Brevet FR3040535A1 — publié le 20170303

Dispositif électronique muni d'un élément conducteur intégré et procédé de fabrication La présente invention concerne le domaine des dispositifs électroniques. Des dispositifs électroniques connus, généralement de forme parallélépipédique, comprennent une plaque de support, incluant un réseau de connexion électrique, une puce de circuits intégrés montée sur l'une des faces de la plaque de support et un bloc d'encapsulation dans lequel est noyée la puce. La puce est reliée au réseau de la plaque de support par des éléments de connexion électrique tels que des billes, interposés entre la plaque de support et la puce, ou par des fils de connexion électrique noyés dans le bloc d'encapsulation. De tels dispositifs électroniques sont montés sur des plaques de circuits imprimés, généralement par l'intermédiaire d'éléments de connexion électrique tels que des billes, reliant le réseau de connexion électrique des plaques de support et le réseau de connexion électrique des plaques de circuits imprimés. Lorsque les puces génèrent des signaux radioélectriques devant être émis ou traitent des signaux radioélectriques reçus, les antennes d'émission ou de réception sont réalisées sur les plaques de circuits imprimés. Les signaux électriques suivent des chemins résistifs très longs qui sont constitués par des lignes du réseau de connexion électrique des plaques de circuits imprimés, les éléments de connexion électrique entre les plaques de circuits imprimés et les plaques de support, des lignes du réseau de connexion électrique des plaques de support et les éléments de connexion électrique entre les plaques de support. De tels chemins dépendent en outre de la qualité des interconnexions issues de la fabrication. Les dispositions ci-dessus constituent un handicap notamment lorsque la dimension nécessaire des antennes, pour la transmission de 3040535 2 signaux radioélectriques à des fréquences de l'ordre du giga Hertz ou supérieures, voire très supérieures, au giga Hertz, devient réduite. Selon un mode de réalisation, il est proposé un dispositif électronique qui comprend une plaque de support présentant une face 5 de montage et incluant un réseau de connexion électrique, au moins une puce de circuits intégrés, montée sur ladite face de montage de la plaque de support et reliée audit réseau de connexion électrique, un bloc d'encapsulation dans lequel la puce est noyée, ce bloc d'encapsulation s'étendant au-dessus de la puce et autour de cette 10 dernière sur ladite face de montage de la plaque de support, et au moins un élément additionnel en une matière conductrice de l'électricité, au moins en partie noyé dans ledit bloc d'encapsulation, cet élément additionnel conducteur présentant au moins une portion principale s'étendant parallèlement à ladite plaque de support et 15 présentant au moins une portion secondaire reliée électriquement à ladite puce. Ladite portion secondaire de l'élément additionnel conducteur peut être reliée à au moins un contact électrique aménagé sur ladite face de montage de ladite plaque de support à distance de la périphérie 20 de la puce. Ladite portion secondaire de l'élément additionnel conducteur peut être reliée à au moins un contact électrique aménagé sur une face frontale de ladite puce. Ladite portion secondaire dudit élément additionnel conducteur 25 peut être repliée en direction de la plaque de support par rapport à sa portion principale. Une matière de soudage peut être interposée entre ladite portion secondaire dudit élément additionnel conducteur et ledit contact électrique de la plaque de support. 30 Ledit bloc d'encapsulation peut présenter une cavité découvrant au moins partiellement ladite portion principale dudit élément additionnel conducteur. Ladite portion principale dudit élément additionnel conducteur peut s'étendre au-dessus et à distance de la puce. 3040535 3 Ledit élément additionnel conducteur peut constituer une antenne radioélectrique. Ledit bloc d'encapsulation peut comprendre deux parties superposées entre lesquelles ledit élément additionnel conducteur 5 s'étend. Il est également proposer un procédé de fabrication d'un dispositif électronique, dans lequel on dispose d'un dispositif électronique primaire comprenant une plaque de support, une puce de circuits intégrés montée sur une face de montage de la plaque de 10 support et un bloc primaire d'encapsulation s'étendant au-dessus de la puce et autour de la puce sur ladite face de montage de la plaque de support, le bloc d'encapsulation présentant une face frontale parallèle à la plaque de support ; et d'un élément additionnel en une matière conductrice de l'électricité, conformé de façon à présenter au moins 15 une portion principale et au moins une portion secondaire. Le procédé comprend : réaliser un trou au travers dudit bloc primaire d'encapsulation du dispositif électronique primaire, depuis sa face frontale, jusqu'à découvrir au moins partiellement un contact électrique ladite face de montage de ladite plaque de support ou de la 20 puce ; installer ledit élément additionnel conducteur dans une position telle que sa portion principale s'étende sur ladite face frontale du bloc primaire d'encapsulation et sa portion secondaire soit reliée audit contact électrique dans ledit trou ; et réaliser un bloc additionnel d'encapsulation sur ledit bloc primaire d'encapsulation dudit dispositif 25 électronique primaire, le bloc primaire d'encapsulation et le bloc additionnel constituant un bloc final d'encapsulation dans lequel ledit élément additionnel conducteur est au moins partiellement noyé. Le procédé peut comprendre : disposer d'un élément additionnel conducteur présentant une portion secondaire repliée par 30 rapport à sa portion principale et installer l'élément additionnel conducteur dans une position telle que cette portion secondaire soit engagée dans ledit trou du bloc d'encapsulation du dispositif électronique primaire. 3040535 4 Le procédé peut comprendre : relier la portion secondaire dudit élément additionnel conducteur audit contact électrique par de la matière de soudure. Le procédé peut comprendre : réaliser une rainure dans la face 5 frontale du bloc primaire d'encapsulation du dispositif électronique primaire et installer au moins ladite partie principale dudit élément additionnel conducteur dans cette rainure. Le procédé peut comprendre : coller au moins en partie ledit élément additionnel conducteur sur la face frontale du bloc primaire 10 d'encapsulation du dispositif électronique primaire. Le procédé peut comprendre : réaliser un évidement dans le bloc additionnel d'encapsulation, de façon à découvrir partiellement ladite partie principale dudit élément additionnel conducteur. Le procédé peut comprendre : avant d'installer ledit élément 15 additionnel conducteur, réaliser un évidement dans ledit bloc primaire d'encapsulation du dispositif électronique primaire et installer ledit élément additionnel conducteur dans une position telle que ladite portion principale de cet élément additionnel conducteur recouvre totalement et ferme cet évidement. 20 Des dispositifs électroniques et leurs modes de fabrication vont maintenant être décrits à titre d'exemples de réalisations, illustrés par le dessin sur lequel : - la figure 1 représente une coupe d'un dispositif électronique selon l'invention ; 25 - la figure 2 représente une vue de dessus du dispositif électronique de la figure 1 ; - la figure 3 représente une étape de fabrication, en coupe, du dispositif électronique de la figure 1 ; - la figure 4 représente une autre étape de fabrication, en 30 coupe, du dispositif électronique de la figure 1 ; - la figure 5 représente une autre étape de fabrication, en coupe, du dispositif électronique de la figure 1 ; - la figure 6 représente une autre étape de fabrication, en coupe, du dispositif électronique de la figure 1 ; 3040535 5 5 électronique de la figure 9. Comme illustré sur les figures 1 et 2, selon un exemple de 10 réalisation, un dispositif électronique final 1 comprend une plaque de support 2, incluant un réseau intégré de connexion électrique 3, une puce de circuits intégrés 4 montée sur une face frontale de montage 5 de la plaque de support 2 et un bloc final d'encapsulation 6 dans lequel est noyée la puce 4 et qui s'étend sur la puce 4 et autour de 15 cette dernière, sur la face de montage 5 de la plaque de support 2, de telle sorte que le dispositif électronique 1 se présente sous la forme d'un parallélépipède. Selon une variante de réalisation représentée, la puce de circuits intégrés 4 est montée sur la face de montage 5 de la plaque de 20 support 2 par l'intermédiaire d'éléments de connexion électrique 7, tels que des billes, qui relient sélectivement la puce 4 et le réseau de connexion électrique 3. Selon une autre variante de réalisation, la puce 4 pourrait être collée sur la face de montage 5 de la plaque de support 2 et être reliée au réseau de connexion électrique 3 par des fils de 25 connexion électrique noyés dans le bloc d'encapsulation 6. Le dispositif électronique 1 comprend en outre un élément additionnel intégré 7 en une matière conductrice de l'électricité, de préférence rigide, noyé dans le bloc d'encapsulation 6. L'élément additionnel conducteur 7 comprend une portion 30 principale 8 qui s'étend parallèlement à la face de montage 5 de la plaque de support 2 et une portion secondaire 9 qui relie la portion principale 8 à un contact électrique 10 du réseau de connexion électrique 3 par l'intermédiaire d'une matière de soudure 11, ce contact électrique 10 étant aménagé sur la face de montage 5 de la - la figure 7 représente une coupe d'un autre dispositif électronique selon l'invention ; - la figure 8 représente une coupe d'un autre dispositif électronique selon l'invention ; - la figure 9 représente une coupe d'un autre dispositif électronique selon l'invention ; et - la figure 10 représente une vue de dessus du dispositif 3040535 6 plaque de support 2 et étant situé à distance et à l'extérieur de la périphérie de la puce 4 et à distance et à l'intérieur de la périphérie du bloc d'encapsulation 6. Selon une variante de réalisation représentée, la portion 5 principale 8 de l'élément additionnel conducteur 7 s'étend au-dessus et à distance de la puce 4 et la portion secondaire 9 est repliée vers la plaque de support 2 par rapport à la portion principale 8. L'élément additionnel conducteur 7, préfabriqué, peut par exemple être formé par emboutissage d'une feuille métallique allongée 10 dont la portion principale 8 est à plat au-dessus et à distance de la plaque de support 2 et de la puce 4, la portion secondaire 9 pouvant être réduite à une patte repliée. L'élément additionnel conducteur 7 peut être obtenu par découpage d'une plaque métallique et formage simultané ou postérieur à la découpe. 15 Le dispositif électronique 1 peut être muni d'éléments de connexion électrique extérieure 12, tels que des billes, disposés sur des contacts électriques 13 du réseau de connexion électrique 3 aménagés sur une face 14 de la plaque de support 2, opposée à la face de montage 5, ces contacts électriques 13 étant reliés 20 sélectivement au réseau de connexion électrique 3 de la plaque de support 2. Le dispositif électronique 1 peut être réalisé de la manière suivante. Comme illustré sur la figure 3, on dispose d'un dispositif 25 électronique primaire 15, préfabriqué, qui comprend la plaque de support 2, la puce 4 montée comme décrit précédemment et un bloc primaire d'encapsulation 16 dans lequel est noyée la puce 4 et qui s'étend, autour de la puce 4, sur la face de montage 5 de la plaque de support 2. Le bloc primaire d'encapsulation 16 présente une face 30 frontale 17 qui est parallèle à la plaque de support 2 et qui s'étend au- dessus et à distance de la puce 4. Comme illustré sur la figure 4, on réalise localement un trou 18 au travers du bloc primaire d'encapsulation 16, depuis sa face frontale 17, en un endroit situé entre la périphérie de la puce 4 et la périphérie 3040535 7 du bloc primaire d'encapsulation 16, de façon à découvrir le contact électrique 10. Puis, on dépose une goutte d'une matière de soudure 11 au fond du trou 18 sur le contact électrique 10. Ensuite, comme illustré sur la figure 5, on installe l'élément 5 additionnel conducteur 7, préfabriqué par formage et découpage, sur le bloc primaire d'encapsulation 16, dans une position telle que sa portion principale 8 s'étende au-dessus de la face frontale 17 et sa portion secondaire 9 soit engagée dans le trou 18, l'extrémité de la portion secondaire venant en contact sur la matière de soudage 11. 10 Puis, optionnellement, on colle par exemple au moins la partie de la portion principale 8 la plus éloignée de la portion secondaire 9 sur la face frontale 17 grâce à un point de colle 19. Selon une variante de réalisation, illustrée optionnellement sur la figure 2, une rainure de positionnement 16a débouchant dans le trou 18 pourrait être réalisée 15 dans la face frontale 17 du bloc primaire d'encapsulation 16, la portion principale 8 de l'élément additionnel conducteur 7 pouvant être insérée dans cette rainure 16a et ainsi mise en position et maintenue en place. Ensuite, on passe le dispositif électrique 15 dans un four pour 20 produire la soudure de la portion secondaire 9 de l'élément additionnel conducteur 7 sur le contact électrique 10 par l'intermédiaire de la matière de soudure 11, l'élément additionnel conducteur 7 étant maintenu grâce au point de colle 19. Ensuite, comme illustré sur la figure 6, on réalise un bloc 25 d'encapsulation additionnel 20 sur le bloc primaire d'encapsulation 16 de façon à recouvrir l'élément additionnel conducteur 7, de telle sorte que le bloc primaire d'encapsulation 16 et le bloc d'encapsulation additionnel 20 constituent le bloc final d'encapsulation 6 et que l'on obtienne le dispositif électronique final 1 tel que décrit précédemment 30 en référence aux figures 1 et 2. Comme illustré sur la figure 7, selon un autre exemple de réalisation, le dispositif électronique final 1 peut être considéré comme un nouveau dispositif électronique primaire 21, sur lequel on 3040535 8 réalise des étapes équivalentes aux étapes décrites plus haut en référence aux figures 4 à 6, par exemple de la manière suivante. On réalise un trou 22 dans ou au travers du bloc d'encapsulation 6 depuis sa face frontale 6a, en un endroit différent de 5 celui du trou antérieur 18, de façon à découvrir un autre contact électrique 23 du réseau de connexion électrique 3, cet autre contact électrique 23 étant aménagé sur la face de montage 5 de la plaque de support 2. Puis, on dépose une goutte d'une matière de soudure 24 sur ce 10 contact électrique 23 au fond du trou 22. Ensuite, on installe un autre élément additionnel conducteur 25 équivalent à l'élément conducteur additionnel 7, dont une portion principale est placée sur la face frontale 6a du bloc d'encapsulation 6 et une partie secondaire est engagée dans le trou 22 pour être placée 15 sur la goutte 24. Puis, on soude. Enfin, on réalise un autre bloc additionnel d'encapsulation 26 sur le bloc d'encapsulation 6 en recouvrant l'autre élément additionnel conducteur 25, de façon à former un autre bloc final d'encapsulation 27 constitué du bloc d'encapsulation 6 et du bloc additionnel 20 d' encapsulation 26. On obtient alors un dispositif électronique final 28 équipé des deux éléments additionnels conducteurs 7 et 25, noyés dans ce bloc final d'encapsulation 27. Comme illustré sur la figure 8, selon un autre exemple de 25 réalisation, un dispositif électronique final 28 se différencie du dispositif électronique 1 décrit précédemment par le fait qu'il comprend un élément additionnel conducteur 29 dont la portion secondaire 30 est, cette fois, directement reliée à un contact électrique spécifique 31 prévu sur la face frontale 32 de la puce 4. Le contact 30 électrique spécifique 31 peut résulter de la formation d'une liaison électrique traversant le substrat de la puce de circuits intégrés 4, connu sous le nom de TSV (de l'anglo-saxon « Through Silicon Via »). Dans cet exemple de réalisation, l'étape de fabrication, équivalente à celle décrite en référence à la figure 4, consiste à 3040535 9 réaliser un trou 33 au travers du bloc d'encapsulation primaire 16, en un endroit situé au-dessus de la puce 4, de façon à découvrir le contact électrique 31. Les étapes suivantes d'installation d'un élément additionnel conducteur 7 et de réalisation d'un bloc additionnel 5 d'encapsulation 20 sont équivalentes à celles décrites en référence aux figures 5 et 6. Comme illustré sur les figures 9 et 10, selon un autre exemple de réalisation, un dispositif électronique final 34 se différencie du dispositif électronique 1 décrit précédemment par le fait qu'il 10 comprend un aménagement d'une cavité 35 dans un bloc final d'encapsulation 6, ouverte vers l'extérieur et découvrant partiellement la portion principale 8 de l'élément additionnel conducteur 7. La cavité 35 comprend une ouverture 36 aménagée au travers du bloc additionnel d'encapsulation 20, jusqu'à la portion principale 8 15 de l'élément additionnel conducteur 7. Cette ouverture 36 est réalisée après l'étape de réalisation du bloc additionnel d'encapsulation 20. La cavité 35 comprend en outre un évidement 37 aménagé au-dessous de la portion principale 8 de l'élément additionnel conducteur 7, par exemple entre la face frontale 38 de la puce 4 opposée à la 20 plaque de support 2 et cette portion principale 8. L'évidement 37 est réalisé lors de l'étape décrite en référence à la figure 4, avant la mise en place de l'élément additionnel conducteur 7. La portion principale 8 de l'élément additionnel conducteur 7 recouvre complètement l'évidement 37 pour que, lors de l'étape de 25 réalisation du bloc additionnel d'encapsulation 20, la matière constituant ce bloc 26 ne pénètre pas dans cet évidement 37. Par ailleurs, la face frontale 38 de la puce 4 peut être recouverte d'une couche métallique 39. La portion principale 8 de l'élément additionnel conducteur 7 peut servir à former une antenne 30 radio-fréquence et la couche métallique 39 peut dans ce cas servir de plan de masse pour ladite antenne. Selon une variante de réalisation, la portion principale 8 de l'élément additionnel conducteur 7 pourrait être perforée. 3040535 10 Une cavité équivalente à la cavité 35 pourrait être réalisée dans les dispositifs électroniques décrits en référence aux figures 7 et 8. Dans le cas où la portion principale 8 de l'élément additionnel conducteur 7 forme une d'antenne radio-fréquence, la cavité 35 et 5 l'évidement 37 aménagé au-dessous de la portion principale 8 de l'élément additionnel conducteur 7 présentent l'avantage de permettre d'accéder à portion principale 8 pour la déformer et/ou la perforer, afin d'ajuster les caractéristiques électro-magnétiques de l'antenne. Cette opération d'ajustement peut être effectuée après que la 10 fabrication du dispositif final 34 soit terminée et que celui-ci ait été monté et testé dans l'application souhaitée. Les dispositifs électroniques qui viennent d'être décrits peuvent être issus d'une fabrication collective sur une plaquette de support commune, comme cela est connu dans le domaine de la 15 microélectronique. Les blocs d'encapsulation et les blocs d'encapsulation additionnels peuvent être obtenus par étalement d'une matière liquide, par exemple une résine époxy, puis par durcissement de cette matière. Bien entendu, les éléments additionnels conducteurs des 20 dispositifs électroniques peuvent présenter toutes formes topographiques souhaitées. Les éléments additionnels conducteurs des dispositifs électroniques qui viennent d'être décrits, inclus dans le bloc final d'encapsulation, peuvent avantageusement constituer des antennes 25 électromagnétiques pour l'émission / la réception de signaux radioélectriques à très hautes fréquences (atteignant le giga Hertz ou supérieures au giga Hertz, voire plusieurs centaines de giga Hertz), reliées à la puce 4 par des chemins courts de connexion électrique, via le réseau de connexion électrique de la plaque de support 2 (figure 1) 30 ou directement (figure 8). REVENDICATIONS1. Dispositif électronique comprenant : une plaque de support (2) présentant une face de montage (5) et incluant un réseau de connexion électrique (3), au moins une puce de circuits intégrés (4), montée sur ladite face de montage de la plaque de support et reliée audit réseau de connexion électrique, un bloc d'encapsulation (6) dans lequel la puce est noyée, ce bloc d'encapsulation s'étendant au-dessus de la puce et autour de cette dernière sur ladite face de montage de la plaque de support, et au moins un élément additionnel (7) en une matière conductrice de l'électricité, au moins en partie noyé dans ledit bloc d'encapsulation (6), cet élément additionnel conducteur présentant au moins une portion principale (8) s'étendant parallèlement à ladite plaque de support et présentant au moins une portion secondaire (9) reliée électriquement à ladite puce. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite portion secondaire (9) de l'élément additionnel conducteur est reliée à au moins un contact électrique (10) aménagé sur ladite face de montage de ladite plaque de support à distance de la périphérie de la puce. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite portion secondaire (30) de l'élément additionnel conducteur (29) est reliée à au moins un contact électrique (31) aménagé sur une face frontale de ladite puce. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite portion secondaire (9) dudit élément additionnel conducteur est repliée en direction de la plaque de support par rapport à sa portion principale (8). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une matière de soudage (11) est interposée entre ladite portion secondaire dudit élément additionnel conducteur et ledit contact électrique de la plaque de support. 3040535 12 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bloc d'encapsulation (6) présente une cavité (35) découvrant au moins partiellement ladite portion principale (8) dudit élément additionnel conducteur. 5 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite portion principale (8) dudit élément additionnel conducteur s'étend au-dessus et à distance de la puce. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit élément additionnel conducteur 10 constitue une antenne radioélectrique. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit bloc d'encapsulation comprend deux parties superposées (16, 20) entre lesquelles ledit élément additionnel conducteur (7) s'étend. 15 10. Procédé de fabrication d'un dispositif électronique comprenant : disposer : d'un dispositif électronique primaire (15) comprenant une plaque de support (2), une puce de 20 circuits intégrés (4) montée sur une face de montage (5) de la plaque de support et un bloc primaire d'encapsulation (16) s'étendant au-dessus de la puce et autour de la puce sur ladite face de montage de la plaque de support, le bloc 25 d'encapsulation présentant une face frontale (17) parallèle à la plaque de support ; et d'un élément additionnel (7) en une matière conductrice de l'électricité, conformé de façon à présenter au moins une portion principale (8) et au 30 moins une portion secondaire (9) ; et procédé comprenant : réaliser un trou (18) au travers dudit bloc primaire d'encapsulation (16) du dispositif électronique primaire, depuis sa face frontale (17), jusqu'à découvrir au moins partiellement un contact 3040535 13 électrique (10, 31) de ladite face de montage de ladite plaque de support ou de la puce ; installer ledit élément additionnel conducteur (7) dans une position telle que sa portion principale (8) s'étende sur ladite face 5 frontale (17) du bloc primaire d'encapsulation et sa portion secondaire (9) soit reliée audit contact électrique dans ledit trou ; et réaliser un bloc additionnel d'encapsulation (20) sur ledit bloc primaire d'encapsulation (16) dudit dispositif électronique primaire, le bloc primaire d'encapsulation et le bloc additionnel constituant un 10 bloc final d'encapsulation (6) dans lequel ledit élément additionnel conducteur (7) est au moins partiellement noyé. 11. Procédé selon la revendication 10, comprenant : disposer d'un élément additionnel conducteur (7) présentant une portion secondaire (9) repliée par rapport à sa portion principale (8) et 15 installer l'élément additionnel conducteur dans une position telle que cette portion secondaire (9) soit engagée dans ledit trou (18) du bloc d'encapsulation (16) du dispositif électronique primaire. 12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, comprenant : relier la portion secondaire (9) dudit élément additionnel 20 conducteur audit contact électrique par de la matière de soudure (11). 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant : réaliser une rainure (16a) dans la face frontale (17) du bloc primaire d'encapsulation (16) du dispositif électronique primaire et installer au moins ladite partie principale (8) dudit élément 25 additionnel conducteur (7) dans cette rainure. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, comprenant : coller au moins en partie ledit élément additionnel conducteur (7) sur la face frontale du bloc primaire d'encapsulation (16) du dispositif électronique primaire. 30 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, comprenant : réaliser un évidement (36) dans le bloc additionnel d'encapsulation (20), de façon à découvrir partiellement ladite partie principale (8) dudit élément additionnel conducteur (7). 3040535 14 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, comprenant : avant d'installer ledit élément additionnel conducteur (7), réaliser un évidement (37) dans ledit bloc primaire d'encapsulation (20) du dispositif électronique primaire et installer 5 ledit élément additionnel conducteur (7) dans une position telle que ladite portion principale de cet élément additionnel conducteur recouvre totalement et ferme cet évidement (37).