Brevet FR3099958A1 — publié le 20210219

Description Titre de l'invention : Dispositif électronique pourvu de pigments thermo chromatiques [0001] La présente invention concerne le domaine des dispositifs électroniques qui com- prennent des puces électroniques et des moyens de montage des puces. [0002] Généralement, les moyens de montage comprennent des grilles de support des puces ou des substrats de support des puces et comprennent des blocs d'encapsulation, en une matière d'enrobage surmoulée sur les puces, ou des capots à l'intérieur (lesquels les puces se trouvent. [0003] Certaines puces, lorsqu'elles sont en fonctionnement ou sous l'effet de la température environnante, subissent des élévations de température qui, lorsqu'elles dépassent des seuils de température, éventuellement momentanément, engendrent des dégradations de leur fonctionnement. [0004] Actuellement, notamment lors des opérations de tests du fonctionnement des puces, les mesures de l'évolution de la température des puces sont réalisées à l'aide d'équipements électroniques spécifiques qui comprennent une caméra infrarouge d'observation extérieure des moyens de montage précités et des circuits électroniques programmés de sorte à comparer les signaux délivrés par la caméra à des seuils de référence, correspondant à des seuils d'élévation dc la température des puces, et à délivrer des signaux d'alerte. [0005] En plus du contrôle de la température des puces lors d'opérations dc tests de fonc- tionnement, il existe un besoin de savoir si des puces ont subi une élévation intempestive dc température lors de leur fonctionnement en usage courant. [0006] Selon un mode dc réalisation, il est proposé un dispositif électronique qui comprend au moins une puce électronique et des moyens de montage de cette puce et dans lequel les moyens de montage comprennent au moins une partie spécifique qui est située dans l'environnement immédiat de la puce et qui est pourvue d'inclusions de pigments thermochromatiques de contrôle visuel de variations de la température de la puce, les pigments étant choisis de sorte à présenter des couleurs différentes de part et d'autre d'au moins un seuil de température. [0007] Ainsi, l'état de la coloration des pigments thermochromatiques ajoutés permet à un observateur de déterminer visuellement, en temps réel ou ultérieurement, les évolutions de la température de la puce. [0008] Les pigments thermochromatiques peuvent être choisis de sorte à présenter des co- lorations réversibles au passage d'un seuil de température dans un sens ou dans l'autre. [0009] Les pigments thermochromatiques peuvent être choisis de sorte à présenter des co- 2 lorations irréversibles au passage d'un seuil de température dans un sens. [0010] Les colorations des pigments thermochromatiques peuvent présenter des longueurs d'onde comprises entre quatre cents et sept cents nanomètres. [0011] Les pigments thermochromatiques peuvent être mélangés à la matière de ladite partie spécifique, avant moulage de cette matière. Les pigments thermochromatiques sont mélangés à la matière de ladite partie spécifique, avant étalement de cette dernière sur une surface d'une autre partie des moyens de montage. [0012] La puce peut être installée à l'intérieur d'un capot d'encapsulation moulé qui est monté sur le substrat de support et dont au moins une partie forme ladite partie spécifique. [0013] La puce peut être située dans un bloc d'encapsulation dans lequel la puce est noyée et dont au moins une partie forme ladite partie spécifique. [0014] La puce peut être montée au-dessus d'une plaque de réception pourvue, d'une couche dont au moins une partie forme ladite partie spécifique. [0015] La puce peut être installée à l'intérieur d'un capot d'encapsulation qui est monté au- dessus d'une plaque de réception de la puce et qui forme ladite partie spécifique. [0016] Des dispositifs électroniques comprenant au moins une puce électronique et des moyens de montage de cette puce pourvus d'inclusions de pigments thermochromatiques vont maintenant être décrits à titre d'exemples de réalisation non limitatifs, illustrés par le dessin annexé dans lequel : [0017] [fig.1] représente une coupe d'un dispositif électronique ; [0018] [fig.2] représente une coupe d'un autre dispositif électronique ; [0019] [fig.3] représente une coupe d'un autre dispositif électronique ; [0020] [fig.4] représente une coupe d'un autre dispositif électronique ; [0021] [fig.5] représente une coupe d'un autre dispositif électronique ; et [0022] [fig.6] représente une coupe d'un autre dispositif électronique. [0023] Selon un exemple de réalisation illustré sur la figure 1, un dispositif électronique 1 comprend une puce électronique 2 et des moyens de montage 3 de cette puce 2. [0024] Les moyens de montage 3 comprennent au moins une partie spécifique, distincte de la puce 3, qui est située dans l'environnement immédiat de la puce 3, de sorte qu'il se produit des échanges thermiques entre la puce 2 et cette partie spécifique et qu'en conséquence la puce 2 et cette partie spécifique sont substantiellement à la même température. [0025] Cette partie spécifique est pourvue d'inclusions de pigments thermochromatiques, les pigments étant choisis de sorte à présenter des couleurs différentes de part et d'autre d'au moins un seuil de température, de sorte qu'un observateur, qui regarde la surface extérieure de la partie spécifique, peut contrôler visuellement des variations de la température de la puce 3. 3 [0026] Les moyens de montage 3 comprennent un substrat de support 4 qui présente une face arrière 5 et une face avant de montage 6 et qui est pourvu d'un réseau de connexions électriques 7 d'une face à l'autre. La puce 2 est montée au-dessus du substrat de support 4 et est reliée électriquement au réseau de connexions électriques 7. [0027] Selon une variante de réalisation, la puce 2 présente une face arrière 8 collée au- dessus de la face avant 6 du substrat de support 4 et des fils de connexion électrique 9 relient des plots avant aménagés dans une face avant 10 de la puce 2 et des plots avant du réseau de connexions électrique 7 aménagés dans la face avant 6 du substrat de support 4. [0028] Selon une autre variante de réalisation, la puce 2 pourrait être retournée et montée au- dessus de la face avant 6 du substrat de support 4 par l'intermédiaire d'éléments de connexion électrique interposés entre eux (montage flip-chip de la puce 2 au-dessus du substrat de support 4 illustré sur la figure 6). [0029] Les moyens de montage 3 comprennent un bloc d'encapsulation 11 au-dessus de la face avant 6 du substrat de support, dans lequel la puce 2 est noyée par surmoulage. Les fils de connexion électrique 9 sont également noyés dans le bloc d'encapsulation 11. [0030] Le bloc d'encapsulation 11 est pourvu d'inclusions 12 de pigments thermochro- matiques de contrôle visuel de variations de la température de la puce 3. [0031] Au moins certains des pigments thermochromatiques 12 sont visibles de l'extérieur du bloc d'encapsulation 11 par un observateur, de sorte que le bloc d'encapsulation constitue la partie spécifique précitée des moyens de montage 3. Si la matière constituant le bloc d'encapsulation 11 est opaque, seuls les pigments thermochromatiques 12 situés en surface sont visibles. [0032] Les pigments thermochromatiques 12 sont mélangés à une résine d'enrobage à l'état liquide, par exemple transparente, qui est ensuite surmoulée sur la puce 2 et les fils de connexion électrique et durcie de sorte à former le bloc d'encapsulation 11. [0033] Les pigments thermochromatiques 12 sont choisis de sorte à présenter des couleurs différentes de part et d'autre d'un seuil de température. [0034] La puce 2 et le bloc d'encapsulation 11 sont substantiellement à la même tem- pérature. Des variations de température de la puce 2 engendrent des variations de température du bloc d'encapsulation 11, et réciproquement. [0035] Lorsque la température du bloc d'encapsulation 11, et donc de la puce 2, est située au-dessous du seuil de température précité, les pigments thermochromatiques 12 présentent une première couleur Cl visible par un observateur. [0036] Lorsque la température du bloc d'encapsulation 11, et donc de la puce 2, est située au-dessus du seuil de température précité, les pigments thermochromatiques 12 présentent une deuxième couleur C2 visible par un observateur, différente de la première couleur. [0037] Selon une variante de réalisation, les pigments thermochromatiques 12 peuvent être choisis de sorte à présenter des colorations réversibles au passage du seuil précité de température dans un sens ou dans l'autre. [0038] Selon une autre variante de réalisation, les pigments thermochromatiques 12 peuvent être choisis de sorte à présenter des colorations irréversibles au passage du seuil précité de température dans un sens. [0039] D'une manière générale, on sait que lorsqu'une puce 2 subit une élévation de sa tem- pérature au-dessus d'un seuil de dégradation à la chaleur, intrinsèquement sous l'effet de son propre fonctionnement ou sous l'effet de la température environnante, son fonctionnement se dégrade. [0040] Par conséquent, le seuil précité de température engendrant un changement de couleur des pigments thermochromatiques 12 inclus dans la matière du bloc d'encapsulation 11 est avantageusement choisi de sorte à être égal ou voisin dudit seuil de dégradation à la chaleur. [0041] Ainsi, par une simple observation visuelle extérieure de la couleur du bloc d'encapsulation, duc à la couleur des pigments thermochromatiques 12, un observateur peut déterminer si la puce 2 subit ou a subi une élévation de sa température au-dessus de son seuil de dégradation à la chaleur. [0042] Cette observation visuelle peut être réalisée lors d'opérations de tests de fonc- tionnement du dispositif électronique 1 ou, ultérieurement, lorsque le dispositif électronique 1 est utilisé ou a été utilisé en étant par exemple monté au-dessus d'une face avant 13a d'une plaque de réception 13, par exemple une plaque de circuit imprimé, par l'intermédiaire d'éléments de connexion électrique 14 reliés à des plots arrière du réseau de connexions électriques 7 aménagés dans la face arrière du substrat de support 4. [0043] A l'inverse, on sait que lorsqu'une puce 2 subit un abaissement de sa température au- dessous d'un seuil de dégradation au froid, généralement sous l'effet de la température environnante, son fonctionnement se dégrade. [0044] Par conséquent, le seuil précité de température engendrant un changement de couleur des pigments thermochromatiques 12 inclus dans le bloc d'encapsulation 11 est avantageusement choisi de sorte à être égal ou voisin dudit seuil de dégradation au froid. [0045] Ainsi, par une simple observation visuelle de la couleur du bloc d'encapsulation, due à la couleur des pigments thermochromatiques 12, il est possible de déterminer si la puce 2 subit ou a subi une élévation de sa température au-dessous de son seuil précité de dégradation au froid. [0046] Plus généralement, il peut être avantageux de renseigner un observateur sur le point de savoir si la température de la puce 2, et donc du bloc d'encapsulation 11 est bien restée à une bonne température de fonctionnement située entre un seuil haut de dégradation à la chaleur et un seuil bas de dégradation au froid. [0047] Dans ce cas, les pigments thermochromatiques 12 inclus dans la matière du bloc d'encapsulation 11 sont choisis de sorte à présenter un seuil haut de changement de couleurs et un seuil bas de changement de couleurs, tels qu'entre le seuil bas et le seuil haut les pigments thermochromatiques 12 présentent une première coloration, qu'au-dessus du seuil haut les pigments thermochromatiques 12 présentent une deuxième coloration et qu'au-dessous du seuil bas les pigments thermochromatiques 12 présentent une troisième coloration. [0048] Les colorations des pigments thermochromatiques 12 peuvent présenter des longueurs d'ondes comprises entre quatre cents et sept cents nanomètres. Néanmoins, des pigments thermochromatiques 12 peuvent être non visibles (c'est-à-dire une coloration neutre) lorsque la puce 3 est à une température de fonctionnement normal. [0049] Selon un autre exemple de réalisation illustré sur la figure 2, un dispositif élec- tronique 15 se différencie du dispositif électronique 1 de la figure 1 par le fait que les moyens de montage 3 comprennent une couche additionnelle extérieure 16 rapportée au-dessus d'une face avant 17 du bloc d'encapsulation 11. [0050] Cette fois, la couche additionnelle extérieure 16 est pourvue d'inclusions 12 de pigments thermochromatiques de contrôle visuel de variations de la température de la puce 3. [0051] Les pigments thermochromatiques 12 sont mélangés à une résilie à l'état liquide, par exemple transparente, qui est ensuite étendue ou déposée au-dessus du bloc d'encapsulation 11 puis durcie de sorte à former la couche additionnelle extérieure 16. [0052] La puce 2, le bloc d'encapsulation 11 et la couche additionnelle extérieure 16 sont substantiellement à la même température. Des variations de température de la puce 2 engendrent des variations de température du bloc d'encapsulation 11 et de la couche additionnelle extérieure 16, et réciproquement. [0053] Des variations de la coloration des pigments thermochromatiques 12 inclus dans la matière de la couche additionnelle extérieure 16, qui constitue la partie spécifique précitée des moyens de montage 3, sont aptes à renseigner un observateur au sujet de variations de température de la puce 3, par rapport à un ou deux seuils de température, de façon équivalente à ce qui a été décrit précédemment. [0054] Selon des variantes des figures 1 et 2, aussi bien dans le cas d'une liaison à fils électriques 9 que le cas d'un montage flip-chip, l'ensemble formé par la puce 2 et le substrat de support 4 pourrait être noyé dans un bloc d'encapsulation s'étendant jusqu'à la face avant 13a de la plaque de réception 13. [0055] Selon un autre exemple de réalisation illustré sur la figure 3, un dispositif élec- tronique 18 se différencie du dispositif électronique 1 de la figure 1 par le fait que, 6 aussi bien dans le cas d'une liaison à fils électriques 9 que le cas d'un montage flipchip, avec un bloc d'encapsulation de la puce 2 au-dessus du substrat de support 4 ou sans un tel bloc d'encapsulation, les moyens de montage 3 comprennent un capot d'encapsulation 19 rapporté par collage au-dessus dc la face avant 6 du substrat de support 4, à l'intérieur duquel se trouvent, à distance, la puce 2. [0056] Cette fois, le capot d'encapsulation 19 est pourvu d'inclusions 12 de pigments ther- mochromatiques de contrôle visuel de variations dc la température de la puce 3, de sorte que le capot d'encapsulation 19 constitue la partie spécifique précitée des moyens de montage 3. [0057] Les pigments thermochromatiques 12 sont mélangés à une résine à l'état liquide, par exemple transparente, qui est ensuite moulée puis durcit de sorte à former le capot d'encapsulation 19. Le capot d'encapsulation 19 est ensuite monté au-dessus du substrat de support en recouvrant à distance la puce 3 et les fils de connexion électrique 9. [0058] La puce 2 et le capot d'encapsulation 19 sont substantiellement à la môme tem- pérature. Des variations de température de la puce 2 engendrent des variations de température du capot d'encapsulation 19, et réciproquement. [0059] De façon équivalente à cc qui a été décrit précédemment, des variations de la co- loration des pigments thermochromatiques 12 inclus dans la matière de la couche additionnelle 16 sont aptes à renseigner un observateur au sujet de variations de température de la puce 3, par rapport à un ou deux seuils de température. [0060] Selon un autre exemple de réalisation non représenté, le capot d'encapsulation 19 pourrait être pourvu d'une couche extérieure additionnelle incluant des pigments thermochromatiques, équivalente à la couche 16. [0061] Selon un autre exemple de réalisation illustré sur la figure 4, un dispositif élec- tronique 20 comprend le dispositif électronique 1 de la figure 1, le bloc d'encapsulation 11 étant exempt de particules de pigments thermochromatiques. [0062] Cette fois, les moyens de montage 3 comprennent en outre un capot d'encapsulation 21 qui est monté par collage au-dessus de la plaque de réception 13 et qui contient, à distance, le dispositif électronique 1. [0063] Le capot d'encapsulation 21 est pourvu d'inclusions 12 de pigments thermochro- matiques de contrôle visuel de variations de la température de la puce 3 d'encapsulation 19, de sorte que le capot d'encapsulation 21 constitue la partie spécifique précitée des moyens de montage 3. [0064] Les pigments thermochromatiques 12 sont mélangés à une résine à l'état liquide, par exemple transparente, qui est ensuite moulée puis durcie de sorte à former le capot d'encapsulation 21. Le capot d'encapsulation 21 est ensuite monté au-dessus du substrat de support en recouvrant à distance le dispositif électronique 1. 7 [0065] La puce 2 et le capot d'encapsulation 21 sont substantiellement à la même tem- pérature. Des variations de température de la puce 2 engendrent des variations de température du capot d'encapsulation 21, et réciproquement. [0066] De façon équivalente à ce qui a été décrit précédemment, des variations de la co- loration des pigments thermochromatiques 12 inclus dans la matière du capot d'encapsulation 21 sont aptes à renseigner un observateur au sujet de variations de température de la puce 3, par rapport à un ou deux seuils de température. [0067] Selon un autre exemple de réalisation non représenté, le capot d'encapsulation 21 pourrait être pourvu d'une couche extérieure additionnelle incluant des pigments thermochromatiques, équivalente à la couche 16 de l'exemple de la figure 2. [0068] Selon un autre exemple de réalisation illustré sur la figure 5, un dispositif élec- tronique 22 se différencie du dispositif électronique 1 de la figure 1 par le fait que les moyens de montage 3 comprennent une couche additionnelle 23 au-dessus de la facer avant 13a de la plaque de réception 13, du côté et dans la zone du substrat de support 3. Les éléments de connexion électrique 14 passent au travers de cette couche additionnelle 23. [0069] La couche additionnelle 23 comprend des inclusions de pigments thermochro- matiques 12, de sorte que cette couche additionnelle 23 constitue la partie spécifique précitée des moyens de montage 3. [0070] Les pigments thermochromatiques 12 sont mélangés à une résine à l'état liquide, par exemple transparente, qui est ensuite étendue ou déposée au-dessus de la plaque de réception 13 puis durcie de sorte à former la couche additionnelle 23. Ensuite, le substrat de support 4 pourvu de la puce 3 et du bloc d'encapsulation 11 est monté au-dessus de la plaque de réception 13 par l'intermédiaire des éléments de connexion électrique 14. [0071] La puce 2, le substrat de support 4, les éléments de connexion électrique 14 et la couche additionnelle 23 sont substantiellement à la même température. Des variations de température de la puce 2 engendrent des variations de température de la couche additionnelle 23, et réciproquement. [0072] De façon équivalente à ce qui a été décrit précédemment, des variations de la co- loration des pigments thermochromatiques 12 inclus dans la matière de la couche additionnelle 23, visibles dans la zone située à la périphérie du dispositif électronique 1, sont aptes à renseigner un observateur au sujet de variations de température de la puce 3, par rapport à un ou deux seuils de température. [0073] Selon un autre de réalisation illustrée sur la figure 6, un dispositif électronique 24 se différencie du dispositif électronique 20 par le fait que le capot d'encapsulation 21 est remplacé par un bloc d'encapsulation additionnel 25 dans lequel l'ensemble formé par la puce 2, le substrat de support 4 et optionnellement le bloc d'encapsulation 11 sont 8 noyés au-dessus de la face avant 13a de la plaque de réception 13, par surmoulage ou dépôt, le bloc d'encapsulation 25 s'étendant jusqu'à cette face avant 13a. [0074] De façon équivalente à ce qui a été décrit précédemment, des pigments thermochro- matiques 12a sont incluent dans la matière du bloc d'encapsulation 25, ou alors, le bloc d'encapsulation 25 est pourvu d'une couche additionnelle extérieure dans laquelle sont incluent des pigments thermochromatiques, cette couche additionnelle étant équivalente à la couche 16 précitée. 9 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif électronique comprenant au moins une puce électronique (2) et des moyens de montage (3) de cette puce, dans lequel les moyens de montage comprennent au moins une partie spécifique (11, 16, 19, 21, 23) qui est située dans l'environnement immédiat de la puce et qui est pourvue d'inclusions de pigments thermochromatiques (12) de contrôle visuel de variations de la température de la puce, les pigments étant choisis de sorte à présenter des couleurs différentes de part et d'autre d'au moins un seuil de température. [Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les pigments thermo- chromatiques sont choisis de sorte à présenter des colorations réversibles au passage d'un seuil de température dans un sens ou dans l'autre. [Revendication 3] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les pigments thermo- chromatiques sont choisis de sorte à présenter des colorations irréversibles au passage d'un seuil de température dans un sens. [Revendication 4] Dispositif selon rune quelconque des revendications précédentes, dans lequel les colorations des pigments thermochromatiques présentent des longueurs d'onde comprises entre quatre cents et sept cents nanomètres. [Revendication 5] Dispositif selon rune quelconque des revendications précédentes, dans lequel les pigments thermochromatiques sont mélangés à la matière de ladite partie spécifique, avant moulage de cette matière. [Revendication 6] Dispositif selon rune quelconque des revendications précédentes, dans lequel les pigments thermochromatiques sont mélangés à la matière de ladite partie spécifique, avant étalement de cette dernière sur une surface d'une autre partie des moyens de montage. [Revendication 7] Dispositif selon rune quelconque des revendications précédentes, dans lequel la puce est installée à l'intérieur d'un capot d'encapsulation moulé qui est monté sur le substrat de support et dont au moins une partie forme ladite partie spécifique. [Revendication 8] Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la puce est située dans un bloc d'encapsulation dans lequel la puce est noyée et dont au moins une partie forme ladite partie spécifique. [Revendication 9] Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la puce est montée au-dessus d'une plaque de réception pourvue, d'une couche dont au moins une partie forme ladite partie spécifique. 10 [Revendication 10] Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la puce est installée à l'intérieur d'un capot d'encapsulation qui est monté au-dessus d'une plaque de réception de la puce et qui forme ladite partie spécifique.