Brevet FR2789822A1 — publié le 20000818

Le domaine de l'invention est celui des composants à ondes de surface utilisés dans le domaine électronique, notamment comme filtres RF i o ou IF dans le but de sélectionner des bandes de fréquences. Ces composants utilisent le principe de propagation acoustique des ondes de surface, à la surface d'un substrat piézo-électrique. Pour assurer une propagation des ondes acoustiques de surface satisfaisante, la surface du composant doit être protégée contre toutes pollutions et toutes sollicitations mécaniques. Par ailleurs, comme les ondes acoustiques se propagent à la surface du substrat piézo-électrique, cette surface doit être laissée libre pour ne pas perturber la propagation des ondes, ce qui constitue une contrainte supplémentaire au niveau des boîtiers d'encapsulation. Les technologies actuelles d'encapsulation des filtres à ondes de surface reposent sur un boîtier en deux parties, comme illustrée en Figure 1 : une embase céramique ou organique 01, et un couvercle céramique, métallique ou organique 02, dont la fermeture par soudure ou par collage assure l'herméticité du composant tout en ménageant la cavité nécessaire. Dans ce type de boîtiers, les dispositifs à ondes de surface (DOS) 03, peuvent être assemblés par collage sur l'embase. Les connexions électriques entre les plots internes 011, 012 du DOS et des plots externes 071 et 072 sont assurées par des vias métallisés au travers de l'embase 01. La Figure 1 illustre un exemple de l'art antérieur, dans lequel les connexions électriques du DOS avec l'extérieur sont de type fil. Pour assurer une meilleure compacité, la technique de type point (" flip chip "), (le composant étant retourné) est actuellement employée. La Figure 2 illustre un exemple de DOS encapsulé selon l'art connu, qui constitue une variante de la Figure 1. La méthode de type flip-chip est développée en détail dans le brevet US 5252 882. Le DOS est reporté face active vers I'embase par l'intermédiaire de billes appelées " Bumps " métalliques qui assure à la fois la connexion électrique entre le DOS et l'embase et la tenue mécanique de cet assemblage. Cependant, le nombre limité et la petite taille de ces billes limitent la tenue mécanique de l'assemblage. Dans ce contexte, I'invention propose un nouveau composant à ondes de surface comprenant un DOS monté face active vers une embase et assemblé à ladite embase à l'aide d'un adhésif conducteur anisotrope. Plus précisément, I'invention a pour objet un composant à ondes de surface encapsulé comprenant un dispositif à ondes de surface à la lo surface d'un substrat piezo-électrique, dite surface active, et une embase, caractérisé en ce que la surface active du dispositif à ondes de surface est assemblée à l'embase par l'intermédiaire d'un adhésif conducteur anisotrope selon un axe Z perpendiculaire au plan du dispositif à ondes de surface. Avantageusement, le dispositif à ondes de surface comprend des électrodes interdigitées reliées à deux bus conducteurs, l'adhésif conducteur anisotrope étant en contact avec lesdits bus conducteurs. Selon une variante préférentielle de l'invention, I'adhésif conducteur anisotrope est un matériau composite comportant des particules conductrices et un matériau liant. Avantageusement, le composant selon l'invention peut comprendre de l'adhésif conducteur anisotrope sur l'ensemble de la périphérie du dispositif à ondes de surface, de manière à réaliser l'encapsulation dudit dispositif. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées, parmi lesquelles: - Les Figures 1 et 2 illustrent des dispositifs à ondes de surface, encapsulés selon des techniques de l'art connu. - La Figure 3 illustre le processus d'assemblage utilisé dans l'invention. La Figure 3a montre le matériau conducteur anisotrope au repos entre deux électrodes, la Figure 3b montre le matériau conducteur anisotrope en compression entre deux électrodes. - La figure 4 illustre un exemple de dispositif à ondes de surface comprenant deux transducteurs. - La Figure 5 illustre une embase utilisée dans l'invention. - La Figure 6 illustre un exemple de matériau conducteur anisotrope superposé à un dispositif à ondes acoustiques de surface. - La Figure 7 illustre un exemple de dispositif encapsulé selon I'invention. - La Figure 8 illustre un exemple de dispositif selon l'invention, encapsulé dans un boîtier standard. De manière générale, le composant de l'invention comprend un dispositif à ondes de surface qui a la particularité d'être monté face active vers une embase et assemblé à cette embase, via un adhésif conducteur anisotrope qui assure à la fois une fonction électrique et une fonction mécanique. Le même adhésif peut assurer également une fonction d'absorbant acoustique. Le matériau adhésif conducteur anisotrope présente la propriété d'être conducteur dans une direction privilégiée, comme l'illustre la Figure 3 qui schématise un film d'adhésif conducteur constitué d'un matériau liant et de particules conductrices. Typiquement, ce matériau inséré entre deux électrodes, puis pressé à chaud est en mesure d'assurer le contact électrique, uniquement selon la direction Z. La Figure 3a montre le film au repos, la Figure 3b illustre l'opération de pressage à chaud qui permet d'assurer le contact électrique entre les deux électrodes. La conductivité électrique est réalisée par écrasement des particules dans l'axe z, correspondant à l'axe de conduction, lors du report par pression entre les deux surfaces à assembler. Dans le cadre de l'invention, une des électrodes, correspond à celle du dispositif à ondes acoustiques de surface, I'autre électrode peut avoir été réalisée à la surface de l'embase, comme cela sera décrit plus en détail ultérieurement. Pour assurer l'anisotropie recherchée du matériau liant les deux surfaces conductrices à connecter, on peut avantageusement utiliser un polymère thermodurcissable ou thermoplastique chargé avec des particules polymères métallisées par notamment un dépôt d'or ou de nickel. La taille des particules peut varier entre quelques microns et une vingtaine de microns. La densité des particules peut typiquement être de l'ordre de 1000 billes/mm2 à 15000 billes/mm2. Dans le cadre de l'invention, le matériau conducteur anisotrope permet de lier le dispositif à ondes acoustiques à une embase. De manière plus détaillée, nous allons décrire un exemple de dispositif à ondes acoustiques de surface, réalisé à la surface d'un substrat piézoélectrique de type quartz, tantalate de lithium, sur lequel sont réalisées par évaporation sous vide, les peignes d'électrodes interdigitées qui constituent la surface active génératrice d'ondes acoustiques, et des bus io généralement en aluminium qui permettent d'alimenter électriquement les peignes. Un exemple d'un tel dispositif est illustré en Figure 4. Deux transducteurs Tl et T2 sont réalisés à la surface du substrat piézo-électrique, chacun comporte respectivement deux bus B11, B12, B21, B22 et des peignes d'électrodes Pl et P2. La face arrière du dispositif à ondes de surface peut être striée pour absorber les ondes de volume. L'embase E est représentée en Figure 5. Elle comporte sur l'une de ses faces des électrodes El, E12, E21, E22 destinées à assurer le contact des bus B1,, B12, B21, B22 des transducteurs T1 et T2 précédemment décrits, sur l'autre face non représentée des plots conducteurs permettent d'assurer le contact électrique avec l'extérieur, il peut s'agir par exemple d'un circuit imprimé à connecter au dispositif à ondes de surface. Des vias conducteurs réalisés au travers de l'embase assurent la liaison électrique entre les électrodes El, E12, E21, E22 et les plots conducteurs externes. Dans cette technologie, I'embase peut être réalisée en céramique (AI2 03) ou en polymère chargé (par exemple de la résine époxy-verre) ou bien encore en film polyimide (par exemple du Kapton). Le matériau conducteur anisotrope a pour fonction d'assembler mécaniquement et de connecter électriquement le dispositif à ondes acoustiques à l'embase. Pour ce faire, le matériau conducteur anisotrope (MCA), peut aussi bien être déposé côté embase ou côté dispositif. Lorsque l'on choisit un film de MCA, on peut notamment utiliser une préforme prédécoupée mécaniquement, par laser ou par toute autre méthode. Lorsque l'on choisit une pâte, on peut réaliser un dépôt par sérigraphie, dépôt à la seringue. On peut également procéder à un dépôt couvrant toute la surface du substrat ou de l'embase puis localisé par gravure chimique, mécanique ou par ablation laser de manière à dégager l'espace libre nécessaire à la propagation des ondes de surface. Dans tous les cas, le dépôt du matériau est effectué au niveau des plages de connexions électriques en regard (bus/électrodes de l'embase), mais le caractère anisotrope du matériau conducteur, permet le dépôt sur des surfaces plus étendues que celles à connecter, sans court-circuiter les plages conductrices indépendantes, situées dans un même plan. Le matériau peut notamment, avantageusement être localisé dans les endroits suivants: - Sur les surfaces non actives du dispositif à ondes de surface, O afin de renforcer la tenue mécanique de l'assemblage en augmentant la surface de collage et en répartissant les contraintes mécaniques. - Sur des zones spécifiques du dispositif à ondes de surface, afin d'absorber les ondes acoustiques de surface si nécessaire (il peut typiquement s'agir de supprimer des réflexions des bords du dispositif, suppression du couplage acoustique entre différentes zones actives). - Sur l'ensemble de la périphérie d'un dispositif à ondes de surface, pour en assurer l'étanchéité comme illustré en Figure 6. Par ailleurs, pour assurer une épaisseur calibrée de matériau anisotrope conducteur, et calibrer la hauteur de la cavité ainsi définie, il est possible d'utiliser des billes métalliques (appelées bumps) déposées côté dispositif à ondes de surface. Il est également possible de réaliser des structures en relief côté dispositif ou côté embase pour contrôler le fluage du matériau conducteur anisotrope et en particulier sa migration vers les surfaces actives du dispositif. Il s'agit d'électrodes sous forme de peigne. Lorsque les motifs désirés sont réalisés au niveau du matériau conducteur anisotrope, on procède à l'assemblage des trois éléments dispositif / matériau conducteur / embase. Cette opération est effectuée à une température et à une pression qui sont déterminées en fonction de la nature du matériau conducteur anisotrope. Typiquement, la pression nécessaire pour obtenir le collage et l'établissement du contact électrique varie entre 10 et 30 bars et la température varie entre 150 C et 220 C. Dans l'exemple cité ci-dessus, le matériau conducteur anisotrope assure également une fonction d'étanchéité qui permet de concevoir un dispositif à ondes acoustiques de surface, particulièrement compact, puisque ne présentant aucune place perdue comme le met en évidence la Figure 7 qui illustre le dispositif de la Figure 6 assemblé à une embase, dans un plan de coupe AA'. Pour des applications dans lesquelles les contraintes d'étanchéité et de robustesse sont très fortes, I'assemblage illustré en Figure 7, peut tout aussi bien être intégré dans un boîtier d'encapsulation standard comme le schématise la figure 8, le matériau MCA assure toujours la connexion électrique entre l'embase et le dispositif à ondes acoustiques de surface. Des murets m et un couvercle C constitue la partie supérieure du boitier d'encapsulation. REVENDICATIONS 1 - Composant à ondes de surface encapsulé comprenant un dispositif à ondes de surface à la surface d'un substrat piézo-électrique, dite surface active, et une embase caractérisée en ce que la surface active du dispositif à ondes de surface est assemblée à l'embase par l'intermédiaire d'un adhésif conducteur anisotrope selon un axe Z perpendiculaire au plan du dispositif à ondes de surface. 2 - Composant à ondes de surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à ondes de surface comprend des électrodes interdigitées reliées à deux bus conducteurs et en ce que l'adhésif conducteur anisotrope est en contact avec lesdits bus conducteurs. 3 - Composant à ondes de surface selon l'une des revendications i ou 2, caractérisé en ce que l'adhésif conducteur anisotrope est un matériau composite comportant des particules conductrices et un matériau liant. 4 - Composant à ondes de surface selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau liant est un polymère thermodurcissable ou thermoplastique. - Composant à ondes de surface selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les particules conductrices sont des particules de polymères métallisées. 6 - Composant à ondes de surface selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les particules conductrices sont des particules métalliques. 7 - Composant à ondes de surface selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les particules ont un diamètre compris entre environ quelques microns et une vingtaine de microns. 8 - Composant à ondes de surface selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend de l'adhésif conducteur anisotrope sur l'ensemble de la périphérie du dispositif à ondes de surface de manière à réaliser l'encapsulation dudit dispositif. 9 - Composant à ondes de surface selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'adhésif conducteur anisotrope possède des propriétés d'absorbant acoustique.