Brevet FR3116382A1 — publié le 20220520

La fixation du capot d’encapsulation (300) sur des zones électriquement conductrices (7000, 7001) du substrat support comporte l’utilisation de ressorts comprimés (900, 910) ayant une région libre en contact avec un chemin électriquement conducteur (400) contenu dans le capot d’encapsulation, et la fixation, sur le substrat support, de la partie du capot d’encapsulation située entre les ressorts comporte l’utilisation d’un cordon de colle isolante entre les ressorts. Figure pour l’abrégé : Fig 2 Boîtier pour circuit intégré et procédé de fabrication Des modes de réalisation et de mise en œuvre de l’invention concernent le conditionnement (« packaging » en langue anglaise) de dispositifs électroniques intégrés, notamment les boîtiers pour circuits intégrés et tout particulièrement les boîtiers comportant un capot d’encapsulation électriquement connecté sur un substrat porteur. Il est requis pour certaines applications utilisant ayant un capot d’encapsulation de pouvoir détecter si ce capot d’encapsulation est détaché du substrat porteur de façon, si nécessaire, à pouvoir interrompre le fonctionnement de la puce électronique contenue dans le boîtier. C’est par exemple le cas pour un boîtier incorporant une puce pourvue d’un émetteur laser et un capot d’encapsulation contenant une lentille. Si le capot d’encapsulation vient à être retiré ou cassé, la puce doit s’arrêter de fonctionner de façon à ce que le laser ne puisse pas endommager les yeux de l’utilisateur. Un exemple d’un tel boîtier de l’art antérieur est illustré schématiquement sur la . Plus précisément, le boîtier 1 comporte un substrat support 2 comportant sur une face de montage, des zones électriquement conductrices connectées à un réseau d’interconnexions situé dans le corps du substrat support 2. Le substrat support peut être connecté sur une carte de circuit imprimé par tout moyen de connexion électrique approprié et classique, situé sur la face opposée à la face de montage. Dans le cadre des boîtiers BGA, ces moyens de connexion peuvent être une matrice de billes (non représentée ici). La face de montage du substrat support 2 supporte au moins une puce électronique, ici une puce électronique 5 pourvue d’une source laser 11. Un capot d’encapsulation 3 est fixé sur la face de montage du substrat support 2 par des moyens de fixation et délimite ainsi un logement interne 6 dans lequel se situe la puce électronique 5. Le capot d’encapsulation 4 comporte dans cet exemple un dispositif optique, par exemple une lentille 10, en couplage optique avec la source laser 11. Le capot d’encapsulation 4 incorpore également ici un chemin électriquement conducteur 4 possédant une première extrémité 30 et une deuxième extrémité 31. Les moyens de fixation du capot d’encapsulation sur le substrat support comportent ici deux plots de colle électriquement conductrice 80 et 81 fixant respectivement les deux extrémités 30 et 31 du chemin électriquement conducteur 4 à deux zones électriquement conductrices 70 et 71 situées sur la face de montage du substrat support. Par ailleurs, entre ces deux plots de colle électriquement conductrice est prévu un cordon de colle isolante, non représenté sur cette figure. Dans le cas où le capot d’encapsulation n’est pas cassé ou séparé du substrat support, il existe une conduction électrique entre les zones électriquement conductrices 70 et 71 par l’intermédiaire des plots de colle conductrice 80 et 81 et du chemin électriquement conducteur 4 incorporé dans le capot d’encapsulation. Par contre, si le capot d’encapsulation est retiré ou cassé, cette conduction électrique est rompue, ce qui permet de détecter un tel incident. En variante, il est possible de remplacer les plots de colle conductrice par des plots de soudure. Cependant, ces régions de fixation électriquement conductrices (plots de colle ou de soudure) sont des régions d’accumulation de contraintes provenant principalement mais pas seulement, de coefficients de dilatation différents entre les différents composants (capot d’encapsulation, substrat support, région de fixation conductrice et matériaux adhésifs non conducteurs dans les zones non électriquement conductrices). Il peut alors en résulter des fissures et des délaminations dans le boîtier, représentées schématiquement par la référence 9 sur la . Et, de tels défauts peuvent provoquer un dysfonctionnement. Il existe par conséquent un besoin d’apporter une solution plus satisfaisante à la réalisation de boîtiers pour circuits intégrés électriquement connectés. Selon un mode de mise en œuvre et de réalisation, il est proposé une nouvelle structure de boîtier réduisant, voire supprimant le risque d’apparition de défauts tels que des fissures ou des délaminations résultant de la fixation du capot d’encapsulation sur le substrat support. Selon un aspect, il est proposé un boîtier de circuit intégré comprenant un substrat support supportant au moins une puce électronique et un capot d’encapsulation fixé sur le substrat support par des moyens de fixation. Selon cet aspect, le capot d’encapsulation incorpore un chemin électriquement conducteur possédant au moins deux extrémités distinctes. Par ailleurs, les moyens de fixation comportent au moins deux ressorts, par exemple des micro-ressorts, couplant électriquement respectivement les deux extrémités du chemin électriquement conducteur à deux zones électriquement conductrices du substrat support. Chaque ressort possède une première région libre en contact avec l’extrémité correspondante du chemin électriquement conducteur ou bien en contact avec la zone électriquement conductrice correspondante du substrat support. Chaque ressort possède par ailleurs une deuxième région fixée sur ladite zone électriquement conductrice correspondante du substrat support ou sur ladite extrémité correspondante du chemin électriquement conducteur, respectivement. En d’autres termes, pour chaque ressort, la première région libre peut être en contact soit avec l’extrémité correspondante du chemin électriquement conducteur et dans ce cas la deuxième région du ressort est fixée sur la zone correspondante du substrat support, soit en contact avec la zone correspondante du substrat support, et dans ce cas la deuxième région du ressort est fixée sur l’extrémité correspondante du chemin électriquement conducteur. Par ailleurs, les moyens de fixation du capot d’encapsulation sur le substrat support comportent également des moyens auxiliaires électriquement isolants, par exemple une colle isolante, disposés entre les ressorts et configurés pour fixer sur le substrat support la partie du capot d’encapsulation située entre les extrémités dudit au moins un chemin conducteur. Ainsi, contrairement à l’art antérieur, le boîtier selon cet aspect ne présente pas de connexion électriquement conductrice rigide entre le chemin électriquement conducteur incorporé dans le capot d’encapsulation et les zones électriquement conductrices, par exemple métalliques, correspondantes du substrat support. Au contraire, l’utilisation de ressorts, avantageusement comprimés, possédant une région libre c’est-à-dire non fixée sur soit l’extrémité du chemin conducteur soit la zone métallique du substrat support correspondante, mais simplement en contact, permet d’absorber les dilatations éventuelles dues aux coefficients de dilatation différents des différents composants du boîtier et minimise ainsi le risque d’apparition de défauts. Les ressorts, avantageusement comprimés lors de la fixation du capot d’encapsulation sur le substrat support, contribuent, de par leur effet ressort obtenu ici par compression, à assurer un bon contact électrique au niveau de leur région libre. Selon un mode de réalisation, la deuxième région de chaque ressort, c’est-à-dire celle qui n’est pas laissée libre, est fixée sur ladite zone correspondante du substrat support ou sur ladite extrémité correspondante du chemin électriquement conducteur par une colle électriquement conductrice. Par ailleurs, les moyens auxiliaires comportent par exemple, comme indiqué ci-avant, une colle électriquement isolante, par exemple une colle pouvant être durcie par application d’un rayonnement ultraviolet. Selon un mode particulier de réalisation, la puce électronique peut comporter une source de rayonnement optique, par exemple une source de rayonnement laser, et le capot d’encapsulation peut comporter un dispositif optique, par exemple une lentille, optiquement couplé avec ladite source. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de réalisation d’un boîtier de circuit intégré, comprenant une fixation sur un substrat support supportant au moins une puce électronique, d’un capot d’encapsulation incorporant un chemin électriquement conducteur possédant au moins deux extrémités distinctes. Selon cet aspect, ladite fixation comprend les étapes suivantes : -fournir au moins deux ressorts électriquement conducteurs possédant chacun une première région et une deuxième région, - laisser libre la première région de chaque ressort et la mettre en contact avec l’extrémité correspondante du chemin électriquement conducteur ou en contact avec une zone électriquement conductrice correspondante du substrat support, et fixer la deuxième région de chaque ressort sur ladite zone électriquement conductrice correspondante ou sur ladite extrémité correspondante du chemin électriquement conducteur, respectivement, de façon à coupler électriquement respectivement les deux extrémités du chemin électriquement conducteur aux deux zones électriquement conductrices du substrat support, et -fixer sur le substrat support et de façon électriquement isolante, la partie du capot d’encapsulation située entre les extrémités dudit au moins un chemin conducteur. Selon un mode de mise en œuvre, ladite fixation est effectuée de façon à comprimer les ressorts. Selon un mode de mise en œuvre, la fixation de la deuxième région de chaque ressort est effectuée au moyen d’une colle électriquement conductrice. Selon un mode de mise en œuvre, la fixation de la partie du capot d’encapsulation située entre les extrémités dudit au moins un chemin conducteur est effectuée au moyen d’une colle rendue électriquement isolante. Comme indiqué ci-avant, la puce électronique peut comporter une source de rayonnement optique et le capot d’encapsulation peut comporter un dispositif optique optiquement couplé avec ladite source. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée de modes de réalisation et de mise en œuvre, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : déjà décrite, illustre un art antérieur, et et illustrent schématiquement des modes de réalisation et de mise en œuvre de l’invention. Sur la , la référence 900 désigne un ressort, par exemple un micro-ressort, utilisable dans la fixation et la connexion électrique du chemin électriquement conducteur incorporé dans le capot d’encapsulation et la zone électriquement conductrice correspondante du substrat support. Dans cet exemple, le micro-ressort est en forme de U avec une longueur L de l’ordre de 0,1mm à 2mm et une distance h de l’ordre de 0,05mm à 0,50mm entre la première région, par exemple une première face, 901 du ressort et la deuxième région, par exemple une deuxième face, 902 du ressort. La hauteur h est la hauteur lorsque le ressort n’est pas chargé. Le matériau formant ce ressort est électriquement conducteur et peut être par exemple de l’acier, de l’acier inoxydable ou autre métal, et pourvu ou non d’une finition (par exemple Nickel, Nickel et Or ou Nickel et Palladium et Or). La illustre de façon schématique une section d’un boîtier 100 selon un mode de réalisation de l’invention. Ce boîtier 100 comporte un substrat support 200 comportant un réseau d’interconnexions noyé dans le corps du substrat support et permettant notamment de relier électriquement des pistes métalliques situées sur la face de montage du substrat support à par exemple une matrice de billes (dans le cas d’un boîtier du type BGA) située sur la face opposée du substrat support. Le substrat support 200 supporte sur sa face de montage une puce électronique 500 équipée dans cet exemple d’une source de rayonnement lumineux 1100, par exemple une source laser. Un capot d’encapsulation 300, incorporant un chemin électriquement conducteur 400 est fixé sur la face de montage du substrat support par des moyens de fixation dont on va décrire plus en détails la structure ci-après. Une fois le capot d’encapsulation assemblé sur le substrat support, l’ensemble ménage un logement interne 600 dans lequel se situe la puce électronique 500. En outre, dans cet exemple, le capot d’encapsulation 400 comporte un dispositif optique 1000, par exemple une lentille, située en couplage optique avec la source laser 500. Par exemple, cette lentille est située en regard de la source laser 500. Le chemin électriquement conducteur 400 comporte une première extrémité 3000 et une deuxième extrémité 3100, distinctes. Par ailleurs, le substrat support 200 comporte sur sa face de montage une première zone électriquement conductrice 7000 et une deuxième zone électriquement conductrice 7100. Comme on va le voir maintenant, la première extrémité 3000 du chemin électriquement conducteur 400 est en couplage électrique avec la première zone électriquement 7000 tandis que la deuxième extrémité 3100 du chemin électriquement conducteur 400 est en couplage électrique avec la deuxième zone électriquement conductrice 7100. Ce couplage est effectué à l’aide d’un plot de colle électriquement conductrice et d’un ressort tel que celui illustré sur la . Plus précisément, la deuxième région 902 du ressort 900 est collée sur le plot de colle conductrice 8000 qui recouvre la première zone électriquement conductrice 7000. Par ailleurs, la première région 901 du ressort 900 n’est pas fixée, mais elle est libre et en contact avec la première extrémité 3000 du chemin électriquement conducteur 400. On voit que, dans cet exemple, le ressort 900 est comprimé. De ce fait, le contact entre la première région 901 du ressort 900 et la première extrémité 3000 du chemin électriquement conducteur 400 est obtenu par l’effet ressort du ressort qui est contraint, ici en compression. On retrouve la même structure pour le couplage électrique entre la deuxième extrémité 3100 du chemin électriquement conducteur 400 et la deuxième zone électriquement conductrice 7100 du substrat support. Plus précisément, ce couplage électrique est obtenu par un ressort 911, analogue au ressort 900, comprimé, et ayant sa première région 911 en contact avec la deuxième extrémité 3100 du chemin 400 par l’effet ressort, et ayant sa deuxième région 912 collée sur le plot de colle électriquement conductrice 8100 recouvrant la deuxième zone électriquement conductrice 7100. Par ailleurs, comme illustré sur la sur laquelle on reviendra plus en détails ci-après lors de l’exposé d’un exemple de procédé de fabrication, on voit que pour maintenir le capot d’encapsulation fixé sur le substrat support, il est prévu des moyens auxiliaires, par exemple un cordon de colle électriquement isolante 9100 disposé à la périphérie de la face de montage du substrat support s’étendant entre les plots de colle conductrice 8000 et 8100 et permettant de fixer sur le substrat support, la partie du capot d’encapsulation situé entre les deux ressorts 900 et 910. On se réfère maintenant plus particulièrement aux figures 4 à 7 pour illustrer un exemple de mise en œuvre d’un procédé selon l’invention. Sur chacune des figures 4 à 7, la partie haute de la figure représente une section schématique du boîtier en cours de fabrication tandis que la partie basse de la figure représente schématiquement une vue de dessus de la face de montage du substrat support 200. Sur la , on dépose à la périphérie de la face de montage du substrat support 200 deux plots de colle électriquement conductrice 8000 et 8100 recouvrant les deux zones électriquement conductrices 7000 et 7100 du substrat support et l’on fixe sur ces deux plots de colle 8000 et 8100 les deuxièmes régions 902 et 912 des deux ressorts 900 et 910, respectivement. Les premières régions 901 et 911 de ces ressorts restent libres. Par ailleurs, dans cette configuration, les ressorts ne sont pas contraints. On peut utiliser tout type de colle électriquement conductrice, classique et bien connue de l’homme du métier. Puis, comme illustré sur la , on dépose un cordon de colle électriquement isolante 9000 sur la face de montage du substrat 200 entre les deux plots de colle électriquement conductrice 8000 et 8100. Cette colle non isolante peut être par exemple une colle durcissable au moyen d’un rayonnement UV, classique et bien connue de l’homme du métier. Puis, comme illustré sur la , après avoir monté la puce sur le substrat support et procéder à ses connexions par soudage de fils (« wire bonding ») et après avoir réalisé de façon classique et connue le capot d’encapsulation incorporant le chemin électriquement conducteur et le dispositif optique 1000, on applique en exerçant une force ST60, d’une part le capot d’encapsulation sur les régions libres 901 et 911 des ressorts 900 et 910 et, d’autre part, la partie du capot d’encapsulation située entre les deux ressorts sur le cordon de colle isolante 9000. De par l’application de cette force ST60, les deux ressorts 900 et 910 sont comprimés et leurs premières régions libres respectives 901 et 911 sont en contact avec les extrémités correspondantes 3000 et 3100 du chemin électriquement conducteur 400, et le capot d’encapsulation adhère au substrat support par l’intermédiaire du cordon de colle isolante 9000. Puis, tout en maintenant la force de compression ST60, on procède comme illustré à la , à une exposition du boîtier de la à un rayonnement ultraviolet ST70 de façon à durcir le cordon de colle isolant et obtenir in fine un cordon de colle durci isolant 9100. L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et de mise en œuvre qui viennent d’être décrits mais en embrasse toutes les variantes. Ainsi, on peut remplacer les plots de colle électriquement conductrice 8000 et 8100 par des plots de soudure ou par tout autre moyen de connexion électrique. De même, il serait possible de fixer les régions 901 et 911 des ressorts sur les deux extrémités 3000 et 3100 du chemin électriquement conducteur 400 et de laisser libres les régions 902 et 912 de ces ressorts pour qu’elles viennent au contact des deux zones électriquement conductrices 7000 et 7100 du substrat support. Dans ce cas les régions 902 et 912 seraient considérées comme étant les premières régions libres de ces ressorts et les régions 901 et 911 seraient considérées comme étant les deuxièmes régions fixées. Enfin, il serait possible de prévoir, au lieu d’un seul chemin électriquement conducteur 400, un réseau de chemins électriquement conducteurs incorporé dans le capot d’encapsulation avec un jeu correspondant de paires de plots de colle conductrice par exemple. Boîtier de circuit intégré, comprenant un substrat support (200) supportant au moins une puce électronique (500), un capot d’encapsulation (300) fixé sur le substrat support par des moyens de fixation, dans lequel le capot d’encapsulation (300) incorpore un chemin électriquement conducteur (400) possédant au moins deux extrémités distinctes (3000, 3100) et les moyens de fixation comportent -au moins deux ressorts (900, 910) couplant électriquement respectivement les deux extrémités (3000, 3100) du chemin électriquement conducteur à deux zones électriquement conductrices (7000, 7100) du substrat support, chaque ressort (900, 910) possédant une première région libre (901, 910) en contact avec l’extrémité correspondante (3000, 3100) du chemin électriquement conducteur ou en contact avec la zone électriquement conductrice correspondante (7000, 7100) et une deuxième région (902, 912) fixée sur ladite zone électriquement conductrice correspondante (7000, 7100) ou sur ladite extrémité correspondante (3000, 3100) du chemin électriquement conducteur, respectivement, et -des moyens auxiliaires électriquement isolants (9100) disposés entre les ressorts et configurés pour fixer sur le substrat support, la partie du capot d’encapsulation située entre les extrémités dudit au moins un chemin conducteur. Boîtier selon la revendication 1, dans lequel les ressorts (900, 910) sont comprimés. Boîtier selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième région (902, 912) de chaque ressort est fixée sur ladite zone électriquement conductrice correspondante (7000, 7100) du substrat support ou sur ladite extrémité correspondante (3000, 3100) du chemin électriquement conducteur, par une colle électriquement conductrice (8000, 8100). Boîtier selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens auxiliaires comportent une colle électriquement isolante (9100). Boîtier selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la puce électronique (500) comporte une source de rayonnement optique (1100), et le capot d’encapsulation (300) comporte un dispositif optique (1000) optiquement couplé avec ladite source. Procédé de réalisation d’un boîtier de circuit intégré, comprenant une fixation sur un substrat support (200) supportant au moins une puce électronique (500), d’un capot d’encapsulation (300) incorporant un chemin électriquement conducteur (400) possédant au moins deux extrémités distinctes, ladite fixation comprenant -fournir au moins deux ressorts électriquement conducteurs (900, 910) possédant chacun une première région (901, 910) et une deuxième région (902, 912), -laisser libre la première région de chaque ressort et la mettre en contact avec l’extrémité correspondante du chemin électriquement conducteur ou en contact avec une zone électriquement conductrice correspondante du substrat support et fixer la deuxième région de chaque ressort sur ladite zone électriquement conductrice correspondante ou sur ladite extrémité correspondante du chemin électriquement conducteur, respectivement, de façon à coupler électriquement respectivement les deux extrémités du chemin électriquement conducteur aux deux zones électriquement conductrices (7000, 7100) du substrat support, - fixer sur le substrat support (200) et de façon électriquement isolante, la partie du capot d’encapsulation située entre les extrémités dudit au moins un chemin conducteur. Procédé selon la revendication 6, dans lequel ladite fixation est effectuée de façon à comprimer lesdits ressorts (900, 910). Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la fixation de la deuxième région (902, 912) de chaque ressort est effectuée au moyen d’une colle électriquement conductrice (8000, 8100). Procédé selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel la fixation de partie du capot d’encapsulation située entre les extrémités dudit au moins un chemin conducteur est effectuée au moyen d’une colle rendue électriquement isolante (9001). Procédé selon l’une des revendications 6 à 9, dans lequel la puce électronique (500) comporte une source de rayonnement optique (1100), et le capot d’encapsulation comporte un dispositif optique (1000) optiquement couplé avec ladite source.