Brevet FR2968647A1 — publié le 20120615

«Circuit comportant un composant recouvert d'un écot, procédé pour réaliser un tel circuit: et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé» La présente invention concerne un circuit électronique constitué d'un substrat sur, au moins, une face duquel est monté au moins un composant auquel est rattaché des premiers moyens de connexion, d'au moins un capot reposant sur ledit substrat pour recouvrir ledit composant. L'invention concerne aussi un procédé pour réaliser l'encapsulation ou la mise sous capot d'un composant destiné à un tel circuit et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention s'applique notamment au microsystème nécessitant des composants tels que des capteurs exigeant une protection vis à vis de l'extérieur ou du moins un certain I O isolement vis-à-vis de l'environnement. Le document de brevet WO 2010/012966 décrit uti procédé qui réalise l'encapsulation de composants pour de tels circuits. Bien que le procédé décrit donne entière satisfaction, il ne répond pas à toutes les configurations que l'on souhaite réaliser. L'invention vise à fournir des mesures pour donner une certaine flexibilité pour établir des configurations dans l'implémentation de circuits comprenant des composants nécessitant une encapsulation. L'invention apporte. donc, un perfectionnement au procédé déjà décrit dans le document de brevet précité. Pour cela, un tel circuit est remarquable en ce qu'il est prévu au moins un passage 20 de connexion pour relier lesdits premiers moyens de connexion à l'extérieur dudit capot. Ainsi, l'invention permet des connexions du composant disposé sous le capot avec le monde extérieur en traversant le capot. Ceci apporte bien souvent une grande simplification dans l'établissement des connexions du circuit. La description suivante accompagnée des dessins ci-annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Dans les dessins t la figure I explicite la fabrication d'un microcircuit conformément à l'invention, 2968647 -2 la figure 2 explicite la fabrication d'un microcircuit conformément à une variante de l'invention, la figure 3 est un schéma d'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, les figures 4 et 5 explicitent la fabrication d'un microcircuit conformément à une autre variante de l'invention. la figure 6 montre un circuit comportant sur les deux faces du substrat, un capot. Sur ces figures, les éléments communs portent tous les mêmes références sur toutes les figures. A la figure 1, la référence 1 indique un microcircuit comportant un composant électronique 3 tel qu'une sonde de température ou un microphone à électret disposé sur un substrat accueil 10, nécessitant d'être protégé des agressions extérieures ou d'être isolé de sorte à être placé dans un environnement contrôlé. A ce composant 3, sont rattachés des premiers moyens de connexion 15, plaqués sur le substrat d'accueil 10. La référence 20 montre un substrat dit substrat « moule » qui contient le capot 22. Dans cet exemple décrit, le capot comporte une partie creuse 23 pour recouvrir le microcircuit 1 et une corolle 24 disposée sur le pourtour de cette partie 23. Une couche 25 dite couche d'adhérence contrôlée est intercalée entre le capot 22 et le substrat 20, comme cela est montré en A et B. Un cordon de soudure 40 est placé sur la corolle 24 entourant la partie 23 en vue de sa fixation sur le substrat 10. Conformément à un aspect de l'invention, on a prévu des liaisons de passage formées, notamment au moyen de rivets de métallisation 50 et 51, ou VIA qui traversent le capot 22. Ces rivets vont prendre contact sur les connexions 15 après la soudure, voir la figure 1 en C et D. La figure 1 montre en A les substrats 10 et 20 séparés. En B les deux substrats 10 et 20 sont pressés l'un contre l'autre et le cordon de soudure est chauffé afin que le capot 22 soit bien fixé sur le substrat 10. En C, on illustre la séparation des deux substrats 10 et 20. Cette opération est réalisée en utilisant judicieusement les propriétés de la couche 25 pour que le moule puisse se détacher facilement du capot 22. - 3 En D, on voit le circuit terminé. Les deux rivets 50 et 51 débouchent à l'extérieur et constituent ainsi un passage vers cet extérieur. On en profite, alors, pour y fixer soit un plot de connexion 60 (bump) soit aussi un fil de liaison 61. On trouvera des détails sur ces opérations de moulage et de démoulage en se rapportant au document de brevet précité. L'idée de l'invention peut être mise à profit pour effectuer des interconnexions sur le microcircuit avec l'élément 3 mis sous capot. Ceci est montré à la figure 2. Comme cela est montré en A, l'élément 3 comporte des premiers moyens de connexion 15 qui nécessitent d'être raccordées à des deuxièmes moyen de connexion 70 faisant partie du reste du circuit 1. Pour cela, on a prévu au niveau de la corolle 24 du capot 22 des liaisons de passages constituées par des rivets métallisés 50 et 50', d'une part, et des rivets 51 et 51,' d'autre part, placés respectivement de chaque côté du cordon de soudure 40. Des ponts de liaisons 80 et 81 disposés sur le dessus de la corolle 24 du capot 22 relient respectivement les rivets 50 et 50' et les rivets 51 et 51'. Des liaisons électriques entre les connexions 15 et 70 sont assurées. Comme à la figure 1, les deux substrats et les cordons de soudure 40 sont chauffés et pressés l'un comme l'autre, comme cela est montré en B à la figure 2, pour assurer un contact mécanique entre les deux substrats. En C, on enlève le substrat « moule » ce que permet la couche 24 qui se détache du capot 22. En D, on montre le circuit 1 fini muni du capot 22 avec les connexions qui le traversent. Le procédé d'encapsulation découle de ce qui a été explicité ci-dessus. En d'autres termes, ce procédé comporte donc les étapes suivantes : - disposition sur un substrat 10 des éléments dudit circuit dont un au moins nécessite un capot, - création d'un moule 20 sur lequel est inséré ledit capot avec lesdits passages de connexions et avec ledit cordon de soudure 40. Une couche intermédiaire 24 placée entre le capot 22 et le substrat moule 20 assure le maintien de ce capot et permet aussi le détachement de celui-ci lorsque le capot sera soudé au substrat 10. - mise en vis-à-vis dudit moule 20 avec ledit substrat 10, - fonte dudit cordon 40, - séparation dudit moule dudit substrat pour obtenir le circuit 1. 2968647 -4 La figure 3 montre un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Là encore, on se reportera au document de brevet WO 2010/012966 précité. Cette figure 3 montre les deux substrats 10 et 20 rattachés à des platines motorisées 100 et 101 permettant des déplacements selon trois axes orthogonaux. 5 Les substrats 10 et 20 sont maintenus par des moyens de maintien 110 et 111. Tout ceci est placé dans une enceinte 150 dans laquelle on peut faire le vide au moyen d'une pompe à vide 155. Ainsi, le vide va régner à l'intérieur du capot 22. Selon cette méthode, on peut aussi prévoir des capots remplis d'un gaz donné tel que l'azote etc. La pompe à vide est alors remplacée par des moyens, tels que des 10 bouteilles, destinés à fournir dans l'enceinte 150 le gaz requis. I1 est donc possible d'obtenir une atmosphère bien définie, gaz, vide à l'intérieur du capot 22. Les capots décrits ci-dessus, comportant une corolle, sont considérés comme étant des capots de premier type. Mais ils peuvent avoir des formes différentes de celle montrée ci-dessus. Les figures 4 et 5 montrent la mise en application de l'invention relative à 15 d'autres sortes de capot. La figure 4 explicite les premières étapes de réalisation d'un circuit comportant des composants recouvert d'un capot 22 formé d'une plaque 22A reposant sur une paroi formant un cylindre 22B autour du composant 3. Ce capot est considéré comme étant du deuxième type. En A, sur cette figure le capot est fixé sur le substrat moule 20 de la même 20 manière déjà décrite. En B, les substrats sont mis en vis-à-vis pour être pressés l'un contre l'autre. En C, la soudure est effectuée en utilisant, au moins partiellement, la paroi 22B comme cordon de soudure. La figure 5 montre en D la séparation des deux substrats 10 et 20, le capot se désolidarise du substrat 20 grâce aux propriétés de la couche 25 déjà décrite. En E, on montre le circuit ainsi réalisé. 25 Sur les figures 4 et 5, les passages au travers du capot 22A, 22B) s'effectuent au moyen de VIA qui portent les références 50 et 50' d'une part et 51 et 51' d'autre part. Les passages de connexions 50 et 50' constituées par des VIA sont reliées extérieurement par un pont de liaison 80 et les liaisons de passage 51 et 51' par un autre pont 81. Ainsi les liaisons électriques entre les connexions 15 et 70 sont assurées. 30 Ce mode de réalisation apporte l'avantage que la surface occupée est diminuée puisqu'il n'y a plus de corolle. Il est à noter aussi que l'invention s'applique au cas où les composants auxquels on a adjoint un capot peuvent se situer sur les deux faces du substrat comme montré à la figure 6. Sur cette figure, le substrat 10 comporte sur une face des composants 3 et 3' auxquels sont adjoints respectivement des capots 22 et 22'. Sur l'autre face du substrat 10 un composant 3" est aussi fixé, il est recouvert d'un capot 22" Il est à noter que les alignements s'effectuant de manière automatiques peuvent être réalisés en utilisant des surfaces hydrophiles et hydrophobes. Les systèmes basés sur des aimants peuvent aussi être envisagés. Il est à noter, également, sans sortir du cadre de l'invention, que le capot peut être isolant ou conducteur. Il est aussi possible de ménager une couche d'isolant sur le bord à fixer d'un capot conducteur de sorte à l'isoler du reste du circuit. REVENDICATIONS. 1- Circuit électronique constitué d'un substrat (10) sur, au moins, une face duquel est monté au moins un composant (3) auquel est rattaché des premiers moyens de connexion (15), d 'au moins un capot (22) reposant sur ledit substrat (10) pour recouvrir ledit composant (3), caractérisé en ce qu'il est prévu au moins un passage de connexions (50) pour relier lesdits premiers moyens de connexion (15) à l'extérieur dudit capot (22). 2- Circuit électronique selon la revendication 1 comportant des deuxièmes moyens de connexions (70) situés à l'extérieur dudit capot, caractérisé en ce qu'il est prévu des liaisons électriques (50, 50', 51, 51', 80, 81) pour relier lesdits premiers moyens de connexion (15) avec des deuxièmes moyens de connexion (70) en traversant ledit capot (22) en utilisant lesdits passages de connexion. 3- Circuit électronique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les passages de connexions (50, 50', 51, 51', ) sont formés à partir de passage de connexion constitués par des rivets métallisés (50, 50', 51, 51'). 4- Circuit électronique selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il est prévu un capot de premier type pour certains composants, formé d'une partie creuse (23) pour envelopper ledit composant et d'une corolle (24) entourant ladite partie creuse et reposant sur ledit substrat. 5- Circuit électronique selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comporte un capot de deuxième type pour d'autres composants formé d'une plaque (22A) comportant une paroi (22B) reposant sur ledit substrat (10). 6- Circuit électronique selon la revendication 4, pour lequel le capot (22) est fixé audit substrat au moyen d'un cordon de soudure (40) placé entre la corolle (24) et le substrat (10), caractérisé en que pour réaliser une liaison électrique pour relier les premiers (15) et deuxièmes moyens de connexion (70), sont disposées sur la corolle (24), de part et d'autre du cordon de soudure (40), une première liaison de passage par rivet métallisé (50, 51) au niveau des premiers moyens de connexion (15) et une deuxième liaison de passage par rivet métallisé (50', 51') au niveau des deuxièmes moyens de connexion (70) et en ce que ladite liaison électrique comporte des ponts de liaison (80, 81) reliant les première et deuxième liaison de passage.- 7 7- Circuit électronique selon la revendication 5, caractérisé en que ladite paroi (22B) constitue au moins partiellement un cordon de soudure et en ce que pour réaliser une liaison électrique pour relier les premier et deuxième moyens de connexion, sont disposées sur la corolle (24), de part et d'autre du cordon de soudure (40), une première liaison de passage par rivet métallisé (50, 51) au niveau des premiers moyens de connexion (15) et une deuxième liaison de passage par rivet métallisé (50', 51') au niveau des deuxièmes moyens de connexion (70) et en ce que ladite liaison électrique comporte des ponts de liaison (80, 81) reliant les première et deuxième liaison de passage. 8- Circuit électronique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des capots peuvent être disposés sur les deux faces dudit substrat. 9- Procédé pour réaliser un circuit selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - disposition sur un substrat des éléments (3) dudit circuit dont un au moins nécessite un capot (22), - création d'un moule (20) sur lequel est inséré ledit capot (22) avec lesdits passages de connexions (50, 51) et avec ledit cordon de soudure (40), - mise en vis-à-vis dudit moule avec ledit substrat, - fonte dudit cordon, - séparation dudit moule dudit substrat. 10- Dispositif pour la mise en application dudit procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte (150) dans laquelle est effectuée la mise en application dudit procédé et un dispositif d'atmosphère (155) pour créer l'atmosphère requise à l'intérieur de ladite enceinte.