Brevet FR3094172A1 — publié le 20200925

Description Titre de l'invention : Dispositif électronique comprenant un composant électronique monté sur un substrat de support et procédé de montage [0001] La présente invention concerne le domaine des dispositifs électroniques qui com- prennent des composants électroniques montés sur des substrats de support. [0002] A l'heure actuelle, selon la technologie standard des composants montés en surface (dite CMS, en anglais SMT), des composants électroniques sont montés sur des substrats de support par l'intermédiaire de points de soudure écrasés qui généralement s'étalent et s'étendent au-delà des bords des composants électroniques. Il en résulte une difficulté due au fait que les surfaces occupées par de tels points de soudure sont grandes, ce qui oblige, afin d'éviter des courts-circuits à placer les points de connexion d'un composant électronique à de grandes distances et à placer des composants électroniques voisins sur un même substrat de support à de grandes distances. [0003] Selon un mode de réalisation, il est proposé un dispositif électronique qui comprend un substrat de support présentant dans une face avant des contacts électriques, un composant électronique situé au-dessus de la face avant du substrat de support et présentant des contacts électriques en regard des contacts électriques du substrat de support, et des moyens de connexion électrique interposés respectivement entre les contacts électriques du substrat de support et les contacts électriques du composant électronique. [0004] Chaque moyen de connexion électrique comprend une cale, en une matière conductrice de l'électricité, et un enrobage, en une matière conductrice de l'électricité, qui entoure la cale et qui est en contact sur les contacts électriques correspondant du substrat de support et du composant électronique. [0005] Ainsi, l'eru-obage peut être confiné autour de la cale, sans se répandre. [0006] Avantageusement, les enrobages peuvent adhérer aux cales. [0007] Avantageusement, les cales peuvent adhérer aux contacts électriques du substrat de support. [0008] Les cales peuvent être en au moins une matière métallique. [0009] Les enrobages peuvent comprendre une matière de brasure durcie. [0010] Les cales peuvent présenter une température de fusion supérieure à la température de fusion des enrobages. [0011] 11 est également proposé un procédé de montage d'un composant électronique présentant des contacts électriques au-dessus d'un substrat de support présentant des contacts électriques. 2 [0012] Le procédé comprend les étapes suivantes: [0013] - pourvoir des contacts électriques du substrat de support de cales en une matière conductrice de l'électricité, [0014] - déposer des gouttes de pâte de brasure en une matière conductrice de l'électricité au-dessus des cales, de sorte à enrober les cales, [0015] - placer le composant électronique au-dessus des cales, de sorte que les contacts électriques du composant électrique soient au-dessus des cales et que les gouttes de pâte de brasure soient en contact avec les contacts électriques correspondant du substrat de support et du composant électronique, [0016] - durcir les gouttes de pâte de brasure de sorte à réaliser des enrobages de connexion électrique, entourant les cales, entre les contacts électriques correspondant du substrat de support et du composant électronique. [0017] Les cales peuvent être formées par des portions d'extrémité d'un fil, qui sont soudées sur les contacts électriques du substrat de support et laissées par sectionnement du fil. [0018] Un dispositif électronique va maintenant être décrit à titre d'exemple de réalisation non limitatif, illustré par le dessin annexé dans lequel : [0019] [fig.1] représente une coupe d'un dispositif électronique, et [0020] [fig.2] [0021] [fig.3] [0022] [fig.4] représentent des étapes successives de fabrication du dispositif électronique de la figure I. [0023] Sur la figure 1 est illustré un dispositif électronique 1 qui comprend un substrat de support 2 pourvu, dans une face avant 3, de contacts électriques locaux distants 4 d'un réseau intégré de connexions électriques 5 et qui comprend un composant électronique 6 placé au-dessus et à distance de la face avant 3 et qui est pourvu de contacts électriques locaux 7 situés respectivement en regard des contacts électriques 4. Par exemple, les contacts électriques 7 sont adjacents à des extrémités opposées du composant électronique 6. [0024] Le dispositif électronique 1 comprend des moyens de connexion électrique 8 in- terposés entre les contacts électriques 4 du substrat de support 2 et les contacts électriques 7 du composant électronique 6. [0025] Chaque moyen de connexion électrique 8 comprend une cale 9, en une matière conductrice de l'électricité, et un enrobage 10, en une matière conductrice de l'électricité, qui entoure la cale 9 et qui est en contact sur les contacts électriques 4 et 7 correspondant du substrat de support 2 et du composant électronique 6. [0026] Ainsi, le courant électrique peut circuler entre les contacts électriques 4 et 7 au 3 travers des cales 9 et des enrobages 10. [0027] Avantageusement, les moyens de connexion électrique 8 présentent au moins certaines des dispositions suivantes. [0028] Les enrobages 10 adhèrent aux cales 9. [0029] Les cales 9 adhèrent aux contacts électriques 4 du substrat de support. [0030] Les cales 9 sont en une matière métallique, par exemple en cuivre. [0031] Les enrobages 10 comprennent une matière de brasure durcie. [0032] Les contacts électriques 7 du composant électronique 6 reposent au-dessus des cales 9 [0033] Les cales 9 présentent une température de fusion supérieure à la température de fusion des enrobages 10. [0034] Optionnellement, le substrat de support 2 comprend une couche extérieure di- électrique 11 pourvue d'ouvertures 12 au-dessus des contacts électriques 4, les moyens de connexion électrique étant au-dessus des parties découvertes des contacts électriques 4. [0035] Les enrobages peuvent être à distance ou au contact des bords des ouvertures 12. [0036] Le dispositif électronique 1 peut être monté de la manière suivante. [0037] On dispose du substrat de support 2 pourvu de contacts électriques locaux 4 et op- tionnellement de la couche diélectrique 11. [0038] Comme illustré sur la figure 2, on fixe des cales 9 en une matière conductrice de l'électricité sur les contacts électriques 4. [0039] Avantageusement, les cales 9 sont formées par des portions d'extrémité 13a d'un fil 13, formées sous la forme de boules, qui sont un peu écrasées et soudées sur les contacts électriques 4 du substrat de support 2 et laissées par sectionnement du fil au plus près des boules formées. [0040] Ainsi, les cales 9 peuvent être réalisées sur une machine de connexion de fils (En anglais « wire bonding machine »), mise en oeuvre spécifiquement pour la réalisation de connexions électriques par fils de puces électroniques, avec en plus un sectionnement du fil. [0041] Ensuite, comme illustré sur la figure 3, on dépose des gouttes de pâte de brasure 10a, incluant une matière conductrice de l'électricité, au-dessus des cales 9 réalisées, de sorte à enrober les cales 9, les gouttes de pâte de brasure 10a venant en contact sur les contacts électriques 4 du substrat de support 2. Cette opération est par exemple être réalisée à l'aide d'une seringue à débit contrôlé. [0042] Avantageusement, les gouttes de pâte de brasure 4a sont retenues contre la surface des cales 9 par effet de mouillage et d'adhérence, de sorte que les gouttes de pâte de brasure 4a restent localisées au-dessus et autour des cales 9 qui constituent des moyens de retenue. [0043] Ensuite, comme illustré sur la figure 4, à l'aide d'un outil piloté de prise et de mise en place, on place le composant électronique 6 au-dessus des cales 9, de sorte que des contacts électriques 7 du composant électrique 6 soient au-dessus des cales 9, avantageusement en appui, et appuient sur les gouttes de pâte de brasure 10a pour que ces dernières soient en contact avec les contacts électriques correspondant 4 et 7 du substrat de support 2 et du composant électronique 6. [0044] Là également, les gouttes de pâte de brasure 4a sont retenues contre la surface péri- phérique des cales 9 et contre les contacts électriques 4 et 7, autour des cales 9, par effet de mouillage et d'adhérence. [0045] Une partie des gouttes de pâte de brasure 10a reste entre le sommet des cales 9 et les contacts électriques 7 du composant électronique 6. [0046] En outre, les bords des ouvertures 12 de la couche extérieure 11 peuvent constituer des barrières limitant les gouttes de pâte de brasure 4a. [0047] Ensuite, on durcit les gouttes de pâte de brasure 10a en plaçant le dispositif empilé, par exemple dans un four, de sorte à réaliser les enrobages de connexion électrique 10, entourant les cales 9, entre les contacts électriques 4 et 7 correspondant du substrat de support 2 et du composant électronique 6, l'enrobage assurant en outre la fixation du composant électronique 6 au-dessus du substrat de support. [0048] Avantageusement, la température du four est comprise entre la température de fusion des cales 9 et la température de fusion des gouttes de pâte de brasure 4a, de sorte que les cales 9 restent à l'état solide. [0049] Grâce aux dispositions ci-dessus, les moyens de connexion électrique 8 occupent des surfaces limitées au-dessus de la surface 3 du substrat de support 2. Ainsi, le composant électronique 6 et le substrat de support 2 peuvent être connectés par des moyens de connexion électrique rapprochés et d'autres composants électroniques peuvent être montés au-dessus du substrat de support à faible distance de composant électronique 6. 5