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FR2835689A1 - Method of gluing a rigid integrated circuit on an aluminum plate, used in the fabrication of IC chips - Google Patents

Method of gluing a rigid integrated circuit on an aluminum plate, used in the fabrication of IC chips Download PDF

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FR2835689A1
FR2835689A1 FR0201188A FR0201188A FR2835689A1 FR 2835689 A1 FR2835689 A1 FR 2835689A1 FR 0201188 A FR0201188 A FR 0201188A FR 0201188 A FR0201188 A FR 0201188A FR 2835689 A1 FR2835689 A1 FR 2835689A1
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Abstract

The method consists of employing a gluing layer (12) sensitive to pressure and made to adhere at ambient temperature, under controlled pressure. The gluing method includes gluing at ambient temperature, of the Aluminum plate (13) with the aid of a gluing layer (12) which is sensitive to pressure, this glue being impregnated on a peelable support, peeling the support of the gluing layer, and placing the integrated circuit (11) on the glued Aluminum plate, and finally pressing the assembly for a predetermined duration.

Description

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La présente invention concerne un procédé de collage d'un circuit imprimé rigide sur une plaque d'aluminium.  The present invention relates to a method of bonding a rigid printed circuit on an aluminum plate.

L'industrie électronique fait couramment appel au collage de circuits imprimés sur des plaques d'aluminium. Un tel collage facilite, en effet, le refroidissement du circuit imprimé par dissipation thermique dans l'aluminium. Généralement cet aluminium constitue le boîtier dans lequel le circuit imprimé est disposé. Le collage du circuit imprimé sur la plaque d'aluminium (ou analogue) permet d'assurer une excellente cohésion entre le circuit imprimé et cette plaque, favorisant ainsi la dissipation thermique recherchée.  The electronics industry commonly uses the bonding of printed circuits on aluminum plates. Such bonding facilitates, in fact, the cooling of the printed circuit by heat dissipation in aluminum. Generally this aluminum constitutes the box in which the printed circuit is placed. The bonding of the printed circuit on the aluminum plate (or the like) ensures excellent cohesion between the printed circuit and this plate, thus promoting the desired heat dissipation.

Pour réaliser une bonne cohésion entre ces deux éléments il est connu d'employer des colles spécifiques qui se déposent à chaud et sous forte pression.  To achieve good cohesion between these two elements it is known to use specific adhesives which are deposited hot and under high pressure.

Bien entendu de telles conditions de pose nécessitent une surveillance étroite de la température et de la pression pendant toute la durée de la phase d'encollage. En outre, il est souvent nécessaire de surveiller l'hygrométrie de l'air pendant le collage, de travailler sous atmosphère neutre et/ou de soumettre le produit collé à une phase de recuit plus ou moins longue.  Of course, such laying conditions require close monitoring of the temperature and of the pressure throughout the duration of the gluing phase. In addition, it is often necessary to monitor the humidity of the air during bonding, to work in a neutral atmosphere and / or to subject the bonded product to a more or less long annealing phase.

De tels procédés d'encollage se révèlent finalement lents à mettre en oeuvre, onéreux et complexes (en raison du nombre de paramètres à surveiller).  Such gluing methods ultimately prove to be slow to implement, expensive and complex (due to the number of parameters to be monitored).

Lorsque le circuit imprimé utilisé est un circuit flexible il est déjà connu de l'encoller, à l'aide d'une colle sensible à la pression, sur une plaque d'aluminium en travaillant à température ambiante sous faible pression (de l'ordre de 3. 105 à 4. 105 N 1 m2). Ceci est du à la flexibilité du circuit imprimé qui peut épouser facilement toutes les aspérités de la plaque d'aluminium et assurer ainsi une très bonne cohésion des deux éléments, même si la température d'encollage est faible. Cependant l'encollage de pièces rigides en utilisant un tel procédé à froid est considéré comme beaucoup trop fragile. En effet les pièces rigides ne présentent pas l'élasticité nécessaire pour épouser parfaitement leurs formes réciproques.  When the printed circuit used is a flexible circuit, it is already known to paste it, using a pressure-sensitive adhesive, on an aluminum plate while working at room temperature under low pressure (of the order from 3. 105 to 4. 105 N 1 m2). This is due to the flexibility of the printed circuit which can easily match all the roughness of the aluminum plate and thus ensure a very good cohesion of the two elements, even if the gluing temperature is low. However, the gluing of rigid parts using such a cold process is considered to be much too fragile. Indeed, rigid parts do not have the elasticity necessary to perfectly match their reciprocal shapes.

La présente invention a pour but un procédé de collage de circuit imprimés rigides sur des plaques d'aluminium, utilisant des colles sensibles à la pression et qui soit rapide et simple à mettre en oeuvre et ne présente pas les inconvénients ci-dessus énumérés.  The object of the present invention is a method for bonding rigid printed circuits to aluminum plates, using pressure-sensitive glues and which is quick and simple to implement and does not have the drawbacks listed above.

A cet effet la présente invention concerne un procédé de collage de circuits imprimés rigides sur une plaque d'aluminium caractérisé en ce qu'il consiste à employer une colle sensible à la pression et à réaliser l'encollage à température ambiante, sous pression contrôlée.  To this end, the present invention relates to a process for bonding rigid printed circuits to an aluminum plate, characterized in that it consists in using a pressure-sensitive adhesive and in sizing at room temperature, under controlled pressure.

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Avantageusement la pression à appliquer est de l'ordre de 4. 106 N 1 m2.  Advantageously, the pressure to be applied is of the order of 4. 106 N 1 m2.

La durée de la phase de mise en pression est de préférence de l'ordre de 15 à 30 s. The duration of the pressurization phase is preferably of the order of 15 to 30 s.

On notera que contrairement à un préjugé qui indiquait que le collage à température ambiante et sous faible pression était réservé à des matériaux présentant une certaine élasticité, dans le cas de la présente invention il a été possible de l'appliquer avec efficacité à des matériaux rigides. Ce type de collage était pourtant considéré comme trop fragile avec des matériaux rigides.  It will be noted that, contrary to a prejudice which indicated that bonding at room temperature and under low pressure was reserved for materials having a certain elasticity, in the case of the present invention it was possible to apply it effectively to rigid materials . This type of bonding was however considered too fragile with rigid materials.

De manière surprenante il a été, en effet, mis en évidence que l'élasticité nécessaire n'avait pas obligatoirement à être présente dans les matériaux à coller, mais pouvait aussi se retrouver au niveau de la surface de presse de l'outil de mise en pression.  Surprisingly, it has in fact been demonstrated that the necessary elasticity does not necessarily have to be present in the materials to be bonded, but could also be found at the level of the press surface of the setting tool. in pressure.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple non limitatif et en référence aux figures annexées dans lesquelles : - La figure 1 est une vue schématique montrant le circuit imprimé rigide collé sur la plaque d'aluminium, et - La figure 2 est une vue schématique représentant un logigramme illustrant les différentes étapes du procédé de collage selon la présente invention.  Other objects, characteristics and advantages of the present invention will emerge from the following description, by way of non-limiting example and with reference to the appended figures in which: - Figure 1 is a schematic view showing the printed circuit rigid bonded to the aluminum plate, and - Figure 2 is a schematic view showing a flowchart illustrating the different stages of the bonding process according to the present invention.

Comme illustré à la figure 1, une unité électronique 10 est constituée d'un circuit imprimé rigide 11 (par exemple FR4 d'épaisseur 1,2 mm) collé par une colle sensible à la pression 12 sur une plaque d'aluminium moulée 13. Cette plaque d'aluminium 13 (éventuellement munie d'ailettes radiateurs 14) est destinée à constituer une partie d'un boîtier de protection pour le circuit imprimé

Figure img00020001

11. As illustrated in FIG. 1, an electronic unit 10 consists of a rigid printed circuit 11 (for example FR4 of thickness 1.2 mm) glued by a pressure-sensitive adhesive 12 on a molded aluminum plate 13. This aluminum plate 13 (possibly provided with radiator fins 14) is intended to constitute part of a protective housing for the printed circuit.
Figure img00020001

11.

La plaque d'aluminium 13 et le circuit imprimé 11 présentent chacun une face supérieure (respectivement 13a et 11 a) et une face inférieure (13b et 11b).  The aluminum plate 13 and the printed circuit 11 each have an upper face (respectively 13a and 11a) and a lower face (13b and 11b).

La plaque d'aluminium sert en même temps de support pour le circuit imprimé 11 et de moyens de dissipation de la chaleur fournie par des composants électroniques 15 montés sur (ou dans) le circuit imprimé (le circuit imprimé peut en effet être un produit multicouches).  The aluminum plate simultaneously serves as a support for the printed circuit 11 and as means for dissipating the heat supplied by electronic components 15 mounted on (or in) the printed circuit (the printed circuit can indeed be a multilayer product ).

Pour réaliser une bonne dissipation thermique il est impératif que d'une part le circuit imprimé soit parfaitement collé et d'autre part que la colle adhère parfaitement à la plaque d'aluminium. Notamment il est préférable d'éviter que des bulles d'air soient emprisonnées entre la colle et le circuit imprimé d'une part et entre la colle et la plaque d'aluminium d'autre part, comme cela sera expliqué plus loin.  To achieve good heat dissipation it is imperative that on the one hand the printed circuit is perfectly bonded and on the other hand that the adhesive adheres perfectly to the aluminum plate. In particular, it is preferable to avoid air bubbles being trapped between the glue and the printed circuit on the one hand and between the glue and the aluminum plate on the other hand, as will be explained later.

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Le procédé de collage selon la présente invention est illustré à la figure 2 et comporte les étapes suivantes : - encollage 20 de la plaque d'aluminium 13 par dépôt d'une colle sensible à la pression sur sa face supérieure 13a. Cette colle est imprégnée sur un support pelable (non représenté) connu en soi. Par exemple on pourra utiliser une colle de 130 um d'épaisseur. Le dépôt de cette colle se fait de manière connue en soi, à température ambiante, en atmosphère non contrôlée et sous une pression de l'ordre de 3. 105 à 4. 105 N 1 m2.  The bonding method according to the present invention is illustrated in FIG. 2 and comprises the following steps: - bonding 20 of the aluminum plate 13 by depositing a pressure-sensitive adhesive on its upper face 13a. This adhesive is impregnated on a peelable support (not shown) known per se. For example, an adhesive of 130 μm thickness could be used. The deposition of this adhesive is carried out in a manner known per se, at ambient temperature, in an uncontrolled atmosphere and under a pressure of the order of 3.105 to 4. 105 N 1 m2.

- lors de l'encollage on chasse vers l'extérieur toute bulle d'air emprisonnée entre la plaque d'aluminium 13 et la colle 12. Par exemple on peut appliquer cette colle à l'aide d'un rouleau dont la rotation facilite le déplacement des bulles d'air en les poussant vers l'extérieur. - during gluing, any air bubble trapped between the aluminum plate 13 and the glue is expelled outwards. For example, this glue can be applied using a roller, the rotation of which facilitates the displacement of the air bubbles by pushing them outwards.

- la plaque d'aluminium ainsi encollée est ensuite pelée 30 (de manière connue en soi) de manière à enlever le support de la colle et à ne garder que la couche de colle déposée sur sa face supérieure 13a. - The aluminum plate thus glued is then peeled 30 (in a manner known per se) so as to remove the glue support and to keep only the layer of glue deposited on its upper face 13a.

- un circuit imprimé 11 est ensuite positionné 40 en face de la plaque d'aluminium encollée 11 de telle sorte que sa face inférieure 11 b soit disposée en regard du film de colle 12.  a printed circuit 11 is then positioned 40 opposite the glued aluminum plate 11 so that its lower face 11 b is disposed opposite the adhesive film 12.

- l'ensemble constitué par la plaque d'aluminium, la colle et le circuit imprimé est alors soumis à une pression de 4. 106 N 1m2 à l'aide d'une presse (voir flèches F figure 1), présentant une surface de presse élastique (par exemple de dureté 90 Shore B). Cette pression est maintenue de préférence pendant 15 à 30s (pour l'exemple décrit). - the assembly consisting of the aluminum plate, the glue and the printed circuit is then subjected to a pressure of 4. 106 N 1m2 using a press (see arrows F figure 1), having a surface of elastic press (for example, hardness 90 Shore B). This pressure is preferably maintained for 15 to 30 seconds (for the example described).

Avantageusement la relative élasticité de la surface d'appui de la presse permet d'absorber les différences de planéité entre la plaque d'aluminium et le circuit imprimé, bien que ces deux éléments soient rigides. Ceci permet d'assurer une cohésion correcte des deux éléments rigides.  Advantageously, the relative elasticity of the bearing surface of the press makes it possible to absorb the differences in flatness between the aluminum plate and the printed circuit, although these two elements are rigid. This ensures correct cohesion of the two rigid elements.

On notera que grâce au procédé de collage selon la présente invention il est possible de coller entre eux deux éléments rigides à l'aide d'une colle sensible à la pression ceci à température ambiante et sous pression contrôlée.  It will be noted that, thanks to the bonding method according to the present invention, it is possible to bond two rigid elements to each other using a pressure-sensitive adhesive, this at room temperature and under controlled pressure.

Il est à noter que lorsque le circuit imprimé présente des trous métallisés débouchants il est préférable d'utiliser pour cette métallisation un alliage Nickel 1 Or, plutôt que le classique alliage Etain 1 Plomb. En effet lors de la refusion (étape traditionnelle nécessaire pour la soudure des composants sur le circuit imprimé) l'alliage Etain 1 Plomb à tendance à fondre et à boucher la partie inférieure des trous débouchants. Par conséquent, ces trous se referment. Lorsque quelques particules d'air sont piégées dans le film de colle elles ne peuvent plus s'échapper par ces trous. De ce fait aucun dégazage de la couche  It should be noted that when the printed circuit has metallized through holes it is preferable to use for this metallization a Nickel 1 Gold alloy, rather than the classic tin 1 Lead alloy. Indeed during the reflow (traditional step necessary for the soldering of the components on the printed circuit) the Tin 1 Lead alloy tends to melt and to plug the lower part of the through holes. Consequently, these holes close. When some air particles are trapped in the glue film they can no longer escape through these holes. Therefore no degassing of the layer

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de colle n'est possible ce qui provoque de micro surpressions destructrices de la cohésion entre le circuit imprimé, la colle et la plaque d'aluminium.  glue is not possible which causes micro overpressures which destroy the cohesion between the printed circuit, the glue and the aluminum plate.

Ainsi de préférence lors de l'étape d'encollage 20 et lors de l'étape de mise en pression 50 on chasse l'air s'interposant entre le film de colle et la plaque d'aluminium d'une part et entre le film de colle et le circuit imprimé d'autre part afin d'obtenir une adhérence maximum entre ces éléments.  Thus preferably during the gluing step 20 and during the pressurizing step 50, the air interposed between the adhesive film and the aluminum plate on the one hand and between the film is removed. glue and the printed circuit on the other hand in order to obtain a maximum adhesion between these elements.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation ci-dessus décrit. Ainsi l'épaisseur de la couche de colle n'est pas limitée à celle décrite. Cependant plus les éléments sont rigides et plus la couche de colle doit être épaisse. Of course, the present invention is not limited to the embodiment described above. Thus the thickness of the adhesive layer is not limited to that described. However, the more rigid the elements, the thicker the adhesive layer must be.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Procédé de collage de circuits imprimés rigides (11) sur une plaque d'aluminium (13) caractérisé en ce qu'il consiste à employer une colle (12) sensible à la pression et à réaliser l'encollage à température ambiante, sous pression contrôlée. CLAIMS 1. Method for bonding rigid printed circuits (11) on an aluminum plate (13) characterized in that it consists in using an adhesive (12) sensitive to pressure and in making the gluing at room temperature, under controlled pressure. 2. Procédé de collage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - encollage (20) à température ambiante de la plaque d'aluminium (13) à l'aide d'une colle (12) sensible à la pression, ladite colle étant imprégnée sur un support pelable, - pelage (30) du support de la colle, - mise en place (40) du circuit imprimé (11) sur la plaque d'aluminium encollée et, - mise en pression (50) de l'ensemble pendant une durée déterminée. 2. Gluing method according to claim 1 characterized in that it comprises the following steps: - gluing (20) at room temperature of the aluminum plate (13) using an adhesive (12) sensitive to pressure, said adhesive being impregnated on a peelable support, - peeling (30) of the adhesive support, - placing (40) of the printed circuit (11) on the glued aluminum plate and, - pressurizing ( 50) of the set for a fixed period. 3. Procédé de collage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pression (F) appliquée est de l'ordre de 4. 10 N/m2, pendant 15 à 30 s. 3. Bonding method according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure (F) applied is of the order of 4. 10 N / m2, for 15 to 30 s. 4. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque le circuit imprimé (11) présente des trous débouchants, ces trous sont métallisés par un alliage Nickel 1 Or. 4. Bonding method according to any one of the preceding claims, characterized in that when the printed circuit (11) has through holes, these holes are metallized by a Nickel 1 Gold alloy. 5. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de l'étape d'encollage (20) et lors de l'étape de mise en pression (50) on chasse l'air s'interposant entre le film de colle (12) et la plaque d'aluminium (13) d'une part et entre le film de colle (12) et le circuit imprimé (11) d'autre part afin d'obtenir une adhérence maximum entre ces éléments (13,11). 5. Gluing method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the gluing step (20) and during the pressurization step (50) the interposed air is expelled between the adhesive film (12) and the aluminum plate (13) on the one hand and between the adhesive film (12) and the printed circuit (11) on the other hand in order to obtain maximum adhesion between these elements (13,11). 6. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la mise sous pression est réalisée à l'aide d'une surface de presse élastique.6. Bonding method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressurization is carried out using an elastic press surface.
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