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Est-a
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Fert
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Trou
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Physical
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0,60 mm
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0,45 mm
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de 0,15 mm
(1)
[15][_]
4 minutes
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de 5,08 cm
(1)
[17][_]
de 10 metres
(1)
[18][_]
de 4,17 cm/sec
(1)
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Polymer
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Polypropylene
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Polyurethane
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Molecule
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DES
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2518808A1
Family ID 8077031
Probable Assignee Radiotechnique Compelec
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE ET DISPOSITIF POUR ENROBER UN MICROASSEMBLAGE
EN Title PACKAGING OF MICROELECTRONIC CIRCUITS PROVIDED WITH CONNECTOR
TAGS - LOCATED IN EXPENDABLE MOULD BASE WHILE MOULD IS FILLED WITH
PACKAGING MATERIAL
Abstract
_________________________________________________________________
POUR ENROBER UN MICROASSEMBLAGE 1, ON ORIENTE SES CONNEXIONS 2 VERS LE
BAS, ET ON LEUR FAIT PERCER DES OPERCULES 5 SITUES A LA PARTIE
SUPERIEURE D'UNE PIECE AMOVIBLE 7 QUI VIENT FERMER LE MOULE 4 PAR
DESSOUS, PUIS ON COULE UNE MATIERE D'ENROBAGE DANS LE MOULE 4, 6.
APPLICATION A LA FINITION DE MICROASSEMBLAGES ELECTRONIQUES.
Each circuit has tags, which are aligned vertically and are pressed
downwards through the thin lids of a row of holes in a mould base (a).
Base (a) is then used to closed a mould so the microcircuit is located
in the mould cavity. A packaging material is then poured into the
mould to encapsulate the circuit without coating the connector tags.
In the pref. appts., each base is made of polypropylene, and forms an
expandable part of the mould. The thin lids on bases (a) are pref.
slightly smaller than the cross-section of the connector tags. Bases
(a) can be fed through a continuous moulding machine to produce a
continuous "bar" of the encapsulating material, which is then cut to
form separate packaged microcircuits. Rapid and simple packaging is
provided in mass prodn. of microcircuits.
Description
_________________________________________________________________
"PROCEDE ET DISPOSITIF POUR ENROBER UN MICROASSEMBLAGE
L'invention concerne un procede d'enrobage d'un microassemblage muni
de connexions, procede dans lequel on coule une matiere d'enrobage
dans un moule a l'interieur duquel on a place le microassemblage.
Elle concerne egalement un dispositif pour enrober un microassemblage
muni de connexions, comportant un volume ouvert a sa partie superieure
pour y couler une matiere d'enrobage.
Par le mot microassemblage, on entend un circuit electronique de
petite dimension realise a partir de composants miniatures assembles
soit sur un circuit imprime, soit sur un circuit hybride. Il peut
designer aussi un assemblage d'une pluralite de circuits imprimes ou
de circuits hybrides.
Dans l'art anterieur, on utilise principalement quatre procedes pour
proteger contre les agressions de l'environnement les circuits
electroniques:
- vernissage (au trempe, en lit fluidise, au pistolet),
- enrobage par coulee, soit dans un moule reutilisable, soit dans un
moule perdu qui sert alors de boitier au circuit termine,
- moulage "transfert", c'est-a-dire par injection de matiere a chaud,
sous pression, - utilisation ad'un boitier etanche.
Les qualites principales de ces Procedes sont les suivantes: le
vernissage offre souvent une protection jugee insuffisante; le moulage
par coulee necessite peu d'investissements mais est delicat a mettre
en oeuvre, et son aspect final n'est pas toujours parfait; le moulage
"trans fert" necessite un gros investissement en presse et en moules
et, de plus, il cause aux circuits un choc thermique important; enfin,
les boitiers etanches sont fort couteux.
L'invention concerne le moulage par coulee. Ce type de moulage est
delicat a mettre en oeuvre. En effet, on procede en general-de la
facon suivante: le moule, qu'il soit realisable ou non, a une
ouverture a sa partie superieure. Les microassemblages sont introduits
par cette ouverture, avec leurs connexions tournees vers le haut, puis
on coule la matiere d'enrobage.
On rencontre alors plusieurs difficultes: d'abord, il faut eviter de
souiller les connexions, ce qui exige souvent d'introduire la matiere
au moyen de tuyaux fins penetrant dans le microassemblage en-dessous
des connexions; ces tuyaux fins ont un debit limite et se bouchent
facilement. Ensuite, la matiere d'enrobage a parfois du mal a
atteindre certaines parties du microassemblage, ce qui entraine
l'apparition de bulles d'air qui ont ensuite tendance a monter pour
venir eclore en surface, d'ou un aspect peu satisfaisant.
Il serait, en effet, tres difficile de rectifier cette surface a cause
des connexions rapprochees et fragiles, et de surcroit la matiere
enlevee lors de la rectification representerait une place perdue entre
le microassemblage et le circuit imprime (ou le connecteur) dans
lequel les connexions sont introduites.
On a donc essaye de placer les microassemblages avec les connexions
tournees vers le bas, et passant par des trous d'un moule, perdu ou
non. Cette methode ne presente aucun des inconvenients ci-dessus: on
ne risque pas de verser de la matiere sur les connexions, et les
bulles apparaissant en surface peuvent etre facilement enlevees par un
fraisage ou un meulage.Cependant, on rencontre deux difficultes
principales
- l'introduction des connexions dansdes-trous situes au fond d'un
moule parfois etroit est malaisee,
- si la matiere d'enrobage est assez fluide pour pouvoir etre mise en
place sans trop de difficultes, alors il y a toujours des fuites par
les trous au fond du moule qui sont imparfaitement obtures par les
connexions a cause des dispersions dimensionnelles, et la matiere
coule le long des connexions et est ensuite difficile a eliminer sans
abimer ces dernieres. C'est pourquoi cette methode a, en general, ete
abandonnee.
Le but de l'invention est de perfectionner cette methode afin
d'obtenir une mise en oeuvre aisee et un aspect parfait du produit
fini.
L'idee de base sur laquelle repose l'invention est d'utiliser un fond
de moule interchangeable avec des opercules perces par-les connexions.
Ainsi, les dispersions des dimensions des connexions ne provoquent pas
de fuites de matiere d'enrobage puisque chaque trou au fond du moule
est automatiquement ajuste a la dimension-de chaque connexion.
L'interchangeabilite du fond de moule, necessaire puisqu'il en faut un
neuf pour chaque microassemblage moule, resout egalement le probleme
de l'introduction des connexions dans les trous: celle-ci peut se
faire avant de mettre en place le fond du moule.
Un procede selon l'invention est notamment remarquable en ce que,
ayant oriente les connexions du microassemblage vers le bas, on leur
fait percer des opercules places a la partie inferieure du moule.
Ce procede offre les avantages connus de la position avec les
connexions vers le bas mais, en plus, grace au fait que les opercules
perces restent en contact etroit avec les connexions, aucune matiere
d'enrobage ne peut fuir a la partie inferieure.
Un dispositif selon l'invention est notamment remarquable en ce que la
paroi inferieure du volume dans lequel on coule la matiere d'enrobage
est, au moins en partie, amovible, et en ce que cette partie amovible
est munie d'opercules.
Cette disposition offre l'avantage de permettre l'utilisation facile
du procede selon l'invention, l'amovibilite de la partie munie
d'opercules permettant une mise en place plus commode des
microassemblages dans le moule et permettant le remplacement des
opercules perces, apres usage.
Avantageusement, chaque opercule# presente une surface legerement plus
petite que la section d'une connexion.
Ainsi, lors du percage, les connexions sont plus fortement serrees et
l'etancheite meilleure.
Chaque opercule est avantageusement situe au sommet d'une partie
creuse en forme de pyramide ou de cone tronque.
Cette forme permet une bonne etancheite le long des connexions tout en
limitant l'effort necessaire lors du per sage.
Avantageusement, les parties amovibles comportent des logements en
creux destines a engendrer des bossages sur l'enrobage des
microassemblages.
Ceci permet de placer lesdits bossages aussi pres des connexions qu'on
le desire.
Ces parties amovibles sont, par ailleurs, avantageu- sement realisees
en polypropylene.
Cette matiere a des propri#etes mecaniques qui assu -rent un tres bon
compromis entre l'effort necessaire lors du percage et l'etancheite
lors du moulage.
Dans un mode de realisation particulier ot l'on enrobe plusieurs
microassemblages a la fois, le volume dans lequel on coule la matiere
d'enrobage est limite par deux portions de courroies plates qui
enserrent a leur partie inferieure une pluralite desdites parties
amovibles, placees bout a bout.
Cette disposition permet de faire avancer de facon continue les
parties amovibles, ce qui permet l'enrobage de microassemblages
successifs sans aucune interruption.
Dans ce mode de realisation particulier, les parties amovibles sont
avantageusement plus grandes que les microassemblages, dans la
direction parallele aux portions de courroies.
Chaque piece amovible poussant la precedente, le fait qu'elles soient
plus grandes que les microassemblages introduit un espacement entre
les microassemblages qui permet la suppression ulterieure d'une
certaine quantite de matiere entre deux microassemblages de facon a
les separer les uns des autres.
La description qui va suivre, en regard des figures decrivant des
exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut
etre realisee.
La figure 1 represente l'ensemble d'un dispositif de base selon
l'invention.
La figure 2 represente une susdite partie amovible vue en coupe
longitudinale.
La figure 3 represente a plus grande echelle des coupes selon deux
plans perpendiculaires, au niveau d'un opercule.
La figure 4 represente un microassemblage enrobe et un outil de
finition.
La figure 5 represente en perspective un mode de realisation
particulier du dispositif selon l'invention.
La figure 6 represente en coupe transversale une partie du dispositif
de la figure 5.
La figure 7 represente une variante du dispositif de la figure 5.
Sur la figure 1, est represente un moule 4 comportant un volume 6
ouvert a sa partie superieure pour y couler une matiere d'enrobage. La
paroi inferieure de ce volume est constituee par le sommet de la
partie 7 lorsque celle-ci est introduite dans l'orifice inferieur 19
du volume 6.
Cette partie 7 est amovible et elle est munie d'opercules 5.
Ces opercules sont places aux sommets de vides menagEs a l'interieur
de la partie 7. Ils constituent en quelque sorte un toit plat de tres
faible epaisseur pour les vides en question.
Pour enrober un microassemblage 1, muni de connexions 2, on oriente
les connexions 2 du microassemblage vers le bas; on leur fait percer
les opercules 5, ceux-ci 6tant places a la partie inferieure du moule
par suite de l'introduction de la'partie 7 dans l'orifice inferieur 19
du moule; puis, on coule par le haut une matiere d'enrobage dans le
volume 6 du moule 4. Il est evident que l'on a le choix entre:
introduire les microassemblages dans le moule muni des parties 7 ou
bien plutot enfoncer les connexions 2 dans la partie 7, et introduire
ensuite l'ensemble du microassemblage et de la partie 7 dans le moule
4.
Les parties amovibles 7 comportent des logements en creux 10. Ces
logements sont destines a engendrer des bossages (11, figure 4) sur
l'enrobage des microassemblages.
Une coupe verticale selon A-A est representee sur la figure 2 dont la
reference 9 illustre un des vides menages a l'interieur de la partie 7
et pour lesquels les opercules 5 constituent en quelque sorte un toit.
Un relief vertical 24 place de chaque cote de la connexion, a
l'interieur d'au moins un vide 9, permet de maintenir la connexion
verticale.
Les axes A-A et B-B de la figure 1 indiquent les directions selon
lesquelles sont realisees les coupes verticales a grande echelle
representees respectivement a gauche et a droite sur la figure 3. Sur
cette figure 3, est egalement representee en 20 l'extremite, disposee
en correspondance avec les coupes, d'une connexion 2 dite l'plate"
s'appretant a percer l'opercule. L'extremite est de preference
decoupee en pointe symetrique de facon a ce qu'aucun effort lateral ne
se produise lors du percage de l'opercule. Cette connexion dite
"plate" a une section rectangulaire.
Chaque opercule 5 a une largeur et une longueur L legerement plus
petites que respectivement la largeur et la longueur de la section
rectangulaire d'une connexion. Sa surface est donc legerement plus
petite que celle de la section d'une connexion.
Pour des connexions, couramment utilisees, dont la section
rectangulaire mesure 0,25 x 0,60 mm, l'opercule sera sensiblement un
rectangle-de 0,10 x 0,45 mm.
Dans le cas d'une connexion ronde, opercule est rond et son diametre
est legerement plus petit que celui de la section de la connexion (une
difference de 0,15 mm est satisfaisante).
Chaque opercule 5 est situe au sommet d'une partie creuse 8 en forme
de pyramide tronquee, partie creuse qui est la partie superieure du
vide 9 dans lequel on introduit la connexion 2. Dans le cas de
connexion ronde, cette pyramide est bien entendu remplacee par un
cone.
Les parties amovibles 7 sont avantageusement reali sees en
polypropylene. Cette matiere est bon marche, facile a injecter, et ses
proprietes mecaniques conviennent bien pour l'usage de joint
d'etancheite qu'on fait jouer aux opercules perces. Les parties 7 sont
jetees apres chaque moulage et il faut donc en fournir une par
microassemblage.
Ceci n'est pas un inconvenient important car la production, par
injection, de ces parties est tres bon marche et leur prix greve tres
peu celui des microassemblages. Pour reali- ser les opercules, on
fabrique les parties 7 au moyen d'une matrice d'injection en deux
parties dont on peut regler l'ecartement. Les vides 9 sont donc
engendres par des doigts portes par une partie de matrice. Si l'on
approche ces doigts jusqu'a toucher l'autre partie de matrice a
l'emplacement des opercules, c-eux-ci disparaissent et on obtient des
trous. On ecarte alors les deux parties de matrice de la quantite
juste necessaire pour que le polypropylene arrive a s'introduire entre
le doigt et la partie de matrice qui lui fait face. L'epaisseur
obtenue alors pour l'opercule est d'environ 5/100e de millimetre.
La figure 4 montre un microassemblage enrobe avec des bossages 11
engendres par les logements en creux 10 de la partie amovible 7. Une
fraise 17, reglee pour araser au niveau du plan indique par la ligne
21, permet de donner un aspect net au microassemblage en supprimant la
partie superieure du moulage qui peut avoir une surface irreguliere.
La figure 5 represente un mode de realisation particulier de
l'invention, utilise pour enrober en serie une pluralite de
microassemblages. On introduit, ici par la gauche, des
microassemblages places sur des pieces 7 munies d'opercules,
microassemblages dont les connexions tournees vers le bas traversent
lesdits opercules, ce qui assure a la fois le maintien en place des
microassemblages et, lors du moulage, l'etancheite au niveau des
connexions. Les parties 7 sont deposees sur un tapis 14 qui les
deplace pour les introduire entre deux portions de courroie 12. Ces
portions de courroie plate limitent un volume dans lequel la matiere
d'enrobage 3 est injectee en conti#nu par un tuyau 15.Ces portions de
courroie enserrent, a leur partie inferieure, une pluralite de parties
amovibles 7 et les font avancer a une#vitesse egale a celle du tapis
14. La matiere d'enrobage pourrait couler vers l'entree du systeme,
ici a gauche, si sa viscosite combineeavec l'avance de l'ensemble des
courroies, des microassemblages et des parties 7 ne le lui
interdisait. Cette-matiere d'enrobage a une prise, ou polymerisation,
rapide afin que la matiere ne soit plus en etat de couler lorsque les
moulages sortent des courroies en formant un bloc 18.- Pour cela, la
longueur des courroies doit etre choisie suffisante, et leur vitesse
d'avance assez faible.On peut eventuellement faire passer la portion
comprise entre le tuyau 15 et les poulies aval 22 dans un four a
passage qui accelere la polymerisation de la matiere d'enrobage. Une
matiere polyurethane connue sous la reference commerci#ale "Damival"
de la firme "Thomson-
Atlantique" a une duree de prise d'environ 4 minutes et convient
parfaitement. Un prechauffage avant coulee suffit a obtenir cette
prise rapide. Le melange de constituants de la resine d'enrobage
combine -a itinjection dans le tuyau 15 peut etre fait a partir
d'elements du commerce bien connus de l'homme de metier.
Le reglage du debit de matiere dans le tuyau 15 -permet d'obtenir la
hauteur d'enrobage desiree. Quant a la largeur des pieces moulees,
elle est ajustee a la demande grace a la possibilite de rapprocher ou
d'eloigner l'une de l'autre les portions de courroie 12. Pour assurer
cette possibilite, l'homme de metier dispose d'une panoplie de
dispositifs bien connus qu'on nta pas representes pour ne pas
compliquer la figure. L'espacement entre les portions de courroie 12
est egal a l'epaisseur desiree pour les moulages et les parties 7 ont
de preference une largeur, elle aussi egale a cet espacement.
Une coupe dans le dispositif au niveau des parties de courroie 12 est
illustree par la figure 6 afin de bien montrer comment sont disposes
l'un par rapport a l'autre le tapis 14, les courroies 12, la partie 7
et le microassemblage.
A la sortie du dispositif de moulage de la figure 5, les pieces
forment un bloc 18 dans lequel les microassemblages sont contenus bout
a bout. Il convient alors de scier ce bloc le long des lignes 13 afin
de les separer. La position des lignes 13 est determinee. par les
parties 7 qui restent apparentes. Afin de menager un espace S entre
les microassemblages places bout a bout, pour pouvoir introduire un
outil de decoupe sans les endommager, les parties amovibles 7 sont,
dans la direction parallele aux portions de courroie, plus grandes que
les microassemblages.
Pour couper le bloc 18 selon les lignes 13, on utilisera par exemple
une scie montee sur un support mobile qui se deplace a la meme vitesse
que le tapis 14 et les courroies de facon a suivre les pieces. Apres
avoir separe un microassemblage, cette scie sort du bloc 18 et revient
en arriere pour attaquer la ligne 13 suivante.
De preference, une piece de renfort 16 vient maintenir en position
bien definie la portion de courroie 12, laquelle glisse contre cette
piece de renfort 16. Avec des courroies tres souples, il est possible
de les ecarter par le haut, au droit du tuyau de remplissage, ainsi
que le montre la figure, ce qui facilite beaucoup le remplissage.
Elles sont ensuite ramenees a leur position normale par les pieces 16
avant que la matiere d'enrobage soit durcie. Ceci constitue un
avantage de la disposition de la figure 5,
Celle-ci a cependant un inconvenient en ce que, pour obte nir que la
matiere soit polymerisee avant de sortir d'entre les courroies, il
faut une machine de grande longueur.
Cette longueur ne peut pas etre representee a l'echelle sur la figure.
Elle est, en effet, de l'ordre d'une dizaine de metres. La matiere
etant polymerisee en, a peu pres, quatre minutes et les
microassemblages ayant une longueur de 5,08 cm par exemple,
cette-longueur de 10 metres permet de delivrer environ un
microassemblage toutes les 1,2 secondes avec une vitesse d'avance de
4,17 cm/sec.
Dans le but de redu-ire l'encombrement de la machine, on a imagine une
variante representee par la figure 7. Les microassemblages 1 sont
enfichEs dans des parties 7, dispo sees en travers par rapport au sens
d'avance du tapis 14.
Des plaquettes de separation 23 sont introduites entre deux
microassemblages successifs. Ces plaquettes sont realisees par exemple
en polypropylene sur lequel la matiere d'enrobage n'adhere pas. Elles
peuvent soit resservir, soit etre jetees apres usage. Il est facile de
comprendre qu'avec cette disposition, la machine est beaucoup moins
longue.
De plus, on n'a pas a decouper en sortie pour separer les
microassemblages. Les parties 7 peuvent etre livrees atta chees les
unes aux autres en bande ou en rouleau, ce qui facilite leur mise en
place. On peut standardiser une dimension de partie 7 et de separateur
23, et, lorsque le microassemblage est moins long que le standard,
decouper en sortie selon une direction 13 qui a l'avantage d'etre dans
l'axe, ce qui permet d'utiliser une scie fixe.
Bien entendu, les constituants de ce systeme peuvent etre remplaces
par des elements equivalents sans sortir du cadre de l'invention. Par
exemple, les opercules venus de moulage dans les parties 7 peuvent
etre remplaces. par une membrane fine collee a leur face superieure,
le tapis 14 peut etre remplace par un plateau vibrant, les pieces 7
bout a bout peuvent etre remplacees par une piece de grande longueur.
On a represente un microassemblage constitue d'un support unique et
muni d'une seule rangee de connexions, mais le procede et le
dispositif s'appliquent aussi bien a un assemblage de plusieurs
supports muni eventuellement de plusieurs rangees de connexions,
pourvu que celles-ci soient toutes tournees dans la meme direction.
Claims
_________________________________________________________________
- REVENDICATIONS
1, Procede d'enrobage d'un microassemblage (1) muni de connexions (2),
procede dans lequel on coule une matiere d'enrobage dans un moule a
l'interieur duquel on a place le microassemblage, caracterise en ce
que, ayant oriente les connexions (2) du microassemblage vers le bas,
on leur fait percer des opercules (5) places a la partie inferieure du
moule.2. Dispositif popr enrober un microassemblage muni de
connexions, comportant un volume (6) ouvert a sa partie superieure
pour y couler une matiere d'enrobage, caracterise en ce que la paroi
inferieure (7) de ce volume est, au moins en partie, amovible, et en
ce que cette partie amovible est munie d'opercules (5).3. Dispositif
selon la revendication
2, -caracterise en ce que chaque opercule (5) presente une surface
legere- ment plus petite que la section d'une connexion (2).4.
Dispositif selon la revendication 3, caracterise en ce que chaque
opercule est situe au sommet d'une partie creuse (8) en forme de
pyramide ou de cone tronque.5. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 2 a 4, caracterise en ce que les parties amovibles (7)
comportent des logements en creux (1D) destines a engendrer des
bossages sur l'enrobage des microassemblages.6. Dispositif selon l'une
quelconque des revendications 2 a 5, caracterise en ce que les parties
amovibles (7) sont en polypropylene.- 7. Dispositif selon#l'une
quelconque des revendications 2 a 6, caracterise en ce que ledit
volume est limite -par deux portions de courroies plates (12) qui
enserrent a leur partie inferieure une pluralite desdites parties
amovibles (7) placees bout a bout.8. Dispositif selon la revendication
7-, caracterise en ce que les parties amovibles (7) sont, dans la
direction parallele aux portions de courroies (12) plus grandes--que
les microassemblages.
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