qui se présente habituellement sous forme d'un circuit imprimé par métallisation d'un substrat isolant. Les sections des circuits électriques imprimes, par exemple réalisés également en or, sont du même ordre #de dimen- sions que les sections des pattes de sortie dcs composants. Dans ces conditions, l'opération de soudure est évidemment très délicate, car elle doit être très précise. En outre, les composants électroniques sont fragiles, pouvant être détériorés s'ils sont soumis à des températures trop élevées ou à des tensions ou courants trop importants. Enfin, lorsque le substrat du circuit intégra est forme en un matériau souple, tel qu'un matériau plasti##ue du genre téflon ou autre, il n'est pas possible de lui appliquer des températures trop élevées qui en provoqueraient une du torsion ou destruction. Pour effectuer la soudure de composants é ] ectroniflles dans des circuits intégrés, on connait selon l'art antérieur essentiellement trois procédés. Selon un procédé, la soudure s'effectue par thermocom pression. Dans ce cas, on applique sur les pattes à couder convenablement positionnées sur les circuits électriques à connecter un outil chauffant. Il est alors possible, en choisissant une pression d'application suffisamment élevée, d'abaisser la température nécessaire à réaliser la soudure, par exemple vers 400 C, à condition de chauffer correctement le substrat, par exemple vers 2300C. On applique alors à l'outil une impulsion thermique qui réalise les soudures. Ce procédé ne peut évidemment s'appliquer aux circuits intégrés utilisant des substrats basse température. En outre, le composant électronique est fréquemment détérioré par l'élévation de température trop importante à laquelle il est soumis. Selon un second procédé, dit "parallel gap", on applique au contact d'une patte à souder et du circuit électrique correspondant qui lui est connecté deux électrodes, entre lesquelles on fait passer un courant d'intensité suffisante pour assurer la soudure électrique. Ce procédé, applicable dans tous les cas, présente l'inconvénient d'être long et difficile à mettre en oeuvre, dans la mesure où la dimension des électrodes de soudure qui doivent venir contacter uniquement et précisément la patte et le circuit à souder sont très réduites, et par suite fragiles. La mise en oeuvre du procédé nécessite habituellement au préalable le positionnement par collage du composant sur le substrat et ensuite l'exécution une à une des soudures de chaque patte de sortie dans le circuit d'intégration. Enfin, un autre procédé connu est d'effectuer la soudure par ultrasons des pattes sur le circuit d'intégration. L'opération nécessite un bon positionnement et une bonne fixation préalables du composant. En outre, il n'est pas applicable à un substrat souple qui absorbe l'énergie nécessaire à la soudure. L'invention a pour objet de résoudre les difficultés susmentionnées. A cet effet, le procédé de soudure des pattes de sortie d'un composant électronique sur les circuits électriques aboutissant à ces pattes du type utilisant une soudure électrique par impulsions se caractérise selon l'invention en ce qu'on saisit et positionne correctement sur le circuit électrique le composant à souder au moyen d'un outil conducteur électrique qui contacte toutes les pattes à souder, on met en contact lesdits circuits électriques au voisinage desdites pattes avec des éléments conducteurs électrique, et on fait passer entre lesdits éléments conducteurs formant électrodes à un potentiel donné et ledit outil conducteur formant contre-électrode à un autre potentiel l'impulsion de courant de soudure nécessaire à réaliser la soudure desdites pattes sur ledit circuit. Lorsqu'on procède de cette façon, on constate que toutes les soudures sont réalisées simultanément. D'autre part, le composant électronique n'est soumis à aucun moment à une élévation de température. En outre, le composant électronique est court-circuité électriquement lors de l'opération de soudure électrique par l'outil conducteur qui le-maintient. En consé- quence, le composant électronique ne subit aucune contrainte, ni électrique, ni thermique lors de l'opération de soudure. Enfin, le substrat n'a pas besoin d'être préchauffé, et n'est soumis même localement à aucune élévation de température dangereuse, l'élévation de température étant essentiellement limitée à la zone de contact à souder entre les pistes métalliques du circuit d'intégration et les pattes métalliques de sortie du composant. L'invention apparattra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence au dessin unique annexé donnant à titre d'exemple un mode de mise en oeuvre. Selon le mode de réalisation schématisé au dessin, on réalise la soudure d'un composant électronique (1) dont on a figuré en (2) et (3) les pattes de sortie constituées comme mentionné ci-dessus par de fines lames par exemple en or. Dans l'exemple illustré à la figure 1, deux pattes de sortie (2,3) doivent être réunies à deux pistes métalliques (4,5) formées à la surface d'un substrat (6), par exemple souple en téflon ou autre. Le composant électronique (1) est saisi au moyen d'un outil (7) conducteur électrique comportant à sa partie inférieure une cavité (8) dans laquelle débouche un canal d'aspiration (9). Le volume de la cavité (8) est adapté à celui du composant (1) pour le contenir en en épousant sensiblement le contour et porterpositivement par son rebord (10) formant collerette inférieure de l'outil (7) sur les pattes (2) et (3). En (11) et (12), on a illustré deux électrodes de soudure qui sont appliquées respectivement sur les pistes (4) et (5). Ces électrodes peuvent être alimentées en courant par un générateur d'impulsions électriques (13). Dans l'exemple illustré, l'outil (7) a été supposé mis à la masse. L'opération de soudure du composant se fait alors de la façon suivante. L'outil (7) mis en aspiration permet de saisir convenablement à sa partie inférieure un composant (1). L'outil est alors appliqué contre le substrat (6) de façon que le composant soit convenablement positionné avec ses pattes (2) et (3) au contact des pistes (4) et (5). Une pression convenable est appliquée à l'outil de façon à assurer un contact mécanique approprié et optimal pour réaliser la soudure électrique. Les électrodes (11) et (12) sont quant à elles appliquées sur les pistes (4) et (5). Il suffit alors de faire passer dans les électrodes (11) et (12) au moyen du générateur d'impulsions (13) une impulsion de courant réglable en amplitude et en durée de puissance suffisante pour assurer la soudure. Avantageusement, l'amplitude d'impulsion sera choisie de façon à éviter toute détérioration possible du composant électronique. On notera que lors de la soudure le composant électronique est court-circuité du fait de la jonction électrique à travers l'outil (7) des pattes (2) et (3), ce qui assure la protection électrique du composant. De nombreuses variantes du montage peuvent être utilisées. Ainsi, par exemple, ltoutil (7) n'est pas obligatoirement mis à la masse, pouvant constituer la contre-électrode du générateur d'impulsions (13). De même, les électrodes (11) et (12) pourraient être mises à la masse, tandis que l'électrode (7) serait reliée au générateur d'impulsions. On notera qu'avec le procédé de llinvention, il a été possible de souder des milliers de composants bien plus rapidement que selon l'art antérieur et avec un taux de succès dépassant 97'$. Au contraire de cela, et selon les meilleures méthodes mises en oeuvre, le taux de rebut par détérioration du composant atteignait et dépassait fréquemment 60 %. On voit donc l'intérêt économique et pratique considérable de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de soudure des pattes de sortie d'un composant électronique sur les circuits électriques aboutissant à ces pattes, du type utilisant une soudure électrique par impulsion, caractérisé en ce qu'on saisit et positionne correctement sur le circuit électrique le composant (1) à souder au moyen d'un outil conducteur électrique (7) qui contacte toutes les pattes à souder (2,3), on met en contact lesdits circuits électriques (4,5) au voisinage desdites pattes (2,3) avec des éléments conducteurs électrique (11,12), et on fait passer entre lesdits éléments conducteurs (11,12) formant électrodes à un potentiel donné et ledit outil conducteur (7) formant contre-électrode à un autre potentiel l'impulsion de courant de soudure nécessaire à réaliser la soudure desdites pattes (2,3) sur lesdits circuits (4,5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit outil comprend un canal d'aspiration (9) aboutissant à une cavité (8) formée à la partie inférieure de l'outil (7) de volume adapté à celui du composant (1) pour le contenir en en épousant sensiblement le contour et porter positivement sur lesdites pattes (2,3) qui font saillie au-delà du périmètre extérieur du composant proprement dit (1). 3. Circuits intégrés caractérisés en ce qu'il comprenent des composants électroniques connectés à des circuits électriques selon le procédé de la revendication 1 ou de la revendication 2, et en particulier les circuits intégrés formés sur un substrat ne résistant qu'aux basses températures.