Brevet FR2579829A1 — publié le 19861003

PROCEDE DE FABRICATION DE DISPOSITIFS A ONDES DE SURFACE La présente invention se rapporte à la fabrication des dispositifs à ondes de surface et plus particulièrement aux procédés qui permettent d'encapsuler ces dispositifs. Un dispositif à ondes acoustiques de surface est formé d'un substrat cristallin en forme de plaquette généralement parallélépipédique de quelques millimètres d'épaisseur et de quelques centimètres en longueur et en largeur, à la surface duquel se trouve tous les éléments permettant de générer, de traiter et de recevoir les ondes acoustiques. Pour fabriquer ces dispositifs on part généralement d'une plaquette, appelée tranche et connue également sous le nom anglosaxon de "wafer", de grandes dimensions sur laquelle on réalise par photogravure un grande nombre de dispositifs généralement identiques. Ces dispositifs sont ensuite séparés puis encapsulés. Cette méthode est tout à fait comparable à celle de fabrication des circuits intégrés. Toutefois dans la fabrication des circuits intégrés, il y a à la fin des opérations de photogravure une étape dite de passivation qui permet de protéger la surface des circuits et de procéder ensuite aux opérations ultérieures, notammement la découpe de la tranche, sans être obligé de prendre des précautions excessives pour ne pas abimer les circuits. Une telle passivation n'est pas possible dans le cas des dispositifs à ondes de surface parce qu'elles perturberaient gravement la propagation des ondes et rendraient donc le dispositif impropre à l'usage auquel il est destiné. Il est donc souhaitable de trouver un procédé permettant de protéger les circuits dès que la fabrication des éléments de sa surface est terminée, afin de pouvoir procéder aux autres opérations ultérieures en toute tranquillité. On a imaginé différents procédés pour fixer de manière plus ou moins commode des bottiers au-dessus des dispositifs. Il est notamment connu du brevet US 4,291,285 de coller sur la périphérie de chaque dispositif individuel, avant leur séparation de la tranche, un cadre en matériau adhésif formant entretoise. On vient ensuite rapporter au-dessus de la tranche une lame qui adhère sur la surface supérieure des cadres, ce qui encl8t chaque dispositif dans un espace ménagé par l'entretoise et la lame. On peut ensuite à loisir découper la tranche pour obtenir les dispositifs individuels et continuer le processus de fabrication. On conçoit bien qu'il n'est pas facile de venir appliquer des cadres adhésifs sur la périphérie de chaque dispositif individuellement. De surcroît cette méthode multiplie les joints de colle puisqu'il y en a un entre l'entretoise et le dispositif et un entre la lamelle et cette entretoise. On diminue ainsi la fiabilité de l'ensemble. Selon l'invention on usine une lame protectrice de dimensions égales à celle de la tranche de substrat sur laquelle sont rassemblés les dispositifs individuels, de manière à ménager sur une face de cette lame une série de lamages correspondant aux zones de la surface des dispositifs qui doivent rester libres. On ménage également des ouvertures destinées à dégager les emplacements des plots de contact pour les connexions vers l'extérieur. On fixe ensuite cette lame sur la tranche de manière à ce que les lamages soient situés au-dessus des zones destinées à rester libres. On termine par une découpe de l'ensemble ainsi obtenu pour séparer les dispositifs individuels. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement de la description suivante présentée à titre non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent: - la figure 1, un dispositif à ondes de surface connu - la figure 2, un capot selon l'invention, destiné à recouvrir le dispositif de la figure I - la figure 3, le dispositif de la figure 1 et le capot de la figure 2 rassemblés - la figure 4, une tranche comportant plusieurs dispositifs à ondes de surface; - la figure 5, la tranche de la figure 4 recouverte d'un capot selon l'invention ; - les figures G à 8, une variante d'excécution de l'invention. Pour simplifier la description on va d'abord décrire l'invention au niveau d'un dispositif à ondes de surface individuel. La figure 1 représente un dispositif à ondes de surface nu, par exemple un filtre, qui comporte un substrat piézoélectrique 10. à la surface duquel sont placés un transducteur rentrée 11, un transducteur de sortie 12 et un coupleur 13. Les ondes de surface émises par le transducteur d'entrée 11 se propagent selon une direction définie par la flèche 14 vers le transducteur de sortie 12 en passant par le coupleur 13. La zone qui ne doit pas être perturbée est donc celle comportant les transducteurs et le coupleur ainsi que la partie hachurée située entre ces éléments. Par contre la zone 15, représentée en pointillé et qui entoure cette zone de propagation en laissant une petite marge libre avec celle-ci, est disponible et peut supporter le contact avec des éléments quelconques pourvus qu'ils ne provoquent pas de contraintes réagissant sur la zone de propagation des ondes. I1 est également nécessaire de dégager les plots de connexion électrique 110 et 111, par exemple en réservant deux zones libres 17 et 18. Selon l'invention, pour protéger le dispositif de la figure 1 on usine une plaquette 25 représentée sur la figure 2 et on vient la fixer sur le substrat de manière à former un capot protégeant la zone de propagation des ondes acoustiques. Cette plaquette est avantageusement constituée d'un matériau électriquement isolant, facilement usinable et dont les caractéristiques mécaniques et thermiques sont proches de celles du substrat. Ce matériau peut être par exemple en céramique, ou éventuellement le même matériau que le substrat lui-même. La plaquette, qui est de même dimension que le substrat, est creusée pour former un lamage 22 dont le bord 23 correspond à la limite 100 de la zone 15. Elle est ensuite découpée pour ménager sur ses bords des ouvertures 20 et 21 destinées dégager les surfaces 17 et 18. Le cas échéant, on procède ensuite à une métallisation du lamage 22 et des flans 23 de ce lamage afin d'assurer le blindage du dispositif. Dans un tel cas la connexion de ce blindage à la masse est avantageusement assurée par au moins un trou métallisé 120 percé au travers du substrat au niveau de la limite 100 de la zone disponible. Ensuite on enduit la partie hachurée 24 d'un adhésif, de préférence électriquement isolant et acoustiquement absorbant. On vient ensuite appliquer le capot 25 ainsi préparé sur le substrat de manière à faire coïncider les surfaces 15 et 24. On obtient ainsi un composant compact tel que représenté sur la figure 3, qui peut donc être manipulé sans dommage, notamment pour venir fixer les connecteurs 30 et 31 destinés à assurer les liaisons électriques. De même, on peut enrober complètement sans précaution particulière le dispositif en ne laissant sortir que les extrémités de ces fils conducteurs. Cette méthode de fabrication s'étend à toutes les configurations de dispositifs à ondes de surface, même les plus compliquées. En particulier si les plots de connexion électriques se trouvent éloignés de la périphérie du substrat, on peut usiner la plaquette de manière à réaliser un trou entouré d'un anneau de garde. De même le substrat peut être de forme quelconque, par exemple circulaire. L'invention est particulièrement avantageuse dans le cas, courant en pratique, où l'on fabrique simultanément un grand nombre de dispositifs sur un substrat de grande dimension appelé tranche. On a représenté sur la figure 4 une telle tranche 40 sur laquelle sont implantés un ensemble de motifs identiques destinés à former chacun un dispositif à ondes de surface tel que 41 lorsque ces motifs seront séparés par découpe de la tranche selon les lignes pointillées. Selon invention on usine une plaquette 42 de mêmes dimensions que la tranche pour former un capot muni d'un ensemble de lamages et de découpes identiques adapté à la configuration des motifs implantés sur la tranche. Le plan de joint de ce capot est ensuite enduit de colle et le capot est assemblé sur la tranche pour obtenir un ensemble tel représenté sur la figure 5. On peut alors séparer sans problème les dispositifs individuels en découpant l'ensemble ainsi obtenu selon les traits pointillés qui correspondent à ceux de la figure 4. Cette découpe est par exemple effectuée au moyen d'une scie circulaire très fine lubrifiée par de l'eau déionisée. Cette eau, même si elle rentre dans les évidements 45 destinés aux connexions, ne peut pas s'introduire entre la plaquette et la tranche en raison de la présense de Adhésif et il n'y a donc pas de risque de détérioration de la surface active des dispositifs 41. Pour usiner la plaquette il existe différents procédés connus, qui dépendent notamment du matériau utilisé pour celle-ci. On peut par exemple utiliser la photolithogravure, le sablage avec masquage, ou l'usinage par ultrasons. Dans une variante de réalisation destinée à faciliter l'usinage des évidements 45, on place, comme représenté sur la figure 6, les plots de connexion 60 aux quatre coins du substrat 40. Le capot 42 est alors percé selon des évidements ronds 70 qui viennent se placer à l'assemblage au-dessus des plots 60. Il est évidemment plus facile de faire des trous ronds que des trous rectangulaires. Pour permettre de faire un report à plat du dispositif terminé sur un circuit imprimé ou un circuit hybride, on peut alors métalliser les trous 70 dans leur épaisseur et réaliser sur les surfaces supérieures et inférieures de la plaquette 41 des plots de métallisation 80 entourant ces trous et assurant la continuité avec la métallisation de ceux-ci de manière à faire la connexion d'un côté avec les plots de connexion 60 et de l'autre avec les connecteurs des circuits imprimés. Dans diverses réalisations de l'invention on a utilisé comme matériau pour le substrat et le capot du LibNO 3 et du quartz. Les lamages avaient une profondeur d'environ 0,2 millimètre. L'adhésif était du type époxyde à polymérisation et la métallisation obtenue par pulvérisation, connue sous le nom anglo-saxon de "sputtering", avec un alliage argent-palladium. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de dispositifs à ondes de surface, du type où on réalise un ensemble de dispositifs (41) sur une tranche unique (40), chaque dispositif comprenant une zone devant rester libre entourée d'une zone (15) disponible et des plots (110, 111) de connexion, caractérisé en ce que l'on usine une plaquette unique (42) pour former un capot muni d'un ensemble de lamages (22) correspondant aux zones devant rester libres des dispositifs et d'un ensemble de perforations correspondant aux plots de connexion, que l'on fixe le capot sur la tranche, et que l'on découpe la tranche et le capot assemblés pour séparer les dispositifs à ondes de surface. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot est fixé à la tranche par collage. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on utilise pour le capot le même matériau que celui qui forme la tranche. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'après l'usinage de la plaquette on métallise l'intérieur et les bords (23) des lamages (22) et que l'on perfore la tranche à la jonction de la zone devant rester libre et de la zone disponible de chaque dispositif pour faire passer une connexion de masse (120) qui est reliée à la métallisation du capot. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on place les plots (110, 111) de connexion à la limite de séparation des dispositifs à ondes de surface et que l'on usine les perforations (70) correspondant à ces plots en forme de trous ronds à cheval sur ces limites de séparation. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on métallise les trous (70) sur leur surface intérieure et que l'on métallise les surfaces du capot autour de ces trous en assurant le contact électrique entre ces métallisations (80) et les trous, ce qui assure une continuité électrique entre chaque plot (60) de connexion et la métallisation (80) située sur la surface extérieure du capot.