Brevet FR2794570A1 — publié le 20001208

PROCEDE DE FABRICATION DE DISPOSITIF PORTABLE A CIRCUIT INTEGRE AVEC CHEMINS DE CONDUCTION ELECTRIQUE La présente invention concerne un procédé de fabrication de dispositifs électroniques comportant au moins une puce de circuit intégré connectée à une interface de communication à travers des chemins de conduction électrique. La présente invention peut s'appliquer à des dispositifs comportant une seule puce de circuit intégré reliée à une interface de communication dont les plages de connexion ne se trouvent pas en vis à vis des plots de contact de la puce. Des chemins de conduction électriques permettent alors de réaliser la connexion. La présente invention s'applique avantageusement à la fabrication de dispositifs électroniques comportant une pluralité de puces de circuit intégré empilées et connectées entre elles par des chemins de conduction électrique. Elle vise plus particulièrement des dispositifs portables à circuits intégrés comportant de tels empilement reliés à des interfaces de communication tels que bornier de connexion et/ou antenne. Ces dispositifs électroniques constituent des dispositifs portables par exemple, tels que des cartes à puce avec et/ou sans contact ou encore des étiquettes électroniques. La présente invention s'applique aux appareils électroniques tels que des caméras ou des piles de mémoires utilisées dans le domaine de l'aérospatiale, ou encore de l'électronique embarquée dans des véhicules, par exemple. LI invention permet de réduire les dimensions du dispositif pour des applications dans lesquels l'encombrement doit être maîtrisé. Un procédé classique de fabrication d'une pile de circuits intégrés est illustré sur la figure 1. Les puces de circuit intégré 10 sont superposées par collage de la face arrière d'une puce 10 sur la face active de la précédente, les plots de contact 11 de chaque puce 10 restant dégagés pour permettre une connexion par câblage filaire 17. Ce procédé présente de nombreuses limites. D'une part, la connexion filaire 17 impose de maintenir les plots de contact 11 dégagés, ce qui entraîne une perte d'espace importante et des risques de pollution accrus. D'autre part, l'encombrement des fils de connexion 17 et leur protection, par dépôt de résine ou autre, augmente encore le volume du micromodule obtenu. Un tel procédé ne permet pas d'obtenir une pile de circuits intégrés compacte et le nombre de circuits à empiler est nécessairement limité au fur et à mesure de l'empilement. En générale, l'empilement est limité à trois niveaux. La figure 2 illustre un autre procédé connu de fabrication de pile de circuits intégrés. Deux puces de circuit intégré 10 sont superposées, une puce 10 étant retournée de manière à ce que les plots de contact 11 des faces actives des deux puces 10 soient en vis à vis pour une connexion en flip chip qui désigne une technique connue de connexion dans laquelle la puce est retournée. Ce procédé présente néanmoins de nombreux inconvénients. Un tel empilement est limité à deux puces de circuit intégré. De plus, la connexion des puces par la technique du flip chip est de faible cadence. Le but de la présente invention est de pallier aux inconvénients de l'art antérieur pour la réalisation de piles de circuits intégrés. A cet effet, la présente invention propose un procédé de fabrication d'une pile de circuits intégrés permettant d'associer une fiabilité du produit fini avec une simplicité et une réduction du nombre d'étapes de fabrication. En particulier, la présente invention propose de réaliser des ouvertures dans les chemins de découpe d'une plaquette portant des puces de circuit intégré, et de réaliser des chemins de conduction électrique entre les plots de contact des puces et un point de connexion situé sur la face arrière de la plaquette. Des contacts électriques pourront ainsi être établis entre la face active de la puce et sa face arrière pour un empilement d'une pluralité de puces de circuit. En outre l'invention permet également de connecter une unique puce de circuit intégré à une interface de communication de conception particulière dans laquelle les plages de connexion ne se situent pas en vis à vis des plots de contact de la puce. Des chemins de conduction électrique permettent alors de réaliser la connexion en reliant les plots de contact de la puce à des points de connexion situés en vis à vis des plages de connexion de l'interface de communication. La présente invention a plus particulièrement pour obj et un procédé de fabrication d'un dispositif, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - fourniture d'au moins une puce de circuit intégré disposée sur au moins une plaquette et entourée par des chemins de découpe ; - réalisation d'ouvertures dans les chemins de découpe traversant la plaquette ; - réalisation de chemins de conduction électrique couvrant le flanc de chaque ouverture et S'étendant d'un plot de contact d'une puce adjacent à l'ouverture jusqu'à un point de connexion de la puce. Selon une première variante, les points de connexion sont situés sur la face arrière de la puce. Selon une seconde variante, les points de connexion sont situés sur la face active de la puce, le chemin de conduction électrique traversant la face arrière de la puce. Selon un premier mode de réalisation, le procédé selon l'invention comporte en outre les étapes suivantes : - individualisation d'une puce par sciage des chemins de découpe ; - connexion des plots de contact de la puce à une interface de communication en plaçant les points de connexion de la puce en vis à vis des plages de connexion de l'interface de communication. Selon un deuxième mode de réalisation, le procédé comporte en outre les étapes suivantes : - individualisation d'au moins deux puces par sciage des chemins de découpe ; empilement des puces individualisées de manière à placer les points de connexion et les plots de contact de chaque puce en vis à vis ; connexion des plots de contact des puces empilées à travers les chemins de conduction électrique. Selon un troisième mode de réalisation, le procédé comporte en outre les étapes suivantes : - empilement des plaquettes comportant les puces de circuit intégré de manière à placer les points de connexion et les plots de contact de chaque puce en vis à vis ; - connexion des plots de contact des puces empilées à travers les chemin de conduction électrique ; - individualisation des piles de puces par sciage des chemins de découpe des plaquettes superposées. Selon une caractéristique, les connexions entre les plots de contact et les points de connexion des puces empilées sont réalisées par collage. Selon une particularité de réalisation, le collage est réalisé collectivement par thermoactivation. Selon une autre caractéristique, que les connexions entre les plots de contact et les points de connexion des puces empilées sont réalisées collectivement par soudure thermosonique. Selon une autre caractéristique, les connexions entre les plots de contact et les points de connexion des puces empilées sont réalisées collectivement par thermocompression. Selon une autre caractéristique, les connexions entre les plots de contact et les points de connexion des puces empilées sont réalisées collectivement par soudure ultrasonique. Selon une autre caractéristique, les connexions entre les plots de contact et les points de connexion des puces empilées sont réalisées collectivement par réfusion d'un alliage, préalablement appliqué sur les chemins de conduction électrique. Selon une variante de réalisation, les ouvertures sont percées aux intersections des chemins de découpe. Selon une autre variante de réalisation, les ouvertures sont percées sur les bords des chemins de découpe, à proximité des plots de contact des puces. Selon une variante, les chemins de conduction électrique sont réalisés en matériau métallique. Selon une autre variante, les chemins de conduction électrique sont réalisés en polymère conducteur. La présente invention concerne également un dispositif électronique comportant au moins une puce de circuit intégré, caractérisé en ce que les plots de contact de la puce sont reliés à une interface de communication par des chemins de conduction électrique portés au moins en partie par la puce. L'invention s'applique en outre à un dispositif électronique comportant une pile d'au moins deux circuits intégrés, caractérisée en ce que les connexions entre les plots de contact des puces empilées sont assurées par contact électrique à travers des chemins de conduction électrique couvrant chacun le flanc de la puce et s'étendant d'un plot de contact jusque sur la face arrière de la puce. Selon une caractéristique, la pile de circuits intégrés est connectée à une interface de communication à travers au moins un des chemins de conduction électrique portés au moins en partie par la puce. Le procédé selon l'invention est simple à mettre en oeuvre et permet d'obtenir des piles de circuits intégrés compactes pouvant avoir plus de trois niveaux. En particulier, l'utilisation de plaquettes de circuits fines permettra une excellente compacité de l'empilement. De telles piles peuvent être reportées dans un support de carte aux dimensions standards ISO, soit d'une épaisseur de 0.76 mm. De plus, le procédé de fabrication selon l'invention présente lavantage de permettre une connexion collective des puces superposées, ce qui entraîne un gain de temps et une réduction des coûts. La connexion collective des puces peut être réalisée après l'individualisation des puces et leur empilement ou avant l'individualisation en empilant les plaquettes. En outre, le procédé de l'invention permet un gain de matières important. De plus, les caractéristiques électriques de la pile de circuits obtenue seront meilleures que celles obtenues par câblage filaire. on obtient en effet des caractéristiques comparables à celles obtenues par une connexion flip chip . Dans une variante de réalisation, il est également possible de réaliser une antenne directement sur une face de la puce afin d'obtenir un micro empilement sans contact. L'invention permet en outre de réaliser des déviations de contact sur une puce unique de manière à la reporter directement sur une interface de communication quelque soit le motif des plages de connexion de cette dernière. La puce ou la pile de puces sont en outre facilement connectées à l'interface de communication du dispositif à travers les chemins de conduction électrique précédemment réalisés. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées qui représentent : - La figure 1, déjà décrite, est un schéma en coupe transversale illustrant un procédé traditionnel de fabrication de pile de circuits intégrés ; - La figure 2, déjà décrite, est un schéma en coupe transversale illustrant un procédé connu de fabrication de pile de circuits intégrés ; - La figure 3 est une vue schématique de dessus d'une portion d'une plaquette de circuits intégrés faisant apparaître les chemins de découpe ; - La figure 4 est une vue schématique de dessus d'une ouverture pratiquée dans les chemins de découpe selon le procédé de l'invention ; - La figure 5 est une vue schématique de dessus illustrant la métallisation des plots de contact selon le procédé de l'invention ; - La figure 6 est une vue schématique de dessus illustrant le sciage des chemins de découpes selon le procédé de l'invention ; - La figure 7 est une vue en coupe de la métallisation des plots de contact selon le procédé de l'invention ; - Les figures 8a et 8b sont des vues schématiques de différentes variantes de réalisation des métallisations selon le procédé de l'invention ; - La figure 9 illustre schématiquement l'empilement des circuits intégrés obtenu selon le procédé de l'invention ; La figure 10 illustre schématiquement une vue de dessus d'une variante de réalisation de l'invention ; La figure 11 est une vue schématique en coupe de la figure 10. En se référant à la figure 3, qui illustre une portion de plaquette 1 de circuits intégrés, chaque puce de circuit 10 est encadrée par des chemins de découpe 2 qui guideront le sciage de la plaquette 1 pour individualiser les puces de circuit intégré. Chaque puce 10 comprend, sur sa face active, des plots de contact 11 aptes à établir un contact électrique avec une autre puce et/ou avec une interface de communication. La figure 4 est un gros plan de l'intersection A entre deux chemins de découpe 2. Selon une caractéristique essentielle du procédé selon l'invention, des ouvertures 20 sont réalisées dans les chemins de découpe 2. Ces ouvertures 20 traversent toute l'épaisseur de la plaquette 1. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 4, louverture 20 est réalisée à l'intersection A des chemins de découpe 2. Selon d'autres modes de réalisation, des ouvertures 20 peuvent être percées dans les bords des chemins de découpe 2, préférentiellement à proximité des plots de contact 11 des puces 10. L'ouverture 20 de la plaquette peut être réalisée par découpe laser, par micro usinage par décharges électriques, ou par jet d'eau haute pression, ou encore par tout autre moyen connu dans l'état de la technique. Sur la variante illustrée sur la figure 4, l'ouverture présente une forme circulaire centrée sur l'intersection A des chemins de découpe 2. Avantageusement, l'ouverture 20 est réalisée à proximité des plots de contact 11 des quatre puces 10 présentant un coin sur l'intersection A. La figure 5 illustre l'étape de réalisation des chemins de conduction électrique. Ces chemins 25 sont réalisés dans un matériau conducteur tel qu'un métal ou un polymère conducteur par exemple. De manière générale, ces chemins 25 couvrent les flancs des ouvertures 20 et s'étendent d'un plot de contact 11 adjacent à une ouverture 20 jusqu'à un point de connexion 12. Selon les applications du procédé, les points de connexion 12 se situent sur la face arrière de la puce 10 ou sur sa face avant. Pour réaliser une pile de circuits intégrés, les points de connexions se trouvent préférentiellement sur la face arrière de chaque puce 10. Ces chemins de conduction électrique 25 peuvent être réalisés selon différentes techniques connues. Une matière conductrice peut, par exemple, être imprimée sur une zone prédéterminée de la plaquette par sérigraphie ou par jet de matière à l'aide d'une tête d'impression. Les chemins 25 peuvent également être réalisés, par exemple, par dépôt chimique de matière conductrice, par électrolyse, par pulvérisation de matière conductrice vaporisée, ou encore par évaporation sous vide de matière conductrice. D'autres techniques de dépôt de matière conductrice peuvent être envisagées par un homme du métier tout en restant dans le cadre de cette invention. Comme illustré sur la figure 6, les puces 10 sont ensuite individualisées par sciage 21 des chemins de découpe 2. Le sciage 21 permet également de dissocier les plots de contact 11 métallisés les uns des autres afin qu'il n'y ait aucun contact électrique entre des puces 10 différentes sur la même plaquette 1. La figure 7 illustre en coupe la zone couverte par un chemin de conduction électrique 25. Cette zone S'étend, en crochet, sur les plots de contact 11 adjacents à l'ouverture 20, sur les flancs de l'ouverture 20 et sur la face arrière des puces en contact avec ladite ouverture 20 pour atteindre un point de connexion 12. Un contact électrique est ainsi établit entre les plots de contact 11 des puces 10 et les points de connexion 12 des faces arrières respectives. Les figures Ba et 8b illustrent des variantes de réalisation du procédé de fabrication selon l'invention avec d'autres formats de découpe d'ouvertures 20 et de chemins de conduction électrique 25. La figure Ba illustre une ouverture 20 de grand format percée en croix à l'intersection des chemins de découpe 2, avec une zone électriquement conductrice 25 en arc de cercle rompue par le sciage 21 de la plaquette le long des chemin de découpe 2 de manière à dissocier chaque puce 10 et ses contact 11. Une telle variante permet une grande tolérance dans le positionnement lors de l'empilement des puces de circuit intégré. La figure 8b illustre une variante dans laquelle quatre petites ouvertures 20 ont été percées dans les chemins de découpe 2, à proximité des plots de contact 11 de chaque puce 10. Une zone électriquement conductrice 25 couvre donc une languette s'étendant de chaque plot de contact 11 à l'ouverture 20. Dans cette variante le sciage 21 de la plaquette le long des chemins de découpe 2 permettra uniquement d'individualiser les puces 10 sans rompre les chemins de conduction électrique 25 comme c'était le cas dans les autres variantes décrites. D'autre formes de réalisation d'ouvertures 20 et de chemins 25 peuvent être envisagées selon la taille et l'emplacement des plots de contact 11 sur les puces 10. La figure 9 illustre l'empilement des puces de circuit intégré selon le procédé de fabrication de l'invention. Les puces de circuit intégré 10, individualisées par sciage de la plaquette le long des chemins de découpe 2, sont empilées les unes sur les autres de manière à placer les points de connexion 12 et les plots de contact 11 de chaque puce 10 en vis à vis. Selon un autre mode de réalisation, une pluralité de plaquettes 1 peuvent être empilées les unes sur les autres de manière à placer les points de connexion 12 et les plots de contact 11 de chaque puce 10 en vis à vis. Après connexion des plots de contact 11 entre eux, des piles de circuits intégrés sont individualisées par sciage des chemins de découpes 2 des plaquettes 1 superposées. Les connexions entre les plots de contact 11 des puces 10 empilées sont obtenues par collage ou par soudure des chemins de conduction électrique 25 ou par tout autre moyen adapté. Selon un mode de réalisation préférentiel, les connexions sont effectuées collectivement, sur les puces 10 empilées, en utilisant une colle thermoactivable et en chauffant collectivement la pile de puces 10. Selon d'autre modes de réalisation, il est envisageable d'utiliser différents types de colle pour la connexion des chemins 25, tel qu'une colle à conduction anisotropique, ou une colle à conduction isotropique, ou une colle non conductrice qui présente un fort retrait lors de sa polymérisation de manière à placer les plots de contact 11 et les points de connexion 12 en vis à vis pour un contact mécanique. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, les connexions sont effectuées collectivement, sur les puce 10 empilées. La connexion collective peut être réalisée par soudure ultrasonique. Une métallisation dorée, ou aluminisée, par exemple, est appliquée sur les chemins de conduction électrique 25 et la pile de puces est mise en vibration par ultrasons de manière à réaliser une soudure intermétallique des contacts 11 et des points de connexion 12 métallisés. La connexion collective peut également être obtenue par thermocompression ou par compression thermosonique. Selon d'autre modes de réalisation, les connexions des plots de contact 11 avec les points de connexion 12 peuvent être obtenues par réfusion d'un alliage plaqué tel que de l'étain/plomb par exemple, l'activation de la soudure étant obtenu par chauffage local du plaquage au moyen d'un faisceau ou d'une fibre laser par exemple. Les figures 10 et 11 illustrent une application possible du procédé selon la présente invention. Dans une telle application, les plots de connexion 12 sont situés sur la face active de la puce 10. Les chemins de conduction électrique 25 permettent avantageusement d'amener les plots de contact il respectivement vers des points de connexion 12 situés sur le côté opposé de la face active de la puce 10, les chemins 25 passant par la face arrière de la puce 10. Cette application permet essentiellement de réaliser une connexion directe entre la puce 10 et une interface de communication quelque soit le motif des plages de connexion de cette dernière, l'emplacement des points de connexion 12 étant défini de manière à se trouver respectivement en vis à vis des plages de connexion de ladite interface. Une autre application possible du procédé selon l'invention, non illustré, consiste à réaliser les points de connexion 12 sur la face arrière de la puce 10 comme cela a précédemment été décrit. Cependant, plutôt que de réaliser un empilement de puces 10, une unique puce est reportée directement sur une interface de communication. Ce report ne nécessite aucun câblage filaire, ni de retournement de la puce. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un dispositif portable à circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - fourniture d'au moins une puce de circuit intégré (10) disposée sur au moins une plaquette (1) et entourée par des chemins de découpe (2) ; - réalisation d'ouvertures (20) dans les chemins de découpe (2) traversant la plaquette (1) ; - réalisation de chemins de conduction électrique (25) couvrant le flanc de chaque ouverture (20) et s'étendant d'un plot de contact (11) d'une puce (10) adjacent à l'ouverture (20) jusqu'à un point de connexion (12) de la puce (10). 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points de connexion (12) sont situés sur la face arrière de la puce (10). 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points de connexion (12) sont situés sur la face active de la puce (10), le chemin de conduction électrique (25) traversant la face arrière de la puce (10). 4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes : - individualisation d'une puce (10) par sciage des chemins de découpe (2) ; - connexion des plots de contact (11) de la puce (10) à une interface de communication en plaçant les points de connexion (12) de la puce (10) en vis à vis des plages de connexion de l'interface de communication. 5. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' il comporte en outre les étapes suivantes : - individualisation d'au moins deux puces (10) par sciage des chemins de découpe (2) ; - empilement des puces (10) individualisées de manière à placer les points de connexion (12) et les plots de contact (11) de chaque puce (10) en vis à vis ; - connexion des plots de contact (11) des puces (10) empilées à travers les chemins de conduction électrique (25). 6. Procédé de fabrication selon la revendication 2, une pluralité de plaquettes (1) comportant chacune une pluralité de puces (10), caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes : - empilement des plaquettes (1) comportant les puces (10) de circuit intégré de manière à placer les points de connexion (12) et les plots de contact (11) de chaque puce (10) en vis à vis ; - connexion des plots de contact (11) des puces (10) empilées à travers les chemin de conduction électrique (25) ; - individualisation des piles de puces (10) par sciage des chemins de découpe (2) des plaquettes (1) superposées. 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que les connexions entre les plots de contact (11) et les points de connexion (12) des puces (10) empilées sont réalisées par collage. 8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce que le collage est réalisé collectivement par thermoactivation. 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que les connexions entre les plots de contact (11) et les points de connexion (12) des puces (10) empilées sont réalisées collectivement par soudure thermosonique. 10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 5 à 6 caractérisé en ce que les connexions entre les plots de contact (11) et les points de connexion (12) des puces (10) empilées sont réalisées collectivement par thermocompression. 11. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications Sà 6 caractérisé en ce que les connexions entre les plots de contact (11) et les points de connexion (12) des puces (10) empilées sont réalisées collectivement par soudure ultrasonique. 12. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que les connexions entre les plots de contact (11) et les points de connexion (12) des puces (10) empilées sont réalisées collectivement par réfusion d'un alliage, préalablement appliqué sur les chemins de conduction électrique (25). 13. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les ouvertures (20) sont percées aux intersections des chemins de découpe (2). 14. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les ouvertures (20) sont percées sur les bords des chemins de découpe (2), à proximité des plots de contact (11) des puces (10). 15. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les chemins de conduction électrique (25) sont réalisés en matériau métallique. 16. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les chemins de conduction électrique (25) sont réalisés en polymère conducteur. 1-7. Dispositif électronique comportant au moins une puce de circuit intégré, caractérisé en ce que les plots de contact (11) de la puce (10) sont reliés à une interface de communication par des chemins de conduction électrique (25) portés au moins en partie par la puce (10). 18. Dispositif électronique comportant une pile d'au moins deux circuits intégrés, caractérisée en ce que les connexions entre les plots de contact (11) des puces (10) empilées sont assurées par contact électrique à travers des chemins de conduction électrique (25) couvrant chacun le flanc de la puce (10) et sétendant d'un plot de contact (11) jusque sur la face arrière de la puce (10). 19 Dispositif électronique selon la revendication 18, caractérisé en ce que la pile de circuits intégrés est connectée à une interface de communication à travers au moins un des chemins de conduction électrique (25) portés au moins en partie par la puce (10). 20. Dispositif électronique selon l'une des revendications 17 ou 19, tel qu'un support à puce, un module électronique, une carte à puce, caractérisé en ce que l'interface de communication est de type avec et/ou sans contact.