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REVENDICATIONS
1. Procédé de montage d'une plaquette de circuit intégré, dont l'unie des faces est munie d'une série de plots de contact, sur un substrat comportant des pistes conductrices dont les extrémités forment des plages de raccordement disposées selon un motif correspondant à celui des plots de contact de la plaquette, caractérisé en ce que l'on:
:
- recouvre la surface du substrat d'une couche de substance isolante, à l'exception de fenêtres disposées également selon le motif des plots de la plaquette de manière à découvrir les plages de raccordement de pistes conductrices, puis
- dépose une couche de matériau de soudure sur les plages de raccordement des pistes conductrices découvertes par les fenêtres, puis
- dépose la plaquette de circuit intégré sur le substrat maintenu dans une position sensiblement horizontale, le plot de contact de la plaquette étant disposé en regard des fenêtres correspondantes, puis
- fournit à l'ensemble ainsi constitué la chaleur nécessaire pour amener le matériau de soudure à la fusion, la plaquette étant alors libre de se placer, sous l'effet des tensions de surface, de telle manière que chacun de ses plots vienne au contact de la zone correspondante de matériau de soudure en fusion,
et enfin
- laisse se solidifier le matériau de soudure.
2. Procédé selon la revendication i, caractérisé en ce la couche de substance isolante formant les fenêtres est obtenue par le dépôt, l'exposition partielle à la lumière puis l'attaque chimique d'une couche de laque époxyde photosensible.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les dimensions des fenêtres sont de l'ordre de 0,35 x 0,35 mm. ¯¯¯¯¯
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de substance isolante, au moins au voisinage des plages de raccordement, est de l'ordre de 20 llm.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de matériau de soudure est comprise entre 5 et 10 llm environ.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dépôt de la couche de matériau de soudure est obtenu par immersion du substrat revêtu de la couche de substance isolante dans un bain de ce matériau en fusion, puis passage dans une installation de nivellement par l'air chaud.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau de soudure est un alliage d'étain et de plomb. ¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯
La présente invention concerne le montage d'une plaquette de circuit intégré dont l'une des faces est munie d'une série de plots de contact, ou bumps , sur un substrat comportant des pistes conductrices dont les extrémités forment des plages de raccordement disposées selon un motif correspondant à celui des plots de contact de la plaquette.
La technique généralement utilisée à l'heure actuelle pour ce type de montage où le raccordement se fait directement entre les plots de contact de la plaquette et les pistes du substrat, sans faire intervenir de fils ou de pattes de connexion, est le soudage par thermocompression. Dans ce procédé, la plaquette est positionnée sur le substrat de manière que ses plots viennent s'appuyer sur les plages de raccordement des pistes conductrices, puis la jonction est réalisée par l'action simultanée d'une pression mécanique exercée sur la plaquette en direction du substrat et de la chaleur. La soudure se produit par diffusion réciproque du matériau dont on a préalablement revêtu les plots et les plages de raccordement et qui est le plus souvent sonstitué par de l'or.
Outre les désavantages liés à la nécessité de revêtir les plots et les plages de raccordement avec un métal précieux, et à celle de positionner des façon très précise la plaquette sur le substrat avant l'opération de thermocompression, ce procédé donne lieu à des difficultés liées à l'obligation d'exercer une pression sur la plaquette. Cette pression doit en effet être suffisante pour garantir une bonne liaison entre les surfaces à souder, mais également pour assurer qu une telle liaison existe bien au niveau de tous les plots de contact, malgré d'éventuelles variations de hauteur de ces plots, ou d'épaisseur ou encore de planéité des pistes conductrices du substrat, qui seront alors absorbées par des déformations différentes de ces surfaces.
Il est clair que les contraintes ainsi exercées sur les plots, les pistes conductrices ou le substrat risquent de conduire à la déterioration de certains de ces éléments, ou même d'influencer la tenue d'autres éléments voisins disposés sur le substrat.
C'est pourquoi l'objet de l'invention est de proposer un nouveau procédé de montage des plaquettes qui permette de les souder sur un substrat sans qu'il soit nécessaire ni de revêtir les plots, ni de positionner très précisement les plaquettes sur le substrat, ni de leur appliquer la moindre contrainte. Ce procédé permet par ailleurs de réaliser des soudures à l'étainplomb malgré les faibles dimensions des plaquettes et de plots, et accessoirement de protéger l'ensemble du substrat contre l'humidité, les poussières etc. par une couche de substance isolante.
L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en liaison avec les dessins joints, dont les figures 1 à 5 représentent en coupe la plaquette et le substrat à différentes étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention.
Dans la figure 1 on a représenté une plaquette de circuit intégré 1 munie de plots de contact 2. Ces plots de contact sont par exemple au nombre d'une dizaine, et leur hauteur est d'environ 22 #m. La plaquette 1 doit être montée sur un substrat 3 comportant des pistes conductrices 4 par exemple en cuivre à l'extrémité desquelles sont prévues des plages de raccordement 5.
Pour réaliser le montage de la plaquette il convient tout d'abord de préparer le substrat de manière à le recouvrir d'une couche de substance isolante 6 (figure 2), à l'exception de fenêtres 7 (figure 3) disposées selon le même motif que les plots de la plaquette de manière à découvrir les plages de raccordement 5. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, cette couche est obtenue par enduction de la totalité de la surface du substrat 3 au moyen d'une laque époxyde photosensible, du type de celle disponible sur le marché sous la dénomination Ciba Lack Probimer 52 , puis insolation partielle de la couche et attaque chimique de celle-ci à l'endroit des fenêtres. De préférence, l'épaisseur de la couche isolante 6 est de l'ordre de 20 llm, au moins au voisinage de plages de raccordement 5.
La forme des fenêtres 7 est par exemple mais non obligatoirement carrée, de dimensions 0,35 x 0,35 mm environ.
Dans une étape ultérieure, on dépose alors de façon sélective, sur les plages de raccordement 5 découvertes par les fenêtres 7, une couche de matériau de soudure 8 (figure 4) d'une épaisseur comprise entre Set 10 llm environ et inférieure à l'épaisseur de la couche 6. De préférence on utilise un alliage d'Etain et de Plomb, que l'on dépose par immersion du substrat dans un bain de ce matériau en fusion. L'uniformité de la couche 8, de même que l'élimination des traces de matériau de soudure en dehors des plages de raccordement découvertes 5, est assurée en passant ensuite le substrat dans une installation de nivellement par l'air chaud, dite hot air levelling , d'un type connu.
Comme on le voit dans la figure 5, le montage de la plaquette 1 est ensuite réalisé en déposant celle-ci sur le substrat
ainsi préparé et maintenu dans une position sensiblement horizontale. Les plots 2 s'engagent partiellement dans les fené- treks 7.
Il suffit alors d'apporter à l'ensemble ainsi constitué la
chaleur nécessaire pour amener le matériau de soudure 8 à la
fusion, par exemple en chauffant le substrat par sa partie infé
rieure, comme indiqué par les flèches Q. Dans ces conditions,
sous l'effet des tensions superficielles de la soudure en fusion
et de la surface des plots, la plaquette qui reste libre de flotter
sur les différentes masses de soudure en fusion, viendra se placer d'elle-même dans la position optimale permettant à la soudure d'enrober la base de chaque plot.
Après refroidissement et solidification de la soudure, on obtient ainsi une liaison électrique et mécanique entre chaque plot 2 et la plage de raccordement 5 correspondante des pistes conductrices 4.
Bien qu'elle ait été décrite en relation avec l'un de ses modes de réalisation particuliers, la présente invention ne s'y
trouve nullement limitée, mais elle est au contraire susceptible de nombreuses modifications et variantes qui apparaltront à l'homme du métier.
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CLAIMS
1. Method for mounting an integrated circuit board, one of the faces of which is provided with a series of contact pads, on a substrate comprising conductive tracks the ends of which form connection pads arranged in a corresponding pattern to that of the contact pads of the wafer, characterized in that:
:
- covers the surface of the substrate with a layer of insulating substance, with the exception of windows also arranged in the pattern of the pads of the wafer so as to uncover the connection areas of conductive tracks, then
- deposits a layer of solder material on the connection pads of the conductive tracks discovered by the windows, then
- deposits the integrated circuit board on the substrate maintained in a substantially horizontal position, the contact pad of the board being placed opposite the corresponding windows, then
- provides the assembly thus formed with the heat necessary to bring the solder material to fusion, the wafer then being free to place itself, under the effect of the surface tensions, in such a way that each of its studs comes into contact the corresponding zone of molten weld material,
and finally
- allows the welding material to solidify.
2. Method according to claim i, characterized in that the layer of insulating substance forming the windows is obtained by deposition, partial exposure to light and then chemical attack with a layer of photosensitive epoxy lacquer.
3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the dimensions of the windows are of the order of 0.35 x 0.35 mm. ¯¯¯¯¯
4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the layer of insulating substance, at least in the vicinity of the connection pads, is of the order of 20 µm.
5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the thickness of the layer of solder material is between 5 and 10 µm approximately.
6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the deposition of the layer of solder material is obtained by immersion of the substrate coated with the layer of insulating substance in a bath of this molten material, then passage in a hot air leveling installation.
7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the solder material is an alloy of tin and lead. ¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯
The present invention relates to the mounting of an integrated circuit board, one of the faces of which is provided with a series of contact pads, or bumps, on a substrate comprising conductive tracks, the ends of which form connection pads arranged according to a pattern corresponding to that of the contact pads of the wafer.
The technique generally used at present for this type of assembly where the connection is made directly between the contact pads of the wafer and the tracks of the substrate, without involving wires or connection lugs, is thermocompression welding. . In this process, the plate is positioned on the substrate so that its pads come to bear on the connection pads of the conductive tracks, then the junction is carried out by the simultaneous action of a mechanical pressure exerted on the plate in the direction substrate and heat. Welding occurs by reciprocal diffusion of the material with which the pads and the connection pads have previously been coated and which is most often made up of gold.
In addition to the disadvantages linked to the need to coat the pads and the connection pads with a precious metal, and to that of positioning the plate very precisely on the substrate before the thermocompression operation, this process gives rise to related difficulties. the obligation to exert pressure on the wafer. This pressure must indeed be sufficient to guarantee a good connection between the surfaces to be welded, but also to ensure that such a connection does exist at all of the contact pads, despite possible variations in height of these pads, or d thickness or evenness of the conductive tracks of the substrate, which will then be absorbed by different deformations of these surfaces.
It is clear that the stresses thus exerted on the pads, the conductive tracks or the substrate risk leading to the deterioration of some of these elements, or even of influencing the behavior of other neighboring elements placed on the substrate.
This is why the object of the invention is to propose a new method for mounting the plates which allows them to be welded onto a substrate without it being necessary either to coat the pads, or to very precisely position the plates on the substrate, nor to apply any constraint to them. This process also makes it possible to carry out tin-lead solders despite the small dimensions of the plates and studs, and incidentally to protect the entire substrate against humidity, dust, etc. by a layer of insulating substance.
The invention will be clearly understood on reading the following description, made in conjunction with the accompanying drawings, of which FIGS. 1 to 5 show in section the wafer and the substrate at different stages of a particular embodiment of the process of 'invention.
In Figure 1 there is shown an integrated circuit board 1 provided with contact pads 2. These contact pads are for example ten in number, and their height is about 22 #m. The plate 1 must be mounted on a substrate 3 comprising conductive tracks 4, for example made of copper, at the end of which are provided connection pads 5.
To carry out the mounting of the wafer, it is first of all necessary to prepare the substrate so as to cover it with a layer of insulating substance 6 (FIG. 2), with the exception of windows 7 (FIG. 3) arranged in the same way. pattern that the pads of the wafer so as to uncover the connection pads 5. According to the preferred embodiment of the invention, this layer is obtained by coating the entire surface of the substrate 3 by means of an epoxy lacquer photosensitive, of the type available on the market under the name Ciba Lack Probimer 52, then partial exposure of the layer and chemical attack thereof at the location of the windows. Preferably, the thickness of the insulating layer 6 is of the order of 20 μm, at least in the vicinity of connection pads 5.
The shape of the windows 7 is for example, but not necessarily square, of dimensions 0.35 x 0.35 mm approximately.
In a subsequent step, a layer of solder material 8 (FIG. 4) with a thickness of between 10 μm and less than approximately is then deposited selectively on the connection pads 5 discovered by the windows 7. thickness of layer 6. Preferably, an alloy of tin and lead is used, which is deposited by immersion of the substrate in a bath of this molten material. The uniformity of the layer 8, as well as the elimination of traces of solder material outside the discovered connection areas 5, is ensured by then passing the substrate through a leveling installation by hot air, called hot air leveling, of a known type.
As seen in Figure 5, the mounting of the wafer 1 is then carried out by depositing it on the substrate
thus prepared and maintained in a substantially horizontal position. The studs 2 partially engage in the windows 7.
It then suffices to bring to the assembly thus constituted the
heat required to bring the solder material 8 to the
melting, for example by heating the substrate through its lower part
lower, as indicated by the arrows Q. Under these conditions,
under the effect of surface tensions of the molten weld
and from the surface of the studs, the plate which remains free to float
on the different masses of molten solder, will place itself in the optimal position allowing the solder to coat the base of each stud.
After cooling and solidification of the weld, an electrical and mechanical connection is thus obtained between each pad 2 and the corresponding connection pad 5 of the conductive tracks 4.
Although it has been described in relation to one of its particular embodiments, the present invention does not
is in no way limited, but on the contrary is susceptible to numerous modifications and variants which will appear to those skilled in the art.