FR2976719A1 - METHOD FOR PRODUCING A BILAMIC CURVED MICROELECTRONIC COMPONENT, AND MICROELECTRONIC COMPONENT THUS OBTAINED - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING A BILAMIC CURVED MICROELECTRONIC COMPONENT, AND MICROELECTRONIC COMPONENT THUS OBTAINED Download PDFInfo
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Abstract
Le procédé de fabrication d'un circuit microélectronique courbé consiste : ▪ à fabriquer à une première température un composant microélectronique comprenant au moins deux couches superposées (12, 14) et mécaniquement solidaires l'une de l'autre, lesdites couches (12, 14) présentant des coefficients de dilatation thermique différents ; ▪ à réaliser un empilement comprenant : o un substrat rigide (20) ; o ledit composant microélectronique; et o un matériau d'assemblage (18) en phase liquide intercalé entre le substrat rigide (20) et le composant microélectronique, le matériau d'assemblage (18) étant apte à se solidifier à une seconde température différente de la première température ; ▪ à soumettre le composant microélectronique et le matériau d'assemblage (18) à la seconde température ; et ▪ lorsque le composant microélectronique est à la seconde température, à solidifier le matériau d'assemblage (18).The method of manufacturing a curved microelectronic circuit consists in: ▪ fabricating at a first temperature a microelectronic component comprising at least two superimposed layers (12, 14) and mechanically integral with each other, said layers (12, 14 ) having different thermal expansion coefficients; Performing a stack comprising: a rigid substrate (20); said microelectronic component; and o a liquid phase joining material (18) interposed between the rigid substrate (20) and the microelectronic component, the joining material (18) being adapted to solidify at a second temperature different from the first temperature; ▪ subjecting the microelectronic component and the joining material (18) to the second temperature; and ▪ when the microelectronic component is at the second temperature, to solidify the joining material (18).
Description
PROCEDE POUR LA REALISATION D'UN COMPOSANT MICROELECTRONIQUE COURBE PAR EFFET BILAME, ET COMPOSANT MICROELECTRONIQUE AINSI OBTENU METHOD FOR PRODUCING A BILAMIC CURVED MICROELECTRONIC COMPONENT, AND MICROELECTRONIC COMPONENT THUS OBTAINED
DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention a trait à la réalisation d'éléments non plans, notamment des composants électroniques ou optiques nécessitant une courbure contrôlée. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the production of non-planar elements, in particular electronic or optical components requiring a controlled curvature.
L'invention trouve particulièrement application dans le domaine des capteurs d'images et 10 des émetteurs matriciels, quel que soit leur domaine spectral, infrarouge, visible ultra-violet, rayons X par exemple. The invention is particularly applicable in the field of image sensors and matrix emitters, whatever their spectral range, infrared, visible ultraviolet, X-rays for example.
ETAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
15 Les imageurs électroniques comprennent usuellement un capteur d'image plan, semi-conducteur réalisé en silicium selon la technologie CMOS ou CCD, et une optique qui forme une image de la scène observée sur le capteur d'image. The electronic imagers usually comprise a planar, semiconductor image sensor made of silicon according to CMOS or CCD technology, and an optic which forms an image of the scene observed on the image sensor.
Toutefois, l'utilisation d'une simple lentille convergente en tant qu'optique n'est pas 20 satisfaisante dans la mesure où l'image formée par une telle lentille n'est pas plane mais sphérique, phénomène connu sous le nom de « courbure de champ ». De fait, l'image projetée par une lentille convergente sur un capteur plan est soit nette au centre mais pas sur les bords ou l'inverse. Ceci explique notamment la fabrication d'optiques complexes, formées de groupe de lentilles, ayant en outre subi des traitements de surface spécifiques 25 afin de conformer les images qu'elles produisent au caractère plan du capteur. Cependant, même à l'heure actuelle, les optiques les plus complexes introduisent toujours un certain nombre d'aberrations, tant géométriques que chromatiques, au rang desquelles figurent les distorsions en barillet et en coussinet, les aberrations sphériques (ou aberrations dites de « lumière diffuse »), le coma, l'astigmatisme, le vignettage, les éblouissements, la 30 lumière parasite (reflet), ou encore les franges chromatiques. However, the use of a simple convergent lens as an optic is not satisfactory insofar as the image formed by such a lens is not flat but spherical, a phenomenon known as "curvature". of field ". In fact, the image projected by a convergent lens on a flat sensor is either sharp in the center but not on the edges or vice versa. This explains in particular the manufacture of complex optics, formed of lens group, having furthermore undergone specific surface treatments in order to conform the images they produce to the plane character of the sensor. However, even today, the most complex optics always introduce a number of aberrations, both geometrical and chromatic, among which are distortions in barrel and pincushion, spherical aberrations (or aberrations called "light"). diffuse "), coma, astigmatism, vignetting, dazzling, stray light (reflection), or chromatic fringes.
Une manière efficace de faire disparaître les erreurs induites par la courbure de champ est de modifier la forme du capteur d'image de façon à ce qu'il soit sensiblement de même forme que l'image formée par l'optique. On conçoit donc aisément l'intérêt de concevoir 35 des capteurs courbés dans le domaine de la formation d'image.5 Usuellement, les capteurs numériques, quelle que soit leur technologie (CCD ou CMOS pour le visible, à base de CdHgTe pour l'infrarouge, etc...), et leur configuration (monolithique, hybridé, etc...) comprennent un substrat dans lequel est formé un circuit de lecture des pixels, ce substrat présentant une épaisseur de quelques dizaines de micromètres à plusieurs millimètres. Or, la réalisation d'un substrat courbé, ou plus généralement la réalisation d'un circuit souple, restent difficile pour de telles épaisseurs. En effet, courber un circuit plan présentant une épaisseur élevée (typiquement supérieure à 50 micromètres), et ayant donc une rigidité élevée, provoque des défauts nuisant à la qualité du circuit, comme par exemple des bourrelets, des fêlures, des déchirures, voire même la destruction de connexions et de composants électriques contenus dans le circuit. An effective way of removing the errors induced by the field curvature is to change the shape of the image sensor so that it is substantially of the same shape as the image formed by the optics. It is therefore easy to see the value of designing curved sensors in the field of image formation. Usually, digital sensors, whatever their technology (CCD or CMOS for the visible, based on CdHgTe for infrared, etc ...), and their configuration (monolithic, hybridized, etc ...) comprise a substrate in which is formed a reading circuit of the pixels, this substrate having a thickness of a few tens of microns to several millimeters. However, the production of a curved substrate, or more generally the production of a flexible circuit, remains difficult for such thicknesses. Indeed, bending a planar circuit having a high thickness (typically greater than 50 micrometers), and therefore having a high rigidity, causes defects affecting the quality of the circuit, such as beads, cracks, tears, or even the destruction of electrical connections and components contained in the circuit.
Pour éviter de tels inconvénients, il est possible de concevoir un circuit ayant une épaisseur très faible (typiquement inférieure à 50 micromètres pour un circuit en silicium), et par conséquent une grande souplesse, puis de coller celui-ci sur une membrane élastique qui est ensuite courbée selon la courbure souhaitée, par exemple une membrane précontrainte sous une forme plane lors du collage du circuit dont on relâche la contrainte pour que la membrane retrouve une forme courbée, comme par exemple décrit dans le document «A hemispherical electronique eye camera based on compressible silicon optoelectronics », de Heung Cho KO, Nature Letters, vol. 454/7, août 2008, ou encore une membrane élastique suspendue et déformée par application d'une tige à la courbure souhaitée, comme par exemple décrit dans le document « Curving monolithic silicon for nonplanar focal plane array application », de Rostam Dinyari, Applied Physics Letters 92, 091117_2008. To avoid such drawbacks, it is possible to design a circuit having a very small thickness (typically less than 50 micrometers for a silicon circuit), and therefore a great flexibility, then to stick it on an elastic membrane which is then curved according to the desired curvature, for example a diaphragm preloaded in a plane shape during bonding of the circuit, the stress of which is relaxed so that the membrane finds a curved shape, as for example described in the document "A hemispherical electronic eye camera based on compressible silicon optoelectronics ", from Heung Cho KO, Nature Letters, vol. 454/7, August 2008, or an elastic membrane suspended and deformed by application of a rod to the desired curvature, as for example described in the document "Curving monolithic silicon for nonplanar focal plane array application" by Rostam Dinyari, Applied Physics Letters 92, 091117_2008.
Toutefois l'emploi de telles techniques ne permet pas d'exercer des contraintes radiales importantes, c'est-à-dire dans le plan du circuit, en raison de la colle utilisée pour fixer le circuit à la membrane élastique, colle qui permet d'exercer sensiblement uniquement une force verticale, c'est-à-dire selon un axe perpendiculaire au plan du circuit, ce qui limite le contrôle de la courbure. En outre, il convient une fois le circuit courbé via la courbure de la membrane, de retirer cette dernière tout en collant le circuit courbé sur une pièce rigide présentant la courbure souhaitée, ce qui s'avère particulièrement difficile, sans compter que la colle présente souvent des défauts (bulles, inhomogénéités...) non contrôlables et non prévisibles qui se reportent sur le circuit aminci du fait de la faible épaisseur de ce dernier. La qualité finale du circuit se révèle de fait en grande partie aléatoire. However the use of such techniques does not allow to exert significant radial stresses, that is to say in the plane of the circuit, because of the glue used to fix the circuit to the elastic membrane, glue that allows exert substantially only a vertical force, that is to say along an axis perpendicular to the plane of the circuit, which limits the control of the curvature. In addition, once the circuit is curved through the curvature of the membrane, remove the latter while gluing the curved circuit on a rigid piece having the desired curvature, which proves particularly difficult, besides the present glue often uncontrollable and unpredictable defects (bubbles, inhomogeneities ...) which are related to the thinned circuit because of the thinness of the latter. The final quality of the circuit turns out to be largely random.
Le document US-A-7 397 066 décrit quant à lui différentes techniques pour courber un capteur d'image déposé sur une face d'un substrat plan, et notamment l'emploi d'un effet bilame. Plus particulièrement, un bilame, composé de deux couches de matériaux présentant des coefficients de dilatation thermique différents, est fixé sur la face opposée du substrat sur laquelle est réalisé le capteur d'image, et le bilame est porté à la température « opérationnelle » du capteur d'image. En raison de la différence de coefficients de dilation thermique, il se crée ainsi différentiel de dilation qui courbe le bilame, et par conséquent le substrat sur lequel il est fixé, et de fait le capteur d'image. Document US-A-7 397 066 describes various techniques for bending an image sensor deposited on a face of a planar substrate, and in particular the use of a bimetallic effect. More particularly, a bimetallic strip, composed of two layers of materials having different thermal expansion coefficients, is fixed on the opposite face of the substrate on which the image sensor is made, and the bimetal strip is brought to the "operational" temperature of the image sensor. Because of the difference in thermal expansion coefficients, it is thus created differential expansion which curves the bimetal, and therefore the substrate on which it is attached, and indeed the image sensor.
Toutefois, pour que le capteur d'image conserve la courbure souhaitée, il est nécessaire de conserver le bilame à la température « opérationnelle ». En effet, tout écart de température par rapport à cette température cible induit nécessairement une dilation différente des éléments du bilame, et donc une courbure différente de celui-ci, et delà une courbure différente du capteur d'image. Ceci suppose donc de prévoir des moyens de régulation de température dans le détecteur, caméra ou appareil photo par exemple, qui incorpore le capteur d'image, ce qui est non seulement difficilement envisageable pour les détecteurs grands publics, notamment en raison de la consommation excessive d'énergie de ce type de système. However, in order for the image sensor to retain the desired curvature, it is necessary to keep the bimetallic strip at the "operational" temperature. Indeed, any difference in temperature with respect to this target temperature necessarily induces a different expansion of the elements of the bimetal, and therefore a different curvature thereof, and beyond a different curvature of the image sensor. This therefore requires the provision of temperature control means in the detector, for example a camera or a camera, which incorporates the image sensor, which is not only difficult to envisage for mass-market detectors, particularly because of excessive consumption. of this type of system.
EXPOSE DE L'INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION
Le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un circuit microélectronique courbé utilisant l'effet bilame et permettant de figer le bilame dans sa forme souhaitée sur une grande plage de températures. The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a curved microelectronic circuit using the bimetallic effect and for freezing the bimetallic strip in its desired shape over a wide temperature range.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un circuit microélectronique courbé consistant : ^ à fabriquer à une première température un composant microélectronique comprenant au moins deux couches superposées et mécaniquement solidaires l'une de l'autre, lesdites couches présentant des coefficients de dilatation thermique différents ; ^ à réaliser un empilement comprenant : o un substrat rigide; o ledit composant microélectronique; et o un matériau d'assemblage en phase liquide intercalé entre le substrat rigide et le composant microélectronique, le matériau d'assemblage étant apte à se solidifier à une seconde température différente de la première température ; ^ à soumettre le composant microélectronique et le matériau d'assemblage à la seconde température ; et ^ lorsque le composant microélectronique est à la seconde température, à solidifier le matériau d'assemblage. To this end, the subject of the invention is a method for manufacturing a curved microelectronic circuit consisting in: producing at a first temperature a microelectronic component comprising at least two superimposed and mechanically solid layers of one another, said layers having different coefficients of thermal expansion; performing a stack comprising: a rigid substrate; said microelectronic component; and o a liquid phase joining material interposed between the rigid substrate and the microelectronic component, the joining material being able to solidify at a second temperature different from the first temperature; subjecting the microelectronic component and the joining material to the second temperature; and when the microelectronic component is at the second temperature, to solidify the joining material.
Par « liquide », on entend une phase de la matière où le matériau d'assemblage est déformable et ne s'oppose pas à la courbure du composant microélectronique. Notamment, au sens de l'invention, un matériau d'assemblage liquide peut également présenter une viscosité élevée, comme par exemple une colle polymère. By "liquid" is meant a phase of the material where the connecting material is deformable and does not oppose the curvature of the microelectronic component. In particular, within the meaning of the invention, a liquid assembly material may also have a high viscosity, such as for example a polymer adhesive.
En d'autres termes, l'effet bilame est utilisé pour courber le composant microélectronique qui est figé dans sa courbure par sa solidarisation à un substrat au moyen d'une solidification d'un matériau d'assemblage. In other words, the bimetal effect is used to bend the microelectronic component which is fixed in its curvature by its attachment to a substrate by means of a solidification of an assembly material.
Tout d'abord, dans sa phase liquide, le matériau d'assemblage ne s'oppose pas à la dilatation du composant microélectronique qui forme, ou comporte, un bilame, tout en remplissant, notamment par capillarité, l'espace entre le composant et le substrat. First, in its liquid phase, the assembly material does not oppose the expansion of the microelectronic component which forms or comprises a bimetal while filling, especially by capillarity, the space between the component and the substrate.
Ensuite, en solidifiant le matériau d'assemblage, ce dernier reste ensuite solide pour une large gamme de températures, et notamment toute température inférieure à la température à laquelle le matériau d'assemblage a été solidifié. Le bilame reste donc également figé dans la courbure qu'il présente à la température de solidification du matériau d'assemblage et reste insensible aux variations de température, notamment inférieures, à cette température. Il n'est donc pas besoin de prévoir des mécanismes de régulation de température ou tout autre mécanisme additionnel pour conserver le composant dans la courbure souhaitée. Then, by solidifying the assembly material, the latter then remains solid for a wide range of temperatures, including any temperature below the temperature at which the assembly material has been solidified. The bimetal therefore remains fixed in the curvature it has at the solidification temperature of the assembly material and remains insensitive to temperature variations, especially lower, at this temperature. There is therefore no need to provide temperature control mechanisms or any additional mechanism to keep the component in the desired curvature.
On notera par ailleurs que les étapes de réalisation de l'empilement et de chauffage ne sont pas nécessairement réalisées dans le sens exposé ci-dessus. Par exemple, l'empilement peut être réalisé alors que le matériau d'assemblage et le bilame sont déjà portés à la seconde température. De même, les différents composants peuvent être empilés alors que la matériau d'assemblage est dans une phase solide, par exemple lorsqu'il s'agit d'un matériau fusible, puis l'ensemble porté à une température supérieure à la température de fusion du matériau fusible. Note also that the steps of making the stack and heating are not necessarily carried out in the sense explained above. For example, the stack can be made while the connecting material and the bimetal are already brought to the second temperature. Similarly, the various components can be stacked while the joining material is in a solid phase, for example when it is a fuse material, then the assembly brought to a temperature above the melting temperature fusible material.
Selon un mode de réalisation, au moins le composant microélectronique est pourvu d'une surface mouillable en regard du matériau d'assemblage, et dans lequel le matériau d'assemblage est un matériau de soudure. Selon ce mode de réalisation, le procédé consiste : ^ à empiler le substrat, le composant microélectronique et le matériau de soudure à une température inférieure à la température de fusion du matériau de soudure; ^ à chauffer le composant microélectronique et le matériau de soudure à une température supérieure à la température de fusion du matériau de soudure; et ^ à refroidir le composant microélectronique et le matériau de soudure à une température inférieure à la température de fusion du matériau de soudure. According to one embodiment, at least the microelectronic component is provided with a wettable surface facing the joining material, and wherein the joining material is a solder material. According to this embodiment, the method comprises: stacking the substrate, the microelectronic component and the solder material at a temperature below the melting temperature of the solder material; heating the microelectronic component and the solder material to a temperature above the melting temperature of the solder material; and ^ cooling the microelectronic component and the solder material to a temperature below the melting temperature of the solder material.
En utilisant des matériaux de soudure, usuellement métalliques, dont la température de fusion est élevée, supérieure à la centaine de degrés Celsius, voire égale à plusieurs centaines de degrés Celsius, même dans le cas d'un matériau de soudure à bas point de fusion, comme l'indium par exemple, dont la température de fusion est égale à 156°C, cela signifie donc que le composant microélectronique, comprenant par exemple un capteur d'image, conserve une forme constante pour toutes les conditions de température que rencontre usuellement un détecteur, une caméra ou un appareil photographique par exemple By using welding materials, usually metal, whose melting temperature is high, greater than one hundred degrees Celsius, or even several hundred degrees Celsius, even in the case of a low melting point welding material such as indium, for example, whose melting temperature is equal to 156 ° C., this means that the microelectronic component, comprising for example an image sensor, retains a constant shape for all the temperature conditions usually encountered. a detector, a camera or a camera for example
Le matériau de soudure est par exemple de l'indium (In), un alliage de mercure, de cuivre et d'étain (HgCuSn) dont la température de fusion est égale à 220°C, un alliage d'or et d'étain (AuXSny), par exemple Auo,8SnO.2, dont la température de fusion est égale à 280°C, un alliage d'or et de germanium (AuGe), un alliage d'argent et d'indium (AgIn), de l'argent (Ag), ou un alliage d'étain et de plomb (SnPb). The solder material is, for example, indium (In), an alloy of mercury, copper and tin (HgCuSn) whose melting point is 220 ° C., an alloy of gold and tin (AuXSny), for example Auo, 8SnO.2, whose melting temperature is equal to 280 ° C, an alloy of gold and germanium (AuGe), an alloy of silver and indium (AgIn), of silver (Ag), or an alloy of tin and lead (SnPb).
Les matériaux de soudure à bas point de fusion, comme par exemple de l'In, de Auo,8SnO.2 et du HgCuSn permettent de ne pas soumettre des éléments fragiles du composant microélectronique à des températures trop élevées tout en s'assurant que le composant microélectronique est figé sans sa forme souhaitée sur la gamme de températures usuellement constatée. Le HgCuSn et le AuSn sont quant à eux ductiles et résistants à la corrosion, et le AuSn, qui est non oxydable, ne nécessite pas l'emploi de flux de desoxydation lors de l'assemblage si le matériau d'assemblage est notamment également utilisé en tant que connexion électrique. Low melting point welding materials such as In, Auo, 8SnO.2 and HgCuSn make it possible not to subject fragile elements of the microelectronic component to too high temperatures while ensuring that the microelectronic component is frozen without its desired shape over the temperature range usually found. HgCuSn and AuSn are ductile and corrosion-resistant, and AuSn, which is non-oxidizable, does not require the use of deoxidation fluxes during assembly if, in particular, the connecting material is also used. as an electrical connection.
En outre, l'emploi de matériau de soudure, électriquement conducteur, permet d'assurer une continuité électrique entre le composant et le substrat. De plus, les matériaux métalliques présentent usuellement une bonne conductivité thermique, ce qui permet d'évacuer via le matériau d'assemblage la chaleur du composant électronique courbé si celui-ci vient à s'échauffer au cours de son fonctionnement. In addition, the use of electrically conductive welding material makes it possible to ensure electrical continuity between the component and the substrate. In addition, the metallic materials usually have good thermal conductivity, which allows to evacuate via the assembly material the heat of the curved electronic component if it becomes heated during its operation.
Selon un autre mode de réalisation, dans lequel le matériau d'assemblage est un polymère réticulable par chauffage, le procédé consiste : ^ à empiler le substrat, le composant microélectronique et le polymère réticulable dans sa forme non réticulée à une température inférieure à la température de réticulation du polymère réticulable ; et ^ à chauffer le composant microélectronique et le polymère réticulable à une température supérieure à la température de réticulation polymère réticulable. According to another embodiment, in which the joining material is a heat-curable polymer, the method comprises: stacking the substrate, the microelectronic component and the crosslinkable polymer in its non-crosslinked form at a temperature below the temperature crosslinking the crosslinkable polymer; and heating the microelectronic component and the crosslinkable polymer to a temperature above the crosslinkable polymer crosslinking temperature.
Tout d'abord, l'emploi d'une colle réticulable permet de s'affranchir des surfaces mouillables, usuellement en métaux nobles tel que l'or, utilisées avec les matériaux de soudure. Le nombre total d'étapes de fabrication est donc réduit, et corolairement le coût de fabrication. En outre, le simple fait de ne pas utiliser de matériaux nobles réduit également le coût de fabrication. Ensuite, une fois réticulée, une colle est solide pour une très large gamme de températures, et notamment des températures supérieures à la température de réticulation. Comme la température de réticulation des colles, par exemple, une colle époxy, est généralement inférieure à 150°C, cela signifie que la courbure souhaitée pour le composant microélectronique est obtenue pour des températures plus basses que pour le matériau de soudure et donc pour des contraintes thermiques plus basses sur les éléments fragiles du composant. En outre, pour un même type de colle, il est possible de faire varier ces constituants, et donc de faire varier la température de réticulation, ce qui offre un degré de liberté supplémentaire pour le choix de la courbure du composant. En revanche, une colle réticulable se dégrade plus rapidement qu'un matériau de soudure, présente un coefficient de dilatation thermique plus élevé qu'un matériau de soudure et s'oxyde plus facilement. First, the use of a crosslinkable adhesive eliminates wettable surfaces, usually noble metals such as gold, used with welding materials. The total number of manufacturing steps is reduced, and corollary the cost of manufacture. In addition, the simple fact of not using noble materials also reduces the cost of manufacture. Then, once cured, an adhesive is solid for a very wide range of temperatures, including temperatures above the crosslinking temperature. Since the adhesive crosslinking temperature, for example, an epoxy adhesive, is generally less than 150 ° C., it means that the desired curvature for the microelectronic component is obtained for lower temperatures than for the solder material and therefore for lower thermal stress on the fragile elements of the component. In addition, for the same type of glue, it is possible to vary these constituents, and thus to vary the crosslinking temperature, which provides an additional degree of freedom for the choice of the curvature of the component. On the other hand, a crosslinkable adhesive degrades faster than a solder material, has a higher coefficient of thermal expansion than a solder material, and oxidizes more easily.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau d'assemblage est un polymère réticulable par irradiation, notamment par irradiation UV, le procédé consistant : ^ à empiler le substrat, le composant microélectronique et le polymère réticulable dans sa forme non réticulée ; ^ à soumettre le composant microélectronique et le polymère réticulable à la seconde température ; et ^ lorsque le composant microélectronique et le polymère réticulable sont à la seconde température, à réticuler le polymère réticulable en l'irradiant. According to one embodiment of the invention, the assembly material is a polymer crosslinkable by irradiation, in particular by UV irradiation, the process consisting in: stacking the substrate, the microelectronic component and the crosslinkable polymer in its non-crosslinked form; subjecting the microelectronic component and the crosslinkable polymer to the second temperature; and when the microelectronic component and the crosslinkable polymer are at the second temperature, crosslink the crosslinkable polymer by irradiating it.
Tout d'abord, ce mode de réalisation présente les mêmes avantages qu'une colle réticulable par chauffage. Ensuite, ce mode de réalisation a l'avantage de rendre indépendantes la courbure du composant microélectronique et l'action de solidification du matériau d'assemblage. Notamment dans les modes de réalisation précédents, la courbure souhaitée pour le composant microélectronique est déterminée à la température de solidification du matériau d'assemblage, c'est-à-dire la température de fusion pour un matériau de soudure et la température de réticulation pour une colle réticulable par chauffage. Ainsi donc par exemple, si le processus de fabrication impose un matériau d'assemblage particulier, la conception du bilame doit nécessairement tenir compte de cette température pour obtenir la courbure souhaitée. Avec une colle réticulable par irradiation, par exemple UV, le choix de la température à laquelle le matériau d'assemblage se solidifie est libre, ce qui simplifie la conception du composant microélectronique. Par exemple, il est possible de réticuler une colle réticulable par irradiation UV à une température de 20°C. En revanche, un colle réticulable par irradiation nécessite usuellement des matériels spécifiques et complexes, et donc plus coûteux par exemple qu'une simple enceinte de chauffage. De plus certains éléments microélectroniques sont très sensibles aux irradiations, ce qui peut limiter le type de microcomposants auxquels s'applique ce mode de réalisation. First, this embodiment has the same advantages as a heat-curable adhesive. Next, this embodiment has the advantage of making the curvature of the microelectronic component and the solidification action of the assembly material independent. In particular in the previous embodiments, the desired curvature for the microelectronic component is determined at the solidification temperature of the joining material, that is to say the melting temperature for a welding material and the crosslinking temperature for a heat-curable adhesive. Thus, for example, if the manufacturing process requires a particular joining material, the design of the bimetal must necessarily take into account this temperature to obtain the desired curvature. With a radiation-curable adhesive, for example UV, the choice of the temperature at which the joining material solidifies is free, which simplifies the design of the microelectronic component. For example, it is possible to crosslink a crosslinkable adhesive by UV irradiation at a temperature of 20 ° C. On the other hand, a radiation-curable adhesive usually requires specific and complex materials, and therefore more expensive, for example, than a simple heating enclosure. In addition, certain microelectronic elements are very sensitive to irradiation, which can limit the type of microcomponents to which this embodiment applies.
Selon un mode de réalisation, l'empilement est réalisé en posant le composant microélectronique sur le matériau d'assemblage, la courbure du composant microélectronique et sa solidarisation au substrat pouvant donc être réalisées simultanément. According to one embodiment, the stack is made by placing the microelectronic component on the assembly material, the curvature of the microelectronic component and its attachment to the substrate can therefore be performed simultaneously.
Le matériau d'assemblage prend la forme de plots en matériau de soudure, chacun disposé entre une première surface mouillable du composant microélectronique et une surface mouillage du substrat. On constate que le matériau d'assemblage, lorsqu'il remplit complètement l'espace entre le composant et le substrat, a une influence, bien que faible, sur la courbure du composant microélectronique. Notamment, le matériau d'assemblage se contracte lorsqu'il se fige. En réalisant l'assemblage au moyen de plots, la quantité de matériau d'assemblage est moindre, ce qui diminue l'influence de ce dernier sur la courbure du composant, tout en garantissant une solidarisation de qualité avec le substrat. En outre, les plots peuvent être utilisés, si besoin, comme des interconnexions électriques entre le composant, par exemple un capteur d'image, et le substrat, par exemple un circuit de lecture. Enfin, l'utilisation de plots de soudure et de surfaces mouillables correspondantes permet un auto-alignement des composants lors de la fusion du matériau de soudure et évite ainsi l'emploi de matériels d'alignement très précis et donc très coûteux.35 De manière privilégiée, pour chaque plot en matériau d'assemblage, l'aire des surfaces mouillables associées au plot et le volume de matériau de soudure du plot sont déterminés en fonction de la distance séparant le composant microélectronique à la température de fusion du substrat à l'emplacement du plot. De cette manière, la hauteur de chaque plot peut être choisie égale à sa hauteur d'équilibre, le plot ne subissant donc pas de contrainte mécanique et n'appliquant pas de contrainte sur le bilame, ce qui permet d'améliorer la robustesse mécanique de l'assemblage. En outre, ceci permet de mettre en oeuvre des procédés collectifs d'assemblage auto-alignés, par exemple des procédés permettant d'assembler collectivement plusieurs centaines à plusieurs milliers de puces, et permet d'auto-aligner le composant microélectronique sur le substrat. The joining material is in the form of pads of solder material, each disposed between a first wettable surface of the microelectronic component and a wetting surface of the substrate. It is found that the joining material, when completely filling the space between the component and the substrate, has an influence, although small, on the curvature of the microelectronic component. In particular, the assembly material contracts when it freezes. By performing the assembly by means of pads, the amount of connecting material is less, which reduces the influence of the latter on the curvature of the component, while ensuring a quality bond with the substrate. In addition, the pads may be used, if necessary, as electrical interconnections between the component, for example an image sensor, and the substrate, for example a read circuit. Finally, the use of solder pads and corresponding wettable surfaces allows self-alignment of the components during the melting of the solder material and thus avoids the use of very precise and therefore very expensive alignment materials. preferred for each pad of assembly material, the area of the wettable surfaces associated with the pad and the volume of solder material of the pad are determined as a function of the distance separating the microelectronic component to the melting temperature of the substrate to the location of the stud. In this way, the height of each pad can be chosen to be equal to its equilibrium height, the pad therefore not undergoing mechanical stress and not imposing stress on the bimetal, which makes it possible to improve the mechanical robustness of assembly. In addition, this makes it possible to implement self-aligned collective assembly methods, for example methods making it possible to collectively assemble several hundred to several thousand chips, and makes it possible to self-align the microelectronic component on the substrate.
Selon un mode de réalisation, la couche du composant microélectronique faisant face au matériau d'assemblage est réalisée sous la forme de plots. Notamment, chaque plot de matériau d'assemblage est au contact d'un plot correspondant du composant microélectronique. Ceci permet notamment de concevoir la couche inférieure du bilame sous la forme de plots électriquement isolés, et simplifie le processus de fabrication des connexions électriques entre le composant microélectronique courbé et le substrat. According to one embodiment, the layer of the microelectronic component facing the joining material is made in the form of pads. In particular, each pad of assembly material is in contact with a corresponding pad of the microelectronic component. This makes it possible in particular to design the lower layer of the bimetallic strip in the form of electrically isolated pads, and simplifies the process of manufacturing the electrical connections between the curved microelectronic component and the substrate.
En variante, la couche du composant microélectronique faisant face au matériau d'assemblage est pleine et comprend des ilots en un matériau électriquement conducteur formés dans l'épaisseur de ladite couche. Notamment, chaque plot de matériau d'assemblage est au contact d'un ilot correspondant du composant microélectronique. Ceci permet notamment de pouvoir concevoir de régions présentant des fonctions différentes, par exemple des connexions électriques. Alternatively, the layer of the microelectronic component facing the joining material is solid and includes islands of electrically conductive material formed in the thickness of said layer. In particular, each pad of assembly material is in contact with a corresponding island of the microelectronic component. This makes it possible in particular to design regions having different functions, for example electrical connections.
Selon un mode de réalisation, le composant microélectronique comporte uniquement que deux couches superposées et mécaniquement solidaires l'une de l'autre, lesdites couches présentant des coefficients de dilatation thermique différents. En d'autres termes, le circuit dont on souhaite la courbure, par exemple un capteur d'image, constitue lui-même l'un des éléments du bilame, ce qui diminue le nombre de couches du composant final et permet également une précision accrue du circuit objet de la courbure. According to one embodiment, the microelectronic component comprises only two superimposed layers and mechanically integral with each other, said layers having different coefficients of thermal expansion. In other words, the circuit whose curvature is desired, for example an image sensor, is itself one of the elements of the bimetal, which reduces the number of layers of the final component and also allows increased precision. of the circuit object of the curvature.
Notamment, l'une des couches du composant microélectronique qui ne fait pas face au matériau d'assemblage est un capteur d'image.35 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES In particular, one of the layers of the microelectronic component that does not face the assembly material is an image sensor. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple, et réalisée en relation avec les dessins annexés, dans lesquels des références identiques désignent des éléments identiques ou fonctionnellement analogues, et dans lesquels : ^ les figures 1 à 5 sont des vues schématiques en coupe d'un procédé selon un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel le matériau d'assemblage présent entre le composant microélectronique à courber et le substrat est plein ; ^ les figures 6 et 7 sont des vues schématiques en coupe d'une variante du procédé selon le premier mode de réalisation, dans lequel le composant microélectronique est posé sur le matériau d'assemblage dans une forme déjà courbée ; ^ les figures 8 à 10 sont des vues schématiques en coupe d'un procédé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel le matériau d'assemblage présent entre le composant microélectronique à courber et le substrat prend la forme de plots de soudure ; ^ la figure 11 est une vue en coupe d'une bille de soudure entre deux surfaces mouillables illustrant la hauteur d'équilibre de la bille ; ^ la figure 12 est un tracé illustrant la hauteur d'une bille de soudure en fonction du diamètre d'une zone mouillable ; ^ les figures 13 et 14 sont respectivement une vue d'une matrice de surfaces mouillables à diamètre croissant du centre vers les bords et de la courbure d'un composant microélectronique que des billes de soudure, posées sur la matrice de surfaces mouillables, peuvent adopter dans leur hauteur d'équilibre ; ^ les figures 15 est 16 sont des vues schématiques en coupe de deux schémas de connexions électriques permettant de rapporter des connexions électriques sur la face supérieure du bilame vers le substrat au moyen de plots d'assemblage ; ^ les figures 17 à 19 sont des vues schématiques en coupe d'un procédé selon un troisième mode de réalisation de l'invention utilisant des bilames locaux pour obtenir une forme complexe pour le composant microélectronique ; ^ la figures 20 est une vue schématique en coupe illustrant le rayon de courbure du composant microélectronique formant bilame ; ^ les figures 21 et 22 sont des vues schématiques en coupe illustrant la fabrication collective de détecteurs devant être courbés ; ^ la figure 23 est une vue illustrant la flèche d'une courbure ; ^ la figure 24 est un graphe illustrant la variation de la flèche d'un bilame silicium composite/nickel en fonction de l'épaisseur de la couche de nickel ; 9 ^ les figures 25 à 27 sont des vues schématiques en coupe illustrant une première variante de réalisation d'un bilame à partir d'un détecteur illustré aux figures 21 et 22 ; ^ les figures 28 et 29 sont des vues schématiques en coupe illustrant une deuxième variante de réalisation d'un bilame à partir d'un détecteur illustré aux figures 21 et 22 ; ^ les figures 30 et 31 sont des vues schématiques en coupe illustrant le report et la courbure d'un détecteur formant bilame des figures 25 à 29 ; et ^ la figure 32 est une vue schématique en coupe illustrant le report et la courbure collective de détecteurs formant bilame des figures 25 à 29. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example, and made with reference to the appended drawings, in which like references denote identical or functionally similar elements, and in which: Figures 1 to 5 are schematic sectional views of a method according to a first embodiment of the invention wherein the joining material present between the microelectronic component to bend and the substrate is full; FIGS. 6 and 7 are schematic sectional views of a variant of the method according to the first embodiment, in which the microelectronic component is placed on the joining material in an already curved form; FIGS. 8 to 10 are diagrammatic sectional views of a method according to a second embodiment of the invention in which the joining material present between the microelectronic component to bend and the substrate takes the form of solder pads. ; Figure 11 is a sectional view of a solder ball between two wettable surfaces illustrating the equilibrium height of the ball; Figure 12 is a plot illustrating the height of a solder ball as a function of the diameter of a wettable zone; FIGS. 13 and 14 are respectively a view of a wickable surface matrix with increasing diameter from the center to the edges and the curvature of a microelectronic component which solder balls, placed on the wettable surface matrix, can adopt. in their equilibrium height; FIGS. 15 and 16 are schematic sectional views of two electrical connection diagrams making it possible to relate electrical connections on the upper face of the bimetallic strip to the substrate by means of assembly pads; Figures 17 to 19 are schematic sectional views of a method according to a third embodiment of the invention using local bimetals to obtain a complex shape for the microelectronic component; Fig. 20 is a schematic sectional view illustrating the radius of curvature of the microelectronic bimetallic component; Figures 21 and 22 are schematic sectional views illustrating the collective fabrication of detectors to be bent; Fig. 23 is a view illustrating the arrow of a curvature; FIG. 24 is a graph illustrating the variation of the deflection of a composite silicon / nickel bimetallic strip as a function of the thickness of the nickel layer; Figures 25 to 27 are schematic sectional views illustrating a first alternative embodiment of a bimetal from a detector shown in Figures 21 and 22; Figures 28 and 29 are schematic sectional views illustrating a second alternative embodiment of a bimetal from a detector shown in Figures 21 and 22; Figures 30 and 31 are schematic sectional views illustrating the carry and curvature of a bimetallic detector of Figures 25 to 29; and FIG. 32 is a diagrammatic sectional view illustrating the transfer and collective curvature of bimetallic detectors of FIGS. 25 to 29.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Il va à présent être décrit en relation avec les figures 1 à 5 un procédé selon un premier mode de réalisation selon l'invention. It will now be described in connection with Figures 1 to 5 a method according to a first embodiment of the invention.
Le procédé débute par la fabrication d'un composant microélectronique sous la forme d'un bilame 10 (figure 1). Le bilame 10 est fabriqué à une température dite « initiale » température à laquelle le bilame 10 adopte une première courbure dictée par les conditions de sa fabrication, et de préférence présentant une courbure inférieure à la courbure finale souhaitée. Dans l'exemple illustré aux figures, le bilame 10 est plat. The process begins with the manufacture of a microelectronic component in the form of a bimetallic strip (FIG. 1). The bimetal strip 10 is manufactured at a so-called "initial" temperature temperature at which the bimetallic strip 10 adopts a first curvature dictated by the conditions of its manufacture, and preferably having a curvature less than the desired final curvature. In the example illustrated in the figures, the bimetallic strip 10 is flat.
Le bilame 10 comporte une première couche supérieure 12, d'épaisseur el, de coefficient de dilatation thermique moyenal, et de module d'Young El, et une seconde couche inférieure 14 d'épaisseur e2, de coefficient de dilatation thermique moyen a2, et de module d'Young moyen E2 . The bimetallic strip 10 comprises a first upper layer 12, of thickness e1, of mean thermal expansion coefficient, and of Young modulus E1, and a second lower layer 14 of thickness e2, of average thermal expansion coefficient a2, and of mean Young's modulus E2.
Les couches supérieure 12 et inférieure 14 sont solidarisées l'une à l'autre par une colle, une soudure, une brasure, une adhésion moléculaire, une diffusion ou autres, de manière à garantir que les couches 12, 14 restent solidaires l'une de l'autre lorsque le bilame 10 sera ultérieurement chauffé afin de le conformer à la courbure souhaitée. Notamment, si un matériau est utilisé pour solidariser les couches 12, 14, ce matériau est avantageusement choisi pour assurer une liaison dure entre celles-ci, c'est-à-dire que le matériau solidarisant les couches 12 et 14 ne se liquéfie pas et ne devient pas viscoplastique lorsqu'il est soumis au chauffage ultérieur. The upper 12 and lower 14 layers are secured to one another by an adhesive, a solder, a solder, a molecular adhesion, a diffusion or the like, so as to ensure that the layers 12, 14 remain attached to one another. on the other when the bimetallic strip 10 will be subsequently heated to conform to the desired curvature. In particular, if a material is used to join the layers 12, 14, this material is advantageously chosen to ensure a hard bond between them, that is to say that the material solidarizing the layers 12 and 14 does not liquefy and does not become viscoplastic when subjected to subsequent heating.
Les coefficients de dilatation thermiquea,, a2 des couches supérieure 12 et inférieure 14 sont notamment choisis différents afin que le différentiel de dilatation dans le plan principal de ces couches sous l'effet d'un écart de température par rapport à la température initiale T, induise la courbure du bilame 10, comme expliqué plus en détail ci-après. The thermal expansion coefficients a ,, a2 of the upper 12 and lower 14 layers are in particular chosen so that the expansion differential in the main plane of these layers under the effect of a temperature difference with respect to the initial temperature T, induces the curvature of the bimetallic strip 10, as explained in more detail below.
La couche supérieure 12, par exemple un capteur d'image, peut être formée sur la couche 14 de manière connue en soi, en utilisant par exemple des techniques de dépôt par évaporation, par pulvérisation plasma, par électrolyse, par dépôt dit « electroless », etc... Le procédé se poursuit par le dépôt sur la face libre de la couche inférieure 14 d'une fine couche de matériau de soudure 16, par exemple une couche d'or de quelques nanomètres, de manière à former une surface mouillable pour un matériau de soudure. The upper layer 12, for example an image sensor, may be formed on the layer 14 in a manner known per se, using, for example, deposition techniques by evaporation, plasma spraying, electrolysis, so-called electroless deposition. etc. The process is continued by the deposition on the free face of the lower layer 14 of a thin layer of solder material 16, for example a gold layer of a few nanometers, so as to form a wettable surface for a welding material.
15 L'ensemble 12, 14, 16 ainsi réalisé est alors posé sur une couche de matériau de soudure 18, elle-même déposée sur un substrat 20 (figure 2). Le substrat 20 est rigide, c'est-à-dire qu'il ne subit pas de déformation sous l'influence de la courbure du bilame 10 auquel il sera ultérieurement solidarisé. La rigidité du substrat 20 est assurée par un choix approprié d'une épaisseur e5 élevée, par exemple supérieure à l'épaisseur du bilame 10, 20 et/ou par le choix d'un module d'Young E5 élevé, par exemple choisi très supérieur à chacun des modules d'Young El, E2 des couches 12 et 14 du bilame 10. The assembly 12, 14, 16 thus produced is then placed on a layer of solder material 18, itself deposited on a substrate 20 (FIG. 2). The substrate 20 is rigid, that is to say that it does not undergo deformation under the influence of the curvature of the bimetallic strip to which it will subsequently be secured. The rigidity of the substrate 20 is ensured by a suitable choice of a high thickness e5, for example greater than the thickness of the bimetal 10, 20 and / or by the choice of a high Young's modulus E5, for example chosen very greater than each of the Young moduli El, E2 of the layers 12 and 14 of the bimetallic strip 10.
Le matériau de soudure 18 est par exemple du In, du HgCuSn, du AuXSny, par exemple du Auo88SnO.2, du AuGe, du Agln, de l'Ag, ou du SnPb. 25 Les matériaux de soudure à bas point de fusion, comme par exemple de l'In, de Au0,8Sn0.2 et du HgCuSn, permettent de ne pas soumettre des éléments fragiles du composant microélectronique à des températures trop élevées tout en s'assurant que le composant microélectronique est figé sans sa forme souhaitée sur une large gamme de températures. 30 Le HgCuSn et le AuSn sont quant à eux ductiles et résistants à la corrosion, et le AuSn, qui est non oxydable, ne nécessite pas l'emploi de flux de desoxydation lors de l'assemblage si le matériau de soudure est également utilisé en tant que connexion électrique. 35 Ensuite, l'ensemble est porté à une température supérieure à la température de fusion Tf du matériau de soudure 18, de sorte que ce dernier devient liquide.10 Dans le premier mode de réalisation, la température initiale T,. à laquelle est fabriqué le bilame 10 est inférieure à la température de fusion du matériau de soudure 18. Sous l'effet du chauffage, les couches 12 et 14 subissent des dilatations, notamment dans leurs plans, différentes en raison de leurs coefficients de dilatation différents, ce qui a pour effet de courber le bilame 10 (figure 3). Plus particulièrement, le bilame prend une forme : ^ convexe, comme illustré à la figure 3, si le coefficient de dilatation thermique a2 de la couche inférieure 14 est inférieur au coefficient de dilatation thermique a, de la couche supérieure 12 ; ^ concave si le coefficient a2 est supérieur au coefficient a,. The solder material 18 is for example In, HgCuSn, AuXSny, for example Auo88SnO.2, AuGe, Agln, Ag, or SnPb. The low melting point welding materials, such as In, Au0.8Sn0.2 and HgCuSn, make it possible not to subject fragile elements of the microelectronic component to too high temperatures while ensuring that the microelectronic component is frozen without its desired shape over a wide range of temperatures. HgCuSn and AuSn are ductile and corrosion resistant, and AuSn, which is non-oxidizable, does not require the use of deoxidation fluxes during assembly if the solder material is also used in the process. as an electrical connection. Then, the assembly is brought to a temperature higher than the melting temperature Tf of the solder material 18, so that the latter becomes liquid. In the first embodiment, the initial temperature T 1. the bimetallic strip 10 is made smaller than the melting temperature of the solder material 18. Under the effect of the heating, the layers 12 and 14 undergo dilations, in particular in their planes, which are different because of their different expansion coefficients. , which has the effect of bending bimetal 10 (Figure 3). More particularly, the bimetal takes a convex form, as shown in FIG. 3, if the thermal expansion coefficient a 2 of the lower layer 14 is smaller than the coefficient of thermal expansion a, of the upper layer 12; ^ concave if the coefficient a2 is greater than the coefficient a ,.
Le matériau de soudure 18, qui est dans son état liquide, comble par ailleurs par capillarité l'espace entre le bilame 10 et le substrat 20 en faisant contact avec la surface mouillable 16 du bilame 10, d'une manière connue en soi dans le domaine de la soudure (figure 4). Enfin, l'ensemble est refroidi à une température inférieure à la température de fusion Tf du matériau de soudure 18, qui est également la température à laquelle le matériau de soudure 18 se solidifie. Le bilame 10 est ainsi figé dans la courbure qu'il présente à la température de fusion Tf du matériau 18, ou à tout le moins une température très proche, de l'ordre de quelques dixièmes de degré Celsius, de la température de fusion Tf, le temps que le matériau de soudure 18 présente un module d'Young suffisant pour s'opposer au relâchement du bilame 10 sous l'effet de l'abaissement de la température (figure 5). The solder material 18, which is in its liquid state, also fills by capillarity the space between the bimetallic strip 10 and the substrate 20 by making contact with the wettable surface 16 of the bimetallic strip 10, in a manner known per se in the field of welding (Figure 4). Finally, the assembly is cooled to a temperature below the melting temperature Tf of the solder material 18, which is also the temperature at which the solder material 18 solidifies. The bimetallic strip 10 is thus fixed in the curvature that it exhibits at the melting temperature Tf of the material 18, or at the very least a very close temperature, of the order of a few tenths of a degree Celsius, of the melting temperature Tf , the time that the solder material 18 has a Young's modulus sufficient to oppose the relaxation of the bimetallic strip 10 under the effect of the lowering of the temperature (Figure 5).
De préférence, le chauffage est réalisé à une température légèrement supérieure à la température de fusion Tf afin de ne pas soumettre le bilame 10 à une courbure très supérieure à celle souhaitée, ce qui risquerait inutilement de fragiliser le bilame 10. Ceci 30 permet également d'obtenir une solidification quasi-immédiate du matériau de soudure 18 une fois le refroidissement commencé. Preferably, the heating is carried out at a temperature slightly higher than the melting temperature Tf so as not to subject the bimetallic strip to a curvature that is much greater than that desired, which could unnecessarily weaken the bimetal 10. This also makes it possible to to obtain an almost immediate solidification of the welding material 18 once the cooling has started.
Selon une première variante, une colle constituée d'un polymère réticulable par chauffage est utilisée à la place du matériau de soudure 18, par exemple une colle époxy. Dans cette 35 variante, la couche formant surface mouillable 16 est omise et le bilame 10 est posé sur la colle à une température inférieure à la température de réticulation de celle-ci alors que la colle est dans son état non réticulé, et donc dans un état liquide. Un chauffage est ensuite réalisé à une température supérieure à la température de réticulation, de préférence une température légèrement supérieure à celle-ci, ce qui provoque la réticulation de la colle, puis l'ensemble est ensuite refroidi. Tout comme le matériau de soudure, la colle comble par capillarité l'espace entre le bilame courbé 10 et le substrat 20. La colle en se réticulant fige ainsi le bilame 10 dans sa courbure à la température de réticulation. Une colle formée d'un polymère réticulable a l'avantage de se solidifier à la température de réticulation en présentant quasi-instantanément un très grand module d'Young s'opposant au relâchement du bilame 10. Le contrôle de la courbure du bilame est donc plus précis. Selon une seconde variante, une colle constituée d'un polymère réticulable par irradiation est utilisée à la place de la colle réticulable par chauffage, avantageusement une colle réticulable par irradiation UV. Dans cette variante, le bilame 10 est également posé sur la colle alors que celle-ci est dans son état non réticulé, et donc dans un état liquide. Si cette opération est réalisée à la température correspondant à la courbure souhaitée pour le bilame 10, une irradiation est mise en oeuvre pour réticuler la colle. Sinon, l'ensemble est portée à cette température et l'irradiation mise en oeuvre. Dans ce qui vient d'être décrit, le bilame 10 est sensiblement plan avant son chauffage, signifiant notamment que le report du bilame est réalisé à la température initiale T,. de fabrication du bilame 10. Le bilame doit être reporté déjà courbé sur le matériau de soudure 18 si ce report est réalisé à une température différente de la température T, . Par exemple, comme illustré à la figure 6, le bilame 10 est fabriqué à une température initiale T,. supérieure à la température de fusion Tf et est donc sensiblement plat à cette température (bilame 10' en pointillés), puis reporté sur le matériau d'assemblage 18 alors qu'il présente une température inférieure et donc une courbure (bilame 10 en traits continus). L'ensemble est alors porté à la température de fusion Tf du matériau d'assemblage, ou bien reporté sur le matériau d'assemblage 18 à une température supérieure à la température Tf, le matériau d'assemblage 18 étant dans ce dernier cas déjà liquide, puis refroidi à une température inférieure à la température de fusion Tf, comme décrit précédemment. Le chauffage et le refroidissement du matériau d'assemblage figent donc le bilame 10 dans une forme déjà courbée (figure 7). Il va être décrit en relation avec les figures 8 à 10 un procédé selon un second mode de réalisation qui diffère du premier mode de réalisation par le matériau d'assemblage qui prend la forme de plots, notamment de billes de soudure. Cet agencement permet notamment de limiter l'influence de la rétractation du matériau de soudure lors de son refroidissement, tout en permettant de maintenir figée la courbure du bilame. Ceci permet également de définir des interconnexions électriques entre le bilame et le substrat si l'application le nécessite. Plus particulièrement, le second procédé détourne la technique d'assemblage dite de « flip-chip » par billes de soudure pour figer le bilame dans sa forme courbée souhaitée. According to a first variant, an adhesive consisting of a heat-curable polymer is used in place of the solder material 18, for example an epoxy adhesive. In this variant, the wettable surface layer 16 is omitted and the bimetal strip 10 is placed on the adhesive at a temperature below the crosslinking temperature thereof while the adhesive is in its uncrosslinked state, and therefore in a liquid state. Heating is then performed at a temperature above the crosslinking temperature, preferably a temperature slightly higher than this, which causes the crosslinking of the glue, then the whole is then cooled. Like the welding material, the adhesive fills the space between the curved bimetallic strip 10 and the substrate 20 by capillary action. The adhesive by crosslinking thus freezes the bimetallic strip 10 in its curvature at the crosslinking temperature. An adhesive formed of a crosslinkable polymer has the advantage of solidifying at the crosslinking temperature by exhibiting almost instantaneously a very large Young's modulus opposing the relaxation of the bimetallic strip 10. The control of the curvature of the bimetallic strip is therefore more precise. According to a second variant, an adhesive consisting of a radiation-curable polymer is used in place of the curable adhesive by heating, advantageously a crosslinkable adhesive by UV irradiation. In this variant, the bimetallic strip 10 is also placed on the adhesive while the latter is in its non-crosslinked state, and therefore in a liquid state. If this operation is performed at the temperature corresponding to the curvature desired for the bimetal 10, irradiation is used to crosslink the glue. Otherwise, the whole is brought to this temperature and the irradiation implemented. In what has just been described, the bimetallic strip 10 is substantially plane before heating, meaning in particular that the bimetallic carry is carried out at the initial temperature T 1. The bimetallic strip must be transferred already curved on the solder material 18 if this transfer is carried out at a temperature different from the temperature T,. For example, as shown in FIG. 6, the bimetal strip 10 is manufactured at an initial temperature T 1. greater than the melting temperature Tf and is therefore substantially flat at this temperature (bimetallic strip 10 '), then transferred to the assembly material 18 while it has a lower temperature and therefore a curvature (bimetallic strip in continuous lines) ). The assembly is then brought to the melting temperature Tf of the assembly material, or else transferred to the assembly material 18 at a temperature above the temperature Tf, the assembly material 18 being in the latter case already liquid. and then cooled to a temperature below the melting temperature Tf, as previously described. The heating and cooling of the assembly material thus lock the bimetallic strip 10 into an already curved shape (FIG. 7). It will be described in connection with Figures 8 to 10 a method according to a second embodiment which differs from the first embodiment by the connecting material which takes the form of pads, including solder balls. This arrangement makes it possible in particular to limit the influence of the shrinkage of the solder material during its cooling, while allowing the curvature of the bimetal to be fixed. This also makes it possible to define electrical interconnections between the bimetallic strip and the substrate if the application requires it. More particularly, the second method diverts the so-called "flip-chip" assembly technique by solder balls to freeze the bimetallic strip in its desired curved shape.
Le procédé débute par la fabrication d'un bilame 30 avec une couche supérieure 12 et une couche inférieure 14. A la différence du bilame décrit en relation avec la figure 1, il n'est pas formé une surface mouillable continue sur la face libre de la couche inférieure 14, mais des ilots 36 définissant des surfaces mouillables, par exemple en or, la face libre de la couche inférieure 14 étant elle-même non mouillable ou ayant subi un traitement ou un dépôt pour la rendre non mouillable (figure 8). The process starts with the production of a bimetallic strip 30 with an upper layer 12 and a lower layer 14. Unlike the bimetallic strip described in connection with FIG. 1, a continuous wettable surface is not formed on the free face of the lower layer 14, but islands 36 defining wettable surfaces, for example gold, the free face of the lower layer 14 itself being non-wettable or having undergone treatment or deposition to render it non-wettable (Figure 8) .
Cet ensemble est ensuite reporté sur des billes de soudures 38 en faisant reposer chaque surface mouillable 36 sur une bille de soudure 38 correspondante. Chacune des billes de soudure 38 repose par ailleurs sur un ilot 40 formé sur le substrat rigide 20, par exemple en or, et définissant une surface mouillable, la face du substrat 20 recevant les ilots 40 étant non mouillable (figure 9). L'ensemble formé d'une bille de soudure 38 et de ses surfaces mouillables associées 36 et 40 est ci-après désigné par l'expression « colonne d'hybridation » par référence à la technique d'hybridation « flip-chip ». This assembly is then transferred to solder balls 38 by resting each wettable surface 36 on a corresponding solder ball 38. Each of the solder balls 38 also rests on an island 40 formed on the rigid substrate 20, for example made of gold, and defining a wettable surface, the face of the substrate 20 receiving the islands 40 being non-wettable (Figure 9). The assembly formed of a solder ball 38 and its associated wettable surfaces 36 and 40 is hereinafter designated by the expression "hybridization column" with reference to the "flip-chip" hybridization technique.
Un chauffage à une température supérieure à la température de fusion Tf du matériau constitutif des billes de soudure 38, et de préférence légèrement supérieure pour les raisons évoquées précédemment, est mis en oeuvre, puis l'ensemble est refroidi à une température inférieure à la température de fusion Tf . Le bilame 30 reste alors figé à la courbure qu'il présente à la température de fusion Tf (figure 10). Heating at a temperature above the melting temperature Tf of the constituent material of the solder balls 38, and preferably slightly greater for the reasons mentioned above, is implemented, then the whole is cooled to a temperature below the temperature. Tf fusion. The bimetal 30 then remains frozen at the curvature it has at the melting temperature Tf (FIG. 10).
Le procédé peut alors optionnellement se poursuivre par le remplissage de l'espace libre entre les billes de soudure 38 par un matériau de remplissage, ou « underfill », solide à la température de fonctionnement du composant électronique afin de protéger les billes de soudure 38 de contraintes mécaniques induites par d'éventuels cycles thermiques ultérieurs, un appareil électronique pouvant fonctionner à de très basse température (par exemple, en hiver) ou à des très hautes températures (par exemple en été). En figeant les billes, l'« underfill» permet de rendre fiable le composant dans le temps, notamment en réduisant les contraintes mécaniques exercées sur les billes par d'éventuels cycles thermiques.35 De préférence, l'épaisseur du bilame 10 est choisie la plus faible possible de manière à ce que la force de rappel du bilame exercée lors du refroidissement ne déforme pas de manière excessive les billes de soudure 38. Notamment, lorsque la température du bilame 10 s'écarte de la température de fusion Tf, le bilame 10 exerce une force radiale selon un plan horizontal en cherchant à s'adapter à la forme qu'il aurait à cette température s'il n'était pas figé. Cette force est d'autant plus importante que l'épaisseur du bilame 10 est élevée. En choisissant une épaisseur la plus faible possible pour le bilame 10, les contraintes mécaniques appliquées par le bilame 10 sur les billes de soudure 38 sont donc réduites. The process can then optionally continue by filling the free space between the solder balls 38 with a filling material, or "underfill", which is solid at the operating temperature of the electronic component in order to protect the solder balls 38 mechanical stresses induced by subsequent thermal cycles, an electronic device that can operate at very low temperatures (for example, in winter) or at very high temperatures (for example in summer). By freezing the balls, the "underfill" makes it possible to render the component reliable over time, in particular by reducing the mechanical stresses exerted on the balls by possible thermal cycles. Preferably, the thickness of the bimetal strip 10 is selected by lower possible so that the biasing force of the bimetal formed during cooling does not excessively deform the solder balls 38. In particular, when the temperature of the bimetallic 10 deviates from the melting temperature Tf, the bimetal 10 exerts a radial force along a horizontal plane while trying to adapt to the shape it would have at this temperature if it were not fixed. This force is all the more important as the thickness of bimetal 10 is high. By choosing as little thickness as possible for the bimetallic strip 10, the mechanical stresses applied by the bimetallic strip 10 to the solder balls 38 are thus reduced.
En choisissant des colonnes d'hybridation 36, 38, 40 strictement identiques, certaines billes de soudure, voire la quasi-totalité, seront soumises à des contraintes mécaniques d'étirement ou de compression de la part du bilame 30 car elles ne pourront prendre leur hauteur dite « d'équilibre », ce qui fragilise ces colonnes d'hybridation. Selon une variante privilégiée de l'invention, les colonnes d'hybridation sont déterminées pour qu'elles présentent leurs hauteurs d'équilibre lorsque le bilame 30 est figée dans sa courbure souhaitée, les colonnes d'hybridation 36, 38, 40 «accompagnant» ainsi ladite courbure sans être soumises à des contraintes mécaniques. 20 La figure 11 illustre ce phénomène ainsi que le principe fondant cette variante privilégiée. On considère ici une unique bille de soudure liquide 38 prise en sandwich entre deux ilots cylindriques 36, 40 en matériau mouillable par le matériau de la bille 38 et formés respectivement sur le bilame 30 et le substrat 20 dont les surfaces sont non mouillable par 25 le matériau de la bille 38. By choosing strictly identical hybridization columns 36, 38, 40, some or almost all of the solder balls will be subjected to mechanical stretching or compression stresses on the part of the bimetallic strip because they will not be able to take their place. so-called "equilibrium" height, which weakens these hybridization columns. According to a preferred variant of the invention, the hybridization columns are determined so that they present their equilibrium heights when the bimetallic strip 30 is fixed in its desired curvature, the hybridization columns 36, 38, 40 "accompanying" thus said curvature without being subjected to mechanical stresses. Figure 11 illustrates this phenomenon as well as the principle underlying this preferred variant. A single liquid welding ball 38 sandwiched between two cylindrical islands 36, 40 made of material that is wettable by the material of the ball 38 and formed respectively on the bimetallic strip 30 and the substrate 20, the surfaces of which are non-wettable by the ball material 38.
Si la hauteur H entre le bilame 30 et le substrat 20 est libre de varier en fonction des propriétés de la bille 38 (par exemple, le substrat 20 est rigide et fixe, et le bilame 30 est posé sur la bille 40 sans exercer aucune autre contrainte que son propre poids), lorsque le 30 matériau de la bille 38 est en phase liquide, celle-ci prend alors une forme d'équilibre unique dépendant de la nature du matériau la constituant, de sa limite de compression (qui détermine la hauteur minimale de la bille 38 à la limite de sa rupture lorsqu'elle est écrasée), de sa limite de tension (qui détermine la hauteur maximum de la bille 38 à la limite de sa rupture lorsqu'elle est étirée) et de paramètres extérieurs tels que la pression 35 exercée par les surfaces avec lesquelles elle est en contact (dans l'exemple illustré, la pression surfacique exercée par Pilot 36 du fait du poids de Pilot 36 et du poids du bilame 30).15 On notera également qu'il importe peu que les ilots de surfaces mouillables 36, 40 soient initialement positionnés l'un en face de l'autre avec précision. En effet, lors de la fusion de la bille 38, l'accrochage du matériau de celle-ci avec les surfaces mouillables des ilots 36, 40 provoque naturellement le déplacement relatif du substrat 20 et du bilame 30 pour parvenir à un état d'équilibre dans lequel les ilots 36, 40, et donc le substrat 20 et le bilame 30 sont alignés. If the height H between the bimetallic strip 30 and the substrate 20 is free to vary according to the properties of the ball 38 (for example, the substrate 20 is rigid and fixed, and the bimetallic strip 30 is placed on the ball 40 without exerting any other constrained as its own weight), when the material of the ball 38 is in the liquid phase, it then takes a unique form of balance depending on the nature of the material constituting it, its compression limit (which determines the height minimum of the ball 38 at the limit of its rupture when it is crushed), of its tension limit (which determines the maximum height of the ball 38 at the limit of its rupture when it is stretched) and of external parameters such as that the pressure exerted by the surfaces with which it is in contact (in the example shown, the surface pressure exerted by Pilot 36 due to the weight of Pilot 36 and the weight of bimetallic strip 30) .15 It will also be noted that it does not matter that the surf islands Wettable aces 36, 40 are initially positioned opposite each other accurately. Indeed, during the melting of the ball 38, the attachment of the material thereof with the wettable surfaces of the islands 36, 40 naturally causes the relative displacement of the substrate 20 and the bimetal 30 to achieve a state of equilibrium in which the islands 36, 40, and therefore the substrate 20 and the bimetallic strip 30 are aligned.
De manière pratique, cela signifie qu'il est possible de positionner grossièrement les ilots 36 sur les billes 38 lors de l'étape décrite à la figure 9, la fusion ultérieure des billes 38 10 provoquant un auto-alignement du bilame 30 sur le substrat 20. Practically, this means that it is possible to roughly position the islands 36 on the beads 38 during the step described in Figure 9, the subsequent melting of the balls 38 10 causing a self-alignment of the bimetal 30 on the substrate 20.
En pratique toujours, si la pression verticale exercée sur une bille 38 est négligeable, la forme d'équilibre de la bille 38 s'approxime par une sphère tronquée par les surfaces 42, 44 des ilots 36, 40. Cette sphère tronquée présente une hauteur d'équilibre aisément 15 calculable par de simples règles de calcul géométrique en fonction du volume de matériau de la bille 38 et de l'aire S, S des surfaces 42, 44 des ilots 36, 40. In practice always, if the vertical pressure exerted on a ball 38 is negligible, the equilibrium shape of the ball 38 approximates by a truncated sphere by the surfaces 42, 44 of the islands 36, 40. This truncated sphere has a height equilibrium easily calculable by simple geometrical calculation rules as a function of the volume of material of the ball 38 and the area S, S of the surfaces 42, 44 of the islands 36, 40.
Notamment, on notera que, pour un même volume de matériau de soudure, plus la somme des aires S, S est importante, plus la hauteur d'équilibre est réduite, et vice versa. Si en revanche, la hauteur H entre le bilame 30 et le substrat 20 est contrainte d'une quelconque manière, par exemple par la courbure du bilame 30, la bille 38 s'étire si cette hauteur H est supérieure à la hauteur d'équilibre h ou se comprime si cette hauteur H est inférieure à la hauteur d'équilibre 25 Le tracé de la figure 12 illustre à titre d'exemple la hauteur d'équilibre d'une bille de soudure 38 pour un ilot 40 du substrat 20 de diamètre égal à 45,17 micromètres (soit une aire SI de 1,602.103 µm2) et un volume de matériau des billes 38 égal à 86,023.103µm3. En abscisses, il est représenté le diamètre d'un ilot 36 formés sur le bilame 30, et en 30 ordonnées, la hauteur d'équilibre correspondante de la bille 38. In particular, it will be noted that, for the same volume of solder material, the larger the sum of the areas S, S, the lower the equilibrium height, and vice versa. If, on the other hand, the height H between the bimetallic strip 30 and the substrate 20 is constrained in any manner, for example by the curvature of the bimetallic strip 30, the ball 38 is stretched if this height H is greater than the equilibrium height. h or compresses if this height H is less than the equilibrium height The plot of FIG. 12 illustrates by way of example the equilibrium height of a solder ball 38 for an island 40 of the diameter substrate 20 equal to 45.17 micrometers (ie an area SI of 1.602.103 μm2) and a volume of material of the balls 38 equal to 86.023.103μm3. On the abscissa, the diameter of an island 36 formed on the bimetallic strip 30 is shown, and in ordinates 30, the corresponding equilibrium height of the ball 38.
Comme on peut le constater, il est possible d'obtenir par un choix approprié, par exemple du diamètre de Pilot 36, et donc de l'aire de la surface mouillable définie par Pilot 36, une variation de 60 % de la hauteur d'équilibre de la bille 38, ce qui est permet 35 d'accompagner la courbure du bilame 30. 20 La figure 13 illustre une vue de dessous du bilame 30 avec un exemple de matrice d'ilots 36 régulièrement disposés, le volume de matériau des billes 38 étant identique et les ilots 40 étant identiques. Les ilots 36, et donc les surfaces mouillables par les billes 38, présentent ici une aire croissante en fonction de la distance à un plot central 46. Le motif des ilots 36 permet ainsi d'obtenir des hauteurs d'équilibre appropriées pour chacune des billes de soudure 38 pour accompagner la courbure du bilame 30 illustrée à la figure 14. Ainsi donc par un choix approprié des ilots 36, il est possible de régler la hauteur des billes de soudure 38 à leur hauteur d'équilibre lorsque le bilame 30 est figé dans sa courbure souhaitée. As can be seen, it is possible to obtain by a suitable choice, for example the pilot diameter 36, and therefore the area of the wettable surface defined by Pilot 36, a variation of 60% of the height of equilibrium of the ball 38, which is allowed to accompany the curvature of the bimetallic strip 30. FIG. 13 illustrates a view from below of the bimetallic strip 30 with an example of a matrix of islands 36 that are regularly arranged, the volume of material of the balls. 38 being identical and the islands 40 being identical. The islands 36, and thus the wettable surfaces by the balls 38, here have an increasing area as a function of the distance to a central stud 46. The pattern of the islands 36 thus makes it possible to obtain appropriate equilibrium heights for each of the balls. welding 38 to accompany the curvature of bimetallic 30 illustrated in Figure 14. Thus, by a suitable choice of islands 36, it is possible to adjust the height of the solder balls 38 to their equilibrium height when the bimetal 30 is frozen in its desired curvature.
Bien entendu, il est possible de faire varier également le volume de matériau des billes de soudure 38 et/ou l'aire des ilots 40 du substrat 20 pour obtenir les hauteurs d'équilibre souhaitées pour les billes 38. Of course, it is also possible to vary the volume of material of the solder balls 38 and / or the area of the islands 40 of the substrate 20 to obtain the desired equilibrium heights for the balls 38.
Il a été décrit des plots de matériau d'assemblage sous forme de billes de soudure. Des plots sous forme de colle réticulable par chauffage ou irradiation sont également possibles. Notamment, une colle réticulable comprenant des particules conductrices peut être utilisée, par exemple une colle epoxy comprenant des particules d'argent, dite « colle époxy chargée ». Plates of assembly material in the form of solder balls have been described. Plots in the form of crosslinkable glue by heating or irradiation are also possible. In particular, a crosslinkable adhesive comprising conductive particles may be used, for example an epoxy adhesive comprising silver particles, called "epoxy glue loaded".
Comme dit plus haut, les plots de matériau d'assemblage conducteur permettent au besoin de définir des interconnexions électriques entre le bilame 30 et le substrat 20. La figure 15 est une vue en coupe d'un exemple de réalisation des couches supérieure 12 et inférieure 14 du bilame 30 permettant de réaliser des connexions électrique entre la face supérieure de la couche 12 et le substrat 20. Comme illustré, la couche supérieure 12 comporte des connexions électriques traversantes 47 et la couche inférieure 14 comporte, dans le prolongement de chaque connexion électrique traversante 47, un ilot conducteur 48 isolé électriquement par du matériau isolant 49, chaque îlot conducteur 48 étant au contact d'un plot de matériau d'assemblage conducteur, par exemple une bille de soudure 38 telle que décrite précédemment. Des connexions électriques entre la face supérieure de la couche 12 et le substrat 20, illustrées par les flèches en pointillés, sont ainsi définies. On notera que des plots supplémentaires en matériau d'assemblage peuvent être utilisés pour la résistance mécanique de l'assemblage, comme illustré sur cette figure. As mentioned above, the conductive assembly material pads make it possible, if necessary, to define electrical interconnections between the bimetallic strip 30 and the substrate 20. FIG. 15 is a sectional view of an embodiment of the upper and lower layers 12 14 of the bimetal 30 for making electrical connections between the upper face of the layer 12 and the substrate 20. As illustrated, the upper layer 12 has electrical connections through 47 and the lower layer 14 has, in the extension of each electrical connection through 47, a conductive island 48 electrically insulated by insulating material 49, each conductive island 48 being in contact with a pad of conductive assembly material, for example a solder ball 38 as described above. Electrical connections between the upper face of the layer 12 and the substrate 20, illustrated by the dashed arrows, are thus defined. It will be noted that additional studs of assembly material may be used for the mechanical strength of the assembly, as illustrated in this figure.
La figure 16 est une vue schématique en coupe d'un deuxième exemple de réalisation de connexions électriques entre la face supérieure de la couche 12 et le substrat 20, dans lequel des clous conducteurs traversants 50 sont réalisés dans l'épaisseur du bilame 30 et sont en contact avec des plots en matériau d'assemblage conducteurs, par exemple des billes de soudure 38. FIG. 16 is a diagrammatic sectional view of a second exemplary embodiment of electrical connections between the upper face of the layer 12 and the substrate 20, in which through-hole conducting nails 50 are made in the thickness of the bimetallic strip 30 and are in contact with conductive material pads, for example solder balls 38.
Les modes de réalisation décrits précédemment permettent d'obtenir une courbure globale du bilame 10 qui est sensiblement une portion de sphère. De manière avantageuse, l'effet bilame peut également être utilisé localement pour donner une forme plus complexe à un circuit microélectronique. The embodiments described above make it possible to obtain an overall curvature of bimetallic strip 10 which is substantially a portion of a sphere. Advantageously, the bimetal effect can also be used locally to give a more complex shape to a microelectronic circuit.
Il va à présent être décrit, en relation avec les figures 17 à 19, un procédé selon un troisième mode de réalisation permettant d'obtenir de telles formes complexes. It will now be described, in connection with FIGS. 17 to 19, a method according to a third embodiment making it possible to obtain such complex shapes.
Le procédé débute par la fabrication d'une pluralité de bilames « locaux » 52 constitués de plots 54 solidaires de la couche supérieure 12 et présentant avec celle-ci une différence de coefficient de dilation thermique, la géométrie et les matériaux constitutifs des plots 54 dépendant de la forme finale souhaitée pour la couche supérieure 12. Dans le cas où le matériau d'assemblage utilisé est un matériau de soudure, les plots 54 sont par ailleurs recouverts sur leur face libre d'une couche 56 de matériau de soudure formant surface mouillable (figure 17). The process starts with the production of a plurality of "local" bimetallic strips 52 made up of studs 54 integral with the upper layer 12 and presenting with it a difference in coefficient of thermal expansion, the geometry and the constituent materials of the studs 54 being dependent of the desired final shape for the upper layer 12. In the case where the connecting material used is a welding material, the studs 54 are also covered on their free face with a layer 56 of wettable surface-forming solder material. (Figure 17).
L'ensemble est ensuite reporté sur du matériau d'assemblage 58 déposé sur le substrat rigide 20. Le matériau d'assemblage peut être formé d'une couche pleine telle que décrite en relation avec le premier mode de réalisation. En variante le matériau d'assemblage est réalisé sous la forme de plots 58, par exemple des billes de soudure ou des plots de colle réticulable tels que décrit en relation avec le deuxième mode de réalisation, les plots en matériau d'assemblage 58 étant associés respectivement aux plots 54 (figure 18). The assembly is then transferred to the assembly material 58 deposited on the rigid substrate 20. The assembly material may be formed of a solid layer as described in connection with the first embodiment. As a variant, the connecting material is made in the form of pads 58, for example solder balls or crosslinkable adhesive pads, as described in relation to the second embodiment, the pads of assembly material 58 being associated respectively to the pads 54 (Figure 18).
Un chauffage est ensuite appliqué à l'ensemble à une température supérieure à la température de fusion Tf du matériau d'assemblage 58, puis le tout est refroidi à une température inférieure à la température de fusion Tf du matériau 58. Chaque ilot 54 forme ainsi avec la couche 12 un bilame qui se courbe sous l'effet du chauffage et reste figé à la température de fusion Tf du matériau 58 (figure 19). Une forme complexe de la couche supérieure 12 est ainsi obtenue, dépendant notamment de la géométrie (aire et épaisseur) des ilots 54, ainsi que de leur constitution, les ilots 54 pouvant optionnellement être réalisés en des matériaux différents et/ou présenter des épaisseurs différentes. Heating is then applied to the assembly at a temperature higher than the melting temperature Tf of the joining material 58, then the whole is cooled to a temperature below the melting temperature Tf of the material 58. Each island 54 thus forms with the layer 12 a bimetallic strip which bends under the effect of heating and remains frozen at the melting temperature Tf of the material 58 (FIG. 19). A complex shape of the upper layer 12 is thus obtained, depending in particular on the geometry (area and thickness) of the islands 54, as well as their constitution, the islands 54 may optionally be made of different materials and / or have different thicknesses .
Comme, il sera décrit aux figures 25 à 32, une couche inférieure d'un bilame réalisée sous la forme d'ilots permet également d'obtenir sensiblement une portion de sphère pour la couche supérieure. Plus particulièrement, plus le taux de remplissage des ilots est élevé, c'est-à-dire plus le rapport de l'aire totale des ilots 54 sur l'aire totale de la couche supérieure 12 est élevé, et plus la forme de la couche supérieure se rapproche d'une forme sphérique. As will be described in Figures 25 to 32, a lower layer of a bimetallic made in the form of islands also allows to obtain substantially a sphere portion for the upper layer. More particularly, the greater the degree of filling of the islands, ie the greater the ratio of the total area of the islands 54 to the total area of the upper layer 12 is high, and the more the shape of the upper layer approaches a spherical shape.
Il va à présent être décrit en relation avec la figure 20 une manière de calculer le rayon de courbure souhaité pour un bilame tel que décrit par exemple en relation avec la figure 5 ou 10, à savoir un bilame constitué de deux couches pleines 12, 14 et reporté plan sur le matériau d'assemblage 18, 38, ou un bilame local constitué de la couche 12 et d'un îlot 54 pour des épaisseurs faibles du bilame local. Ce calcul est un calcul au premier ordre, l'influence du matériau d'assemblage lors de son refroidissement, et donc de sa contraction, sur la courbure du bilame étant négligeable, voire quasi-nulle lorsque le matériau d'assemblage est formé de plots discrets, comme par exemple des billes de soudure. Le rayon de courbure R du bilame 10 est ainsi déterminé selon la relation : R e1+ez 2x(ElxII+E2xl2) 1 1 + x + 2 e1+e2 E~xe~ E~xe1 3 où Il et Iz sont des moments d'inertie des couches 12 et 14 respectivement égaux à 12 3 et 12 , la valeur des paramètres el, e2, al, a2, El, E2, Il et Iz étant ici considérées à la T +T f température It will now be described with reference to FIG. 20 a way of calculating the desired radius of curvature for a bimetallic strip as described for example in relation to FIG. 5 or 10, namely a bimetallic strip consisting of two solid layers 12, 14 and reported plane to the joining material 18, 38, or a local bimetal consisting of the layer 12 and an island 54 for low thicknesses of the local bimetal. This calculation is a first-order calculation, the influence of the connecting material during its cooling, and therefore its contraction, on the bimetal bending being negligible, or almost zero when the connecting material is formed of pads discrete, such as solder balls. The radius of curvature R of the bimetal 10 is thus determined according to the relation: R e1 + ez 2x (ElxII + E2x12) 1 1 + x + 2 e1 + e2 E ~ xe ~ E ~ xe1 3 where Il and Iz are moments of inertia of the layers 12 and 14 respectively equal to 12 3 and 12, the value of the parameters el, e2, al, a2, El, E2, II and Iz being considered here at the T + T f temperature
2 On notera que chacune des couches 12 et 14 du bilame peut être complexe, par exemple être constituée d'un multicouche et/ou de matériaux composites. Le calcul du coefficient de dilation thermique d'une couche complexe est par exemple décrit dans le document : «Microelectronic Packaging Handbook », de R. Tummala, Edition Van Nostrand, New-York 1999, pages 923 à 935. La valeur indicative du module d'Young est indiquée ci-après pour les matériaux 30 suivants : Silicium 113 GPa Nickel 213 GPa Molybdène 329 GPa Cuivre 150 GPa 1 - (a2 -al)x (Ti -Tf) (1) Il va à présent être décrit en relation avec les figures 21 à 32 une application du procédé selon l'invention à la fabrication d'un ou plusieurs détecteurs ou imageurs, comprenant chacun un capteur d'image sous la forme d'une matrice d'éléments sensibles de détection en technologie CMOS ou CCD, selon le cahier des charges suivant, les valeurs numériques étant données uniquement à titre d'exemple : ^ le capteur d'image est réalisé sur un substrat de silicium qui présente une épaisseur de 50 micromètres ; ^ le capteur d'image présente une flèche de 50 micromètres au centre de la matrice ; ^ les connexions électriques présentes sur la face avant du détecteur sont ramenées sur la face arrière de celui-ci, c'est-à-dire sur la face opposée à celle destinée à recevoir le rayonnement à détecter, les connexions électriques étant régulièrement disposées sous la forme d'une matrice d'un pas de 1 millimètre, soit une matrice de 7 connexions par 7 connexions ; et ^ l'emprise totale du détecteur est de 8 millimètres par 8 millimètres et une épaisseur. It will be noted that each of the layers 12 and 14 of the bimetal strip may be complex, for example consisting of a multilayer and / or composite materials. The calculation of the coefficient of thermal expansion of a complex layer is for example described in the document: "Microelectronic Packaging Handbook", by R. Tummala, Van Nostrand Edition, New York 1999, pages 923 to 935. The indicative value of the module of Young is indicated hereinafter for the following materials: Silicon 113 GPa Nickel 213 GPa Molybdenum 329 GPa Copper 150 GPa 1 - (a2 -al) x (Ti -Tf) (1) It will now be described in connection with with FIGS. 21 to 32, an application of the method according to the invention to the manufacture of one or more detectors or imagers, each comprising an image sensor in the form of a matrix of detection sensitive elements in CMOS technology or CCD, according to the following specification, the numerical values being given by way of example only: the image sensor is produced on a silicon substrate which has a thickness of 50 microns; the image sensor has a 50 micrometer arrow in the center of the matrix; the electrical connections present on the front face of the detector are brought back on the rear face thereof, that is to say on the face opposite to that intended to receive the radiation to be detected, the electrical connections being regularly arranged under the shape of a matrix with a pitch of 1 millimeter, ie a matrix of 7 connections per 7 connections; and the total grip of the detector is 8 millimeters by 8 millimeters and a thickness.
En se référant aux figures 21 et 22, le procédé débute par la fabrication collective d'un ensemble 60 de détecteurs 62. Chaque détecteur 62 comprend un circuit de détection 64 formé sur et/ou dans un substrat en silicium 66, le circuit 64 comportant un capteur d'image, par exemple une matrice de photodétecteurs semi-conducteurs, notamment des photodiodes, des phototransistors ou autres, en technologie CMOS ou CCD, et un circuit intégré de lecture de la matrice de photodétecteurs. Des connexions électriques 68 au circuit de détection 64 sont par ailleurs prévues sur la face avant 70 du détecteur 62 en périphérie de ce dernier et sont ramenées en face arrière 72 du détecteur 62 au moyen de connexions électriques 74 traversant le substrat en silicium 66. Les connexions 74 sont reprises par des connexions métalliques 76 formées dans une couche de silicium 78 pour être redistribuées sur la face arrière 72 du détecteur 62 selon une matrice de contacts de 7 connexions par 7 connexions présentant un pas de 1 millimètre. Referring to FIGS. 21 and 22, the method begins with the collective fabrication of a set 60 of detectors 62. Each detector 62 comprises a detection circuit 64 formed on and / or in a silicon substrate 66, the circuit 64 comprising an image sensor, for example an array of semiconductor photodetectors, in particular photodiodes, phototransistors or the like, in CMOS or CCD technology, and an integrated circuit for reading the photodetector matrix. Electrical connections 68 to the detection circuit 64 are also provided on the front face 70 of the detector 62 at the periphery of the latter and are brought back to the rear face 72 of the detector 62 by means of electrical connections 74 passing through the silicon substrate 66. connections 74 are taken up by metal connections 76 formed in a silicon layer 78 to be redistributed on the rear face 72 of the detector 62 according to a contact matrix of 7 connections by 7 connections having a pitch of 1 millimeter.
Les circuits de détection 64 sont par ailleurs encapsulés sous un capot 80 suspendu au dessus de ceux-ci par des calles 82 disposées en périphérie des circuits 64. L'emprise totale d'un détecteur 62 est de 8 millimètres par 8 millimètres et l'épaisseur totale du substrat 66, de la couche 78 et du circuit de détection 64 est égale à 50 micromètres. The detection circuits 64 are moreover encapsulated under a cover 80 suspended above them by calluses 82 arranged on the periphery of the circuits 64. The total area of a detector 62 is 8 millimeters by 8 millimeters and the total thickness of the substrate 66, the layer 78 and the detection circuit 64 is equal to 50 micrometers.
L'ensemble 84 formé des éléments 64, 66 et 78, par la suite désigné sous l'expression « substrat composite », présente des propriétés mécaniques très proches de celles du silicium. En effet, le substrat composite 84 est en grande majorité constitué de ce matériau. Notamment, le substrat composite 84 présente un coefficient de dilation thermique moyen al et un module d'Young El très proches du coefficient de dilation thermique et du module d'Young du silicium. Plus particulièrement, le coefficient a, est sensiblement égal à 3 ppm et le module d'Young El est sensiblement égal à environ 120 GPa (gigapascal). The assembly 84 formed elements 64, 66 and 78, hereinafter referred to as the "composite substrate", has mechanical properties very close to those of silicon. Indeed, the composite substrate 84 is largely made of this material. In particular, the composite substrate 84 has a coefficient of average thermal expansion al and a Young's modulus El very close to the coefficient of thermal expansion and the Young's modulus of silicon. More particularly, the coefficient a is substantially equal to 3 ppm and the Young's modulus El is substantially equal to about 120 GPa (gigapascal).
Il est souhaité une flèche F de 50 micromètres pour le substrat composite 84, la flèche F étant illustrée à la figure 23 et déductible simplement du rayon de courbure R. Afin de courber le substrat composite 84, une couche de nickel est déposée sous le substrat composite 84, comme décrit ci-dessous, pour former un bilame, et un alliage sans plomb, plus particulièrement un alliage d'argent, de cuivre et d'étain (AgCuSn), d'une température de fusion Tf = 220°C, est utilisé comme matériau d'assemblage. Le nickel qui présente l'avantage de se déposer facilement par électrolyse, constitue une très bonne protection contre la corrosion du substrat composite 84, et une barrière contre la diffusion de la soudure dans le substrat composite 84. L'alliage AgCuSn présente l'avantage d'avoir une température de fusion peu élevée et forme également une protection efficace contre la corrosion du substrat composite 84. Le nickel présente un coefficient de dilation thermique supérieur au coefficient de dilatation thermique du substrat composite 84. It is desired an arrow F of 50 micrometers for the composite substrate 84, the arrow F being illustrated in FIG. 23 and simply deductible from the radius of curvature R. In order to curve the composite substrate 84, a layer of nickel is deposited under the substrate composite 84, as described below, to form a bimetal, and a lead-free alloy, more particularly a silver, copper and tin alloy (AgCuSn), with a melting temperature Tf = 220 ° C, is used as an assembly material. Nickel, which has the advantage of being easily deposited by electrolysis, is a very good protection against corrosion of the composite substrate 84, and a barrier against diffusion of the solder in the composite substrate 84. The AgCuSn alloy has the advantage to have a low melting temperature and also forms an effective protection against corrosion of the composite substrate 84. The nickel has a coefficient of thermal expansion greater than the coefficient of thermal expansion of the composite substrate 84.
L'ensemble des paramètres, hormis l'épaisseur ez de la couche de nickel à solidariser au substrat composite 84, intervenant dans la relation (1) sont donc fixés. Il est possible de déduire l'épaisseur ez de la couche de nickel pour obtenir la valeur de flèche F souhaitée à partir de la relation (1). La valeur de la flèche F est tracée en fonction de l'épaisseur ez à la figure 24. On en déduit ainsi qu'une épaisseur de nickel de 1 micromètre permet d'obtenir la valeur de 50 micromètres recherchée pour la flèche F. Le matériau d'assemblage, outre sa fonction de figer le bilame dans sa courbure souhaitée, doit par ailleurs former des connexions électriques pour la matrice de connexion 76 en face arrière 72 d'un détecteur 62. Un matériau d'assemblage, sous forme de plots de matériaux de soudure tel que décrit au second mode de réalisation des figures 8 à 10 par exemple, est donc privilégié. Les figures 25 à 27 sont des vues schématiques en coupe illustrant une première variante de réalisation de plots pour l'assemblage par bille de soudure en face arrière d'un détecteur 62. Tout d'abord, une fine couche d'accroche 90, par exemple une couche de titane de 50 nanomètres d'épaisseur, est déposée sur la face arrière 72 du substrat composite 84 du détecteur 62, puis une couche de nickel 92 d'un micromètre d'épaisseur est déposée sur la couche d'accroche 90. Une couche de métal de soudure 94, formant une surface mouillable, par exemple une couche d'or d'une épaisseur de 100 nanomètres, est ensuite déposée sur la couche de nickel 92 (figure 25). Ces opérations sont réalisées à une température de fabrication T, inférieure à la température de fusion Tf de l'alliage d'argent, de cuivre et d'étain (AgCuSn) utilisé pour le matériau d'assemblage. All the parameters, apart from the thickness ez of the nickel layer to be joined to the composite substrate 84, involved in the relationship (1) are therefore fixed. It is possible to deduce the thickness ez from the nickel layer to obtain the desired arrow value F from relation (1). The value of the arrow F is plotted as a function of the thickness ez in FIG. 24. It can thus be deduced that a thickness of nickel of 1 micrometer makes it possible to obtain the value of 50 micrometers sought for the arrow F. The material In addition to its function of freezing the bimetallic strip in its desired curvature, the assembly also has to form electrical connections for the connection matrix 76 on the rear face 72 of a detector 62. An assembly material in the form of studs welding materials as described in the second embodiment of Figures 8 to 10 for example, is preferred. FIGS. 25 to 27 are diagrammatic cross-sectional views illustrating a first embodiment of studs for solder ball assembly on the rear face of a detector 62. Firstly, a thin bonding layer 90, by For example, a layer of titanium 50 nanometers thick is deposited on the rear face 72 of the composite substrate 84 of the detector 62, then a nickel layer 92 of a micrometer thick is deposited on the tie layer 90. A solder metal layer 94, forming a wettable surface, for example a 100 nanometer thick layer of gold, is then deposited on the nickel layer 92 (FIG. 25). These operations are performed at a manufacturing temperature T, lower than the melting temperature Tf of the silver, copper and tin alloy (AgCuSn) used for the assembly material.
Le procédé se poursuit par une photolithographie et une gravure afin de réaliser une matrice bidimensionnelle d'ilots en or 96 d'un pas de 500 micromètres. Le diamètre des ilots 96 est choisi décroissant du centre vers le bord du détecteur 62 afin que les billes de soudure utilisées pour l'assemblage présentent leurs hauteurs d'équilibre une fois le bilame figé, comme décrit plus en détail ci-après. Des ilots 96 sont en outre réalisés en face de chacune des connexions 76 (figure 26). The process is continued by photolithography and etching in order to produce a two-dimensional matrix of islands of gold 96 with a pitch of 500 microns. The diameter of the islands 96 is chosen decreasing from the center to the edge of the detector 62 so that the solder balls used for the assembly have their equilibrium heights once the bimetal is frozen, as described in more detail below. Islands 96 are furthermore made in front of each of the connections 76 (FIG. 26).
Une seconde photolithographie et une seconde gravure sont ensuite réalisées jusqu'au substrat composite 84 pour isoler des plots 98 d'un diamètre de 0,4 millimètre autour de chaque ilot d'or 96, ce qui permet notamment d'isoler électriquement des interconnexions électriques pour les connexions 76 (figure 27). A second photolithography and a second etching are then carried out up to the composite substrate 84 to isolate pads 0.4 mm in diameter around each island of gold 96, which in particular makes it possible to isolate electrical interconnections electrically. for the connections 76 (Figure 27).
Les figures 28 et 29 sont des vues schématiques en coupe illustrant une deuxième variante de réalisation de plots pour l'assemblage par billes de soudure en face arrière d'un détecteur 62. Tout d'abord, une couche d'accroche et de croissance 100 est déposée sur la face arrière 72 du détecteur 62, par exemple un empilement formé d'une couche de titane de 50 nanomètres d'épaisseur déposée sur le substrat composite 84 pour l'accroche du nickel, et d'une couche de nickel de 100 micromètres, déposée sur la couche d'accroche, pour la croissance ultérieure d'une couche de nickel par électrolyse. Un masque de résine 102 est alors déposé sur la couche d'accroche et de croissance 100 avec une matrice dimensionnelle d'ouvertures 104 de 0,4 millimètre de diamètre avec un pas de 0,5 millimètre aux emplacements souhaités pour les plots, et notamment en face des connexions 76 (figure 28). FIGS. 28 and 29 are diagrammatic cross-sectional views illustrating a second variant embodiment of studs for the solder ball assembly on the rear face of a detector 62. Firstly, a tie-on and growth layer 100 is deposited on the rear face 72 of the detector 62, for example a stack formed of a titanium layer of 50 nanometers thick deposited on the composite substrate 84 for hooking nickel, and a nickel layer of 100 micrometers, deposited on the bonding layer, for the subsequent growth of a nickel layer by electrolysis. A resin mask 102 is then deposited on the attachment and growth layer 100 with a dimensional matrix of openings 104 of 0.4 millimeter in diameter with a pitch of 0.5 millimeters at the desired locations for the studs, and in particular opposite connections 76 (FIG. 28).
Une couche de nickel de 1 micromètre d'épaisseur et une couche d'or de 0,1 micromètre sont ensuite déposées dans cet ordre dans les ouvertures 104 par électrolyse. Ces opérations sont réalisées à une température de fabrication T, inférieure à la température de fusion Tf de l'alliage d'argent, de cuivre et d'étain (AgCuSn) utilisé pour le matériau d'assemblage. A layer of nickel 1 micrometer thick and a layer of gold of 0.1 micrometer are then deposited in this order in the openings 104 by electrolysis. These operations are performed at a manufacturing temperature T, lower than the melting temperature Tf of the silver, copper and tin alloy (AgCuSn) used for the assembly material.
Le masque de résine 102 est retiré puis la couche d'accroche et de croissance 100 est gravée jusqu'au substrat composite 84 d'une manière connue en soi de manière à former des plots 106 isolés les uns des autres (figure 29). Ce faisant, on réduit le coût du procédé de réalisation, puisqu'un dépôt par électrolyse (chimique) est bien moins cher qu'un dépôt physique par évaporation ou pulvérisation. The resin mask 102 is removed and the tie and growth layer 100 is etched to the composite substrate 84 in a manner known per se so as to form pads 106 isolated from each other (Figure 29). In doing so, the cost of the manufacturing process is reduced, since a deposit by electrolysis (chemical) is much cheaper than a physical deposition by evaporation or spraying.
Les figures 30 et 31 sont des vues en coupe illustrant une première variante de la conformation du bilame 108 formé du substrat composite 84 et des plots en nickel 98, ou 106 à la courbure souhaitée. Dans l'exemple illustré au sein de ces figures, c'est le bilame formé du substrat composite 84 et des plots 98 de la figure 27 qui a été représenté. Figures 30 and 31 are sectional views illustrating a first variant of the conformation of the bimetal 108 formed of the composite substrate 84 and nickel pads 98, or 106 to the desired curvature. In the example illustrated in these figures, it is the bimetallic formed of the composite substrate 84 and the pads 98 of Figure 27 which has been shown.
Selon cette première variante, le bilame 108 est reporté sur un substrat rigide 110 en céramique de 650 micromètres d'épaisseur. Les plots 98 sont déposés sur une matrice de billes de soudure correspondantes 112 en AgCuSn, les billes 112 étant identiques, et d'un diamètre de 250 micromètres (figure 30). Les billes 112 sont formées sur des ilots en or 114 correspondant du substrat 110, les ilots en or 114 étant identiques et d'un diamètre de 0,3 millimètre. Dans l'exemple illustré, la variation de hauteur des billes de soudure 112 est ainsi réglée par l'aire des surfaces mouillables 96 des plots 98. Dans le cas des plots 106 de la figure 29, qui présentent des surfaces mouillables identiques, les ilots mouillables 114 du substrat rigide 110 peuvent être choisis selon une aire variable pour adapter la hauteur des billes de soudure 112. According to this first variant, bimetallic strip 108 is transferred to a rigid ceramic substrate 110 having a thickness of 650 micrometers. The pads 98 are deposited on a matrix of corresponding solder balls 112 made of AgCuSn, the balls 112 being identical and having a diameter of 250 micrometers (FIG. 30). The balls 112 are formed on corresponding gold islands 114 of the substrate 110, the gold islands 114 being identical and having a diameter of 0.3 millimeters. In the example illustrated, the height variation of the solder balls 112 is thus regulated by the area of the wettable surfaces 96 of the pads 98. In the case of the pads 106 of FIG. 29, which have identical wettable surfaces, the islands wettable elements 114 of the rigid substrate 110 may be chosen according to a variable area to adjust the height of the solder balls 112.
L'ensemble est alors porté à une température supérieure, et de préférence légèrement supérieure, à la température de fusion Tf de l'alliage AgCuSn constitutif des billes de soudure 112, par exemple une température de 241°C, de manière à faire fondre complètement l'alliage d'AgCuSn des billes 112. Sous l'effet de cet échauffement, les billes de soudure 112 fondent et le bilame 108 se courbe de manière concave. Un refroidissement est ensuite réalisé à une température inférieure à la température de fusion Tf du matériau des billes de soudure 112, par exemple une température de 20°C. Lorsque les billes de soudure 112 atteignent la température de fusion Tf, elles se solidifient instantanément, ce qui fige le bilame 108 dans la courbure souhaitée, et calculée pour la température de fusion Tf, à savoir avec une flèche de 50 micromètres (figure 31). The assembly is then raised to a higher temperature, and preferably slightly higher, to the melting temperature Tf of the alloy AgCuSn constituent weld balls 112, for example a temperature of 241 ° C, so as to melt completely the AgCuSn alloy of the balls 112. Under the effect of this heating, the solder balls 112 melt and the bimetal 108 curves concavely. Cooling is then performed at a temperature below the melting temperature Tf of the solder bead material 112, for example a temperature of 20 ° C. When the solder balls 112 reach the melting temperature Tf, they solidify instantly, which freezes the bimetallic strip 108 in the desired curvature, and calculated for the melting temperature Tf, namely with a 50 micrometer arrow (FIG. 31). .
Des connexions internes au substrat céramique 110 peuvent être prévues et ce dernier peut être reporté sur une carte de circuits imprimés via par exemple des billes de soudure 116 si l'application le nécessite. Internal connections to the ceramic substrate 110 may be provided and the latter may be transferred to a printed circuit board via, for example, solder balls 116 if the application requires it.
Selon une seconde variante, le bilame est reporté directement sur une carte de circuits imprimés, cette variante différant de celle décrite aux figures 30 et 31 par la nature du substrat 110 qui est remplacé par la carte de circuits imprimés. Lorsque la carte de circuits imprimés est en matériau organique, des mesures pourront être prises pour renforcer mécaniquement localement la carte de circuit imprimée, avec une pastille dure par exemple According to a second variant, the bimetal is transferred directly to a printed circuit board, this variant differing from that described in FIGS. 30 and 31 by the nature of the substrate 110 which is replaced by the printed circuit board. When the printed circuit board is made of organic material, measures may be taken to mechanically reinforce the printed circuit board locally, for example with a hard pellet.
Dans les figures 25 à 31, il a été représenté un unique détecteur 62 pour des raisons de clarté. Ceci peut recouvrer la réalité, les détecteurs 62 étant individualisés une fois l'ensemble 60 de détecteurs fabriqués puis reportés seuls sur un substrat en céramique, une carte de circuits imprimés ou autre. En variante, c'est l'ensemble 60 de détecteurs 62 qui est reporté sur un substrat commun, par exemple en céramique, ou une carte de circuits imprimés, comme illustré à la figure 32. Une fois les détecteurs courbés, comme décrit précédemment, ceux-ci peuvent alors être individualisés. In Figures 25 to 31, there is shown a single detector 62 for reasons of clarity. This can recover reality, the detectors 62 being individualized once the set of detectors 60 manufactured and then carried alone on a ceramic substrate, a printed circuit board or the like. Alternatively, it is the set 60 of detectors 62 which is carried on a common substrate, for example ceramic, or a printed circuit board, as illustrated in FIG. 32. Once the detectors have been bent, as described previously, these can then be individualized.
Les caractéristiques des différents modes de réalisations, variantes et exemples exposés ci-dessus peuvent bien entendu être combinées. The characteristics of the various embodiments, variants and examples set out above can of course be combined.
Par ailleurs, il a été décrit un substrat plan. En variante, le substrat peut être non plan. On notera que l'invention a été principalement décrite en relation avec la fabrication de capteurs d'image courbes. Cependant, elle s'applique à tous types de circuit nécessitant d'être courbé. In addition, a planar substrate has been described. Alternatively, the substrate may be non-planar. It should be noted that the invention has mainly been described in connection with the manufacture of curved image sensors. However, it applies to all types of circuit requiring to be curved.
25 L'invention permet avantageusement : ^ de réaliser une face courbe concave ou convexe en utilisant une méthode de fabrication simple, notamment dans le cadre des modes de réalisation des figures 1 à 7, et apte à satisfaire aux spécificités propres à la plupart des applications optiques, notamment des détecteurs dans l'infrarouge, le visible, l'ultraviolet, de rayons X, ou 30 encore des émetteurs de lumière paraboliques concaves ou convexes, etc...; ^ de réaliser un composant microélectronique courbé qui est thermiquement couplé par le matériau d'assemblage à un substrat pouvant remplir différentes fonctions mécaniques et/ou thermiques, par exemple un substrat réalisé en un métal, par définition très bon conducteur thermique. Ce couplage est particulièrement important 35 dans le cadre des modes de réalisation des figures 1 à 7 ; ^ de réaliser un assemblage très simple sur un boitier, une carte de circuits imprimés, un support mécanique de cryogénie ou autres, en réalisant de manière simultanée en une seule opération la courbure et l'assemblage mécanique ;20 ^ de réaliser un assemblage collectif, assemblage dit « plaque/plaque » ou « wafer/wafer », de composants fabriqués sur une première plaque avec des substrats supports fabriqués sur une seconde plaque ; ^ de disposer avant l'assemblage et la courbure, d'un composant plat sur les deux faces et donc manipulable avec des équipements traditionnels déjà présents dans tous les sites d'assemblage, comme par exemple des équipements avec des prises de vide, avec des réglages de parallélisme par collimation à l'assemblage, etc..., ce qui constitue un avantage important pour les intégrateurs ; ^ de réaliser des formes complexes, comme exposé au mode de réalisation des figures 15 à 17 avec les ilots de bilames, ce qui ouvre la voie à de nouvelles applications optiques, comme par exemple les structurations particulières de surface, ondes [ ?], les miroirs à rayon de courbure variable, etc... ^ de réaliser une connexion simple de l'avant vers l'arrière du dispositif sans ajout de niveau de fabrication de complexité excessive, un seul niveau technologique étant requis, comme cela est illustré par exemple aux figures 8 à 16 et 21 à 31 ; ^ d'assembler thermiquement et mécaniquement la face arrière du composant courbé à un substrat porteur présentant lui même une face arrière plane, ce qui s'avère particulièrement avantageux pour les intégrateurs. Le matériau d'assemblage assure par ailleurs les déformations mécaniques requises par la face avant tout en restant un très bon conducteur thermique pour évacuer les calories générées par le système. De préférence, on choisit une colle conductrice électriquement et thermiquement. The invention advantageously makes it possible: to produce a concave or convex curved surface by using a simple manufacturing method, particularly in the context of the embodiments of FIGS. 1 to 7, and capable of satisfying the specific features of most applications optical, including detectors in the infrared, visible, ultraviolet, X-ray, or even concave or convex parabolic light emitters, etc .; to produce a curved microelectronic component which is thermally coupled by the joining material to a substrate which can fulfill various mechanical and / or thermal functions, for example a substrate made of a metal, by definition very good thermal conductor. This coupling is particularly important in the context of the embodiments of FIGS. 1 to 7; to realize a very simple assembly on a housing, a printed circuit board, a mechanical cryogenic support or the like, by simultaneously producing in a single operation the curvature and the mechanical assembly; said "plate / plate" or "wafer / wafer" assembly of components made on a first plate with support substrates made on a second plate; to have a flat component on both faces before assembly and curvature and thus manipulable with traditional equipment already present in all the assembly sites, such as equipment with vacuum taps, with Parallelism adjustments by collimation to the assembly, etc ..., which is an important advantage for the integrators; complex shapes, as exposed to the embodiment of FIGS. 15 to 17 with bimetal islands, which opens the way to new optical applications, such as, for example, the particular surface structures, waves [?], mirrors with variable radius of curvature, etc ... ^ to make a simple connection from the front to the rear of the device without adding excessive complexity manufacturing level, a single technological level being required, as illustrated for example Figures 8 to 16 and 21 to 31; to thermally and mechanically assemble the rear face of the curved component to a carrier substrate itself having a flat rear face, which proves particularly advantageous for the integrators. The assembly material also ensures the mechanical deformations required by the front face while remaining a very good thermal conductor to evacuate the calories generated by the system. Preferably, a conductive adhesive is chosen electrically and thermally.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20150227 |