Brevet FR2547112A1 — publié le 19841207

PROCEDE DE REALISATION D'UN CIRCUIT HYBRIDE ET CIRCUIT HYBRIDE LOGIQUE OU ANALOGIQUE. L'invention concerne un procédé de réalisation d'un circuit hybride, intéressant le domaine de la microélectronique hybride couvrant les besoins des matériels civils, comme le téléphone ou des appareils de mesure, et des matériels militaires, radars par exemple. 5 Elle a également pour objet un circuit hybride, logique ou analogique, obtenu par ce procédé. Actuellement, la réalisation de circuits hybrides logiques ou analogiques se fait à partir de composants actifs, circuits intégrés 10 réalisés sous forme de puces ou pastilles, et de composants passifs miniaturisés, réalisés sous forme de "chipses", en vocable anglosaxon, connectés entre eux sur des plaquettes de circuits imprimés mono ou multicouches En effet, les liaisons électriques entre les différents circuits sont réalisées par des petits fils conducteurs 15 soudés, d'une part, aux circuits et, d'autre part, à des pistes conductrices déposées soit sur une seule couche de substrat isolant, soit sur plusieurs couches superposées Une semblable réalisation suppose auparavant une conception théorique de l'implantation des différents circuits et de la disposition des nombreuses pistes con20 ductrices les unes par rapport aux autres, conception longue et compliquée Ensuite, la réalisation pratique des multiples couches du circuit hybride est relativement longue et coûteuse. Un tel procédé -de réalisation selon l'art antérieur ne permet 25 pas de construire des maquettes de circuits hybrides logiques ou analogiques complexes dans un délai court En effet, la conception de telles maquettes est identique à celle des circuits hybrides à réaliser, aussi bien en ce qui concerne l'étude des dessins d'implan- tation que la réalisation pratique du circuit hybride lui-même A ce premier inconvénient s'ajoute celui de ne pouvoir modifier après expérimentation les maquettes ainsi conçues, puisqu'il n'est plus question de couper une piste conductrice par exemple prise entre 5 deux couches de circuits imprimés Toute modification de la maquette nécessite sa destruction, entraînant un prix de revient très élevé pour une maquette définitive. Le but de l'invention est de concevoir un procédé de réali10 sation d'un circuit hybride qui réduit considérablement le temps d'implantation et de fabrication du circuit lui-même et qui permet d'y apporter des modifications sans entraîner un prix de revient trop élevé. La présente invention a donc pour objet un procédé de réalisation d'un circuit hybride comportant des composants passifs et/ou actifs, discrets et/ou intégrés comportant: une première étape de collage des composants sur une face d'une plaquette de substrat isolant; une deuxième étape de liaison électrique entre les composants par soudage de fils conducteurs isolés reliant électriquement des plots de connexion des différents composants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa25 raîtront dans la description suivante, illustrée par les dessins annexés représentant: la figure I: une vue en coupe transversale d'un circuit hybride réalisé selon un premier mode de réalisation, suivant l'invention; la figure 2: une vue de face d'un circuit hybride selon l'invention; la figure 3: une vue en perspective la figure 4: une vue de face d'un second mode de réalisation d'un circuit hybride réalisé selon l'invention. Comme cela a été mentionné plus haut, le procédé de réalisation d'un circuit hybride représenté sur les figures 1 à 3 selon l'invention comporte essentiellement deux étapes. Une première étape consiste à coller les différents composants actifs 1 et passifs 2 c'est à dire soit des puces de circuits actifs, discrets ou intégrés, soit des résistances ou des condensateurs réalisés en miniature sous forme de "chipses" sur une face 3 d'une plaquette 4 de substrat isolant de la céramique par exemple 10 Ces composants sont placés côte à côte de façon à réduire au maximum l'encombrement de l'ensemble et à minimiser la largeur des liaisons électriques à réaliser. Dans une seconde étape, les liaisons électriques entre ces 15 différents composants sont assurés au moyen de fils conducteurs 5 enrobés d'un produit isolant, évitant les court-circuits en cas de croisement de ces fils, les fils 5 étant soudés aux plots de connexion 6 disposés sur chacun des composants 1 ou 2 dans un premier mode de réalisation représenté sur les figures I à 3 Ces fils conducteurs 5 20 sont par exemple en or, en cuivre ou en aluminium, isolés Pour chaque liaison électrique entre deux plots 6 appartenant à deux composants différents à connecter, une des extrémité du fil de connexion 5 est soudée au plot correspondant par un procédé classique de soudure à la boule c'est à dire que l'on chauffe, à 25 l'aide d'un chalumeau par exemple, l'extrémité du fil de façon à constituer une boule de métal conducteur se déposant sur le plot de connexion et qui est malaxée ensuite pour assurer une bonne soudure tandis que l'autre extrémité du fil de connexion est soudée à l'autre plot correspondant par un procédé de soudure par écrasement 30 du fil chauffé et malaxé. En cas de manipulations fréquentes ou d'essais de vibration, on peut immobiliser les fils de connexion ainsi soudés par une résine déposée sur la face de la plaquette de substrat les supportant, cette résine étant soit pulvérisée, soit moulée ou bien encore déposée par trempage du circuit hybride lui-même dans un bain de résine. La conception d'une maquette de circuit hybride selon ce 5 procédé est beaucoup plus rapide que celle de l'art antérieur car il suffit de positionner de façon adéquate les différents composants sur une simple plaquette de substrat isolant et de les relier par des fils, sans avoir à concevoir initialement toute une'implantation de pistes de connexion placées -entre différentes couches de circuits l 0 imprimés Il faut ajouter que le nombre de soudures est réduit de moitié puisque les fils sont connectés directement entre les composants D'o un important gain de temps et d'argent, qui permet de refaire aussi souvent qu'il est nécessaire une maquette présentant des défauts Ainsi, il devient beaucoup plus facile de valider des 15 schémas complexes de circuits hybrides, à moindre frais. Selon un second mode de réalisation du procédé, représenté sur la figure 4, la plaquette 4 de substrat isolant comporte une multitude de plots conducteurs 7 disposés régulièrement sur une de 20 ses faces 3, suivant des lignes et des colonnes de directions orthogonales On dispose les composants actifs I et passifs 2 sur cette face 3 de la plaquette, de façon toujours à minimiser l'encombrement et à réduire la longueur des connexions électriques, mais de sorte qu'entre deux composants voisins il y ait deux rangées 25 de plots de connexion 7 Dans ce mode de réalisation, les liaisons électriques entre deux composants se font par soudure de fils conducteurs isolés 5 entre deux plots 7 situés sur la face 3 de la plaquette 4, et correspondant chacun à un des deux composants, la liaison électrique entre chaque composant et le plot correspondant 30 se fait par un petit fil conducteur 8, soudé selon un procédé classique dit de "bonding" utilisé dans l'art antérieur pour relier électriquement les composants aux pistes conductrices. Par rapport au premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, ce second mode présente l'avantage de permettre de désouder des fils 5, 8 créant des liaisons électriques à modifier, à condition cependant que les fils ne soient pas immobilisés dans de la résine. Ainsi le procédé de réalisation d'un circuit hybride qui vient d'être décrit permet de réaliser des circuits de grande complexité dans un délai considérablement plus court qu'à l'heure actuelle et à moindre frais D'o son grand intérêt dans la conception et la 10 réalisation de maquettes de circuits hybrides, que l'on peut alors valider plus facilement et plus rapidement avant une simulation sur ordinateur par exemple Les circuits hybrides réalisés par ce procédé peuvent être utilisés dans des matériels civils tels que des calculateurs, des ordinateurs, des téléphones, etc mais aussi dans 15 des matériels militaires notamment radar, pour lesquels ils doivent présenter un encombrement réduit au maximum et tenir les variations de température imposées par les normes militaires, c'est à dire -55 C à+ 125 C. D 471122 REVENDICATIONS 1 Procédé de réalisation d'un circuit hybride comportant des composants passifs ( 2) et/ou actifs ( 1), discrets et/ou intégrés, caractérisé en ce qu'il comprend: une première étape de collage des composants sur une face ( 3) d'une plaquette ( 4) de substrat isolant; une deuxième étape de liaison électrique entre les composants par soudage de fils conducteurs isolés reliant électriquement des plots de connexion des différents composants. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots de connexion ( 6) sont situés sur les composants ( 1, 2) euxmêmes. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les 15 plots de connexion ( 7) sont situés de part et d'autre de chaque composant ( 1, 2) sur la face ( 3) de la plaquette ( 4) de substrat isolant sur laquelle sont collés les composants. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les 20 plots de connexion ( 7) sont répartis régulièrement sous forme de lignes et de colonnes de directions orthogonales, sur toute la surface ( 3) de la plaquette ( 4) de substrat isolant. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 4, 25 caractérisé en ce que la plaquette ( 4) de substrat isolant est en céramique. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que les fils conducteurs ( 5,8) sont en or, en cuivre 30 ou en aluminium enrobés d'un produit isolant. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que, pour chaque liaison électrique réalisée par un fil conducteur isolé entre deux plots de connexion, une des extrémités du fil est soudée au plot correspondant par un procédé de soudure à la boule, tandis que l'autre extrémité du fil est soudée à l'autre plot par un procédé d'écrasement du fil. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une troisième étape 10 d'immobilisation des fils conducteurs dans une résine isolante, déposée par pulvérisation, trempage ou moulage. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième étape de mise du 15 circuit hybride dans un boîtier hermétique. Circuit hybride logique ou analogique, caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir du procédé selon l'une des revendications 1 à 9.