CA1315415C

CA1315415C - Process for mounting a semi-conductor on a thermal dissipation and electrical connection support

Info

Publication number: CA1315415C
Application number: CA000591836A
Authority: CA
Inventors: Robert Jean Picault
Original assignee: Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Current assignee: Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1993-03-30
Anticipated expiration: 2010-03-30

Abstract

Procédé de montage d'un pavé semi-conducteur sur un support de dissipation thermique et de connexion électrique. Un pavé (1), à monter sur un support (Z), est pourvu d'une couche d'or en forme d'îlot (3), de section sensiblement égale à celle d'un poinçon (5) avec lequel on soude, par thermocompression, l'îlot (3) à une couche d'or (4) déposée sur le support (2). On peut simultanément réaliser la soudure d'un fil de connexion (8) sur une autre couche d'or (7) du pavé. Le poinçon (5) est éventuellement soumis à des vibrations ultrasonores. L'assemblage ainsi réalisé présente de très bonnes propriétés mécaniques, thermiques et éleotriques. Le procédé de l'invention s'applique en particulier au montage de diodes électroluminescentes, diodes lasers et photodétecteurs. (Fig.2)Method for mounting a semiconductor block on a heat dissipation and electrical connection support. A block (1), to be mounted on a support (Z), is provided with a layer of gold in the form of an island (3), of section substantially equal to that of a punch (5) with which one welds , by thermocompression, the island (3) with a layer of gold (4) deposited on the support (2). We can simultaneously weld a connection wire (8) on another layer of gold (7) of the block. The punch (5) is possibly subjected to ultrasonic vibrations. The assembly thus produced has very good mechanical, thermal and electrical properties. The method of the invention applies in particular to the mounting of light-emitting diodes, laser diodes and photodetectors. (Fig. 2)

Description

~3~54~

La présente invention a pour objet un procédé de montage d'un pavé semi-conducteur sur un support de dissipation thermique et de connexion élec trique, pour la réalisation d'un composant élec-tronique, les deux faces du pavé et du support, respectivement, en regard étant pourvues de couches métallisées qu'on assemble l'une à l'autre.
Un tel procédé s'applique à de nombreux types de composants électroniques, et en particulier les transducteurs opto-électriques ou électro-optiques, comme les photodétecteurs, les diodes electroluminescentes ou les diodes lasers.
Dans les procédés connus du type ci-dessus, l'assemblage est réalisé par collage à l'aide d'une colle conductrice ou par brasage à l'indium ou à
l'étain. La couche d'assemblage du pavé occupe en général toute la surface de la face en regard du support, et la couche d'assemblage du support est de dimensions supérieures, afin que les échanges thermiques entre le pavé et le support aient lieu sur une surface aussi grande que possible.
Toutefois, les composants réalisés selon ce procédé souffrent de plusieurs inconvénients. Tout d'abord du fait de l'hétérogeneite des materiaux conducteurs utilises, il apparaît, au niveau de chaque transition entre materiaux conducteurs differents, une barrière de potentiel parasite qui est à l'origine de phénomènes perturbant le comportement électrique du composant. Ensuite, la tenue mécanique du pavé sur le support n'est par parfaite, en particulier dans le cas où une quantité importante d'énergie doit etre : ,.

~ 3 ~

dissipée sous forme de chaleur par le pavé. Dans ce cas, ce dernier chauffe et se dilate différemment du support ce qui affecte l.a résistance mécanique de l'assemblage. De plus, dans le cas d'une brasure, le matériau des couches métallisées du pavé et du support diffuse peu à peu dans la brasure, ce qui a pour effet d'en degrader les proprietes thermiques et mécaniques.
De la dégradation des proprié-tés thermiques résulte un échauffement supplémentaire qui entraîne, à son tour, une diffusion plus importante dans la brasure. Cet effet cumulatif conduit alors à une dégradation rapide des performances. Par ailleurs, les colles ou brasu-res habituellement utilisées diffusent également à
l'interieur du pave de semi-conducteur, provoquant peu à peu un empoisonnement du semi-conducteur, ce qui degrade ses performances et limite sa durée de vie.
On connaît des colles ou des brasures qui diffusent peu, mais celles-ci présentent soit l'inconvénient de nécessiter un chauffage à une température mal supportée par le matériau semi-conducteur, soit l'inconvénient de n'offrir qu'une médiocre conduction thermique. Dans ce dernier cas, si le pavé doit dissiper, lorsqu'il est en fonc-tionnement, une énergie importante sous forme de chaleur, il est nécessaire d'utiliser un dispositif de refroidissement, par exemple par effet Peltier, pour empêcher la température du pavé d'atteindre des valeurs trop élevées. L'utilisation d'un tel refroi-disseur complique l'emploi du composant et en augmente le coût.

~3~4~

La présente invention vise à pallier les inconvenients precedents, en procurant un procedé de montage permettant la réalisation de composants, dans lesquels les contacts avec le pavé semi-conducteur sont des contacts ohmiques, c'est-à-dire ne présentant aucune barrière de potentiel parasite, ces composants presentant par ailleurs une bonne tenue mécanique et une duree de vie longue, même lorsque le matériau semi-conducteur ne supporte pas une température élevée, sans nécessiter l'emploi d'un refroidisseur.
A cet effet, l'invention a pour objet un procede du type defini ci--dessus, caracterise par le fait que les deux couches métallisees du pave et du support sont assemblees par l'intermediaire d'au moins un ilot d'assemblage, de section déterminée, déposé
sur l'une des deux couches métallisees, et assemble à
l'autre couche metallisée par thermocompression à
l'aide d'un poincon, en appui sur la face du pave opposee à sa face d'assemblage, sur une surface sensiblement egale à la section de l'îlot, l'ilot d'assemblage etant en même materiau metallique que la couche metallisee à laquelle il est assemble par thermocompression.
Dans les composants realises avec le procede de l'invention, du fait que l'îlot d'assemblage et la couche metallisee à laquelle il est assemblé sont en même matériau métallique, et du fait qu'ils sont assemblés par thermocompression, donc sans apport de colle ou de brasure, le contact électrique ainsi réalisé est véritablement un contact ohmique.

131~

Du fait que l'assemblage du pavé est realise à l'aide d'un ou pl.usieurs îlots, c'est-à-dire d'une ou plusieurs zones de section, ou de surface, faible par rapport à l.a surface de la face du pave en regard avec le support, la tenue mecanique n'est pas affectee par les dil.atations du pave. En effet, la section de chaque îlot etant faible, la surface du pavé sur laquelle il est fixé est faible, et les effets de la dilatation de cette surface sont faibles.
De plus, cette faible section confère à chaque îlo-t une certaine élasticité qui fait que, même lorsque les îlots sont repartis sur l'ensemble de la face du pave en regard du support, c'est-à-dire de l'ensemble de l'interface pavé-support, les differences d'allon-gement entre le pavé et le support sont absorbées par les îlots, grâce à cette élasticite. Pour les mêmes raisons, la tenue mecanique aux vibrations est très bonne.
Du fait qu'aucune colle ou brasure n'est utilisee, il n'y a aucun risque d'empoisonnement du pave semi-conducteur et le comportement thermique est, malgré la réduction de la surface autorisant les echanges thermiques, comparable à celui des composants de l'art anterieur utilisant une brasure, et nettement meilleur que celui des composants utilisant une colle.
Dans le procede de l'invention, il est remarquable que la demanderesse ait eu l'idée de realiser l'assemblage des faces en regard du pave et du support, à l'aide d'un procédé de thermocompression connu, mais que l'art anterieur enseigne d'utiliser pour des surfaces beaucoup plus faibles que celles de ces faces, puisque ce procede connu est normalement utilisé en microélectronique pour souder les fils de connexion électrique, et non pour réaliser l'opération d'assemblage mécanique, thermique et électrique entre le pavé et le support, opération encore appelée "report" du pavé sur le support. Pour cela, la deman-deresse a dû aller à l'encontre d'un préjugé, en réduisant la surface d'assemblage du pavé, donc la surface autorisant des échanges thermiques, en forme d'au moins un îlot dans le procédé de l'invention.
Ainsi, la pression appliquée à cet îlot reste suffisante pour assurer un bon assemblage~ la réduction de la surface d'échange thermique se trouvant compensée par une meilleure conduction thermique liée à l'absence de colle ou de brasure.
Par ailleurs, un autre avantage du procédé de l'in-vention est qu'il est mis en oeuvre à l'aide d'un outil de thermocompression connu, et donc largement répandu.
Avantageusement, simultanément à l'appli-cation du poinson de thermocompression, on soumet ce dernier à des vibrations ultrasonores~
Alors, la diffusion, l'un dans l'autre, de l'îlot et de la couche métallisée à laquelle il est assemblé par thermocompression est favorisée, ce qui améliore encore les propriétés de l'assemblage.
Avantageusement encore, l'îlot d'assemblage et la couche métallisée à laquelle il est assemblé par thermocompression sont en métal précieux ou en un alliage de celui-ci.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, la face du pavé opposée à sa face d'assemblage étant pourvue d'une couche métallisée à

~315~1~

souder à un fil de connexion en meme materiau metallique, on dispose le fil entre cette face et le poinçon pour realiser simultanement l'assemblage du pavé et du support et le soudage du fil de connexion.
Il en résulte un gain de temps lors de la fabrication du composant.
Selon d'autres caractéristiques parti-culières de l'invention, on dépose l'îlot d'assemblage sur la couche métallisée du pavé, l'ilot est de forme allongée, et ledit composant electronique est une diode laser dont le canal laser a ete délimité dans le pavé semi-conducteur par implantation protonique utilisant ledit îlot allongé comme écran.
Dans ce cas, du fait de l'autoalignement du canal laser et de l'ilot d'assemblage, c'est-à-dire de leur alignement automatique et quasiment parfait puisque, par construction, le canal laser épouse la forme de l'ilot allongé, on observe un très bon comportement thermique de l'assemblage.
La présente invention sera mieux comprise à
l'aide de la description suivante de la mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, et de quelques variantes, faite en se reférant aux dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un pavé semi-conducteur et du support de dissipation thermique et de connexion électrique sur lequel ce pavé doit etre monté;
- la figure 2 représente une vue du pavé
semi-conducteur de la figure 1, en cours de montage sur son support, selon le procéde de l'invention;

- la figure 3 représente une vue de dessous du pave de la figure 1, montrant l'îlot d'assemblage dont il est pourvu, et - la figure 4 représente une vue de dessous d'un autre pave semi-conduc-teur, montrant les îlots d'assemblage dont il est pourvu.
En se referant à le figure 1, un pave semi-conducteur 1 est à monter sur un support 2, ici partiellement représenté dans un souci de simplicité, pour réaliser un composant électronique.
Le composant dont il s'agit est ici une diode laser, et le pavé 1 en représente la partie active.
Comme tout pavé semi-conducteur, le pavé 1 comporte des zones différemment dopées, non repré-sentees, et electriquement reliees à des couches metallisees, ici les couches 7 et 11, et, comme cela est connu, le pave 1 est agence pour que lorsqu'une tension suffisante est appliquee entre ces deux couches, il y ait émission de photons à l'intérieur du pavé 1, apparition d'une oscillation laser et emission d'un rayonnement laser dans la direction indiquee par la flèche 13.
Le rendement d'une telle diode laser étant inferieur à l'unite, une partie de la puissance electrique appliquee au pave 1 n'est pas transformee en puissance lumineuse évacuée par le rayonnement laser et doit être dissipee sous forme de chaleur par le pave 1.
Le support 2, destine à être mecaniquement solidaire d'un boitier, non represente, pourvu de broches d'accès electrique, permettra après montage, ~L 3 ~

la connexion électrique de la couche 11 à une des broches d'accès du boîtier par l'intermédiaire d'une couche mé-tallisée 4 sur la face du support 2 en regard du pavé 1.
La couche métallisée 7 sera, elle, reliée par l'intermédiaire d'un fil à une autre broche d'accès du boîtier.
Le support 2 permettra de plus, après mon-tage et lorsque la diode laser sera en fonctionnement, la dissipation thermique de la puissance appliquée au pavé 1 et non transformée en puissance lumineuse, sans élévation excessive de la température de ce dernier.
A cet effet, et comme cela est connu, le support 2 est réalisé dans un matériau bon conducteur de la chaleur, il a un volume important, et une bonne liaison thermique est assurée entre le pavé 1 et le support 2.
Il est connu de caractériser cet ensemble de qualités grâce à la résistance thermique, qui exprime, en degré Celsius par watt, l'élévation de température du pavé 1 accompagnant la dissipation d'un watt, sous forme de chaleur, par le pavé 1 monté sur le support 2.
L'assemblage du pavé 1 et du support 2 est réalisé par l'intermédiaire d'une couche métallisée 3 en forme d'îlot, ce qui signifie qu'elle ne recouvre pas la totalité de la surface de la face du pavé en regard du support 2, c'est-à-dire de la face hori-zontale inférieure, sur la figure 1, du pavé 1. Du plus, comme le montre la figure 3, l'îlo-t 3 est allongé en forme de ruban. Ce-t îlot 3 allongé est ici réalisé par dépôt électrolytique d'un ruban d'or, d'épaisseur ici sensiblement égale a 3 ~m, sur la ~3~415 couche métallisée 11, s'étendant sur la totalité de la surface de la face du pavé 1 en regard du support 2.
En fait, l'îlot 3 all.ongé, en plus de son rôle dans l'assemblage du pavé 1 et du support 2 qui sera mieux compris dans la suite, est ici déjà utilisé, lors de la fabrication du pavé 1, comme écran pour délimiter, par implantation protonique, un canal laser 12, repré-senté partiellement et schématiquement en pointillé
sur la figure 1. La couche métallisée 7, deposée sur la face horizontale supérieure du pavé 1, c'est-à-dire sur la face opposée à la face d'assemblage sur laquelle est déposé l'îlot 3 d'assemblage, est ici en or d'épaisseur 3 ~m, déposé par le même procédé
électrolytique connu que l'îlot 3 d'assemblage.
Le support 2, ici en cuivre, subit, sur sa face destinée à recevoir la couche 4, un traitement de surface destiné à la rendre aussi lisse et plan que possible. Ce trai.tement de surface comprend par exem-ple un polissage à l'aide d'une pâte abrasive et une immersion dans une solution nettoyante, suivis d'un rincage à l'eau désionisée et à l'alcool éthylique, et d'un séchage.
Après un dégraissage électrolytique de type connu, la couche 4 est réalisée, ici en or, par dépôt électrolytique. Elle est d'épaisseur sensiblement egale à 3 ~um.
On dispose ensuite le pavé 1 sur le support ~ 3 ~ 54 ~

The subject of the present invention is a method of mounting a semiconductor block on a heat dissipation and electrical connection support trique, for the realization of an electric component tronic, the two faces of the paver and the support, respectively, facing being provided with layers that we assemble to each other.
Such a process applies to many types of electronic components, and in particular opto-electric or electro-transducers optical, such as photodetectors, diodes light emitting or laser diodes.
In known methods of the above type, assembly is carried out by gluing using a conductive adhesive or by brazing with indium or tin. The assembly layer of the paver occupies general the entire surface of the face opposite the support, and the support assembly layer is higher dimensions, so that exchanges between the paver and the support take place on as large an area as possible.
However, the components produced according to this process suffer from several disadvantages. All first because of the heterogeneity of the materials conductors used, it appears, at the level of each transition between different conductive materials, one parasitic potential barrier which is the cause of phenomena disturbing the electrical behavior of the component. Then, the mechanical strength of the paver on the support is not perfect, especially in the case where a significant amount of energy must be :,.

~ 3 ~

dissipated as heat by the pad. In this case, the latter heats up and expands differently from support which affects the mechanical strength of assembly. In addition, in the case of a solder, the material of the metallized layers of the paver and the support gradually diffuses into the solder, which has the effect degrade the thermal and mechanical properties.
Degradation of thermal properties results in additional heating which, in turn, greater diffusion in the solder. This cumulative effect then leads to rapid degradation performs. Furthermore, glues or brasu-usually used res also broadcast to the interior of the semiconductor pad, causing little a bit of semiconductor poisoning, which degrades its performance and limits its lifespan.
We know of glues or solders which disseminate little, but these present either the disadvantage of requiring heating to a temperature poorly tolerated by the semi-material driver, the disadvantage of offering only one poor thermal conduction. In this last case, if the pavement should dissipate, when it is in operation significant energy in the form of heat it is necessary to use a cooling, for example by Peltier effect, for prevent the paver temperature from reaching values too high. The use of such a cooling compound complicates the use of the component and increases it the cost.

~ 3 ~ 4 ~

The present invention aims to overcome the previous drawbacks, providing a method of assembly allowing the realization of components, in which contacts with the semiconductor pad are ohmic contacts, i.e. not having no parasitic potential barrier, these components also exhibiting good mechanical strength and long service life, even when the material semiconductor does not support temperature high, without requiring the use of a cooler.
To this end, the subject of the invention is a process of the type defined above, characterized by the the two metallized layers of the pave and the support are assembled through at least an assembly island, of determined section, deposited on one of the two metallized layers, and assembles the other metallized layer by thermocompression at using a punch, pressing on the face of the paver opposite to its assembly face, on a surface substantially equal to the section of the island, the island assembly being made of the same metallic material as the metallized layer to which it is assembled by thermocompression.
In the components produced with the method of the invention, because the island of assembly and the metallized layer to which it is assembled are made of the same metallic material, and that they are assembled by thermocompression, therefore without addition of glue or solder, electrical contact thus achieved is truly an ohmic contact.

131 ~

Because the paver assembly is carried out using one or more islands, i.e.
one or more cross-sectional or surface areas, low compared to the surface of the paver face in look with the support, the mechanical holding is not affected by the dilation of the paving stone. Indeed, the section of each island being small, the surface of the the pad on which it is fixed is weak, and the effects of the expansion of this surface are weak.
In addition, this small section gives each island a certain elasticity which means that even when the islets spread over the entire face of the paving stone next to the support, i.e. the set of the paver-support interface, the differences in length between the paver and the support are absorbed by the islets, thanks to this elasticity. For the same reasons, the mechanical resistance to vibrations is very good.
Because no glue or solder is used, there is no risk of poisoning the semiconductor pave and the thermal behavior is, despite the reduction in surface area allowing heat exchange, comparable to that of the components prior art using solder, and markedly better than components using glue.
In the process of the invention, it is remarkable that the plaintiff had the idea of carry out the assembly of the faces opposite the paver and of the support, using a thermocompression process known, but that prior art teaches to use for surfaces much smaller than those of these faces, since this known process is normally used in microelectronics to solder the wires electrical connection, not to perform the operation mechanical, thermal and electrical assembly between the pad and the support, an operation also called "transfer" from the block to the support. For this, the request deresse had to go against a prejudice, in reducing the assembly area of the paver, so the surface allowing heat exchange, shaped at least one island in the method of the invention.
Thus, the pressure applied to this island remains sufficient to ensure good assembly ~ the reduction of the heat exchange surface finding compensated by better conduction thermal linked to the absence of glue or solder.
Another advantage of the method of the invention vention is that it is implemented using a known thermocompression tool, and therefore widely widespread.
Advantageously, simultaneously with the application thermocompression punch cation, we submit this last to ultrasonic vibrations ~
So the diffusion, one inside the other, of the island and the metallic layer to which it is assembled by thermocompression is favored, which further improves the properties of the assembly.
Advantageously again, the assembly island and the metallized layer to which it is assembled by thermocompression are made of precious metal or a alloy of it.
According to a particular characteristic of the invention, the face of the block opposite its face of assembly being provided with a metallized layer with ~ 315 ~ 1 ~

solder to a connection wire of the same material metallic, we have the wire between this face and the punch to simultaneously assemble the paver and support and welding of the connection wire.
This results in a saving of time during the component manufacturing.
According to other particular characteristics of the invention, the assembly island is removed on the metallized layer of the paver, the island is shaped elongated, and said electronic component is a laser diode whose laser channel has been delimited in the semiconductor pad by proton implantation using said elongated island as a screen.
In this case, due to the self-alignment of the laser channel and assembly island, i.e.
their automatic alignment and almost perfect since, by construction, the laser channel follows the shape of the elongated island, we observe a very good thermal behavior of the assembly.
The present invention will be better understood from using the following description of the implementation preferred method of the invention, and some variants, made with reference to the accompanying drawings, on which ones:
- Figure 1 shows a perspective view of a semiconductor pad and dissipation support thermal and electrical connection on which this paving stone must be fitted;
- Figure 2 shows a view of the block semiconductor of Figure 1, during assembly on its support, according to the method of the invention;

- Figure 3 shows a bottom view of the paver in Figure 1, showing the assembly island which is provided, and - Figure 4 shows a bottom view of a another semiconductor paver, showing the islets assembly with which it is provided.
Referring to Figure 1, a paver semiconductor 1 is to be mounted on a support 2, here partially shown for the sake of simplicity, to make an electronic component.
The component in question here is a laser diode, and block 1 represents the part active.
Like any semiconductor block, block 1 contains differently doped areas, not shown streaks, and electrically connected to layers metallized, here layers 7 and 11, and like that is known, pave 1 is arranged so that when a sufficient voltage is applied between these two layers, there is emission of photons inside the block 1, appearance of a laser oscillation and emission of laser radiation in the direction indicated by arrow 13.
The efficiency of such a laser diode being less than unity, part of the power electric applied to pave 1 is not transformed in light power evacuated by radiation laser and must be dissipated as heat by pave 1.
Support 2, intended to be mechanically integral with a case, not shown, provided with electrical access pins, will allow after mounting, ~ L 3 ~

the electrical connection of layer 11 to one of the enclosure access pins via a metallized layer 4 on the face of the support 2 opposite in block 1.
Metallic layer 7 will be connected through a wire to another pin enclosure access.
Support 2 will also allow, after my-when the laser diode is in operation, the heat dissipation of the power applied to the block 1 and not transformed into light power, without excessive rise in the temperature of the latter.
To this end, and as is known, the support 2 is made of a material that conducts heat well, it has a large volume, and a good bond thermal is ensured between block 1 and support 2.
It is known to characterize this set qualities thanks to the thermal resistance, which expresses, in degrees Celsius per watt, the elevation of temperature of block 1 accompanying the dissipation of a watt, in the form of heat, by block 1 mounted on support 2.
The assembly of block 1 and support 2 is produced by means of a metallized layer 3 shaped like an island, which means that it does not cover not the entire surface of the face of the paver look of the support 2, that is to say of the horizontal face lower zontale, in FIG. 1, of block 1. From plus, as shown in Figure 3, islet 3 is elongated in the form of a ribbon. This elongated island 3 is here produced by electroplating a gold ribbon, thickness here substantially equal to 3 ~ m, on the ~ 3 ~ 415 metallized layer 11, extending over the entire surface of the face of the block 1 opposite the support 2.
In fact, island 3 elongated, in addition to its role in the assembly of block 1 and support 2 which will be better included in the following, is already used here, when the manufacture of block 1, as a screen for delimiting, by proton implantation, a laser channel 12, represented partially and schematically dotted in FIG. 1. The metallized layer 7, deposited on the upper horizontal face of block 1, that is to say on the side opposite the assembly side on which is deposited the assembly island 3, is here in 3 ~ m thick gold, deposited by the same process electrolytic known as assembly island 3.
The support 2, here in copper, undergoes, on its side intended to receive layer 4, a treatment of surface intended to make it as smooth and level as possible. This surface treatment includes for example-polish with an abrasive paste and a immersion in a cleaning solution, followed by rinsing with deionized water and ethyl alcohol, and drying.
After an electrolytic type degreasing known, layer 4 is produced, here in gold, by deposition electrolytic. It is substantially thick equal to 3 ~ um.
Then we have block 1 on the support

2, l'îlot 3 d'assemblage en regard de la couche 4 d'assemblage, un fil de connexion 8 étant disposé en contact avec la couche 7, comme le montre la figure 2.

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~ 3 ~

L'opération d'assemblage du pa~é 1 et du support 2 est ici réalisée simultanément à l'opération de soudage, par thermocompression, de la couche 7 et du fil de connexion 8, ici un fil d'or de diamètre de 25 ~m. Ces deux opérations sont réalisées à l'aide d'un appareil de type connu, normalement utilisé pour l'opération de soudure, par thermocompression, du fil 8. Cet appareil comporte une table chauffante 6, partiellement représentée, dont la température est ici d'environ 240C, et un poinçon 5 de surface d'appui sensiblement égale à celle de l'îlot 3, soumis à la même force que celle qui serait nécessaire pour assurer le soudage seul du fil 8 sur la couche 7.
Ici, on soumet, de plus, le poincon 5 à des vibrations ùltra-sonores afin de favoriser la diffusion de l'or du fil 8 dans la couche 7 et réciproquement, ainsi que la diffusion de l'or de l'îlot 3 dans la couche 4 et reciproquement.
A titre d'exemple, la diode laser est ici un pavé de section horizontale, sur la figure 1, sen-siblement carrée de 250 ,um x 250 ~m. L'îlot 3 a une largeur de 10 ~m, et comme il s'étend sur 250 ~m, sa section vaut 2500 jum2. La surface d'appui du poincon 5, représentée schématiquement en 51 sur la figure 3, est un rectangle de sensiblement 80 ~m sur 30 ~m et sa section vaut donc sensiblement 2400 ~m2.
On notera que, dans un souci de clarté, l'échelle verticale de la figure 1 ne correspond pas à
son échelle horizontale.

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~ 3 ~

La force d'appui sur le poinson 5 est alors réglée à une valeur de 30 à 35 grammes, et le poinçon 5 est soumis à un niveau de puissance ultra-sonore d'environ 50 mW.
Une machine Préciméca 436, fournie par la firme du meme nom, travaillant à la fréquence de 60 kHz et dont le réglage du niveau d'ultra-sons cor-respond sensiblement à la graduation 0,85, convient bien.
Toujours à titre d'exemple, la résistance thermique pour une diode laser montée selon ce procédé
est de l'ordre de 30C/W alors que, avec les procédés de l'art antérieur utilisant des colles ou des brasures empoisonnant progressivement le semi-conducteur, on obtient couramment des résistances thermiques comprises entre 20 et 50C/W. Ainsi, du point de vue du comportement thermique, la diode réalisée par le procédé de l'invention est comparable à celle de l'art antérieur, mais sa fiabilité est bien meilleure, du fait du meilleur comportement électrique et mécanlque de l'assemblage.
Naturellement, le procédé de l'invention n'est limite ni au montage des diodes lasers, ni à des îlots d'assemblage ayant la forme d'un îlot all.onge comme l'îlot 3 qui vient d'être decrit. C'est ainsi que le procede de l'invention peut s'appliquer à tout type de composant semi-conducteur, et en particulier aux diodes électroluminescentes et aux photo-detecteurs. Dans ces derniers cas, il est à la portée de l'homme de metier de realiser une couche d'assemblage en forme d'un îlot ou d'une pluralite d'îlots, adaptes à la configuration du pave considéré, pourvu que la somme des sections des îlots reste sensiblement égale à la surface d'appui du poinson, afin d'assurer une bonne soudure par thermocompression des îlots sur la couche d'assemblage du support. On continue alors à bénéficier du bon comportement thermique et mécanique des îlots.
A titre d'exemple, on a représenté, sur la figure 4, la couche métallisée 11' inférieure d'un pavé de mêmes dimensions que le pavé 1 et pourvu d'une matrice de vingt-cinq îlots 3', ayant chacun une sec-tion carrée de 10 ~m x lO~um, ce qui correspond à une somme de 2500 ~m2, sensiblement égale à la surface d'appui 51 du poinson 5.
Evidemment, comme l'homme de métier le comprendra, le procédé de l'invention n'est pas limité
au cas où les couches métallisées du pavé et du support, ainsi que l'îlot d'assemblage, sont en or.
Celles-ci peuvent être réalisées en un autre métal précieux, ou encore en un alliage à base de métal précieux, pourvu que les parties assemblées par thermocompression soient réalisées dans le même matériau métallique. Il en va de même de la couche de la face supérieure du pavé et du fil de connexion à
souder ensemble. Dans le cas où on réalise simul-tanément l'assemblage du pavé et du support et le soudage du fil de connexion, il est souhaitable que le matériau des différentes couches et du fil soit le même, afin que le réglage de la température et celui de la pression exercée par le poinson conviennent pour les deux opérations.

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~ 3 ~

De même, le procédé de l'invention n'est pas limité à un support en cuivre, et on peut utiliser aussi un support en céramique, en nitrure d'aluminium, en nitrure de bore, en oxyde de berylium, en diamant ou en saphir, par exemple.
De même, on a décrit l'appliGation du procédé à un pavé partlculier de forme sensiblement parallélépipédique, mais par "pavé" il faut entendre ici toute "puce" ou bloc de semi-conducteur, en forme de parallélépipède, de galette ou de pastille, par exemple. Le fil d'or 8 peut bien entendu etre rem-placé par un ruban plat, et par "surface d'appui" du poinçon de thermocompression, il faut entendre la surface, éventuellement délimitée par la déformation du fil, par laquelle les forces et les vibrations peuvent se transmettre du poinçon au pavé semi-conducteur.
Enfin, dans la description précédente, on n'a décrit que des cas où l'ilot d'assemblage est déposé par électrolyse sur le pavé, mais il est bien sur possible de déposer l'îlot d'assemblage sur le support, et aussi d'utiliser d'autres techniques connues de dépot que l.e dépot électrolytique.

, 2, the assembly island 3 opposite layer 4 assembly, a connection wire 8 being arranged in contact with layer 7, as shown in Figure 2.

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~ 3 ~

The assembly operation of the pa ~ é 1 and the support 2 is carried out here simultaneously with the operation welding, by thermocompression, of layer 7 and connection wire 8, here a gold wire with a diameter of 25 ~ m. These two operations are carried out using of a known type of device, normally used for the welding operation, by thermocompression, of the wire 8. This appliance comprises a heating table 6, partially shown, whose temperature is here about 240C, and a punch 5 of support surface substantially equal to that of block 3, subject to same force as that which would be necessary for ensure the soldering alone of the wire 8 on the layer 7.
Here, the punch 5 is further subjected to vibrations Ultra-sonic to promote the spread of gold of wire 8 in layer 7 and vice versa, as well as diffusion of the gold from block 3 in layer 4 and reciprocally.
As an example, the laser diode is here a block of horizontal section, in FIG. 1, feels approximately 250, um x 250 ~ m square. Island 3 has a width of 10 ~ m, and as it extends over 250 ~ m, its section is 2500 jum2. The support surface of the punch 5, shown diagrammatically at 51 in FIG. 3, is a rectangle of substantially 80 ~ m by 30 ~ m and its section is therefore substantially 2400 ~ m2.
Note that, for the sake of clarity, the vertical scale of figure 1 does not correspond to its horizontal scale.

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~ 3 ~

The bearing force on the punch 5 is then set at a value of 30 to 35 grams, and the punch 5 is subject to an ultrasonic power level about 50 mW.
A Préciméca 436 machine, supplied by the firm of the same name, working at the frequency of 60 kHz and whose adjustment of the level of ultrasound cor-responds appreciably to the 0.85 scale, suitable good.
Still by way of example, resistance thermal for a laser diode mounted according to this process is around 30C / W while with the processes of the prior art using glues or solders gradually poisoning the semi conductor, resistances are commonly obtained between 20 and 50C / W. So, from point of view of thermal behavior, the diode performed by the method of the invention is comparable to that of the prior art, but its reliability is good better, due to better electrical behavior and assembly mechanics.
Naturally, the process of the invention is not limited to the mounting of laser diodes, nor to assembly islands in the form of an elongated island like block 3 which has just been described. This is how that the process of the invention can be applied to any type of semiconductor component, and in particular light emitting diodes and photo-detectors. In the latter cases, it is within reach of the craftsman to realize a layer assembly in the form of an island or a plurality islands, adapted to the configuration of the pave considered, provided that the sum of the sections of the islands remains substantially equal to the support surface of the poinson, to ensure a good thermocompression weld islands on the assembly layer of the support. We then continues to benefit from good behavior thermal and mechanical islets.
By way of example, there is shown on the Figure 4, the lower metallized layer 11 'of a paver of the same dimensions as paver 1 and provided with a matrix of twenty-five 3 'islands, each having a sec-square tion of 10 ~ mx lO ~ um, which corresponds to a sum of 2500 ~ m2, substantially equal to the surface support 51 of the fish 5.
Obviously, as the skilled person will understand, the method of the invention is not limited in case the metallized layers of the pavement and support, as well as the assembly island, are in gold.
These can be made of another metal precious, or in a metal-based alloy valuable, provided that the parts assembled by thermocompression be performed in the same metallic material. The same goes for the layer of the upper face of the pad and the connection wire to weld together. In the case where we simulate temporarily assembling the paver and the support and the welding of the connection wire, it is desirable that the material of the different layers and wire either the same, so that the temperature setting and the one of the pressure exerted by the fin are suitable for both operations.

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~ 3 ~

Similarly, the method of the invention is not not limited to copper support, and can be used also a ceramic support, aluminum nitride, boron nitride, berylium oxide, diamond or sapphire, for example.
Likewise, the application of the proceeded to a substantially shaped paving stone parallelepiped, but by "pavé" it is meant here any "chip" or block of semiconductor, shaped parallelepiped, cake or lozenge, by example. The gold thread 8 can of course be replaced placed by a flat ribbon, and by "support surface" of the thermocompression punch, you must hear the surface, possibly delimited by deformation wire, whereby forces and vibrations can be transmitted from the punch to the semi-paver driver.
Finally, in the previous description, we has only described cases where the assembly island is deposited by electrolysis on the pad, but it is fine on possible to deposit the assembly island on the support, and also to use other techniques known as deposition as electrolytic deposition.

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Claims

The embodiments of the invention, about which an exclusive right of property or privilege is claimed, are defined as follows:

1. Method for mounting a semi-paver (1) conductor on a heat dissipation support (2) and electrical connection, for the realization of a electronic component, the two faces of the block (1) and of the support (2), respectively, facing being provided with metallized layers (11; 11 ', 4) which assembles to each other, process characterized by causes the two metallized layers (11; 11 ', 4) of the block (l) and support (2) are assembled by through at least one assembly island (3; 3 ') wiring, of determined section, deposited on one (11;
11 ') of the two metallized layers, and assembled the other (4) metallized layer by thermocompression using a punch (5), resting on the face of the paver (l) opposite its assembly face, on a surface (51) substantially equal to the section of the island (3;
3 '), the assembly island (3; 3') being of the same material metallic riau that the layer (4) metallized with which it is assembled by thermocompression.

2. Method according to claim 1, in which simultaneously with the application of the punch (5) thermocompression, we subject the latter to ultrasonic vibrations.

3. Method according to one of claims 1 or 2, in which the assembly island (3; 3 ') and the metallized layer (4) to which it is assembled by thermocompression are made of precious metal or a alloy of this one.

4. Method according to one of claims 1 or 2, in which the face of the block (1) opposite its face assembly being provided with a metallized layer (7) to be welded to a connecting wire (8) of the same material metallic, we have the wire (8) between this face and the punch (5) to simultaneously assemble the blocking of the block (1) and of the support (2) and welding of the connecting wire (8).

5. Method according to claim 1, in the-which one deposits the assembly island (3) on the layer metallized (11; 11 ') of the block (1).

6. Method according to claim 5, in the-which, the island (3) is of elongated shape, and, said electronic component is a laser diode whose laser channel (12) has been delimited in the block (1) semiconductor by proton implantation using said island (3) extends as a screen.

7. Method according to claim 1, in the-which the two metallized layers (11 ′, 4) of the block (1) and support (2) are assembled via a plurality of islands (3 '), the sum of the sec-tions is substantially equal to the bearing surface (51) of the punch (5).

8. Method according to claim 7, in which the assembly islands (3 ') form a matrix islets.

9. The method of claim 1, 2, 5, 7 or 8, in which the assembly island (3; 3 ') and the metallized layer (4) to which it is assembled by thermocompression are substantially thick gold equal to 3 µm.

10. Method according to one of claims 1, 2, 5, 7 or 8, in which the assembly island (3; 3 ') is deposited by electrolysis.