Brevet FR2660798A1 — publié le 19911011

i La présente invention se rapporte à un dispositif du type hybride et à son procédé de fabrication Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif du type hybride dans lequel un premier substrat plan et un second substrat plan sont joints par un conducteur en forme de colonne (bosse) de manière que le dispositif soit intégré, ainsi qu'à un procédé pour la fabrication de ce dispositif Dans le dispositif, des éléments fonctionnels sont formés soit à une dimension ou à deux dimensions dans un plan. L'électrode de chaque élément fonctionnel est agencée de façon à correspondre à chaque élément fonctionnel, soit sur une dimension ou deux dimensions, sur le premier substrat plan et des éléments fonctionnels additionnels ainsi que leurs électrodes sont agencés sur le second substrat plan afin de se trouver face aux premiers éléments fonctionnels ci-dessus mentionnés ainsi que leurs électrodes. La figure 1 est une vue en section transversale montrant les composants majeurs d'un dispositif du type hybride conventionnel Comme le montre la figure 1, des éléments fonctionnels 2, comme des séries de photodiodes, sont agencés sur un premier substrat plan 1 Les électrodes (non représentées) des éléments fonctionnels 2 sont électriquement connectées par des bandes sous-jacentes en métal 3 à des bosses 4 L'espace entre les électrodes des éléments fonctionnels 2 et les bandes sous-jacentes en métal 3 est enduit d'un film isolant 5. D'autres éléments fonctionnels 7, tels que des dispositifs à couplage de charge (CC Ds), sont disposés sur un second substrat plan 6 afin de se trouver face aux éléments fonctionnels 2 ci-dessus mentionnés L'électrode (non représentée) de chaque élément fonctionnel 7 est pourvue d'une bande en métal sous-jacente 8 Un espace fi entre les électrodes des éléments fonctionnels 7 et le métal sous-jacent 8 est enduit d'un film isolant 9 La bosse 4 est formée en métal tel que de l'indium. Le dispositif conventionnel du type hybride est construit comme décrit cidessus, les bosses 4 sont formées d'un métal tel que l'indium Il y a deux procédés d'intégration ou d'hybridation du dispositif montré à la figure 1 pour obtenir un dispositif du type hybride En d'autres termes, les deux procédés qui suivent sont disponibles pour l'intégration du dispositif. Comme le montre la figure 2, le premier procédé est celui dans lequel les deux substrats 1, 6 sont joints par application de pression aux deux substrats 1, 6 Dans ce cas, un vide 10, espace fermé, entre la borne sous-jacente en métal 8 et la bosse 4, peut être laissé. Dans cette condition, lorsque la température appliquée au dispositif change, la pression de l'air dans le vide 10 change, forçant ainsi la bosse 4 et la bande sous-jacente en métal 8 à se séparer Ainsi, les deux substrats 1, 6 ne peuvent être joints avec pour résultats des problèmes graves comme une diminution de la fiabilité du dispositif. Le second procédé est conçu pour éliminer le vide 10 expliqué dans le premier procédé Le second substrat plan 6 est chauffé avant de le presser contre le premier substrat plan 1 Plus particulièrement, comme le point de fusion de l'indium est d'environ 1540 C, lorsque le second substrat plan 6 est pressé contre le premier substrat plan 1 après avoir chauffé le second substrat 6 à 1600 C, la bosse 4 est chauffée, fondue puis attachée par la conductivité thermique du second substrat plan 6, à partir de son extrémité Quand on utilise le second procédé, comme l'indium a un fort coefficient de conductivité thermique, la totalité des bosses 4 fond à moins que la température du second substrat plan 6 ne s soit contrôlée avec précision Par suite, comme le montre la figure 3, les bosses 4 se mettent en court-circuit du fait d'une bosse fondue 11 Cela pose un problème. Comme on l'a décrit ci-dessus, le dispositif du type hybride conventionnel pose les deux problèmes qui suivent: deux substrats ne peuvent être joints parce que les bosses 4 et les bandes sous-jacentes en métal 8 se séparent; deux substrats ne peuvent être joints parce que les bosses 4 se mettent en court-circuit. La présente invention a pour but de surmonter les problèmes ci-dessus décrits du dispositif conventionnel Elle a pour objectif de procurer un dispositif du type hybride très fiable ainsi que son procédé de fabrication. En conséquence, la présente invention a pour objet de procurer un dispositif du type hybride qui comprend: un premier substrat plan; un certain nombre de premiers éléments fonctionnels agencés soit sur une dimension ou sur deux dimensions sur le premier substrat plan; un second substrat plan; un certain nombre de seconds éléments fonctionnels agencés soit sur une dimension ou sur deux dimensions sur le second substrat plan afin de se trouver face aux premiers éléments fonctionnels; et un organe en résine thermoplastique conductrice pour la connexion électrique des électrodes des premiers éléments fonctionnels aux électrodes des seconds éléments fonctionnels et pour l'intégration des premier et second substrats plan. La présente invention a pour autre objectif de procurer un procédé de fabrication d'un dispositif du type hybride qui comprend les étapes de: prévoir un organe en résine conductrice thermoplastique sur un premier substrat plan pour une connexion électrique aux électrodes de premiers éléments fonctionnels, o un certain nombre des premiers éléments fonctionnels sont disposés sur le premier substrat plan soit sur une dimension ou deux dimensions; chauffer un second substrat plan à une température prédéterminée, un certain nombre de seconds éléments fonctionnels étant disposés sur le second substrat plan, soit sur une dimension ou sur deux dimensions afin de se trouver face aux premiers éléments fonctionnels; et presser le premier substrat plan sur le second substrat plan pour ainsi connecter électriquement les premiers et seconds éléments fonctionnels par la résine conductrice thermoplastique et intégrer les premier et second substrats plans. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale schématique montrant les composants principaux du dispositif conventionnel du type hybride avant son intégration; les figures 2 et 3 sont des vues en coupe transversale schématique montrant des composants principaux du dispositif conventionnel du type hybride après son intégration; la figure 4 est une vue en coupe transversale schématique illustrant les composants principaux d'un dispositif du type hybride selon un mode de réalisation de la présente invention; et la figure 5 est une vue en coupe transversale schématique illustrant les composants principaux du dispositif du type hybride avant son intégration selon un mode de réalisation de la présente invention. Sur les figures 4 et 5, les chiffres 1 à 3 et 5 à 9 désignent les mêmes composants que dans le dispositif conventionnel Comme le montrent les figures 4 et 5, des éléments fonctionnels 2, tels que des séries de photodiodes, sont agencés sur un premier substrat plan 1. Des électrodes (non représentées) des éléments fonctionnels 2 sont électriquement connectées par des bandes sous-jacentes en métal 3 à des bosses 4 A en forme de colonne L'espace entre les bandes sous-jacentes en métal 3 est enduit d'un film isolant 5. La bosse 4 A est faite en une résine thermoplastique conductrice que l'on obtient par dispersion uniforme de poudre de métal sur la résine thermoplastique La résine thermoplastique peut être choisie dans le groupe consistant en résine de polyéthylène (point d'amollissement: 110 à 1200 C), résine de polypropylène (point d'amollissement: 120 à 1300 C), résine de téréphtalate de polyéthylène (point d'amollissement: 1500 C ou moins) et copolymère de polyéthylène-acétate de vinyle (couramment appelé résine thermofusible: point d'amollissement: 100 à 1500 C) En ce qui concerne la poudre de métal à disperser, on peut utiliser de l'argent (Ag) , de l'or (Au), un alliage argent-palladium (Ag Pd), un alliage argent- platine (Ag Pt), du cuivre (Cu), etc. Des éléments fonctionnels additionnels 7, tels que des dispositifs à couplage de charge (CCD) sont disposés sur un second substrat plan 6 afin de se trouver face aux éléments fonctionnels ci-dessus 2 L'électrode (non représentée) de chaque élément fonctionnel 7 est pourvue d'une bande sous-jacente en métal 8 L'espace entre les bandes sous-jacentes 8 est enduit d'un film isolant 9. Afin de joindre les substrats 1 et 6 d'un tel dispositif du type hybride construit comme ci-dessus, le substrat plan 6 est chauffé à une température prédéterminée avant que le substrat plan 1 ne soit abaissé pour être attaché en utilisant la pression, sur le substrat plan 6 A ce moment, la bosse 4 A est chauffée à partir de son extrémité avant, ce qui commence à modifier la plasticité de la bosse Lorsque le dispositif arrive à l'état décrit à la figure 1, on arrête l'application de chaleur et de pression Comme la résine thermoplastique de la bosse 4 A n'a pas un fort coefficient de conductivité thermique, contrairement au métal, et n'a pas non plus un point défini de fusion, les bosses 4 A ne se mettent pas en court-circuit comme le montre la figure 3, même si elle fondent brusquement Par ailleurs, si un vide 10 tel que montré à la figure 2 se produit, la pression appliquée force l'air dans le vide à sortir sans aucun empêchement grâce aux bosses amollies 4 A, il ne reste donc aucun espace dans le vide 10. Bien que, dans ce mode de réalisation les bosses 4 A soient disposées sur le premier substrat plan 1, on peut les agencer sur le second substrat plan 6 Par ailleurs, avec le même effet que ci- dessus décrit, on peut utiliser un cristal liquide, un panneau de cristaux liquides, etc, en tant qu'éléments fonctionnels 2, en plus de la photodiode utilisée dans ce mode de réalisation Des transistors en film mince (TFT) et autres peuvent également être utilisés comme éléments fonctionnels 7 avec le même effet que ci-dessus décrit, bien que l'on utilise dans ce mode de réalisation des dispositifs à couplage de charge (CCD). REVENDICATIONS 1 Dispositif du type hybride, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier substrat plan ( 1) un certain nombre de premiers éléments fonctionnels ( 2) agencés soit sur une dimension ou sur deux dimensions sur ledit premier substrat plan un second substrat plan ( 6); un certain nombre de seconds éléments fonctionnels ( 7) agencés soit sur une dimension ou sur deux dimension sur ledit second substrat plan afin de se trouver face auxdits premiers éléments fonctionnels; et un organe en résine thermoplastique conductrice ( 4 A) pour connecter électriquement des électrodes desdits premiers éléments fonctionnels aux électrodes desdits seconds éléments fonctionnels et pour intégrer lesdits premier et second substrats plans. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe en résine conductrice thermoplastique ( 4 A) est une bosse en forme de colonne. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe en résine conductrice thermoplastique ( 4 A) est obtenu par dispersion uniforme d'une poudre de métal sur la résine thermoplastique. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la résine thermoplastique est une résine choisie dans le groupe consistant en résine de polyéthylène, résine de polypropylène, résine de téréphtalate de polyéthylène et résine de polyéthylène-acétate de vinyle. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la poudre de métal est une poudre de métal choisie dans le groupe consistant en argent, or, argent-palladium, argent-platine et cuivre. 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément fonctionnel ( 2) est une photodiode. 7 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément fonctionnel ( 2) est un dispositif à cristaux liquides. 8 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément fonctionnel ( 7) est un dispositif à couplage de charge. 9 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément fonctionnel ( 7) est un transistor à film mince. Procédé de fabrication d'un dispositif du type hybride, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: prévoir un organe en résine conductrice thermoplastique sur un premier substrat plan pour connexion électrique aux électrodes de premiers éléments fonctionnels, o un certain nombre desdits premiers éléments fonctionnels sont disposés sur ledit premier substrat plan soit sur une dimension ou sur deux dimensions; chauffer un second substrat plan à une température prédéterminée, o un certain nombre de seconds éléments fonctionnels sont disposés sur ledit second substrat plan soit sur une dimension ou sur deux dimensions de façon à se trouver face auxdits premiers éléments fonctionnels; et presser ledit premier substrat plan contre ledit second substrat plan pour ainsi connecter électriquement lesdits premiers et seconds éléments fonctionnels par ladite résine conductrice thermoplastique et intégrer lesdits premier et second substrats plans.