Brevet FR3024592A1 — publié le 20160205

Procédé de fabrication de circuits intégrés à diodes électro- luminescentes et circuits intégrés obtenus par ce procédé [001] L'invention concerne de domaine de la fabrication de dispositifs d'éclairage à diodes-électroluminescentes. [002] Plus précisément, l'invention porte sur un procédé de fabrication de circuits intégrés (« dice en anglais ») comprenant des diodes électroluminescentes. Pour chaque diode électroluminescente, un circuit intégré comprend une anode et une cathode isolées électriquement l'une de l'autre et intégrées sur ou dans par une structure isolante. La diode électroluminescente est alors électriquement connectée entre l'anode et la cathode, par exemple par des fils conducteurs (technique du « wire bonding » en anglais), par la technologie de puce retournée (« flip chip » en anglais) ou par une combinaison de ces deux techniques. [003] On connait, par exemple par le document EP2755246A2, un tel circuit intégré dans lequelle la structure isolante est surmoulée sur l'anode et la cathode, en laissant une ouverture pour une diode électroluminescente. L'anode et la cathode sont réalisées par la technologie des « grilles de connexion » (« lead frame » en anglais). L'ouverture autour de la diode électroluminescente est ensuite remplie d'une résine protégeant à la fois la diode électroluminescente et ses fils conducteurs de connexion, et diffusant la lumière émise par la diode électroluminescente. [4] On connait également par les documents W02014113045A1 et KR1020120063703A le fait de réaliser de tel circuits par des techniques habituellement utilisées dans le domaine de la fabrication de circuits imprimés 25 flexibles. [5] Un but de l'invention est de fabriquer des circuits intégrés à diodes électroluminescentes par des procédés différents de ceux mentionnés ci-dessus. [6] Ce but est au moins en partie atteint avec un procédé de fabrication de circuits intégrés à diode électroluminescente, dans lequel 30 - on fournit un substrat diélectrique ayant une première et une deuxième faces principales, opposées l'une de l'autre par rapport à l'épaisseur du substrat, - on réalise au moins deux puits de connexion s'étendant, entre les première et deuxième faces principales, à travers le substrat diélectrique, - on réalise au moins une anode et une cathode dans un feuillet de matériau électriquement conducteur, situé sur l'une des première et deuxième faces principales du substrat, - on connecte au moins une diode électroluminescente entre l'anode et la cathode, - on encapsule la diode électroluminescente dans une résine, caractérisé par le fait que la résine est située sur la première face principale du substrat, tandis que l'anode et la cathode sont situées sur la deuxième face principale du substrat. [007] Grâce à ce procédé, l'anode et la cathode se trouvent sous le circuit intégré, c'est-à-dire sur sa face opposée à la face éclairante et le circuit intégré peut être ainsi directement reporté et connecté sur des dispositifs tels que, par exemple, des rubans 15 d'éclairage ou des modules à intégrer dans des lampes. [oos] Le procédé selon l'invention comporte éventuellement l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes, considérées indépendamment les unes des autres ou en combinaison : - la diode électroluminescente est connectée à l'anode et à la cathode par 20 des fils électriquement conducteurs passant par les puits de connexion ; - on réalise un puits de connexion électriquement conducteur relié électriquement avec l'anode ou la cathode, on réalise au moins un plot de connexion sur la première face principale du substrat, relié électriquement au puits de connexion et on connecte la diode électroluminescente à ce 25 plot de connexion avec un fil conducteur ; - une piste de matériau conducteur formant une forme géométrique fermée est réalisée sur la première face du substrat et dans lequel la résine est dispensée sur la diode électroluminescente à l'intérieur de la forme géométrique fermée. 30 [009] L'invention concerne également un circuit intégré obtenu par ce procédé, ainsi qu'un ensemble de circuits intégrés réalisés sur un même substrat et électriquement connectés entre par des pistes conductrices se trouvant sur au moins l'une des première et deuxième faces principales du substrat. [001 0] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée et des dessins annexés sur lesquels : - les figures la à lg représentent schématiquement en coupe différentes étapes d'un exemple de procédé de réalisation d'un circuit intégré conforme à l'invention ; - les figures 2a et 2b représentent schématiquement respectivement vu de dessous et vu de dessus un ensemble de circuits intégrés à différentes étapes du 10 procédé illustré par les figures la à lg ; - la figure 3 représente schématiquement en perspective, un exemple de circuit intégré réalisé conformément au procédé illustré par les figures la à 1g, 2a et 2b. [0011] Sur ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner des éléments identiques ou similaires. 15 [0012] L'invention est illustrée dans la suite à l'aide d'un exemple de mode de réalisation particulier d'un circuit intégré 100. [0013] Comme représenté sur la figure 1 a, on fournit, dans un procédé en continu, un substrat 1 diélectrique, flexible et colaminé avec un premier feuillet 3 électriquement conducteur. Le substrat 1 est par exemple constitué de verre époxy, 20 ou de PVC ou de polyimide ou tout autre matériau diélectrique flexible approprié. Le substrat diélectrique se présente sous forme d'une bande s'étendant essentiellement dans deux directions et ayant une épaisseur limitée par une première 5 et une deuxième 7 face principales. Le premier feuillet 3 est par exemple constitué d'un alliage de cuivre (dans ce cas l'ensemble du substrat 1 et du premier feuillet 3 25 constitue un stratifié cuivré - « copper clad » en anglais). Le premier feuillet 3 recouvre essentiellement la première face du substrat 1. [0014] L'ensemble du substrat 1 et du premier feuillet 3 sont ensuite perforés de part en part, à travers l'épaisseur de l'ensemble, afin de réaliser des vias ou puits de connexion 9 (voir figure 1 b). 30 [0015] Après perforation, un deuxième feuillet 11 électriquement conducteur est déposé, par exemple par collage sur la deuxième face du substrat 7. Ce deuxième feuillet 11 obture donc les puits de connexion 9 pour former des trous borgnes. Il est par exemple constitué également d'un alliage de cuivre (voir Fig. 1c). [0016] Des motifs 13 sont ensuite réalisés sur les premier 3 et deuxième 11 feuillets par des techniques de photolithographie et gravure. À l'issue de ces étapes (voir 5 figure 1d), on obtient un circuit imprimé comportant essentiellement : - un réseau de plots de connexion 15 gravés dans le premier feuillet 3, - un réseau de barrières 17 (par exemple chacune circulaire) gravées dans le premier feuillet 3, permettant de contenir une résine comme ce sera expliqué plus loin, et 10 - un réseau d'anode et cathode 19 gravées dans le deuxième feuillet 11. [0017] Les barrières 17 sont donc constituées chacune respectivement d'une piste de matériau conducteur formant une forme géométrique fermée. Cette forme géométrique est par exemple circulaire, mais d'autres formes pourraient être envisagées (par exemple oblongue ou allongée pour couvrir toute une série de 15 diodes électroluminescentes). [0018] Le premier feuillet 3 reçoit ensuite, par exemple par des techniques de photolithographie et électrodéposition, une ou plusieurs couches 21 de matériau conducteur (par exemple 3pm de nickel et 100nm d'argent) afin d'une part de métalliser les puits de connexion 9 et de relier ainsi électriquement les premier 3 et 20 deuxième 11 feuillets conducteurs (voir figure 1 e). Avantageusement, la dernière couche 21 déposée constitue une surface réfléchissante de couleur appropriée pour réfléchir la lumière (argentée par exemple). [0019] Une ou plusieurs diodes électroluminescentes 23 et Zehner sont collées et connectés aux plots de connexion du premier feuillet 3 (voir figure 1f). La pâte 25 adhésive 25 utilisée pour coller les diodes 23 est avantageusement recuite avant la connexion de celles-ci aux plots de connexion 15. La connexion de chaque diode 23 est par exemple réalisée à l'aide de fils conducteurs 27 (fils d'or de 25 microns de diamètre par exemple). Alternativement cette connexion peut être réalisée par la technique de la « puce retournée ». 30 [0020] Chaque circuit intégré 100 ainsi réalisé reçoit ensuite une résine 29 d'encapsulation (voir figure 1g). Cette résine 29 protège là où les diodes électroluminescentes 23 et leur connexion, et permet également de diffuser la lumière. La résine 29 est déposée sur chaque circuit intégré 100 en quantité adaptée pour constituer une lentille 31 de forme appropriée. La barrière 17 limite la zone sur laquelle la résine 29 peut s'étaler. Ainsi on peut définir la forme de la lentille 31 en ajustant notamment [0021] - le diamètre de la barrière 17, [0022] - la quantité de résine 29 déposée sur chaque circuit intégré 100, et [0023] - la viscosité de la résine 29. [0024] La résine 29 est recuite pour la solidifier. [0025] La couleur de la lumière émise par le circuit intégré 100 peut être ajustée en Io ajoutant à la résine 29 des additifs tels que du phosphore. [0026] Comme représenté sur les figures 2a et 2b, les circuits intégrés 100 ainsi obtenus en bande 200 par le procédé en continu décrit ci-dessus peuvent être ensuite individualisés avant d'être reporté dans des dispositifs plus complexes. [0027] Alternativement, on peut conserver des circuits intégrés sur une bande 200, 15 et électriquement connectés entre eux, pour former des modules plus complexes qui seront intégrés dans des dispositifs tels que des lampes. [0028] Un exemple de circuit intégré obtenu par ce procédé est représenté sur la figure 3. Celui-ci comporte deux diodes électroluminescentes 23 ainsi qu'une diode Zehner 33. Dans ce cas, les puits de connexion 9 entre les plots de connexion 15 20 d'une part, et l'anode de la cathode 19 d'autre part, sont réalisés à l'extérieur du périmètre défini par la barrière 17 pour la résine 29. [0029] Alternativement, on peut utiliser un substrat 1 avec un feuillet conducteur uniquement sur la deuxième face 7, la connexion des diodes 23, 33, à l'anode et la cathode 19 étant réalisée par des fils de connexion 27 soudés directement au fond 25 des puits de connexion 9, à travers le substrat 1. [0030] Alternativement, les plots de connexion 15, d'une part et/ou l'anode et la cathode 19 d'autre part, peuvent être obtenus sous forme de grille de connexion (« lead frame ») avant d'être reportés sur l'une des première 5 et deuxième 7 faces du substrat 1. 30 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication de circuits intégrés à diode électroluminescente (23), dans lequel - on fournit un substrat (1) diélectrique ayant une première (5) et une deuxième (7) faces principales, opposées l'une de l'autre par rapport à l'épaisseur du substrat (1), - on réalise au moins deux puits de connexion (9) s'étendant, entre les première (5) et deuxième (7) faces principales, à travers le substrat (1), - on réalise au moins une anode et une cathode (19) dans un feuillet (3 ou 11) de matériau électriquement conducteur, situé sur l'une des première (5) et deuxième (7) faces principales du substrat (1), - on connecte au moins une diode électroluminescente (23) entre l'anode et la cathode (19), - on encapsule la diode électroluminescente (19) dans une résine (29), caractérisé par le fait que la résine (29) est située sur la première face (5) principale du substrat (1), tandis que l'anode et la cathode (19) sont situées sur la deuxième face (7) principale du substrat (1). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la diode électroluminescente (23) est connectée à l'anode et à la cathode (19) par des fils électriquement conducteurs (27) passant par les puits de connexion (9). 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on réalise un puits de connexion (9) électriquement conducteur relié électriquement avec l'anode ou la cathode (19), on réalise au moins un plot de connexion (15) sur la première face (3) principale du substrat (1), relié électriquement au puits de connexion (9) et on connecte la diode électroluminescente (23) à ce plot de connexion (15) avec un fil conducteur (27). 4. Procédé selon la revendication 1 ou 3, dans lequel une piste (17) de matériau conducteur formant une forme géométrique fermée est réalisée sur la première face (3) du substrat (1) et dans lequel la résine (29) est dispensée sur la diode électroluminescente (23) à l'intérieur de la forme géométrique fermée. 5. Circuit intégré à diode électroluminescente, comprenant - un substrat (1) diélectrique ayant une première (5) et une deuxième (7) faces principales, opposées l'une de l'autre par rapport à l'épaisseur du substrat (1), - au moins deux puits de connexion (9) s'étendant, entre les première (5) et deuxième (7) faces principales, à travers le substrat (1), - au moins une anode et une cathode (19) réalisées dans un feuillet (3 ou 11) de matériau électriquement conducteur, situé sur l'une des première (5) et une deuxième (7) faces principales du substrat (1), - au moins une diode électroluminescente (23) connectée entre l'anode et la cathode (19), - une lentille (31) de résine (29) encapsulant la diode électroluminescente (23), caractérisé par le fait que la résine (29) est située sur la première face (5) principale du substrat (1), tandis que l'anode et la cathode (19) sont situées sur la deuxième face (7) principale du substrat (1). 6. Circuit intégré selon la revendication 5, dans lequel la diode électroluminescente (23) est connectée à l'anode et à la cathode (19) par des fils (27) électriquement conducteurs passant par les puits de connexion (9). 7. Circuit intégré selon la revendication 5, comprenant un puits de connexion (9) électriquement conducteur relié électriquement avec l'anode ou la cathode (19), au moins un plot de connexion (15) sur la première face (5) principale du substrat (1), relié électriquement au puits de connexion (9), la diode électroluminescente (23) étant connectée à ce plot de connexion (15) avec un fil conducteur (17). 8. Circuit intégré selon la revendication 5 ou 7, comprenant une piste (17) de matériau conducteur formant une forme géométrique fermée réalisée sur la première face (5) du substrat (1) et dans lequel la résine (29) est dispensée sur la diode électroluminescente (23) à l'intérieur de la forme géométrique fermée pour former la lentille (31). 9. Ensemble de circuits intégrés selon l'une des revendications 5 à 8, se trouvant sur un même substrat (1) et électriquement connectés entre par des pistes conductrices se trouvant sur au moins l'une des premières (5) et deuxième (7) Io faces principales du substrat (1).