FR2570544A1 - Procede d'encapsulage de composants semi-conducteurs montes sur une bande porteuse - Google Patents

Procede d'encapsulage de composants semi-conducteurs montes sur une bande porteuse Download PDF

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Abstract

PROCEDE D'ENCAPSULAGE, AU MOYEN D'UN POLYMERE, DE COMPOSANTS TENUS PAR LEURS CONDUCTEURS 7 DANS L'ORIFICE D'UN SUPPORT ANNULAIRE PREVU SUR UNE BANDE PORTEUSE. UN FILM DE POLYMERE 8, ADHESIF SUR UNE FACE, EST FORME EN COUPELLE 9, 10, L'ADHESIF ETANT DU COTE INTERIEUR. ON REMPLIT LE FOND 10 DE LA COUPELLE AVEC UN POLYMERE DE MOULAGE 15 ET ON PLACE LA COUPELLE SOUS L'ORIFICE DU SUPPORT, DE SORTE QUE SES BORDS 9 CORRESPONDENT AU SUPPORT ET QUE LE COMPOSANT 1 SOIT EN CONTACT AVEC LA COUCHE DE MOULAGE 15. ON LIE LA COUPELLE AU SUPPORT, PAR PRESSION ET CHAUFFAGE. ON RECOUVRE UNE FACE DU COMPOSANT D'UNE COUCHE PROTECTRICE DE POLYMERE 15, JUSQU'AU BORD INTERIEUR DU SUPPORT ET EN CONTACT AVEC LA COUCHE DE MOULAGE, ET ON DURCIT LES COUCHES 15, 15 PAR ACTION DE LA CHALEUR, DE FACON A CE QU'ELLES ENFERMENT LE COMPOSANT.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé
d'encapsulage de composants, en particulier des semi-con-
ducteurs, montés sur une bande de maintien et supportés par leurs conducteurs dans un trou défini par un support annulaire de conducteurs sur la bande, l'encapsulage
étant effectué au moyen d'un polymère ou d'une matière ana-
logue.
Les composants non protégés sont exposes à l'ac-
tion de l'environnement et à des dommages mécaniques pen-
dant les phases de manipulation des composants ou des pro-
duits dans lesquels ils sont incorporés. Par conséquent, il faut encapsuler les composants sur la bande porteuse ou de maintien, de manière à ce que la bande et les composants
qu'elle porte se comportent dans les machines de fabrica-
tion automatique de la même façon que des composants non en-
capsulés.
Dans les procédés connus de protection des compo-
sants sur bande porteuse, on protège seulement la surface
du composant semi-conducteur (voir la publication GB-A-
2 009 504) ou seulement le composant et les conducteurs qui en partent. Par suite, les composants sont difficiles
à manipuler dans des machines d'encapsulage automatique.
Dans la demande publiée FI 840 981, on décrit un procédé dans lequel le polymère d'encapsulage est limité à une zone désirée de la bande porteuse. Dans la publication de la Conférence IMC-1984 "Encapsulage Plastique de Pastilles sur
Bande Porteuse", on présente différents procédés d'encapsu-
lage selon lesquels un polymère d'encapsulage est appliqué sur des composants semi-conducteurs, ou sur des composants
semi-conducteurs et leurs conducteurs de raccordement.
D'autre part, dans la Publication GB-A-2 072 424, on décrit un procédé selon lequel on utilise une coupelle
métallique profilée pour encapsuler un composant semi-con-
ducteur. La coupelle métallique est fixée par ses bords sous
les conducteurs, au moyen d'un film de polyimide revêtu d'é-
poxy à l'état iLB ou d'une autre couche adhésive appropriée.
On recouvre ensuite le composant d'un film métallique com-
portant un trou par lequel l'espace autour du composant est rempli d'une matière d'encapsulage. Le remplissage d'une coupelle en métal placée sous l'élément semi-conducteur,
avec un polymère d'encapsulage, est présenté comme une mé-
thode possible.
Conformément à la présente invention, une coupel-
le constituée d'un film, par exemple en polyimide, revêtu
d'une couche d'adhésif, est placée sous le support annulai-
re de conducteurs définissant l'orifice de la bande porteu-
se ot doit être placé le composant. Ce procédé donne au com-
posant encapsulé une forme exactement définie. Le film de polyimide utilisé comme matière de coupelle, ainsi que son
revêtement d'adhésif, protègent efficacement les conduc-
teurs et le composant. Le composant est facile à manipuler, lorsqu'on utilise une machine automatique, puisqu'il est
situé dans le plan du support annulaire.
Par ce procédé, le composant est protégé dans
toutes les directions par une couche mince de matière d'en-
capsulage. Il ne se produit pas de tensions dues aux diffé-
rences des coefficients de dilatation thermique du composant et de la matière d'encapsulage, qui sont habituelles si un
seul côté d'un élément est protégé et qui tendent à endom-
mager l'élément.
Les composants sur bande porteuse, encapsulés de
tous les côtés conformément à la présente invention, con-
viennent pour l'utilisation comme composants discrets. A la différence des procédés connus, on utilise un film, de
préférence en polyimide, revêtu d'une couche d'adhésif ac-
tivée par chauffage, ainsi qu'un film porteur comportant des supports annulaires de conducteurs. La coupelle en film moulable est scellée sur les conducteurs situés sous le support annulaire de conducteurs. La matière d'encapsulage est limitée à la zone définie par les bords intérieurs du support annulaire, de sorte que la coupelle, le support
annulaire et le polymère d'encapsulage constituent ensem-
ble une microcapsule autour du composant semi-conducteur.
De façon plus spécifique, le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'une structure en cou- pelle,comportant des bords et un fond,est constituée d'un film revêtu d'une couche d'adhésif, de sorte que celle-ci se trouve sur la face intérieure de la structure; le fond de la structure en coupelle est rempli d'une couche de
moulage, de préférence une couche de polymère; la struc-
ture en coupelle est placée dans l'orifice de la bande,de sorte que les bords de la structure s'étendent sous le support annulaire, et le composant est mis en contact avec la couche de moulage; la structure en coupelle est liée, par application de pression et de chaleur à ses bords, au support annulaire; un cÈté du composant est recouvert d'une couche de protection, de préférence une couche de polymère, qui s'étend au-delà des bords du composant jusqu'au bord intérieur du support annulaire, en contact avec la couche
de moulage; et la couche de moulage et la couche de pro-
tection sont soumises à un traitement de durcissement à
chaud de façon à enfermer le composant.
Les composants protégés par le procédé conforme à l'invention peuvent être avantageusement utilisés dans
des machines de mise en place et de liaison de composants.
Dans la phase de mise en place, les composants comportant des conducteurs repliés sont liés sur un substrat et les
conducteurs sont soudés aux plots de jonction sur le substrat.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de
la description qui 'a suivre.
L'invention sera mieux comprise à l'aide du com_
plément de description ci-après, qui se réfère aux dessins
annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe et la figure 2 une vue de dess;s n'un composant à liaison automatique sur bande porteuse; la figure-3 illustre schématiquement la formation d'une coupelle, óonformément au procédé de l'invention; la figure 4 est une coupe et la figure 5 est une vue de dessus d'une coupelle de protection;
la figure 6 illustre schématiquement la distri-
bution du polymère sur le fond de la coupelle; la figure 7 illustre, en coupe, la fixation d'une coupelle à la bande porteuse; la figure 8 illustre en coupe et la figure 9 en vue de dessus la distribution et l'application du polymère sur le composant; la figure 10 illustre schématiquement les phases simultanées de liaison, de protection et de prédurcissement; la figure 11 est une coupe et la figure 12 une vue de dessus d'un composant complètement protégé; et
la figure 13 est une coupe d'un composant compor-
tant une protection complète, détaché de la bande porteuse.
Il doit être bien entendu,toutefois, que ces des-
sins et les parties descriptives correspondantes sont don-
nés uniquement a titre d'illustration de l'objet de l'inven-
tion, dont ils ne constituent en aucune manière une limi-
tation. Un composant 1 à liaison automatique sur bande
est supporté,comme représenté sur la figure 1,par ses élec-
trodes de conducteurs 7 sous un trou carré d'une bande 2 en polyimide, de sorte qu'une zone annulaire 4 subsiste entre les bords du trou et le composant 1. Cet espace 4 est entouré par un support annulaire 5, faisant partie de la bande 2, qui est lui-même entouré par quatre intervalles allongés 3. Les conducteurs 7 traversent l'espace 4 et les intervalles 3 et fixent le composant 1 à des zones 6 de
plots de contrôle, à l'extérieur des intervalles. La cons-
tructiQn décrite ci-dessus est le point de départ du pro-
cédé de protection en cinq phases, décrit ci-après.
PHASE 1
On presse un film 8 de polyimide, d'une épdisseur de 50 Dm environ, revêtu d'une couche d'adhésif prédurcie, au moyen d'outils de formage 12, 13 avec moyens de maintien 22 et moyens de coupe 23, de manière à obtenir une coupelle
9, 10, 11 à bords modérément inclinés 11. On sépare la cou-
pelle 9, 10, 11il du film 8 de façon à ce qu'elle comporte un rebord 9 de largeur désirée (figure 4). La profondeur de la
coupelle est telle qu'un espace de 100 à 200 gm subsiste en-
tre la face inférieure du composant semi-conducteur 1 et le fond 10 de la coupelle. La dimension du rebord 9 de la coupelle
9, 10, 11 est déterminée en fonction des dimensions du sup-
port annulaire 5. Les dimensions extérieures du rebord de la
coupelle sont inférieures de 100 à 100 gm aux dimensions ex-
térieures du support annulaire 5. Cette disposition et l'a-
lignement exact de la coupelle 9, 10, 11, pendant la phase de liaison, ont pour effet que les conducteurs 7 sur la zone de connexion ILB ne sont pas coupés contre le rebord de la
coupelle 9,10,11, pendant la phase de pliage.
PHASE 2
La coupelle 9,10,11 ainsi formée est remplie avec un polymère 15, sur son fond 10 (figure 6). Il en résulte
la formation d'une couche protectrice de polymère, sans vi-
des, sous le composant 1. Le polymère 15 est distribué seu-
lement en une quantité telle qu'il remplit l'espace entre le composant 1 et la coupelle 9, 10,11 mais ne soulève pas
le composant 1.
PHASE 3
On fixe la coupelle 9, 10,11 sous le composant 1, au moyen de la couche d'adhésif prédurci 21 prévue sur le film 8 de la coupelle (figure 7). L'adhésif prédurci nécessite un traitement à chaud, à une température de 100 à 200 C,
pour effectuer la liaison au film de la bande porteuse 2.
On insère la coupelle 9, 10, 11 dans la matrice
de presse 17,de configuration correspondant à la coupelle.
La matrice 17 est chauffée et elle presse la coupelle 9, , 11 sur la bande porteuse. La jonction 5 est refroidie avant le relchement de la compression, pour assurer la fixation permanente de la coupelle 9, 10, 11. Pendant la phase de liaison, l'adhésif ou ciment doit remplir l'espace entre les conducteurs 7 et constituer une couche isolante
de polymère entre les conducteurs 7. Cela impose une con-
dition d'épaisseur de 25 à 35 gm pour la couche d'adhésif.
PHASE 4
On recouvre le composant 1 d'une couche protec-
trice de polymère 15' (figure 8). On déplace l'applicateur
14 en spirale sur le composant 1, de sorte que sa trajectoi-
re recouvre entièrement toute la zone revêtue (figure 9).
L'applicateur 14 et le mouvement de son extrémité sont pré-
vus de sorte que le polymère 15' est régulièrement étalé
sur toute la trajectoire de l'extrémité. On dose la quanti-
té de polymère 15' de manière à remplir l'espace 4 entre le bord du composant 1 et le rebord 9 de la coupelle 9, 10,11
et de manière à soulever la surface du composant 1 légère-
ment au-dessus de la surface du film porteur 2. Les visco-
sités des polymères de protection utilisés sont de l'ordre de 5 000 à 40 000 cPs. Le choix du polymère de protection est déterminé par ses propriétés de protection, sa durée et sa température de durcissement et ses caractéristiques
de mouillage.
Les caractéristiques de mouillage du polymère de protection 15' peuvent être améliorées par chauffage de la coupelle 9, 10, 11 puisque la viscosité du polymère de protection diminue lorsque la température augmente. Dans
ce cas, les phases 3 et 4 sont exécutées simultanément (fi-
gure 10). Le prédurcissement du polymère de protection peut également être prévu dans cette phase, lorsque le composant
protégé est solidement tenu et que la température et la du-
rée d'appliçation de la matrice de pressage sont correcte-
ment réglées pour le polymère. La matrice de pressage 17 comporte des canaux de refroidissement 18, qui permettent d'abaisser la température de la matrice 17, et un canal de
chasse 19 pour détacher le composant encapsulé 1 de la ma-
trice 17. Lorsque l'application du polymère de protection ' est effectuée sous vide, cela accélère, en combinaison
avec le chauffage, l'élimination des gaz engendrés et évi-
te la formation de cavités dans l'encapsulage.
PHASE 5
On déplace la bande porteuse 2 et les composants
encapsulés 1, à travers un four de prédurcissement (non re-
présenté). Le polymère de protection 15 est prédurci et le film porteur est enroulé sur une bobine en même temps qu'un
ruban d'espacement. La bobine est ensuite transférée au dur-
cissement final du polymère de protection.
On peut maintenant séparer le composant encapsulé
de la bande porteuse 2, par exemple par une coupe à l'en-
droit des bords extérieurs des intervalles 3,et on replie les conducteurs 7 par lesquels le composant 1 est soudé sur la plaquette de circuit imprimé (figure 13). Les composants
peuvent être places et collés par leur base sur la plaquet-
te de circuit imprimé et tous les composants peuvent ensuite
être soudés simultanément ou individuellement.
Les polymères d'encapsulage 15 et 15' utilisés peuvent être une résine de type époxy, silicone ou phénol
(par exemple CASTAL 341 FR ou SUMITOMO CR 2000). Une condi-
tion importante est que le moulage de résine ne laisse pas
de vides entre le composant 1 et la coupelle 9, 10,11.
Le film 8 pour la coupelle 9, 10, 11 peut égale-
ment être un film en polyester,à la place du film en poly-
imide, par exemple NITTO JR 2250. D'autres films moulables
sont également utilisables.
La couche d'adhésif qui recouvre la surface du film 8 de la coupelle peut être tout adhésif usuel à base
ee silicone, d'époxy ou acrylique. La couche adhésive n'a-
dhère pas a froid et elle est facilement formée.
La bande porteuse 2 peut être par exemple un film de polyester, au lieu du film de polyimide. Dans ce cas, le film 8 de la coupelle est de préférence également un film de polyester.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in-
vention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réa-
lisation et d'application qui viennent d'être décrits de
façon plus explicite; elle en embrasse au contraire tou-
tes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du techni-
cien en la matière, sans s'écarter du cadre ni de la portée
de la présente invention.

Claims (6)

Revendications
1. Procédé pour l'encapsulage de composants (1), en particulier de composants semi-conducteurs, montés sur une bande porteuse (2) et supportés par leurs conducteurs (7) sous un trou (20) défini par un support annulaire (5) de conducteurs prévu sur la bande porteuse (2), l'encapsulage
étant effectué avec un polymère (15,15') ou une matière si-
milaire, caractérisé en ce qu'il consiste à: - former une structure en coupelle (9,10,11) comportant des rebords (9) et un fond (10), à partir d'un film(8) revêtu d'une couche d'adhésif(21),de sorte que la couche
d'adhésif se trouve sur la face intérieure de la struc-
ture (9,10,11),
- remplir le fond (10) de la structure en forme de cou-
pelle (9,10,11) avec une couche de moulage (15), de préférence une couche de polymère, - placer la structure en forme de coupelle (9,10,11) sous le trou (20) de la bande porteuse, de sorte que les rebords (9) de la structure s'étendent sous le support annulaire (5) et que le composant (1) -est mis en contact avec la couche de moulage (15), - lier la structure en coupelle (9,10,11) à l'endroit
de ses bords (9) au support annulaire (5), par pres-
sion et chauffage de la structure,
- recouvrir une face du composant (1) d'une couche pro-
tectrice (15'), de préférence une couche de polymère, qui s'étend au-delà des bords du composant (1) jusqu'au bord intérieur du support annulaire (5),en contact avec la couche de moulage (15), et
- soumettre la couche de moulage (15) et la couche pro-
tectrice (15') à un traitement thermique de durcisse-
ment, de façon à ce qu'elles enferment le composant(1).
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une même matière, par exemple un polymère, pour la couche de moulage (15) et la couche protectrice
(15'),
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce qu'on utilise des polymères différents pour la cou-
che de moulage (15) et la couche protectrice (15').
4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'application de la couche de moulage (15), la liaison de la structure en forme de coupelle (9,10,11)
et l'application de la couche protectrice (15') sont ef-
fectuées dans des phases séparées (figures 7,8,9).
5. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'application de la couche de moulage (15), la liaison de la structure en forme de coupelle (9,10,11)
et l'application de la couche protectrice (15') sont ef-
fectuées dans une même phase (figure 10).
6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que les phases de pression et de chauffage sont ef-
fectuées avec utilisation d'un seul et même dispositif de
pression,chauffé (16-19).
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