FR2949903A1 - Procede d'hybridation de composants electroniques, notamment de detection - Google Patents

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Abstract

Ce procédé d'hybridation de deux composants électroniques (10, 20), et notamment de deux circuits électroniques, consiste : ▪ à réaliser des connexions électriques (14, 24) sur l'une des deux faces (12, 22) de chacun des premier et second composants (10, 20), l'une au moins desdites connexions de chacun des couples de connexions ainsi constitué étant réalisée sous la forme d'un plot fusible ; ▪ à positionner en regard l'un de l'autre ledit premier composant avec ledit second composant de manière à mettre en correspondance leurs connexions respectives ; ▪ à chauffer l'assemblage ainsi obtenu de manière à induire la fusion des plots de connexion et la soudure des connexions du premier composant avec les connexions correspondantes du second composant ; ▪ à nettoyer les connexions soudées par le passage d'un liquide de nettoyage dans la zone de connectique ainsi définie. Antérieurement au positionnement du premier composant sur le second composant, on forme des cordons fusibles (42 - 46) sur la face comportant les connexions d'au moins l'un des premier et second composants, de manière à définir au moins un canal d'écoulement du liquide de nettoyage dans la zone de connectique consécutivement à la fusion desdits cordons.

Description

PROCEDE D'HYBRIDATION DE COMPOSANTS ELECTRONIQUES, NOTAMMENT DE DETECTION
DOMAINE DE L'INVENTION 5 L'invention a trait au domaine de l'hybridation de circuits électroniques, tels que des détecteurs infrarouge. De tels détecteurs sont classiquement constitués : - d'une part, d'un circuit de détection des rayonnements, notamment infrarouge, associé ou non à un support transparent auxdits rayonnements, ou les absorbant de 10 manière limitée, apte à transformer lesdits rayonnements en signaux électriques, - et d'autre part, d'un circuit de lecture et d'exploitation, connecté électriquement audit circuit de détection, et destiné à lire et éventuellement à traiter à tout le moins en partie lesdits signaux électriques, le circuit de lecture étant solidarisé à un substrat, ce dernier étant susceptible, dans le cas des détecteurs infrarouge, d'être 15 relié directement ou indirectement à une source froide.
Ces deux circuits sont généralement solidarisés l'un à l'autre par hybridation au moyen de billes ou microbilles d'indium, voire d'alliage étain/plomb, assurant ainsi une double fonction électrique ou mécanique, ou les deux fonctions simultanément. ETAT DE LA TECHNIQUE
Un exemple de réalisation de composants hybridés selon l'état antérieur de la technique est illustré aux figures 1 à 3. Les figures let 2 sont des vues schématiques en section 25 illustrant le positionnement et la soudure ou l'assemblage de deux circuits destinés à être hybridés, et la figure 3 est une vue schématique de dessus illustrant une étape de nettoyage et d'enrobage d'une zone de connectique obtenue par l'hybridation.
L'hybridation selon l'état antérieur de la technique comporte : 30 ^ la réalisation d'un premier circuit 10 comportant sur l'une de ses faces 12 des plots de connexion 14, chaque plot 14 comprenant par exemple une zone de mouillabilité 16 et une bille fusible en indium 18 ; ^ la réalisation d'un second circuit 20, destiné à être hybridé avec le premier circuit 10, et comportant également sur l'une de ses faces 22 des plots de connexion 24, 35 comprenant également une zone de mouillabilité 26 et une bille fusible en indium 28, chacun des plots de connexion 24 étant destiné à être mis en contact avec un plot 14 correspondant du premier circuit 10 ; 20 ^ le positionnement (figure 1) du premier circuit 10 sur le second circuit 20 de manière à placer chaque plot 14 du premier circuit en contact avec un plot 24 du second circuit 20 ; ^ le chauffage de l'ensemble à une température sélectionnée de manière à induire la fusion des billes en indium puis la soudure des plots 14 du premier circuit 10 avec les plots 24 du second circuit 20 (figure 2). Une zone de connectique 30, formée uniquement de ponts verticaux 32, est ainsi réalisée entre les deux circuits 10 et 20, dont une vue schématique de dessus est illustrée à la figure 3 ; ^ le nettoyage de la zone de connectique 30 par le passage d'un liquide de nettoyage de manière à évacuer des résidus éventuels liés aux étapes précédentes ; et ^ optionnellement, l'enrobage de la zone de connectique 30 par un matériau d'enrobage, tel que de la colle de type époxy.
Les liquides de nettoyage et d'enrobage sont usuellement introduits dans la zone de connectique 30 au niveau de l'un des côtés 34 du composant hybridé (flèches sur la figure 3). Le liquide de nettoyage est classiquement récupéré sur l'un ou les trois autres cotés au moyen d'un dispositif d'aspiration, dénommé aspirette dans le domaine technique considéré.
En revanche, le liquide d'enrobage, lorsqu'il est mis en oeuvre, n'est pas aspiré, sa viscosité tendant à le maintenir sur place, c'est-à-dire dans la zone de connectique. Il forme un bourrelet périphérique, qui peut s'avérer gênant et que l'on souhaite faire disparaître, et à tout le moins minimiser. En effet, le débordement du liquide d'enrobage par les bords latéraux crée un bourrelet résiduel qui provoque des contraintes sur le composant hybridé, ce qui dégrade ses fonctions électriques et provoque des clivages, c'est-à-dire des cassures, susceptibles d'entraîner la fissuration du ou des composants hybridés, voire leur cassure.
L'un des défauts majeurs résultant de l'étape de nettoyage réside dans l'évacuation du liquide utilisé par les bords latéraux 36, 38 dudit composant hybridé.
De fait, il est nécessaire d'utiliser une grande quantité de liquide afin de tenir compte du liquide s'échappant par les bords, et s'assurer que ledit liquide pénètre de manière adéquate dans la zone de connectique. L'étape de nettoyage est ainsi plus longue à réaliser et donc plus coûteuse.
En outre, les produits contenus dans ce liquide de nettoyage, sont agressifs et corrosifs. En utilisant une grande quantité de liquide il existe un risque non négligeable de dégradation du composant hybridé.
EXPOSE DE L'INVENTION
Le but de la présente invention est de résoudre les problèmes susmentionnés en proposant un procédé d'hybridation tendant d'une part, à mieux diriger les liquides de nettoyage, voire d'enrobage, et ainsi limiter la quantité de liquide utilisé et d'autre part, à limiter dans le cas d'un enrobage la formation de bourrelets résiduels.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'hybridation de deux composants électroniques, et notamment de deux circuits électroniques, par exemple un circuit de détection infrarouge, sur un second circuit, par exemple un circuit de lecture et d'exploitation, consistant : ^ à réaliser des connexions électriques sur l'une des deux faces de chacun des premier et second composants, lesdites connexions des premier et second composants étant destinées à être en contact respectif lorsque lesdits composants sont assemblés l'un avec l'autre, l'une au moins desdites connexions de chacun des couples de connexions ainsi constitué étant réalisée sous la forme d'un plot fusible ; ^ à positionner en regard l'un de l'autre ledit premier composant avec ledit second composant de manière à mettre en correspondance leurs connexions respectives ; ^ à chauffer l'assemblage ainsi obtenu de manière à induire la fusion des plots de connexion et la soudure des connexions du premier composant avec les connexions correspondantes du second composant ; ^ à nettoyer les connexions soudées par le passage d'un liquide de nettoyage dans la zone de connectique ainsi définie.
Selon l'invention, le procédé comporte, antérieurement au positionnement du premier composant sur le second composant, une étape de formation de cordons fusibles sur la face comportant les connexions d'au moins l'un des premier et second composants, de manière à définir au moins un canal d'écoulement du liquide de nettoyage dans la zone de connectique consécutivement à la fusion desdits cordons.
En d'autres termes, la surface de fuite des liquides dans le sens transversal de l'écoulement de ceux-ci est limitée par la formation de parois résultant de la fusion des cordons. La surface de fuite étant réduite, il peut être utilisé moins de liquide pour noyer la zone de connectique.
Selon l'invention, le procédé d'hybridation peut également comporter, consécutivement à l'étape de nettoyage, une étape d'enrobage de la zone de connectique par de la colle de type époxy. Selon cette configuration, le cordon caractéristique de l'invention permet de confiner ledit matériau d'enrobage au sein de la zone de connectique, et corollairement, de limiter les bourrelets résiduels résultant des débordements du liquide d'enrobage, et en l'espèce de ladite colle.
Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le procédé comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : ^ les cordons sont réalisés en indium ; ^ les cordons sont formés simultanément à la formation des connexions.
Selon un mode particulier d'hybridation de composants, et notamment dans le cas de l'hybridation simultanée de plusieurs circuits de détection indépendants (premiers composants) sur une tranche de circuit de lecture (deuxième composant), les zones de connectique de chacun desdits premiers composants avec ledit second composant correspondantes sont indépendantes, et un canal d'écoulement est défini pour chacune de ces zones de connectique, conformément à ce qui a été précédemment évoqué. Après hybridation, on procède alors à une singularisation, notamment par découpe, afin d'aboutir à une pluralité d'entités élémentaires, et par exemple, une pluralité de composants hybridés.
Selon un autre mode particulier d'hybridation de composants, on procède à l'hybridation tranche sur tranche ou wafer sur wafer des deux composants, ledit premier composant comportant en fait une pluralité de circuits de détection non singularisés, et le second composant comportant une pluralité de circuits de lecture, également non singularisés. Dans cette configuration, on définit pour chacune des entités élémentaires une zone de connectique spécifique, confinée selon le procédé de l'invention. Après hybridation, on procède alors à la singularisation, notamment par découpe, pour obtenir lesdites entités élémentaires, et par exemple, des composants hybridés.
L'invention concerne enfin plus spécifiquement un procédé d'hybridation du circuit de détection sur un circuit de lecture pour réaliser un détecteur infrarouge.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et réalisée en relation avec les dessins annexés, dans lesquels des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues, et dans lesquels : ^ les figures 1 à 3 sont, comme déjà indiqué, des vues schématiques illustrant un procédé d'hybridation de l'état de la technique décrit en relation avec le préambule ; ^ les figures 4 à 6 sont des vues schématiques illustrant un procédé d'hybridation selon l'invention ; ^ la figure 7 est une vue schématique illustrant un procédé d'hybridation de plusieurs circuits comportant des zones de connectique indépendantes.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le procédé selon l'invention diffère dans l'exemple donné du procédé d'hybridation de l'état antérieur de la technique précédemment décrit par le fait que deux cordons latéraux 40, 42 sont réalisés respectivement sur les bords latéraux 36, 38 de la face 12 du premier circuit 10 (par exemple un circuit de détection de rayonnement infrarouge), et que deux cordons latéraux 44, 46 correspondants sont réalisés respectivement sur les bords latéraux 36, 38 de la face 22 du second circuit 20 (et par exemple un circuit de lecture et d'exploitation des signaux générés par le circuit de détection) (figure 4). Les cordons 42-46 sont, par exemple, réalisés en indium sur des zones de mouillabilité correspondantes 48 de manière simultanée aux plots 14 et 24 des premier et second circuits 10, 20.
Après positionnement des deux circuits 10, 20 l'un au dessus de l'autre, avec mise en contact des plots correspondants, le chauffage de l'ensemble induit également la fusion des cordons 42 - 46 (figure 5), avantageusement réalisés dans le même matériau que celui constitutif des plots de connexion. Une paroi latérale 50, 52 est ainsi définie sur chaque bord latéral 36, 38 du composant hybridé (figure 6), fermant de manière étanche les bords 36, 38. Les parois 50, 52 définissent ainsi un canal d'écoulement du liquide de nettoyage introduit par le bord 34 au niveau de la zone de connectique. Lesdites parois définissent également une zone de confinement du matériau d'enrobage, le cas échéant mis en oeuvre, au niveau de la zone de connectique. 535 La figure 7 illustre schématiquement en vue de dessus l'hybridation d'un premier wafer sur un second wafer de manière à créer de multiples zones de connectique 30 indépendantes. Le premier wafer comporte une pluralité de composants électroniques élémentaires, et par exemple une pluralité de circuits de détection de rayonnement infrarouge, et le second wafer comporte une pluralité de composants électroniques, et par exemple de circuits de lecture et d'exploitation des signaux générés par lesdits circuits de détection. Chacune des zones de connectique indépendantes définies entre lesdits composants élémentaires, est bordée par des parois latérales 50, 52 formées de manière analogue à celle décrite précédemment.
Consécutivement à l'hybridation, on procède à la singularisation, par exemple par découpage, des détecteurs alors obtenus.
Il a été décrit l'hybridation de deux circuits par la formation de plots sur une face de chacun d'entre eux de manière à obtenir des ponts de connexion verticaux. Bien entendu, l'invention s'applique également au cas où les ponts de connexion verticaux 32 sont réalisés à partir d'un seul plot formé sur une face de l'un des premier et second circuits. De manière plus générale, l'invention s'applique à tout type de formation de ponts verticaux.
De même, chacune des deux parois 50, 52 peut être réalisée à partir d'un seul cordon formé sur l'un des deux circuits à assembler.
De même, il a été décrit la formation de parois continues dans l'espace. En variante, des parois discontinues peuvent être réalisées, si leur réalisation technique est plus aisée ou si l'efficacité de fabrication est plus élevée. On notera que dans le cas de parois discontinues, la surface de fuite des liquides est tout de même réduite par rapport à l'absence totale de paroi.
De même, il a été décrit des parois rectilignes et parallèles. En variante, l'extrémité des parois peut se rapprocher de manière à canaliser de manière plus sensible le flux de liquide sortant.
De manière plus générale, la topologie des parois peut être quelconque et s'adapter à la 35 topologie des zones de connectique.
On conçoit l'intérêt de la présente invention dans le cadre de l'hybridation de composants.
Outre le fait qu'en raison de la canalisation imposée au liquide de nettoyage, celui-ci assure de manière plus efficace la fonction qui lui est dévolue, la durée de cette étape de nettoyage s'en trouve réduite, diminuant de fait les coûts.
En raison de cette diminution de la durée de nettoyage, les éléments présents dans la zone de connectique et sensibles au liquide de nettoyage sont de fait moins altérés.
En outre, le confinement imposé au matériau d'enrobage, lorsqu'il est mis en oeuvre, permet de réduire, voire de supprimer les résidus latéraux ou bourrelets, classiquement 10 observés avec les techniques de l'art antérieur.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé d'hybridation de deux composants électroniques (10, 20), et notamment de deux circuits électroniques, consistant : ^ à réaliser des connexions électriques (14, 24) sur l'une des deux faces (12, 22) de chacun des premier et second composants (10, 20), lesdites connexions des premier et second composants étant destinées à être en contact respectif lorsque lesdits composants sont assemblés l'un avec l'autre, l'une au moins desdites connexions de chacun des couples de connexions ainsi constitué étant réalisée sous la forme d'un plot fusible ; ^ à positionner en regard l'un de l'autre ledit premier composant avec ledit second composant de manière à mettre en correspondance leurs connexions respectives ; ^ à chauffer l'assemblage ainsi obtenu de manière à induire la fusion des plots de connexion et la soudure des connexions du premier composant avec les connexions correspondantes du second composant ; ^ à nettoyer les connexions soudées par le passage d'un liquide de nettoyage dans la zone de connectique ainsi définie ; caractérisé en ce que antérieurement au positionnement du premier composant sur le second composant, on forme des cordons fusibles (42 - 46) sur la face comportant les connexions d'au moins l'un des premier et second composants, de manière à définir au moins un canal d'écoulement (50, 52) du liquide de nettoyage dans la zone de connectique consécutivement à la fusion desdits cordons.
  2. 2. Procédé d'hybridation de deux composants électroniques (10, 20) selon la revendication 1, comportant consécutivement à l'étape de nettoyage, une étape d'enrobage de la zone de connectique dans un matériau d'enrobage, caractérisé en ce que ledit matériau d'enrobage est confiné au sein de la zone de connectique par le canal (50, 52) défini par les cordons fusibles (42 û 46).
  3. 3. Procédé d'hybridation de deux composants électroniques (10, 20) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les cordons (42 û 46) et les plots de connexion sont réalisés en indium.
  4. 4. Procédé d'hybridation de deux composants électroniques (10, 20) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les cordons sont formés simultanément avec les connexions.
  5. 5. Procédé d'hybridation de plusieurs composants électroniques (10, 20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différents composants comprennent des zones de connectique indépendantes, destinées à être singularisées, notamment par découpage postérieurement à l'hybridation, et en ce qu'un canal d'écoulement est défini pour chacune de ces zones de connectique.
  6. 6. Procédé pour la réalisation d'un détecteur de rayonnement infrarouge, ledit détecteur étant constitué : - d'un circuit de détection des rayonnements infrarouge, associé ou non à un support transparent auxdits rayonnements, ou les absorbant de manière limitée, apte à transformer lesdits rayonnements en signaux électriques, - et d'un circuit de lecture et d'exploitation, connecté électriquement audit circuit de détection par hybridation au moyen de billes ou microbilles d'indium, et destiné à lire et éventuellement à traiter à tout le moins en partie lesdits signaux électriques, le circuit de lecture étant solidarisé à un substrat, ce dernier étant susceptible d'être relié directement ou indirectement à une source froide, ledit procédé consistant : ^ à réaliser des connexions électriques (14, 24) sur l'une des deux faces (12, 22) de chacun des circuits de détection et de lecture (10, 20), lesdites connexions des circuits de détection et de lecture étant destinées à être en contact respectif lorsque lesdits circuits sont assemblés l'un avec l'autre, l'une au moins desdites connexions de chacun des couples de connexions ainsi constitué étant réalisée sous la forme d'un plot fusible ; ^ à positionner en regard l'un de l'autre ledit circuit de détection avec ledit circuit de lecture de manière à mettre en correspondance leurs connexions respectives ; ^ à chauffer l'assemblage ainsi obtenu de manière à induire la fusion des plots de connexion et la soudure des connexions du circuit de détection avec les connexions correspondantes du circuit de lecture ; ^ à nettoyer les connexions soudées par le passage d'un liquide de nettoyage dans la zone de connectique ainsi définie ; caractérisé en ce que antérieurement au positionnement du circuit de détection sur le circuit de lecture, on forme des cordons fusibles (42 - 46) sur la face comportant les connexions d'au moins l'un desdits circuits, de manière à définir au moins un canal d'écoulement (50, 52) du liquide de nettoyage dans la zone de connectique consécutivement à la fusion desdits cordons.
  7. 7. Procédé pour la réalisation d'un détecteur de rayonnement infrarouge selon la revendication 6, caractérisé : - en ce que, consécutivement à l'étape de nettoyage, on réalise une étape d'enrobage de la zone de connectique dans un matériau d'enrobage, et notamment dans de la colle type époxy, - et en ce que ledit matériau d'enrobage est confiné au sein de la zone de connectique par le canal (50, 52) défini par les cordons fusibles (42 û 46).
  8. 8. Procédé pour la réalisation d'un détecteur de rayonnement infrarouge selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les cordons (42 û 46) et les plots de connexion sont réalisés en indium.
  9. 9. Procédé pour la réalisation d'un détecteur de rayonnement infrarouge selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les cordons sont formés simultanément avec les connexions.
  10. 10. Procédé pour la réalisation d'un détecteur de rayonnement infrarouge selon l'une des revendications 6 à 9, par hybridation d'une pluralité de circuits de détection positionnés sur un même premier wafer sur une pluralité de circuits de lecture et d'exploitation positionnés sur un même second wafer, caractérisé en ce que les différents circuits comprennent des zones de connectique indépendantes, destinées à être singularisées, notamment par découpage postérieurement à l'hybridation, et en ce qu'un canal d'écoulement est défini pour chacune de ces zones de connectique.
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