Brevet FR3073356A1 — publié le 20190510

Capot d'encapsulation pour 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 incluant des émetteurs de rayonnements lumineux et/ou des capteurs de rayonnements lumineux, que l'on peut par exemple désigner par abus de langage par l'expression « boîtiers électroniques ». Il est connu de réaliser des boîtiers électroniques qui comprennent des puces électroniques montées sur des plaques de substrat et des capots d'encapsulation des puces qui sont montés sur les plaques de substrat. Ces capots d'encapsulation comprennent des corps de capots préfabriqués qui présentent des passages traversants et des épaulements autour de ces passages et qui sont munis d'éléments optiques laissant passer la lumière, généralement en verre, qui sont rapportés sur les épaulements et qui sont fixés par l'intermédiaire de couches de colle. C'est donc la distance entre les épaulements et les puces électroniques qui détermine la distance entre les éléments optiques et les puces électroniques. Selon un mode de réalisation, il est proposé un capot d'encapsulation pour boîtier électronique, qui comprend un corps de capot comprenant une paroi frontale ou avant pourvue d'au moins un élément optique laissant passer la lumière, inséré par surmoulage dans un passage traversant de la paroi frontale, et dans lequel l'élément optique présente une face avant en retrait vers l'arrière par rapport à une face avant de la paroi frontale. Le corps de capot peut comprendre une paroi périphérique en saillie par rapport à la paroi frontale. Le corps de capot peut comprendre une paroi interne en saillie par rapport à la paroi frontale, délimitant deux cavités, la paroi 2 frontale présentant deux passages traversants et étant pourvue de deux éléments optiques respectivement en regard desdites cavités. Il est également proposé un boîtier électronique qui comprend une plaque de substrat, au moins un composant électronique incluant 5 au moins un capteur optique et/ou un émetteur optique, monté au- dessus d'une face de la plaque de substrat, et un capot d'encapsulation tel que défini ci-dessus, monté sur ladite face de la plaque de substrat de sorte à former une chambre dans laquelle est situé le composant électronique, la paroi frontale du capot d'encapsulation étant en avant 10 du composant électronique. Le composant électronique peut traverser une paroi interne du capot d'encapsulation. Il est également proposé un boîtier électronique qui comprend une plaque de substrat, au moins deux composants électroniques 15 incluant au moins un capteur optique et/ou un émetteur optique monté au-dessus d'une face de la plaque de substrat, et un capot d'encapsulation tel que défini ci-dessus, monté sur ladite face de la plaque de substrat de sorte à former deux cavités dans lesquelles sont respectivement situés les composants électroniques, la paroi frontale 20 du capot d'encapsulation étant en avant des composants électroniques. Il est également proposé un procédé de fabrication d'au moins un capot d'encapsulation pour un boîtier électronique, qui comprend les étapes suivantes : former au moins un empilement comprenant, l'un au-dessus de 25 l'autre, une entretoise sacrificielle et un élément optique apte à être traversé par un rayonnement lumineux, entre deux faces opposées d'une cavité délimitée entre deux parties d'un moule, dans une position telle qu'une face de l'entretoise sacrificielle et une face de l'élément optique sont respectivement en contact avec les faces de la 30 cavité du moule, injecter une matière d'enrobage dans ladite cavité et faire durcir la matière d'enrobage, de sorte à obtenir une plaque moulée dans laquelle la matière d'enrobage forme au moins un corps de capot 3 présentant un passage traversant dans lequel l'élément optique est inséré par surmoulage, et extraire la plaque moulée du moule et enlever l'entretoise sacrificielle, de sorte à obtenir au moins un capot d'encapsulation. 5 Le procédé peut comprendre une étape ultérieure de découpe au travers du corps de capot de ladite plaque moulée, à distance de l'élément optique. Des boitiers électroniques comprenant des capots d'encapsulation et des modes de fabrication vont maintenant être 10 décrits à titre d'exemples de réalisation, illustrés par le dessin annexé dans lequel : - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un boîtier électronique, selon I-I de la figure 2 ; - la figure 2 représente une coupe horizontale du boîtier 15 électronique de la figure 1, selon II-II de la figure 1 ; - la figure 3 représente une coupe transversale du boîtier électronique de la figure 1, selon de la figure 2 ; - la figure 4 représente une étape de fabrication d'un capot d'encapsulation dans un moule, à l'état ouvert ; 20 - la figure 5 représente une autre étape de fabrication d'un capot d'encapsulation dans le moule de la figure 4, à l'état fermé ; - la figure 6 représente une autre étape de fabrication d'un capot d'encapsulation dans le moule de la figure 4, à l'état 25 fermé ; et - la figure 7 représente une coupe d'un capot d'encapsulation issu du moule. Sur les figures 1 à 3 est illustré un boîtier électronique 1 qui comprend une plaque de substrat 2 incluant un réseau de connexions 30 électriques 3, d'une face à l'autre de cette plaque, et un capot d'encapsulation 4 qui comprend un corps de capot 5, en une matière moulée, qui comprend une paroi frontale ou avant 6 parallèle à la plaque de substrat 2 et une paroi périphérique 7 qui s'étend vers l'arrière et dont un bord arrière d'extrémité 7a est fixé sur une zone 4 périphérique d'une face avant 8 de la plaque de substrat 2, par l'intermédiaire d'un cordon de colle 9, de sorte à délimiter une chambre 10. Le boîtier électronique 1 comprend une puce électronique 11 5 qui est installée dans la chambre 10 et qui présente une face arrière 12 collée sur la face avant 8 de la plaque de substrat 2, le capot d'encapsulation 4 étant à distance de la puce 11, la paroi avant 6 étant en avant de la puce électronique 11. Selon l'exemple représenté, la puce 11 comprend, dans sa face 10 avant 13 deux capteurs optiques 14 et 15 distants l'un de l'autre, longitudinalement. Le corps de capot 5 du capot d'encapsulation 4 comprend une cloison interne transversale de séparation 16, en saillie depuis la paroi frontale 5 et joignant deux côtés opposés de la paroi périphérique 6. 15 La cloison interne de séparation 16 divise la chambre 10 en deux cavités 17 et 18 et est à cheval sur la puce 11, en un endroit tel que les capteurs 14 et 15 sont situés respectivement d'un côté et de l'autre et à distance de la cloison interne de séparation 16, l'intérieur des cavités 17 et 18. 20 La cloison interne de séparation 16 présente un bord arrière 19 pourvu d'une échancrure 20 traversée par la puce 16. Un cordon de colle 21 est interposé entre le bord arrière 19 et les zones de la face avant 8 de la plaque de substrat 2 situées de part et d'autre de la puce 11 et entre l'échancrure 20 et des zones de la face avant 13 et des 25 flancs 13a de la puce 11. La puce 11 est reliée au réseau de connexions électriques 3 de la plaque de substrat 2 par l'intermédiaire de fils électriques 22. A l'intérieur de la cavité 18 est installée une puce électronique 23 collée sur la face avant 108 de la plaque de substrat 2, à côté de la 30 puce 11. La puce 23 comprend dans sa face avant 24 un émetteur de rayonnements lumineux 25 et est reliée au réseau de connexions électriques 3 par des fils électriques 26. La paroi frontale 6 du corps de capot 5 du capot d'encapsulation 4 présente des orifices traversants 27 et 28 pourvus 5 d'éléments optiques 29 et 30 laissant passer la lumière respectivement entre les cavités 17 et 18 et l'extérieur. La plaque de substrat 2, le corps de capot 5 du capot d'encapsulation 4, le cordon de colle 9 et le cordon de colle 20 sont en 5 des matières opaques. Le boîtier électronique 1 peut fonctionner de la manière suivante. L'émetteur 25 de la puce 11 émet un rayonnement lumineux, par exemple infrarouge, vers l'extérieur au travers de l'élément 10 optique 30. Ce rayonnement lumineux présent dans la cavité 18 est capté par le capteur 15 de la puce 11. Le capteur 14 de la puce 11 capte le rayonnement lumineux extérieur au travers de l'élément optique 29. Les éléments optiques 29 et 30 peuvent être en verre et 15 peuvent, l'un et /ou l'autre, être traités de sorte à former des lentilles et/ou des filtres de la lumière. Par exemple, l'élément optique 29 peut être traité de sorte à former un filtre infrarouge et une lentille optique de focalisation de la lumière vers le capteur 14. Avantageusement, le boîtier électronique 1 peut constituer un 20 moyen de détection de proximité d'un corps en avant du capot d'encapsulation 4, par un traitement des signaux issus des capteurs 14 et 15. Le capot d'encapsulation 4 est obtenu par surmoulage du corps de capot 5 autour des éléments optiques 29 et 30. 25 Les éléments optiques 29 et 30 peuvent présenter des contours différents et des épaisseurs différentes. Selon l'exemple représenté, d'une part l'élément optique 29 est parallélépipédique et présente une face frontale ou avant 31 située dans le plan de la face avant 6a de la paroi frontale 6 et une face 30 arrière 31 en retrait vers l'avant par rapport à la face arrière 6b de la paroi frontale 6. Le passage traversant 27 du corps de capot 5 présente un épaulement intérieur arrière 33 en arrière de la périphérie de la face arrière de l'élément optique 29. 6 D'autre part, l'élément optique 30 est parallélépipédique et présente une face avant 34 en retrait vers l'arrière par rapport à la face avant 6a de la paroi frontale 6 et une face arrière 35 dans le plan de la face arrière 6b de la paroi frontale 6. Le passage traversant 28 du 5 corps de capot 5 présente un épaulement intérieur avant 36 en avant de la périphérie de la face avant 34 de l'élément optique 30. On va maintenant décrire un mode de réalisation d'un tel capot d'encapsulation 4, issu d'une fabrication collective par surmoulage. Comme illustré sur la figure 4, un moule 100 comprend une 10 partie inférieure 101 et une partie supérieure 102 adaptées à la réalisation collective d'une pluralité de capots d'encapsulation 4 dans des emplacements adjacents 103. La partie inférieure 101 du moule 100 comprend une base 104 dont une surface plate supérieure 105 qui est recouverte d'une couche 15 106 en une matière adhésive, cette couche 106 présentant une surface supérieure plate 107. Dans chaque emplacement 103, d'une part on place un élément optique 29 au-dessus de la surface 107 de la partie inférieure 101 du moule 100, la face 31 de l'élément optique 29 étant accolée à la 20 couche adhérente 106 de la partie 101 du moule 10. D'autre part, on forme un empilement 108 qui comprend une entretoise sacrificielle 109, en une matière adhérente, au-dessus de la surface 107 de la partie inférieure 101 du moule 100, et un élément optique 30 au-dessus de l'entretoise sacrificielle 109. L'entretoise 109 25 est accolée à la couche adhérente 106 et la face 32 de l'élément optique 29 est accolée à l'entretoise sacrificielle 109. Les éléments optiques 29 et 30 sont placés en correspondance avec ceux des capots d'encapsulation 4 à obtenir. L'épaisseur de l'entretoise sacrificielle 109 correspond à la 30 distance entre la face 34 de l'élément optique 30 et la face arrière de la paroi 6 des capots d'encapsulation à obtenir. Entre la face 34 de l'élément optique 30 et la surface 107 de la partie 101 du moule 100 un évidement annulaire 110 est établi autour 7 de l'entretoise sacrificielle 109, correspondant à l'épaulement 28 des capots d'encapsulation 4 à obtenir. Ceci étant fait, comme illustré sur la figure 5, on ferme le moule 100 en plaçant la partie supérieure 102 du moule 100 au-dessus 5 de la partie inférieure 101. Dans cette position fermée, le moule 100 délimite une cavité 111, entre la surface 107 de la partie inférieure 101 et une face 112 de la partie supérieure 102. Dans chaque emplacement 103, les dimensions et formes correspondent aux corps de capot 5 des capots d'encapsulation 4 à 10 obtenir. Plus particulièrement, la face 112 de la partie supérieure 102 du moule 100 présente une face plate 113 parallèle à la surface 107 et venant en appui sur les faces 35 des éléments optiques 30. La face 112 présente en outre des rainures 114 qui s'étendent 15 longitudinalement et transversalement et qui correspondent aux parois périphériques 7 des capots d'encapsulation 4 à obtenir, adjacents, l'épaisseur des rainures 114 étant légèrement supérieure à deux fois l'épaisseur d'une paroi périphérique 7 des capots d'encapsulation 4 à obtenir. 20 La face 112 présente également des rainures 115 qui correspondent aux parois internes 16 des capots d'encapsulation 4 à obtenir. La face 112 présente en outre des bossages en saillie 116 dont une face vient en appui sur les faces 32 des éléments optiques 29, en 25 déterminant des évidements 117 autour des éléments optiques 29. Ceci étant, comme illustré sur la figure 6, on procède à une injection collective d'une matière d'enrobage 118 dans la cavité 111, par exemple une résine époxy, et on fait durcir la matière d'enrobage afin de réaliser un surmoulage de la matière d'enrobage 118 autour des 30 éléments optiques 29 et 30 et d'obtenir une plaque moulée 119 qui, dans chaque emplacement 103, inclut un corps de capot 5 pourvu des éléments optiques 29 et 30. L'épaisseur des entretoises sacrificielles 109 détermine la distance entre les éléments optiques 30 et le fond des rainures 114 et 8 détermine en conséquence la distance entre les éléments optiques 30 et l'extrémité 7a de fixation des parois périphériques 6 réalisées dans les rainures 114. Puis, on extrait la plaque moulée 119 du moule 100 et, comme 5 illustré sur la figure 7, on enlève les entretoises sacrificielles 109. Alors, la plaque moulée collective 119 inclut, dans les emplacements 103, des capots d'encapsulation 4 définitifs, reliés par leurs parois périphériques 7. Avantageusement, les entretoises sacrificielles 109 peuvent 10 être en une matière apte à être enlevée sous l'effet de la chaleur ou en une matière apte à être enlevée sous l'effet d'un rayonnement lumineux adapté, induisant une décomposition chimique, un décollage ou un rétrécissement de la matière, sans intervention mécanique autre, éventuellement, qu'un nettoyage. 15 Selon une variante d'utilisation, on procède à un sciage de la plaque moulée collective 119, au travers des portions formées dans les rainures 114, de sorte à singuler les capots d'encapsulation 4. Disposant d'une plaque collective de substrat pourvue dans des emplacements de réseaux de connexions électriques 3 et équipée dans 20 ces emplacements de puces 11 et 23, on procède à la mise en place d'un capot d'encapsulation 4 sur chaque emplacement de la plaque collective de substrat par l'intermédiaire des cordons de colle 9 et 20. Puis, on procède à un sciage de la plaquette collective de substrat, entre les capots d'encapsulation 4 montés. 25 On obtient alors une pluralité de boîtiers électroniques 1 singulés. Selon une autre variante d'utilisation, disposant d'une plaque collective de substrat pourvue dans des emplacements de réseaux de connexions électriques 3 et équipée dans ces emplacements de puces 30 11 et 23, on procède à la mise en place de la plaque moulée collective 119 sur cette plaque collective de substrat. Puis, on procède à un sciage de la plaque collective de substrat et de la plaque moulée collective 119. 9 On obtient alors une pluralité de boîtiers électroniques 1 singulés. Selon une variante de réalisation du boîtier électronique 1, l'épaulement 36 du passage traversant 27 recevant l'élément optique 5 30 est inexistant. Dans ce cas, dans le moule 100, l'entretoise sacrificielle 109 couvre la face 34 de l'élément optique 30. Selon une variante de réalisation du boîtier électronique 1, l'élément optique 29 est situé de façon équivalente à l'élément optique 30. Dans ce cas, l'élément optique 29 est placé au-dessus de la face 10 107 de la partie inférieure 101 du moule 100 par l'intermédiaire d'une entretoise sacrificielle équivalente à l'entretoise sacrificielle 34, le bossage 116 de la partie supérieure 102 du moule 100 étant inexistant. Selon une variante de réalisation, l'élément optique 30 peut s'étendre vers l'arrière au-delà de la face arrière 6b de la paroi 15 frontale 6. Dans ce cas, la face 112 de la partie supérieure 102 du moule 100 comprend un évidement au fond duquel la face arrière de l'élément optique 30 prend appui. Selon une variante de réalisation du boîtier électronique 1, un boîtier électronique équivalent comprend des puces distinctes situées 20 en entier respectivement dans des cavités délimitées par une paroi interne d'un capot d'encapsulation pourvu par surmoulage d'éléments optiques laissant passer la lumière dans et hors des cavités. Selon une variante de réalisation du boîtier électronique 1, un boîtier électronique équivalent comprend un capot d'encapsulation 25 d'une puce pourvue d'un émetteur ou d'un capteur de rayonnement lumineux, ce capot d'encapsulation étant pourvu d'un corps de capot surmoulé autour d'un élément optique unique, de façon équivalente à l'élément REVENDICATIONS1. Capot d'encapsulation pour boîtier électronique comprenant un corps de capot (4) comprenant une paroi frontale ou avant (6) pourvue d'au moins un élément optique (30) laissant passer la lumière, inséré par surmoulage dans un passage traversant (28) de la paroi frontale (6), dans lequel l'élément optique (30) présente une face avant (34) en retrait vers l'arrière par rapport à une face avant (6a) de la paroi frontale (6). 2. Capot selon la revendication 1, dans lequel le corps de capot (4) comprend une paroi périphérique (7) en saillie par rapport à la paroi frontale (6). 3. Capot selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le corps de capot (4) comprend une paroi interne (16) en saillie par rapport à la paroi frontale (6), délimitant deux cavités, la paroi frontale présentant deux passages traversants et étant pourvue de deux éléments optiques (29, 30) respectivement en regard desdites cavités. 4. Boîtier électronique comprenant une plaque de substrat, au moins un composant électronique incluant au moins un capteur optique et/ou un émetteur optique, monté au-dessus d'une face de la plaque de substrat, et un capot d'encapsulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, monté sur ladite face de la plaque de substrat de sorte à former une chambre dans laquelle est situé le composant électronique, la paroi frontale du capot d'encapsulation étant en avant du composant électronique. 5. Boîtier selon la revendication 4, dans lequel le composant électronique traverse une paroi interne du capot d'encapsulation. 6. Boîtier électronique comprenant une plaque de substrat, au moins deux composants électroniques incluant au moins un capteur optique et/ou un émetteur optique monté au-dessus d'une face de la plaque de substrat, et un capot d'encapsulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, monté sur ladite face de la plaque de substrat de sorte à former deux cavités dans lesquelles sont respectivement situés les composants électroniques, la paroi frontale du capot d'encapsulation étant en avant des composants électroniques. 11 7. Procédé de fabrication d'au moins un capot d'encapsulation pour un boîtier électronique, comprenant les étapes suivantes : former au moins un empilement comprenant, l'un au-dessus de l'autre, une entretoise sacrificielle (109) et un élément optique (30) 5 apte à être traversé par un rayonnement lumineux, entre deux faces opposées (107, 112) d'une cavité (111) délimitée entre deux parties (101, 102) d'un moule (100), dans une position telle qu'une face de l'entretoise sacrificielle (109) et une face de l'élément optique (30) sont respectivement en contact avec les faces de la cavité du moule, 10 injecter une matière d'enrobage (118) dans ladite cavité et faire durcir la matière d'enrobage, de sorte à obtenir une plaque moulée (119) dans laquelle la matière d'enrobage forme au moins un corps de capot (5) présentant un passage traversant (28) dans lequel l'élément optique (30) est inséré par surmoulage, et 15 extraire la plaque moulée du moule et enlever l'entretoise sacrificielle (34), de sorte à obtenir au moins un capot d'encapsulation (4). 8. Procédé selon la revendication 7, comprenant une étape ultérieure de découpe au travers du corps de capot (5) de ladite plaque 20 moulée (119), à distance de l'élément optique (30).