Brevet FR2541044A1 — publié le 19840817

PROCEDE DE MONTAGE D'UNE PLAQUETTE DE CIRCUIT INTEGRE SUR UN SUBSTRAT La présente invention concerne le montage d'une plaquette de circuit intégré dont l'une des faces est munie d'une série de plots de contact, ou "bumps", sur un substrat comportant des pistes conductrices dont les extrémités forment des plages de raccordement disposées selon un motif correspondant à celui des plots de contact de la plaquette. La technique généralement utilisée à l'heure actuelle pour ce type de montage ou le raccordement se fait directement entre les plots de contact de la plaquette et les pistes du substrat, sans faire intervenir de fils ou de pattes de connexion, est le soudage par thermocompression. Dans ce procédé, la plaquette est positionnée sur le substrat de manière que ses plots viennent s"appuyer sur les plages de raccordement des postes conductrices, puis la jonction est réalisée par l'action simultanée d'une pression mécanique exercee sur la plaquette en direction du substrat et de la chaleur. La soudure se produit par diffusion réciproque du matériau dont on a préalablement revêtu les plots et les plages de raccordement et qui est le plus souvent constitue par de l'Or. Outre les désavantages liés à la nécessité de revêtir les plots et les plages de raccordement avec un métal précieux, et à celle de positionner de façon très -précise la plaquette sur le substrat avant l'opération de thermocompression, ce procédé donne lieu à des difficultés lieues à l'obligation d'exercer une pression sur la plaquette. Cette pression doit en effet être suffisante pour garantir une bonne liaison entre les surfaces à souder, mais également pour assurer qu'une telle liaison existe bien au niveau de tous les plots de contact, malgré d'éventuelles variations de hauteur de ces plots, ou d'épaisseur ou encore de planéité des pistes conductrices du substrat, qui seront alors absorbées par des déformations différentes de ces surfaces.Il est clair que les contraintes ainsi exercées sur les plots, les pistes conductrices ou le substrat risquent de conduire à la détérioration de certains de ces éléments, ou même d'influencer la tenue d'autres éléments voisins disposés sur le substrat. C'est pourquoi l'objet de l'invention est de proposer un nouveau procédé de montage des plaquettes qui permette de les souder sur un substrat sans qu'il soit nécessaire ni de revêtir les plots, ni de positionner très précisément les plaquettes sur le substrat, ni de leur appliquer la moindre contrainte. Ce procédé permet par ailleurs de réaliser des soudures à l'Etain-Plomb malgré les faibles dimensions des plaquettes et des plots, et accessoirement de protéger l'ensemble du substrat contre lthumidite, les poussières etc. par une couche de substance isolante. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en liaison avec les dessins joints, dont les figures 1 à 5 représentent en coupe la plaquette et le substrat à differen- tes étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention. Dans la figure 1 on a représenté une plaquette de circuit intégré 1 munie de plots de contact 2. Ces plots de contact sont par exemple au nombre d'une dizaine, et leur hauteur est d'environ 22 vm. La plaquette 1 doit être montée sur un substrat 3 comportant des pistes conductrices 4 par exemple en Cuivre à l'extrémité desquelles sont prévues des plages de raccordement 5. Pour réaliser le montage de la plaquette il convient tout d'abord de préparer le substrat de manière à le recouvrir d'une couche de substance isolante 6 (figure 2), à l'exception de fenêtres 7 (figure 3) disposées selon le même motif que les plots de la plaquette de manière à découvrir les plages de raccordement 5. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, cette couche est obtenue par enduction de la totalité de la surface du substrat 3 au moyen d'une laque époxyde photosensible, du type de celle disponible sur le marché sous la dénomination "Ciba Lack Probimer 52", puis insolation partielle de la couche et attaque chimique de celle-ci à l'endroit des fenêtres. De préférence, l'épaisseur de la couche isolante 6 est de l'ordre de 20 vm, au moins au voisinage des plages de raccordement 5.La forme des fenêtres 7 est par exemple mais non obligatoirement carrée, de dimensions 0,35 x 0,35 mm environ. Dans une étape ultérieure, on dépose alors de façon sélective, sur les plages de raccordement 5 découvertes par les fenêtres 7, une couche de matériau de soudure 8 (figure 4) d'une épaisseur comprise entre 5 et 10 vm environ et inférieure à l'épaisseur de la couche 6. De préférence on utilise un alliage d'Etain et de Plomb, que l'on dépose par immersion du substrat dans un bain -de ce matériau en fusion. L'uniformité de la couche 8, de même que l'élimination- des traces de matériau de soudure en dehors des plages de raccordement découvertes 5, est assurée en passant ensuite le substrat dans une installation de nivellement par l'air chaud, dite "hot air levelling", d'un type connu. Comme on le voit dans la figure 5, le montage de la plaquette 1 est ensuite réalisé en déposant celle-ci sur le substrat ainsi préparé et maintenu dans une position sensiblement horizontale. Les plots 2 s'engagent partiellement dans les fenêtres 7. Il suffit alors d'apporter à l'ensemble ainsi constitué la chaleur nécessaire pour amener le matériau de soudure 8 à la fusion, par exemple en chauffant le substrat par sa partie inférieure, comme indiqué par le flèches Q. Dans ces conditions, sous l'effet des tensions superficielles de la soudure en fusion et de la surface des plots, la plaquette qui reste libre de flotter sur les différentes masses de soudure en fusion, viendra se placer d'elle-même dans la position optimale permettant à la soudure d'enrober la base de chaque plot. Après refroidissement et solidification de la soudure, on obtient ainsi une liaison électrique et mécanique entre chaque plot 2 et la plage de raccordement 5 correspondante des pistes conductrices 4. Bien qu'elle ait été décrite en relation avec l'un de ses modes de réalisation particuliers, la présente invention. ne s'y trouve nullement limitée, mais elle est au contraire susceptible de nombreuses modifications et variantes qui apparaîtront à l'homme du métier. REVENDICATIONS 1.- Procédé de montage d'une plaquette de circuit intégré, dont l'une des faces est munie d'une série de plots de contact, sur un substrat comportant des pistes conductrices dont les extrémités forment des plages de raccordement disposées selon un motif correspondant a celui des plots de contact de la plaquette, caractérisé en ce que l'on:: - recouvre la surface du substrat d'une couche de substance isolante, à l'exception de fenêtres disposées également selon le motif des plots de la plaquette de manière à découvrir les plages de raccordement des pistes conductrices, puis - dépose une couche de matériau de soudure sur les plages de raccordement des pistes conductrices découvertes par les fenêtres, puis - dépose la plaquette de circuit intégré sur le substrat maintenu dans une position sensiblement horizontale, le plot de contact de la plaquette étant dispose en regard des fenêtres correspondantes, puis - fournit à l'ensemble ainsi constitué la chaleur nécessaire pour amener le matériau de soudure a la fusion, la plaquette étant alors libre de se placer, sous l'effet des tensions de surface, de telle manière que chacun de ses plots vienne au contact de la zone correspondante de matériau de soudure en fusion, et enfin - laisse se solidifier le matériau de soudure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de substance isolante formant les fenêtres est obtenue par le dépôt, t'insolation partielle puis l'attaque chimique d'une couche de laque du type photoépoxyde. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les dimensions des fenêtres sont de l'ordre de 0,35 x 0,35 mm. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de substance isolante, au moins au voisinage des plages de raccordement, est de l'ordre de 20 vm. 5.Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que- l'épaisseur de la couche de matériau de soudure est comprise entre 5 et 10 um environ. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dépôt de la couche de matériau de soudure est obtenu par immersion du substrat revêtu de la couche de substance isolante dans un bain de ce matériau en fusion, puis passage dans une installation de nivellement par l'air chaud d'un type connu. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau de soudure est un alliage d'Etain et de Plomb.