Brevet FR2731637A1 — publié le 19960920

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour éliminer, par photo-ablation au moyen du faisceau émis par un laser à excimère, de la matière d'une masse polymère contenant des particules. Dans une application particulière de l'invention, quoique non exclusive, le procédé et le dispositif sont destinés au domaine électronique pour permettre l'élimination d'une zone ou de la totalité de la masse polymère qui enrobe des dispositifs électroniques, tels que des circuits intégrés, et qui contient des particules de renforcement. L'invention sera décrite ci-après en regard de cette application, mais il va de soi qu'elle pourrait être mise en oeuvre dans d'autres domaines techniques à partir du moment où de la matière d'une masse polymère chargée de particules doit être ôtée. On sait que les dispositifs électroniques précités sont recouverts, à des fins de protection, d'une masse polymère généralement disposée sous forme de couche et, pour améliorer les caractéristiques physiques de la masse polymère, des particules sous forme de grains, fibres ou analogues, sont intégrées dans celle-ci. Tel est notamment le cas des cartes à puces, comme les cartes de crédit, de téléphone, etc ... Bien que cet enrobage "masse polymère - particules" donne satisfaction à l'usage tant du point de vue de la protection proprement dite que du point de vue de son coût de réalisation, il présente néanmoins l'inconvénient de rendre l'accès au circuit intégré, particulièrement difficile, en cas d'un dysfonctionnement ou d'un simple contrôle de celui-ci. En effet, l'enrobage est délicat à éliminer pour atteindre le circuit concerné et diagnostiquer, par la suite, les raisons de sa défaillance. Pour parvenir à l'élimination de la matière concernée de la masse polymère chargée de particules, on utilise actuellement des produits chimiques (à base d'acide sulfurique ou nitrique), des outils mécaniques et même du plasma à basse pression. Cependant, le traitement est délicat à mettre en oeuvre et sa durée relativement longue, notamment lorsqu'il s'agit de procédés chimiques, et leur efficacité est très variable d'autant plus que les récents enrobages utilisés sont très résistants et très difficiles à enlever sans entraîner une dégradation du circuit concerne. On connaît aussi des procédés mettant en oeuvre un laser pour éliminer de la matière d'une masse polymère, le faisceau dudit laser agissant sur une face approximativement plane de ladite masse. Par exemple, les brevets US-4 328 410, US-4 940 881 et EP-O 247 331 enseignent de tels procédés. Notamment celui décrit dans US-4 328 410 met en oeuvre un laser à excimère dont le faisceau agit perpendiculairement et ponctuellement sur la couche plane de plastique et découpe, par un mouvement en translation du support du substrat à traiter et un mouvement oscillant d'un miroir, une bande dans la couche par photo-ablation, c'est-à-dire sublimation de cette couche. Un tel procédé d'élimination, à partir d'un laser à excimère, peut être mis en oeuvre dans l'application precitée de l'invention. Mais, en raison des particules de charge, notamment métalliques ou minérales, et des fils de connexion du circuit, l'élimination de la matière dans la zone souhaitée de l'enrobage est imparfaite. En effet, la matière polymère sous-jacente aux particules n'est pas atteinte et n'est donc pas éliminée par le faisceau arrivant à l'aplomb des particules puisque celles-ci sont peu ou non ablatives, de sorte qu'elles font obstacle audit faisceau. Un constat analogue est fait avec les fils de connexion du circuit intégré ou autres composants en général. En conséquence, la matière polymère, masquée par les particules, est intacte et reste sur le circuit intégré en formant des pics ou cheminées sur le substrat de la carte par exemple.Le circuit est alors insuffisamment nettoyé, pour effectuer les différents contrôles souhaités. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne un procédé pour éliminer, par un laser à excimère, de la matière d'une masse polymère, en garantissant une suppression totale de la matière, même en présence de particules dans la masse polymère. A cet effet, le procédé pour éliminer, par photo-ablation au moyen d'un faisceau émis par un laser à excimère, de la matière d'une masse polymère contenant des particules peu ou non ablatives sous 1'effet du faisceau dudit laser, ladite masse présentant au moins une face approximativement plane sur laquelle agit ledit faisceau du laser, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'on crée une inclinaison relative dudit faisceau par rapport à ladite face de la masse polymère et on imprime un mouvement relatif de rotation entre ledit faisceau et ladite masse. Ainsi, grâce à l'inclinaison créée entre le faisceau et la face plane de la masse et à la rotation relative entre le faisceau et la masse, on parvient à éliminer par photoablation toute la matière polymère concernée, visée par le faisceau, même celle située sous les particules et autour des fils de connexion dudit circuit par exemple. Ce dernier se trouve alors, après traitement, complètement dépourvu de l'enrobage initial, et est prêt à subir les contrôles nécessaires. Ce procédé permet en effet de modifier périodiquement, à chaque rotation, la direction d'attaque du faisceau émis par le laser à excimère. Par exemple, on réalise une inclinaison d'environ 300 à 750 entre ledit faisceau du laser et ladite face plane de la masse polymère. Selon une première façon de procéder, on fait tourner ladite masse polymère, tandis que le faisceau émis par ledit laser est fixe. En variante, on fait tourner ledit faisceau émis par le laser, tandis que la masse polymère est fixe. Afin de refroidir le composant électronique à dégager et d'expulser les particules, on envoie simultanément un jet de gaz en direction de la zone traitée par le faisceau dudit laser dans la masse polymère. Dans l'application préférentielle précitée, ladite masse polymère contenant les particules recouvre un dispositif électronique, tel qu'un circuit intégré, monté sur un substrat. Dans ce cas, on choisit la longueur d'onde dudit laser en fonction de la matière à enlever de la masse et en fonction dudit dispositif électronique en présence. Par exemple, ledit laser est du type YAG à impulsions, éventuellement pourvu de moyens multiplicateurs de fréquence. L'invention concerne également un appareil pour éliminer, par photo-ablation au moyen d'un faisceau émis par un laser à excimère, de la matière d'une masse polymère contenant des particules peu ou non ablatives sous l'effet du faisceau dudit laser, ladite masse présentant au moins une face approximativement plane sur laquelle agit ledit faisceau du laser. Avantageusement, ledit faisceau et la face de ladite masse sont agencés de façon à être inclinés l'un par rapport à l'autre, et l'appareil comprend en outre des moyens pour imprimer une rotation relative entre ledit faisceau et ladite masse polymère. Dans un premier mode de réalisation, lesdits moyens de rotation sont associés à ladite masse et comprennent un support tournant, sur lequel repose ladite masse, l'axe de rotation dudit support et l'axe optique dudit faisceau convergeant sur ladite masse. Dans un second mode, lesdits moyens de rotation sont associés audit faisceau et comprennent un dispositif optique tournant, interposé sur ledit faisceau pour le diriger en tournant sur ladite face à traiter, de façon inclinée par rapport à celle-ci. En particulier, ledit dispositif optique tournant se compose de prismes ou de miroirs montés sur une platine tournante motorisée. Par ailleurs, l'appareil peut comprendre des moyens d'éjection de gaz en direction de la zone traitée par le faisceau dudit laser dans la masse polymère. De plus, sur le faisceau émis en sortie dudit laser, est agencé un dispositif optique de réglage de la densité d'énergie dudit faisceau, comprenant un jeu de lentilles. Un diaphragme peut également être disposé sur ledit faisceau, permettant de limiter la zone attaquée de la face de matière polymère. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation de l'appareil selon l'invention permettant la mise en oeuvre du procédé. La figure 2 représente, schématiquement, un second mode de réalisation dudit appareil de l'invention. La figure 3 montre schématiquement l'action dudit faisceau laser sur la matière polymère recouvrant un circuit intégré d'une carte à puce. La figure 4 montre en perspective partielle le circuit intégré d'une carte, accessible après l'action dudit faisceau laser. L'appareil 1 représenté sur les figures 1 et 2 a pour but d'éliminer, par photo-ablation, de la matière d'une masse polymère M contenant des particules peu ou pas ablatives, et il comporte, à cet effet, un laser à excimère 2 dont le faisceau 3 est destiné à agir sur une face MF sensiblement plane de ladite masse polymère. Comme le montre plus en détail la figure 3, dans l'application préférentielle de l'invention, la masse polymère M chargée de particules P constitue l'enrobage protecteur d'une carte à puce C du type bancaire, téléphonique ou autre comprenant au moins un circuit intégré CI, et le laser 2 de l'appareil a pour objectif, dans ce cas, d'enlever la zone de matière M recouvrant le circuit intégré afin de procéder à des contrôles sur ce dernier. Selon l'invention, le faisceau 3 et la face plane MF de l'enrobage de la masse M sont agencés de façon oblique l'un par rapport à l'autre en formant une inclinaison d'angle A, et l'appareil 1 comprend des moyens 4 pour imprimer une rotation relative entre le faisceau 3 du laser et la face plane MF de la masse M. Cet agencement permet ainsi de modifier périodiquement la direction du faisceau 3 émis par le laser, lequel faisceau, relativement incliné par rapport à la face plane, peut agir sous les particules de charge (par exemple en silice ou métalliques) et sous les fils de connexion du circuit intégré, pour éliminer alors en totalité la masse polymère et accéder parfaitement au circuit intégré. L'angle d'inclinaison A formé entre l'axe optique 3A du faisceau 3 et la face plane MF de la masse est avantageusement de 450. Dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, les moyens de rotation 4 sont associés à la carte C, de sorte que celle-ci est entraînée en rotation tandis que le faisceau 3 et le laser 2 sont fixes. Pour cela, la carte C est montée sur un support tournant 5 et la face NF de sa masse protectrice est inclinée de 450 par rapport audit faisceau, l'axe de rotation dudit support tournant 5 et l'axe optique du faisceau 3 se coupant au niveau de la masse polymère M. On remarque de plus que l'appareil 1 est muni d'un dispositif optique 6 pour régler la densité d'énergie du faisceau 3, qui est situé en sortie du laser 2 et qui se compose d'un jeu de lentilles 6A de focalisation ou afocales. En outre, un diaphragme 7 peut être placé sur le trajet du faisceau 3, à proximité de la masse, pour limiter la surface attaquée par le faisceau. Des moyens d'éjection de gaz 8 sont également prévus dans l'appareil. Ils sont schématisés sur la figure 1 par une buse d'éjection 8A dont le jet de gaz émis (par exemple de l'hélium, de l'azote ou de l'argon) est dirigé sur la carte à puce C à traiter afin de refroidir le composant électronique et éviter un endommagement irréversible du circuit intégré, d'une part, et d'éloigner de la zone à traiter les débris éjectés par le faisceau 3, d'autre part. Dans un second mode de réalisation illustré sur la figure 2, les moyens de rotation 4 de l'appareil 1 sont associés au faisceau 3 du laser 2 et ils comprennent alors un dispositif optique tournant 10 interceptant le faisceau 3 pour le diriger, en tournant et de façon inclinée, sur la face plane MF de la masse. Pour cela, le dispositif 10 se compose de prismes 10A agencés, de façon appropriée, sur une platine rotative 10B, pour que le faisceau émis par le laser 2 soit dirigé de façon inclinée et tournante sur la face MF à traiter.L'axe de rotation de la platine 10B est confondu avec l'axe optique du faisceau sortant du laser, lequel faisceau est par la suite dévié par deux prismes successifs 10A, pour arriver sur la face plane MF de la masse avec une inclinaison d'un angle A de 450 par rapport à celle-ci. Bien évidemment, on pourrait utiliser à la place des prismes 10A, des miroirs ou autres éléments optiques pour permettre l'inclinaison et la rotation du faisceau via la platine 10B. On remarque, par ailleurs, que l'appareil 1 montré sur la figure 2 comporte également un dispositif optique 6 pour régler la densité d'énergie du faisceau, un diaphragme 7 et des moyens d'éjection de gaz 8 associés au dispositif 10. La mise en oeuvre du procédé à partir de l'appareil 1 pourvu d'un support tournant 5 (figure 1) ou d'un faisceau tournant via le dispositif optique 10 (figure 2) s'effectue de la façon suivante. Tout d'abord, la longueur d'onde du faisceau 3 émis par le laser à excimère 2 est déterminée et choisie en fonction de la matière polymère M à enlever et en fonction du dispositif électronique en présence (dans cet exemple, un circuit intégré) pour ne pas le détériorer. L'angle d'inclinaison A étant réglé, le laser 2 est mis en marche. Par la rotation, soit du support, soit du faisceau comme le montre la figure 3, ce dernier décrit dans ce cas une trajectoire conique, de sorte que sa direction d'attaque inclinée change périodiquement. En traits mixtes sur la figure 3, on a représenté l'instant où le faisceau incliné a effectué une rotation de 1800 par rapport à sa position initiale représentée en traits continus. On comprend par conséquent que, grâce à l'inclinaison et à la rotation relatives, le faisceau 3 sublime la matière concernée de la masse polymère M, même celle située sous les particules P et sous les fils de connexion F du circuit intégré, tandis qu'avec un faisceau arrivant à l'aplomb de la masse, la matière sous-jacente auxdites particules peu ou pas ablatives restait sur le composant électronique à traiter. On voit sur la figure 4 que le circuit intégré CI de la carte C est alors parfaitement dégagé par photo-ablation de la matière visée. Durant le traitement proprement dit, le gaz sortant de la buse 8A des moyens d'éjection refroidit en permanence le circuit intégré pour éviter de l'endommager, et éloigne de la zone traitée les débris éjectés (particules). Bien évidemment, la densité d'énergie du faisceau 3 émis par le laser 2 est réglée par le dispositif 6 de façon à être inférieure au seuil de détérioration du circuit intégré. De même, le diaphragme 7 peut être utilisé pour limiter la zone d'attaque du faisceau 3 et pour ne faire apparaltre alors que les connexions, par exemple, du circuit intégré. A titre d'exemple, le laser à excimère peut fonctionner à une longueur d'onde de 308 nm et délivrer une énergie de 300 mJ par tir sous une fréquence de 10 Hz, tandis que le support 5 ou le dispositif 10 tourne à six tours par minute. Avec de tels paramètres, la puce de la carte est dépourvue de matière polymère chargée en quelques milliers de tirs représentant une durée de quelques minutes. On se rend donc compte des avantages procurés par l'invention qui permet d'accéder au composant à traiter en un temps rapide (pour rappel, le procédé sous plasma nécessite une durée d'au moins une demi-journée, tout en plaçant le circuit intégré sous vide ou en l'isolant chimiquement du reste de la carte). Un laser à impulsions peut être utilisé, tel qu'un laser du type YAG muni éventuellement de moyens multiplicateurs de fréquence. En outre, plusieurs lasers distincts pourraient être utilisés simultanément. REVENDICATIONS 1. Procédé pour éliminer, par photo-ablation au moyen d'un faisceau émis par un laser à excimère (2), de la matière d'une masse polymère contenant des particules peu ou non ablatives sous l'effet du faisceau dudit laser, ladite masse présentant au moins une face approximativement plane sur laquelle agit ledit faisceau du laser, caractérisé en ce qu'on crée une inclinaison relative dudit faisceau (3) par rapport à ladite face de la masse polymère (M) et on imprime un mouvement relatif de rotation entre ledit faisceau et ladite masse. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise une inclinaison d'environ 300 à 750 entre ledit faisceau (3) du laser et ladite face plane (MF) de la masse polymère. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'on fait tourner ladite masse polymère (M), tandis que le faisceau (3) émis par ledit laser est fixe. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'on fait tourner ledit faisceau (3) émis par le laser, tandis que la masse polymère (M) est fixe. 5. 'Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on envoie simultanément un jet de gaz (8) en direction de la zone traitée par le faisceau (3) dudit laser dans la masse polymère. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, du type dans lequel ladite masse polymère contenant les particules recouvre un dispositif électronique, tel qu'un circuit intégré (CI), monté sur un substrat, caractérisé en ce qu'on choisit la longueur d'onde dudit laser (2) en fonction de la matière à enlever de la masse et en fonction dudit dispositif électronique en présence. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit laser (2) est du type YAG à impulsions, éventuellement pourvu de moyens multiplicateurs de fréquence. 8. Appareil pour éliminer, par photo-ablation au moyen d'un faisceau émis par un laser à excimère (2), de la matière d'une masse polymère (M) contenant des particules peu ou non ablatives sous l'effet du faisceau dudit laser, ladite masse présentant au moins une face approximativement plane sur laquelle agit ledit faisceau du laser, caractérisé en ce que ledit faisceau (3) et la face (MF) de ladite masse sont agencés de façon à être inclinés l'un par rapport à l'autre, et en ce qu'il comprend en outre des moyens (4) pour imprimer une rotation relative entre ledit faisceau et ladite masse polymère. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de rotation (4) sont associés à ladite masse (M) et comprennent un support tournant (5), sur lequel repose ladite masse, l'axe de rotation dudit support et l'axe optique dudit faisceau convergeant sur ladite masse. 10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de rotation (4) sont associés audit faisceau (3) et comprennent un dispositif optique tournant (10), interposé sur ledit faisceau pour le diriger en tournant sur ladite face à traiter, de façon inclinée par rapport à celle-ci. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit dispositif optique tournant se compose de prismes ou de miroirs (10A) montés sur une platine tournante motorisée (10B). 12. Appareil selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'éjection de gaz (8) en direction de la zone traitée par le faisceau dudit laser dans la masse polymère. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes 8 à 12, caractérisé en ce que, sur le faisceau (3) émis en sortie dudit laser, est agencé un dispositif optique (6) de réglage de la densité d'énergie dudit faisceau, comprenant un jeu de lentilles. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes 8 à 13, caractérisé en ce qu'un diaphragme (7) est disposé sur ledit faisceau (3), permettant de limiter la zone attaquée de la face de matière polymère.