Brevet FR2792457A1 — publié le 20001020

Etat de la technique La présente invention concerne un circuit compre- nant une plaque de circuit imprimé, et sur celle-ci un cap- teur d'image dont les contacts de branchement sont reliés électriquement à des éléments de contact de la plaque de cir- cuit. L'invention concerne également un procédé pour la fabrication d'un circuit comprenant une plaque de circuit im- primé et un capteur d'image. Dans beaucoup de cas, il faut monter des puces de capteurs d'image (appelées ci-après en abrégé capteurs d'i- mage) sur des circuits électroniques. De tels capteurs d'image sont placés dans des boîtiers, en général des boî- tiers en céramique réalisés par exemple selon la technique des boîtiers enfichables à deux rangées de broches doubles (Dual-Inline-Package) ou des supports sans conducteur (Lea- dless-Carrier-Packages). Le dessus ou l'intérieur du boîtier comportent une vitre transparente permettant à la lumière in- cidente de tomber sur le capteur d'image. La fixation du capteur d'image dans le boitier se fait par collage. Pour cela, on applique une couche de colle aussi régulièrement que possible sur la céramique et sur le capteur d'image. Puis, on fait prendre la colle en chauffant. La mise en contact électrique du capteur d'image se fait par des fils de liaison partant d'une surface d'appui du capteur d'image vers une broche métallique du boîtier. Ce boîtier est dans la plupart des cas soudé directement sur une plaque de circuit et l'ajustage se fait à l'aide de la sur- face du boîtier. Les fils de liaison nécessitent non seulement un procédé de fabrication très compliqué, mais encore leur mani- pulation est particulièrement délicate. La présente invention a pour but de développer un circuit de ce type qui soit aussi peu sensible que possible aux perturbations et puisse se manipuler facilement. L'in- vention a également pour but de développer un procédé de fa- brication d'un tel circuit permettant d'une manière techni- quement aussi simple que possible la réalisation d'un circuit aussi peu sensible que possible aux perturbations et qui puisse ainsi se manipuler facilement. Avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un circuit du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'une plaque de sup- port comporte des contacts de branchement recevant le capteur d'image avec ses contacts de branchement tournés vers les contacts de branchement de la plaque de support et reliés électriquement à ceux-ci (montage par bosses soudées flip- chip)); au niveau de la surface photosensible du capteur d'image, cette plaque comporte une ouverture adaptée, et la plaque de support est elle-même fixée sur la plaque de cir- cuit en réalisant des liaisons conductrices entre les élé- ments de contact de la plaque de support et les éléments de contact de la plaque de circuit. L'invention concerne également un procédé pour la réalisation d'un tel circuit, caractérisé en ce qu' on fixe le capteur d'image par un montage par bosses soudées sur une plaque de support ayant une ouverture au niveau de la surface photosensible du capteur d'image, on coule une masse coulée entre le capteur d'image et la plaque de support dans une zone dans laquelle la plaque de support et le capteur d'image se chevauchent et dans laquelle se trouvent les liaisons électriques entre la plaque de support et le capteur d'image (montage par bosses soudées), on recouvre la surface photo- sensible du capteur d'image d'une feuille résistant à la sou- dure, on fixe et on met en contact la plaque de support sur la plaque de circuit en soudant à la vague, on enlève la feuille résistant à la soudure. Grâce à l'invention, le montage du capteur d'ima- ge par le procédé des pinces à bosses ou technique flip-chip permet de supprimer tous les fils de liaison et ainsi le câ- blage des fils de liaison. La suppression de ces fils permet de manipuler le circuit d'une manière considérablement moins sensible. Un avantage particulier du montage par bosses soudées (flip-chip) est de permettre une installation parti- culièrement peu encombrante du capteur d'image. Le montage du capteur d'image sur une plaque de support présente en outre l'avantage de pouvoir utiliser des plaques de support en dif- férents matériaux et de régler ainsi dans une certaine mesure les propriétés thermiques de la puce du capteur d'image. On évite de cette manière les tensions thermiques dans le cap- teur d'image. Il est en outre très avantageux, grâce au montage par bosses soudées ou (montage flip-chip), de pouvoir munir la face arrière, c'est-à-dire la face du capteur d'image op- posée à sa surface photosensible, d'éléments de refroidisse- ment, d'éléments à effet Peltier ou de moyens analogues. Le refroidissement du capteur d'image permet avantageusement d'abaisser son bruit propre. Cela permet également de déceler de faibles oscillations de l'intensité d'éclairage ou analo- gues et d'augmenter ainsi la sensibilité du capteur d'image. De façon avantageuse, le procédé prévoit qu'après la fixation et la mise en contact de la plaque de support sur la plaque de circuit, on fixe un support d'objectif sur la plaque de support de préférence par une liaison collée. Ainsi, il est par exemple très avantageux que les bosses de contact entre la plaque de support et le capteur d'image soient noyées dans une masse coulée. Cette masse cou- lée protège les bosses de contacts, c'est-à-dire les points de colle conducteurs électriques entre le capteur d'image et la plaque de support. - Il est particulièrement avantageux que la plaque de support soit reliée à un support d'objectif recevant et fixant les éléments optiques eux-mêmes fixés de préférence par collage à la plaque de support. D'une part le capteur d'image est ainsi positionné d'une manière particulièrement précise par le procédé des pinces à bosses (ou procédé flip- chip). D'autre part, le support d'objectif et ses éléments optiques comme par exemple des lentilles, des diaphragmes ou des moyens analogues, sont directement reliés à la plaque de support. La précision du montage ne dépend ainsi plus que de la régularité et de l'épaisseur de la plaque de support. Il est également très avantageux que ce support d'objectif traverse une ouverture adaptée de la plaque de circuit, dont le diamètre est supérieur à celui du support d'objectif. On évite ainsi les transferts thermiques et au- tres tensions dans le boîtier ou la plaque de circuit vers le capteur d'image. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans les- quels:10 * la figure 1 est une coupe schématique d'un circuit selon l'invention, * la figure 2 est une vue à échelle agrandie du détail por- tant la référence II à la figure 1. Description de l'exemple de réalisation Un exemple de réalisation d'un circuit comprenant un capteur d'image 1, par exemple un capteur CCD ou CMOS, comprend une plaque de support 6 sur laquelle le capteur d'image 1 est disposé de façon que ses contacts de raccorde- ment 4 et sa surface photosensible 2 soient tournés vers la plaque de support (montage flip-chip ou encore appelé montage par bosses soudées ou procédé des pinces à bosses). Dans ce montage connu, les surfaces de contact de la puce de capteur d'image 1 (appelée en abrégé ci-après capteur d'image 1) et les surfaces de contact de la plaque de support 6, sont re- liées électriquement par une couche d'or 4, conductrice élec- trique, et une liaison collée. Pour protéger les points de collage, on applique des deux côtés, une masse coulée 5 dans la zone dans laquelle la plaque de support 6 et le capteur d'image 1 se chevauchent, c'est-à- dire là o se trouvent les liaisons électriques entre la plaque de support 6 et le cap- teur d'image 1 (contacts flip-chip ou par bosses soudées 4). Une ouverture 6a est prévue dans la plaque de support. Cette ouverture est adaptée à la surface photosensible 2 du capteur d'image 1. La lumière peut traverser cette ouverture 6a pour arriver sur la surface photosensible 2 du capteur d'image 1. Le montage du capteur d'image 1 sur la plaque de support 6 par le procédé des pinces à bosses selon lequel les bosses de contact 4, sont protégées de tout côté par une masse coulée 5 qui les entoure, réalise un contact robuste du composant à manipuler; ce dernier peut être soudé globalement sur une plaque de circuit imprimé 8 par exemple par une bille de sou- dure 7 analogue au montage d'un boîtier billes/grilles, con-5 nu, par exemple par le procédé de soudage à la vague. La plaque de circuit imprimé 8 comporte, comme la plaque de support 6, une ouverture 8a qui, comme l'ouverture 6a de la plaque de support 6, permet à la lumière d'arriver sur la surface photosensible 2 du capteur d'image 1. Comme le montre la figure 1, la plaque de support 6 est par exemple installée dans un support d'objectif 9 qui porte des éléments optiques tels que des lentilles, des diaphragmes ou des moyens analogues. Le support d'objectif 8 ne s'appuie ainsi que sur la plaque de support 6, mais ne touche pas la plaque de circuit imprimé 8, car l'ouverture 8a de la plaque de cir- cuit imprimé 8 a un plus grand diamètre que celui du support d'objectif 9. Le montage du circuit sera décrit ci-après en liaison avec la figure 2. Après la réalisation du capteur d'image 1, on ap- plique une couche d'or sur les pattes de raccordement prévues pour réaliser la liaison. On obtient ainsi des bossages en or en forme de cubes sur les surfaces des zones de liaison 3 (voir figure 2). Des chemins conducteurs sont prévus sur la plaque de support 6 (ces chemins conducteurs ne sont pas re- présentés) et leurs extrémités ont chacune une surface appe- lée patte 10 rapportée sur le bossage en or du capteur d'image. Une colle " contact " homogène est appliquée sur les pattes 10 et on presse légèrement le capteur d'image 1 sur la plaque de support 6. On fait alors prendre la colle en chauffant. Puis on coule les contacts flip-chip 4 ainsi obtenus en coulant une masse à travers la découpe 6a de la plaque de support 6 et au niveau de la jonction entre le capteur d'image et la plaque de circuit 6. On protège ainsi les contacts flipchip 4 des deux côtés vis-à-vis des influences extérieures. L'ouverture 6a de la plaque de support 6 est choisie suffi- samment grande pour qu'après la coulée, la surface photosen- sible 2 du capteur d'image 1 reste dégagée. La coulée de la masse au niveau d'un bord, c'est-à-dire à la jonction entre le capteur d'image 1 et la plaque de support 6 dans la zone extérieure, est réalisable d'une manière relativement pré- cise, car les tensions de surface de la masse coulée donnent une forme définie. Après la coulée de l'ensemble combiné for- mé du capteur d'image 1 et de la plaque de support 6, on pro- tège provisoirement la surface photosensible 2 par une feuille collée, résistant à la soudure; cette feuille est appliquée sur la couche photosensible 2 ou sur l'ouverture 6a de la plaque de support 6. On évite ainsi que des vapeurs de soudure puissent ternir le capteur d'image 1 pendant le sou- dage de la plaque de support 6 à la plaque de circuit impri- mé. L'ouverture 8a transparente à la lumière, décrite ci- dessus, peut se réaliser par exemple à la fraise. Cette ouverture 8a et l'ouverture 6a de la plaque de support 6 per- mettent à la lumière de tomber sur la surface photosensible 2 du capteur d'image 1. L'ouverture 8a de la plaque de circuit est choisie pour que la feuille collante, résistant à la sou- dure, puisse être enlevée facilement de l'ouverture 6a de la plaque de support 6. Puis on fixe un support d'objectif 9 avec l'ensemble du système optique, sur la plaque de support 6. Le support d'objectif 9 est conduit à travers l'ouverture 8a de la plaque de circuit 8 et se fixe par exemple par col- lage sur la plaque de support 6. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Circuit comprenant une plaque de circuit imprimé (8) et sur celle-ci un capteur d'image (1) dont les contacts de branchement (3) sont reliés électriquement à des éléments de contact de la plaque de circuit, caractérisé en ce qu' * une plaque de support (6) comporte des contacts de bran- chement (10) recevant le capteur d'image (1) avec ses con- tacts de branchement (3) tournés vers les contacts de branchement (10) de la plaque de support (6) et reliés électriquement à ceux-ci (montage par bosses soudées flip- chip) * au niveau de la surface photosensible (2) du capteur d'image (1), cette plaque (6) comporte une ouverture adap- tée (6a), et * la plaque de support (6) est elle-même fixée sur la plaque de circuit (8) en réalisant des liaisons conductrices (7) entre les éléments de contact de la plaque de support (6) et les éléments de contact de la plaque de circuit (8). 2 ) Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que des bosses de contact (4) sont noyées entre la plaque de sup- port (6) et le capteur d'image (1) dans une masse coulée (5). 3 ) Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' un support d'objectif (9) pour recevoir et fixer des éléments optiques est prévu sur la plaque de support (6), ce support d'objectif traversant une ouverture (8a) qui lui est adaptée dans la plaque de circuit (8). 4 ) Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre de l'ouverture (8a) de la plaque de circuit (8) est supérieur au diamètre extérieur du support d'objectif (9). ) Procédé de fabrication d'un circuit comprenant un capteur d'image (1) monté sur une plaque de circuit imprimé (8), caractérisé par les étapes suivantes: * on fixe le capteur d'image (1) par un montage par bosses soudées sur une plaque de support (6) ayant une ouverture (6a) au niveau de la surface photosensible (2) du capteur d'image (1), * on coule une masse coulée (5) entre le capteur d'image (1) et la plaque de support (6) dans une zone dans laquelle la plaque de support (6) et le capteur d'image (1) se chevau- chent et dans laquelle se trouvent les liaisons électri- ques entre la plaque de support et le capteur d'image (montage par bosses soudées (4)), * on recouvre la surface photosensible (2) du capteur d'image (1) d'une feuille résistant à la soudure, * on fixe et on met en contact la plaque de support (6) sur la plaque de circuit (8) en soudant à la vague, * on enlève la feuille résistant à la soudure. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' après la fixation et la mise en contact de la plaque de sup- port (6) sur la plaque de circuit (8), on fixe un support d'objectif (9) sur la plaque de support (6), de préférence par une liaison collée.