Brevet FR2975827A1 — publié le 20121130

B 11-2079FR 1 Procédé de fabrication d'un composant électronique et composant correspondant L'invention concerne les composants électroniques. Un composant électronique comprend classiquement un circuit intégré encapsulé dans un boîtier, généralement en résine. Il est connu que les paramètres électriques de certains éléments du circuit intégré, comme par exemple le courant des transistors MOS, la fréquence d'oscillation des horloges, peuvent être modifiés par rapport aux fréquences nominales prévues lors de la conception du circuit intégré, en raison des contraintes mécaniques subies par le circuit intégré lors de la phase d'encapsulation de celui-ci par la résine conduisant à la formation du boîtier. On peut par exemple citer à cet égard l'article de Hassan Ali intitulé « Stress-Induced Parametric Shift in Plastic Packaged Devices », IEEE Transactions on components, packaging, and manufacturing technology - part B, vol. 20, N° 4, novembre 1997 ou bien l'article de Wei Zhao et autres intitulé « Influence of Uniaxial Tensile Strain on the Performance of Partially Depleted SOI CMOS Ring Oscillators », IEEE Electron Device Letters, vol.27, N° 1, janvier 2006, ou encore l'article de Feng Yuan et autres, intitulé « Performance Enhancement of Ring Oscillators and Transimpedance Amplifiers by Package Strain », IEEE Transactions on electron devices, vol.53, N°4, avril 2006. Une solution actuellement utilisée pour remédier à cette modification de paramètres électriques consiste à agir au niveau de la conception même du circuit intégré de façon à essayer d'estimer et d'anticiper les modifications de ces paramètres électriques après encapsulation dans la résine, par exemple en utilisant un schéma de conception spécifique du circuit intégré ou bien, en concevant certains éléments du circuit intégré de façon à leur conférer des valeurs pour ces paramètres électriques (par exemple des fréquences d'oscillation), légèrement différentes des valeurs nominales prévues, afin d'essayer d'obtenir les valeurs nominales souhaitées après encapsulation. Cependant, une telle solution est complexe à mettre en oeuvre, ne permet pas d'anticiper les modifications de toutes sortes de paramètres électriques, et ne permet pas de prendre en compte des contraintes mécaniques additionnelles appliquées par le boîtier sur le circuit intégré lors de la soudure du boîtier sur la carte imprimée, ou bien le vieillissement de la résine qui peut induire des modifications temporelles des contraintes mécaniques appliquées sur le circuit intégré. Selon un mode de mise en oeuvre et de réalisation, il est proposé une solution permettant de rendre le circuit intégré moins sensible aux contraintes mécaniques résultant de l'encapsulation et de mieux prendre en compte l'évolution temporelle de ces contraintes lors du vieillissement du matériau d'encapsulation, par exemple la résine. Selon un aspect, il est proposé un procédé de fabrication d'un composé électronique, comprenant une encapsulation dans un boîtier d'un circuit intégré, le procédé comprenant en outre, préalablement à ladite encapsulation, une protection du circuit intégré par un cadre entourant le circuit intégré sur au moins une partie de sa hauteur. I1 est possible que le cadre soit au moins partiellement voire totalement en contact avec le circuit intégré, ce qui permet de réduire les contraintes exercées sur le substrat du circuit intégré lors de l'encapsulation et au cours du temps, puisque le matériau d'encapsulation n'est pas directement en contact avec le substrat de silicium par exemple et que de ce fait le cadre ne transmet qu'une partie des contraintes exercées. Cela étant il est préférable que le cadre entoure à distance le circuit intégré. En effet, du fait de l'espace entre le cadre et le circuit intégré, le volume de résine au contact du circuit intégré est bien moindre et par conséquent les contraintes mécaniques exercées sur le circuit intégré sont nettement réduites. Et le cadre encaisse ici la majeure partie des contraintes mécaniques sans les transférer au circuit intégré puisque le cadre se situe à distance du circuit intégré. Le cadre fait alors office d'amortisseur ce qui n'est pas le cas lorsqu'il est directement en contact avec le circuit intégré. Cela étant quelle que soit la solution utilisée (cadre en contact avec le circuit intégré ou à distance de celui-ci), le cadre permet de réduire les contraintes mécaniques lors de l'encapsulation mais aussi au cours du temps et également des contraintes additionnelles qui pourraient résulter de la soudure du composant sur une carte. Par ailleurs, même s'il est préférable que le cadre entoure le circuit intégré sur la totalité de sa hauteur, il est suffisant qu'une partie du circuit intégré soit entourée. En effet, dans ce cas, la partie de silicium entourée par le cadre va permettre de rendre moins sensible aux déformations la partie supérieure de silicium du circuit intégré qui n'est pas entourée par le cadre. A titre indicatif, il s'avère suffisant d'entourer le circuit intégré sur environ un tiers de sa hauteur. En général, le circuit intégré est fixé sur un support, connu par l'homme du métier sous la dénomination anglosaxonne de « die attach ». Dans ce cas le cadre entoure le circuit intégré sur au moins une partie de sa hauteur à partir de sa base reposant sur le support. Bien qu'il soit possible de poser le cadre autour du circuit intégré de façon libre, il est prévu, selon un mode de mise en oeuvre, que ladite protection comprenne une solidarisation mutuelle du cadre et du support. Ainsi, par exemple, le cadre peut être fixé par tout moyen sur le support, par exemple par soudure. Cela étant, il est particulièrement avantageux que ladite solidarisation mutuelle du cadre et du support comprenne préalablement à la fixation du circuit intégré sur le support, une déformation du support, par exemple par emboutissage, de façon à former un support comportant un caisson, et une fixation du circuit intégré dans le fond du caisson, les parois latérales du caisson formant alors ledit cadre. Un tel mode de mise en oeuvre permet ainsi d'avoir une seule pièce monobloc qui fait à la fois office de support et de caisson, avec en outre, des bords arrondis du caisson obtenus lors de la déformation, par exemple par emboutissage, ce qui est nettement préférable à des arêtes droites obtenues notamment lorsque le cadre est soudé sur le support. Selon un autre aspect, il est proposé un composant électronique, comprenant un circuit intégré encapsulé dans un boîtier et comprenant en outre, à l'intérieur du boîtier, un cadre entourant, préférentiellement à distance, le circuit intégré sur au moins une partie de sa hauteur, par exemple sur au moins un tiers de sa hauteur. Selon un mode de réalisation, le circuit intégré est fixé sur un support solidaire du cadre. Le support peut être une pièce monobloc déformée de façon à comporter un caisson et le circuit intégré est fixé sur le fond du caisson, les parois latérales du caisson formant ledit cadre. Selon un mode de réalisation, le cadre est ajouré, ce qui permet une meilleure pénétration de la résine entre le circuit intégré et le cadre. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de mise en oeuvre et de réalisation, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 à 5 illustrent schématiquement différents modes de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un composant électronique comportant un circuit intégré 5 réalisé dans et/ou un substrat semiconducteur, par exemple un substrat de silicium. Le circuit intégré est fixé sur un support 7 (« die attach ») par tous moyens, par exemple par collage au moyen d'une colle appropriée 6. Les plots de contact supérieurs du circuit intégré sont, dans cet exemple de réalisation, reliés à des pattes de connexion 3 par l'intermédiaire de fils électriquement conducteurs 4, par exemple des fils en or. Dans cet exemple de réalisation, un cadre 8 est fixé sur le support 7 de façon à entourer le circuit intégré 5 en ménageant un espace E entre les bords latéraux du circuit intégré 5 et les bords du cadre 8. Puis, l'ensemble est encapsulé dans un matériau d'encapsulation, par exemple une résine, de façon à former un boîtier 2. Dans ce mode de réalisation, le boîtier est un boîtier dit « QFP » comportant des pattes de connexion. Ces pattes de connexion sont destinées à être ultérieurement soudées sur une carte imprimée (PCB : « Printed Circuit Board »). Cela étant, l'invention s'applique à tous types de boîtiers ne comportant pas forcément de pattes de connexion, comme les boîtiers dits « BGA » comportant des matrices de billes de connexion. Lors de l'étape d'encapsulation, la résine pénètre notamment dans l'espace e entre le cadre et le circuit intégré. Le cadre étant situé à distance du circuit intégré, il va faire office d'amortisseur et encaisser les contraintes mécaniques induites par la résine d'encapsulation qui peuvent être des contraintes en compression ou en expansion qui sont matérialisées sur la figure 2 par la flèche F. Par ailleurs, le volume de résine contenu dans l'espace E est de ce fait très faible par rapport au volume restant de la résine. Par conséquent, les contraintes induites par la résine directement sur le circuit intégré sont fortement réduites. A titre indicatif, la distance entre le circuit intégré et le cadre peut être comprise entre 100 micromètres et 500 micromètres. Le cadre est avantageusement rigide, par exemple formé du même matériau que celui du support 7. Ainsi, le support 7 et le cadre peuvent être tous deux en cuivre. Cela étant, le cadre et le support peuvent être constitués de deux matériaux différents (par exemple le support en cuivre et le cadre en aluminium). Bien que la hauteur du cadre 8 soit à peu près égale sur les figures 1 et 2, à la hauteur du circuit intégré, une hauteur minimum pour le cadre de l'ordre d'un tiers de la hauteur du circuit intégré permet déjà de réduire significativement les contraintes sur le circuit intégré provoquées par la résine. En effet, la partie inférieure du substrat est protégée par le cadre qui encaisse les contraintes, et cette partie inférieure permet de ce fait de limiter les déformations de la partie supérieure du substrat du silicium non entourée par le cadre. I1 est possible, en fonction du matériel choisi pour le cadre, que celui-ci se déforme légèrement lors de la phase d'encapsulation, et que son extrémité supérieure se rapproche des parois latérales du circuit intégré. Cependant, l'homme du métier saura choisir les dimensions du cadre, et notamment son épaisseur, ainsi que la valeur de la distance entre le cadre et le circuit intégré de façon à ce que même après déformation, le cadre reste à distance du circuit intégré. A titre d'exemple, on pourra par exemple choisir une épaisseur de cadre égale à l'épaisseur du support, par exemple de l'ordre de 0,1 mm. Cela étant, de façon plus générale, une épaisseur de cadre comprise entre la moitié et le double de l'épaisseur du support 7 peut convenir. A titre indicatif lorsque l'épaisseur du support est de l'ordre de 0,1 mm, on peut par exemple choisir une épaisseur de cadre égale à 0,127 mm. Plusieurs solutions sont possibles pour réaliser le cadre. Une première solution, illustrée sur la figure 3, consiste à réaliser le cadre 8 de façon séparée puis à le fixer, par exemple par soudure, sur le support 7. Le circuit intégré sera ensuite fixé sur le support 7 par l'intermédiaire de la colle 6 à l'intérieur du cadre 8. De façon à favoriser la pénétration de la résine entre le circuit intégré et le cadre, il peut être avantageux de prévoir un cadre 8 ajouré comportant, comme illustré sur la figure 3, des ouvertures 80 sur au moins une de ses parois latérales. Une autre possibilité de réalisation du cadre est illustrée sur la figure 4. On procède à un emboutissage 700 d'une plaque 70, par exemple en cuivre, de façon à former un caisson 71 dont la paroi de fond 7 forme le support destiné à recevoir le circuit intégré et dont les parois latérales 72 forment le cadre. On obtient donc une pièce monobloc faisant à la fois office de support et de cadre. Ceux-ci présentent l'avantage, par rapport au mode de réalisation de la figure 3, d'avoir des bords arrondis entre la paroi de fond 7 et les parois latérales 72, ce qui est préférable d'un point de vue mécanique. Puis, comme illustré sur la partie droite de la figure 4, le circuit intégré 5 est fixé par la colle 6 sur la paroi de fond 7, et les parois latérales 72 du caisson font alors office de cadre. Dans les modes de réalisation illustrés sur les figures 3 et 4, le cadre et le support sont mutuellement solidaires. I1 serait également possible, comme illustré sur la figure 5, que le cadre 8 soit posé de façon libre sur le support 7. Plus précisément, on voit sur la partie gauche de la figure 5 que le cadre 8 est réalisé séparément, par exemple en cuivre ou en aluminium. Puis, il est placé de façon libre sur le support 7 autour du circuit intégré 5 fixé sur le support 7 par la colle 6. Puis, comme illustré sur la partie droite de la figure 5, le boîtier d'encapsulation est formé par moulage de la résine autour du cadre et entre le cadre et le circuit intégré. L'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre et de réalisation qui viennent d'être décrits mais en embrasse toutes les variantes. Ainsi il est également possible que le cadre vienne partiellement en contact avec voire enserre totalement à contact le circuit intégré, ce qui permet déjà d'obtenir une diminution des contraintes appliquées sur le circuit intégré par rapport à une configuration sans cadre. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un composant électronique, comprenant une encapsulation d'un circuit intégré (5) dans un boîtier (2), caractérisé en qu'il comprend en outre, préalablement à ladite encapsulation, une protection du circuit intégré (5) par un cadre (8) entourant le circuit intégré (5) sur au moins une partie de sa hauteur. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite protection comprend une disposition mutuelle à distance du cadre (8) et du circuit intégré (5) 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre une fixation du circuit intégré sur un support (7), et ladite protection comprend une solidarisation mutuelle du cadre (8) et du support (7). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel ladite solidarisation mutuelle du cadre et du support comprend préalablement à la fixation du circuit intégré sur le support, une déformation (700) du support de façon à former un support comportant un caisson (71) et une fixation du circuit intégré dans le fond (7) du caisson, les parois latérales (72) du caisson formant ledit cadre. 5. Composant électronique, comprenant un circuit intégré (5) encapsulé dans un boîtier (2), caractérisé en ce qu'il comprend en outre à l'intérieur du boîtier (2), un cadre (8) entourant le circuit intégré (5) sur au moins une partie de sa hauteur. 6. Composant selon la revendication 5, dans lequel le cadre (8) entoure le circuit intégré (5) à distance. 7. Composant selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le circuit intégré est fixé sur un support (7) solidaire du cadre (8). 8. Composant selon la revendication 7, dans lequel le support est une pièce monobloc déformée de façon à comporter un caisson (71) et le circuit intégré (5) est fixé sur le fond (7) du caisson, les parois latérales (72) du caisson formant ledit cadre. 9. Composant selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel le cadre (8) est ajouré.