WO1999026752A1 - Procede d'assemblage de deux structures par un cordon de brasure et assemblage obtenu par ce procede - Google Patents

Procede d'assemblage de deux structures par un cordon de brasure et assemblage obtenu par ce procede Download PDF

Info

Publication number
WO1999026752A1
WO1999026752A1 PCT/FR1998/002525 FR9802525W WO9926752A1 WO 1999026752 A1 WO1999026752 A1 WO 1999026752A1 FR 9802525 W FR9802525 W FR 9802525W WO 9926752 A1 WO9926752 A1 WO 9926752A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solder
substrate
segmented
stud
segments
Prior art date
Application number
PCT/FR1998/002525
Other languages
English (en)
Inventor
Guy Parat
Alexandra Cobbe
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat A L'energie Atomique filed Critical Commissariat A L'energie Atomique
Priority to JP2000521941A priority Critical patent/JP2001523584A/ja
Priority to EP98955739A priority patent/EP1034061A1/fr
Publication of WO1999026752A1 publication Critical patent/WO1999026752A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01057—Lanthanum [La]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]

Definitions

  • the present invention relates to a method of assembling two structures by a brazing bead and an assembly obtained by this method.
  • the invention finds applications in microelectronics and in particular for the interconnection of optical components with a view to producing optoelectronic modules or more generally for the interconnection of microelectronics components on an interconnection substrate.
  • Optical transmission requires the production of modules for transmitting, receiving and processing light signals.
  • the optical and optoelectronic components must be perfectly aligned with each other to minimize optical losses.
  • the target details may be less than 0.5 ⁇ m. To do this, techniques have been developed and, on this subject, we will consult documents (1) to (4) which, like document (5) cited below, are mentioned at the end of this description.
  • the light sources used in opto-electronic modules are mainly laser diodes with vertical emission or laser diodes with side emission.
  • the light emission from a side emission laser diode 2 (FIG. 1A) is generated in a long and narrow resonant cavity 4 which is called a laser stripe and which is located just below the surface of the diode, at a perfectly known depth which is of the order of 1 ⁇ m.
  • This cavity is delimited in length by the two cleaved faces of the diode which serve as mirrors.
  • this laser diode with lateral emission has a width at least equal to 300 ⁇ m, a depth of the order of 300 ⁇ m and a height of the order of 100 ⁇ m.
  • the electrical supply of the laser strip 4 is achieved by continuous metallization of the diode over the entire length of this strip. It is often necessary to fix the diode upside down by the front panel, on the side of the ribbon ("flip-chip" technique), in order to perfectly control the exit altitude of the light beam emitted by the diode.
  • metal studs capable of being brazed are produced by deposition, photolithography and etching, on the surface of the diode. As shown in FIG. 1A, a narrow rectangular metal stud 6 is produced for example along the entire length of the laser strip 4, with a view to forming a solder bead therein, and circular metallic studs 8 on either side of the pad 6, for fixing solder balls thereon.
  • the four sides of the diode are generally defined by cleavage.
  • FIG. 1B schematically shows the laser diode with lateral emission 2 after “flip-chip” hybridization thereof on a substrate 10.
  • FIG. 1B shows a metal stud 12 formed on the substrate 10 as well as circular metal studs 14 formed on this substrate on either side of the stud 12.
  • a solder bead 16 connecting the studs 6 and 12 and solder balls 18 connecting the pads 8 and 14 to each other.
  • the various elementary components of an optoelectronic module are mounted on the surface of a silicon or glass substrate serving as an optical micro-bench or platform. Fusible materials (such as In or
  • Sn x Pb y or other low melting point alloys used to braze these components are generally deposited on the substrate by different methods (such as evaporation under vacuum, electrolysis, transfer of wafers and spraying in liquid phase) before being remelted a first time to shape them in the absence of the optical components.
  • This step can be critical in certain geometric configurations of the pads used for fixing the components to the substrate and for significant solder heights.
  • an opto-electronic component to a substrate by means of one or more solder cords.
  • solder balls are also, which avoids soldering a wire on the rear face of the substrate.
  • L the length of the rectangular stud 12 intended to receive the solder bead and 11 the width of this stud 12 (see the side view of FIG. 2A and the front view of FIG. 2B).
  • This ball 20 which groups together almost the entire volume of solder, solidifies at any point of the metal stud 12.
  • the height of the ball 20 is significantly greater than the height of the other balls that can be placed on either side of the solder bead.
  • the object of the present invention is to remedy the above drawbacks.
  • At least one first connection pad of elongated shape is formed on the first structure and at least one second connection stud of elongated shape on the second structure, at least one of the first and second pads being segmented and thus comprising at least two elongated segments,
  • brazing element is deposited on each segment
  • a first heat treatment is carried out capable of giving each solder element substantially the shape of a ball
  • the first and second structures are assembled by aligning the first and second studs
  • element having substantially the shape of a ball means an element of which at least one section is substantially circular in its upper part, the other sections can have any rounded shape.
  • the length of each segment is less than 10 times the width of this segment.
  • one of the first and second pads is segmented and the other is continuous.
  • a brazing element is also deposited on the continuous pad if this continuous pad has a length less than 10 times its width.
  • This variant makes it possible to obtain a brazing bead of greater total height.
  • each of the first and second pads is segmented and the segments are arranged so that in the step of assembling the first and second structures each segment of one of them is opposite an interval separating two adjacent segments from the other structure.
  • the second structure may be a side-emitting laser diode comprising a laser ribbon disposed on one side of this laser diode, the second pad being on this side, the first structure being a substrate intended for the electrical connection of this laser diode.
  • the ends of one of the first and second studs can be set back from the edges of the corresponding structure.
  • first and second pads which each extend along a closed circuit (in particular in applications to sensors).
  • the second structure may be an electrical shielding cover or a mechanical protection or both and be attached, by a brazing bead, to the first structure, the latter importing sensors or microwave structures .
  • the respective widths of the first and second studs can be substantially equal to each other.
  • the length of the interval between two adjacent segments of each segmented stud may be less than or substantially equal to the distance that it is desired to have between the first and second studs when the structures are assembled.
  • each segmented pad a metal layer is deposited on the surface of the corresponding structure and each segment of this segmented pad is delimited by photolithography and then etching of this metal layer.
  • FIG. 1A is a schematic view of a side-emitting laser diode which it is desired to hybridize with a substrate
  • FIG. 1B shows this laser diode after “flip-chip” hybridization of the latter with the substrate
  • FIGS. 2A and 2B are respectively a side view and a front view which schematically illustrate the formation of a solder ball randomly offset during the reflow of the solder,
  • FIG. 3 already described, schematically illustrates the risk of the diode falling after it has been placed on the solder before the second reflow thereof
  • FIGS. 4A and 4B are respectively a side view and a front view which schematically illustrate the formation of two solder balls on a segmented attachment stud in accordance with the present invention
  • FIGS. 5A and 5B are respectively a side view and a front view which schematically illustrate the positioning of the diode on these two solder balls after a pre-alignment and before the second reflow of the solder,
  • FIGS. 6A and 6B are respectively a side view and a front view which schematically illustrate the second reflow of the solder and the formation of a uniform solder bead by wettability
  • Figures 7A to 11A are side views
  • Figures 7B to 11B are front views which schematically illustrate various stages of an assembly process according to the invention
  • Figure 12A is a schematic view of a laser diode with lateral emission, provided with a connection pad which is delimited only by the cleavage of the faces of the laser diode
  • FIG. 12B schematically illustrates the hybridization of this laser diode to a substrate
  • FIG. 13A schematically illustrates a laser diode with lateral emission, provided with a connection pad which is delimited by photolithography, the cleavage of the laser diode being offset
  • FIG. 13B schematically illustrates the hybridization of this laser diode of the FIG. 13A to a substrate
  • FIGS. 14A and 14B are respectively a side view and a front view which schematically illustrate a component and a substrate each having a connection pad segmented with a ball and shown after the component has been placed on the substrate, before the second reflow of the solder
  • FIGS. 15A and 15B are respectively a side view and a front view which schematically illustrate this component and this substrate of FIGS. 14A and 14B after reflow of the solder
  • Figures 16A and 16B are respectively a partial cross-sectional view and a top view which schematically illustrate hybridization of a component to a substrate with a solder bead forming a closed circuit.
  • connection pad formed on the substrate and composed of two or more connection segments.
  • an ovoid ball forms perfectly centered on each of the segments after having formed and then brought to the liquid state solder elements on these segments.
  • the segmented stud of the substrate has a total length L
  • this pad comprises two substantially rectangular segments of the same length L1 and of the same width
  • the distance H between the component pad and the segmented pad of the substrate after hybridization is at least equal to 1.5 ⁇ 11
  • the length of the interval L2 separating the two segments of the pad from the substrate is of the order of magnitude of H and
  • the width 12 of the substantially rectangular stud formed on the component is equal to 1.2 11 and its length is equal to L.
  • the width of the pad of the substrate can be equal to or little different from the width 12 of the connection pad of the component.
  • This component pad may not be segmented as is schematically illustrated in FIG. 5B.
  • This junction takes place by wettability along the stud of the component.
  • the filling, by soldering, of the space between the two segments of the substrate pad is only possible if L2 is less than H or of the order of magnitude of H.
  • the present invention has various advantages.
  • connection pad formed on the substrate is the creation of a homogeneous topology on the surface of the substrate, which makes it possible to place the component in a stable and reproducible manner before the final reflow of the solder. This results from the formation of a plurality of solder balls which have the same height and whose positioning is known instead of a single large solder ball whose positioning is random.
  • An important application of the invention relates to the soldering of the pad associated with the strip of a side-emitting laser diode.
  • the invention applies both to a single laser diode and to an array of such laser diodes.
  • a single segmented connection pad (with a view to forming a single solder bead therein) as well as substantially circular connection pads ( or of course of approximate shapes: square ... etc) on either side of this segmented stud (studs on which solder balls will be formed). It is also possible to form on the substrate a plurality of elongated studs in order to form therein a plurality of solder beads.
  • a plurality of segmented pads can be formed on the substrate (to form a plurality of solder beads) and, if necessary, also provide substantially circular pads on the substrate. (to form solder balls).
  • segmenting only the stud of the substrate as we saw above, it is possible to form a segmented stud of elongated shape on the component that we want to hybridize to the substrate and providing on the substrate a stud of elongated and continuous shape, that is to say not segmented.
  • the laser strip of each diode is formed over the entire length of the semiconductor wafer ("afer") on which the diodes are formed.
  • each laser ribbon is defined by the two cleaved faces of the corresponding laser diode.
  • connection pad which is added to the diode for the “flip-chip” hybridization thereof is only defined by cleavage and if one also uses, in order to form there solder balls, substantially circular studs on either side of the stud formed above the laser ribbon, an error on the cleavage axis risks causing the diode to position incorrectly when it is hybridized (see Figure 12B).
  • the central brazing bead (formed on the stud placed above the ribbon) will then tend to center the diode while the balls placed on either side of this bead will have the opposite action.
  • the volume of the brazing of the central bead will no longer correspond to the vertical positioning sought because, on the side of the diode, the wetting surface will be different.
  • a connection pad is used on the diode, the ends of which are set back with respect to the two faces of the diode in order to tolerate deviations in the cleavage (see FIG. 13B).
  • an elongated connection pad which is segmented is formed on this substrate 22.
  • this pad is formed by two segments 24 and 26 of rectangular shape, which each have a length L1 and a width 11 and are spaced by a distance L2.
  • the segmentation makes it possible to reduce the form factor (length of the plot divided by width of the plot).
  • Solder elements of the same volume are respectively deposited on the segments and, after melting of the solder, two solder balls 28 and 30 of the same height are obtained respectively on the segments 24 and 26. After returning to room temperature, each ball solidifies at the center of the rectangular segment associated with it.
  • the diode 32 As schematically shown in FIGS. 5A and 5B, the diode 32, provided with a non-segmented connection pad 34, of elongated shape, substantially rectangular (of length L and width 12), is pre-aligned with respect to the substrate 22 by l 'through mechanical or optical marks (not shown) and is then placed on this substrate so that the stud 34 is in contact with the balls 28 and 30.
  • peripheral solder balls (not shown) having approximately the same height as the balls 28 and 30 and formed on substantially circular studs placed on either side of the segmented stud.
  • the diode is then placed stably on all the balls (by means of corresponding studs).
  • the assembly obtained is then heated above the melting temperature of the solder and, from the balls 28 and 30, a continuous solder bead 36 (FIGS. 6A and 6B) is formed by wettability along the connection pad. continuous 34 of the laser diode 32.
  • the balls which are on either side of this cord also wet the corresponding studs (not shown) of the laser diode.
  • FIGS. 7A to 11B A particular mode of implementation of the method which is the subject of the invention is schematically illustrated by FIGS. 7A to 11B.
  • connection segment 24 and 26 are used and a segmented connection pad is formed therein comprising two connection segments 24 and 26 (FIGS. 7A and 7B).
  • a metallic layer for example TiNiAu, can be deposited over the entire surface of the substrate by sputtering.
  • segments 24 and 26 are defined by photolithography followed by etching of the metal layer.
  • these segments 24 and 26 have a rectangular shape. It is also possible to provide substantially circular connection pads (not shown) on either side of the segmented stud, with a view to subsequently forming therein solder balls which will be found on either side of the continuous solder bead which will be formed on all of the two segments.
  • connection segments are determined from the desired heights for the balls.
  • Electrical interconnections integrated into the substrate or located on the surface thereof can be provided to electrically supply the component or components which it is desired to hybridize to the substrate.
  • a lithography step (FIGS. 8A and 8B) then makes it possible to define the volumes of the solder balls from the apertures / photoresist that is used for this lithography and the thickness of the solder chosen. .
  • a layer of photosensitive resin 38 is therefore deposited on the surface of the substrate where the connection segments 24 and 26 are located, and appropriate openings are formed in this layer of photosensitive resin which allow the connection segments to appear. After obtaining these openings, the solder 40 is deposited, for example by vacuum evaporation, on the connection segments (FIGS. 9A and 9B).
  • solder balls 28 and 30 are formed by raising the temperature of the substrate above the melting temperature of the solder ( Figures 10A and 10B).
  • a component 44 which is to be hybridized to the substrate is then placed on the solder balls via its elongated stud 45 and the assembly is heated above the melting temperature of the solder so that the balls of solder merge
  • FIG. 11B an area 46 of the substrate 22 which is between the two connection segments 24 and 26 and which is not wetted by the solder.
  • a metal bridge is formed between the two segments at this area.
  • Figure 12A shows a side-emitting laser diode 32 of the kind of that of Figure 1A.
  • the elongated stud 34 which is on the face of the diode near which the laser ribbon 35 is placed is not defined by lithography over the length of the diode.
  • This pad is determined by the cleavage operation.
  • a defect in the position of the cleavage along the Y axis which is tolerable for the operation of the laser diode, makes the diode not parallel to the substrate after hybridization.
  • Figure 12B tends to refocus the diode 32 on the substrate 22 while the balls 48 placed on either side of the solder bead 36 (and connecting pads 50 of the laser diode to circular pads (not shown on the substrate) have an antagonistic action.
  • FIG. 12A shows the theoretical cleavage axis 52.
  • FIG. 12B shows the theoretical position 54 in dashed lines of the laser diode 2.
  • connection pad 34 associated with the laser ribbon 35 is delimited by lithography (FIGS. 13A) so as to be set back relative to the two faces of the laser diode 32, a cleavage deviation along the Y axis, not cutting this pad 34 , will not pose a problem in positioning the laser diode 32 on the substrate.
  • FIGS. 14A and 14B schematically illustrate the case of a hybridization of a substrate 22 and a component 32 such as a laser diode, each provided with a segmented connection pad.
  • connection segments formed on the substrate 22 have the reference 56 while the connection segments formed on the component 32 have the reference 58.
  • solder balls 60 formed on the connection segments of the substrate 22 and the balls of solder 62 formed on the connection segments of component 32.
  • the connection segments 56 and 58 are arranged in such a way that, when the component 32 rests on the substrate 22 via the connection balls, each segment of the component 32 is located opposite an interval separating two adjacent segments of the substrate 22.
  • the segments of the component 32 are offset by half a step with respect to those of the substrate 22.
  • solder balls 60 and 62 overlap one another when the component 32 is placed on the substrate 22.
  • FIGS. 15A and 15B schematically illustrate the assembly of this component 32 and of this substrate 22 obtained by heating the assembly shown in FIG. 14B above the melting point of the solder.
  • FIGS. 15A and 15B show the continuous brazing bead 64 formed during this heating.
  • This bead 64 results from the melting of the solder balls in the liquid state.
  • FIGS. 16A and 16B schematically illustrate the possibility of producing a continuous bead of solder 66 on the periphery of a component 68.
  • FIGS. 16A and 16B show the substrate 70 on which the component 68 is to be hybridized as well as the segmented connection pad 72 which extends in a closed circuit on the substrate. It can also be seen that the component is provided with a non-segmented stud 74 which extends along this circuit.
  • the hermeticity will not be total.
  • the distribution of the solder on the component and the substrate may be necessary to achieve a large volume of solder that is impossible to hold on a single segmented bead.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

Selon ce procédé, on forme au moins un plot de connexion de forme allongée sur chaque structure (22, 32), au moins l'un des plots étant segmenté et comprenant ainsi au moins deux segments (24, 26), on dépose un élément de brasure sur chaque segment, on effectue un traitement thermique pour donner à chaque élément sensiblement la forme d'une bille (28, 30), on assemble les structures en alignant les plots, et on effectue un autre traitement thermique pour fusionner les éléments et former un cordon de brasure continu entre les structures et entre lesdits segments. Application en micro-électronique.

Description

PROCÉDÉ D'ASSEMBLAGE DE DEUX STRUCTURES PAR UN CORDON DE BRASURE ET ASSEMBLAGE OBTENU PAR CE PROCÉDÉ
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un procédé d'assemblage de deux structures par un cordon de brasure ainsi qu'un assemblage obtenu par ce procédé.
Elle s'applique notamment à la connexion d'une diode laser par la technique appelée « flip- chip ».
Plus généralement l'invention trouve des applications en micro-électronique et en particulier pour l'interconnexion de composants optiques en vue de réaliser des modules opto-électroniques ou plus généralement pour l'interconnexion de composants de microélectronique sur un substrat d'interconnexion.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La transmission optique nécessite la réalisation de modules d'émission, de réception et de traitement des signaux lumineux.
Les composants optiques et optoélectroniques doivent être parfaitement alignés les uns par rapport aux autres pour minimiser les pertes optiques . Les précisions visées peuvent être inférieures à 0,5 μm. Pour ce faire, des techniques ont été développées et, à ce sujet, on consultera les documents (1) à (4) qui, comme le document (5) cité par la suite, sont mentionnés à la fin de la présente description. Les sources lumineuses utilisées dans les modules opto-électroniques sont principalement des diodes lasers à émission verticale ou des diodes lasers à émission latérale.
L'émission lumineuse d'une diode laser à émission latérale 2 (figure 1A) est engendrée dans une cavité résonante longue et étroite 4 que l'on appelle ruban laser (« laser stripe ») et qui est située juste sous la surface de la diode, à une profondeur parfaitement connue qui est de l'ordre de 1 μm. Cette cavité est délimitée en longueur par les deux faces clivées de la diode qui servent de miroirs .
A titre purement indicatif et nullement limitatif, cette diode laser à émission latérale a une largeur au moins égale à 300 μm, une profondeur de l'ordre de 300 μm et une hauteur de l'ordre de 100 μm.
L'alimentation électrique du ruban laser 4 est réalisée grâce à une métallisation continue de la diode sur toute la longueur de ce ruban. II est souvent nécessaire de fixer la diode la tête en bas par la face-avant, du côté du ruban (technique « flip-chip ») , afin de maîtriser parfaitement l'altitude de sortie du faisceau lumineux émis par la diode. Pour mettre en oeuvre cette technique on réalise par dépôt, photolithographie et gravure, à la surface de la diode, des plots métalliques susceptibles d'être brasés. Comme le montre la figure 1A, on réalise par exemple un plot métallique rectangulaire étroit 6 suivant toute la longueur du ruban laser 4, en vue d'y former un cordon de brasure, et des plots métalliques circulaires 8 de part et d'autre du plot 6, en vue d'y fixer des billes de brasure.
Les quatre côtés de la diode sont généralement définis par clivage.
Le maintien, le contact électrique et le positionnement de la diode suivant les trois axes X, Y et Z sont assurés par ces plots 6 et 8 munis de brasure
(l'axe Z étant perpendiculaire à la face de la diode du côté de laquelle se trouve le ruban 4, l'axe X et l'axe
Y étant perpendiculaires l'un à l'autre et parallèles à cette face) .
L'effet de la tension de surface de la brasure en phase liquide permet le positionnement précis de la diode sur son substrat.
On est ainsi capable de pré-positionner la diode avant refusion de la brasure sans précision importante (de l'ordre de ±10 μm selon les axes X et
Y) •
La figure 1B montre de façon schématique la diode laser à émission latérale 2 après hybridation « flip-chip » de celle-ci sur un substrat 10.
On voit sur cette figure 1B un plot métallique 12 formé sur le substrat 10 ainsi que des plots métalliques circulaires 14 formés sur ce substrat de part et d'autre du plot 12. On voit également un cordon de brasure 16 reliant les plots 6 et 12 et des billes de brasure 18 reliant les plots 8 et 14 les uns aux autres. On rappelle que les différents composants élémentaires d'un module opto-électronique sont montés à la surface d'un substrat en silicium ou en verre servant de micro-banc optique ou de plate-forme. Les matériaux fusibles (tels que In ou
SnxPby ou d'autres alliages à bas point de fusion) servant à braser ces composants sont généralement déposés sur le substrat par différentes méthodes (comme par exemple l' evaporation sous vide, l' electrolyse, le transfert de galettes et la projection en phase liquide) avant d'être refondus une première fois pour les mettre en forme en l'absence des composants optiques .
Cette étape peut être critique dans certaines configurations géométriques des plots servant à la fixation des composants au substrat et pour des hauteurs de brasure importantes.
Pour des raisons d'ordre thermique et d'ordre mécanique il est avantageux de connecter un composant opto-électronique sur un substrat par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs cordons de brasure .
Dans le cas où l'on utilise un seul cordon de brasure (situé avantageusement sur toute la longueur du ruban laser dans le cas de l'application à une diode laser), on a vu qu'on pouvait lui associer des billes de brasure fixées sur des plots de forme circulaire ou carrée (ou d'une forme voisine) afin d'assurer la stabilité mécanique du composant, lors de la mise en place de celui-ci avant brasage, et d'assurer le positionnement suivant les trois axes X, Y et Z lors de la fusion de la brasure des billes et du cordon. Ce cordon, qui est situé sous le ruban laser, est aussi susceptible de constituer un contact électrique .
Les billes de brasure le sont aussi, ce qui évité de souder un fil sur la face-arrière du substrat.
La réalisation d'un cordon de brasure sur ce substrat pose un problème lors de la mise en forme de ce cordon par refusion, comme on va le voir.
On note L la longueur du plot rectangulaire 12 destiné à recevoir le cordon de brasure et 11 la largeur de ce plot 12 (voir la vue de profil de la figure 2A et la vue de face de la figure 2B) .
Lorsque L est de l'ordre de 10 fois 11 la fusion de la brasure donne lieu à la formation d'une grosse bille de brasure 20 au lieu d'un cordon uniforme, si le volume de brasure est trop important, ce qui est par exemple le cas lorsque la hauteur H du cordon est supérieure ou égale à 1,5x11.
Cette bille 20, qui regroupe la quasi- totalité du volume de brasure, se solidifie en n'importe quel point du plot métallique 12.
Cela pose un problème de stabilité lors de la mise en place de la diode que l'on veut hybrider au substrat . En effet la hauteur de la bille 20 est nettement supérieure à la hauteur des autres billes que l'on peut disposer de part et d'autre du cordon de brasure .
Cela se traduit par l'impossibilité de pré- aligner correctement la diode laser 4 sur le substrat
10 avant la refusion finale comme le montre schématiquement la figure 3, la diode n'ayant pas d'assise stable lorsqu'on la pose sur le cordon. De façon plus générale, des problèmes comparables se posent lorsqu'on veut hybrider une structure à une autre structure au moyen d'un cordon de brasure .
EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents.
Elle a pour objet un procédé d'assemblage d'une première structure et d'une deuxième structure au moyen d'au moins une brasure, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- on forme au moins un premier plot de connexion de forme allongée sur la première structure et au moins un deuxième plot de connexion de forme allongée sur la deuxième structure, au moins l'un des premier et deuxième plots étant segmenté et comprenant ainsi au moins deux segments de forme allongée,
- on dépose un élément de brasure sur chaque segment,
- on effectue un premier traitement thermique apte à donner à chaque élément de brasure sensiblement la forme d'une bille,
- on assemble les première et deuxième structures en alignant les premier et deuxième plots, et
- on effectue un deuxième traitement thermique apte à fusionner les éléments de brasure, de manière à former un cordon de brasure continu entre les première et deuxième structures et entre lesdits segments .
Par « élément ayant sensiblement la forme d'une bille », on entend un élément dont au moins une section est sensiblement circulaire dans sa partie supérieure, les autres sections pouvant avoir des formes arrondies quelconques.
Selon un mode de réalisation préféré du procédé objet de l'invention, la longueur de chaque segment est inférieure à 10 fois la largeur de ce segment .
Selon un premier mode de réalisation particulier du procédé objet de l'invention, l'un des premiers et deuxième plots est segmenté et l'autre est continu .
Selon un mode de réalisation particulier, dans le cas où l'un des plots est continu, on dépose également sur le plot continu un élément de brasure si ce plot continu a une longueur inférieure à 10 fois sa largeur .
Cette variante permet d'obtenir un cordon de brasure de hauteur totale plus importante.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier, chacun des premier et deuxième plots est segmenté et les segments sont disposés de façon que dans l'étape d'assemblage des première et deuxième structures chaque segment de l'une de celles-ci se trouve en face d'un intervalle séparant deux segments adjacents de l'autre structure.
La deuxième structure peut être une diode laser à émission latérale comprenant un ruban laser disposé d'un côté de cette diode laser, le deuxième plot se trouvant de ce côté, la première structure étant un substrat destiné à la connexion électrique de cette diode laser. Les extrémités de l'un des premier et deuxième plots peuvent être en retrait par rapport aux bords de la structure correspondante.
Il est possible de mettre en oeuvre le procédé objet de l'invention en utilisant des premier et deuxième plots qui s'étendent chacun le long d'un circuit fermé (en particulier dans des applications à des capteurs) .
Selon un autre exemple d'application, la deuxième structure peut être un capot de blindage électrique ou une protection mécanique ou les deux et être rapportée, par un cordon de brasure, sur la première structure, celle-ci important des capteurs ou des structures hyperfréquences . Les largeurs respectives des premier et deuxième plots peuvent être sensiblement égales l'une à l' autre .
La longueur de l'intervalle entre deux segments adjacents de chaque plot segmenté peut être inférieure ou sensiblement égale à la distance que l'on veut avoir entre les premier et deuxième plots lorsque les structures sont assemblées.
De préférence, pour former chaque plot segmenté, on dépose une couche métallique à la surface de la structure correspondante et on délimite chaque segment de ce plot segmenté par une photolithographie puis une gravure de cette couche métallique.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
• la figure 1A, déjà décrite, est une vue schématique d'une diode laser à émission latérale que l'on veut hybrider à un substrat,
• la figure 1B, déjà décrite, montre cette diode laser après hybridation « flip-chip » de celle-ci avec le substrat,
• les figures 2A et 2B, déjà décrites, sont respectivement une vue de profil et une vue de face qui illustrent schématiquement la formation d'une bille de brasure décentrée aléatoirement lors de la refusion de la brasure,
• la figure 3, déjà décrite, illustre schématiquement le risque de chute de la diode après mise en place de celle-ci sur la brasure avant la deuxième refusion de celle-ci,
• les figures 4A et 4B sont respectivement une vue de profil et une vue de face qui illustrent schématiquement la formation de deux billes de brasure sur un plot d'accrochage segmenté conformément à la présente invention,
• les figures 5A et 5B sont respectivement une vue de profil et une vue de face qui illustrent schématiquement la mise en place de la diode sur ces deux billes de brasure après un préalignement et avant la deuxième refusion de la brasure,
• les figures 6A et 6B sont respectivement une vue de profil et une vue de face qui illustrent schématiquement la deuxième refusion de la brasure et la formation d' un cordon de brasure uniforme par mouillabilité, • les figures 7A à 11A sont des vues de profil et les figures 7B à 11B sont des vues de face qui illustrent schématiquement diverses étapes d'un procédé d'assemblage conforme à l'invention, « la figure 12A est une vue schématique d'une diode laser à émission latérale, munie d'un plot de connexion qui est délimité uniquement par le clivage des faces de la diode laser,
• la figure 12B illustre schématiquement l'hybridation de cette diode laser à un substrat,
• la figure 13A illustre schématiquement une diode laser à émission latérale, munie d'un plot de connexion qui est délimité par photolithographie, le clivage de la diode laser étant décalé, • la figure 13B illustre schématiquement l'hybridation de cette diode laser de la figure 13A à un substrat,
• les figures 14A et 14B sont respectivement une vue de profil et une vue de face qui illustrent schématiquement un composant et un substrat ayant chacun un plot de connexion segmenté avec une bille et représentés après la mise en place du composant sur le substrat, avant la deuxième refusion de la brasure, • les figures 15A et 15B sont respectivement une vue de profil et une vue de face qui illustrent schématiquement ce composant et ce substrat des figures 14A et 14B après refusion de la brasure, et • les figures 16A et 16B sont respectivement une vue en coupe transversale partielle et une vue de dessus qui illustrent schématiquement l'hybridation d'un composant à un substrat avec un cordon de brasure formant un circuit fermé.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On commencera par décrire quelques caractéristiques importantes et avantages de l'invention en faisant référence à certaines des figures après quoi on décrira plus en détail ces figures .
Conformément à l'invention, pour l'hybridation « flip-chip » d'un composant électronique ou optique sur un substrat, on peut utiliser un plot de connexion segmenté, formé sur le substrat et composé de deux ou plusieurs segments de connexion.
Ceci permet de réduire le facteur de forme de ce plot, c'est-à-dire le rapport de la longueur à la largeur de ce plot qui a une forme allongée, sensiblement rectangulaire.
Compte tenu des forces de mouillabilité et des forces de tension superficielle de la brasure liquide utilisée pour l'hybridation, il se forme une bille ovoïde parfaitement centrée sur chacun des segments après avoir formé puis porté à l'état liquide des éléments de brasure sur ces segments.
Ceci est schématiquement illustré par les figures 4A et 4B.
A titre purement indicatif et nullement limitatif
- le plot segmenté du substrat a une longueur totale L,
- ce plot comprend deux segments sensiblement rectangulaires de même longueur Ll et de même largeur
11, - le rapport Ll/11 est égal à 3,75,
- la distance H entre le plot du composant et le plot segmenté du substrat après hybridation est au moins égale à 1, 5x11, - la longueur de l'intervalle L2 séparant les deux segments du plot du substrat est de l'ordre de grandeur de H et
- la largeur 12 du plot sensiblement rectangulaire formé sur le composant est égale à 1,2 11 et sa longueur est égale à L.
D'une manière générale la largeur du plot du substrat peut être égale ou peu différente de la largeur 12 du plot de connexion du composant.
Ce plot du composant peut ne pas être segmenté comme cela est schématiquement illustré par la figure 5B.
Après avoir posé le composant retourné sur les billes de brasure formées sur les segments de connexion (figure 5B) , la fusion des deux billes entraîne la formation d'un cordon continu de brasure par jonction des billes au niveau du composant.
Cette jonction a lieu par mouillabilité le long du plot du composant.
Le remplissage, par la brasure, de l'espace compris entre les deux segments du plot du substrat n'est possible que si L2 est inférieur à H ou de l'ordre de grandeur de H.
La présente invention a divers avantages.
Le principal avantage de la segmentation du plot de connexion formé sur le substrat est la création d'une topologie homogène à la surface du substrat, ce qui permet de poser de façon stable et reproductible le composant avant la refusion finale de la brasure. Ceci résulte de la formation d'une pluralité de billes de brasure qui ont la même hauteur et dont le positionnement est connu au lieu d'une seule grosse bille de brasure dont le positionnement est aléatoire.
Une application importante de l'invention concerne le brasage du plot associé au ruban d'une diode laser à émission latérale.
L'invention s'applique aussi bien à une seule diode laser qu'à une barrette de telles diodes lasers .
Pour une seule diode laser on peut former, sur le substrat servant à l'hybridation de cette diode laser, un seul plot de connexion segmenté (en vue d'y former un seul cordon de brasure) ainsi que des plots de connexion sensiblement circulaires (ou bien entendu de formes approchantes : carré ... etc) de part et d'autre de ce plot segmenté (plots sur lesquels on formera des billes de brasure) . On peut aussi former sur le substrat une pluralité de plots allongés en vue d'y former une pluralité de cordons de brasure.
Dans le cas d'une barrette de diodes lasers à émission latérale on peut former sur le substrat une pluralité de plots segmentés (pour y former une pluralité de cordons de brasure) et, si besoin est, prévoir également des plots sensiblement circulaires sur le substrat (pour y former des billes de brasure) .
Au lieu de segmenter seulement le plot du substrat comme on l'a vu plus haut, il est possible de former un plot segmenté de forme allongée sur le composant que l'on veut hybrider au substrat et de prévoir sur le substrat un plot de forme allongée et continu c'est-à-dire non segmenté.
Au lieu d'utiliser un seul plot segmenté sur le substrat ou sur le composant à hybrider, on peut utiliser deux plots de connexion segmentés respectivement formés sur le substrat et sur le composant .
Considérons maintenant un mode de réalisation avantageux de l'invention. Lors de la fabrication de diodes lasers à émission latérale, le ruban laser de chaque diode est formé sur toute la longueur de la plaquette (« afer ») semi-conductrice sur laquelle on forme les diodes.
La longueur finale de chaque ruban laser est définie par les deux faces clivées de la diode laser correspondante.
Si la longueur du plot de connexion que l'on ajoute à la diode pour l'hybridation « flip-chip » de celle-ci n'est définie que par le clivage et si l'on utilise également, en vue d'y former des billes de brasure, des plots sensiblement circulaires de part et d'autre du plot formé au-dessus du ruban laser, une erreur sur l'axe de clivage risque d'entraîner une mauvaise position de la diode au moment de son hybridation (voir la figure 12B) .
Le cordon de brasure central (formé sur le plot placé au dessus du ruban) aura alors tendance à recentrer la diode alors que les billes placées de part et d'autre de ce cordon auront l'action contraire. De plus le volume de la brasure du cordon central ne correspondra plus au positionnement vertical recherché car, du côté- de la diode, la surface mouillante sera différente. Pour résoudre ce problème, on utilise sur la diode un plot de connexion dont les extrémités sont en retrait par rapport aux deux faces de la diode afin de tolérer des écarts sur le clivage (voir la figure 13B) .
Cela permet d'augmenter le rendement de découpe par la diminution des tolérances de clivage.
Il convient en effet de noter que des clivages à quelques micromètres près sont très difficiles à obtenir et qu'il y a alors beaucoup de pertes .
En revenant maintenant aux figures 4A et
4B, on a représenté schématiquement sur ces figures un substrat 22 auquel on veut hybrider par exemple une diode laser à émission latérale par la technique
« flip-chip ».
Conformément à la présente invention, on forme sur ce substrat 22 un plot de connexion de forme allongée qui est segmenté. Dans l'exemple représenté, ce plot est formé de deux segments 24 et 26 de forme rectangulaire, qui ont chacun une longueur Ll et une largeur 11 et sont espacés d'une distance L2.
La segmentation permet de diminuer le facteur de forme (longueur du plot divisée par largeur du plot) .
Des éléments de brasure de même volume sont respectivement déposés sur les segments et, après fusion de la brasure, on obtient deux billes de brasure 28 et 30 de même hauteur respectivement sur les segments 24 et 26. Après retour à la température ambiante, chaque bille se solidifie au centre du segment rectangulaire qui lui est associé.
Comme le montrent schématiquement les figures 5A et 5B, la diode 32, munie d'un plot de connexion 34 non segmenté, de forme allongée, sensiblement rectangulaire (de longueur L et de largeur 12) , est préalignée par rapport au substrat 22 par l'intermédiaire de repères mécaniques ou optiques (non représentés) puis est placée sur ce substrat de façon que le plot 34 soit au contact des billes 28 et 30.
On peut aussi prévoir des billes de brasure périphériques (non représentées) ayant approximativement la même hauteur que les billes 28 et 30 et formées sur des plots sensiblement circulaires placés de part et d'autre du plot segmenté.
La diode est alors posée de façon stable sur toutes les billes (par l'intermédiaire de plots correspondants) . On chauffe ensuite l'ensemble obtenu au- dessus de la température de fusion de la brasure et, à partir des billes 28 et 30, un cordon de brasure continu 36 (figures 6A et 6B) se forme par mouillabilité le long du plot de connexion continu 34 de la diode laser 32.
Les billes qui se trouvent de part et d'autre de ce cordon mouillent également les plots correspondants (non représentés) de la diode laser.
On laisse ensuite se refroidir la brasure jusqu'à la température ambiante d'où l'obtention de l'assemblage du substrat et de la diode laser. Un mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention est schématiquement illustré par les figures 7A à 11B.
On utilise le substrat 22 et l'on y forme un plot de connexion segmenté comprenant deux segments de connexion 24 et 26 (figures 7A et 7B) .
Pour ce faire, on peut déposer une couche métallique par exemple en TiNiAu sur toute la surface du substrat par pulvérisation cathodique. Ensuite, on définit les segments 24 et 26 par une photolithographie suivie d'une gravure de la couche métallique.
Dans l'exemple représenté, ces segments 24 et 26 ont une forme rectangulaire. On peut également prévoir des plots de connexion sensiblement circulaires (non représentés) de part et d'autre du plot segmenté, en vue d'y former ultérieurement des billes de brasure qui se trouveront de part et d'autre du cordon de brasure continu qui sera formé sur l'ensemble des deux segments.
Les dimensions des deux segments de connexion sont déterminées à partir des hauteurs désirées pour les billes.
Des interconnexions électriques intégrées dans le substrat ou situées à la surface de celui-ci peuvent être prévues pour alimenter électriquement le ou les composants que l'on veut hybrider au substrat.
Dans le cas où ces interconnexions se trouvent à la surface du substrat, pour maintenir une hauteur identique de tous les plots de connexion des billes, une surface délimitée du matériau utilisé pour les interconnexions électriques peut être déposée sous les plots d'accrochage qui ne sont pas électriquement connectés .
Une étape de lithographie (figures 8A et 8B) permet ensuite de définir les volumes des billes de brasure à partir des ouvertures /de la résine photosensible (« photoresist ») que l'on utilise pour cette lithographie et de l'épaisseur de brasure choisie.
On dépose donc une couche de résine photosensible 38 à la surface du substrat où se trouvent les segments de connexion 24 et 26 et l'on forme dans cette couche de résine photosensible des ouvertures appropriées qui laissent apparaître les segments de connexion. Après obtention de ces ouvertures, on dépose la brasure 40, par exemple par evaporation sous vide, sur les segments de connexion (figures 9A et 9B) .
On élimine ensuite la résine (ainsi que les morceaux de brasure 42 qui se sont formés sur la résine photosensible) et l'on forme les billes de brasure 28 et 30 en élevant la température du substrat au-dessus de la température de fusion de la brasure (figures 10A et 10B) .
Un composant 44 que l'on veut hybrider au substrat est ensuite posé sur les billes de brasure par l'intermédiaire de son plot allongé 45 et l'ensemble est chauffé au-dessus de la température de fusion de la brasure pour que les billes de brasure fusionnent
(figures 11A et 11B) . L'alignement du composant 44 sur le substrat est assuré automatiquement par les forces de tension de surface parallèles au plan XY (plan qui est parallèle à la face du substrat où se trouvent les segments de connexion) et par le volume adapté des billes de brasure suivant l'axe Z qui est perpendiculaire aux axes X et Y (ces axes étant perpendiculaires l'un à l'autre). On précise que la brasure ne mouille pas les zones du substrat et du composant qui entourent les plots .
On voit par exemple sur la figure 11B une zone 46 du substrat 22 qui est comprise entre les deux segments de connexion 24 et 26 et qui n'est pas mouillée par la brasure.
Un pont métallique se forme entre les deux segments au niveau de cette zone.
On considère maintenant un mode de réalisation avantageux de l'invention en faisant référence aux figures 12A à 13B.
La figure 12A montre une diode laser à émission latérale 32 du genre de celle de la figure 1A.
Pour cette diode, le plot de forme allongée 34 qui se trouve sur la face de la diode à proximité de laquelle est placé le ruban laser 35 n'est pas défini par lithographie sur la longueur de la diode.
La longueur de ce plot est déterminée par l'opération de clivage. Or un défaut de la position du clivage selon l'axe Y, qui est tolérable pour le fonctionnement de la diode laser, rend la diode non parallèle au substrat après hybridation.
Les forces de mouillabilité de la brasure en phase liquide font que le cordon de brasure 36
(figure 12B) a tendance à recentrer la diode 32 sur la substrat 22 alors que les billes 48 placées de part et d'autre du cordon de brasure 36 (et reliant des plots circulaires 50 de la diode laser à des plots circulaires non représentés du substrat) ont une action antagoniste .
Il y a donc également un défaut de positionnement selon l'axe Y.
Ceci peut être rédhibitoire dans des applications opto-électroniques où un positionnement passif submicronique est recherché.
On voit sur la figure 12A l'axe de clivage théorique 52.
On voit sur la figure 12B la position théorique 54 en traits mixtes de la diode laser 2.
Si le plot de connexion 34 associé au ruban laser 35 est délimité par lithographie (figures 13A) pour être en retrait par rapport aux deux faces de la diode laser 32, un écart de clivage selon l'axe Y, ne coupant pas ce plot 34, ne posera pas de problème de positionnement de la diode laser 32 sur le substrat.
On voit en effet sur la figure 13B que la diode laser 32 occupe la bonne position 54 lorsque cette diode laser est hybridée au substrat 22.
Les figures 14A et 14B illustrent schématiquement le cas d'une hybridation d'un substrat 22 et d'un composant 32 tel qu'une diode laser, pourvus chacun d'un plot de connexion segmenté.
Les segments de connexion formés sur le substrat 22 ont la référence 56 tandis que les segments de connexion formés sur le composant 32 ont la référence 58. On voit également les billes de brasure 60 formées sur les segments de connexion du substrat 22 et les billes de brasure 62 formées sur les segments de connexion du composant 32. Comme on le voit sur la figure 14B, les segments de connexion 56 et 58 sont disposés de telle façon que, lorsque le composant 32 repose sur le substrat 22 par l'intermédiaire des billes de connexion, chaque segment du composant 32 se trouve en regard d'un intervalle séparant deux segments adjacents du substrat 22.
On peut dire que les segments du composant 32 sont décalés d'un demi-pas par rapport à ceux du substrat 22.
Ainsi les billes de brasure 60 et 62 s'imbriquent les unes dans les autres lorsque le composant 32 est mis en place sur le substrat 22.
Les figures 15A et 15B illustrent schématiquement l'assemblage de ce composant 32 et de ce substrat 22 obtenu par chauffage de l'ensemble représenté sur la figure 14B au-dessus du point de fusion de la brasure.
On voit sur les figures 15A et 15B le cordon continu de brasure 64 formé lors de ce chauffage .
Ce cordon 64 résulte de la fusion des billes de brasure à l'état liquide.
Les figures 16A et 16B illustrent schématiquement la possibilité de réaliser un cordon continu de brasure 66 sur la périphérie d'un composant 68.
A ce sujet on consultera le document (5) . On voit sur les figures 16A et 16B le substrat 70 sur lequel on veut hybrider le composant 68 ainsi que le plot de connexion segmenté 72 qui s'étend suivant un circuit fermé sur le substrat. On voit aussi que le composant est muni d'un plot non segmenté 74 qui s'étend suivant ce circuit .
Du fait de la non-continuité de la metallisation d'accrochage, l'herméticité ne sera pas totale.
Par contre l'étanchéité aux projections de liquides et de particules, lors d'opérations de découpe, et aux poussières, lors du fonctionnement du composant, est assurée.
La configuration dont il a été question dans la description des figures 14A à 15B (composant et substrat munis chacun d'un plot segmenté) est également utilisable dans le cas d'un tel cordon de brasure continu à la périphérie du composant.
Cette configuration est également valable dans le cas de plusieurs cordons rectilignes.
La répartition de la brasure sur le composant et le substrat peut être nécessaire pour atteindre un gros volume de brasure impossible à faire tenir sur un seul cordon segmenté.
On a considéré précédemment l'assemblage d'un substrat et d'un composant par l'intermédiaire d'un cordon de brasure et de billes de brasures placées de part et d'autre du cordon.
Cependant on peut également réaliser un assemblage conforme à l'invention au moyen d'un seul cordon de brasure en maintenant, par des micromanipulateurs appropriés, le composant dans la bonne position par rapport au substrat jusqu'à ce que la brasure soit solide. Les documents cités dans la présente description sont les suivants :
(1) A High-Density, Four-Channel, OEIC Transceiver Module Utilizing Planar-Processed Optical Waveguides and Flip-Chip, Solder-Bump Technology, K.P. Jackson et al., Journal of Lightwave Technology, vol.12, n°7, juillet 1994, pp.1185 à 1191
(2) 24-GHz Modulation Bandwidth and Passive Alignment of Flip-Chip Mounted DFB laser Diodes, S. Lindgren et al., IEEE Photonics Technology Letters, vol.9, n°3, Mars 1997, pp.306 à 308
(3) Use of AuSn Solder Bumps in Three-dimensional Passive-Aligned Packaging of LD-PD Arrays on Si Opticals Benches, M. Itoh et al., 1996 Electronic Components and Technology Conférence, pp .1 à 7
(4) Soldering Technology for Optoelectronic Packaging, Q. Tan et al., 1996 Electronic Components and Technology Conférence, pp.26 à 36
(5) Procédé de réalisation d'un cordon d'étanchéité et de tenue mécanique entre un substrat et une puce hybridée par billes sur le substrat, demande de brevet français n° 9306417 du 28 mai 1993 (voir aussi la demande internationale WO 94/28581 publiée le 8 décembre 1994) .

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'assemblage d'une première structure (22, 70) et d'une deuxième structure (32, 44, 68) au moyen d'au moins une brasure, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- on forme au moins un premier plot de connexion de forme allongée (24, 26, 56, 72) sur la première structure et au moins un deuxième plot de connexion de forme allongée (34, 45, 58, 74) sur la deuxième structure, au moins l'un des premier et deuxième plots étant segmenté et comprenant ainsi au moins deux segments de forme allongée,
- on dépose un élément de brasure (40) sur chaque segment, - on effectue un premier traitement thermique apte à donner à chaque élément de brasure sensiblement la forme d'une bille (28, 30, 62, 68),
- on assemble les première et deuxième structures en alignant les premier et deuxième plots, et - on effectue un deuxième traitement thermique apte à fusionner les éléments de brasure, de manière à former un cordon de brasure continu (36, 66) entre les première et deuxième structures et entre lesdits segments .
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la longueur de chaque segment est inférieure à
10 fois la largeur de ce segment.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'un (24, 26, 72) des premier et deuxième plots est segmenté et l'autre (34, 45, 74) est continu.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on dépose également sur le plot continu un élément de brasure si ce plot continu a une longueur inférieure à 10 fois sa largeur.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel chacun des premier et deuxième plots (56, 58) est segmenté et les segments sont disposés de façon que dans l'étape d'assemblage des première et deuxième structures (22, 32) chaque segment de l'une de celles-ci se trouve en face d'un intervalle séparant deux segments adjacents de l'autre structure.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la deuxième structure est une diode laser à émission latérale (32) comprenant un ruban laser (35) disposé d'un côté de cette diode laser, le deuxième plot (34) se trouvant de ce côté, la première structure étant un substrat (22) destiné à la connexion électrique de cette diode laser.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les extrémités de l'un (34) des premier et deuxième plots sont en retrait par rapport aux bords de la structure correspondante
(32) .
8. Procédé selon l'une quelconque des evendications 1 à 5, dans lequel chacun des premier et deuxième plots (72, 74) s'étend le long d'un circuit fermé.
9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la deuxième structure est un capot de blindage électrique ou une protection mécanique ou les deux et est rapportée par un cordon de brasure sur la première structure, celle-ci comportant des capteurs ou des structures hyperfréquences .
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel les largeurs respectives (11, 12) des premier et deuxième plots sont sensiblement égales l'une à l'autre.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la longueur de l'intervalle (L2) entre deux segments adjacents de chaque plot segmenté est inférieure ou sensiblement égale à la distance (H) que l'on veut avoir entre les premier et deuxième plots lorsque les structures sont assemblées .
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel, pour former chaque plot segmenté, on dépose une couche métallique à la surface de la structure correspondante (22) et on délimite chaque segment (24, 26) de ce plot segmenté par une photolithographie puis une gravure de cette couche métallique.
13. Assemblage obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
PCT/FR1998/002525 1997-11-26 1998-11-25 Procede d'assemblage de deux structures par un cordon de brasure et assemblage obtenu par ce procede WO1999026752A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000521941A JP2001523584A (ja) 1997-11-26 1998-11-25 ２つの構造をはんだビードを用いて組み立てる方法および該方法によって得られた組立体
EP98955739A EP1034061A1 (fr) 1997-11-26 1998-11-25 Procede d'assemblage de deux structures par un cordon de brasure et assemblage obtenu par ce procede

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9714849A FR2771321B1 (fr) 1997-11-26 1997-11-26 Procede d'assemblage de deux structures par un cordon de brasure et assemblage obtenu par ce procede
FR97/14849 1997-11-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999026752A1 true WO1999026752A1 (fr) 1999-06-03

Family

ID=9513806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR1998/002525 WO1999026752A1 (fr) 1997-11-26 1998-11-25 Procede d'assemblage de deux structures par un cordon de brasure et assemblage obtenu par ce procede

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1034061A1 (fr)
JP (1) JP2001523584A (fr)
FR (1) FR2771321B1 (fr)
WO (1) WO1999026752A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8723079B2 (en) 2006-01-10 2014-05-13 Valeo Etudes Electroniques Laser soldering using thermal characteristics

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5255839A (en) * 1992-01-02 1993-10-26 Motorola, Inc. Method for solder application and reflow
GB2276492A (en) * 1993-03-26 1994-09-28 Nec Corp Mounting structure of optical element
WO1995026851A1 (fr) * 1994-03-30 1995-10-12 Hans Peter Peloschek Montage et interconnexion electrique de composants a l'aide de bosses de soudure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5255839A (en) * 1992-01-02 1993-10-26 Motorola, Inc. Method for solder application and reflow
GB2276492A (en) * 1993-03-26 1994-09-28 Nec Corp Mounting structure of optical element
WO1995026851A1 (fr) * 1994-03-30 1995-10-12 Hans Peter Peloschek Montage et interconnexion electrique de composants a l'aide de bosses de soudure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8723079B2 (en) 2006-01-10 2014-05-13 Valeo Etudes Electroniques Laser soldering using thermal characteristics

Also Published As

Publication number Publication date
FR2771321A1 (fr) 1999-05-28
EP1034061A1 (fr) 2000-09-13
FR2771321B1 (fr) 1999-12-17
JP2001523584A (ja) 2001-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0588675B1 (fr) Procédé d'hybridation et de positionnement d'un composant optoélectronique par rapport à un guide optique intégré
EP3610309B1 (fr) Puce photonique à structure de collimation intégrée
WO2006045968A1 (fr) Structure multicouche monolithique pour la connexion de cellules a semi-conducteur
EP0944851B1 (fr) Assemblage de composants optiques alignes optiquement et procede de fabrication de cet assemblage
JPH04230088A (ja) 光モジュールの製造方法
FR3065578A1 (fr) Procede d'assemblage d'une puce microelectronique sur un element filaire
FR2779536A1 (fr) Assemblage permettant la connexion de fibres optiques avec des composants optiques ou optoelectroniques et procede de fabrication de cet assemblage
EP3811423B1 (fr) Puce photonique comportant une source laser enterrée
JP2002374045A (ja) 異なる波長に対応する複数の異なる長さの共振空洞を有する光学装置
EP1034061A1 (fr) Procede d'assemblage de deux structures par un cordon de brasure et assemblage obtenu par ce procede
US5636235A (en) Semiconductor laser device including columns of semiconductor lasers with non-central light emitting regions
EP1427008B1 (fr) Procédé de fabrication d'un module électronique comportant un composant actif sur une embase
EP1429166B1 (fr) Arrangement optique à deux entrées/sorties optiques et un procédé de fabrication
FR2785449A1 (fr) Systeme d'assemblage de substrats a zones d'accrochage pourvues de cavites
EP1192593B1 (fr) Dispositif et procede de fabrication de dispositifs comprenant au moins une puce montee sur un support
EP0642163A1 (fr) Procédé d'assemblage tridimensionnel de composants électroniques par boucles de microfils et éléments de soudure
JP2002335032A (ja) 光学装置およびその製造方法
FR2864699A1 (fr) Assemblage d'un composant monte sur une surface de report
FR2795203A1 (fr) Module comportant au moins une puce et son interface de communication, objet comportant un module et procede de realisation desdits modules
WO1999016120A1 (fr) Systeme de composants a hybrider autorisant un defaut de planeite
FR2802337A1 (fr) Procede d'interconnexion de circuits integres
FR2921753A1 (fr) Sous-ensemble optoelectronique et procede d'assemblage de ce sous-ensemble
WO2013038344A1 (fr) Procédé et dispositif optoélectronique assurant la connexion électrique et optique d'un module optique
FR2748853A1 (fr) Systeme de composants a hybrider et procede d'hybridation autorisant un defaut de planeite des composants

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1998955739

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09554918

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1998955739

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1998955739

Country of ref document: EP