CA2287249A1 - Procede de realisation de billes de connexion sur des circuits ou des composants electroniques - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de réalisation et de brasage de billes (1) de connexion électrique sur des plages d'accueil (2) de raccordement électrique de circuits ou de composants électroniques (3). La présente invention concerne en outre le dispositif de mise en oeuvre dudit procédé. Le procédé selon l'invention se caractérise essentiellement en ce que: le remplissage des ouvertures du pochoir (4) au moyen d'un racle (6) ou équivalent et la refusion à chaud sont effectués avec le pochoir en place au-dessus du substrat; le pochoir (4) étant en place sur le composant (3) pendant la refusion est séparé du composant après la refusion mais avant solidification des billes (1), celles-ci étant encore en l'état liquide en sorte que les billes en formation trouvent leur position d'équilibre et leur forme sphérique rigoureusement identiques quelque soit leur nombre; après solidification des billes, un nettoyage du liant dénaturé est effectué.
Description
PROCEDE DE REALISATION DE BILLES DE CONNEXION SUR DES CIRCUTTS OU DES
COH~OSANTS ELECTRON-IQUES
La présente invention concerne un procédé de réalisation et de brasage de billes de connexion électrique sur des plages d'accueil de raccordement électrique de circuits ou de composants électroniques.
La présente invention concerne également le dispositif de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
I1 est connu de réaliser la connexion électrique des composants électroniques au moyen de billes métalliques.
Une des techniques connues consiste à fabriquer les billes Puis à les poser sur les composants.
Ces billes sont fabriquées séparément au diamètre voulu en un alliage par exemple d'étain et de plomb.
Elles sont prélevëes par un dispositif mécanique puis trempées dans du flux et enfin, elles sont déposées sur les Plages d'accueil du composant.
Le passage dans un four assure le brasage.
Ce procédé a l'avantage d'obtenir des billes parfaitement calibrées. Cependant, la réalisation de ces billes est coùteuse. Le prix est de l'ordre dé un centime la bille.
En outre, l'opération s'effectue en deux temps .
un temps de fabrication des billes et un temps de pose, ce qui accroit le coût du composant.
La deuxième technique connue consiste à réaliser directement les billes à partir de refusion de créme à
braser déposée par sérigraphie sur les plages d'accueil du composant.
Cette méthode est très productive quant à la mise en oeuvre et très intéressante quant au prix puisque de telles billes coûtent deux fois et demi moins cher que celles de la technique précédente.
Mais cette technique ne peut être utilisée que pour des billes de faible dimension.
COH~OSANTS ELECTRON-IQUES
La présente invention concerne un procédé de réalisation et de brasage de billes de connexion électrique sur des plages d'accueil de raccordement électrique de circuits ou de composants électroniques.
La présente invention concerne également le dispositif de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
I1 est connu de réaliser la connexion électrique des composants électroniques au moyen de billes métalliques.
Une des techniques connues consiste à fabriquer les billes Puis à les poser sur les composants.
Ces billes sont fabriquées séparément au diamètre voulu en un alliage par exemple d'étain et de plomb.
Elles sont prélevëes par un dispositif mécanique puis trempées dans du flux et enfin, elles sont déposées sur les Plages d'accueil du composant.
Le passage dans un four assure le brasage.
Ce procédé a l'avantage d'obtenir des billes parfaitement calibrées. Cependant, la réalisation de ces billes est coùteuse. Le prix est de l'ordre dé un centime la bille.
En outre, l'opération s'effectue en deux temps .
un temps de fabrication des billes et un temps de pose, ce qui accroit le coût du composant.
La deuxième technique connue consiste à réaliser directement les billes à partir de refusion de créme à
braser déposée par sérigraphie sur les plages d'accueil du composant.
Cette méthode est très productive quant à la mise en oeuvre et très intéressante quant au prix puisque de telles billes coûtent deux fois et demi moins cher que celles de la technique précédente.
Mais cette technique ne peut être utilisée que pour des billes de faible dimension.
2 1 La crême à braser est constituée d'environ 50~ en volume de partie métallique et le reste de partie organique ou flux nécessaire pour transférer convenablement la crême par sérigraphie en lui donnant la rhéologie adaptée.
Après refusion, seule la partie métallique du volume déposé dans chaque ouverture du pochoir a participé à
la constitution de la bille par coalescence.
Les exigences dimensionnelles souhaitées des billes et le PAS entre les billes conduisent à définir une ouverture maximum du pochoir et l'épaisseur de celui-ci.
A un diamètre d'ouverture déterminé, il ne sera pas possible de dépasser une certaine valeur d'épaisseur de pochoir ;
faute de quoi, le plot de crême à braser ne sera pas complètement démoulé du pochoir, une partie de la crême étant réentraïnée par le pochoir.
Après refusion, la bille sera plus petite.
Avec cette technique, il ne sera pas possible d'atteindre des tailles convenables de billes et surtout une parfaite régularité entre les billes car il y aura toujours entrafnement de crême à braser sur le pochoir même si celui-ci a des dimensions adaptées.
Le brevet EP 0 753 988 décrit un procédé de formation de billes de soudure sur un substrat. Ce procédé
consiste à utiliser un ou plusieurs pochoirs (10) pourvus d'orifices (14) dans lesquels est introduit de la crême à
braser (18). Le fond des orifices du pochoir est obstrué par une fine plaque (12). La crême remplissant les orifices est fondue pour séparer la partie métallique, propre à la soudure, des impuretés (24) qui remontent à la surface. Pour éviter que le bouchon de soudure formé ne tombe en retirant la plaque (12), l'extrémité supérieure des orifices du pochoir est recouverte par une autre plaque (26) puis le pochoir est retourné.
La plaque (12) peut alors être retirée. Après un nouveau retournement, les orifices .du pochoir sont positionnés au dessus. des parties à souder. Par élévation de la tempéra ture, les bouchons de soudure fondent et vont se déposer sur
Après refusion, seule la partie métallique du volume déposé dans chaque ouverture du pochoir a participé à
la constitution de la bille par coalescence.
Les exigences dimensionnelles souhaitées des billes et le PAS entre les billes conduisent à définir une ouverture maximum du pochoir et l'épaisseur de celui-ci.
A un diamètre d'ouverture déterminé, il ne sera pas possible de dépasser une certaine valeur d'épaisseur de pochoir ;
faute de quoi, le plot de crême à braser ne sera pas complètement démoulé du pochoir, une partie de la crême étant réentraïnée par le pochoir.
Après refusion, la bille sera plus petite.
Avec cette technique, il ne sera pas possible d'atteindre des tailles convenables de billes et surtout une parfaite régularité entre les billes car il y aura toujours entrafnement de crême à braser sur le pochoir même si celui-ci a des dimensions adaptées.
Le brevet EP 0 753 988 décrit un procédé de formation de billes de soudure sur un substrat. Ce procédé
consiste à utiliser un ou plusieurs pochoirs (10) pourvus d'orifices (14) dans lesquels est introduit de la crême à
braser (18). Le fond des orifices du pochoir est obstrué par une fine plaque (12). La crême remplissant les orifices est fondue pour séparer la partie métallique, propre à la soudure, des impuretés (24) qui remontent à la surface. Pour éviter que le bouchon de soudure formé ne tombe en retirant la plaque (12), l'extrémité supérieure des orifices du pochoir est recouverte par une autre plaque (26) puis le pochoir est retourné.
La plaque (12) peut alors être retirée. Après un nouveau retournement, les orifices .du pochoir sont positionnés au dessus. des parties à souder. Par élévation de la tempéra ture, les bouchons de soudure fondent et vont se déposer sur
3 1 la zone à souder sous forme d'une bille.
Le brevet US 5 346 118 décrit un procédé
d'assemblage par soudure de composants électroniques et un procédé de formation de billes de soudure sur l'un ou les deux composants en vue de leur assemblage.
Les billes de soudure sont réalisées à partir d'un pochoir pourvu d'orifices coniques ou pyramidaux remplis de crême à
braser.
Ce brevet donne de nombreuses informations sur la forme des orifices du pochoir et sur la composition de la crême à
braser mais définit de manière imprécise le procédé de réalisation des billes.
Ce brevet US 5 346 118 décrit un moyen pour déposer suffisamment de crême à braser sur un substrat pour former 1~ des billes de taille suffisante par refusion. Dans ce brevet, l'inventeur a trouvé un moyen permettant le démoulage de la crême à braser gràce à des ouvertures coniques. Ce brevet montre une sérigraphie classique et connue qui consiste à .
1° - déposer de la créme à braser par sérigraphie sur un substrat ;
2° - enlever le pochoir à température ambiante et avant refusion ;
3° - réaliser la refusion.
L'originalité de ce brevet se limite aux trous coniques qui facilitent le démoulage mais augmentent la difficulté du remplissage d'où il doit résulter que les volumes de crême déposés ne sont pas nécessairement identiques.
Le brevet US 5 658 827 décrit une méthode pour réaliser des billes de soudure sur un substrat par utilisation d'un pochoir.
Dans ce brevet, la sépration du pochoir et du substrat . s'effectue après refroidissement, ce qui rend nécessaire d'effectuer une deuxième refusion.
36 Si l'on enlëve le pochoir formant moule après la solidification de l'alliage qui suit la refusion, on constate que l'alignement des billes est imparfait suivant
Le brevet US 5 346 118 décrit un procédé
d'assemblage par soudure de composants électroniques et un procédé de formation de billes de soudure sur l'un ou les deux composants en vue de leur assemblage.
Les billes de soudure sont réalisées à partir d'un pochoir pourvu d'orifices coniques ou pyramidaux remplis de crême à
braser.
Ce brevet donne de nombreuses informations sur la forme des orifices du pochoir et sur la composition de la crême à
braser mais définit de manière imprécise le procédé de réalisation des billes.
Ce brevet US 5 346 118 décrit un moyen pour déposer suffisamment de crême à braser sur un substrat pour former 1~ des billes de taille suffisante par refusion. Dans ce brevet, l'inventeur a trouvé un moyen permettant le démoulage de la crême à braser gràce à des ouvertures coniques. Ce brevet montre une sérigraphie classique et connue qui consiste à .
1° - déposer de la créme à braser par sérigraphie sur un substrat ;
2° - enlever le pochoir à température ambiante et avant refusion ;
3° - réaliser la refusion.
L'originalité de ce brevet se limite aux trous coniques qui facilitent le démoulage mais augmentent la difficulté du remplissage d'où il doit résulter que les volumes de crême déposés ne sont pas nécessairement identiques.
Le brevet US 5 658 827 décrit une méthode pour réaliser des billes de soudure sur un substrat par utilisation d'un pochoir.
Dans ce brevet, la sépration du pochoir et du substrat . s'effectue après refroidissement, ce qui rend nécessaire d'effectuer une deuxième refusion.
36 Si l'on enlëve le pochoir formant moule après la solidification de l'alliage qui suit la refusion, on constate que l'alignement des billes est imparfait suivant
4 1 les axes "x" et "y" définissant le plan sur lequel elles reposent.
On observe également des variations de la hauteur et de forme des billes pouvant placer le résultat obtenu hors tolérance par rapport à la norme JEDEC.
Ces variations de hauteur ou de forme trop importantes et ces mésaügnements ou mauvais alignements sont dus aux contraintes mécaniques imposées, d'une part par les résidus de flux lors de la solidification de l'alliage Puisque à ce moment, le volume disponible dans le moule est partagé entre l'alliage et les résidus.
D'autre part, un dëcentrage, toujours possible, même très faible du pochoir-moule par rapport aux pastilles des plages d'accueil est de nature à créer un dêséquilibre de la bille obtenue par refusion.
En effet, la bille va naturellement chercher une position d'équilibre et de ce fait, va prendre une position non sphérique lui permettant d'équilibrer les tensions de surface s'exerçant dans ce cas de façon non symétrique.
I1 est possible de remédier à ces défauts en effectuant après refusion, solidification et enlèvemment du pochoir-moule une deuxième refusion.
A condition que les résidus du flux dénaturé aient été
éliminés, les billes ne subissant aucune contrainte extérieure liée au pochoir-moule qui est absent à ce stade du processus, les billes doivent théoriquement retrouver leur position d'équilibre et adopter des positions parfaitement alignées et des formes sphériques.
En fait, la deuxième refusion n'est pas suffisante en elle-même, le flux ayant été dénaturé et éliminé par nettoyage, le résultat obtenu ne sera pas parfait tant au niveau de l'alignement des billes que de leur sphéricité
et/ou de leur hauteur ou diamètre.
II est nécessaire, avant la deuxième refusion, d~ajouter un flux de brasage préalablement.
Par la suite, il sera nécessaire d'éliminer le flux dénaturé
par un autre nettoyage.
On observe également des variations de la hauteur et de forme des billes pouvant placer le résultat obtenu hors tolérance par rapport à la norme JEDEC.
Ces variations de hauteur ou de forme trop importantes et ces mésaügnements ou mauvais alignements sont dus aux contraintes mécaniques imposées, d'une part par les résidus de flux lors de la solidification de l'alliage Puisque à ce moment, le volume disponible dans le moule est partagé entre l'alliage et les résidus.
D'autre part, un dëcentrage, toujours possible, même très faible du pochoir-moule par rapport aux pastilles des plages d'accueil est de nature à créer un dêséquilibre de la bille obtenue par refusion.
En effet, la bille va naturellement chercher une position d'équilibre et de ce fait, va prendre une position non sphérique lui permettant d'équilibrer les tensions de surface s'exerçant dans ce cas de façon non symétrique.
I1 est possible de remédier à ces défauts en effectuant après refusion, solidification et enlèvemment du pochoir-moule une deuxième refusion.
A condition que les résidus du flux dénaturé aient été
éliminés, les billes ne subissant aucune contrainte extérieure liée au pochoir-moule qui est absent à ce stade du processus, les billes doivent théoriquement retrouver leur position d'équilibre et adopter des positions parfaitement alignées et des formes sphériques.
En fait, la deuxième refusion n'est pas suffisante en elle-même, le flux ayant été dénaturé et éliminé par nettoyage, le résultat obtenu ne sera pas parfait tant au niveau de l'alignement des billes que de leur sphéricité
et/ou de leur hauteur ou diamètre.
II est nécessaire, avant la deuxième refusion, d~ajouter un flux de brasage préalablement.
Par la suite, il sera nécessaire d'éliminer le flux dénaturé
par un autre nettoyage.
5 PCT/FR98/00837 1 De ce fait, le procédé à deux refusions apparait comme ' particulièrement complexe.
L'invention concerne un procédé permettant d'obtenir des billes très régulières et avec un alignement 5 excellent suivant les axes "x" et "y" définissant le plan sur lequel elles reposent.
A cet effet, le procédé selon l'invention de rëalisation et de brasage de billes de connexion électrique, sur des plages d'accueil üe raccordement électrique de composants électroniques se caractérise essentiellement en ce que .
- il est fait usage d'une crême à braser de rhéologie adaptée comprenant des microbilles métalliques susceptibles de s'agglomérer par coalescence et de se braser sur la plage d'accueil métallique et un liant ' ladite crême est déposée sur la ou les plages d'accueil par sérigraphie ;
- le pochoir utilisé à cet effet prësente une épaisseur et des dimensions d'ouverture et d'écartement entre elles déterminées en fonction du pas des billes à réaliser et de leur diamètre souhaité ;
- après remplissage des ouvertures du pochoir au moyen d'une racle ou d'un dispositif distributeur de produit tel que décrit au brevet n° 96.12671, une refusion à chaud est réalisée ;
- pendant cette refusion, le pochoir est maintenu en place sur le composant et il est séparé du composant pendant ou après refusion mais avant solidification des billes, celles-ci étant encore à l'état liquide en sorte que les billes en formation trouvent d'elles-mêmes leur position d~équilibre ;
~ - un nettoyage du flux ou liant dénaturé est effectué après solidification des billes.
Comme le pochoir formant moule est enlevé lorsque les billes sont encore à l'état non solidifié, liquide, à ce stade même s'il y a un mauvais alignement du pochoir par rapport au circuit, cela n'empêche pas les billes de mouiller la plage d'accueil.
L'invention concerne un procédé permettant d'obtenir des billes très régulières et avec un alignement 5 excellent suivant les axes "x" et "y" définissant le plan sur lequel elles reposent.
A cet effet, le procédé selon l'invention de rëalisation et de brasage de billes de connexion électrique, sur des plages d'accueil üe raccordement électrique de composants électroniques se caractérise essentiellement en ce que .
- il est fait usage d'une crême à braser de rhéologie adaptée comprenant des microbilles métalliques susceptibles de s'agglomérer par coalescence et de se braser sur la plage d'accueil métallique et un liant ' ladite crême est déposée sur la ou les plages d'accueil par sérigraphie ;
- le pochoir utilisé à cet effet prësente une épaisseur et des dimensions d'ouverture et d'écartement entre elles déterminées en fonction du pas des billes à réaliser et de leur diamètre souhaité ;
- après remplissage des ouvertures du pochoir au moyen d'une racle ou d'un dispositif distributeur de produit tel que décrit au brevet n° 96.12671, une refusion à chaud est réalisée ;
- pendant cette refusion, le pochoir est maintenu en place sur le composant et il est séparé du composant pendant ou après refusion mais avant solidification des billes, celles-ci étant encore à l'état liquide en sorte que les billes en formation trouvent d'elles-mêmes leur position d~équilibre ;
~ - un nettoyage du flux ou liant dénaturé est effectué après solidification des billes.
Comme le pochoir formant moule est enlevé lorsque les billes sont encore à l'état non solidifié, liquide, à ce stade même s'il y a un mauvais alignement du pochoir par rapport au circuit, cela n'empêche pas les billes de mouiller la plage d'accueil.
6 1 Un minimum de surface de plage d'accueil placée en vis à vis de l'alliage en fusion suffit pour retenir l'alliage en fusion lors de l'enlèvement du pochoir.
Lors de l'enlèvement du pochoir, la ou les billes se déforment en fonction des contraintes qu'elles subissent suite aux frottements sur les parois des ouvertures du pochoir ainsi que par l'énergie de surface de ces parois.
Toutefois, le pochoir mis en oeuvre par l'invention étant non mouillable et présentant une énergie de surface faible, les billes restent accrochées à leurs plages d'accueil.
Lorsque la bille est dégagée de l'ouverture du pochoir où elle a été créée, elle peut prendre d'elle-même sa place définitive parfaitement au centre de la plage d'accueil et acquérir une forme sphérique parfaite car l~alliage en fusion ne subit plus d'action mécanique, ni par le pochoir, ni par les résidus de liant ou flux car ceux-ci sont à ce moment-là à l'état liquide et car ils présentent une densité nettement inférieure à l'alliage en fusion.
De ce fait, ces résidus liquides n'offrent pas de résistance significative lors de mise en forme sphérique de l'alliage.
D'autres avantages et caractéristia_ues de l'invention apparaitront à la lecture de la description ci après de l'invention illustrée par les dessins joints dans lesquels .
- les figures 1-2 illustrent certains des problèmes qui se rencontrent dans la réalisation des billes par sérigraphie et auxquels l'invention entend apporter une solution ;
- les figures 3 à 5 représentent un mode de réalisation des billes de connexion selon le procédé objet de l'invention avec un pochoir-moule ;
- les figures 6-9 représentent une autre forme de réalisation de billes de connexion selon le procédé objet de l'invention ;
- les figures 10 et 11 représentent à titre d'exemple non limitatif un dispositif de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
Lors de l'enlèvement du pochoir, la ou les billes se déforment en fonction des contraintes qu'elles subissent suite aux frottements sur les parois des ouvertures du pochoir ainsi que par l'énergie de surface de ces parois.
Toutefois, le pochoir mis en oeuvre par l'invention étant non mouillable et présentant une énergie de surface faible, les billes restent accrochées à leurs plages d'accueil.
Lorsque la bille est dégagée de l'ouverture du pochoir où elle a été créée, elle peut prendre d'elle-même sa place définitive parfaitement au centre de la plage d'accueil et acquérir une forme sphérique parfaite car l~alliage en fusion ne subit plus d'action mécanique, ni par le pochoir, ni par les résidus de liant ou flux car ceux-ci sont à ce moment-là à l'état liquide et car ils présentent une densité nettement inférieure à l'alliage en fusion.
De ce fait, ces résidus liquides n'offrent pas de résistance significative lors de mise en forme sphérique de l'alliage.
D'autres avantages et caractéristia_ues de l'invention apparaitront à la lecture de la description ci après de l'invention illustrée par les dessins joints dans lesquels .
- les figures 1-2 illustrent certains des problèmes qui se rencontrent dans la réalisation des billes par sérigraphie et auxquels l'invention entend apporter une solution ;
- les figures 3 à 5 représentent un mode de réalisation des billes de connexion selon le procédé objet de l'invention avec un pochoir-moule ;
- les figures 6-9 représentent une autre forme de réalisation de billes de connexion selon le procédé objet de l'invention ;
- les figures 10 et 11 représentent à titre d'exemple non limitatif un dispositif de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
7 1 A la figure 1 est représentêe une opération de réalisation et de brasage d'une bille de connexion 1 électrique sur une plage d'accueil 2 métallique d'un ' composant électronique 3 (non représenté pour simplifier la figure 1 et la figure 2).
I1 est fait usage d' une crême à braser à rhéologie adaptée comprenant des microbilles métalliques susceptibles de s'agglomérer en une bille par coalescence à chaud lors de la refusion liquefiant les microbilles et de se braser sur la Plage d'accueil 2 et un liant organique ou flux qui sera dénaturé par la refusion et qui devra être évacué après celle-ci, lorsque la ou les billes 1 seront solidifiées par une opération de nettoyage.
I1 est fait usage d'au moins un pochoir 4 Présentant une épaisseur et des dimensions d'ouverture 5 et d'écartement entre elles déterminées en fonction du pas des billes à réaliser et de leur diamètre souhaité.
Les ouvertures 5 du pochoir sont remplies de crême à braser au moyen d'une racle 6 ou équivalent (non représentée aux figures 1-2).
Après remplissage des ouvertures du pochoir, il est procédé à une refusion à chaud qui va gënérer la formation de la bille par liquefaction et coalescence des microbilles et dénaturation du liant organique qui devra être nettoyé.
S'il y a défaut d'alignement entre le pochoir 4 et les plages d'accueil 2 du composant électronique 3, la surface d'attache de la bille 1 avec la surface d'accueil 2 va être très faible.
Cela peut générer un arrachement des billes lors de l'enlèvement du pochoir, si cette séparation est faite après solidification.
Si l'on enlève le pochoir formant moule après la solidification de l'alliage qui suit la refusion, on constate que l'alignement des billes est imparfait suivant les axes "x" et "y" définissant le plan sur lequel elles reposent.
On observe également des variations de la hauteur et de WO 98/49725 PCT/FR98/tl0837
I1 est fait usage d' une crême à braser à rhéologie adaptée comprenant des microbilles métalliques susceptibles de s'agglomérer en une bille par coalescence à chaud lors de la refusion liquefiant les microbilles et de se braser sur la Plage d'accueil 2 et un liant organique ou flux qui sera dénaturé par la refusion et qui devra être évacué après celle-ci, lorsque la ou les billes 1 seront solidifiées par une opération de nettoyage.
I1 est fait usage d'au moins un pochoir 4 Présentant une épaisseur et des dimensions d'ouverture 5 et d'écartement entre elles déterminées en fonction du pas des billes à réaliser et de leur diamètre souhaité.
Les ouvertures 5 du pochoir sont remplies de crême à braser au moyen d'une racle 6 ou équivalent (non représentée aux figures 1-2).
Après remplissage des ouvertures du pochoir, il est procédé à une refusion à chaud qui va gënérer la formation de la bille par liquefaction et coalescence des microbilles et dénaturation du liant organique qui devra être nettoyé.
S'il y a défaut d'alignement entre le pochoir 4 et les plages d'accueil 2 du composant électronique 3, la surface d'attache de la bille 1 avec la surface d'accueil 2 va être très faible.
Cela peut générer un arrachement des billes lors de l'enlèvement du pochoir, si cette séparation est faite après solidification.
Si l'on enlève le pochoir formant moule après la solidification de l'alliage qui suit la refusion, on constate que l'alignement des billes est imparfait suivant les axes "x" et "y" définissant le plan sur lequel elles reposent.
On observe également des variations de la hauteur et de WO 98/49725 PCT/FR98/tl0837
8 1 forme des billes pouvant placer le résultat obtenu hors tolérance par rapport à la norme JEDEC.
Ces variations de hauteur ou de forme trop importantes et ces mésalignements ou mauvais alignements sont dus aux contraintes mécaniques imposées, d'une part par les résidus de flux lors de la solidification de l'alliage puisque à ce moment, le volume disponible dans le moule est partagé entre l'alliage et les résidus.
D'autre part', un dëcentrage, toujours possible, méme très faible du pochoir-moule par rapport aux pastilles des plages d'accueil est de nature à créer un déséquilibre de la bille obtenue par refusion.
En effet, la bille va naturellement chercher une position d'équilibre et de ce fait, va prendre une position non sphérique lui permettant d'équilibrer les tensions de surface ainsi que les contraintes induites par le moule s'exerçant dans ce cas de façon non symétrique.
I1 est possible de remédier à ces défauts en effectuant après refusion solidification et enlèvement du pochoir-moule une deuxième refusion.
A condition que les résidus du flux dénaturé aient été
éliminés, les billes ne subissant aucune contrainte extérieure liée au pochoir-moule qui est absent à ce stade du processus, les billes doivent théoriquement retrouver leur position d'équilibre et adopter des positions parfaitement alignées et des formes sphériques.
En fait, la deuxième refusion n'est pas suffisante en elle-même, le flux ayant été dénaturé et éliminé par nettoyage, le résultat obtenu ne sera pas parfait tant au niveau de l'alignement des billes que de leur sphéricité
et/ou de leur hauteur ou diamètre.
I1 est nécessaire, avant la deuxième refusion, d'ajouter un flux de brasage préalablement.
Par la suite, il sera nécessaire d'éliminer le flux dénaturé
par un autre nettoyage.
De ce fait, ce procédé à deux refusions apparaït comme particulièrement complexe.
Ces variations de hauteur ou de forme trop importantes et ces mésalignements ou mauvais alignements sont dus aux contraintes mécaniques imposées, d'une part par les résidus de flux lors de la solidification de l'alliage puisque à ce moment, le volume disponible dans le moule est partagé entre l'alliage et les résidus.
D'autre part', un dëcentrage, toujours possible, méme très faible du pochoir-moule par rapport aux pastilles des plages d'accueil est de nature à créer un déséquilibre de la bille obtenue par refusion.
En effet, la bille va naturellement chercher une position d'équilibre et de ce fait, va prendre une position non sphérique lui permettant d'équilibrer les tensions de surface ainsi que les contraintes induites par le moule s'exerçant dans ce cas de façon non symétrique.
I1 est possible de remédier à ces défauts en effectuant après refusion solidification et enlèvement du pochoir-moule une deuxième refusion.
A condition que les résidus du flux dénaturé aient été
éliminés, les billes ne subissant aucune contrainte extérieure liée au pochoir-moule qui est absent à ce stade du processus, les billes doivent théoriquement retrouver leur position d'équilibre et adopter des positions parfaitement alignées et des formes sphériques.
En fait, la deuxième refusion n'est pas suffisante en elle-même, le flux ayant été dénaturé et éliminé par nettoyage, le résultat obtenu ne sera pas parfait tant au niveau de l'alignement des billes que de leur sphéricité
et/ou de leur hauteur ou diamètre.
I1 est nécessaire, avant la deuxième refusion, d'ajouter un flux de brasage préalablement.
Par la suite, il sera nécessaire d'éliminer le flux dénaturé
par un autre nettoyage.
De ce fait, ce procédé à deux refusions apparaït comme particulièrement complexe.
9 1 Le rsultat final obtenu n'est d'ailleurs satisfaisant qu'en apparence ; en fait, d'une part, les deux cycles thermiques successifs de refusion peuvent tre prjudiciables la dure de vie du composant, en particulier si une puce est monte sur le substrat avant la ralisation des billes et d'autre part, deux fusions successives sont de nature accrotre l'paisseur d'inter-mtallique entre la bille et la plage d'accueil, ce qui peut affecter la rsistance mcanique de la bille sur la plage d'accueil.
La figure 1 montre un dcentrage du pochoir dans le cas d'un pas de 1 mm ; dans ce cas, la bille est bien accroche sur la plage d'accueil.
La figure 2 montre un dcentrage du pochoir d'une valeur identique la figure 1 ; mais dans ce cas, il s'agit d'un pas de 0,8 mm ; la surface accroche sur la plage est beaucoup plus rduite.
Le dfaut d'alignement entre le pochoir et les surfaces d'accueil du composant peut rsulter d'un mauvais positionnement du pochoir ou tre li la dilatation diffrentiele entre le pochoir et le substrat lors du chauffage gnrant la refusion.
En tout tat de cause, si le pochoir 4 est enlev aprs la ref usion de la crme qui forme la bille et la solidification de celle-ci, il a t observ un alignement imparfait des billes et des variations de forme et de hauteur de celles-ci.
Indpendamment d'un dfaut d'alignement du pochoir, ces dfauts d'alignement des billes et ces diffrences de hauteur des billes sont gnrs par les contraintes mcaniques imposes d'une part par les rsidus de flux (reprsent en 7 aux figures 1/2) et d'autre part par les parois du pochoir-moule, les contraintes tant schmatises par les flches lorsque ce dernier se spare de l'alliage de microbilles lors du passage l'tat liquide et qui occupe dans l'ouverture 5 du moule une partie de la cavit, ce qui y gnre des contraintes lors de la solidification, sur l'alliage en fusion.
1 Ces contraintes peuvent empêcher la réalisation d'une bille parfaitement sphérique et/ou la décentrer par rapport à la pastille 2 ou plage d'accueil puisque la bille se refroidissant dans le pochoir formant moule va chercher 5 naturellement une position d'équilibre et va de ce fait, prendre une forme non sphérique lui permettant de faire globalement équilibre aux contraintes de surface s'exerçant d'une façon non symétrique.
Lors du refroidissement, les billes seront figées dans cet
La figure 1 montre un dcentrage du pochoir dans le cas d'un pas de 1 mm ; dans ce cas, la bille est bien accroche sur la plage d'accueil.
La figure 2 montre un dcentrage du pochoir d'une valeur identique la figure 1 ; mais dans ce cas, il s'agit d'un pas de 0,8 mm ; la surface accroche sur la plage est beaucoup plus rduite.
Le dfaut d'alignement entre le pochoir et les surfaces d'accueil du composant peut rsulter d'un mauvais positionnement du pochoir ou tre li la dilatation diffrentiele entre le pochoir et le substrat lors du chauffage gnrant la refusion.
En tout tat de cause, si le pochoir 4 est enlev aprs la ref usion de la crme qui forme la bille et la solidification de celle-ci, il a t observ un alignement imparfait des billes et des variations de forme et de hauteur de celles-ci.
Indpendamment d'un dfaut d'alignement du pochoir, ces dfauts d'alignement des billes et ces diffrences de hauteur des billes sont gnrs par les contraintes mcaniques imposes d'une part par les rsidus de flux (reprsent en 7 aux figures 1/2) et d'autre part par les parois du pochoir-moule, les contraintes tant schmatises par les flches lorsque ce dernier se spare de l'alliage de microbilles lors du passage l'tat liquide et qui occupe dans l'ouverture 5 du moule une partie de la cavit, ce qui y gnre des contraintes lors de la solidification, sur l'alliage en fusion.
1 Ces contraintes peuvent empêcher la réalisation d'une bille parfaitement sphérique et/ou la décentrer par rapport à la pastille 2 ou plage d'accueil puisque la bille se refroidissant dans le pochoir formant moule va chercher 5 naturellement une position d'équilibre et va de ce fait, prendre une forme non sphérique lui permettant de faire globalement équilibre aux contraintes de surface s'exerçant d'une façon non symétrique.
Lors du refroidissement, les billes seront figées dans cet
10 état .
Selon le procédé objet de l'invention après remplissage des ouvertures du pochoir, une seule opération de refusion de la crême par chauffage est réalisée.
Pendant cette opération, le pochoir-moule 4 est maintenu en place sur le composant et il est enlevé ou séparé du composant 3 pendant ou après la refusion mais avant solidification des billes, celles-ci étant encore à l'état liquide en sorte qu'elles trouvent d'elles-mêmes leur position d'équilibre.
A ce stade du processus opératoire, méme s'il y a un mauvais alignement du pochoir par rapport aux plages d'accueil, cela n'empêche pas les billes formées mais encore à l'état liquide de mouiller la plage d'accueil.
Un minimum de surface de plage d'accueil 2 placé en vis à
vis de l'alliage en fusion suffit pour retenir la bille lors de l'enlèvement du pochoir.
En figure 3 est représenté le remplissage par la crême à braser des ouvertures 5 du pochoir 4 posé sur le composant électronique ou substrat, les ouvertures étant en vis à vis des plages d'accueil métalliques 2.
La figure 4 schématise la formation des billes 1 par coalescence lors de la refusion à chaud, le pochoir-moule 4 étant en place.
La figure 5 schématise l'enlèvement du pochoir moule 4 pendant ou après refusion et avant solidification des billes I.
L'alliage en fusion en contact avec la plage d'accueil
Selon le procédé objet de l'invention après remplissage des ouvertures du pochoir, une seule opération de refusion de la crême par chauffage est réalisée.
Pendant cette opération, le pochoir-moule 4 est maintenu en place sur le composant et il est enlevé ou séparé du composant 3 pendant ou après la refusion mais avant solidification des billes, celles-ci étant encore à l'état liquide en sorte qu'elles trouvent d'elles-mêmes leur position d'équilibre.
A ce stade du processus opératoire, méme s'il y a un mauvais alignement du pochoir par rapport aux plages d'accueil, cela n'empêche pas les billes formées mais encore à l'état liquide de mouiller la plage d'accueil.
Un minimum de surface de plage d'accueil 2 placé en vis à
vis de l'alliage en fusion suffit pour retenir la bille lors de l'enlèvement du pochoir.
En figure 3 est représenté le remplissage par la crême à braser des ouvertures 5 du pochoir 4 posé sur le composant électronique ou substrat, les ouvertures étant en vis à vis des plages d'accueil métalliques 2.
La figure 4 schématise la formation des billes 1 par coalescence lors de la refusion à chaud, le pochoir-moule 4 étant en place.
La figure 5 schématise l'enlèvement du pochoir moule 4 pendant ou après refusion et avant solidification des billes I.
L'alliage en fusion en contact avec la plage d'accueil
11 1 métallique mouillable prend la forme d'une sphère ou d'une ' calotte sphérique car c'est dans cette configuration que les tensions superficielles sont réduites au minimum ; par contre si la moindre contrainte mécanique est appliquée sur l'alliage en fusion, il prendra une forme alëatoire et se solidifiera dans cette forme aléatoire.
Si des oxydes sont présents lors de la refusion, ils provoqueront également des contraintes qui déformeront la calotte sphérique, d'où la nécessité du flux pour décaper les surfaces.
Après solidification, le flux ou liant qui a été dénaturé
est enlevé par nettoyage.
Aux figures 6 à 9 est représentée une autre forme de réalisation de l'invention selon le procédé objet de l'invention ; il est fait usage d'une crême à braser comme mentionné précëdemment qui est déposée sur les plages d'accueil du composant par sérigraphie.
Sont utilisés pour cela un premier et un deuxième pochoir superposés et dont les ouvertures sont superposêes.
Le premier pochoir 4 dit d'épaisseur est celui utilisé dans le cas précédent.
Le deuxième pochoir 8 dit de transfert est un pochoir très fin.
L'épaisseur H1 du premier pochoir et les dimensions de ses ouvertures sont déterminées en fonction du PAS des billes à
réaliser et de leur diamètre.
Les ouvertures du deuxième pochoir 8 sont de forme identique à celles du premier pochoir 4 avec lesquelles elles se superposent.
Après remplissage des ouvertures par la crême au moyen d'une racle, le deuxième pochoir 8 est enlevé.
Une refusion à chaud est réalisé le premier pochoir 4 restant en place sur le composant.
Puis les billes étant formées par coalescence des particules d'alliage métallique de la crême, le premier pochoir est enlevé avant solidification, soit après ou pendant la fusion, qui est communément appelée refusion au cours de la
Si des oxydes sont présents lors de la refusion, ils provoqueront également des contraintes qui déformeront la calotte sphérique, d'où la nécessité du flux pour décaper les surfaces.
Après solidification, le flux ou liant qui a été dénaturé
est enlevé par nettoyage.
Aux figures 6 à 9 est représentée une autre forme de réalisation de l'invention selon le procédé objet de l'invention ; il est fait usage d'une crême à braser comme mentionné précëdemment qui est déposée sur les plages d'accueil du composant par sérigraphie.
Sont utilisés pour cela un premier et un deuxième pochoir superposés et dont les ouvertures sont superposêes.
Le premier pochoir 4 dit d'épaisseur est celui utilisé dans le cas précédent.
Le deuxième pochoir 8 dit de transfert est un pochoir très fin.
L'épaisseur H1 du premier pochoir et les dimensions de ses ouvertures sont déterminées en fonction du PAS des billes à
réaliser et de leur diamètre.
Les ouvertures du deuxième pochoir 8 sont de forme identique à celles du premier pochoir 4 avec lesquelles elles se superposent.
Après remplissage des ouvertures par la crême au moyen d'une racle, le deuxième pochoir 8 est enlevé.
Une refusion à chaud est réalisé le premier pochoir 4 restant en place sur le composant.
Puis les billes étant formées par coalescence des particules d'alliage métallique de la crême, le premier pochoir est enlevé avant solidification, soit après ou pendant la fusion, qui est communément appelée refusion au cours de la
12 1 phase liquide des billes et un nettoyage du liant dénaturé
est réalisé après solidification des billes.
Les billes en position d'équilibre trouvent d'elles-mèmes leur position d'équilibre et leur forme sphérique rigoureusement identique quelque soit leur nombre.
Le premier pochoir 4 selon l'invention est de nature à résister à la température de refusion. I1 doit ètre réalisé en un matériau non brasable par la crême.
Avantageusement, le premier pochoir est en métal inoxydable Par exemple en titane ou en acier ou en un matériau synthétique, par exemple du téflon.
Avantageusement, le premier pochoir est en métal inoxydable par exemple acier inoxydable ou titane ou en un matérieu synthétique par exemple du téflon ou il peut ëtre réalisé en une résine polyamide ou en une résine époxy ou en un matériau de synthèse non mouillable et non brasable chargé de fibres de verre.
Le pochoir 4 peut être de même nature ou de nature équivalente à celle du substrat ou composant 3 sur lequel il s'applique.
De préférence, le pochoir 4 est réalisé en un matériau présentant une faible énergie de surface.
Le deuxième pochoir 8 peut être en tous matériaux traditionnellement utilisés pour la réalisation de pochoirs par exemple en métal ou polyester.
Le deuxième pochoir a pour fonction de permettre un transfert remplissant complètement les ouvertures du premier pochoir en masquant certaines zones, si cela est souhaité.
Lors de l'enlèvement (fig. 5-9) du pochoir, la bille à l'état liquide se déforme en fonction des contraintes qu'elle subit suite aux frottements sur les parois de la cavité formée par l'ouverture correspondante du pochoir-moule ainsi que par l'énergie de surface de parois.
toutefois, le pochoir selon l'invention n'étant pas mouillable par l'alliage à l'état liquide, la bille reste accrochée à la plage d'accueil.
Lorsque la bille est dégagée de l'ouverture du
est réalisé après solidification des billes.
Les billes en position d'équilibre trouvent d'elles-mèmes leur position d'équilibre et leur forme sphérique rigoureusement identique quelque soit leur nombre.
Le premier pochoir 4 selon l'invention est de nature à résister à la température de refusion. I1 doit ètre réalisé en un matériau non brasable par la crême.
Avantageusement, le premier pochoir est en métal inoxydable Par exemple en titane ou en acier ou en un matériau synthétique, par exemple du téflon.
Avantageusement, le premier pochoir est en métal inoxydable par exemple acier inoxydable ou titane ou en un matérieu synthétique par exemple du téflon ou il peut ëtre réalisé en une résine polyamide ou en une résine époxy ou en un matériau de synthèse non mouillable et non brasable chargé de fibres de verre.
Le pochoir 4 peut être de même nature ou de nature équivalente à celle du substrat ou composant 3 sur lequel il s'applique.
De préférence, le pochoir 4 est réalisé en un matériau présentant une faible énergie de surface.
Le deuxième pochoir 8 peut être en tous matériaux traditionnellement utilisés pour la réalisation de pochoirs par exemple en métal ou polyester.
Le deuxième pochoir a pour fonction de permettre un transfert remplissant complètement les ouvertures du premier pochoir en masquant certaines zones, si cela est souhaité.
Lors de l'enlèvement (fig. 5-9) du pochoir, la bille à l'état liquide se déforme en fonction des contraintes qu'elle subit suite aux frottements sur les parois de la cavité formée par l'ouverture correspondante du pochoir-moule ainsi que par l'énergie de surface de parois.
toutefois, le pochoir selon l'invention n'étant pas mouillable par l'alliage à l'état liquide, la bille reste accrochée à la plage d'accueil.
Lorsque la bille est dégagée de l'ouverture du
13 1 pochoir où elle a été créée, elle prend spontanément sa place définitive parfaitemant au centre de la plage d'accueil et elle acquiert une forme sphérique parfaite car l'alliage en fusion ne subit plus d'action mécanique, ni par le pochoir, ni par les résidus de flux car ceux-ci sont alors à l'état liquide et a une densitë nettement inférieure à l'alliage en fusion.
De ce fait, ces résidus n'offrent pas de rësistance significative lors de la mise en forme définitive de la sphére d'alliage.
Selon le procëdé objet de l'invention, des exemples de hauteur de billes ont été obtenus comme suit .
Le procédé selon l'invention permet par exemple la réalisation de billes dans les configurations suivantes .
:Billes au pas de . 1,27 . 1,00 . 0,80 . 0,50 en mm :paisseur pochoir . 0,40 . 0,35 . 0,30 . 0,20 d'paisseur :paisseur pochoir . 0,10 . 0,10 . 0,10 . 0,075 .
de transfert . diamtre des . 1,1 . 0,90 . 0,60 . 0,35 ouvertures . hauteur de billes 0,60 . 0,50 . 0,40 . 0,25 :
atteintes Pour les pas de 1,27 et de mm, la norme JEDEC
impose une hauteur respective de billesde 0,60 et 0,50 mm avec une tolrance de plus ou moins 0,1.
En prenant en compte contraintes, ces une analyse Statistique sur 125 pices alises suivant l'invention r nous donne les rsultats suivants .
Pas de 1,27 Pas de 1,00 Ts-Ti . . .
' Cp- 6~ . 2, 40 . 2, 60 (Ts-x ou x-Ti):
. Cpk=Mini( 3or 30'): 2,00 . 2,307
De ce fait, ces résidus n'offrent pas de rësistance significative lors de la mise en forme définitive de la sphére d'alliage.
Selon le procëdé objet de l'invention, des exemples de hauteur de billes ont été obtenus comme suit .
Le procédé selon l'invention permet par exemple la réalisation de billes dans les configurations suivantes .
:Billes au pas de . 1,27 . 1,00 . 0,80 . 0,50 en mm :paisseur pochoir . 0,40 . 0,35 . 0,30 . 0,20 d'paisseur :paisseur pochoir . 0,10 . 0,10 . 0,10 . 0,075 .
de transfert . diamtre des . 1,1 . 0,90 . 0,60 . 0,35 ouvertures . hauteur de billes 0,60 . 0,50 . 0,40 . 0,25 :
atteintes Pour les pas de 1,27 et de mm, la norme JEDEC
impose une hauteur respective de billesde 0,60 et 0,50 mm avec une tolrance de plus ou moins 0,1.
En prenant en compte contraintes, ces une analyse Statistique sur 125 pices alises suivant l'invention r nous donne les rsultats suivants .
Pas de 1,27 Pas de 1,00 Ts-Ti . . .
' Cp- 6~ . 2, 40 . 2, 60 (Ts-x ou x-Ti):
. Cpk=Mini( 3or 30'): 2,00 . 2,307
14 1 Ts . Tolérance supérieure, Ti . Tolérance inférieure, Ecart type, x . Moyenne des valeurs, Cp . capabilité du procédé, Cpk: centrage de la capabilité du procédé.
Comme on peut le constater, les valeurs de Cpk > 1,33 montrent que le procédé permet de bien maitriser la dimension des calottes sphériques.
Selon l'invention, le pochoir 4 ou pochoir-moule ou pochoir d'épaisseur est réalisé en un matériau de synthèse non mouillable de type résine epoxy ou résine polymide ou téflon chargée ou non de fibres de verre.
La fibre de verre permet de donner de la rigidité au pochoir ~ méme dans les plus faibles épaisseurs.
La résine epoxy ou la résine polymide présente l'avantage d'être un produit à faible énergie de surface.
Plus l'énergie de surface d'un matériau est importante, plus un liquide va y adhérer et inversement.
Il est important lors de la séparation du pochoir 4 et de l'alliage en fusion pour ne pas réentrainer l'alliage que le pochoir présente l'énergie de surface la plus faible possible.
L'énergie de surface des métaux est relativement importante, supérieure à 1000 millijoules au m2 alors que les matériaux organiques du type résine epoxy ou résine polymide présentent une énergie de surface de l'ordre de 50 milli joules par m2, ce qu permet une séparation aisée de l'alliage en fusion et du pochoir.
De plus, les matériaux métalliques peuvent présenter des hétérogeneités physiques et chimiques (fissures, oxydations) qui peuvent provoquer un accrochage de l'alliage en fusion.
Un autre avantage des pochoirs en matériaux du type sus-mentionné, résine epoxy ou polymide, est que le substrat utilisé comme base des composants est généralement de même nature ou équivalente, par exemple en résine epoxy ou polymide et qu'il présente un coefficient de dilatation égal 1 ou voisin de celui du matériau du pochoir.
Cette disposition de l'invention permet, lorsque l'ensemble substrat et pochoir est soumis à la température de refusion ' qui est de l'ordre de 220° centigrades, d'éviter un problème 5 de dilatation différentielle génératrice de désalignement qui ne manquerait pas de se présenter si les matériaux du substrat et du pochoir avaient des coefficients de dilatation différents.
Aux' figures 10 et 11 est représenté à titre 10 d'exemple non limitatif un dispositif de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
Le dispositif comprend un pochoir moulé 4 et un pochoir supérieur 8, comme dans l'exemple de réalisation des figures 6 à 9.
Comme on peut le constater, les valeurs de Cpk > 1,33 montrent que le procédé permet de bien maitriser la dimension des calottes sphériques.
Selon l'invention, le pochoir 4 ou pochoir-moule ou pochoir d'épaisseur est réalisé en un matériau de synthèse non mouillable de type résine epoxy ou résine polymide ou téflon chargée ou non de fibres de verre.
La fibre de verre permet de donner de la rigidité au pochoir ~ méme dans les plus faibles épaisseurs.
La résine epoxy ou la résine polymide présente l'avantage d'être un produit à faible énergie de surface.
Plus l'énergie de surface d'un matériau est importante, plus un liquide va y adhérer et inversement.
Il est important lors de la séparation du pochoir 4 et de l'alliage en fusion pour ne pas réentrainer l'alliage que le pochoir présente l'énergie de surface la plus faible possible.
L'énergie de surface des métaux est relativement importante, supérieure à 1000 millijoules au m2 alors que les matériaux organiques du type résine epoxy ou résine polymide présentent une énergie de surface de l'ordre de 50 milli joules par m2, ce qu permet une séparation aisée de l'alliage en fusion et du pochoir.
De plus, les matériaux métalliques peuvent présenter des hétérogeneités physiques et chimiques (fissures, oxydations) qui peuvent provoquer un accrochage de l'alliage en fusion.
Un autre avantage des pochoirs en matériaux du type sus-mentionné, résine epoxy ou polymide, est que le substrat utilisé comme base des composants est généralement de même nature ou équivalente, par exemple en résine epoxy ou polymide et qu'il présente un coefficient de dilatation égal 1 ou voisin de celui du matériau du pochoir.
Cette disposition de l'invention permet, lorsque l'ensemble substrat et pochoir est soumis à la température de refusion ' qui est de l'ordre de 220° centigrades, d'éviter un problème 5 de dilatation différentielle génératrice de désalignement qui ne manquerait pas de se présenter si les matériaux du substrat et du pochoir avaient des coefficients de dilatation différents.
Aux' figures 10 et 11 est représenté à titre 10 d'exemple non limitatif un dispositif de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
Le dispositif comprend un pochoir moulé 4 et un pochoir supérieur 8, comme dans l'exemple de réalisation des figures 6 à 9.
15 Le pochoir 4 est suspendu sur une toile en maille de fils en inox 9 elle-même tendue sur un cadre 9A rigide de préférence en métal.
L'ensemble est parfaitement plan et indéformable ; seul le pochoir 4 se déforme dans le même plan par dilatation surfacique lorsqu'il est porté en température.
Tout autre type de maille élastique souple résistant â la température de refusion peut être utilisé.
Le circuit 3 qui doit recevoir les billes I est placé sur un support 10 pour compenser les diffërences de hauteur et être localisé avec précision.
Le support 10 est lui-même placé sur une plaque 11 de manutention de l'ensemble dans la machine à sérigraphie et dans le four.
Le cadre 9A, faisant fonction de porte-pochoir est relié à
la plaque 11 par une articulation 12.
Le pochoir 4 étant suspendu sur la maille inox 9 du cadre 9A, il peut être parfaitement plaqué sur le substrat durant la phase de sërigraphie et de refusion de la créme à
braser, ce qui permet d'obtenir que les microbilles d'alliage ne puissent migrer sous les pochoirs 4 et 8 et ce qui donne la certitude que la crême à braser prësente dans les ouvertures du pochoir 4, reste toujours en contact avec
L'ensemble est parfaitement plan et indéformable ; seul le pochoir 4 se déforme dans le même plan par dilatation surfacique lorsqu'il est porté en température.
Tout autre type de maille élastique souple résistant â la température de refusion peut être utilisé.
Le circuit 3 qui doit recevoir les billes I est placé sur un support 10 pour compenser les diffërences de hauteur et être localisé avec précision.
Le support 10 est lui-même placé sur une plaque 11 de manutention de l'ensemble dans la machine à sérigraphie et dans le four.
Le cadre 9A, faisant fonction de porte-pochoir est relié à
la plaque 11 par une articulation 12.
Le pochoir 4 étant suspendu sur la maille inox 9 du cadre 9A, il peut être parfaitement plaqué sur le substrat durant la phase de sërigraphie et de refusion de la créme à
braser, ce qui permet d'obtenir que les microbilles d'alliage ne puissent migrer sous les pochoirs 4 et 8 et ce qui donne la certitude que la crême à braser prësente dans les ouvertures du pochoir 4, reste toujours en contact avec
16 1 les plages d'accueil pour permettre un échange de calories et l'accrochage entre les plages d'accueil et la crême à
braser.
Dans le cas contraire, si la crême et l'alliage qu'elle contient n'est pas en contact avec la plage d'accueil correspondante, la bille d'alliage qui sera formée sera entourée de résidus de flux et restera dans le pochoir.
I1 est donc important que le pochoir d'épaisseur 4 ou pochoir-moule soit plaqué sur le substrat 3, tout en laissant une liberté de mouvement relatif entre le pochoir et le substrat dans le plan x, y afin d'éviter toute contrainte lors de la montée en température, en particulier si celle-ci n'est pas parfaitement homogène sur toute la surf ace .
La maille inox 9 tendue sur le cadre 9 permet ce plaquage avec liberté de mouvement.
Cette maille inox 9 est une liaison élastique entre le cadre support 9A et le pochoir d'épaisseur 4 qui reste donc toujours plan et tendu et ne se gondole pas.
De plus, cette maille inox joue le rôle de frein thermique entre le cadre et le pochoir d'épaisseur, c'est à dire que si le cadre support qui a une masse thermique importante n'est pas à la même température que le pochoir d'épaisseur et le substrat, il ne va pas perturber thermiquement le Pochoir d'épaisseur.
Toute autre liaison élastique résistant à ces températures peut fonctionner.
Lors de l'opération de transfert de la crême à
braser par sérigraphie, le porte pochoir 9A est plaqué sur le support 11. A ce stade et par simple gravité, le pochoir 4 est en pression sur le circuit 3.
Cet ensemble est orienté vers le four de refusion, un profil thermique approprié permet de porter à l'état liquide la crême à braser. La mise en tempërature de ïa Pièce doit se faire de façon contrôlée afin de permettre une évaporation progressive des solvants présents dans la crême à braser sans entrer en ébullition et que d'autre part, les
braser.
Dans le cas contraire, si la crême et l'alliage qu'elle contient n'est pas en contact avec la plage d'accueil correspondante, la bille d'alliage qui sera formée sera entourée de résidus de flux et restera dans le pochoir.
I1 est donc important que le pochoir d'épaisseur 4 ou pochoir-moule soit plaqué sur le substrat 3, tout en laissant une liberté de mouvement relatif entre le pochoir et le substrat dans le plan x, y afin d'éviter toute contrainte lors de la montée en température, en particulier si celle-ci n'est pas parfaitement homogène sur toute la surf ace .
La maille inox 9 tendue sur le cadre 9 permet ce plaquage avec liberté de mouvement.
Cette maille inox 9 est une liaison élastique entre le cadre support 9A et le pochoir d'épaisseur 4 qui reste donc toujours plan et tendu et ne se gondole pas.
De plus, cette maille inox joue le rôle de frein thermique entre le cadre et le pochoir d'épaisseur, c'est à dire que si le cadre support qui a une masse thermique importante n'est pas à la même température que le pochoir d'épaisseur et le substrat, il ne va pas perturber thermiquement le Pochoir d'épaisseur.
Toute autre liaison élastique résistant à ces températures peut fonctionner.
Lors de l'opération de transfert de la crême à
braser par sérigraphie, le porte pochoir 9A est plaqué sur le support 11. A ce stade et par simple gravité, le pochoir 4 est en pression sur le circuit 3.
Cet ensemble est orienté vers le four de refusion, un profil thermique approprié permet de porter à l'état liquide la crême à braser. La mise en tempërature de ïa Pièce doit se faire de façon contrôlée afin de permettre une évaporation progressive des solvants présents dans la crême à braser sans entrer en ébullition et que d'autre part, les
17 résidus de flux puissent remonter en surface, si ces deux points ne sont pas atteints, l'alliage ne restera pas en contact avec la plage d'accueil et par conséquent, la bille d'alliage restera accrochée dans le pochoir. Le refroidisse-ment devra également se faire de façon contrôlêe et progressive afin d'éviter les problèmes de retassures.
Lorsque la brasure est encore à l'état liquide, un dispositif mécanique non représenté permet de séparer progressivement le porte pochoir 9A du support circuit 3 par rotation autour de l'articulation 12. Les billes sont ainsi séparées du pochoir d'une façon très douce de l'avant vers l'arrière. Après la fin de la séparation, l'ensemble doit encore être maintenu en fusion au moins 5 secondes de façon à ce que les dernières billes séparées puissent bien se repositionner et se former.
I1 s'ensuit enfin le refroidissement et le nettoyage. Le nettoyage s'effectue de préférence après la séparation du circuit de son support. Chacune des parties est nettoyée séparêment.
Lorsque la brasure est encore à l'état liquide, un dispositif mécanique non représenté permet de séparer progressivement le porte pochoir 9A du support circuit 3 par rotation autour de l'articulation 12. Les billes sont ainsi séparées du pochoir d'une façon très douce de l'avant vers l'arrière. Après la fin de la séparation, l'ensemble doit encore être maintenu en fusion au moins 5 secondes de façon à ce que les dernières billes séparées puissent bien se repositionner et se former.
I1 s'ensuit enfin le refroidissement et le nettoyage. Le nettoyage s'effectue de préférence après la séparation du circuit de son support. Chacune des parties est nettoyée séparêment.
Claims (15)
1. Procédé de réalisation et de brasage de billes (1) de connexion électrique sur des plages d'accueil (2) de raccordement électrique de circuits ou de composants électroniques (3), utilisant au moins un pochoir non mouillable par la crême en fusion et une crème de brasage déposée par sérigraphie, caractérisé en ce que :
- le remplissage des ouvertures du pochoir (4) au moyen d'une racle (6) ou équivalent et la refusion à chaud sont effectués avec le pochoir en place au-dessus du substrat ;
- le pochoir (4) étant en place sur le composant (3) pendant la refusion est séparé du composant après la refusion mais avant solidification des billes (1), celles-ci étant encore en l'état liquide en sorte que les billes en formation trouvent leur position d'équilibre et leur forme sphérique rigoureusement identiques quelque soit leur nombre ;
- après solidification des billes, un nettoyage du liant dénaturé est effectué.
- le remplissage des ouvertures du pochoir (4) au moyen d'une racle (6) ou équivalent et la refusion à chaud sont effectués avec le pochoir en place au-dessus du substrat ;
- le pochoir (4) étant en place sur le composant (3) pendant la refusion est séparé du composant après la refusion mais avant solidification des billes (1), celles-ci étant encore en l'état liquide en sorte que les billes en formation trouvent leur position d'équilibre et leur forme sphérique rigoureusement identiques quelque soit leur nombre ;
- après solidification des billes, un nettoyage du liant dénaturé est effectué.
2. Procédé de réalisation et de brasage de billes (1) de connexion électrique sur des plages d'accueil (2) de raccordement électrique de circuits ou de composants électroniques (3) selon la revendication 1 caractérisé en ce que :
- il est fait usage d'un premier et d'un deuxième pochoir ;
- le premier pochoir (4) est un pochoir d'épaisseur, il présente une épaisseur et des dimensions d'ouvertures déterminées en fonction du pas des billes à réaliser et de leur diamètre ;
- le deuxième pochoir (8) dit de transfert est un pochoir très fin dont les ouvertures sont identiques à celles du premier pochoir avec lesquelles elles se superposent ;
- après remplissage des ouvertures du pochoir (4) au moyen d'une racle et enlèvement du pochoir (8), une refusion à
chaud est réalisée ;
- le pochoir (4) étant en place sur le composant (3) pendant la refusion est séparé du composant après la refusion mais avant solidification des billes (1), celles-ci étant encore en l'état liquide en sorte que les billes en formation trouvent leur position d'équilibre et leur forme sphérique rigoureusement identiques quelque: soit leur nombre ;
- après solidification des billes, un nettoyage du liant dénaturé est effectué.
- il est fait usage d'un premier et d'un deuxième pochoir ;
- le premier pochoir (4) est un pochoir d'épaisseur, il présente une épaisseur et des dimensions d'ouvertures déterminées en fonction du pas des billes à réaliser et de leur diamètre ;
- le deuxième pochoir (8) dit de transfert est un pochoir très fin dont les ouvertures sont identiques à celles du premier pochoir avec lesquelles elles se superposent ;
- après remplissage des ouvertures du pochoir (4) au moyen d'une racle et enlèvement du pochoir (8), une refusion à
chaud est réalisée ;
- le pochoir (4) étant en place sur le composant (3) pendant la refusion est séparé du composant après la refusion mais avant solidification des billes (1), celles-ci étant encore en l'état liquide en sorte que les billes en formation trouvent leur position d'équilibre et leur forme sphérique rigoureusement identiques quelque: soit leur nombre ;
- après solidification des billes, un nettoyage du liant dénaturé est effectué.
3. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 comportant un pochoir d'épaisseur (4) de sérigraphie caractérisé en ce que ledit pochoir est de même nature ou de nature équivalente à celle du substrat ou composant (3) sur lequel il s'applique.
4. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 comportant un pochoir (4) de sérigraphie caractérisé en ce que ledit pochoir est réalisé en un matériau présentant une faible énergie de surface.
5. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 comportant un pochoir de sérigraphie caractérisé en ce que ledit pochoir est réalisé en un matériau de synthèse non mouillable chargé de fibres de verre.
6. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le pochoir (4) est réalisé en résine epoxy.
7. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le pochoir (4) est réalisé en résine polyamide.
8. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 5 caractérisé en c:e que le pochoir (4) est réalisé en téflon.
9. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le pochoir (4) est réalisé en métal inoxydable.
10. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le pochoir (4) est réalisé en acier inoxydable.
11. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le pochoir (4) est réalisé en titane.
12. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pochoir (4) est suspendu sur une toile en maille de fils en métal inoxydable (9) tendue sur un cadre rigide (9A).
13. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pochoir (4) est suspendu sur une toile en maille résistant à la température de refusion.
14. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 12 caractérisé en ce que le circuit (3) posé sur le tissu en maille inox (9) est placé sur un support (10) sous la maille inox.
15. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 12 caractérisé en ce que le support (10) est placé sur une plaque (11) de manutention reliée au cadre (9A) avec maille inox (9) par une articulation (12).
Applications Claiming Priority (5)
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| FR97/05435 | 1997-04-28 | ||
| FR9705435A FR2762714A1 (fr) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Procede de realisation et de brasage de billes de connexion electrique sur des composants electroniques et materiel a cet effet |
| FR97/07819 | 1997-06-24 | ||
| FR9707819A FR2762715B1 (fr) | 1997-04-28 | 1997-06-24 | Procede de realisation et de brasage de billes de connexion electrique sur des plages d'accueil de raccordement electrique de circuits ou de composants electroniques et dispositif de mise en oeuvre |
| PCT/FR1998/000837 WO1998049725A1 (fr) | 1997-04-28 | 1998-04-27 | Procede de realisation de billes de connexion sur des circuits ou des composants electroniques |
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| CA2287249A1 true CA2287249A1 (fr) | 1998-11-05 |
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ID=26233500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CA002287249A Abandoned CA2287249A1 (fr) | 1997-04-28 | 1998-04-27 | Procede de realisation de billes de connexion sur des circuits ou des composants electroniques |
Country Status (7)
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