Brevet FR2739742A1 — publié le 19970411

PROCEDE DE FABRICATION DE MODULE A MICRO-COMPOSANTS ET SUPPORT A CIRCUITS IMPRIMES DE LIAISON, ET PRODUIT INTERME- DIAIRE DE MISE EN OEUVRE DU PROCEDE La présente invention concerne la fabrication d'un module comportant au moins un (et généralement plusieurs) micro-composants et un support ayant un réseau de liaison de contacts des micro-composants avec au moins une grille métallique, constituée par une feuille gravée, ayant des pattes de sortie souples externes, destinées à raccorder le module à des circuits extérieurs. De tels modules, ayant une grille de liaison du type fréquemment désigné par le terme anglo-saxon "lead frame", sont déjà utilisés depuis longtemps. Une description en est déjà donnée dans "Electronics", ler février 1971, p. 44 seq. Dans l'état final de ces modules, les micro-composants sont généralement noyés dans une masse d'enrobage ou d'encapsulation qui les protège. La miniaturisation des modules et la complexité des micro-composants oblige à utiliser des pattes nombreuses, étroites et minces, dont l'épaisseur est souvent aussi faible que 150 pm, voire moins. De telles pattes ont une très faible rigidité. Pour les renforcer et les maintenir à un écartement régulier, la grille comporte généralement un cadre externe, qui n'est découpé pour séparer les pattes que juste avant cambrage des pattes et soudage sur un substrat d'emploi définitif. Ce cadre interdit d'effectuer un test de continuité électrique ou fonctionnel avant l'enrobage des micro- composants, qui intervient avant découpe du cadre. Or il est très difficile, après enrobage, de réparer le module et/ou de remplacer un micro-composant, de sorte qu'un module trouvé défectueux au cours des tests est généralement mis au rebut. On ne peut en conséquence obtenir un rendement de fabrication acceptable que lorsqu'il y a un petit nombre de micro-composants dans le module. L'invention vise notamment à fournir un procédé autori- sant des tests électriques antérieurs à l'enrobage des micro-composants et après la mise en place de ces derniers, ce qui permet de détecter les défauts électriques de l'ensemble une fois les composants coûteux mis en place. Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé suivant lequel on constitue la ou les couches internes de circuit imprimé (couches de signaux, d'alimentation et/ou de masse) destinées à constituer le support et on découpe des feuilles isolantes adhésives destinées à séparer les couches de circuit imprimé et à les solidariser, on presse ensemble au moins une couche externe comportant un feuillard métalli- que et les couches internes, séparées par les feuilles isolantes, puis on réalise les trous de via métallisés de communication entre les couches et le réseau, caractérisé en ce qu'on donne aux feuilles isolantes, aux couches internes et à la couche externe des dimensions en plan telles qu'elles recouvrent les pattes, et on dégage les pattes sur un tronçon s'arrêtant avant leur extrémité pour permettre d'effectuer des tests de continuité électri- que après montage du ou des micro-composants. Si un ou plusieurs défauts électriques sont détectés au cours des tests, on peut changer un ou plusieurs micro- composants. Souvent, on sera amené à prévoir, de part et d'autre de la grille, plusieurs couches isolantes prédécoupées permet- tant de dégager les pattes sans risque de les attaquer. Le procédé donne naissance, avant montage des micro- composants, à un produit intermédiaire, aisément manipulable sans risque d'endommagement des pattes. Des tests de continuité électrique, visant à déterminer l'absence de coupure et de court-circuit, peuvent être effectués sur le produit intermédiaire. Une fois qu'il a été reconnu bon, il peut recevoir les micro-composants, qui seront souvent du type reportés à plat en surface. Les micro-composants peuvent être ensuite enrobés ou encapsulés. Une fois les micro-composants montés, des tests fonctionnels peuvent être effectués. Enfin, en vue du montage final, les pattes peuvent être dégagées complètement par découpe d'élimination des zones du produit intermédiaire situées au- delà des tronçons des pattes. Les pattes peuvent alors être cambrées en vue de leur soudage. Dans un mode avantageux de réalisation, on ménage, dans celles des feuilles isolantes adhésives qui encadrent directement la grille métallique, des fenêtres situées au droit des tronçons et destinées à faciliter le dégagement des tronçons par usinage. Au lieu d'une seule feuille isolante d'épaisseur standard, on peut utiliser deux feuilles superposées, de façon à augmenter la garde et limiter les risques d'endommagement des pattes lors de l'usinage de dégagement des tronçons. Les couches internes sont avantageusement constituées par des co-laminés d'isolant et de cuivre constituant des plages et des pistes de liaison. Celles des feuilles isolantes qui séparent les couches internes des couches externes peuvent être constituées par des pellicules en matériau isolant pré-imprégné de résine polymérisable. Les couches externes peuvent être constituées par un substrat classique en résine (résine époxy en général) renforcée par des charges (par exemple en fibre de verre), portant un feuillard de cuivre destiné à être ultérieurement gravé. Le pressage de l'empilement peut s'effectuer en une étape ou en plusieurs. Souvent on effectue un premier pressage de solidarisation entre celles des couches internes et externes qui sont situées d'un même côté de la grille, puis un second pressage de polymérisation destiné à solida- riser les deux empilements ainsi constitués de la grille métallique. On peut ainsi utiliser des feuilles isolantes de nature différente, en choisissant, au contact de la grille métallique, des feuilles imprégnées d'une résine ou d'une colle ayant un faible fluage, évitant des débordements d'adhésif importants sur les tronçons qui seront ultérieure- ment dégagés. Un léger fluage de la résine sur la grille peut être toléré. Dans ce cas, la colle qui a débordé est éliminée par des moyens mécaniques ou par un tir laser. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels les épaisseurs sont très exagérées pour plus de clarté. Dans les dessins: - la figure 1 montre schématiquement, en coupe, une fraction d'un module portant un seul micro-composant, réalisable conformément à l'invention; - la figure 2 est une représentation schématique des éléments destinés à constituer un module du genre montré en figure 1, les éléments étant écartés et les uns au-dessus des autres; - la figure 3, similaire à la figure 2, montre le produit obtenu après pressage; - la figure 4 est une vue partielle du produit intermé- diaire obtenu après détourage du produit provenant du pressage; - la figure 5 est une vue partielle de dessus, avant mise en place de microcomposants, du produit intermédiaire de la figure 4; et - la figure 6 est une vue de dessus d'une grille particulière, telle qu'elle se présente avant pressage. Le module montré à titre d'exemple en figure 1 comporte un microcomposant 10 sur un support multi-couches 12 comportant une grille de liaison avec l'extérieur ayant des pattes de sortie souples 14. Le micro-composant 10 est noyé dans un enrobage 16, généralement constitué par de la résine déposée à l'aide d'une machine de dépose de résine d'enro- bage, puis polymérisée. Le micro-composant est relié à des plages conductrices 20 d'une couche externe du support par des fils souples 22, généralement en or ou en aluminium. Il est fixé à plat sur cette même couche par l'intermédiaire d'une mince pellicule de colle 18, généralement conductrice de la chaleur. Les liaisons entre les différentes couches du support sont réalisées par des trous métallisés ou trous de via 24. Un support du genre montré en figure 1 peut être réalisé à partir d'éléments du genre montré en figure 2. Ces éléments comprennent une grille métallique 26, que l'on découpe par gravure de façon à constituer les liaisons nécessaires et les pattes 14, de longueur supérieure à celle qu'elles avaient dans l'état final. On prépare également des couches internes présentant les tracés conducteurs requis, par exemple par gravure de couches métalliques portées par des substrats. Dans le cas illustré sur la figure 2, deux couches internes 28 sont prévues, l'une et l'autre peuvent être constituées par des laminés gravés pour constituer les pistes et plages conductrices nécessaire de type double face. L'empilement représenté comporte également deux couches externes 30, constituées l'une et l'autre par un co- laminé de verre-epoxy et d'un feuillard de cuivre qui est gravé à un stade ultérieur de la fabrication. Les couches 28 et 30 et le réseau 26 sont séparés par des feuilles isolantes adhésives destinées à les solidariser les unes des autres. Entre chaque couche interne 28 et la couche externe correspondante 30 est placée au moins une feuille isolante adhésive 32 destinée à la fois à séparer les couches et à les solidariser l'une de l'autre. Ces feuilles 32 sont continues. Souvent, on utilisera deux feuilles superposées d'épaisseur standard, constituées chacune par une pellicule imprégnée d'un adhésif polymérisa- ble. Dans les feuilles isolantes 34 destinées à séparer la grille 26 des couches internes 28 sont ménagées des fenêtres 36, situées en face de tronçons des pattes 14, ayant pour but de faciliter un détourage ultérieur, comme on le verra plus loin. Il peut être utile d'utiliser un empilement de deux feuilles 34 ou davantage pour réserver un intervalle plus important entre les couches internes et la grille. Il peut être utile parfois de réaliser des fenêtres dans les couches internes 28 afin de faciliter le dégagement des tronçons de pattes 14 lors du détourage. Une séquence de fabrication à partir des éléments constitutifs montrés en figure 2 peut être la suivante. On solidarise l'une de l'autre chaque couche externe de la couche interne située du même côté, par une opération de pressage qui peut être classique. Cette opération peut nécessiter un chauffage, suivant la nature de l'imprégnation des feuilles isolantes 32. Au cours d'une seconde opération, on solidarise les deux sous-ensembles ainsi constitués de la grille 26, de nouveau par pressage. Celui-ci est effectué dans des conditions plus rigoureuses que le précédent, de façon à limiter le fluage de l'adhésif contenu dans les feuilles isolantes 34 sur les pattes, ce qui les rendrait isolantes en surface. Lorsque toutefois le processus de pressage et de chauffage est parfaitement maîtrisé, l'ensemble des constituants peut être pressé en une seule opération. Dans tous les cas, on obtient un premier produit intermédiaire du genre montré en figure 3. Par des opérations de nature classique de percage de trous 24 et 24a, de métallisation de ces trous et de gravure des feuillards appartenant aux couches externes 30, on obtient un premier produit intermédiaire. Par usinage de chaque face (ou au moins d'une seule face) avec une micro- fraise à détourer on dégage les pattes 14. Un tel produit intermédiaire présente par exemple la constitution montrée en figure 4. Le réseau constitué par les couches internes peut notamment comporter un plan de masse, un plan dlalimen- tation et des plans de signaux. La zone centrale 17 de la grille (figure 6) peut constituer un plan de masse ou un plan d'alimentation. Les liaisons définitives entre ces différents plans et les circuits des couches externes sont réalisés par les trous métallisés 24. La gravure de la métallisation des couches externes permet de constituer les pistes et les plages métalliques telles que 20 destinées à être raccordées à des micro-circuits. Les pistes non destinées à être raccordées sont recouvertes d'un vernis de protection 38. Les trous métallisés 24a placés au-delà des tronçons de patte situés au droit des fenêtres 36 permettent de relier séparément les différentes pattes à des plages de test respectives 39. Ainsi, il est possible de vérifier la continuité du réseau électrique et l'absence de court- circuit à l'aide d'un appareil de test dont les contacts viennent s'appuyer sur des zones relativement rigides. Il reste cependant possible d'appuyer des contacts de test sur les tronçons de patte accessibles du fait du détourage et renforcés par la présence de la ceinture 40 portant les plages de test 39. Une fois les tests électriques effectués, le produit intermédiaire peut être tronçonné de tous les côtés à l'emplacement indiqué en 42 sur la figure 4, après mise en place des micro-composants. Il est également possible de fixer les micro-composants et d'effectuer des tests fonc- tionnels globaux avant de réaliser l'enrobage, puis d'enro- ber l'ensemble et de tronçonner le produit ainsi obtenu. Il ne reste plus qu'à cambrer les pattes pour disposer d'un module utilisable. La figure 5 montre, à titre d'exemple, un produit intermédiaire destiné à recevoir quatre micro-composants. Sur la figure 5 apparaissent notamment les pattes 14 reliées aux plages de test 39 et le circuit multi-couches dont la couche supérieure comporte les plages 20 de réception des fils 22. Les trous métallisés 24 qui subsistent après tronçonnage peuvent être répartis à la périphérie du circuit multi-couche. Les trous métallisés 24a de liaison des plages des tests avec les pattes peuvent être disposés en quinconce pour faciliter leur implantation. La figure 6 montre, également à titre d'exemple, une grille constituant un mode particulier de réalisation. La grille 26 est constituée en gravant un feuillard métallique, en général en alliage de cuivre ayant une conductibilité électrique et thermique élevée. Après gravure, la grille métallique peut subir un ou plusieurs revêtements électroly- tiques ou chimiques, afin d'assurer une protection contre la corrosion et une bonne brasabilité ultérieure des tronçons de pattes 14. On obtient ainsi un plan métallique ayant une zone centrale 17 qui pourra être utilisée comme plan de masse ou d'alimentation. Des ouvertures ou épargnes 15 peuvent y être pratiquées pour livrer passage aux trous métallisés de connexion qui ne doivent pas être reliés à la zone centrale 17. Les pattes 14 sont gravées autour de la zone centrale. Certaines, désignées par 14a, sont, dans le mode de réalisa- tion illustré, raccordées à la zone centrale et permettent ainsi des liaisons avec l'extérieur. Lors du détourage du support 12, le long des traits de découpe 46, les pattes de sortie 14 et 14a cessent d'être reliées électriquement entre elles, ce qui permet d'effectuer les tests électriques requis. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de module comportant au moins un microcomposant (10) et un support (12) ayant un réseau de liaison de contacts du micro-composant avec une grille métallique (26) constituée par une feuille métallique sur laquelle sont gravées des pattes de sortie souples (14) destinées à raccorder le module avec l'extérieur, on constitue des couches internes de circuit imprimé destinées à constituer le support, on découpe des feuilles isolantes adhésives (32,34) destinées à séparer les couches de circuit imprimé et à les solidariser, on presse ensemble au moins une couche externe comportant un feuillard métallique et les couches internes, séparées par les feuilles isolantes, puis on réalise des trous de via métallisés de communication entre les couches et le réseau, caractérisé en ce qu'on donne aux feuilles isolantes (32,34), aux couches internes et à la couche externe des dimensions en plan telles qu'elles recouvrent les pattes, et on dégage les pattes sur un tronçon s'arrêtant avant leur extrémité pour permettre d'effectuer des tests de continuité électrique, après montage du ou des micro-composants. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ménage, dans celles des feuilles isolantes adhésives qui encadrent la grille (26), des fenêtres (36) qui enca- drent directement le réseau métallique, situées au droit des tronçons, destinées à faciliter le dégagement des tronçons par usinage. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on prévoit plusieurs feuilles isolantes adhésives (34) de chaque côté de la grille. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdites feuilles isolantes (34) qui encadrent la grille (26) sont constituées par des pré-imprégnés de résine ou de colle à faible fluage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couches internes (28) sont constituées par des co-laminés d'isolant et de cuivre constituant des plages et des pistes appartenant au dit réseau. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couches externes (30) sont constituées, avant pressage, par un substrat de résine renforcé par de la fibre de verre et portant un feuillard métallique. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on effectue plusieurs pressages successifs chacun portant sur certaines seulement des couches et un pressage final de polymérisation destiné à solidariser les empilements ainsi constitués. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on effectue les tests de continuité électrique sur des plages de test situées sur les couches externes au-delà des dits tronçons, communiquant avec les pattes par des trous métallisés. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on monte le ou les micro-composants et on les enrobe après avoir effectué des tests fonctionnels globaux. 10. Produit intermédiaire comprenant un empilement comportant une grille métallique (26) de liaison comportant des pattes de sortie (14), des couches internes (28) de circuit imprimé, au moins une couche externe gravée (30) et des feuilles isolantes adhésives (32,34) séparant et solidarisant les couches de circuit imprimé, et des trous de via métallisés (24) de communication entre les couches et le réseau, la couche externe, les feuilles isolantes et les couches internes ayant des dimensions en plan telles qu'elles recouvrent les extrémités des pattes et étant détourées de façon à dégager les pattes sur un tronçon s'arrêtant avant leur extrémité, certains des trous métal- lisés (24a) reliant les pattes à des plages de test situés sur la couche externe au-delà de la zone détourée. 11. Produit intermédiaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que la grille métallique comporte, dans son état d'origine, une zone centrale (17) dans laquelle sont ménagées des ouvertures (15) destinées à livrer passage à des trous métallisés de liaison et des pattes de sortie (14,14a) séparées de la zone centrale, réparties autour de la zone centrale et reliées à la périphérie par une partie destinée à être éliminée pour isoler mutuellement les pattes.