FR2768859A1 - Systeme de composants a hybrider autorisant un defaut de planeite - Google Patents

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Abstract

Système de composants à hybrider comprenant un premier composant (410) avec des premiers plots (414) d'hybridation, et au moins un deuxième composant (412) avec des deuxièmes plots d'hybridation (450), les premiers et deuxièmes plots étant respectivement associés en paires de plots, l'un des premiers et deuxièmes plots, d'au moins une paire de plots, étant équipé d'un bossage (418) de matériau fusible et l'autre desdits premiers et deuxièmes plots de la paire de plots, dit plot de contact (450, 450a, 450b), présentant une surface en un matériau mouillable par le matériau fusible. Conformément à l'invention au moins une partie du plot de contact (450) forme une protubérance (452). Application à la fabrication de composants électroniques, électrooptiques et mécaniques.

Description

SYSTEME DE COMPOSANTS A HYBRIDER AUTORISANT UN DEFAUT
DE PLANEITE
DESCRIPTION
Domaine technique
La présente invention concerne un système de composants à hybrider adapté à une technique d'hybridation par fusion de bossages de soudure, connue sous la désignation "flip-chip", et autorisant un défaut de planéité des composants. L'invention concerne également un substrat de composant avec des plots d'hybridation, autorisant le défaut de planéité.
Au sens de la présente invention, on entend par composant, soit un composant électronique tel que, par exemple, une puce électronique, un support de circuit électronique ou un support de circuit optoélectronique, soit un composant mécanique tel que, par exemple, un capot ou un capteur de grandeurs physiques.
L'invention trouve des applications notamment dans les domaines de l'électronique et de l'optique.
L'invention peut être utilisée à titre d'exemple dans la fabrication de rétines pour la détection d'ondes électromagnétiques, pour l'hybridation, sur des circuits d'adressage, de matrices de lasers à cavité verticale à émission par la surface, ou encore pour l'hybridation de détecteurs optiques sur des circuits de lecture.
Etat de la technique antérieure
On distingue principalement deux techniques d'hybridation de composants par bossages de soudure.
Une première technique, désignée par "technique d'hybridation par fusion", fait appel à des bossages de matériau fusible tel qu'un alliage d'étain et de plomb
SnPb ou d'étain et d'indium SnIn, par exemple. La technique d'hybridation par fusion est illustrée par le dessin des figures 1 et 2 annexées.
Sur ces figures, les références 10 et 12 désignent respectivement un premier et un deuxième composants à interconnecter. Le premier composant 10 comporte des premiers plots 14a en un matériau mouillable par le matériau des bossages de matériau fusible (soudure). Les plots 14a sont entourés respectivement par une plage 16a de matériau non mouillable par le matériau des bossages. Pour des raisons de simplification, seuls deux bossages d'interconnexion sont représentés sur les figures 1 et 2. Les composants peuvent cependant être équipés d'un grand nombre de bossages.
De la même façon, le deuxième composant 12 comporte des deuxièmes plots 14b, également en un matériau mouillable par le matériau des bossages, et entourés par une plage 16b de matériau non mouillable.
Les premiers et deuxièmes plots 14a, 14b sont associés pour former des paires de plots. Les plots de chaque paire de plots sont disposés sensiblement face à face lorsque les composants à hybrider 10, 12 sont reportés l'un sur l'autre avec leurs faces d'hybridation en regard, comme le montre la figure 1.
Les plots 14a de l'un des composants, en l'occurrence du composant 10, sont équipés de bossages 18 de matériau fusible. Ces bossages 18 sont destinés à créer un lien mécanique et/ou électrique entre les plots 14a, 14b de chaque paire de plots.
Pour effectuer une hybridation, le composant 12 est reporté sur le composant 10 de manière à mettre en contact les plots 14b sur les bossages 18 correspondants. L'ensemble de la structure est ensuite porté à une température d'hybridation, supérieure ou égale à la température de fusion des bossages, pour provoquer le soudage des bossages 18 sur les plots 14b.
Tous les bossages 18 sont ainsi soudés simultanément sur les plots du composant 12 qui leurs correspondent. Après refroidissement, on obtient la structure de la figure 2.
La précision du positionnement mutuel des composants lors du report du composant 10 sur le composant 12 n'est pas très critique. En effet, lors de la fusion du matériau des bossages, les composants 10 et 12 s'alignent automatiquement sous l'effet de la tension superficielle du matériau fondu des bossages.
Comme indiqué précédemment, grâce au procédé d'hybridation par fusion, toutes les soudures entre les bossages et les plots de réception sont réalisées simultanément. Le procédé d'hybridation par fusion est ainsi particulièrement adapté à l'hybridation d'une pluralité de composants, tels que des puces, sur un composant de réception formant un substrat. Un rendement d'hybridation élevé peut être obtenu pour ces structures.
Les figures 1 et 2 illustrent la technique d'hybridation par fusion dans le cas idéal où les premier et deuxième composants sont parfaitement plans.
Dans la description qui précède, il n'est en effet pas tenu compte de défauts de planéité qui apparaissent fréquemment sur les composants. Ces défauts de planéité se traduisent généralement par une flèche et sont particulièrement sensibles sur des composants de grande taille.
Cette situation est illustrée à la figure 3.
Un premier composant 110 présente une face d'hybridation 111 sensiblement plane, équipée de plots de réception de bossages 120a, 122a, 124a, 126a et garnie de bossages de matériau fusible 120b, 122b, 124b, 126b. Un deuxième composant 112 présente une face d'hybridation 113 équipée de plots 120c, 122c, 124c, 126c de réception des bossages.
Le deuxième composant n'est pas parfaitement plan mais présente une courbure de flèche f indiquée sur la figure.
La flèche est mesurée entre un plan 130 passant sensiblement par la base du plot 124c, c'est-à-dire par le sommet de la courbure du composant, et un plan 132 parallèle au plan 130 et passant par le plot de réception le plus distant du plan 130 qui est, dans le cas de l'exemple de la figure, le plot 126c.
Sur la figure 3, on désigne également par hb la hauteur des bossages non encore soudés sur les plots de réception du composant 112. La hauteur hb est mesurée à partir de la surface d'hybridation 111. On désigne enfin par h1 la distance séparant le plan 130 de la surface 111 après hybridation des composants 110 et 112. La distance h1 est désignée dans la suite de la description par "hauteur d'hybridation".
On note sur la figure 3 l'absence de connexion entre les plots 120c, 126c et les bossages 120b, 126b qui leurs correspondent. Ce défaut est dû à une flèche mécanique trop importante du composant 112.
Dès que les bossages 122b, 124b sont soudés sur les plots de réception 122c et 124c, la hauteur d'hybridation h1 au point le plus bas du composant 112, c'est-à-dire au point le plus proche de la surface d'hybridation 111 du composant 110, est définie.
Un plot de réception du composant 112 ne vient pas en contact avec le bossage de soudure qui lui correspond, si la distance F qui le sépare du plan 130 est telle que h1+f > hb, c'est-à-dire f > hb-h1.
Ceci est le cas pour les plots 120c et 126c.
La hauteur de des bossages de soudure est facilement calculable à partir du volume de matériau fusible constituant les bossages et la surface mouillable des plots de réception 120a, 122a, 124a et 126a (sphère tronquée par un disque). De la même façon, la hauteur h1 est également calculable en tenant compte du volume de matériau fusible des bossages et des surfaces mouillables des plots de réception de chaque composant (sphère tronquée par deux disques).
En considérant que le volume de matériau fusible est sensiblement le même pour tous les bossages, il est possible de déterminer ainsi la flèche f maximale admissible avant que des défauts de connexion de bossages n'apparaissent.
On a en effet F=hb-h1.
il apparaît immédiatement que le problème posé va en s accentuant lorsque la dimension des bossages, et donc leur hauteur hb est petite. Le problème est aussi accentué pour l'hybridation de composants de grande dimension pour lesquels la flèche est naturellement plus importante.
A titre d'exemple pour une hybridation d'un composant avec une répartition matricielle des bossages avec un pas de 25 um, les bossages peuvent présenter une épaisseur de 10 um entre les plots de réception de chaque composant (après hybridation) et un diamètre de 15 um.
Lorsque, avant hybridation, ces bossages équipent des plots de réception d'un premier composant qui présentent un diamètre de 12 gm, la hauteur hb des bossages (en forme de billes)non connectées est hb=12,6um. La hauteur d'hybridation hl est, pour ces mêmes données, telle que : h1=10,4 um.
Ainsi, la flèche maximale acceptable f est de 12,6-10,4=2,2 pm. Des composants avec une flèche inférieure à une telle flèche maximale sont généralement de petite taille. Toutefois, si les composants sont de taille plus importante, par exemple des composants de 2 cm de côté, une tolérance de flèche de 2,2 um devient inacceptable. En effet, pour satisfaire à de telles tolérances de flèche, le prix de l'aplanissement des composants devient prohibitif.
Pour augmenter la flèche maximale acceptable il est connu de surdimensionner les plots d'hybridation d'un des composants à hybrider.
Plus précisément, dans un système de composants à hybrider on réalise un premier composant dont les plots d'hybridation, équipés de bossages de matériau fusible, présentent une première aire, et un deuxième composant dont les plots d'hybridation correspondants présentent une deuxième aire supérieure à la première.
Comme l'aire de la surface mouillable des deuxièmes plots est plus grande que celle des premiers plots, la hauteur d'hybridation telle que définie précédemment est réduite. De plus, pour un volume de matériau fusible donné, la hauteur des bossages avant soudure reste importante parce que ces bossages sont formés sur des premiers plots avec une aire plus petite. La combinaison de ces deux effets autorise une plus grande flèche ou un défaut de planéité plus important des composants.
L'avantage procuré par le surdimensionnement des plots d'hybridation de l'un des composants est illustré par les figures 4A,4B et 4C annexées.
La figure 4A représente une coupe partielle d'un composant 210, muni d'un premier plot 214a de réception avec une surface d'aire S1 et équipé d'un bossage 214b. Le bossage présente un volume V prédéterminé et sa hauteur avant hybridation est notée hb.
La figure 4B montre une coupe partielle d'un système de composants 210 et 212 respectivement munis de plots de réception 214a et 214c, en forme de disque, et reliés par un bossage de matériau fusible 214b. La figure 4B peut être considérée comme illustrant la structure obtenue en hybridant le composant de la figure 4A équipé du bossage, avec le deuxième composant 212.
le bossage 214b qui présente également un volume V est soudé respectivement sur les plots 214a et 214c qui présentent une surface ayant sensiblement la même aire S1. Ceci correspond à une situation classique. La hauteur d'hybridation mesurée sur les faces d'hybridation en regard des composants 210 et 212 est désignée par h1 sur la figure 4B.
De la façon expliquée précédemment, la flèche maximale admissible dans ce cas est fl=hb-hl.
La figure 4C montre une coupe partielle d'un système de composants 210, 212 dont les plots de réception présentent une surface mouillable d'aire différente.
De même que sur les figures précédentes le composant 210 est relié au composant 212 par un bossage 214b de matériau fusible. Le bossage de matériau fusible est, comme dans les figures 4A et 4B, soudé sur un plot de réception 214a, formé sur la surface d'hybridation 211 du composant 210 et présentant une aire S1. Le bossage a un volume de matériau fusible égal à V.
Cependant, le composant 212 présente sur sa face d'hybridation 213 un plot de réception du bossage, référencé 214c, qui présente une surface avec une aire
S2 supérieure à l'aire S1.
Ainsi, la figure 4C peut être considérée comme illustrant la structure obtenue en hybridant le composant de la figure 4A, équipé d'un bossage de matériau fusible, avec un composant 212, équipé d'un plot de réception du bossage avec une surface mouillable dont l'aire S2 est supérieure à l'aire S1.
En comparant les figures 4B et 4C, on constate que la hauteur d'hybridation h2 de la structure de la figure 4C est inférieure à la hauteur d'hybridation h1 de la structure de la figure oB.
Or, pour un même volume de matériau fusible des bossages, c'est-à-dire pour une même hauteur de bossage hb avant soudure, comme la hauteur d'hybridation est plus faible (h2 < h1) , la flèche maximale admissible (f2 = hb - h2) est donc plus grande (f2 > f1)
A titre d'illustration, on peut se reporter au document (1) dont la référence est donnée à la fin de la description.
La solution exposée ci-dessus souffre cependant d'un certain nombre de limitations liées à l'augmentation du nombre de plots d'hybridation par unité de surface pour des composants à forte intégration.
En désignant par d la dimension dans une direction donnée des plots d'hybridation dont l'aire est la plus grande (d est par exemple le diamètre) et par A l'espacement minimum qu'il est nécessaire de préserver entre les bossages de matériau de fusible pour des raisons de fabrication, le pas p entre les bossages, dans la direction donnée, doit être tel que
pld+
En estimant que a est supérieur ou égal à 3 um il s'avère qu'il est impossible de compenser une flèche de 4 um ou plus lorsque le pas entre les bossages (ou les plots) est inférieur à 15 um.
Par ailleurs, en augmentant la surface des plots sur l'un des composants, le risque de court circuit entre les bossages est également accru et le rendement de fabrication des structures hybridées s'en trouve diminué.
La figure 5 annexée montre une autre possibilité de réalisation de plots d'hybridation.
Un premier composant 310 est équipé d'un plot d'hybridation "ordinaire" 314a, sous la forme d'un disque, sur lequel est formé un bossage 314b de matériau fusible. Le plot 314a présente une surface dont l'aire est notée S1.
Le premier composant 310 est associé à un deuxième composant 312 équipé d'un deuxième plot d'hybridation 315 dont la surface présente une aire S2 qui est supérieure à S1. On observe que le deuxième plot d'hybridation 315 présente une dépression sous la forme d'un puits 315a qui permet à la fois d'augmenter la surface du plot tout en réduisant son encombrement.
Avec une structure conforme à la figure 5, le pas entre les plots d'hybridation peut être réduit.
Cependant, la présence du puits 315a réduit la hauteur d'hybridation h1 telle que définie précédemment (et indiquée sur la figure 5) . Ainsi, l'espacement disponible entre les composants devient très faible et un bon nettoyage des flux de soudure, nécessaire pour les techniques d'hybridation par refusion, devient impossible. En effet, le peu d'espace libre entre les bossages et les composants empêche un bon nettoyage des flux.
Il est possible de trouver une solution au moins partielle aux problèmes évoqués ci-dessus en utilisant une deuxième technique d'hybridation désignée par "technique d'hybridation par pression".
Selon cette technique on part d'une structure comparable à la structure représentée à la figure 1. Le composant 12 est reporté sur le composant 10 en faisant coïncider très précisément les plots 14b avec les bossages 18. Puis, en exerçant des forces adaptées sur les composants 10 et 12, les bossages 18 sont pressées fermement contre les plots 14b pour réaliser une liaison par thermocompression.
Cette opération a lieu à une température inférieure à la température de fusion du matériau des bossages.
Lors d'une hybridation par pression une nonplanéité de la surface des composants peut être compensée en contrôlant la hauteur d'hybridation. La hauteur d'hybridation est contrôlée notamment en écrasant plus ou moins les bossages. Pour un composant présentant un défaut de planéité, les bossages voisins du sommet de la courbure du défaut de planéité sont écrasés jusqu'à ce que les bossages les plus éloignés soient appliqués sur les plots de réception qui leur correspondent.
Toutefois, la technique d'hybridation par pression présente, par rapport à la technique d'hybridation par fusion un certain nombre de désavantages.
Par exemple, pour l'hybridation par pression l'alignement des composants à hybrider doit être effectué avec une très grande précision. En effet, le phénomène d'auto-alignement, existant pour l'hybridation par fusion, ne se produit pas à des températures inférieures à la température de fusion du matériau des bossages.
De plus, contrairement à l'hybridation par fusion, l'hybridation par pression est inadaptée pour la connexion simultanée de nombreux composants au cours d'une même opération. Les rendements de fabrication sont donc plus faibles.
Exposé de l'invention
La présente invention a pour but de proposer un système de composants à hybrider ne présentant pas les problèmes évoqués ci-dessus.
En particulier, l'invention a pour but de proposer des composants à hybrider permettant une hybridation malgré un défaut de planéité très important comparativement aux structures connues.
Un but est également de proposer de tels composants sur lesquels le pas entre les plots d'hybridation peut être réduit.
Un but est encore de proposer de tels composants pour lesquels la hauteur d'hybridation reste suffisante pour permettre un bon nettoyage des flux de soudure.
Pour atteindre ces buts, l'invention a plus précisément pour objet un système de composants à hybrider comprenant un premier composant présentant une face d'hybridation avec des premiers plots d'hybridation, et au moins un deuxième composant présentant une face d'hybridation avec des deuxièmes plots d'hybridation, les premiers et deuxièmes plots d'hybridation étant respectivement associés en paires de plots et disposés en des emplacements tels, sur les premier et deuxième composants, que chaque deuxième plot d'une paire de plots soit situé sensiblement en face du premier plot de la paire de plots lorsque les premier et deuxième composants sont assemblés avec les faces d'hybridation en regard, l'un des premiers et deuxièmes plots, d'au moins une paire de plots, étant équipé d'un bossage de matériau fusible et l'autre desdits premiers et deuxièmes plots de la paire de plots, dit plot de contact, présentant une surface en un matériau mouillable par le matériau fusible.
Conformément à l'invention, au moins une partie du plot de contact forme une protubérance.
La protubérance formée par le plot d'hybridation de contact permet d'augmenter de façon importante l'aire de la surface mouillable du plot.
Grâce à l'invention la hauteur minimale d'hybridation est égale à la hauteur de la protubérance formée par le ou les plots de contact des structures à hybrider. Ainsi, en ajustant cette hauteur à une valeur souhaitée, un espacement suffisant peut toujours être ménagé entre les composants hybridés pour permettre un bon nettoyage des flux.
Par ailleurs, la flèche maximale qui peut être compensée sans produire de défaut d'hybridation correspond à la hauteur hb du bossage de matériau fusible avant hybridation. En effet, il suffit que l'extrémité de la protubérance du plot d'hybridation de contact, qui fait face au plot comportant le matériau fusible, atteigne le sommet du bossage de matériau fusible pour qu'un contact électrique et mécanique puisse être établi.
Enfin, grâce à l'invention, il n'est plus nécessaire d'augmenter le diamètre des plots d'hybridation pour augmenter l'aire de leur surface mouillable. Aussi, une plus grande densité de plots d'hybridation peut être envisagée.
Les plots d'hybridation présentant une surface mouillable protubérante peuvent se présenter sous la forme d'une colonne se dressant sensiblement perpendiculairement à la face d'hybridation du composant qui porte ces plots.
De façon plus générale, la protubérance du plot peut se présenter comme une saillie ou une éminence à la surface du composant dont la hauteur, mesurée par rapport à la face d'hybridation est supérieure à une section transversale maximale. On entend par section transversale maximale, une section maximale mesurée sensiblement perpendiculairement à la protubérance.
Ceci est le cas notamment pour une colonne dont la hauteur est supérieure au diamètre qui constitue la section transversale (maximale).
Selon une réalisation particulière d'un plot dont la surface mouillable est protubérante, celui-ci peut présenter une partie de base en forme de disque et une partie saillante se dressant sur la partie de base et formant la protubérance.
Selon un aspect particulier de l'invention, la hauteur de la protubérance peut être réalisée inférieure à la hauteur du bossage de matériau fusible formée sur le plot correspondant de la paire de plots.
L'invention concerne également un substrat de composant comportant au moins un plot d'hybridation dont au moins une partie forme une protubérance.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en référence aux figures des dessins annexés.
Cette description est donnée à titre purement illustratif et non limitatif.
Brève description des figures
- la figure 1, déjà décrite, est une coupe schématique d'un système de composants à hybrider illustrant des techniques connues d'hybridation,
- la figure 2, déjà décrite, est une coupe schématique du système de composants de la figure 1 après hybridation,
- la figure 3, déjà décrite, est une coupe schématique d'un système de composants à hybrider dont l'un des composants présente un défaut de planéité,
- Les figures 4A , 4B et 4C, déjà décrites, montrent respectivement un premier plot d'hybridation avec un bossage de soudure avant hybridation, le plot avec le bossage de soudure, après hybridation, sur un plot de même diamètre, et le plot avec le bossage de soudure, après hybridation, sur un plot de plus grand diamètre,
- la figure 5, déjà décrite, est une vue partielle en coupe d'un composant à hybrider montrant une réalisation particulière d'un plot d'hybridation de type connu,
- la figure 6, est une vue partielle en coupe d'un système de composants à hybrider comportant un plot d'hybridation formant une protubérance, conformément à l'invention,
- la figure 7 est une vue en coupe, illustrant une variante de réalisation d'un plot d'hybridation formant une protubérance,
La figure 8 est une coupe schématique partielle d'un système de composants conforme à l'invention, illustrant la compensation d'un défaut de planéité de l'un des composants,
- les figures 9 et 10 représentent en coupe des étapes d'un procédé de fabrication de plots d'hybridation présentant une protubérance,
- les figures 11 et 12 représentent en coupe des étapes d'une variante du procédé de fabrication de plots d'hybridation présentant une protubérance.
Description détaillée des modes de mise en oeuvre de l'invention
La figure 6 montre un système de composants comprenant un premier composant 410 avec un substrat présentant une face d'hybridation 411 et un deuxième composant 412 avec un substrat présentant une face d'hybridation 413.
Le premier composant porte un premier plot d'hybridation 414 équipé d'un bossage de matériau fusible 418.
Le premier plot se présente sous la forme d'un disque, dont la surface est en un matériau mouillable par le matériau fusible du bossage.
Plus précisément, le disque peut être en un matériau massif mouillable par le matériau fusible ou peut consister en un empilement de couches dont la couche superficielle est en un matériau mouillable par le matériau fusible.
A titre d'exemple, le bossage de matériau fusible 48 est en alliage étain-plomb (SnPb) et le plot d'hybridation 414 en cuivre.
Le deuxième composant 412 porte un deuxième plot d'hybridation 450, formant avec le plot 414 du premier composant une paire de plots d'hybridation. Ces plots d'hybridation sont agencés pour être situés sensiblement face à face lorsque les premier et deuxième composants sont assemblés avec leurs faces d'hybridation en regard.
Il convient de préciser que la figure 6 et la présente description ne concernent qu'une seule paire de plots, pour des raisons de simplification. Cependant un système de composants peut comporter une pluralité de telles paires de plots juxtaposées.
Conformément à l'invention, le plot d'hybridation 450 du deuxième composant, qui ne porte initialement pas de matériau fusible, forme une protubérance 452. Dans l'exemple de la figure 6, le plot d'hybridation 450 se présente sous la forme d'une colonne. Sa hauteur mesurée depuis la face d'hybridation est indiquée par hc.
Lorsque la matériau fusible du bossage 418 est porté à une température supérieure ou égale à sa température de fusion, le deuxième composant 412 est approché du premier composant 410 et la protubérance 452 plonge au moins en partie dans le matériau fusible.
Le matériau du deuxième plot d'hybridation 450, ou tout au moins le matériau apparaissant à la surface de la protubérance est, comme pour le premier plot 414, mouillable par le matériau fusible du bossage 418.
Ainsi, lors du refroidissement de la structure tout ou partie de la protubérance est soudée dans le bossage de matériau fusible. Si les composants présentent une pluralité de paires de plots d'hybridation tels que décrits ci-dessus, le soudage de tous ces plots peut avoir lieu lors d'une même opération.
La figure 7 montre en coupe une autre réalisation possible du plot d'hybridation 450 du deuxième composant 412. Selon cette réalisation, le plot 450 comporte une partie de base 456 sous la forme d'un disque formé à plat sur la face d'hybridation et une partie saillante 452 qui se dresse sur la partie de base 456 et qui forme une protubérance au sens de la présente invention. La surface de la partie de base 456, de même que celle de la protubérance sont mouillables par le matériau fusible.
Sur la figure 8 sont représentées deux paires de plots d'hybridation situées respectivement à des extrémités opposées de composants dont l'un présente une flèche importante. Les paires de plots représentées sont celles pour lesquelles le décalage de hauteur d' hybridation est maximal. Pour aistinguer les parties des deux paires de plots d'hybridation, les références qui s'y rapportent sont respectivement suivies des lettres a et b.
Par ailleurs, les éléments de la figure 8, similaires ou identiques à ceux de la figure 6 déjà décrite, sont repérés avec des références ayant la même partie numérique. On peut ainsi, au sujet des ces éléments, se reporter à la description qui précède.
La première paire de plots d'hybridation 414a, 450a est située à une extrémité du système de composants où la distance qui sépare les faces d'hybridation est la plus faible.
Le deuxième composant 412 (présentant une flèche importante) est approché du premier composant 410 suffisamment pour que la protubérance 452a du plot d'hybridation 450a prenne appui, ou soit très peu distante du premier plot d'hybridation 414a. Ainsi, en négligeant l'épaisseur très faible du premier plot d'hybridation 414a, la hauteur minimale d'hybridation, notée hmin est sensiblement égale à la hauteur de la protubérance 452a, notée hc, ainsi
hmin hc
On observe que le matériau fusible 418a initialement présent sur le premier plot d'hybridation 414a vient enrober la protubérance 452a du deuxième plot par un phénomène de capillarité.
La deuxième paire de plots d'hybridation 414b, 450b est située à une extrémité opposée du système de composants où la distance entre les faces d'hybridation est la plus grande.
Volontairement, la distance entre les faces d'hybridation est représentée très légèrement supérieure à la distance maximum compensable grâce à l'invention.
Le premier plot 414b est équipé d'un bossage de matériau fusible 418b dont la hauteur est notée hb.
La protubérance 452b du deuxième plot 450b présente une hauteur hc et s'étend jusqu'à le bossage de matériau fusible 418b, sans toutefois l'atteindre.
On peut noter que dès que la protubérance atteint le matériau fusible (fondu) du bossage, un contact électrique et mécanique peut s'établir et la soudure a lieu par un phénomène de capillarité s'exerçant sur la matériau fusible fondu.
Ainsi, la hauteur maximale d'hybridation est
hmax = hb + hc, c'est-à-dire la somme de la hauteur de le bossage de matériau fusible et de la hauteur de la protubérance du deuxième plot d'hybridation.
Finalement les composants peuvent présenter une flèche maximale f de f = hmax - hmin, sans compromettre l'hybridation. On a ainsi f=hb, c'est-à-dire que la flèche maximale admissible correspond à la hauteur des bossages de matériau fusible.
En comparant la flèche maximale admissible dans le cas de l'invention (f = hb) à la flèche maximale admissible dans le cas des composants connus de l'état de la technique exposé dans la première partie de la description (f = hb - h2), il apparaît immédiatement que des défauts de planéité bien supérieurs des composants à hybrider sont admissibles.
A titre de comparaison, pour un dispositif conforme à la figure 4C pour lequel le diamètre du deuxième des deuxièmes plots dont la hauteur de la protubérance est par exemple de 8 pm, on obtient non seulement une flèche maximale admissible de 8,5 um, c'est-à-dire augmentée de 6 um, mais encore une hauteur d'hybridation de 8 um, c'est-à-dire augmentée de 2 um.
Ainsi comme indiqué précédemment, le nettoyage des flux après l'hybridation est également facilité.
La description ci-dessus se rapporte, pour des raisons de simplification, à des composants pour lesquels tous les bossages ont une même hauteur et pour lesquels les protubérances des plots d'hybridation ont également une même hauteur. Toutefois, il convient de préciser que des bossages de différents diamètres et des plots dont les protubérances présentent différentes hauteurs peuvent équiper les composants. Ceci est le cas, par exemple, lorsque tous les plots d'un composant ne sont pas réalisés sur un même plan de la face d'hybridation (plots réalisés dans des dépressions de la face d'hybridation).
Les figures 9 et 10 illustrent à titre d'exemple, un procédé pour la fabrication de plots d'hybridation comprenant une protubérance. Sur ces figures, des parties identiques similaires ou équivalentes à des parties des figures 6 à 8, portent les mêmes références.
Sur la face d'hybridation 413 d'un composant 412 on forme un masque de résine 470 présentant une ou plusieurs ouvertures 472 aux emplacements où des plots d'hybridation doivent être formés. Une opération de dépôt de métal, par exemple de nickel, effectuée par évaporation ou par pulvérisation, conduit à la formation sur le masque 470 d'une couche métallique 474 qui vient peu à peu encombrer les ouvertures 472.
Il se forme ainsi, dans les ouvertures 470 sur la face d'hybridation 413 des cônes métalliques 452 qui constituent des protubérances. Pour des raisons de simplification les figures ne représentent qu'une seule protubérance 452. Comme le montre la figure 10, une opération de pelage permet d'éliminer le masque de résine et la couche métallique 474 qui la recouvre.
Le dépôt éventuel d'une couche d'or 453 sur les cônes métalliques leur confère si nécessaire leur caractère mouillable et achève la fabrication des plots d'hybridation 450.
Les figures 11 et 12 illustrent une variante de réalisation de plots d'hybridation. Sur ces figures, des parties identiques, similaires ou équivalentes à des parties correspondantes des figures 6 à 10, portent les mêmes références.
Comme le montre la figure 11, on forme d'abord sur la face d'hybridation 413 du composant 412 une couche métallique conductrice 469 puis une couche épaisse de résine 470.
La couche épaisse de résine comprend une ou plusieurs ouvertures 472 aux emplacements où des plots d'hybridation doivent être formés. Puis un métal tel que, par exemple, du nickel est formé par électrolyse dans les ouvertures 472 en utilisant la couche conductrice 469 comme électrode.
Par la suite, on élimine la couche de résine 470, et on grave la couche conductrice 469 pour former les parties de base 456 des plots d'hybridation. Enfin, les parties de base 456 et le métal formé par électrolyse, qui constitue les protubérances, peuvent être recouverts d'une couche 453 de matériau mouillable par le matériau fusible, tel qu'une couche d'or par exemple. Ces opérations sont illustrées par la figure 12 qui montre la réalisation d'un seul plot d'hybridation 450 avec une protubérance.
DOCUMENT CITE (1)
US-A- 5489 750.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Système de composants à hybrider comprenant un premier composant (410) présentant une face d'hybridation (411) avec des premiers plots (414, 414a, 414b) d'hybridation, et au moins un deuxième composant (412) présentant une face d'hybridation (413) avec des deuxièmes plots d'hybridation (450, 450a, 450b), les premiers et deuxièmes plots d'hybridation étant respectivement associés en paires de plots et disposés en des emplacements tels, sur les premier et deuxième composants, que chaque deuxième plot d'une paire de plots soit situé sensiblement en face du premier plot de la paire de plots lorsque les premier et deuxième composants sont assemblés avec les faces d'hybridation en regard, l'un des premiers et deuxièmes plots, d'au moins une paire de plots, étant équipés d'un bossage (418, 418a, 418b) de matériau fusible et l'autre desdits premiers et deuxièmes plots de la paire de plots, dit plot de contact (450, 450a, 450b), présentant une surface en un matériau mouillable par le matériau fusible, caractérisé en ce qu'au moins une partie du plot de contact (450, 450a, 450b) forme une protubérance (452, 452a, 452b).
2. Système selon la revendication 1, dans lequel la protubérance (452, 452a, 452b) présente une hauteur supérieure à une section transversale de ladite protubérance.
3. Système selon la revendication 2, dans lequel la protubérance forme une colonne se dressant sensiblement perpendiculairement à la face d'hybridation.
4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le plot de contact présente une partie de base (456) en forme de disque et une partie saillante (452) se dressant sur la partie de base et formant la protubérance.
5. Système selon la revendication 1, dans lequel la protubérance présente une hauteur supérieure à une hauteur de bossage de matériau fusible.
6. Substrat de composant comportant au moins un plot d'hybridation, caractérisé en ce qu'au moins une partie du plot d'hybridation forme une protubérance (452)
7. Substrat selon la revendication 6, dans lequel la protubérance présente une hauteur supérieure ou égale à une section transversale.
8. Substrat selon la revendication 6, dans lequel le plot d'hybridation présente une forme de colonne.
9. Substrat selon la revendication 6, dans lequel le plot présente une première partie de base (456) en forme de disque plat formé sur le substrat et une deuxième partie (452) formant une colonne, qui fait saillie sur la partie de base.
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