Brevet FR2784751A1 — publié le 20000421

Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques. Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques, notamment pour l'analyse moléculaire de l'ADN, ledit boîtier comprenant un dispositif de support plat muni d'une fentre d'accès à une matrice d'électrodes constituant la partie active de la puce. Etat de la technique Une puce à ADN est formée par un substrat de silicium sur lequel est déposée une ou une pluralité de séquence (s) de sondes biologiques, formées par une matrice d'électrodes et de contre-électrodes, ayant chacune des dimensions réduites, de l'ordre de 50X50 microns. La répartition des sondes en des points particuliers du substrat s'opère selon des procédés connus décrits dans les documents US-A-5 143 854 et WO 92/10092. Chaque sonde est adressable d'autre part par un circuit électronique à démultiplexage intégré sur le substrat, de sorte que l'ensemble des points de la matrice constitue l'image d'une multitude de séquences d'ADN connues relatives à des types spécifiques de virus. Lors d'une analyse moléculaire, la solution renfermant l'ADN du patient est déposée sur la puce, et il se forme ensuite en certains points du substrat, des liaisons chimiques qui sont révélées par un effet de fluorescence. II a été proposé selon le document WO 95/33846 d'intégrer une puce à ADN dans un boîtier, lequel est formé par un support plat équipé d'une cavité d'accès à la matrice d'électrodes. La puce est généralement collée au support par un adhésif, par exemple du silicone ou un ciment, et il suffit d'introduire le liquide (agent réactif à base de pyrole, et l'ADN à tester) dans la cavité pour effectuer l'analyse. Objet de l'invention Le but de l'invention consiste à réaliser une liaison électrique entre la puce biologique et un dispositif de raccordement accessible sur le boîtier, et à obtenir une protection optimum de la puce vis à vis d'un environnement donné. Le boîtier de logement d'une puce électronique selon l'invention est caractérisé en ce que : -le dispositif de support est formé par l'assemblage d'un premier support inférieur, et d'un deuxième support supérieur, dont l'un est équipé d'un connecteur pour l'activation de la puce, -une pluralité de connexions électriques s'étend le long de l'interface d'assemblage des premier et deuxième supports entre le connecteur et la puce, -des moyens de liaison électrique sont agencés pour assurer la continuité des connexions électriques avec des pistes conductrices de la puce, -et des moyens de protection sont placés dans l'environnement de la puce pour obtenir un effet d'isolement électrique et biologique de la partie active par rapport aux contacts d'entrée et de sortie du connecteur. Selon une caractéristique de l'invention, les contacts du connecteur et les connexions électriques sont réalisés sur l'un des supports au moyen d'un circuit imprimé ou d'une sérigraphie conductrice. II est également possible d'utiliser une limande souple rapportée sur l'un des supports. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de liaison électrique entre les connexions électriques et la puce sont réalisées soit par soudage d'un fil conducteur, soit par fusion sur la puce d'une pastille fusible d'étain-plomb, soit par interposition de bandes adhésives double face en matériau élastomère conducteur. Selon un premier mode de réalisation, le boîtier est caractérisé en ce : -le connecteur et les connections électriques se trouvent avec la puce sur le premier support inférieur du boîtier, -la puce fait saillie dans la fentre ménagée dans le deuxième support supérieur, et présente des dimensions plus grandes que la puce, -et une couche de protection à base de résine est mise en place dans ladite fentre pour enrober totalement les moyens de liaison électrique, et la partie vide de la découpe encadrant la périphérie de la puce. Selon un deuxième mode de réalisation, le boîtier est caractérisé en ce : -le connecteur et les connexions électriques sont agencés sur le deuxième support supérieur, lequel est doté de la fentre ayant une dimension inférieure à la puce, -le premier support inférieur est équipé d'une rainure pour le logement de la puce, l'épaisseur de ladite puce étant inférieure à la profondeur de ladite rainure, -et un intervalle de pontage est ménagé entre la puce et le premier support pour la réception d'un joint d'étanchéité, et des moyens de liaison électrique. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés dans lesquels : -la figure 1 est une vue en coupe d'un boîtier de logement d'une puce électronique selon l'invention ; -la figure 2 est une vue en plan du boîtier de la figure ; -le figure 3 représente une vue identique de la figure 1 d'une variante de réalisation. Description de deux modes de réalisations préférentiels En référence aux figures 1 et 2, un boîtier 10 de logement d'une puce 12 biologique à ADN comporte un premier support 14 inférieur sur lequel est collée la puce 12, et un deuxième support 16 supérieur dotée d'une fentre 18 d'accès à la face active 20 de la puce 12. La fentre 18 est formée par une découpe 22 rectangulaire traversant toute l'épaisseur du deuxième support 16, et présentant une surface plus grande que celle de la puce 12. La face active 20 de la puce 12 comporte une matrice d'électrodes métalliques, notamment en or, réparties en des points particuliers du substrat en silicium pour constituer les différentes sondes biologiques. La face d'accolement 24 du premier support 14 avec la face inteme 26 adjacente du deuxième support 16 supérieur, est pourvue d'une pluralité de connexions électriques 28 s'étendant le long de l'interface d'assemblage des supports 14,16 en étant reliées à des contacts 30 d'un connecteur 32 agencé à t'extrémité du premier support 14 inférieur. Les connexions électriques 28 et les contacts 30 du connecteur 32 sur le premier support 14 peuvent tre réalisés par différents procédés connus, utilisant notamment la technologie des circuits imprimés, de la sérigraphie, ou d'une limande souple rapportée. Le deuxième support 16 supérieur à fentre 18 recouvre la face d'accolement 24 du premier support 14, sauf à l'emplacement du connecteur 32 qui reste accessible avec la surface active 20 recevant le liquide réactif et l'ADN à contrôler. A l'opposé du connecteur 32, les extrémités des connexions électriques 28 se trouvent positionnées à l'intérieur et au fond de la fentre 18, et sont reliées à des pistes conductrices ménagées sur la face active 20 de la puce 12 par des moyens de liaison électrique 34. Sur la figure 1, ces moyens de liaison électrique 34 sont réalisés par soudure aux ultra-sons d'un fil conducteur en aluminium ou en or. Cette opération de"bonding"peut bien entendu tre remplacée par d'autres procédés en fonction de la technologie de la puce 12. L'étanchéité est obtenue au moyen d'une couche de protection 36 de résine thermodurcissable mise en place dans la fentre 18 jusqu'à recouvrir les bords de la puce 12, de manière à enrober totalement les moyens de liaison électrique 34, et la partie vide de la découpe 22 encadrant la périphérie de la puce 12. Le matériau de la couche de protection 36 est un isolant électrique, et possède des propriétés biologiques neutres ou compatibles avec le pyrrole. II en résulte un effet d'isolement électrique et biologique de la partie active 20 de la puce 12 par rapport aux contacts 30 d'entrées et de sorties du connecteur 32. Le deuxième support 16 supérieur à fentre 18 est avantageusement recouvert par une plaquette de verre 38 destinée à faciliter la réception et l'émission de signaux lors de l'analyse biologique. Sur la variante de la figure 3, le boîtier 100 comporte un premier support 114 inférieur équipé d'une rainure 102 dans laquelle est logée la puce 112 biologique à ADN, l'épaisseur de la puce 112 étant inférieure à la profondeur de la rainure 102. Un deuxième support 116 supérieur recouvre toute la surface du premier support 114 inférieur, et est pourvu d'une fentre 118 disposée en regard de la partie active 120 de la puce 112. La dimension de la fentre 118 est dans ce cas inférieure à celle de la puce 112. Les connexions électriques 128 reliées aux contacts 130 du connecteur 132 sont disposées sur le deuxième support 116 supérieur, et s'étendent jusqu'à l'intérieur de la rainure 102 en étant séparées de la puce 112 par un intervalle de pontage 106 ayant une faible épaisseur. Les moyens de liaison électrique 134 entre les connexions électriques 128 et la puce 112 sont obtenues par exemple par le procédé"flip chip"consistant à faire fondre sur la puce une pastille fusible d'étain-plomb assujettie au contact électrique. 11 est également possible de faire usage de bandes adhésives double face en matériau élastomère conducteur, l'épaisseur des bandes correspondant à l'intervalle de pontage. Dans le cas de puces à trous métallisés, le contact électrique peut tre effectué sur la face opposée à la partie active 120. L'étanchéité de la partie active 120 est réalisée au moyen d'un joint 104 ayant une dimension légèrement supérieure à celle de la fentre 118, et intercalé entre la puce 112, et le deuxième support 116 supérieur au droit de la fentre 118. Le matériau du joint 104 est choisi pour tre compatible biologiquement avec le pyrrole. La couche de protection 136 est logée dans la rainure 102 en entourant les chants latéraux et la face inférieure de la puce 112 à l'opposé de la partie active 120. La plaquette de verre recouvre la fentre 118 comme dans le cas de la figure 1. Après l'encapsulage de la puce 12,112 dans le boîtier respectif 10,100, la partie active 20,120 reste accessible pour la dépose du liquide à base de pyrrole avec l'ADN à tester, tout en garantissant son isolement électrique et biologique par rapport aux contacts 30,130 du connecteur respectif 32,132. Revendications 1. Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques, notamment pour l'analyse moléculaire de l'ADN, ledit boîtier (10,100) comprenant un dispositif de support plat muni d'une fentre (18,118) d'accès à une matrice d'électrodes constituant la partie active (20,120) de la puce (12, 112), caractérisé en ce : -le dispositif de support est formé par l'assemblage d'un premier support (14, 114) inférieur, et d'un deuxième support (16,116) supérieur, dont l'un est équipé d'un connecteur (32,132) pour l'activation de la puce, -une pluralité de connexions électriques (28,128) s'étend le long de l'interface d'assemblage des premier et deuxième supports entre le connecteur (32, 132) et la puce (12,122), -des moyens de liaison électrique (34,134) sont agencés pour assurer la continuité des connexions électriques (28,128) avec des pistes conductrices de la puce (12,112), -et des moyens de protection sont placés dans l'environnement de la puce (12, 112) pour obtenir un effet d'isolement électrique et biologique de la partie active (20,120) par rapport aux contacts d'entrée et de sortie (30,130) du connecteur (32,132). 2. Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les contacts (30,130) du connecteur (32,132) et les connexions électriques (28,128) sont réalisés sur l'un des supports au moyen d'un circuit imprimé ou d'une sérigraphie conductrice. 3. Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les connexions électriques (28,128) sont constituées par une limande souple rapportée sur l'un des supports. 4. Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison électrique (34, 134) sont réalisées par soudage d'un fil conducteur. 5. Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison électrique (34, 134) par fusion sur la puce d'une pastille fusible d'étain-plomb assujettie à l'extrémité des connexions électriques. 6. Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion électrique sont obtenus par interposition de bandes adhésives double face en matériau élastomère conducteur. 7. Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que : -le connecteur (32) et les connections électriques (28) se trouvent avec la puce (12) sur le premier support (14) inférieur du boîtier (10), -la puce (12) fait saillie dans la fentre (18) ménagée dans le deuxième support (16) supérieur, et présente des dimensions plus grandes que la puce (12), -et une couche de protection (36) à base de résine est mise en place dans ladite fentre (18) pour enrober totalement les moyens de liaison électrique (34), et la partie vide de la découpe (22) encadrant la périphérie de la puce (12). 8. Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau de la couche de protection (36) est un isolant électrique, et possède des propriétés biologiques neutres ou compatibles avec l'agent réactif à base de pyrrole. 9. Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques selon l'une des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce que : -le connecteur (132) et les connexions électriques (128) sont agencés sur le deuxième support (116) supérieur, lequel est doté de la fentre (118) ayant une dimension inférieure à la puce (112), -le premier support (14) inférieur est équipé d'une rainure (102) pour le logement de la puce (112), l'épaisseur de ladite puce étant inférieure à la profondeur de ladite rainure (102), -et un intervalle de pontage (106) est ménagé entre la puce (112) et le premier support (114) pour la réception d'un joint d'étanchéité (104), et des moyens de liaison électrique (134). 10. Boîtier de logement d'une puce électronique à sondes biologiques selon la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau du joint d'étanchéité (104) est compatible biologiquement avec le pyrrole, et que la couche de protection (136) de résine est logée dans la rainure (102) en entourant les chants latéraux et la face inférieure de la puce (112) à l'opposé de la partie active (120).