Brevet FR2666446A1 — publié le 19920306

PROCEDE DE MON#TAGE DE MICROCOMPOSANT ELECTRONIQUE SUR UN SUPPORT ET PRODUIT INTERMEDIAIRE DE MISE EN OEUVRE DU PROCEDE La présente invention a pour objet un procédé pour monter, sur un support portant un circuit imprimé, des microcomposants électroniques munis, sur leur face inférieure, de contacts soudables et pour relier ces microcomposants au circuit imprimé, et un produit intermédiaire utilisable pour le mettre en oeuvre. Une application particulièrement importante du procédé est constituée par le montage de microcomposants ayant un très grand nombre de contacts de sortie, typiquement égal ou supérieur à 180. Un procédé classique de montage d'un tel circuit consiste à le braser dans un boitier en céramique cofrittée sur laquelle ont été formées, par sérigraphie, des pistes de raccordement à des broches traversantes en un alliage conducteur, qui est habituellement l'un de ceux dénommés couramment Kovar et Dilver. Les contacts du microcomposant sont soudés aux extrémités des pistes et un capot d'étanchéité est assemblé pour isoler le composant de l'atmosphère ambiante. Ce mode de montage, souvent désigné par l'abréviation anglo-saxonne PGA, présente des avantages : le microcomposant peut être placé sous atmosphère neutre et protégé par un capot en matière céramique ou en métal. La présence des broches traversantes permet au fabricant de vérifier le fonctionnement du microcomposant avant livraison, sur une machine de test prévue pour recevoir les broches. En contrepartie, ce mode de montage présente de nombreux inconvénients. Les techniques de sérigraphie avec encre au tungstène ne permettent pas de descendre au-dessous d'une largeur de 150 zm environ pour les pistes, notamment sur les plaquettes co-frittées dans lesquelles les encres diffusent. Les broches doivent être réparties en plusieurs rangées tout autour du microcomposant, ce qui augmente considérablement la surface requise pour l'implantation du micro-composant. L'invention vise notamment à fournir un procédé de montage répondant mieux que deux antérieurement connus aux exigences de la pratique. Elle vise particulièrement à fournir un procédé réduisant l'encombrement en conservant les facilités de test que donnent les procédés antérieurs. Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé pour monter, sur un support portant un circuit imprimé, un microcomposant électronique à fixer à plat et muni de contacts soudables sur sa face inférieure, suivant lequel on forme, sur une plaquette isolante de réception du microcomposant, de dimension supérieure à celle de ce microcomposant, par une technologie "couche mince", un réseau de pistes divergentes dont l'extrémité distale est reliée à une broche traversant la plaquette, on recouvre éventuellement le microcomposant d'un capot s'appliquant sur la plaquette entre les extrémités proximales et distales des pistes, et pour raccorder le microcomposant au circuit imprimé, on enlève la portion périphérique de la plaquette portant les broches, on fixe la plaquette sur le support et on relie des pastilles de soudage prévues sur les parties restantes des pistes, hors du capot éventuel, au circuit imprimé par des conducteurs souples. Grâce à la présence des broches, il est possible de vérifier le microcomposant à la fin de la fabrication, avant livraison aux utilisateurs. La séparation de la portion périphérique de la plaquette peut être rendue aisée en affaiblissant la plaquette suivant des lignes de rupture, par exemple par entaille à la scie diamantée ou par attaque au laser. L'emploi d'une technologie "couche mince", telle que la microphotogravure, permet d'adopter une largeur de piste beaucoup plus faible que dans le cas de la sérigraphie. Cela permet notamment d'éviter une répartition des liaisons avec les broches en plusieurs couches. Tous les avantages du montage PGA sont conservés et l'encombrement est considérablement réduit. Le microcomposant est avantageusement fixé sur la plaquette de façon que ses contacts soient dirigés vers le haut, ce qui permet de relier ces contacts aux extrémités proximales des pistes par des fils métalliques en aluminium ou or, monobrin en général, ayant une courbure les rendant capables de tolérer les dilatations différentielles. L'écoulement de la chaleur du microcomposant à la plaquette est ainsi facilité. La plaquette sera généralement en un matériau céramique tel que l'alumine ou alumine cofrittée ; on peut également envisager le nitrure d'aluminium qui a l'avantage d'un coefficient de dilatation thermique plus proche de celui du silicium et d'une meilleure conductibilité thermique. Le procédé est applicable pour monter des microcomposants sur des substrats de nature très variée, tels qu'un substrat en céramique, un composite cuivre-invar-cuivre avec isolant polyimide, ou même une puce rapportée sur une carte de circuit imprimé (solution dite chip-on-board). L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels la figure 1 est un schéma de principe montrant un produit intermédiaire constitué par un composant monté sur une plaquette, permettant de mettre en oeuvre l'invention, avant enlèvement des parties latérales de la plaquette la figure 2 montre le microcomposant sur le support la figure 3 montre schématiquement une constitution possible d'une piste de liaison ménagée sur la plaquette, en coupe ; et la figure 4 est une vue de dessus montrant un microcomposant monté sur une plaquette, avant enlèvement des parties latérales de cette dernière. Le procédé selon l'invention qui sera décrit permet de constituer tout d'abord un produit intermédiaire, montré en figure 1, qui permet la vérification du microcomposant qu'il comporte, puis de monter le microcomposant sur un support, comme le montre la figure 2. L'invention permet d'utiliser des supports de circuits imprimés traditionnels, en composite verre-époxy. Il est cependant avantageux, dans le cas fréquent où l'on veut obtenir des circuits à haute performance et fiabilité, un support en stratifié quartz-polyimide, ou surtout un support en céramique. Le support 10 porte des pistes conductrices non représentées, terminées par des pastilles de soudage 12 destinées à être raccordées à des microcomposants 14, qui peuvent être de nature très diverse (puce de circuit intégré, résistance, porte puce ou "chip carrier" ayant une cavité centrale de réception d'une puce de circuit intégré) et ont un grand nombre de contacts. La première étape du procédé est la fabrication d'une plaquette 16 destinée à être interposée entre le microcomposant 14 et le support 10. Cette plaquette est en matériau isolant céramique, ce terme devant être interprété comme couvrant aussi bien les céramiques proprement dites, notamment celles à plus de 95 * d'alumine, et les produits qualifiés de cofrittés, et ceux en nitrure d'aluminium. On sait que les encres de sérigraphie ont tendance à diffuser dans certains matériaux, ce qui oblige à adopter des largeurs de traits et des intervalles entre traits importants, et oblige souvent à adopter une technologie multicouche, donc complexe. Comme le montre la figure 1, la plaquette 16 a des dimensions en plan nettement supérieures à celles du microcomposant qu'elle doit recevoir. De façon plus précise, la plaque comporte autour de la zone de réception du microcircuit une première zone destinée à recevoir des pistes de liaison en technologie "couche mince", une partie périphérique destinée à recevoir des broches traversant 18, qui ont plusieurs rangées concentriques. Chacune des pistes 20 réalisées en technologie "couche mince" sur la plaquette 16 relie une broche 18 à une pastille de soudage 22, appartenant à une rangée de pastilles entourant l'emplacement de réception du microcomposant 14. L'emploi d'une technologie "couche mince" permet d'avoir une seule rangée de pastilles 22, même dans le cas d'un composant ayant un grand nombre de sorties, dépassant cent quatre vingt. Chacune des pistes 20 peut être réalisée par microphotogravure. Comme le montre la figure 3, elle peut comporter une couche mince d'accrochage 24 en chrome déposé par pulvérisation cathodique, une couche conductrice 26 en nickel, de 2 microns d'épaisseur environ, et, si l'on souhaite un brasage direct des contacts du microcomposant, une couche très mince d'or 28. Les broches peuvent être constituées par une encre métallique 29 remplissant des trous traversant la plaquette 16 et des clous en Kovar brasés sur la face inférieure de la plaquette. Une pastille de soudage 30, constituée par un élargissement local, est prévue sur chacune des pistes 20. Toutes les pastilles 30 sont réparties sur une même rangée, entourant la rangée de pastille 22. Au cours de la fabrication de la plaquette 16, une amorce de rupture est pratiquée suivant une ligne qui entoure immédiatement la rangée 30 de pastilles, comme indiqué en 32 sur la figure. Une distance suffisante est avantageusement réservée entre les rangées de pastilles 22 et 30 pour permettre la mise en place d'un capot de protection, permettant éventuellement de maintenir le microcomposant 14 en atmosphère inerte. Ce capot peut être en céramique, d'une seule pièce et collé directement sur la plaquette 16. Il peut également comporter un cadre 34 et un couvercle 36, comme la figure 1. Si le cadre est en un matériau conducteur, par exemple en alliage dit "Kovar", il doit être séparé des pistes 20 par une couche isolante, constituée par exemple en résine époxy déposée par sérigraphie. Lors du montage du microcomposant 14 en usine, le composant est tout d'abord fixé, généralement par collage à l'aide d'une pellicule adhésive conductrice de la chaleur ou par brasage, sur la plaquette 16. Les contacts soudables du microcomposant sont ensuite reliés aux pastilles 22 par des tronçons 38 d'un fil de liaison qui sera généralement du fil d'aluminium ou d'or de faible diamètre (0,25 zm par exemple dans le cas de l'aluminium). Chacun des tronçons de fil 38 est soudé à une pastille 22 et présente une courbure permettant de le soustraire aux contraintes mécaniques, notamment en cas de dilatation différentielle. Le produit ainsi réalisé peut être testé de façon classique, grâce à la présence des broches 18. Lorsque le composant doit ensuite être monté sur un support 10, les parties périphériques de la plaquette 16 sont enlevées, par rupture de la plaquette le long des amorces de cassure 32. La plaquette, dont les dimensions ont ainsi été réduites, est collée sur le support, par exemple à l'aide d'une pellicule adhésive ayant une bonne conductibilité thermique. Les pastilles de soudage 30 sont ensuite reliées individuellement, par des tronçons de fil de liaison soudés 40, aux pastilles de soudage 12 prévues sur le support 10. Ces fils sont ultérieurement protégés par enrobage de résine ou de gel. On peut notamment effectuer les liaisons par du fil d'aluminium de faible diamètre. La figure 4 montre, à titre d'exemple, une fraction d'un produit intermédiaire comprenant un microcomposant à 180 contacts d'entrée-sortie, monté sur une plaquette 16. Les broches 18 sont disposées en trois rangées concentriques, ce qui conduit à donner plusieurs coudes aux pistes conductrices 20 pour leur permettre d'attendre les broches des rangées internes. Les lignes d'amorce de rupture 32 peuvent être constituées par des encoches ou saignées pratiquées à la scie diamantée ou au laser dans la face de la plaquette destinée à être collée sur le support 16, ou ménagées lors du pressage dans le cas d'un cofritté. REVENDICATIONS 1. Procédé de montage, sur un support portant un circuit imprimé, d'un microcomposant électronique (14) à fixer à plat et muni de contacts soudables sur sa face inférieure, suivant lequel on forme, sur une plaquette isolante (16) de réception du microcomposant, de dimension supérieure à celle de ce microcomposant, par une technologie couche mince, un réseau de pistes divergentes (20) dont l'extrémité distale est relliée à une broche (18) traversant la plaquette (16), et pour raccorder le microcomposant (14) au circuit imprimé, on enlève la portion périphérique de la plaquette portant les broches (18), on fixe la plaquette sur le support (10) et on relie des pastilles de soudage (30) prévues sur les parties restantes des pistes au circuit imprimé par des conducteurs souples (40). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on recouvre le microcomposant d'un capot (34, 36) s'appliquant sur la plaquette entre les extrémités proximales et distales des pistes avant raccordement par laser avec les pastilles, prévues hors du capot. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractrisé en ce que la plaquette est affaiblie suivant des lignes de rupture (32), par exemple par entailles à la scie diamantée ou par attaque au laser, pour faciliter l'enlèvement de la partie périphérique. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pistes sont constituées par dépôts successifs de chrome et de cuivre par microphotogravure. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on fixe le microcomposant (14) sur la plaquette (16) de façon que ses contacts soient dirigés vers le haut et on relie lesdits contacts aux extrémités proximales des pistes par des fils souples (38), ayant une courbure les rendant capables de tolérer des dilatations différentielle. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on constitue la plaquette en un matériau céramique ou un produit cofritté. 7. Produit intermédiaire intervenant dans la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une plaquette (16) en matériau céramique sur laquelle est fixé le microcomposant, ladite plaquette ayant, autour d'une zone de réception de microcomposants, une partie périphérique destinée à recevoir des broches traversantes (18) en plusieurs tranchées concentriques et une partie intermédiaire sur laquelle sont prévues des pistes de liaison divergentes munies chacune d'une pastille de soudage, les extrémités proximales des pistes étant reliées aux contacts du microcomposant. 8. Produit selon la revendication 7, cractérisé en ce qu'une amorce de rupture est pratiquée dans la plaquette suivant une ligne qui entoure immédiatement la rangée de pastilles de soudage (30).