EP1547453A1 - Procede et dispositif de remise en forme, notamment de remise en etat de la planeite, des elements d interconnexion d un module electronique, par refusion sous contrainte. - Google Patents

Procede et dispositif de remise en forme, notamment de remise en etat de la planeite, des elements d interconnexion d un module electronique, par refusion sous contrainte.

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EP1547453A1
EP1547453A1 EP03798959A EP03798959A EP1547453A1 EP 1547453 A1 EP1547453 A1 EP 1547453A1 EP 03798959 A EP03798959 A EP 03798959A EP 03798959 A EP03798959 A EP 03798959A EP 1547453 A1 EP1547453 A1 EP 1547453A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
module
conductive elements
volume
walls
plywood
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03798959A
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German (de)
English (en)
Inventor
Serge Dutheil
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Sierra Wireless SA
Original Assignee
Wavecom SA
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10378—Interposers
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K2203/0278—Flat pressure, e.g. for connecting terminals with anisotropic conductive adhesive
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    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/225—Correcting or repairing of printed circuits

Definitions

  • the field of the invention is that of electronics and radiocommunications.
  • the invention relates to the repair of electronic modules (referred to as “modules” in the following description) whose free ends of the interconnecting conductive elements have a defect, in that the vertices of these free ends do not match not the shape of a predetermined two-dimensional or three-dimensional envelope * .
  • the invention applies in particular, but not exclusively, to the restoration of the flatness of the conductive elements (that is to say in the particular case where the predetermined two-dimensional or three-dimensional envelope is a plane).
  • a radiocommunication module involving an interposing structure.
  • a radiocommunication module as shown in FIG. 1, generally consists physically of several elements: - a printed circuit 12; - A cover 11 providing electromagnetic shielding and covering electronic components resting on the upper face of the printed circuit 12;
  • an interconnection system also called an “interposing structure” in the following description
  • conductive elements 14 simultaneously forming an electromagnetic shielding means on the underside of the printed circuit and / or a means of electrical interconnection and / or a transfer means on a motherboard 15.
  • the mechanical stacking thus produced can, during the industrial manufacture of the modules, induce on the conductive elements of these modules an unacceptable flatness defect, that is to say outside the tolerances usually recognized for any electronic component or macro-component. In other words, due to the flatness defect, some modules cannot be transferred to a motherboard.
  • a maximum value of the flatness defect generally accepted for a current operation of transfer to the motherboard is of the order of 100 to 150 microns.
  • the flatness defect that one aims to correct may result from one or more causes (mechanical stacking, set of conductive elements of unequal lengths to the origin, release of constraints on the module during one or more reflow cycles, %)
  • FIG. 2 illustrates a module 21 comprising an interposing structure 22 and having empty gaps 23, characteristic of the flatness defect, between some of the free ends of the conductive elements 24 and the motherboard 25 on which this module is transferred (by soldering cream or solder paste 26). Because of these gaps, the commonly accepted criteria of good weldability cannot be respected when transferring the module to the motherboard.
  • FIG. 3 illustrates the transfer of a module 31 to a motherboard 32 showing no flatness defect, the vertices of all the free ends of the conductive elements 33 being located substantially in the same plane. There is therefore little or no empty gaps between some of the free ends of the conductive elements and the motherboard. The generally accepted criteria of good weldability can therefore be respected when transferring the module to the motherboard.
  • more expensive modules is meant in particular, but not exclusively, radio communication modules, which are much more expensive per unit because of the complexity linked to their implementation and the technology which they integrate.
  • an objective of the invention is to provide a device and a method for getting back into shape, in particular for restoring flatness, to a set of conductive elements distributed on the underside of an electronic module.
  • Another object of the invention is to provide such a device and method which are inexpensive and easy to implement.
  • An additional objective of the invention is to contribute to a consequent reduction in the additional costs initially generated by putting the modules into rebus.
  • a method of reshaping a set of conductive elements distributed on the underside of an electronic module said set of conductive elements forming means for transferring the module to a motherboard and / or means for electromagnetic shielding of the underside of the module and / or means for electrical interconnection with the motherboard.
  • the method comprises a step of reflow under stress of the module, in a volume with walls of predetermined shapes, to allow a release of the stresses between at least some of the constituent elements of the module, so that the vertices of the free ends of all of the conductive elements take the form of a predetermined two-dimensional or three-dimensional envelope.
  • the invention is based on a completely new and inventive approach to the treatment of modules having a defect in shape (in particular a defect in flatness), satisfying both economic criteria of cost and additional cost, as well as purely technical criteria.
  • a defect in shape in particular a defect in flatness
  • the person skilled in the art has always favored in the prior art, the putting into rebus of the modules identified as defective, considering as negligible the additional cost induced at the output of the chain of manufacturing, this generally producing hundreds of thousands, or even millions, of electronic modules or components at extremely low unit costs.
  • the volume with walls of predetermined shapes is a volume of which a first wall, intended to be in contact with the tops of the free ends of all of the conductive elements, is a flat wall, the predetermined two-dimensional or three-dimensional envelope being a plane, said reshaping being a restoration of flatness.
  • the volume with walls of predetermined shapes is a volume of which a second wall, intended to be in contact with the face of the module opposite to that on which the conductive elements are distributed, is a flat wall.
  • the step of reflow under stress of the module comprises the following steps: positioning of the module on a tray; positioning a counterplate on the plate, so as to trap and stress the module in the volume with walls of predetermined shapes formed between the plate and the plywood; placing the tray / module / plywood superposition in an oven, and heating according to an adequate temperature profile to allow a release of the stresses between at least some of the constituent elements of the module.
  • the heating step is followed by the following steps: cooling of the plate / module / plywood superposition; - extrication of the module outside the volume with walls of predetermined shapes.
  • the temperature profile is defined so as to exceed the glass transition temperature of the substrate to modify its mechanical constants and allow it to deform.
  • the module electronics indeed includes at least one substrate which may be of the organic substrate type.
  • the temperature profile is preferably defined so as to release the mechanical stresses at the solder joints, between said connectors and at least one organic substrate, when at least one substrate of the module is of the connectorized type.
  • the electronic module comprises at least one substrate and at least one connector secured by at least one solder joint.
  • One of the principles of the invention consists in positioning the electronic component or module in a device allowing it to undergo a thermal process and a mechanical process. Thus, the electronic module is subjected jointly to a mechanical stress and to a thermal process.
  • the temperature profile is broken down into two parts, a first corresponding to a heating phase of the entire electronic module taking place in an oven, and a second cooling part during which the electronic module and its components undergo mechanical stress up to a predetermined critical temperature.
  • the module is positioned in a suitable housing formed in the tray.
  • the step of positioning the plywood on the plate comprises a step of clamping the plywood against the plate, so as to optimize the stressing of the module in the volume with walls of predetermined shapes formed between the plate and the plywood.
  • the invention advantageously applies to a radiocommunication module.
  • the module comprises conductive elements belonging to the group comprising: columns, balls, inserts and lyres.
  • the invention also advantageously applies to a module comprising: a printed circuit on which components are mounted; an interposing structure, of which: * a first face supports a first set of conducting elements, so as to allow a transfer of said interposing structure, by its first face, to the underside of said printed circuit;
  • a second face supports a second set of conductive elements, so as to allow a transfer of the module on the motherboard, by transfer of said interposition structure, by its second face, on the motherboard.
  • the method allows the second set of conductive elements to be reshaped.
  • the first and second sets of conductive elements are combined, the elements supported by the first face of the interposing structure being through and projecting from the second face of the interposing structure.
  • said method allows the free ends of the conductive elements protruding from the second face of the interposing structure to be shaped.
  • first and second sets of conductive elements are not confused, each of the elements of the first set being connected to a first end of a conductive through opening, a second end of each through opening being connected to an element of the second set.
  • said method allows the free ends of the conductive elements of the second assembly to be shaped.
  • the invention also relates to a device for reshaping a set of conductive elements distributed on the underside of an electronic module, said set of conductive elements forming transfer means module on a motherboard and / or electromagnetic shielding means on the underside of the module and / or electrical interconnection means with the motherboard.
  • the device according to the invention comprises means for reflow under stress of the module, in a volume with walls of predetermined shapes to allow a release of the stresses between at least some of the constituent elements of the module, so that the tops of the free ends of the 'all of the conductive elements take the form of a predetermined two-dimensional or three-dimensional envelope.
  • the volume with walls of predetermined shapes is a volume of which a first wall, intended to be in contact with the tops of the free ends of the set of conductive elements, is a flat wall, the predetermined two-dimensional or three-dimensional envelope being a plane, said fitness being a restoration of flatness.
  • the volume with walls of predetermined shapes is a volume of which a second wall, intended to be in contact with the face of the module opposite to that on which the conductive elements are distributed, is a flat wall.
  • the module reflow means under constraint comprise: - a plate on which the module is positioned; a plywood, intended to be positioned on the plate, so as to trap and stress the module in the volume with walls of predetermined shapes formed between the plate and the plywood; - An oven in which the tray / module / plywood superposition is placed, and allowing heating of the superposition according to an adequate temperature profile to allow a release of the stresses between at least some of the constituent elements of the module.
  • the means for stress reflow of the module further comprise: means for cooling the plate / module / plywood superposition; - Extrication means of the module outside the volume with walls of predetermined shapes.
  • the device according to the invention comprises means for applying the temperature profile so that it makes it possible to exceed the glass transition temperature of the organic substrate in order to modify its mechanical constants and allow it to deform.
  • the device according to the invention comprises means for applying the temperature profile so that it makes it possible to release the mechanical stresses at the level of the joints of solder, between the connectors and at least one organic substrate.
  • the tray includes a housing whose shape is adapted to receive the module.
  • the means for positioning the plywood on the plate comprise means for clamping the plywood against the plate, making it possible to optimize the stressing of the module in the volume with walls of predetermined shapes formed between the plate and the plywood.
  • the invention also relates to a method for manufacturing electronic modules of the type each comprising a set of conductive elements distributed on the underside of the module, said set of conductive elements forming means for transferring the module to a motherboard and / or means electromagnetic shielding of the underside of the module and / or electrical interconnection means with the motherboard.
  • the manufacturing process includes a step of implementing the aforementioned delivery process in the form of a set of conductive elements distributed on the underside of an electronic module.
  • the step of implementing the fitness process is carried out systematically, for all the modules produced.
  • the manufacturing method comprises a step of detecting the modules produced, called defective modules, having a defect. Greater than a predetermined threshold, in the form of the tops of the free ends of the conductive elements relative to a two-dimensional envelope or three-dimensional predetermined.
  • the step of implementing the fitness process is only carried out for said defective modules.
  • FIG. 1 already described in relation to the prior art, presents a radio communication module comprising an interposing structure
  • FIG. 2 also already described in relation to the prior art, illustrates a defect in the flatness of the interconnection elements of a module transferred to a motherboard
  • FIG. 3 also described in relation to the prior art and in relation to FIG. 2, illustrates the optimal transfer of a module, the interconnection elements of which have no flatness defect, on a motherboard
  • FIG. 1 already described in relation to the prior art, presents a radio communication module comprising an interposing structure
  • FIG. 2 also already described in relation to the prior art, illustrates a defect in the flatness of the interconnection elements of a module transferred to a motherboard
  • FIG. 3 also described in relation to the prior art and in relation to FIG. 2, illustrates the optimal transfer of a module, the interconnection elements of which have no flatness defect, on a motherboard
  • FIG. 1 already described in relation to the prior art, illustrates a defect in the flatness of the interconnection elements of a module transferred to
  • FIG. 4 illustrates a particular embodiment of the device, in three dimensions, according to the invention, for restoring the flatness of the interconnection elements of a module
  • Figure 5 shows a sectional view of the device of Figure 4
  • - Figure 6 shows a particular embodiment of the method, according to the invention, the restoration of the flatness of the free ends of the conductive elements, by reflow under stress.
  • FIG. 7 illustrates the various stages of a particular embodiment of a method for manufacturing modules, including the method according to the invention for rehabilitating the flatness of the interconnecting conductive elements of the modules manufactured.
  • the general principle of the invention is based on reflux under constraint of the module, in a volume with walls of predetermined shapes (for example planar walls).
  • the vertices of these conductive elements are reshaped, with a view to subsequent optimal transfer of the module by soldering on a motherboard.
  • the reshaping is a reconditioning of the flatness of the vertices of the free ends of the conductive elements. It is clear however that the present invention applies more generally to a reshaping of the conductive elements so that the vertices of their free ends take the form of a predetermined two-dimensional or three-dimensional envelope.
  • This shape can be a function (for example complementary) of the shape of the face of the motherboard receiving the module.
  • This form includes for example one or more shoulders.
  • the device according to the invention, of the module to be repaired 44 comprises: - a plate 41, in which the module is immobilized, the free ends of the conductive elements 43 being thus turned green down; - a counterplate 42 positioned on the aforementioned plate 41; at least two nuts 43 for tightening and stressing the module which rests on its interconnecting conductive elements 55.
  • the imprisonment of the module to be repaired can be followed by a tightening step, for example by means of nuts ( Figures 4 and 5), so as to optimize the stressing of the module in the volume with flat walls formed between the plate and the plywood.
  • the clamping level can be controlled and / or programmed according to the mechanical resistance constraints of the components of the modules to be repaired.
  • FIG. 7 presents a particular manufacturing method (70) for electronic or radio communication modules comprising several steps:
  • An advantageous variant of this particular manufacturing process can consist in systematically implementing, in the manufacturing chain, said process according to the invention, for restoring flatness. Thus, all the modules leaving the manufacturing stage are repaired.
  • step (74) of repairing the modules at the end of the step (74) of repairing the modules, it is looped back to step (72) for detecting the flatness defect (as symbolized by the arrows in dotted referenced 76 in Figure 7). Thus, it is checked that the repaired modules have a correct flatness.
  • the module has an interposing structure containing all of the interconnecting conductive elements. It is clear however that the device and the method according to the invention, for restoring flatness, can also apply to any other module not using such an interposing structure, but whose interconnection elements may nevertheless have a flatness defect.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de remise en forme d'un ensemble d'éléments conducteurs distribués sur la face inférieure d'un module électronique, ledit ensemble d'éléments conducteurs formant moyen de report du module sur une carte mère et/ou moyen de blindage électromagnétique de la face inférieure du module et/ou moyen d'interconnexion électrique avec la carte mère. Selon l'invention, le procédé comprend une étape de refusion sous contrainte du module, dans un volume à parois de formes prédéterminées pour permettre une libération des contraintes entre au moins certains des éléments constitutifs du module, de façon que les sommets des extrémités libres de l'ensemble des éléments conducteurs épousent la forme d'une enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée. Dans un mode de réalisation particulier, le volume à parois de formes prédéterminées est un volume dont une première paroi, destinée à être en contact avec les sommets des extrémités libres de l'ensemble des éléments conducteurs, est une paroi plane. L'enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée est dans ce cas un plan, et la remise en forme est une remise en état de la planéité.

Description

Procédé et dispositif de remise en forme, notamment de remise en état de la planéité, des éléments d'interconnexion d'un module électronique, par refusion sous contrainte.
Le domaine de l'invention est celui de l'électronique et des radiocommunications.
Plus précisément, l'invention concerne la réparation de modules électroniques (dénommés « modules » dans la suite de la description) dont les extrémités libres des éléments conducteurs d'interconnexion présentent un défaut, en ce que les sommets de ces extrémités libres n'épousent pas la forme d'une enveloppe* bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée.
L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à la remise en en état de la planéité des éléments conducteurs (c'est-à-dire dans le cas particulier où l'enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée est un plan).
Il s'agit du cas actuellement le plus fréquent, dans lequel la surface de la carte mère sur laquelle doit être reporté le module est plane.
A titre illustratif, on discute ci-après le problème technique et les solutions de l'art antérieur, avec leurs limites, dans le cas d'une remise en état de la planéité des éléments conducteurs. Il est clair que cette discussion peut aisément être transposée par l'homme du métier au cas d'une remise en forme des sommets des éléments conducteurs, par rapport à une forme d'enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée quelconque (et donc non obligatoirement plane). Une telle forme d'enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle peut par exemple découler du fait que la face de la carte mère sur laquelle doit être reportée le module n'est pas plane. L'invention présente un intérêt particulièrement dans le cas d'un module de radiocommunication, faisant intervenir une structure d'interposition. Un tel module, tel que représenté sur la figure 1, est généralement constitué physiquement de plusieurs éléments : - un circuit imprimé 12 ; - un capot 11 assurant un blindage électromagnétique et recouvrant des composants électroniques reposant sur la face supérieure du circuit imprimé 12 ;
- un ensemble d'autres composants électroniques reposant sur la face inférieure du circuit imprimé ;
- un système d'interconnexion (aussi appelé « structure d'interposition » dans la suite de la description) 13 constitué d'éléments conducteurs 14 formant simultanément un moyen de blindage électromagnétique de la face inférieure du circuit imprimé et/ou un moyen d'interconnexion électrique et/ou un moyen de report sur une carte mère 15.
L'empilage mécanique ainsi réalisé peut, lors de la fabrication industrielle des modules, induire sur les éléments conducteurs de ces modules un défaut de planéité non acceptable, c'est à dire hors des tolérances habituellement reconnues pour tout composant ou macro-composant électronique. En d'autres termes, du fait du défaut de planéité, certains modules ne peuvent être reportés sur une carte mère.
Une valeur maximale du défaut de planéité généralement admise pour une opération courante de report sur carte mère est de l'ordre de 100 à 150 microns.
D'une façon générale, que le module comprenne ou non une structure d'interposition, le défaut de planéité que l'on vise à corriger peut résulter d'une ou plusieurs causes (empilage mécanique, jeu d'éléments conducteurs de longueurs inégales à l'origine, libération des contraintes sur le module à l'occasion d'un ou plusieurs cycles de refusion, ...)
La figure 2, illustre un module 21 comprenant une structure d'interposition 22 et présentant des interstices vides 23, caractéristiques du défaut de planéité, entre certaines des extrémités libres des éléments conducteurs 24 et la carte mère 25 sur laquelle ce module est reporté (par brasage de crème ou pâte à braser 26). Du fait de ces interstices, les critères de bonne soudabilité usuellement admis ne peuvent pas être respectés lors du report du module sur la carte mère. De manière opposée, la figure 3 illustre le report d'un module 31 sur une carte mère 32 ne faisant apparaître aucun défaut de planéité, les sommets de toutes les extrémités libres des éléments conducteurs 33 étant situés sensiblement dans un même plan. Il n'y a donc pas ou peu d'interstices vides entre certaines des extrémités libres des éléments conducteurs et la carte mère. Les critères de bonne soudabilité usuellement admis peuvent donc être respectés lors du report du module sur la carte mère.
On ne connaît pas à ce jour, dans l'art antérieur, de technique permettant d'effectuer la réparation d'un défaut de planéité (ou plus généralement d'un défaut par rapport à une forme bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée) des sommets des extrémités libres des éléments conducteurs pour de tels modules. En effet, la majorité des constructeurs de composants électroniques considèrent, pour des raisons économiques, qu'il est beaucoup moins coûteux de sélectionner en sortie de la chaîne de fabrication les modules électroniques défectueux et de les jeter, que de les réparer systématiquement ou conditionnellement avec en conséquence, un accroissement non négligeable du coût unitaire desdits modules.
Un inconvénient de cette approche techno-économique de l'art antérieur, consistant à mettre au rébus les modules électroniques défectueux, est son surcoût non négligeable lorsqu'elle concerne la mise au rébus de modules plus coûteux. Par modules plus coûteux, on entend notamment, mais non exclusivement des modules de radiocommunications, beaucoup plus chers à l'unité en raison de la complexité liée à leur mise en œuvre et de la technologie qu'ils intègrent.
L'invention a notamment pour objectif de pallier ce principal inconvénient de l'art antérieur. Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un dispositif et un procédé de remise en forme, notamment de remise en état de la planéité, d'un ensemble d'éléments conducteurs distribués sur la face inférieure d'un module électronique.
Un autre objectif de l'invention est de fournir de tels dispositif et procédé qui soient peu coûteux et faciles à mettre en oeuvre. Un objectif supplémentaire de l'invention est de contribuer à une diminution conséquente des surcoûts initialement engendrés par la mise au rébus des modules.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à l'aide d'un procédé de remise en forme d'un ensemble d'éléments conducteurs distribués sur la face inférieure d'un module électronique, ledit ensemble d'éléments conducteurs formant moyen de report du module sur une carte mère et/ou moyen de blindage électromagnétique de la face inférieure du module et/ou moyen d'interconnexion électrique avec la carte mère. Le procédé comprend une étape de refusion sous contrainte du module, dans un volume à parois de formes prédéterminées, pour permettre une libération des contraintes entre au moins certains des éléments constitutifs du module, de façon que les sommets des extrémités libres de l'ensemble des éléments conducteurs épousent la forme d'une enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée. II est important de souligner que par refusion sous contraintes on entend, d'une part l'application de contraintes thermiques au module (procédé de refusion utilisé) et d'autre part, l'application de contraintes mécaniques par incarcération du module dans le volume à parois de formes prédéterminées. En outre, par libération des contraintes entre au moins certains des éléments constitutifs du module, on entend le relâchement d'au moins certaines liaisons d'assemblage entre au moins certains des éléments constitutifs du module.
Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive du traitement des modules présentant un défaut de forme (notamment un défaut de planéité), satisfaisant aussi bien des critères économiques de coût et surcoût, que des critères purement techniques. En effet, dans le domaine de l'électronique et des radiocommunications, l'Homme du métier a toujours privilégié dans l'art antérieur, la mise au rébus des modules identifiés comme défectueux, considérant comme négligeable le surcoût induit en sortie de la chaîne de fabrication, celle-ci produisant généralement des centaines de milliers, voir des millions, de modules ou composants électroniques à des coûts unitaires extrêmement faibles. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le volume à parois de formes prédéterminées est un volume dont une première paroi, destinée à être en contact avec les sommets des extrémités libres de l'ensemble des éléments conducteurs, est une paroi plane, l'enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée étant un plan, ladite remise en forme étant une remise en état de la planéité.
Préférentiellement, le volume à parois de formes prédéterminées est un volume dont une seconde paroi, destinée à être en contact avec la face du module opposée à celle sur laquelle sont distribués les éléments conducteurs, est une paroi plane.
Avantageusement, l'étape de refusion sous contrainte du module comprend les étapes suivantes : positionnement du module sur un plateau ; positionnement d'une contreplaque sur le plateau, de façon à emprisonner et mettre sous contrainte le module dans le volume à parois de formes prédéterminées formé entre le plateau et la contreplaque ; placement de la superposition plateau/module/contreplaque dans un four, et chauffage selon un profil de température adéquat pour permettre une libération des contraintes entre au moins certains des éléments constitutifs du module.
De façon avantageuse, l'étape de chauffage est suivie des étapes suivantes : refroidissement de la superposition plateau/module/contreplaque ; - désincarcération du module hors du volume à parois de formes prédéterminées.
De façon également avantageuse, le profil de température est défini de façon à dépasser la température de transition vitreuse du substrat pour modifier ses constantes mécaniques et lui permettre de se déformer. Le module électronique comprend en effet au moins un substrat pouvant être du type substrat organique.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le profil de température est préférentiellement défini de façon à libérer les contraintes mécaniques au niveau des joints de soudure, entre lesdits connecteurs et au moins un substrat organique, lorsque au moins un substrat du module est du type connectorisé. En effet, dans ce mode de réalisation, le module électronique comprend au moins un substrat et au moins un connecteur solidarisés par au moins un joint de soudure. Un des principes de l'invention consiste à positionner le composant ou module électronique dans un dispositif lui permettant de subir un procédé thermique et un procédé mécanique. Ainsi, le module électronique est soumis conjointement à une contrainte mécanique et à un procédé thermique.
En outre, le profil de température se décompose en deux partie, une première correspondant à une phase de chauffage de l'ensemble du module électronique se déroulant dans un four, et une seconde partie de refroidissement durant laquelle le module électronique et ses éléments constitutifs subissent une contrainte mécanique jusqu'à une température critique prédéterminée.
De façon avantageuse, lors de l'étape de positionnement du module sur le plateau, le module est positionné dans un logement approprié formé dans le plateau.
Avantageusement, l'étape de positionnement de la contreplaque sur le plateau comprend une étape de serrage de la contreplaque contre le plateau, de façon à optimiser la mise sous contrainte du module dans le volume à parois de formes prédéterminées formé entre le plateau et la contreplaque.
L'invention s'applique avantageusement à un module de radiocommunication.
Dans une application avantageuse de l'invention, le module comprend des éléments conducteurs appartenant au groupe comprenant : des colonnes, des billes, des inserts et des lyres. L'invention s'applique également avantageusement à un module comprenant : un circuit imprimé sur lequel sont montés des composants ; une structure d'interposition, dont : * une première face supporte un premier ensemble d'éléments conducteurs, de façon à permettre un report de ladite structure d'interposition, par sa première face, sur la face inférieure dudit circuit imprimé ;
* une seconde face supporte un second ensemble d'éléments conducteurs, de façon à permettre un report du module sur la carte mère, par report de ladite structure d'interposition, par sa seconde face, sur la carte mère. Dans ce cas, le procédé permet la remise en forme du second ensemble d'éléments conducteurs. Dans un premier mode de réalisation, les premier et second ensembles d'éléments conducteurs sont confondus, les éléments supportés par la première face de la structure d'interposition étant traversants et faisant saillie sur la seconde face de la structure d'interposition. Dans ce cas, ledit procédé permet la remise en forme des extrémités libres des éléments conducteurs faisant saillie sur la seconde face de la structure d'interposition.
Dans un second mode de réalisation, les premier et second ensembles d'éléments conducteurs ne sont pas confondus, chacun des éléments du premier ensemble étant relié à une première extrémité d'une ouverture traversante conductrice, une seconde extrémité de chaque ouverture traversante étant reliée à un élément du second ensemble. Dans ce cas, ledit procédé permet la remise en forme des extrémités libres des éléments conducteurs du second ensemble.
L'invention concerne également un dispositif de remise en forme d'un ensemble d'éléments conducteurs distribués sur la face inférieure d'un module électronique, ledit ensemble d'éléments conducteurs formant moyen de report du module sur une carte mère et/ou moyen de blindage électromagnétique de la face inférieure du module et/ou moyen d'interconnexion électrique avec la carte mère. Le dispositif selon l'invention comprend des moyens de refusion sous contrainte du module, dans un volume à parois de formes prédéterminées pour permettre une libération des contraintes entre au moins certains des éléments constitutifs du module, de façon que les sommets des extrémités libres de l'ensemble des éléments conducteurs épousent la forme d'une enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée.
Avantageusement, le volume à parois de formes prédéterminées est un volume dont une première paroi, destinée à être en contact avec les sommets des extrémités libres de l'ensemble des éléments conducteurs, est une paroi plane, l'enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée étant un plan, ladite remise en forme étant une remise en état de la planéité.
De façon avantageuse, le volume à parois de formes prédéterminées est un volume dont une seconde paroi, destinée à être en contact avec la face du module opposée à celle sur laquelle sont distribués les éléments conducteurs, est une paroi plane.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les moyens de refusion sous contrainte du module comprennent : - un plateau sur lequel est positionné le module ; une contreplaque, destinée à être positionnée sur le plateau, de façon à emprisonner et mettre sous contrainte le module dans le volume à parois de formes prédéterminées formé entre le plateau et la contreplaque ; - un four dans lequel est placé la superposition plateau/module/contreplaque, et permettant un chauffage de la superposition selon un profil de température adéquat pour permettre une libération des contraintes entre au moins certains des éléments constitutifs du module. Avantageusement, les moyens de refusion sous contrainte du module comprennent en outre : des moyens de refroidissement de la superposition plateau/module/contreplaque ; - des moyens de désincarcération du module hors du volume à parois de formes prédéterminées.
De façon également avantageuse, le dispositif selon l'invention comprend des moyens d'application du profil de température de façon qu'il permette de dépasser la température de transition vitreuse du substrat organique pour modifier ses constantes mécaniques et lui permettre de se déformer.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention utilisant un substrat est du type connectorisé, le dispositif selon l'invention comprend des moyens d'application du profil de température de façon qu'il permette de libérer les contraintes mécaniques au niveau des joints de soudure, entre les connecteurs et au moins un substrat organique.
De façon avantageuse, le plateau comporte un logement dont la forme est adaptée pour recevoir le module.
Préférentiellement, les moyens de positionnement de la contreplaque sur le plateau comprennent des moyens de serrage de la contreplaque contre le plateau, permettant d'optimiser la mise sous contrainte du module dans le volume à parois de formes prédéterminées formé entre le plateau et la contreplaque.
L'invention concerne aussi un procédé de fabrication de modules électroniques du type comprenant chacun un ensemble d'éléments conducteurs distribués sur la face inférieure du module, ledit ensemble d'éléments conducteurs formant moyen de report du module sur une carte mère et/ou moyen de blindage électromagnétique de la face inférieure du module et/ou moyen d'interconnexion électrique avec la carte mère. Le procédé de fabrication comprend une étape de mise en œuvre du procédé précité de remise en forme d'un ensemble d'éléments conducteurs distribués sur la face inférieure d'un module électronique.
Dans un premier mode de réalisation, l'étape de mise en œuvre du procédé de remise en forme est effectuée systématiquement, pour tous les modules fabriqués.
Dans un second mode de réalisation, le procédé de fabrication comprend une étape de détection des modules fabriqués, dits modules défectueux, présentant un défaut .supérieur à un seuil prédéterminé, de forme des sommets des extrémités libres des éléments conducteurs par rapport à une enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée. En outre, l'étape de mise en œuvre du procédé de remise en forme n'est effectuée que pour lesdits modules défectueux.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1, déjà décrite en relation avec l'art antérieur, présente un module de radiocommunications comprenant une structure d'interposition ; la figure 2, également déjà décrite en relation avec l'art antérieur, illustre un défaut de planéité des éléments d'interconnexion d'un module reporté sur une carte mère ; la figure 3, également décrite en relation avec l'art antérieur et en relation avec la figure 2, illustre le report optimal d'un module, dont les éléments d'interconnexion ne présentent aucun défaut de planéité, sur une carte mère ; la figure 4, illustre un mode de réalisation particulier du dispositif, en trois dimensions, selon l'invention, de remise en état de la planéité des éléments d'interconnexion d'un module ; la figure 5, présente une vue en coupe du dispositif de la figure 4 ; - la figure 6, présente un mode de réalisation particulier du procédé, selon l'invention, de remise en état de la planéité des extrémités libres des éléments conducteurs, par refusion sous contrainte. la figure 7 illustre les différentes étapes d'un mode de réalisation particulier d'un procédé de fabrication de modules, incluant le procédé selon l'invention de remise en état de la planéité des éléments conducteurs d'interconnexion des modules fabriqués.
Le principe général de l'invention repose sur une refusion sous contrainte du module, dans un volume à parois de formes prédéterminées (par exemple des parois planes). Ainsi, on remet en forme les sommets de ces éléments conducteurs, en vue d'un report optimal ultérieur du module par brasage sur une carte mère.
Dans la suite de la description, on considère uniquement le cas où la remise en forme est une remise en état de la planéité des sommets des extrémités libres des éléments conducteurs. Il est clair cependant que la présente invention s'applique plus généralement à une remise en forme des éléments conducteurs de façon que les sommets de leurs extrémités libres épousent la forme d'une enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée. Cette forme peut être fonction (par exemple complémentaire) de la forme de la face de la carte mère recevant le module. Cette forme comprend par exemple un ou plusieurs épaulements.
On présente maintenant un mode de réalisation préférentiel du procédé selon l'invention, de remise en état de la planéité des éléments d'interconnexion d'un module. Ces derniers éléments appartiennent par exemple, au groupe comprenant : des colonnes, des lyres, des inserts et des billes. Il est clair cependant que cette liste n'est pas exhaustive.
Dans le mode de réalisation particulier décrit dans les figures 4 et 5, le dispositif selon l'invention, du module à réparer 44, comprend : - un plateau 41, dans lequel le module est immobilisé, les extrémités libres des éléments conducteurs 43 se trouvant ainsi tournées vert le bas ; - une contreplaque 42 positionnée sur le plateau précité 41 ; - au moins deux écrous 43 de serrage et de mise sous contrainte du module qui repose sur ses éléments conducteurs d'interconnexion 55.
Le procédé selon l'invention, de remise en état de la planéité, par refusion sous contrainte repose sur le dispositif décrit ci-dessus (figures 4 et 5) qui permet d'emprisonner et de mettre sous contrainte le module à réparer dans un volume à parois planes formé entre le plateau et la contreplaque. Il repose également sur les étapes suivantes de refusion sous contrainte (60), illustré par l'organigramme de la figure 6 :
- positionnement du module dans un logement approprié d'un plateau (61) ; - positionnement d'une contreplaque sur le plateau (62) ;
- déplacement de la superposition plateau/module/contreplaque dans un four (63);
- chauffage (64) selon un profil de température adéquat pour permettre une libération des contraintes, entre au moins certaines des éléments constitutifs du module en réparation ;
- refroidissement (65) de la superposition plateau/ module/ contreplaque ;
- désincarcération (66) du module réparé hors du volume à parois planes.
Dans un mode de réalisation particulier, l'emprisonnement du module à réparer peut être suivi d'une étape de serrage, par exemple au moyen d'écrous (figures 4 et 5), de façon à optimiser la mise sous contrainte du module dans le volume à parois planes formé entre le plateau et la contreplaque. Le niveau de serrage peut être contrôlé et/ou programmé en fonction des contraintes de résistance mécanique des éléments constitutifs des modules à réparer.
La figure 7 présente un procédé de fabrication (70) particulier de modules électroniques ou de radiocommunications comprenant plusieurs étapes :
- une étape de fabrication (71) des modules bruts ;
- une étape de détection du défaut de planéité de certains modules (72) ;
- une étape de fourniture sélective des modules présentant un défaut de planéité (73); - une étape de mise en œuvre du procédé selon l'invention (figure 6) de remise en état de la planéité des éléments conducteurs distribués sur la face inférieure des modules défectueux (74) ;
- une étape de mise en commun (75) des modules réparés et des modules non défectueux en un même ensemble de modules pouvant tous être reportés de manière optimale sur une carte mère. Une variante avantageuse de ce procédé particulier de fabrication peut consister à mettre en œuvre de manière systématique, dans la chaîne de fabrication, ledit procédé selon l'invention, de remise en état de la planéité. Ainsi, on répare tous les modules sortant de l'étape de fabrication.
Selon encore une autre variante de ce procédé particulier de fabrication, à l'issue de l'étape (74) de réparation des modules, on reboucle sur l'étape (72) de détection du défaut de planéité (comme symbolisé par la flèches en pointillés référencée 76 sur la figure 7). Ainsi, on vérifie que les modules réparés possèdent une planéité correcte.
Dans le mode de réalisation particulier décrit ci-dessus, le module présente une structure d'interposition contenant l'ensemble des éléments conducteurs d'interconnexion. Il est clair cependant que le dispositif et le procédé selon l'invention, de remise en état de la planéité, peuvent s'appliquer également à tout autre module n'utilisant pas une telle structure d'interposition, mais dont les éléments d'interconnexion peuvent néanmoins présenter un défaut de planéité.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de remise en forme d'un ensemble d'éléments conducteurs distribués sur la face inférieure d'un module électronique, ledit ensemble d'éléments conducteurs formant moyen de report du module sur une carte mère et/ou moyen de blindage électromagnétique de la face inférieure du module et/ou moyen d'interconnexion électrique avec la carte mère, caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape de refusion sous contrainte du module, dans un volume à parois de formes prédéterminées pour permettre une libération des contraintes entre au moins certains des éléments constitutifs du module, de façon que les sommets des extrémités libres de l'ensemble des éléments conducteurs épousent la forme d'une enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce le volume à parois de formes prédéterminées est un volume dont une première paroi, destinée à être en contact avec les sommets des extrémités libres de l'ensemble des éléments conducteurs, est une paroi plane, l'enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée étant un plan, ladite remise en forme étant une remise en état de la planéité.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce le volume à parois de formes prédéterminées est un volume dont une seconde paroi, destinée à être en contact avec la face du module opposée à celle sur laquelle sont distribués les éléments conducteurs, est une paroi plane.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape de refusion sous contrainte du module comprend les étapes suivantes : positionnement du module sur un plateau ; positionnement d'une contreplaque sur le plateau, de façon à emprisonner et mettre sous contrainte le module dans le volume à parois de formes prédéterminées formé entre le plateau et la contreplaque ; placement de la superposition plateau/module/contreplaque dans un four, et chauffage selon un profil de température adéquat pour permettre une libération des contraintes entre au moins certains des éléments constitutifs du module.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de chauffage est suivie des étapes suivantes : refroidissement de la superposition plateau/module/contreplaque ; désincarcération du module hors du volume à parois de formes prédéterminées.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, ledit module électronique comprenant au moins un substrat, caractérisé en ce que ledit profil de température est défini de façon à dépasser la température de transition vitreuse du substrat pour modifier au moins une constante mécaniques et lui permettre de se déformer.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, ledit module électronique comprenant au moins un substrat et au moins un connecteur étant solidarisés par au moins un joint de soudure, ledit caractérisé en ce que ledit profil de température est défini de façon à libérer les contraintes mécaniques au niveau des joints de soudure, entre lesdits connecteurs et au moins un substrat organique, lorsque ledit substrat est du type connectorisé.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 7, caractérisé en ce que, lors de l'étape de positionnement du module sur le plateau, le module est positionné dans un logement approprié formé dans le plateau.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que l'étape de positionnement de la contreplaque sur le plateau comprend une étape de serrage de la contreplaque contre le plateau, de façon à optimiser la mise sous contrainte du module dans le volume à parois de formes prédéterminées formé entre le plateau et la contreplaque.
10. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, à un module de radiocommunication.
11. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, à un module comprenant des éléments conducteurs appartenant au groupe comprenant : des colonnes, des billes, des inserts et des lyres.
12. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, à un module comprenant : un circuit imprimé sur lequel sont montés des composants ; une structure d'interposition, dont :
* une première face supporte un premier ensemble d'éléments conducteurs, de façon à permettre un report de ladite structure d'interposition, par sa première face, sur la face inférieure dudit circuit imprimé ;
* une seconde face supporte un second ensemble d'éléments conducteurs, de façon à permettre un report du module sur la carte mère, par report de ladite structure d'interposition, par sa seconde face, sur la carte mère ; caractérisée en ce que ledit procédé permet la remise en forme du second ensemble d'éléments conducteurs.
13. Application selon la revendication 12, caractérisée en ce que les premier et second ensembles d'éléments conducteurs sont confondus, les éléments supportés par la première face de la structure d'interposition étant traversants et faisant saillie sur la seconde face de la structure d'interposition, et en ce que ledit procédé permet la remise en forme des extrémités libres des éléments conducteurs faisant saillie sur la seconde face de la structure d'interposition.
14. Application selon la revendication 12, caractérisée en ce que les premier et second ensembles d'éléments conducteurs ne sont pas confondus, chacun des éléments du premier ensemble étant relié à une première extrémité d'une ouverture traversante conductrice, une seconde extrémité de chaque ouverture traversante étant reliée à un élément du second ensemble, et en ce que ledit procédé permet la remise en forme des extrémités libres des éléments conducteurs du second ensemble.
15. Dispositif de remise en forme d'un ensemble d'éléments conducteurs distribués sur la face inférieure d'un module électronique, ledit ensemble d'éléments conducteurs formant moyen de report du module sur une carte mère et/ou moyen de blindage électromagnétique de la face inférieure du module et/ou moyen d'interconnexion électrique avec la carte mère, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend des moyens de refusion sous contrainte du module, dans un volume à parois de formes prédéterminées pour permettre une libération des contraintes entre au moins certains des éléments constitutifs du module, de façon que les sommets des extrémités libres de l'ensemble des éléments conducteurs épousent la forme d'une enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée.
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce le volume à parois de formes prédéterminées est un volume dont une première paroi, destinée à être en contact avec les sommets des extrémités libres de l'ensemble des éléments conducteurs, est une paroi plane, l'enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée étant un plan, ladite remise en forme étant une remise en état de la planéité.
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce le volume à parois de formes prédéterminées est un volume dont une seconde paroi, destinée à être en contact avec la face du module opposée à celle sur laquelle sont distribués les éléments conducteurs, est une paroi plane.
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que les moyens de refusion sous contrainte du module comprennent : un plateau sur lequel est positionné le module ; une contreplaque, destinée à être positionnée sur le plateau, de façon à emprisonner et mettre sous contrainte le module dans le volume à parois de formes prédéterminées formé entre le plateau et la contreplaque ; un four dans lequel est placé la superposition plateau/module/contreplaque, et permettant un chauffage de la superposition selon un profil de température adéquat pour permettre une libération des contraintes entre au moins certains des éléments constitutifs du module.
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que les moyens de refusion sous contrainte du module comprennent en outre : - des moyens de refroidissement de la superposition plateau/module/contreplaque ; des moyens de désincarcération du module hors du volume à parois de formes prédéterminées.
20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 18 et 19, ledit module électronique comprenant au moins un substrat, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'application dudit profil de température de façon qu'il permette de dépasser la température de transition vitreuse dudit substrat pour modifier au moins une de ses constantes mécaniques et lui permettre de se déformer.
21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, ledit module électronique comprenant au moins un substrat et au moins un connecteur solidarisés par au moins un joint de soudure, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'application dudit profil de température de qu'il permette de libérer les contraintes mécaniques au niveau dudit au moins un joint de soudure, entre lesdits connecteurs et au moins un substrat organique.
22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 18 et 21, caractérisé en ce que le plateau comporte un logement dont la forme est adaptée pour recevoir le module.
23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 18 à 22, caractérisé en ce que les moyens de positionnement de la contreplaque sur le plateau comprennent des moyens de serrage de la contreplaque contre le plateau, permettant d'optimiser la mise sous contrainte du module dans le volume à parois de formes prédéterminées formé entre le plateau et la contreplaque.
24. Procédé de fabrication de modules électroniques du type comprenant chacun un ensemble d'éléments conducteurs distribués sur la face inférieure du module, ledit ensemble d'éléments conducteurs formant moyen de report du module sur une carte mère et/ou moyen de blindage électromagnétique de la face inférieure du module et/ou moyen d'interconnexion électrique avec la carte mère, caractérisé en ce que ledit procédé de fabrication comprend une étape de mise en œuvre du procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, de remise en forme d'un ensemble d'éléments conducteurs distribués sur la face inférieure d'un module électronique.
25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'étape de mise en œuvre du procédé de remise en forme est effectuée systématiquement, pour tous les modules fabriqués.
26. Procédé selon la revendication 24, caractérisé qu'il comprend une étape de détection des modules fabriqués, dits modules défectueux, présentant un défaut, supérieur à un seuil prédéterminé, de forme des sommets des extrémités libres des éléments conducteurs par rapport à une enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle prédéterminée et en ce que l'étape de mise en œuvre du procédé de remise en forme n'est effectuée que pour lesdits modules défectueux.
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