Brevet FR3090435A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Outil de soudure par fil Domaine technique [0001] La présente description concerne de façon générale les techniques de connexion de contacts électroniques. La présente description s'applique de façon plus particulière à la technique de soudure par fil. Technique antérieure [0002] 11 existe différentes techniques permettant de connecter, les uns aux autres, des contacts de composants électroniques et/ou des plots de connexion de carte de circuit. imprimé. [0003] 11 serait souhaitable de pouvoir améliorer au moins en partie certains aspects des techniques de connexion connus. Résumé de l'invention [0004] 11 existe un besoin pour une technique de soudure par fil adaptée à connecter plus ef- ficacement des plots de connexion rectangulaires. [0005] Un mode de réalisation prévoit un outil de soudure par fil comprenant une cavité tubulaire à section oblongue adaptée à contenir un fil de soudure. [0006] Selon un mode de réalisation, la cavité est tubulaire à section ovale. [0007] Selon un mode de réalisation, la section de la cavité a un rapport longueur-largeur de l'ordre de 1,2. 100081 Selon un mode de réalisation, la section de la cavité a une longueur comprise entre 60 et 75 pm. 100091 Selon un mode de réalisation, la longueur de la section de la cavité est de l'ordre de 70 utm. 100101 Selon un mode de réalisation, la section de la cavité a une largeur comprise entre 40 et 55 pm. 100111 Selon un mode de réalisation, la largeur de la section de la cavité est de l'ordre de 50 utm. 100121 Selon un mode de réalisation, la section de la cavité a un rapport longueur-largeur environ égal au rapport longueur-largeur d'un plot de connexion. 100131 Selon un mode de réalisation, le plot de connexion est de forme rectangulaire. 100141 Selon un mode de réalisation, l'outil comprend en outre des moyens de chauffage. 100151 Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de soudure par fil utilisant un outil de soudure de fil décrit précédemment. Brève description des dessins [0016] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la 2 description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : [0017] [fig.1] la figure 1 représente une vue (a) en coupe et une vue (h) de dessous d'un mode de réalisation d'un outil de soudure par fil ; [0018] [fig.2] la figure 2 représente une vue en coupe d'une étape d'un procédé de soudure par fil ; [0019] [fig.3] la figure 3 représente une vue en coupe d'une autre étape d'un procédé de soudure par fil ; [0020] [fig.4] la figure 4 représente une vue en coupe d'une autre étape d'un procédé de soudure par fil ; [0021] [fig.5] la figure 5 représente une vue en coupe d'une autre étape d'un procédé de soudure par fil ; et [0022] [fig.6] la figure 6 représente une vue de dessus, de façon très schématique, d'un plot de connexion. Description des modes de réalisation [0023] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. [0024] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. [0025] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. [0026] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. [0027] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sen- 3 siblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. [0028] La figure 1 regroupe une vue partielle en coupe (a) et une vue de dessous (h) d'un mode de réalisation d'un outil de soudure par fil 1. Ces vues représentent l'extrémité de l'outil 1. [0029] L'outil de soudure par fil 1 est un outil de forme allongée et tubulaire, par exemple de forme sensiblement tronconique, comprenant une cavité 3 tubulaire en son centre adaptée à contenir un fil de soudure (non représenté en figure 1). La cavité 3 s'étend par exemple tout l'extrémité de 1, ou par exemple tout le long de l'outil 1. À titre d'exemple, l'outil 1 est en vue en coupe (vue (a)), de forme tubulaire sensiblement tronconique, et, en vue de dessous (vue (h)), de forme circulaire. A titre d'exemple, la cavité 3 peut s'évaser au niveau de l'extrémité de l'outil. [0030] Selon un mode de réalisation, la cavité 3 de l'outil de soudure par fil 1 est de forme tubulaire à section oblongue, par exemple ovale. A titre de variante, la cavité 3 est de forme tubulaire à section circulaire, et est évasée à son extrémité en une forme oblongue, par exemple une forme ovale. [0031] Les dimensions de la cavité 3 sont adaptées aux dimensions des plots de connexion à relier. A titre d'exemple, pour un plot de connexion rectangulaire ayant un rapport longueur-largeur de l'ordre de 1,2, par exemple avec une longueur d'environ 80 pin et une largeur d'environ 65 pm, la section de la cavité 3 (vue (h)) a également un rapport longueur-largeur de l'ordre de 1,2, plus particulièrement, la section de la cavité a par exemple une longueur 1 comprise entre 60 et 75 pm, par exemple de l'ordre d'environ 70 pm, et une largeur d comprise entre 40 et 55 min, par exemple de l'ordre d'environ 50 pm. [0032] L'outil 1 comprend des moyens de chauffage permettant de faire fondre le fil de soudure et ainsi de former une boule de soudure. Plus particulièrement, un moyen de chauffage du fil est par exemple une électrode reliée à l'outil 1. [0033] L'outil comprend en outre des moyens de soudure du fil. Plus particulièrement, les moyens de soudure du fil sont des éléments émettant une vibration ultrasonique dans l'outil de soudure 1 et qui, par adjonction d'une force en direction du plot de connexion, permet la soudure entre le fil et le plot de connexion. [0034] Le fil de soudure est en un métal ou en un alliage de métaux. A titre d'exemple, le fil est en or. Le fil a un diamètre adapté aux dimensions de la cavité 3. A titre d'exemple, pour être adapté aux exemples de dimensions de la cavité 3 données précédemment, le fil a un diamètre compris entre 15 et 30 pm, par exemple de l'ordre d'environ 20 pm. [0035] Un outil de ce type est généralement fixé à un bras mobile d'un dispositif de dé- placement permettant de le disposer avec précision au-dessus d'un plot de connexion disposé sur une carte de circuit imprimé. Un avantage d'un outil de soudure par fil de ce type est qu'il permet de réaliser des soudures sur des plots de connexion trop petits pour utiliser un procédé de soudure manuel. Un autre avantage d'un outil de ce type est qu'il permet d'automatiser le procédé de soudure par fil d'une plaque de substrat comprenant un grand nombre de soudures à réaliser. [0036] Les figures 2 à 5 sont des vues en coupe d'étapes successives d'un procédé de soudure par fil de deux plots de connexion Cl et C2 avec un fil de soudure 5. A titre d'exemple, les plots de connexion Cl et C2 sont disposés sur un substrat 10, mais à titre de variante, les contacts peuvent être des contacts de composants disposés directement sur ceux-ci, ces composants étant par exemple fixés sur une carte de circuit imprimé. [0037] Le substrat 10 est par exemple un substrat semiconducteur, par exemple en silicium. Les plots de connexion Cl et C2 sont en un matériau conducteur, par exemple en un métal ou en un alliage de métaux. [0038] A l'étape de la figure 2, l'outil 1 est positionné au-dessus du plot de connexion Cl, par exemple par l'intermédiaire d'un bras mobile d'un dispositif de déplacement. Les moyens de chauffage de l'outil 1 chauffent l'extrémité du fil de soudure 5. En conséquence, une boule 5A se forme à l'extrémité du fil 5. Les moyens de chauffage sont ensuite désactivés. [0039] A l'étape de la figure 3, les moyens de soudure de l'outil 1 sont activés et l'outil 1 est appuyé en direction du plot de connexion Cl de façon que la boule 5A soit écrasée et soudée sur le plot de connexion C1. [0040] A l'étape de la figure 4, l'outil 1 est relevé et déplacé, par exemple par le bras mobile, pour être positionné au-dessus du plot de connexion C2. Le fil de soudure 5 a alors une extrémité fixée au plot de connexion CI. Une portion du fil 5 est alors positionnée entre les plots de connexion Cl et C2. [0041] A l'étape de la figure 5, l'outil 1 (non représenté) est appuyé en direction du plot de connexion C2 de façon à écraser et souder le fil 5 sur le plot de connexion C2. Le fil 5 est en outre généralement coupé juste après cette deuxième étape de soudure. Le procédé de soudure par fil est alors terminé et les plots de connexion Cl et C2 sont connectés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une portion du fil de soudure 5. [0042] Les moyens de chauffage de l'outil peuvent être par la suite réactivés pour former une nouvelle boule à l'extrémité du fil 5. Le procédé se répète ensuite à loisir. [0043] La figure 6 est une vue de dessus, très schématique, d'un plot de connexion 20 rec- tangulaire sur lequel sont schématisées en pointillés deux formes Si et S2. [0044] Les formes SI et S2 symbolisent la forme d'une boule écrasée de fil de soudure formée avec deux outils de soudure par fil différents. Plus particulièrement, la forme Si désigne la forme d'une boule écrasée formée par un outil ayant une cavité à section circulaire. La forme S2 désigne la forme d'une boule écrasée formée par un outil du type de celui décrit en relation avec la figure 1. [0045] La forme S2 recouvre la surface du plot de connexion 20 sur une plus grande partie de sa longueur que la forme Si. [0046] Un avantage de l'outil décrit en relation avec la figure 1 est qu'il permet de couvrir une plus grande surface d'un plot de connexion quand celui-ci est rectangulaire par rapport à un outil ayant une cavité à section circulaire. Plus particulièrement, une plus grande surface couverte par la soudure permet de réaliser un contact plus résistant dans le temps. [0047] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L'homme de l'art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaitront à l'homme de l'art. [0048] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. 6 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11]