Brevet FR2858513A1 — publié le 20050204

PROCEDE D'ASSEMBLAGE D'UN MICRO COMPOSANT SUR UN CIRCUIT ELECTRONIQUE La présente invention concerne, de façon générale, un procédé d'assemblage d'un micro composant électronique sur un circuit électronique, le micro composant étant par exemple un micro module comportant une puce reliée à des plots de connexion. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé d'assemblage d'un composant électronique sur un circuit électronique porté par un substrat, comprenant 10 successivement: - une étape de pose du composant électronique consistant à positionner un plot de connexion du composant électronique contre une portion de connexion appartenant à un circuit électronique, - une étape d'insertion d'une quantité de matière du plot du composant à travers la portion de connexion du circuit électronique et le substrat. Afin de favoriser le contact électrique entre le plot 20 d'un composant électronique et un circuit électronique, une méthode consiste à insérer de la matière conductrice du plot électronique à travers un trou pratiqué dans une portion de connexion du circuit électronique. C'est la raison pour laquelle de nombreux assembleurs de circuits électroniques ont développé diverses solutions visant à obtenir une bonne liaison électrique et mécanique entre le plot d'un composant électronique et une portion de connexion d'un circuit électronique par insertion de matière du plot dans la portion de connexion. Un procédé d'assemblage du type précédemment défini, permettant une telle liaison mécanique et électrique, est par exemple décrit dans le document 10 brevet WO 99/05643 de WENDISCH. Ce document décrit un procédé d'assemblage d'un composant électronique sur un circuit électronique. Le composant électronique possède deux plots possédant des 15 surfaces coupantes aux extrémités des plots. Les surfaces coupantes de chaque plot sont orientées et disposées sur les portions de connexion du circuit électronique, puis les plots sont enfoncés en force dans les portions de connexions du circuit, les 20 surfaces coupantes perforant les portions de connexions fur et à mesure le l'enfoncement. Enfin, les portions coupantes des plots sont rabattues afin d'assurer la cohésion mécanique de 25 l'assemblage. Pour réaliser ce procédé d'assemblage, il est nécessaire de fabriquer des plots à surfaces coupantes ce qui est consommateur de temps et difficile à 30 réaliser. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un procédé d'assemblage d'un composant ayant un nombre réduit de tâches et permettant de simplifier au maximum chaque tâche effectuée tout en 5 garantissant une bonne liaison électrique et mécanique entre le plot de connexion d'un composant électronique et la portion de connexion correspondante d'un circuit électronique. A cette fin, le procédé d'assemblage de 10 l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que l'étape d'insertion est réalisée par l'utilisation d'un moyen de perforation, postérieurement à l'étape de pose du 15 composant, et en ce que la quantité de matière du plot est insérée à travers la portion de connexion du circuit électronique et à travers le substrat, par fluage lors de la perforation, permettant ainsi de réaliser, en une seule passe, un assemblage électrique 20 et mécanique entre le composant et le circuit électronique. Le plot et la portion sont des surfaces généralement plane de matériau conducteurs électriquement. Ces surfaces sont superposées l'une contre l'autre puis un moyen de perforation tel qu'un poinçon est appliqué sur le plot. Lors de l'enfoncement du moyen de perforation, la matière du plot s'insère par fluage à travers la portion de connexion du circuit électronique. Ainsi, le moyen de perforation permet de lier le plot de connexion à la portion de connexion par une simple action de perforation. Ce procédé est particulièrement avantageux car il 10 permet de supprimer l'étape de fabrication de surfaces coupantes sur le plot. De plus l'étape de pose du composant est simplifiée car le plot ne doit pas être positionné précisément par rapport à la portion de connexion, le seul impératif étant de pratiquer la perforation à la fois dans le plot du composant et dans la portion de connexion du circuit. On peut par exemple utiliser un moyen de perforation tel qu'un poinçon. Ledit poinçon étant adapté pour effectuer à la fois, la perforation, le fluage de la quantité de matière du plot, ainsi que la compression d'au moins une partie de cette matière 25 contre de la matière de la portion de connexion du circuit électronique. Un poinçon permet de fluer la matière sans l'arracher ce qui augmente la surface de contact 30 électrique entre le plot et la portion. De plus, le fait de compresser les matières entre elles permet d'augmenter à la fois la cohésion mécanique de l'assemblage et le contact électrique. Préférentiellement, le poinçon possède une portion conique de perforation à la base de laquelle est disposée une portion droite. Une telle forme conique permet de réaliser à la fois l'action de perforation, l'action de fluage de matière et aussi l'action de 10 compression de ces matières. En effet, au fur et à mesure de l'enfoncement du poinçon à bout conique, la section maximale de la perforation augmente, permettant de fluer une quantité 15 de matière croissante. La section maximale de la perforation est évidement limitée par la section maximale du bout conique effectivement enfoncé dans l'assemblage. Le taux de compression des matières fluées dépend également de la forme du poinçon. Il a été remarqué que la forme conique est particulièrement adaptée pour obtenir une compression importante et régulière des matières fluées. De plus, la forme conique réduit le risque d'arrachement ou de déchirement du plot ou du circuit lors de l'action de perforation. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, la matière du plot déplacée par fluage, et ayant traversé la portion de connexion du circuit électronique et le substrat, forme une collerette. Cette collerette de matières fluées est 5 généralement disposée sur la surface extérieure de l'assemblage qui se trouve opposée à la surface de l'assemblage sur laquelle est appliqué le moyen de perforation. Cette collerette en matières fluées est généralement formée à l'extrémité du moyen de perforation, lorsque le plot de connexion, la portion de connexion et le substrat sont complètement perforés. Lorsqu'une telle collerette est formée, le procédé comporte préférentiellement une étape de sertissage consistant déformer par compression ladite collerette de matière fluée et ainsi former un oeillet de sertissage de l'assemblage. Cette opération de sertissage permet de former un oeillet par rabattement de la collerette sur la surface extérieure de l'assemblage sur laquelle se trouve la collerette. Ainsi la matière fluée forme une sorte de 25 tube traversant le substrat, et reliant mécaniquement le composant électronique à l'oeillet de sertissage. Par cette action de sertissage, la solidité mécanique de l'assemblage est particulièrement 30 renforcée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe avant assemblage des pièces à assembler selon le procédé de l'invention; la figure 2 représente une vue en coupe de 10 l'assemblage durant l'étape de pose du composant selon procédé de l'invention; la figure 3 représente une vue en coupe de l'assemblage durant l'étape de perforation; la figure 4 représente une vue en coupe de 15 l'assemblage après perforation et durant l'étape de sertissage; la figure 5 représente une vue en coupe de l'assemblage réalisé selon le procédé de l'invention; Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un procédé d'assemblage d'un composant électronique sur un circuit électronique. Le procédé d'assemblage décrit correspond à 25 l'assemblage d'un plot 4 d'un composant 1 sur une portion de connexion 5 d'un circuit électronique 2. Ce procédé peut être utilisé pour assembler simultanément ou de manière asynchrone plusieurs plots 30 sur plusieurs portions d'un même circuit. Le composant électronique est généralement un micro module, comme représenté sur les figures 1 à 5. Ce micro module est composé d'une puce électronique 16 fixée sur un support conducteur ayant des plots de connexion 4. Dans un premier temps, le composant est posé sur le circuit électronique par un mouvement de translation selon la flèche 17 orientée vers le circuit 10 électronique 2, de telle manière que chaque plot 4 du composant électronique soit appliqué contre une portion de connexion 5 correspondante du circuit électronique 2. Le composant est positionné de manière à ce que la surface de contact entre la portion 5 et le plot 4 soit suffisante pour pouvoir admettre une zone de perforation réalisée par le moyen de perforation 6. Après positionnement du composant sur le circuit électronique, représenté sur la figure 2, l'ensemble plot 4, portion 5 et substrat 3 est perforé par le poinçon 6. Le moyen de perforation 6 qui a préférentiellement un bout conique peut soit être un poinçon, soit être une mèche rotative. Le poinçon 6 représenté sur la figure 3 a un bout 30 pointu 7 et possède une portion conique 8 de perforation à la base de laquelle est disposée une portion cylindrique 9. La portion conique a un angle de cône qui est 5 généralement inférieur à 45 et préférentiellement inférieur à 30 afin de permettre une perforation aisée, sans risque de déformation important des pièces constitutives de l'assemblage. Afin de réduire ce risque et minimiser les mouvements relatifs entre les pièces de l'assemblage durant la mise en oeuvre du procédé d'assemblage, le plot de connexion 4 du composant électronique 1 est maintenu plaqué et serré, durant l'opération de perforation, 15 contre la portion de connexion 5 du circuit électronique 2, par un outil serre flancs. Cet outil serre flancs n'est pas représenté sur les figures pour des questions de clarté, mais est adapté 20 pour permettre à la fois la mise en position et maintien par serrage des pièces à assembler. Les pièces sont ainsi maintenues en position serrée jusqu'à ce que l'assemblage soit mécaniquement 25 résistant. La figure 3 montre l'assemblage au moment de la perforation avec le poinçon 6. Le plot 4 du composant 1 est perforé en premier par le poinçon qui a un mouvement de translation linéaire selon un axe de perforation. Une fois le plot 4 complètement perforé, le poinçon 6 pénètre dans la portion de connexion 5 du circuit électronique 2. Le poinçon 6 entraîne dans son mouvement de 5 perforation, de la matière 18 du plot 4 qui entre en contact avec la matière 10 de la portion de connexion, créant ainsi, au fur et a mesure de l'enfoncement du piston, une surface de contact électrique entre le plot 4 et la portion 5. Enfin après perforation complète de la portion 5, le substrat 3 qui est généralement en matériau polymère est également perforé par le poinçon 6. Le poinçon peut alors être retiré par un mouvement de translation inverse du mouvement de perforation. Préférentiellement la perforation est réalisée à froid afin d'éviter de détériorer les pièces de l'assemblage 20 par des dilatations ou par des surchauffes. Toutefois, dans certains cas où le risque de détérioration thermique des pièces est réduit, la perforation peut être effectuée à chaud. Dans ce cas 25 l'enfoncement du poinçon et éventuellement la liaison par fusion entre la matière constitutive du plot 4 et la matière constitutive de la portion 5 du circuit 2 peuvent être favorisé. Une dernière étape du procédé est représentée à la figure 4. La matière du plot 4 déplacée par fluage, et ayant traversée la portion de connexion 5 du circuit électronique 2 et le substrat 3, forme une collerette 10. Cette collerette 10 est généralement circulaire de diamètre intérieur sensiblement égale au diamètre du poinçon conique de perforation. La dernière étape du procédé est une étape de sertissage consistant déformer par compression ladite collerette 10 de matières fluées 18, 19 et ainsi former un oeillet 11 de sertissage. Le sertissage est effectué par un poinçon de sertissage 12 comportant une portion conique 13 à son extrémité qui est destinée à être insérée dans le trou préalablement formé par le moyen de perforation 6. Le poinçon de sertissage 12 comporte, à la base de la portion conique 13, un épaulement de compression 14 adapté pour compresser ladite collerette 11. La portion conique 13 permet de centrer le poinçon de 25 sertissage 12 et de déformer progressivement, au fur et à mesure de l'enfoncement du poinçon 12 la collerette 11 de matières fluées 18, 19. L'épaulement de compression 14 est une surface plane en 30 forme de disque perpendiculaire à l'axe principal du poinçon de sertissage 14. Cette surface plane qui possède un diamètre généralement deux fois supérieur au diamètre maximum de la portion conique 13 permet de compresser la collerette 11 contre le substrat et de former l'oeillet 10. Cette opération de sertissage permet ainsi de raccorder le plot 4 et la portion 5 par une simple compression et d'établir corrélativement une bonne connexion électrique et mécanique. Avantageusement, l'étape de pose du composant électronique et de perforation est réalisée par un seul outil de dépose / perforation. Un tel outil peut également comporter le moyen de sertissage. 15 La figure 5 présente une vue en coupe d'un oeillet 11 réalisé selon le procédé d'assemblage de l'invention. La collerette 10 est un ensemble formé par deux couches de matières fluées 18, 19, provenant du plot 4 et de la 20 portion 5. La collerette 10, une fois sertie forme l'oeillet 11 de forme circulaire. Une partie des matières fluées du plot 4 constitue une première couche 18 de matières recouvrant la surface 25 intérieure du trou (15) formé par le moyen de perforation (6). Une partie des matières fluées de la portion 5 constitue une seconde couche 19 de matière recouvrant la surface intérieure du trou (15) formé par le moyen de perforation (6). De cette manière les premières et secondes couches de matières fluées 18, 19 sont en contact l'une contre l'autre, de façon continue, sur toute la profondeur du trou, augmentant d'autant la qualité de la connexion électrique et de la liaison mécanique de l'assemblage. Le plot de connexion (4) et/ou la portion de connexion (5) sont au moins partiellement composés de cuivre et/ou d'aluminium ou de tout autre matériau conducteur 10 électriquement pouvant être flué tel que du cuivre étamé. Préférentiellement, l'épaisseur du substrat est de 30 à 100 microns, l'épaisseur du plot est de 30 à 100 15 microns, préférentiellement 60 microns et l'épaisseur de la portion de connexion est généralement comprise entre 20 et 100 microns, préférentiellement 30 microns. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage d'un composant électronique (1) sur un circuit électronique (2) porté par un substrat (3), comprenant successivement: une étape de pose du composant électronique (1) consistant à positionner un plot de connexion (4) du composant électronique (1) contre une portion de connexion (5) appartenant à un circuit électronique (2), - une étape d'insertion d'une quantité de matière du plot (4) du composant (1) à travers la portion de 10 connexion (5) du circuit électronique (2) et le substrat (3), le procédé étant caractérisé en ce que l'étape d'insertion est réalisée par l'utilisation d'un moyen de perforation (6), postérieurement à l'étape de pose du 15 composant (1), et en ce que la quantité de matière du plot (4) est insérée à travers la portion de connexion (5) du circuit électronique (2) et à travers le substrat (3), par fluage lors de la perforation, permettant ainsi de réaliser, en une seule passe, un assemblage électrique 20 et mécanique entre le composant (4) et le circuit électronique (2). 2. Procédé d'assemblage d'un composant électronique (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen 25 de perforation (6) est un poinçon (7), ledit poinçon (7) étant adapté pour effectuer à la fois, la perforation, le fluage de la quantité de matière du plot (4), ainsi que la compression d'au moins une partie de cette matière contre de la matière de la portion de connexion (5) du circuit électronique (2). 3. Procédé d'assemblage d'un composant électronique (1) selon la revendication 2 caractérisé en ce que le poinçon (6) possède une portion conique (8) de perforation à la base de laquelle est disposée une portion droite (9). 4. Procédé d'assemblage d'un composant électronique (1) 10 selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la matière du plot (4) déplacée par fluage, et ayant traversé la portion de connexion (5) du circuit électronique (2) et le substrat (3), forme une collerette (10), et en ce que le procédé comporte une étape de 15 sertissage consistant déformer par compression ladite collerette (10) de matières fluées et ainsi former un oeillet (11) de sertissage. 5. Procédé d'assemblage d'un composant électronique selon 20 la revendication 4 caractérisé en ce l'étape de sertissage est effectuée par un poinçon de sertissage (12) comportant une portion conique (13) destinée à être insérée dans le trou formé par le moyen de perforation (6) , ledit poinçon de sertissage (12) comportant, à la 25 base de la portion conique (13), un épaulement de compression (14), le dit épaulement (14) étant adapté pour compresser ladite collerette (11). 6. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'une quantité de matière de la portion de connexion (5) du circuit électronique (2) est également insérée, par fluage lors de la perforation, cette quantité de matière de la portion de connexion (5) étant compressée par le moyen de perforation (6), contre la quantité de matière du plot 5 (4), permettant ainsi d'accroître la surface de contact entre la portion de connexion du circuit électronique (2) et le plot de connexion (4) du composant électronique (1). 7. Procédé d'assemblage selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'au moins une partie des matières fluées constitue une couche de matières recouvrant la surface intérieure du trou (15) formé par le moyen de perforation (6). 8. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le plot de connexion (4) du composant électronique (1) est maintenu plaqué et serré, durant l'opération de perforation, 20 contre la portion de connexion (5) du circuit électronique (2), par un outil serre flancs. 9. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le plot de 25 connexion (4) et/ou la portion de connexion (5) sont au moins partiellement composés de matériaux conducteurs électriquement.