Brevet FR2800909A1 — publié le 20010511

Boîtier semi-conducteur optique et procédé de fabrication d'un tel boîtier La présente invention concerne un procédé, de fabrication d'un tel boîtier semi-conducteur optique et un boîtier semi-conducteur optique. Le but de la présente invention est de proposer une structure de boîtier semi-conducteur optique comprenant plusieurs composants semi-conducteurs et un procédé de fabrication d'un tel boîtier de telle sorte que ce boîtier présente un encombrement réduit et soit susceptible d'être utilisé immédiatement pour de préférence délivrer des données d'images à partir des données d'un composant semi- conducteur à capteur optique. Selon un objet de la présente invention, le boîtier semi- conducteur optique comprend une plaque support de connexion électrique qui présente un passage traversant, un composant semi- conducteur dont une face avant comprend un capteur optique et qui est fixée sur une face arrière de ladite plaque de telle sorte que son capteur optique soit situé en face dudit passage traversant, des moyens de connexion électrique dudit composant optique à ladite plaque support, des moyens d'encapsulage dudit composant la face arrière de ladite plaque support, un couvercle au moins en partie transparent fixé sur une face avant de ladite plaque support recouvrant ledit passage traversant, et des moyens de connexion électrique extérieure disposés sur une partie découverte de ladite plaque support. Selon une exécution préférée de l'invention ledit composant est fixé et connecté électriquement à ladite plaque support par des billes de connexion disposées entre la face avant dudit composant et la face arrière de ladite plaque support et lesdits moyens d'encapsulage comprennent un matériau d'enrobage enveloppant lesdits billes et s'étendant entre la face avant dudit composant et face arrière de ladite plaque support. Selon la présente invention, le boîtier peut avantageusement comprendre un second composant semi-conducteur, tel qu'un microprocesseur, dont une face avant est fixée à une face arrière dudit composant optique, des moyens de connexion électrique de ce second composant à ladite plaque support et des moyens d'encapsulage desdits composants empilés sur la face arrière de ladite plaque support. Selon l'invention, lesdits moyens de connexion électrique de ce second composant à ladite plaque support comprennent de préférence des fils électriques. Selon l'invention, lesdits moyens d'encapsulage comprennent de préférence un matériau d'enrobage desdits composants. Selon l'invention, lesdits moyens de connexion électrique extérieure comprennent de préférence des zones métalliques réalisées en surface sur ladite plaque support. Selon l'invention, lesdits moyens de connexion électrique extérieure comprennent de préférence des billes de connexion placées sur lesdits zones métalliques. Selon l'invention lesdits moyens de connexion électrique extérieure comprennent de préférence des colonnes de connexion. Selon l'invention, le bord périphérique dudit couvercle est de préférence engagé dans un evidement annulaire entourant ledit passage traversant. Selon un autre objet de la présente invention, le procédé de fabrication d'un boîtier semi-conducteur optique consiste à réaliser un passage traversant au travers d'une plaque support de connexion électrique comprenant des moyens de connexion électrique extérieure, à fixer une face avant composant semi-conducteur sur une face arrière de ladite plaque support, ce composant comprenant sur sa face avant un capteur optique, telle sorte que son capteur optique soit situé en face dudit passage traversant, et à relier électriquement ledit composant optique à ladite plaque support, à encapsuler ledit composant sur la face arrière de ladite plaque support, et à fixer un couvercle au moins en partie transparent sur une face avant de ladite plaque support de telle sorte que ce couvercle recouvre ledit passage traversant. Selon la présente invention, le procédé peut en outre consister à fixer un second composant sur la face arrière dudit composant optique, à relier électriquement ledit second composant à ladite plaque support et à encapsuler ledit second composant sur la face arrière de ladite plaque support. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un boîtier semi-conducteur optique et de son procédé de fabrication, décrits à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par dessin sur lequel : _ la figure 1 représente une première étape fabrication d'un boîtier selon la présente invention, en vue de côté ; - la figure 2 représente une seconde étape fabrication dudit boîtier la figure 3 représente une troisième étape fabrication dudit boîtier ; - la figure 4 représente une vue de face dudit boitier - figure 5 représente une quatrième étape fabrication d'une autre variante d'exécution dudit boîtier ; - figure 6 représente une quatrième étape fabrication d'une autre variante d'exécution dudit boîtier ; - figure 7 représente une quatrième étape fabrication d'une autre variante d'exécution dudit boîtier ; - figure 8 représente une troisième étape fabrication d'une autre variante d'exécution dudit boîtier ; - figure 9 représente une quatrième étape de fabrication du boîtier de figure 8 ; et la figure 10 représente une cinquième étape de fabrication du boîtier de la figure 8. En référence aux figures 1 à 4, on va tout d'abord décrire les différentes étapes de fabrication d'un boîtier semi-conducteur optique repéré d'une manière générale par la référence 1 et representé terminé sur les figures 3 et 4. se reportant à la figure 1, on voit qu'on dispose, de façon préfabriquée, d'un substrat 2 constitué par une plaque support qui présente lignes internes et/ou externes constituant un réseau 3 de connexions électriques et d'un composant semi-conducteur 4 qui présente, dans la partie centrale de sa face avant, un capteur optique 6. La plaque support 2 présente un passage traversant 7 et un évidement ou lamage annulaire 8 réalisé autour du passage traversant 7 et dans sa face avant 9. Dans une première étape de fabrication on fixe et on connecte électriquement la face avant 5 du composant optique 4 à la face arrière 10 de la plaque support 2 par l'intermédiaire d'une multiplicité de billes métalliques Il réparties qui sont interposées entre d'une part des plots métalliques de connexion électrique 12 réalisés en surface sur la face avant 5 du composant optique 4, entre sa partie centrale 6 et son bord périphérique et d'autre part des plots métalliques de connexion 13 réalisés en surface sur face arrière 10 de la plaque support 2, à l'extérieur de son passage traversant 7, le composant optique 4 étant disposé de telle sorte son capteur optique 6 soit placé en face du passage traversant 7 de la plaque support Dans une seconde étape de fabrication représentée sur la figure on encapsule le composant 4 sur la face arrière 10 de la plaque support 2 en remplissant l'espace annulaire séparant la face avant du composant optique 4 et la face arrière 10 de la plaque support d'un matériau d'enrobage et d'étanchéité 14 dans lequel se trouvent noyées les billes de connexion 11. Dans une troisième étape de fabrication représentée sur la figure on installe un couvercle avant plat 15 en un matériau transparent dans le passage traversant 7 de la plaque support 2 de telle sorte son bord péripériphérique soit engagé dans son évidement annulaire 8, le bord périphérique de ce couvercle 15 étant fixé dans cet évidement 8 par l'intermédiaire d'une couche de colle. La plaque support 2 est préalablement munie sur son champ périphérique de zones métalliques en surface 16 reliées à son réseau de connexion électrique 3, ces zones métalliques 16 constituant des moyens connexion électrique extérieure du composant optique 4 au travers la plaque support 2. On obtient ainsi, comme le montrent les figures 3 et 4, un boîtier semi-conducteur optique 1 étanche, équipé, d'un composant semi-conducteur optique 4 susceptible d'être connecté à un circuit extérieur grâce aux zones métalliques 16. En se reportant à la figure 5, on voit qu'on a représenté, un boîtier 17 qui se différencie du boîtier 1 de la figure 3 uniquement par le fait que sa plaque support présente sur sa face avant 19, autour de son couvercle avant 20, des zones métalliques de connexion électrique 21 reliées à son réseau de connexion électrique 22 de son composant optique 23, sur lesquelles on dépose, dans une quatrième étape de fabrication, des billes métalliques 24 de connexion électrique extérieure. En se reportant à figure 6, on voit que le boîtier 25 représenté constitue une variante d'exécution du boîtier 17 de la figure 5, qui s'en différencie par fait que ses billes métalliques 26 de connexion électrique extérieure sont placées sur des plots métalliques 27 de sa plaque support 28, sont prévues sur la face arrière 29 de cette dernière, autour et à distance de son composant optique 23. En se reportant à figure 7, on voit que le boîtier 30 représenté se différencie du boîtier 25 de la figure 6 uniquement par le fait que les billes métalliques 26 sont remplacées par des colonnes 31 de connexion électrique extérieure qui sont reliées électriquement aux plots métalliques 27. En se reportant aux figures 8 à 10, on va maintenant décrire les différentes étapes de fabrication d'un autre boîtier semi-conducteur optique repéré d'une manière genérale par la référence 32 et représenté terminé sur la figure 10. Dans une première etape de fabrication identique à celle exposée précédemment en référence à la figure 1, on fixe et on connecte électriquement la face avant 33 d'un composant optique 34 sur la face arrière 35 d'une plaque support 36 présentant un passage central 37 par l'intermédiaire billes de connexion 38. Puis, dans une seconde étape de fabrication identique à celle exposée précédemment en réference à la figure 2, on remplit l'espace annulaire contenant les billes 38 par un matériau d'enrobage 39. Dans une troisième étape de fabrication représentée sur la figure 8, on fixe sur la face arrière 40 du composant optique 34 un composant semi-conducteur 41, tel qu'un microprocesseur ou coprocesseur, par l'intermédiaire d'une couche de colle ou de tout autre moyen. Puis, on relie électriquement le composant 41 au réseau de connexions électriques 42 de la plaque support 36 en fixant l'une des extrémités de fils de connexion électrique 43 à des plots métalliques 44 formés en surface sur la face arrière 45 du composant 41 et en fixant l'autre extrémité des fils de connexion électrique 43 à des plots métalliques 46 du réseau 42, formés en surface sur la face arrière 35 de plaque support 36. Dans une troisième étape de fabrication représentée sur la figure 9, on installe l'ensemble tel que monté de la figure 8 dans un moule 47 qui présente une cavité 48 enveloppant à distance les composants 34 et 41 et les fils de connexion électrique 43. Ensuite, on injecte un matériau d'enrobage dans la cavité 48 manière à constituer un bloc 49 en arrière de la face arrière 35 de la plaque support 36 dans lequel se trouvent noyés les composants 34 et et les fils de connexion électrique 43. Puis, on procède au démoulage. Dans une quatrième étape de fabrication représentée sur la figure 10, on installe un couvercle 50 dans le passage 37 comme décrit précédemment en référence à la figure 3. La plaque support 36 du boîtier 32 est munie, comme celle la figure 3, de zones métalliques 51 de connexion 'lectrique extérieure. On obtient ainsi, comme le montre la figure 10, boîtier semi-conducteur optique 32 complet, équipé d'un composant semi- conducteur optique 19 et d'un coprocesseur, reliés électriquement de façon adaptée par l'intermédiaire du réseau de connexion électrique 42 la plaque support 1 et susceptibles d'être connectés à circuit extérieur grâce aux zones métalliques 51. Bien entendu, les zones métalliques de connexion extérieure 51 pourraient être remplacées par des billes métalliques ou des colonnes de connexion électrique extérieure comme proposées référence aux figures 5 à 7. La présente invention ne se limite pas aux exemples dessus décrits. Bien d'autres variantes sont possibles sans sortir cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Boîtier semi-conducteur optique, caractérisé par le fait qu'il comprend : plaque support (2) de connexion électrique qui présente un passage traversant (7), - composant semi-conducteur (4) dont une face avant (5) comprend un capteur optique (6) et qui est fixée sur une face arrière (10) de ladite plaque de telle sorte que son capteur optique soit situé en face dudit passage traversant, - moyens de connexion électrique (11) dudit composant optique à ladite plaque support, moyens d'encapsulage (14) dudit composant sur la face arrière de ladite plaque support, - un couvercle (15) au moins en partie transparent fixé sur une face avant ladite plaque support et recouvrant ledit passage traversant, _ et moyens de connexion électrique extérieure (16) disposés sur une partie découverte de ladite plaque support. 2. Boitier selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit composant optique (4) est fixé et connecté électriquement à ladite plaque support par des billes de connexion (11) disposées entre la face avant dudit composant et la face arrière de ladite plaque support et que lesdits moyens d'encapsulage comprennent un matériau d'enrobage (14) enveloppant lesdits billes et s'étendant entre la face avant dudit composant et la face arrière de ladite plaque support. 3. Boitier selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un second composant semi-conducteur (41), tel qu'un microprocesseur, dont une face avant est fixée à une face arrière dudit composant optique (34), des moyens de connexion électrique (43) ce second composant à ladite plaque support et des moyens d'encapsulage (49) desdits composants empilés sur la face arrière de ladite plaque support. 4. Boîtier selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion électrique de ce second composant à ladite plaque support comprennent des fils électriques (43). 5. Boîtier selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'encapsulage comprennent un matériau d'enrobage (49) desdits composants. 6. Boîtier selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion électrique exterieure comprennent des zones métalliques (16) réalisées en surface sur ladite plaque support. 7. Boîtier selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion électrique extérieure comprennent des billes de connexion (26) placées sur lesdits zones métalliques. 8. Boîtier selon la revendication 6, caractérisé par lé fait que lesdits moyens de connexion électrique extérieure comprennent des colonnes de connexion (31). 9. Boîtier selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé par le fait que le bord périphérique dudit couvercle (20) est engagé dans un évidement annulaire (8) entourant ledit passage traversant (7). Procédé de fabrication d'un boîtier semi-conducteur optique, caractérisé par le fait qu'il consiste : - a réaliser un passage traversant (7) au travers d'une plaque support (2) de connexion électrique comprenant des moyens de connexion électrique extérieure (16), - à fixer une face avant d'un composant semi-conducteur (4) sur une face arrière de ladite plaque support, ce composant comprenant sur sa face avant un capteur optique (6), de telle sorte que son capteur optique soit situé en face dudit passage traversant, et à relier électriquement ledit composant optique à ladite plaque support, - ' encapsuler ledit composant optique sur la face arrière de ladite plaque support, - à fixer un couvercle (20) au moins en partie transparent sur une face avant de ladite plaque support (2) de telle sorte que ce couvercle recouvre ledit passage traversant (7). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé, par le fait qu'il consiste à fixer un second composant (41) sur la face arrière dudit composant optique, à relier électriquement ledit second composant à ladite plaque support et à encapsuler ledit second composant sur la face arrière de ladite plaque support dans un matériau d'enrobage (49).