Brevet FR3069406A1 — publié le 20190125

Boîtier électronique et procédé de fabrication Des modes de réalisation de la présente invention concernent le domaine des boîtiers, en particulier ceux destinés à contenir des puces électroniques, que l'on peut par exemple désigner par abus de langage par l'expression « boîtiers électroniques » Selon un mode de réalisation, il est proposé un boîtier qui comprend : une plaque de support présentant une face avant ; au moins une puce électronique montée sur la face avant de la plaque de support ; un capot d' encapsulation comprenant une paroi avant s'étendant en avant de la puce électronique et une paroi périphérique présentant un bord d'extrémité au moins en partie en regard d'une zone périphérique de la plaque de support, la plaque de support et le capot d'encapsulation délimitant au moins une chambre dans laquelle est située la puce électronique ; et au moins un cordon de colle interposé entre ladite zone périphérique de la plaque de support et ledit bord d'extrémité de la paroi périphérique du capot d'encapsulation ; la face extérieure périphérique dudit capot d'encapsulation présentant au moins un évidement local s'étendant depuis ledit bord d'extrémité et découvrant localement ledit cordon de colle. Ledit évidement local peut s'étendre sur toute la hauteur de ladite face extérieure périphérique dudit capot d'encapsulation. Ledit évidement local peut s'étendre sur une partie de la hauteur de ladite face extérieure périphérique dudit capot d' encapsulation. La face extérieure périphérique dudit capot d'encapsulation peut présenter au moins deux évidements locaux situés à l'opposé l'un de l'autre. 2 La face extérieure périphérique dudit capot d'encapsulation peut présenter des évidements locaux situés dans les coins de ce capot. La face extérieure périphérique du capot d'encapsulation peut 5 être située au-delà du bord périphérique de la plaque de support. La face avant de la puce présente au moins un organe optique et la paroi avant du capot d'encapsulation présente un passage traversant pourvu d'un élément optique apte à être traversé par la lumière. 10 Il est également proposé un procédé de fabrication d'un boîtier comprenant une plaque de support, un capot d'encapsulation présentant une paroi avant et une paroi périphérique et au moins une puce électronique. Le procédé comprend les étapes suivantes : 15 fixer ladite puce sur une face avant de ladite plaque de support ; dispenser un cordon de colle sur au moins une partie d'une zone périphérique de ladite face avant de la plaque de support ; mettre en place ledit capot d'encapsulation au-dessus de ladite 20 plaque de support, dans une position telle qu'un bord d'extrémité de ladite paroi périphérique est placé au moins en partie sur ledit cordon de colle et qu'au moins un endroit local dudit cordon de colle est découvert ; faire durcir localement le cordon de colle au moyen d'un 25 premier équipement, à l'endroit dudit évidement local ; et faire durcir totalement le cordon de colle au moyen d'un second équipement. la face périphérique du capot peut présenter au moins un évidement local s'étendant depuis ledit bord d'extrémité et apte à 30 déterminer ledit endroit local découvert. Ladite colle peut être apte à durcir sous l'effet d'un rayonnement lumineux et de la chaleur et le premier équipement peut être apte à émettre un rayonnement lumineux en direction dudit endroit 3 local du cordon de colle, via ledit évidement local, et ledit second équipement est un four de cuisson. La mise en place dudit capot d'encapsulation au-dessus de ladite plaque de support peut être réalisée par un outil de transfert et 5 de maintien qui porte ledit premier équipement de durcissement. Des boîtiers électroniques vont maintenant être décrits à titre d'exemples de réalisations non limitatifs, illustrés par le dessin dans lequel : - la figure 1 représente une vue de dessus d'un boîtier ; 10 - la figure 2 représente une coupe transversale, selon II-II, du boîtier de la figure 1 ; - la figure 3 représente une coupe locale transversale, selon d'une variante de réalisation du boîtier de la figure 1 ; 15 - la figure 4 représente une coupe locale transversale, selon d'une autre variante de réalisation du boîtier de la figure 1 ; - la figure 5 représente une vue de dessus d'un autre boîtier ; - la figure 6 représente une coupe transversale, selon VI-VI, 20 du boîtier de la figure 5. Sur les figures 1 à 3 est illustré un boîtier 1 qui comprend une plaque de support 2, en une matière diélectrique, incluant un réseau intégré de connexions électriques 3 et présentant une face arrière 4 et une face avant de montage 5. Le contour de la plaque de support 2 est 25 par exemple carré ou rectangulaire. Le boîtier 1 comprend une puce électronique 6 montée au-dessus de la face avant 5 de la plaque de support 2, par l'intermédiaire d'une couche de colle 7, ou toute autre couche telle qu'un adhésif, interposée entre la face avant 5 de la plaque de support 2 et une face 30 arrière 6a de la puce 6. Le pourtour de la puce électronique 6 est à distance de la périphérie de la plaque de support 2. La puce 6 est reliée électriquement au réseau de connexions 3 par l'intermédiaire de fils de connexion électrique 8 reliant des plots de la face avant 5 de la plaque de support 2 et des plots de la face 4 avant 6b de la puce 6, la face arrière 4 de la plaque de support 2 étant pourvue de plots de connexion électrique en vue de connexions électriques extérieures du réseau de connexions 3. Le boîtier 1 comprend un capot 9 d'encapsulation de la puce 6 5 et des fils de connexion électrique 8 en avant de la plaque de support 2. Le capot d'encapsulation 9 est en forme de cuvette et comprend une paroi avant 10 située au-dessus et à distance de la puce 6, parallèlement à la plaque de support 2, et une paroi périphérique 11 10 qui s'étend vers l'arrière depuis la paroi avant 10 et dont le bord d'extrémité 12 est adjacent et parallèle à une zone périphérique de la face avant 5 de la plaque de support 2. Ainsi, la plaque de support 2 et le capot d'encapsulation 9 délimitent une chambre 13 à l'intérieur de laquelle sont situés la puce 15 6 et les fils de connexion électrique 8. Le capot d'encapsulation 9 est fixé sur la plaque de support 2 par l'intermédiaire d'un cordon de colle 14 interposé entre le bord d'extrémité 12 de la paroi périphérique 11 et la zone périphérique de la face avant 5 de la plaque de support 2. 20 La face périphérique ou latérale 15 de la paroi périphérique 11 correspond sensiblement au contour 2a la plaque de support 2. Selon l'exemple représenté, la face périphérique ou latérale 15 de la paroi périphérique 11 est situé au-delà du bord périphérique de la plaque de support 2, de sorte que le bord d'extrémité 12 de la paroi 25 périphérique 11 présente une partie extérieure située au-delà du bord périphérique de la plaque de support 2 et une partie intérieure en regard de la zone périphérique de la face avant 5 de la plaque de support 2 et placée sur le cordon de colle 14. La face périphérique ou latérale 15 du capot d'encapsulation 9 30 présente, par exemple, deux évidements locaux en creux 16 qui s'étendent depuis le bord d'extrémité 12 de la paroi périphérique 11 et qui sont situés sur deux côtés opposés du capot, sensiblement au milieu de ces côtés. 5 Les évidements locaux en creux 16 présentent une profondeur qui, au moins dans la partie d'extrémité de la paroi périphérique 11, est comprise entre l'épaisseur correspondant à la partie extérieure précitée du bord d'extrémité 12 de la paroi périphérique 11 et 5 l'épaisseur totale de la paroi périphérique 11, de sorte que les évidements locaux en creux 16 présentent au moins une partie en regard d'une partie locale de la zone périphérique de la face avant 5 de la plaque de support 2 et qu'ainsi les évidements locaux en creux 16 découvrent localement, en deux endroits 17, le cordon de colle 14. Les 10 évidements locaux en creux 16 s'étendent sur toute la hauteur de la face périphérique 15 du capot d'encapsulation 9 et sont de sections constantes. Néanmoins, selon une autre variante de réalisation illustrée sur la figure 4, les évidements locaux en creux 16 s'étendent sur une 15 partie de la hauteur de la face périphérique 15 du capot d'encapsulation 9 depuis le bord d'extrémité 12 de la paroi périphérique 11 et sont de sections constantes. Le boîtier 1 peut être fabriqué en exécutant les opérations suivantes. 20 On met en place la plaque de support 2, préalablement munie de la puce 6 et des fils de connexion électrique 8, sur une plaque de transport 18 (représentée en traits pointillés sur la figure 2), en interposant un film sur lequel la face arrière 4 de la plaque de support 2 est collée temporairement. 25 A l'aide d'une seringue, on dispense un cordon de colle 14, à l'état liquide, sur la zone périphérique de la face avant de la plaque de support 2. Avantageusement, la colle choisie est apte à durcir par polymérisation sous l'effet d'un rayonnement lumineux ultraviolet et 30 de la chaleur. Ensuite, à l'aide d'un outil de transfert et de maintien (couramment désigné par le terme anglais « pick & place »), par exemple à succion, on met en place le capot d'encapsulation 9 dans la position décrite précédemment. Ce faisant, le bord d'extrémité 12 de la 6 paroi périphérique 11 du capot d'encapsulation 9 s'enfonce dans le cordon de colle 14, si bien que, notamment, de la colle remonte dans la partie inférieure des évidements locaux en creux 16, en contact avec les faces de ces évidements 16. 5 L'outil de transfert et de maintien étant équipé d'un appareil adapté pour l'émission d'un rayonnement lumineux ultraviolet, on active temporairement cette émission en direction des endroits locaux 17 du cordon de colle 14, via les évidements locaux en creux 16, en direct ou en oblique, de sorte à faire durcir localement, au moins 10 partiellement, le cordon de colle 14 dans les endroits locaux 17 et à induire des maintiens locaux du capot d'encapsulation 9 sur la plaque de support 2 en ces endroits 17. Après quoi, on enlève l'outil de transfert et de maintien. Ensuite, on transfère la plaque de transport 18 dans un four de 15 cuisson, constituant un second équipement, de sorte à faire durcir complètement, à une température adaptée, le cordon de colle 14 afin d'induire une fixation définitive du capot d'encapsulation 9 sur la plaque de support 2. Enfin, on sépare le boîtier 1 obtenu du film de collage 20 temporaire de la plaque de transport 18. Lors du transport de la plaque de transport 18 entre le poste de mise en place du capot d'encapsulation 9 et le poste de fixation définitive du capot d'encapsulation 9 sur la plaque de support 2 dans le four, ou lors de toutes autres manipulations entre la mise en place et 25 la fixation définitive du capot d'encapsulation 9 dans le four, le capot d'encapsulation 9 conserve sa position par rapport à la plaque de support 2 grâce à l'existence des endroits locaux durcis 17 du cordon de colle 14. Dans une application particulière illustrée sur les figures 1 et 30 2, la puce 6 comprend, dans sa face avant 6b, un élément optique 20, par exemple un capteur optique ou un émetteur optique, et la paroi avant 10 du capot d'encapsulation 9 est pourvue, en correspondance avec un passage traversant 21 de cette paroi avant, d'un organe 7 optique 22 laissant passer la lumière, par exemple une lentille optique, situé en regard de l'élément optique 20 de la puce 6. Grâce à l'existence des endroits locaux durcis 17 du cordon de colle 14, l'alignement optique de l'organe optique 22 porté par le 5 capot d'encapsulation 9 par rapport à l'élément optique 20 de la puce 6, réalisé lors de la mise en place du capot d'encapsulation 9 sur la plaque de support 2, peut être conservé jusqu'à la fixation définitive. Considérant une fabrication collective d'une pluralité de boîtiers 1, on met en place une pluralité de plaques de support 2, 10 équipées de puces 6 et de fils de connexion électrique 8, sur une plaque de transport 18, à distance les unes des autres, puis on dispense des cordons de colle 14 respectivement sur les plaques de support 2. Ensuite, successivement, à l'aide de l'outil de transfert et de maintien, on met en place un capot d'encapsulation 9 sur chaque 15 plaque de support 2 et à la suite on induit un durcissement local aux endroits locaux 17 du cordon de colle 14. Les plaques de support 2 étant équipées respectivement des capots d'encapsulation 9, on transfère la plaque de transport 18 dans un four de cuisson, de sorte à faire durcir complètement, à une 20 température déterminée, les cordons de colle 14 afin d'induire une fixation définitive des capots d'encapsulation 9 sur les plaques de support 2. Sur les figures 5 et 6 est illustré un boîtier 101 qui, de façon équivalente au boîtier 1, comprend une plaque de support 102 incluant 25 un réseau de connexions électriques 103 et un capot d'encapsulation 104 qui présente une paroi avant 105 et une paroi périphérique 106 dont un bord d'extrémité 107 est fixé sur une zone périphérique d'une face avant 108 de la plaque de support 102, par l'intermédiaire d'un cordon de colle 109, de sorte à délimiter une chambre 110. 30 Cette fois, une puce 111 est fixée sur la face avant 108 de la plaque de support 102, cette puce 111 comprenant dans sa face avant 111a deux capteurs optiques 112 et 113. 8 Cette fois, le capot d'encapsulation 104 comprend une cloison interne de séparation 114, en saillie depuis la paroi avant 105 et joignant deux côtés opposés de la paroi périphérique 106. La cloison interne de séparation 114 divise la chambre 110 en 5 deux cavités 115 et 116 et est à cheval sur la puce 111, en un endroit tel que les capteurs 112 et 113 sont situés respectivement d'un côté et de l'autre et à distance de la cloison interne de séparation 114, à l'intérieur des cavités 115 et 116. La cloison interne de séparation 114 présente un bord arrière 10 114a pourvu d'une échancrure traversée par la puce 111, ce bord arrière 114a étant fixé d'une part sur des zones de la face avant 108 de la plaque de support 102 situées de part et d'autre de la puce 111 et d'autre part sur des zones de la face avant 111a et des flancs de la puce 111, par l'intermédiaire d'un cordon de colle 117. Ainsi, la 15 cloison interne de séparation 114 divise la chambre 110 en deux cavités 115 et 116 optiquement séparées. A l'intérieur de la cavité 116 est installée une puce électronique 118 collée sur la face avant 108 de la plaque de support 102, à côté de la puce 111. La puce 118 comprend dans sa face avant 20 118a un émetteur de rayonnements lumineux 119 et est reliée au réseau de connexions électriques 3 par des fils de connexion électrique 120. La plaque de support 102, le capot d'encapsulation 104, le cordon de colle 109 et le cordon de colle 117 sont en des matières opaques. 25 La paroi avant 105 du capot d'encapsulation 104 présente des orifices traversants 121 et 122 qui sont obstrués par des éléments optiques 123 et 124 laissant passer la lumière, associés respectivement aux cavités 115 et 116. Les éléments optiques 123 et 124 peuvent être rapportés par collage sur le capot 104, préfabriqué, ou être insérés par 30 surmoulage du capot 104. L'émetteur 119 de la puce 118 émet un rayonnement lumineux, par exemple infrarouge, vers l'extérieur au travers de l'élément optique 124. Ce rayonnement lumineux présent dans la cavité 116 est capté par le capteur 113 de la puce 111. Le capteur 112 de la puce 111 9 capte le rayonnement lumineux extérieur au travers de l'élément optique 123 qui peut être un filtre infrarouge pouvant former une lentille optique de focalisation de la lumière vers le capteur 112. Le boîtier électronique 1 peut constituer un moyen de détection de 5 proximité d'un corps par un traitement des signaux issus des capteurs 112 et 113. Par exemple, de façon équivalente au boîtier 1, la face extérieure périphérique ou latérale 125 du capot d'encapsulation 104 est située au-delà du bord périphérique 126 de la plaque de support 10 104. La face extérieure périphérique ou latérale 125 du capot d'encapsulation 104 présente des évidements locaux 127 qui, cette fois, sont aménagés dans les quatre coins du capot d'encapsulation 104, ces évidements locaux étant plats ou en creux. 15 De façon équivalente aux évidements en creux 16 du boîtier 1, les évidements en creux 127 s'étendent depuis le bord d'extrémité 107 de la paroi périphérique 106 et sont situés en regard de portions des coins de la face avant 108 de la plaque de support 102, de sorte à découvrir des endroits locaux 128 du cordon de colle 109. 20 Le boîtier 101 peut être fabriqué de façon équivalente au boîtier 1. On met en place la plaque de support 2, préalablement munie des puces 111 et 118 et des fils de connexion électrique, sur une plaque de transport 18 (non représentée sur les figures 5 et 6). 25 A l'aide d'une seringue, on dispense des cordons de colle 109 et 117, à l'état liquide, sur la zone périphérique de la face avant 108 de la plaque de support 2 et sur la puce 111. Ensuite, à l'aide d'un outil de transfert et de maintien, par exemple à succion, on met en place le capot d'encapsulation 104, 30 préalablement muni des éléments optiques 123 et 124 dans la position décrite précédemment. Ce faisant, le bord d'extrémité 107 de la paroi périphérique 106 du capot d'encapsulation 104 s'enfonce dans le cordon de colle 109, si bien que, notamment, de la colle remonte dans 10 la partie inférieure des évidements locaux en creux 127, en contact avec les faces de ces évidements 127. L'outil de transfert et de maintien étant équipé d'un appareil adapté pour l'émission d'un rayonnement lumineux ultraviolet, on 5 active temporairement cette émission en direction des endroits locaux 128 du cordon de colle 109, via les évidements locaux en creux 127, en direct ou en oblique, de sorte à faire durcir localement, au moins partiellement, le cordon de colle 119 dans les endroits locaux 128 et à induire des maintiens locaux du capot d'encapsulation 104 sur la 10 plaque de support 102 en ces endroits 128. Après quoi, on enlève l'outil de transfert et de maintien. Ensuite, on transfère la plaque de transport 18 dans un four de cuisson de sorte à faire durcir complètement, à une température adaptée, les cordons de colle 109 et 117 afin d'induire une fixation 15 définitive du capot d'encapsulation 104 sur la plaque de support 102 et sur la puce 111. Enfin, on sépare le boîtier 1 obtenu de la plaque de transport 18. De façon équivalente à l'exemple décrit précédemment, lors du 20 transport de la plaque de transport 18 entre le poste de mise en place du capot d'encapsulation 104 et le poste de fixation définitive du capot d'encapsulation 104 sur la plaque de support 102 dans le four, ou lors de toutes autres manipulations entre la mise en place et la fixation définitive du capot d'encapsulation 104, le capot d'encapsulation 104 25 conserve sa position par rapport à la plaque de support 102 grâce à l'existence des endroits locaux durcis 127 du cordon de colle 109. Plus particulièrement, l'alignement optique notamment de l'organe optique 123 porté par le capot d'encapsulation 104 par rapport à l'élément optique 112 de la puce 6, réalisé lors de la mise en 30 place du capot d'encapsulation 9 sur la plaque de support 2, peut être conservé jusqu'à la fixation définitive. De façon équivalente à ce qui a été décrit précédemment à propos du boîtier 1, le boîtier 101 peut également résulter d'une fabrication collective, durcissant les endroits 128 des cordons de colle 11 lors de la mise en place des capots d'encapsulation 104, successivement sur les plaques de support 102. Selon une variante de réalisation, les cordons périphériques de colle 14 et 109 pourraient être interrompus de sorte à permettre la 5 réalisation d'évents. Selon encore une variante de réalisation, non illustrée sur les figures 1 et 2, l'organe optique 22 du boîtier 1 peut être monté sur le boîtier d'encapsulation 9 après l'opération de fixation dudit boîtier d'encapsulation 9 sur la plaque de support 2 par durcissement localisé 10 du cordon de colle 14, et ce sans quitter l'outil de transfert et de maintien (« pick and place »). La fixation dudit organe optique 22 sur ledit boîtier d'encapsulation 9 peut se faire par exemple grâce un second cordon de colle disposé sur la paroi avant 10 du capot d'encapsulation 9. 15 Ainsi, la mise en place de l'organe optique 22 sur le boîtier 1 peut se faire sans ajout d'une erreur d'alignement supplémentaire par rapport à l'élément optique 20 de la puce 6, contrairement au cas où l'organe optique 22 serait monté sur le boîtier d'encapsulation 9 après fixation définitive dudit boîtier d'encapsulation sur la plaque de 20 support 2 par passage dans un four de cuisson, auquel cas une deuxième opération de transfert/maintien serait nécessaire pour aligner et monter l'organe optique 22 sur la paroi avant 10 du boîtier d'encapsulation 9. La précision de l'alignement de l'organe optique 22 vis-à-vis de l'élément optique 20 de la puce 6 se trouve ainsi 25 améliorée. De la même manière, selon une variante non illustrée sur les figures 5 et 6, au moins un des organes optiques 123 ou 124 peut être monté et fixé sur le boîtier 101 au cours de la même opération de transfert/maintien (« pick and place ») que celle utilisée pour monter 30 le boîtier 101 sur la plaque de support 102, réduisant ainsi l'erreur d'alignement entre ledit organe optique 123 ou 124 et l'émetteur REVENDICATIONS1. Boîtier comprenant une plaque de support (2, 102) présentant une face avant ; au moins une puce électronique (6, 111) montée sur la face avant de la plaque de support ; un capot d'encapsulation (9, 104) comprenant une paroi avant (10, 105) s'étendant en avant de la puce électronique et une paroi périphérique (11, 106) présentant un bord d'extrémité (12, 107) au moins en partie en regard d'une zone périphérique de la plaque de support, la plaque de support et le capot d'encapsulation délimitant au moins une chambre (13, 110) dans laquelle est située la puce électronique ; et au moins un cordon de colle (14, 109) interposé entre ladite zone périphérique de la plaque de support et ledit bord d'extrémité de la paroi périphérique du capot d'encapsulation ; la face extérieure périphérique (15, 125) dudit capot d'encapsulation (9, 104) présentant au moins un évidement local (16, 127) s'étendant depuis ledit bord d'extrémité et découvrant localement ledit cordon de colle. 2. Boîtier selon la revendication 1, dans lequel ledit évidement local (16, 127) s'étend sur toute la hauteur de ladite face extérieure périphérique dudit capot d'encapsulation. 3. Boîtier selon la revendication 1, dans lequel ledit évidement local (16, 127) s'étend sur une partie de la hauteur de ladite face extérieure périphérique dudit capot d'encapsulation. 4. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face extérieure périphérique dudit capot d'encapsulation présente au moins deux évidements locaux situés à l'opposé l'un de l'autre. 5. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face extérieure périphérique dudit capot d'encapsulation présente des évidements locaux situés dans les coins de ce capot. 13 6. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face extérieure périphérique du capot d'encapsulation est située au-delà du bord périphérique de la plaque de support. 5 7. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face avant de la puce présente au moins un organe optique et la paroi avant du capot d'encapsulation présente un passage traversant pourvu d'un élément optique apte à être traversé par la lumière. 10 8. Procédé de fabrication d'un boîtier comprenant une plaque de support (2, 102), un capot d'encapsulation (9, 104) présentant une paroi avant (10, 105) et une paroi périphérique (11, 116) et au moins une puce électronique (6, 111), procédé comprenant les étapes suivantes : 15 fixer ladite puce sur une face avant de ladite plaque de support ; dispenser un cordon de colle sur au moins une partie d'une zone périphérique de ladite face avant de la plaque de support ; mettre en place ledit capot d'encapsulation au-dessus de ladite 20 plaque de support, dans une position telle qu'un bord d'extrémité (12, 107) de ladite paroi périphérique est placé au moins en partie sur ledit cordon de colle et qu'au moins un endroit local (17, 128) dudit cordon de colle est découvert ; faire durcir localement le cordon de colle au moyen d'un 25 premier équipement, à l'endroit dudit évidement local ; et faire durcir totalement le cordon de colle au moyen d'un second équipement. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la face périphérique du capot présentant au moins un évidement local (16, 30 127) s'étendant depuis ledit bord d'extrémité et apte à déterminer ledit endroit local découvert. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, dans lequel ladite colle est apte à durcir sous l'effet d'un rayonnement lumineux et de la chaleur et dans lequel le premier équipement est apte à émettre 14 un rayonnement lumineux en direction dudit endroit local du cordon de colle, via ledit évidement local, et ledit second équipement est un four de cuisson. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, dans lequel la mise en place dudit capot d'encapsulation au-dessus de ladite plaque de support est réalisée par un outil de transfert et de maintien qui porte ledit premier équipement de durcissement.