Brevet FR3122768A1 — publié le 20221111

Boîtier optique La présente description concerne un boîtier optique (20) comprenant : - un substrat (100) en un premier matériau présentant une face supérieure (101) et une face inférieure (102) et comprenant des connexions électriques (110) ; - une puce électronique (200) présentant une face inférieure (202) assemblée sur la face supérieure (101) du substrat, et une face supérieure (201) ; - un capteur optique (250) intégré dans la puce électronique (200) ou assemblé sur la face supérieure (201) de la puce électronique (200) ; le substrat (100) comprenant au moins une cavité (150) débouchant au moins sur la face supérieure (101) dudit substrat, ladite cavité étant remplie d’un second matériau (500) présentant une conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique du premier matériau, la puce électronique (200) étant disposée sur le substrat de manière à recouvrir ladite au moins une cavité. Figure pour l'abrégé : Fig. 2 Boîtier optique La présente description concerne de façon générale le domaine de l’optoélectronique, et plus précisément les boîtiers optiques. De manière générale, les boîtiers optiques sont des systèmes optoélectroniques aptes à convertir des rayons lumineux en signaux électroniques. Typiquement, un boîtier optique est un boîtier de type à cavité avec un couvercle assemblé à un substrat et une cavité entre le couvercle et un capteur optique (et éventuellement un émetteur optique) disposé sur (ou intégré dans) le substrat, généralement via une puce électronique. Le couvercle comprend (ou est assemblé avec) une structure transparente à la lumière, de sorte que des rayonnements lumineux puissent être reçus par le capteur optique à travers ladite structure transparente (et éventuellement que des rayonnements lumineux puissent être émis par l’émetteur optique à travers ladite structure transparente). Les boîtiers optiques se multiplient dans leurs applications, intégrant de plus en plus de fonctions, par exemple pour transmettre et recevoir des signaux Haute Fréquence (HF), ou pour assurer le découplage de l’alimentation électrique (intégration de nombreux condensateurs de découplage notamment), ce qui nécessite d’intégrer de plus en plus de composants électroniques dans le boîtier optique, avec pour corollaire plus de puissance thermique produite en fonctionnement. En outre, les capteurs optiques sont de plus en plus performants et précis (augmentation de la distance de détection, meilleure résolution, amélioration de la précision des pixels …), ce qui augmente la densité de pixels et la puissance thermique générée en fonctionnement. Les boîtiers optiques et/ou les composants électroniques qu’ils intègrent peuvent être de plus en plus petits, ce qui fait que la puissance thermique générée par unité de surface augmente. Il existe donc un besoin de dissiper de plus en plus de puissance thermique au sein d’un boîtier optique, dans certains cas dans un volume de plus en plus restreint. Il est connu de rajouter un dissipateur thermique sur la surface supérieure d’un circuit intégré (au moyen d’un matériau de connexion). Or il n’est pas possible de disposer un tel dissipateur thermique sur le boîtier optique, sans faire obstruction au cheminement des rayonnements lumineux. Il existe un besoin de dissiper de manière accrue la puissance thermique dans un boîtier optique. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des boîtiers optiques connus. Un mode de réalisation prévoit un boîtier optique comprenant : - un substrat en un premier matériau présentant une face supérieure et une face inférieure et comprenant des connexions électriques ; - une puce électronique présentant une face inférieure assemblée sur la face supérieure du substrat, et une face supérieure ; - un capteur optique intégré dans la puce électronique ou assemblé sur la face supérieure de la puce électronique ; le substrat comprenant au moins une cavité débouchant au moins sur la face supérieure dudit substrat, ladite cavité étant remplie d’un second matériau, ledit second matériau présentant une conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique du premier matériau, la puce électronique étant disposée sur le substrat de manière à recouvrir ladite au moins une cavité. Par exemple, les connexions électriques peuvent être au moins en partie disposées sous la puce électronique. Selon un mode de réalisation, la surface occupée par la au moins une cavité remplie du second matériau est supérieure ou égale à 10% de la surface inférieure de la puce électronique en contact avec le substrat, voire supérieure ou égale à 20% de la surface inférieure de la puce électronique en contact avec le substrat, ou encore supérieure ou égale à 50% de la surface inférieure de la puce électronique en contact avec le substrat. Un mode de réalisation prévoit un substrat pour boîtier optique, ledit substrat étant en un premier matériau, présentant une face supérieure et une face inférieure et comprenant : - des connexions électriques ; - au moins une cavité débouchant au moins sur la face supérieure dudit substrat, le substrat étant adapté pour recevoir une puce électronique au-dessus de ladite au moins une cavité. Par exemple, la au moins une cavité du substrat est remplie d’un second matériau, ledit second matériau présentant une conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique du premier matériau. Les modes de réalisation suivants s’appliquent par exemple au boîtier optique et au substrat. Selon un mode de réalisation, le second matériau présente une conductivité thermique au moins trois fois supérieure ; voire au moins dix fois supérieure ; ou encore au moins cinquante fois supérieure à la conductivité thermique du premier matériau. Selon un mode de réalisation, le second matériau comprend un matériau d’interface thermique, par exemple une pâte thermique. Selon un mode de réalisation, les connexions électriques sont disposées de part et d’autre de la au moins une cavité. Selon un mode de réalisation, le substrat comprend plusieurs cavités. Selon un mode de réalisation dans lequel le substrat comprend plusieurs cavités, au moins une partie des connexions électriques est disposée entre deux cavités. Selon un mode de réalisation, le substrat est un substrat de type matrice de pastilles (LGA), par exemple un substrat organique de type matrice de pastilles (OLGA). Un mode de réalisation prévoit un procédé d’assemblage d’un boîtier optique comprenant : - la fourniture d’un substrat en un premier matériau comportant au moins une cavité et des connexions électriques ; - le remplissage de la au moins une cavité par un second matériau de conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique du premier matériau ; - le positionnement d’une puce électronique sur le substrat de manière à recouvrir la au moins une cavité, et assemblage de ladite puce audit substrat ; - l'assemblage d’un capteur optique sur la puce électronique. Selon un mode de réalisation, le procédé comporte une étape de formation d’au moins une cavité dans un substrat, préalablement à l’étape de fourniture du substrat. Selon un mode de réalisation, le procédé comporte une étape de détermination d’une zone de puissance thermique limite émise par la puce électronique, préalablement à l’étape de fourniture d’un substrat ou de formation d’au moins une cavité, ladite au moins une cavité étant formée sous la zone de puissance thermique limite déterminée. Un mode de réalisation prévoit un dispositif électronique comprenant un boîtier optique selon un mode de réalisation. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la représente un boîtier optique selon une coupe longitudinale ; la représente un boîtier optique selon un mode de réalisation selon une coupe longitudinale ; la représente le boîtier optique selon le mode de réalisation de la en vue de dessus ; la représente un boîtier optique selon un autre mode de réalisation selon une coupe longitudinale ; la représente le boîtier optique selon le mode de réalisation de la en vue de dessus ; et la représente un dispositif électronique comprenant un boîtier optique. Boîtier optique (20) comprenant : - un substrat (100) en un premier matériau présentant une face supérieure (101) et une face inférieure (102) et comprenant des connexions électriques (110) ; - une puce électronique (200) présentant une face inférieure (202) assemblée sur la face supérieure (101) du substrat, et une face supérieure (201) ; - un capteur optique (250) intégré dans la puce électronique (200) ou assemblé sur la face supérieure (201) de la puce électronique (200) ; le substrat (100) comprenant au moins une cavité (150) débouchant au moins sur la face supérieure (101) dudit substrat, ladite cavité étant remplie d’un second matériau (500), ledit second matériau présentant une conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique du premier matériau, la puce électronique (200) étant disposée sur le substrat de manière à recouvrir ladite au moins une cavité. Boîtier optique (20) selon la revendication 1, les connexions électriques (110) étant au moins en partie disposées sous la puce électronique (200). Boîtier optique (20) selon la revendication 1 ou 2, la surface occupée par la au moins une cavité (150) remplie du second matériau (500) étant supérieure ou égale à 10% de la surface inférieure de la puce électronique (200) en contact avec le substrat (100), voire supérieure ou égale à 20% de la surface inférieure de la puce électronique en contact avec le substrat, ou encore supérieure ou égale à 50% de la surface inférieure de la puce électronique en contact avec le substrat. Substrat (100) pour boîtier optique (20), ledit substrat étant en un premier matériau, présentant une face supérieure (101) et une face inférieure (102) et comprenant : - des connexions électriques (110) ; - au moins une cavité (150) débouchant au moins sur la face supérieure (101) dudit substrat, le substrat étant adapté pour recevoir une puce électronique (200) au-dessus de ladite au moins une cavité. Substrat (100) selon la revendication 4, la au moins une cavité (150) étant remplie d’un second matériau (500), ledit second matériau présentant une conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique du premier matériau. Boîtier optique (20) selon l’une des revendications 1 à 3, le second matériau (500) présentant une conductivité thermique au moins trois fois supérieure ; voire au moins dix fois supérieure ; ou encore au moins cinquante fois supérieure à la conductivité thermique du premier matériau. Boîtier optique (20) selon l’une des revendications 1, 2, 3 et 6, le second matériau (500) comprenant un matériau de soudure électronique, par exemple un alliage étain-plomb (SnPb) ou un alliage étain-argent (SnAg). Boîtier optique (20) selon l’une des revendications 1, 2, 3, 6 et 7, le second matériau (500) comprenant un matériau d’interface thermique, par exemple une pâte thermique. Boîtier optique (20) selon l’une des revendications 1, 2, 3 et 6 à 8, les connexions électriques (110) étant disposées de part et d’autre de la au moins une cavité (150). Boîtier optique (20) selon l’une des revendications 1, 2, 3 et 6 à 9, le substrat (100) comprenant plusieurs cavités (150). Boîtier optique (20) selon la revendication 10, au moins une partie des connexions électriques (110) étant disposée entre deux cavités (150). Boîtier optique (20) selon l’une des revendications 1, 2, 3 et 6 à 11, le substrat étant un substrat de type matrice de pastilles LGA, par exemple un substrat organique de type matrice de pastilles OLGA. Procédé d’assemblage d’un boîtier optique (20) selon l’une des revendications 1 à 3, 6 à 12 comprenant : - la fourniture d’un substrat (100) en un premier matériau comportant au moins une cavité (150) et des connexions électriques (110) ; - le remplissage de la au moins une cavité (150) par un second matériau (500) de conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique du premier matériau ; - le positionnement d’une puce électronique (200) sur le substrat (100) de manière à recouvrir la au moins une cavité (150) et assemblage de ladite puce audit substrat ; - l'assemblage d’un capteur optique (250) sur la puce électronique (200). Procédé selon la revendication 13, comportant une étape de formation d’au moins une cavité (150) dans un substrat, préalablement à l’étape de fourniture du substrat (100). Procédé selon la revendication 13 ou 14, comprenant une étape de détermination d’une zone de puissance thermique limite (600) émise par la puce électronique (200), préalablement à l’étape de fourniture du substrat (100) ou de formation d’au moins une cavité (150), ladite au moins une cavité étant formée sous la zone de puissance thermique limite déterminée. Dispositif électronique (1) comprenant un boîtier optique (20) selon l’une des revendications 1, 2, 3, 6 à 12.