CA2154480A1 - Procede d'encapsulation de composants ou de modules electroniques et dispositfs encapsules par ledit procede - Google Patents
Procede d'encapsulation de composants ou de modules electroniques et dispositfs encapsules par ledit procedeInfo
- Publication number
- CA2154480A1 CA2154480A1 CA002154480A CA2154480A CA2154480A1 CA 2154480 A1 CA2154480 A1 CA 2154480A1 CA 002154480 A CA002154480 A CA 002154480A CA 2154480 A CA2154480 A CA 2154480A CA 2154480 A1 CA2154480 A1 CA 2154480A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- polyurethane
- components
- electronic
- module
- encapsulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
- H05K3/28—Applying non-metallic protective coatings
- H05K3/284—Applying non-metallic protective coatings for encapsulating mounted components
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
- H01L23/293—Organic, e.g. plastic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
- H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
- H01L23/3135—Double encapsulation or coating and encapsulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
- H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01087—Francium [Fr]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/01—Dielectrics
- H05K2201/0137—Materials
- H05K2201/0179—Thin film deposited insulating layer, e.g. inorganic layer for printed capacitor
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/09—Shape and layout
- H05K2201/09818—Shape or layout details not covered by a single group of H05K2201/09009 - H05K2201/09809
- H05K2201/09872—Insulating conformal coating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/13—Moulding and encapsulation; Deposition techniques; Protective layers
- H05K2203/1305—Moulding and encapsulation
- H05K2203/1316—Moulded encapsulation of mounted components
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/13—Moulding and encapsulation; Deposition techniques; Protective layers
- H05K2203/1305—Moulding and encapsulation
- H05K2203/1322—Encapsulation comprising more than one layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
Abstract
Procédé d'encapsulation de composants électroniques ou d'un module électronique montés sur un support tel qu'une carte à circuit imprimé, du type consistant à déposer sur les composants ou le module électronique au moins deux couches organiques (15', 18'), caractérisé en ce qu'il consiste à choisir un matériau à base de polyuréthane pour constituer l'une de ces deux couches (15'), en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
Description
2 1~ ~4 8 ~ PCT~R94/01394 .
PROCEDE D'ENCAPSULATION DE COMPOSANTS OU DE MODULES ELECTRONIQUES
ET DISPOSITIFS ENCAPSULES PAR LEDIT PROCEDE.
La présente invention se rapporte à un procédé
5 d'encapsulation de composants ou de modules électroniques, not~mm~nt de cartes électroniques et aux composants ou modules électroniques encapsulés par ledit procédé.
Les modules électroniques jouent un rôle 10 essentiel dans le bon fonctionnement d'un nombre sans cesse croissant de dispositifs. Un usage normal ou particulier de ces dispositifs soumet ces modules électroniques à des contraintes plus ou moins sévères. La sévérité et le type des contraintes dépendent 15 principalement du dispositif considéré ainsi que de l'usage auquel il est destiné.
Divers procédés ont été mis en oeuvre pour assurer la protection de modules électroniques, notamment en électronique militaire, spatiale ou aéronautique. On 20 peut citer à titre d'exemple la mise en oeuvre de composants dits militaires comportant un boîtier étanche en céramique scellé sous atmosphère inerte. Une autre technique consiste à réaliser des modules dits hybrides comportant une pluralité de composants électroniques, 25 sans boîtier individuel, fixés sur une carte en céramique de faible ~im~n~ion portant des pistes métalliques d'interconnexion des composants, le module étant enfermé
sous atmosphère inerte dans un bo~tier métallique.
Ces deux techniques présentent de nombreux 30 inconvénients. D'une part, elles sont d'un prix de revient élevé. D'autre part, elles ne garantissent pas une protection efficace contre une élévation de température ni contre des contraintes mécaniques, notamment du type choc ou vibration.
Le Brevet publié sous le numéro FR-2 666 190 décrit un procédé d'encapsulation de cartes électroniques WO95/15579 ~ PCT~R94/0139 21 54~ 8a 2 comportant le dépôt d'une couche interne organique, not~mm~nt en parylène, ayant une épaisseur de quelques dizaines de microns et enrobée d'une couche externe minérale, par exemple d'un oxyde métallique ou d'un nitrure métallique. Un tel procédé n'assure pas une protection efficace des cartes électroniques, notAmm~nt contre des variations de température et contre les chocs.
Le Brevet publié sous le numéro FR-2 673 065 décrit une enveloppe d'isolation thermique pour des moyens électroniques qui comprend un noyau ayant une chaleur spécifique élevée pour absorber l'apport de chaleur extérieur, et ainsi limiter l'élévation de la température des moyens électroniques.
L'article "Sealed Chip-on-Board Circuit Protection" de L.E GATES et T.G. WARD tHughes Aircra~t Company, Los Angeles, California) et présenté à "IEEE/EIA
Electronic Component and Technology Conference, Atlanta"
en Mai l99l, décrit des essais de protection de modules électroniques par encapsulation dans une couche organique. Cet article suggère la mise en oeuvre d'une résine époxy ou d'un gel de silicone. Cet article considère que seuls les silicones ayant la forme de gel sont utilisables pour l'encapsulation de modules électroniques et que l'on doit les recouvrir avec un film organique dur, mais cet article reste muet sur l'interaction entre les deux couches.
C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir une protection efficace de composants ou de modules électroniques.
C'est également un but de la présente invention d'offrir une telle protection adaptée aux contraintes que les composants ou les modules électroniques doivent pouvoir ef~ectivement supporter sans dommage ou tout au moins sans perturbation notable de leur fonctionnement.
WO95/l~79 2 1 5 ~ ~ 8 0 PCT~1~4/0139~
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir une protection mécanique de composants ou modules électroniques, not~mm~nt une protection contre les chocs, vibrations et/ou accélérations.
C'est également un but de la présente invention d'offrir une protection de composants ou modules électroniques contre une élévation de la température et not~mm~nt contre la propagation de la chaleur provenant de l'extérieur du boîtier.
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir des composants et des modules électroniques aptes à résister à des cycles thermiques.
C'est également un but de la présente invention d'offrir aux composants ou modules électroniques une protection contre l'humidité, les agressions chimiques, notamment contre les agressions chimiques externes ou engendrées par des éléments du bo~tier d'encapsulation.
C'est également un but de la présente invention d'offrir une protection contre le démontage et 1~inspection non autorisés des modules électroniques.
Notamment, la protection selon la présente invention peut rendre difficile ou empêcher l'identification des composants électroniques mis en oeuvre et/ou la lecture des données ou des programmes contenus dans des mémoires permanentes d'un module électronique protégé.
Ces buts sont atteints selon la présente invention par un procédé d'encapsulation de composants et/ou de modules électroniques montés sur un support tel qu'une carte à circuit imprimé, du type consistant à
déposer sur les composants ou le module électronique au moins deux couches organiques, caractérisé en ce qu'il consiste à choisir un matériau à base de polyuréthane pour constituer l'une de ces deux couches, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
.
WO95/15579 PCT~Rg4/01394 , 21~ 8~ --Le choix du polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, a été fait en fonction des propriétés propres à ce matériau de base qui peut être utilisé dans les domaines de protection envisagés par l'invention, à savoir contre des contraintes chimiques, mécaniques et/ou thermiques, mais sans pouvoir à lui seul assurer une protection suffisante vis-à-vis de l'ensemble de ces contraintes.
A partir de ce procédé d'encapsulation qui prévoit un enrobage basé sur la présence d'au moins une couche de polyuréthane polybutadiène hydroxylé, il est possible d'associer à cette couche au moins une autre couche et de définir ainsi plusieurs types d'enrobage susceptibles de compléter et de renforcer les propriétés du polyuréthane polybutadiène hydroxylé vis-à-vis de contraintes chimiques, mécaniques et/ou thermiques.
Selon un exemple, le procédé d'encapsulation est caractérisé en ce qu'il consiste à déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, notamment contre une humidité élevée, le brouillard salin, des impuretés chimiques, des chocs, des vibrations et des accélérations.
Selon un autre exemple, le procédé
d'encapsulation est caractérisé en ce qu'il consiste à
déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
WO95/15579 PCT~R94/0l394 ~5~
- une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, - une couche intermédiaire constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène, et 5- une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, not~mm~nt contre une humidité élevée, une température élevée, le brouillard salin et des impuretés chimiques.
Selon encore un autre exemple, le procédé
d'encapsulation est caractérisé en ce qu'il consiste à
déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne de parylène, en particulier du pyralène C, - une couche intermédiaire à base de polyuréth,ane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale qui améliore not~mm~nt la tenue aux chocs thermiques.
Enfin, selon un dernier exemple, le procédé
d'encapsulation est caractérisé en ce qu'il consiste à
déposer sur les composants ou le module électronique, ces composants ou ce module comprenant des puces nues à
circuits intégrés :
- une couche interne de parylène, en particulier du pyralène C, - une goutte de gel de silicone déposée localement sur chaque puce nue, et WO95/lS579 PCT~R94/01394 .
21~ 4~a 6 - une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, not~mm~nt contre une élévation de température, des cycles thermiques, des chocs, des vibrations et des accélérations.
Avantageusement, tous les procédés décrits précé~mment peuvent comprendre une étape prél;m;n~;re qui consiste à nettoyer les composants ou le module électronique et le support avant de déposer les couches, cette opération de nettoyage étant effectuée par plasma, par exemple.
D'une manière générale, le choix des matériaux, de l'épaisseur des diverses couches et de l'ordre du dépôt de ces couches permet d'assurer la protection désirée contre les contraintes susceptibles d'être subies par les composants ou les modules électroniques.
Il est à noter que l'emploi des couches organiques permet de réduire de façon substantielle le prix de revient du procédé selon la présente invention.
L'invention a également pour objet un composant ou module électronique, caractérisé en ce qu'il comporte un enrobage réalisé par le procédé
d'encapsulation selon l'invention.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des figures annexées, données comme des exemples non limitatifs et sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique de côté
d'un module électronique de type connu i - la figure 2 est une vue schématique en coupe du module de la figure 1 encapsulé selon la présente invention ;
WO95/15579 PCT~94/0l394 - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un composant électronique de type connu i - la figure 4 est une vue schématique en coupe du composant de la figure 3 encapsulé selon la présente invention ; et - la figure 5 est une vue en coupe explicative des contraintes subies par des composants par dilatation différentielle, par exemple.
Sur la figure 1, on peut voir une carte électronique de type connu comportant, montées sur une carte à circuit imprimé 1 du type verre époxy par exemple, des composants 2 préalablement encapsulés selon des technologies classiques et comportant par exemple deux rangées de picots de connexion 3 (DIL en terminologie anglo-saxonne), des composants 4 montés en surface (Surface Mounted Component ou CMS en terminologie anglo-saxonne), une puce nue 5 rapportée en surface (Chip-on-Board ou COB en terminologie anglo-saxonne) raccordée par des fils de connexion 3', ainsi qu'un connecteur 6. La carte 1 peut porter également des composants discrets, notamment passifs ou de moyennes puissances (non représentés). Tous ces types de composants et les modules comprenant de tels composants font partie des composants et des modules électroniques visés par l'invention.
Sur la figure 3, on peut voir un composant 7 comportant des bornes de connexion 8. Le composant 7 peut être une puce électronique nue ou, comme représenté, une puce préalablement encapsulée dans un boîtier plasti~le à
faible coût n'assurant pas une protection suffisante pour permettre l'usage du composant en environnement sévère.
La Demanderesse a découvert qu'il n'existait pas un matériau susceptible d'assurer à lui seul l'ensemble des protections désirées pour des composants électroniques ou un module électronique, si bien qu'il WO95/15579 PCT~R94/01394 2 1 ~
faut prévoir au moins deux couches de protection en des matériaux compatibles entre eux pour assurer en combinaison les protections désirées, ces matériaux étant de préférence du type organique.
D'une manière générale, certaines couches peuvent assurer une protection supplémentaire contre des nuisances engendrées par la présence d'une ou de plusieurs autres couches. Par exemple, une couche intermédiaire pourra former une barrière contre l'humidité susceptible d'être relâchée par une couche de protection supérieure. De même, il faut s'assurer que l'encapsulation ne risque pas d'empêcher ou de perturber le fonctionnement du module électronique ou du composant dans les conditions d'utilisation pour lesquelles il est destiné. En particulier, pour les modules électroniques ou les composants de moyenne ou de forte puissance, il faut s'assurer que l'encapsulation ne provoque pas une isolation thermique risquant d'empêcher l'évacuation des calories et par suite, d'entraîner une élévation de température risquant de perturber le bon fonctionnement et même d'entraîner la destruction du composant ou du module électronique encapsulé. Il faut s'assurer également que les dilatations th~rm; ques différentielles ne risquent pas d'~n~ommAger ou de détruire les composants ou le module électronique pour la gamme de température de travail envisagée. Il faut s'assurer que la couche en contact avec des conducteurs électriques a une résistance suffisante pour ne pas provoquer de courts-circuits. Enfin, les diverses couches de l'encapsulation et, particulièrement la ou les couches internes, doivent présenter une rigidité diélectrique élevée et/ou une permittivité et un facteur de perte diélectrique aussi faibles que possible.
Sur la figure 5, on a illustré deux exemples de défaillance susceptibles d'être provoqués par l'emploi WO95/15579 2 ~ PCT~R94/01394 de matériaux ayant un coefficient de dilatation thermique (Coefficient of Thermal Expansion ou CTE en terminologie anglo-saxonne). Une puce nue 5 ayant une longueur L est collée sur un substrat 9 à l'aide d'une résine ayant une épaisseur Xa.
La contrainte m~; m~ 1 e :
Fmax - K(aS ~ ~si)~T(EaEsL/xa)l/2 où:
K est une constante, ~ S et ~Si sont les CTE du substrat 9 et de la puce 5 (typiquement en silicium), AT correspond à l'intervalle des températures considérées, Ea et Es sont les modules de Young de la résine 10 et du substrat 9.
De même, une dilatation différentielle entre le substrat 9 et une résine 11 formant une couche du boîtier d'encapsulation peut engendrer une contrainte telle qu'une force représentée par la flèche 12 et dont peut résulter un arrachement d'une électrode de connexion 3'.
La protection selon la présente invention consistera en une encapsulation illustrée sur les figures 2 et 4 comportant au moins deux couches de protection organiques.
Bien que la plupart des cartes électroniques de type classique peuvent être protégées de manière efficace par une encapsulation selon la présente invention, la résistance aux contraintes sévères peut être améliorée par une réorganisation de la carte. Par exemple, il s'avère avantageux de regrouper tous les composants passifs, discrets et/ou volumineux dans une zone réservée. De même, on peut être amené à sélectionner WO95/15579 PCT~4/01394 4 8 ~
des connecteurs se prêtant particulièrement bien à
l~encapsulation selon la présente invention, comme par exemple des connecteurs à contact galvanique comportant des broches 6 qui vont dépasser du bo~tier. De même, il peut s'avérer avantageux de prévoir des connecteurs supplémentaires pour les tests qui normalement sont effectués par des sondes reliées à des connexions 3 ou
PROCEDE D'ENCAPSULATION DE COMPOSANTS OU DE MODULES ELECTRONIQUES
ET DISPOSITIFS ENCAPSULES PAR LEDIT PROCEDE.
La présente invention se rapporte à un procédé
5 d'encapsulation de composants ou de modules électroniques, not~mm~nt de cartes électroniques et aux composants ou modules électroniques encapsulés par ledit procédé.
Les modules électroniques jouent un rôle 10 essentiel dans le bon fonctionnement d'un nombre sans cesse croissant de dispositifs. Un usage normal ou particulier de ces dispositifs soumet ces modules électroniques à des contraintes plus ou moins sévères. La sévérité et le type des contraintes dépendent 15 principalement du dispositif considéré ainsi que de l'usage auquel il est destiné.
Divers procédés ont été mis en oeuvre pour assurer la protection de modules électroniques, notamment en électronique militaire, spatiale ou aéronautique. On 20 peut citer à titre d'exemple la mise en oeuvre de composants dits militaires comportant un boîtier étanche en céramique scellé sous atmosphère inerte. Une autre technique consiste à réaliser des modules dits hybrides comportant une pluralité de composants électroniques, 25 sans boîtier individuel, fixés sur une carte en céramique de faible ~im~n~ion portant des pistes métalliques d'interconnexion des composants, le module étant enfermé
sous atmosphère inerte dans un bo~tier métallique.
Ces deux techniques présentent de nombreux 30 inconvénients. D'une part, elles sont d'un prix de revient élevé. D'autre part, elles ne garantissent pas une protection efficace contre une élévation de température ni contre des contraintes mécaniques, notamment du type choc ou vibration.
Le Brevet publié sous le numéro FR-2 666 190 décrit un procédé d'encapsulation de cartes électroniques WO95/15579 ~ PCT~R94/0139 21 54~ 8a 2 comportant le dépôt d'une couche interne organique, not~mm~nt en parylène, ayant une épaisseur de quelques dizaines de microns et enrobée d'une couche externe minérale, par exemple d'un oxyde métallique ou d'un nitrure métallique. Un tel procédé n'assure pas une protection efficace des cartes électroniques, notAmm~nt contre des variations de température et contre les chocs.
Le Brevet publié sous le numéro FR-2 673 065 décrit une enveloppe d'isolation thermique pour des moyens électroniques qui comprend un noyau ayant une chaleur spécifique élevée pour absorber l'apport de chaleur extérieur, et ainsi limiter l'élévation de la température des moyens électroniques.
L'article "Sealed Chip-on-Board Circuit Protection" de L.E GATES et T.G. WARD tHughes Aircra~t Company, Los Angeles, California) et présenté à "IEEE/EIA
Electronic Component and Technology Conference, Atlanta"
en Mai l99l, décrit des essais de protection de modules électroniques par encapsulation dans une couche organique. Cet article suggère la mise en oeuvre d'une résine époxy ou d'un gel de silicone. Cet article considère que seuls les silicones ayant la forme de gel sont utilisables pour l'encapsulation de modules électroniques et que l'on doit les recouvrir avec un film organique dur, mais cet article reste muet sur l'interaction entre les deux couches.
C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir une protection efficace de composants ou de modules électroniques.
C'est également un but de la présente invention d'offrir une telle protection adaptée aux contraintes que les composants ou les modules électroniques doivent pouvoir ef~ectivement supporter sans dommage ou tout au moins sans perturbation notable de leur fonctionnement.
WO95/l~79 2 1 5 ~ ~ 8 0 PCT~1~4/0139~
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir une protection mécanique de composants ou modules électroniques, not~mm~nt une protection contre les chocs, vibrations et/ou accélérations.
C'est également un but de la présente invention d'offrir une protection de composants ou modules électroniques contre une élévation de la température et not~mm~nt contre la propagation de la chaleur provenant de l'extérieur du boîtier.
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir des composants et des modules électroniques aptes à résister à des cycles thermiques.
C'est également un but de la présente invention d'offrir aux composants ou modules électroniques une protection contre l'humidité, les agressions chimiques, notamment contre les agressions chimiques externes ou engendrées par des éléments du bo~tier d'encapsulation.
C'est également un but de la présente invention d'offrir une protection contre le démontage et 1~inspection non autorisés des modules électroniques.
Notamment, la protection selon la présente invention peut rendre difficile ou empêcher l'identification des composants électroniques mis en oeuvre et/ou la lecture des données ou des programmes contenus dans des mémoires permanentes d'un module électronique protégé.
Ces buts sont atteints selon la présente invention par un procédé d'encapsulation de composants et/ou de modules électroniques montés sur un support tel qu'une carte à circuit imprimé, du type consistant à
déposer sur les composants ou le module électronique au moins deux couches organiques, caractérisé en ce qu'il consiste à choisir un matériau à base de polyuréthane pour constituer l'une de ces deux couches, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
.
WO95/15579 PCT~Rg4/01394 , 21~ 8~ --Le choix du polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, a été fait en fonction des propriétés propres à ce matériau de base qui peut être utilisé dans les domaines de protection envisagés par l'invention, à savoir contre des contraintes chimiques, mécaniques et/ou thermiques, mais sans pouvoir à lui seul assurer une protection suffisante vis-à-vis de l'ensemble de ces contraintes.
A partir de ce procédé d'encapsulation qui prévoit un enrobage basé sur la présence d'au moins une couche de polyuréthane polybutadiène hydroxylé, il est possible d'associer à cette couche au moins une autre couche et de définir ainsi plusieurs types d'enrobage susceptibles de compléter et de renforcer les propriétés du polyuréthane polybutadiène hydroxylé vis-à-vis de contraintes chimiques, mécaniques et/ou thermiques.
Selon un exemple, le procédé d'encapsulation est caractérisé en ce qu'il consiste à déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, notamment contre une humidité élevée, le brouillard salin, des impuretés chimiques, des chocs, des vibrations et des accélérations.
Selon un autre exemple, le procédé
d'encapsulation est caractérisé en ce qu'il consiste à
déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
WO95/15579 PCT~R94/0l394 ~5~
- une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, - une couche intermédiaire constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène, et 5- une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, not~mm~nt contre une humidité élevée, une température élevée, le brouillard salin et des impuretés chimiques.
Selon encore un autre exemple, le procédé
d'encapsulation est caractérisé en ce qu'il consiste à
déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne de parylène, en particulier du pyralène C, - une couche intermédiaire à base de polyuréth,ane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale qui améliore not~mm~nt la tenue aux chocs thermiques.
Enfin, selon un dernier exemple, le procédé
d'encapsulation est caractérisé en ce qu'il consiste à
déposer sur les composants ou le module électronique, ces composants ou ce module comprenant des puces nues à
circuits intégrés :
- une couche interne de parylène, en particulier du pyralène C, - une goutte de gel de silicone déposée localement sur chaque puce nue, et WO95/lS579 PCT~R94/01394 .
21~ 4~a 6 - une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, not~mm~nt contre une élévation de température, des cycles thermiques, des chocs, des vibrations et des accélérations.
Avantageusement, tous les procédés décrits précé~mment peuvent comprendre une étape prél;m;n~;re qui consiste à nettoyer les composants ou le module électronique et le support avant de déposer les couches, cette opération de nettoyage étant effectuée par plasma, par exemple.
D'une manière générale, le choix des matériaux, de l'épaisseur des diverses couches et de l'ordre du dépôt de ces couches permet d'assurer la protection désirée contre les contraintes susceptibles d'être subies par les composants ou les modules électroniques.
Il est à noter que l'emploi des couches organiques permet de réduire de façon substantielle le prix de revient du procédé selon la présente invention.
L'invention a également pour objet un composant ou module électronique, caractérisé en ce qu'il comporte un enrobage réalisé par le procédé
d'encapsulation selon l'invention.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des figures annexées, données comme des exemples non limitatifs et sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique de côté
d'un module électronique de type connu i - la figure 2 est une vue schématique en coupe du module de la figure 1 encapsulé selon la présente invention ;
WO95/15579 PCT~94/0l394 - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un composant électronique de type connu i - la figure 4 est une vue schématique en coupe du composant de la figure 3 encapsulé selon la présente invention ; et - la figure 5 est une vue en coupe explicative des contraintes subies par des composants par dilatation différentielle, par exemple.
Sur la figure 1, on peut voir une carte électronique de type connu comportant, montées sur une carte à circuit imprimé 1 du type verre époxy par exemple, des composants 2 préalablement encapsulés selon des technologies classiques et comportant par exemple deux rangées de picots de connexion 3 (DIL en terminologie anglo-saxonne), des composants 4 montés en surface (Surface Mounted Component ou CMS en terminologie anglo-saxonne), une puce nue 5 rapportée en surface (Chip-on-Board ou COB en terminologie anglo-saxonne) raccordée par des fils de connexion 3', ainsi qu'un connecteur 6. La carte 1 peut porter également des composants discrets, notamment passifs ou de moyennes puissances (non représentés). Tous ces types de composants et les modules comprenant de tels composants font partie des composants et des modules électroniques visés par l'invention.
Sur la figure 3, on peut voir un composant 7 comportant des bornes de connexion 8. Le composant 7 peut être une puce électronique nue ou, comme représenté, une puce préalablement encapsulée dans un boîtier plasti~le à
faible coût n'assurant pas une protection suffisante pour permettre l'usage du composant en environnement sévère.
La Demanderesse a découvert qu'il n'existait pas un matériau susceptible d'assurer à lui seul l'ensemble des protections désirées pour des composants électroniques ou un module électronique, si bien qu'il WO95/15579 PCT~R94/01394 2 1 ~
faut prévoir au moins deux couches de protection en des matériaux compatibles entre eux pour assurer en combinaison les protections désirées, ces matériaux étant de préférence du type organique.
D'une manière générale, certaines couches peuvent assurer une protection supplémentaire contre des nuisances engendrées par la présence d'une ou de plusieurs autres couches. Par exemple, une couche intermédiaire pourra former une barrière contre l'humidité susceptible d'être relâchée par une couche de protection supérieure. De même, il faut s'assurer que l'encapsulation ne risque pas d'empêcher ou de perturber le fonctionnement du module électronique ou du composant dans les conditions d'utilisation pour lesquelles il est destiné. En particulier, pour les modules électroniques ou les composants de moyenne ou de forte puissance, il faut s'assurer que l'encapsulation ne provoque pas une isolation thermique risquant d'empêcher l'évacuation des calories et par suite, d'entraîner une élévation de température risquant de perturber le bon fonctionnement et même d'entraîner la destruction du composant ou du module électronique encapsulé. Il faut s'assurer également que les dilatations th~rm; ques différentielles ne risquent pas d'~n~ommAger ou de détruire les composants ou le module électronique pour la gamme de température de travail envisagée. Il faut s'assurer que la couche en contact avec des conducteurs électriques a une résistance suffisante pour ne pas provoquer de courts-circuits. Enfin, les diverses couches de l'encapsulation et, particulièrement la ou les couches internes, doivent présenter une rigidité diélectrique élevée et/ou une permittivité et un facteur de perte diélectrique aussi faibles que possible.
Sur la figure 5, on a illustré deux exemples de défaillance susceptibles d'être provoqués par l'emploi WO95/15579 2 ~ PCT~R94/01394 de matériaux ayant un coefficient de dilatation thermique (Coefficient of Thermal Expansion ou CTE en terminologie anglo-saxonne). Une puce nue 5 ayant une longueur L est collée sur un substrat 9 à l'aide d'une résine ayant une épaisseur Xa.
La contrainte m~; m~ 1 e :
Fmax - K(aS ~ ~si)~T(EaEsL/xa)l/2 où:
K est une constante, ~ S et ~Si sont les CTE du substrat 9 et de la puce 5 (typiquement en silicium), AT correspond à l'intervalle des températures considérées, Ea et Es sont les modules de Young de la résine 10 et du substrat 9.
De même, une dilatation différentielle entre le substrat 9 et une résine 11 formant une couche du boîtier d'encapsulation peut engendrer une contrainte telle qu'une force représentée par la flèche 12 et dont peut résulter un arrachement d'une électrode de connexion 3'.
La protection selon la présente invention consistera en une encapsulation illustrée sur les figures 2 et 4 comportant au moins deux couches de protection organiques.
Bien que la plupart des cartes électroniques de type classique peuvent être protégées de manière efficace par une encapsulation selon la présente invention, la résistance aux contraintes sévères peut être améliorée par une réorganisation de la carte. Par exemple, il s'avère avantageux de regrouper tous les composants passifs, discrets et/ou volumineux dans une zone réservée. De même, on peut être amené à sélectionner WO95/15579 PCT~4/01394 4 8 ~
des connecteurs se prêtant particulièrement bien à
l~encapsulation selon la présente invention, comme par exemple des connecteurs à contact galvanique comportant des broches 6 qui vont dépasser du bo~tier. De même, il peut s'avérer avantageux de prévoir des connecteurs supplémentaires pour les tests qui normalement sont effectués par des sondes reliées à des connexions 3 ou
3', qui après encapsulation, deviendront inaccessibles.
Enfin, il est possible de dégager des zones transparentes permettant la comml~n;cation à l'aide d'optocoupleurs à
travers le boîtier d'encapsulation selon la présente invention.
On va maintenant expliquer la sélection des diverses couches organiques à mettre en oeuvre dans le procédé selon la présente invention.
On détermine tout d'abord les types et les degrés de protection recherchée suivant les environnements dans lequel les composants ou le module électronique devront pouvoir être stocké et/ou devront pouvoir fonctionner.
a) On peut par exemple protéger les composants ou les modules électroniques contre les agressions chimiques et la présence d'eau. De telles agressions risquent, à long terme, de détruire les connexions, notam.~ent en aluminium, ou provoquer des courts-circuits.
Pour pouvoir utiliser ou stocker le module électronique pendant de longues périodes, on va m; n; m; ser la présence d'oxygène ainsi que des ions corrosifs, not~mmPnt des ions Na+, K+, ou halogènes, par exemple, de type fluorure ou chlorure, par dépôt d'une barrière efficace qui ne risque pas de libérer elle-même de tels ions. De même, il est important d'éviter la présence d'eau au niveau du module électronique qui accélère le processus de corrosion des connexions, notamment en aluminium, ou or-WO95tl5579 ~ 1~ 4 ~ 8 ~ PCT~R94/01394 .
11aluminium, par des traces difficilement évitables des ions précités ou autres.
b) Il peut s'avérer également nécessaire de protéger les composants ou les modules électroniques contre des contraintes mécaniques sévères. L'électronique interne d'une munition devra par exemple pouvoir supporter des vibrations basse et haute fréquence et des chocs d'amplitude élevée pendant des périodes de stockage et de transport ainsi qu'une accélération pouvant atteindre ou dépasser plusieurs milliers de m/s2 lors du tir.
c) Les contraintes thermiques et thermo-mecanlques :
- on détermine tout d'abord la température maximale que les composants ou le module électronique sont susceptibles de supporter sans dommage lors du stockage ainsi que la température maximale pour laquelle leur fonctionn~nt n'est pas perturbé ;
- on détermine ensuite si on doit protéger les composants ou le module contre la chaleur ambiante ou au contraire, favoriser leur refroidissement par la conduction thermique du boîtier (cas normal de fonctionnement pendant des périodes moyennes ou longues d'électronique de moyenne et forte puissance) ;
- on vérifie ensuite la gamme de température de stockage pour déterminer les coefficients de dilatation thermique acceptable sans risque de destruction des composants ou du module électronique lors de cycles thermiques d'élévation de température suivis par des refroidissements.
d) L'accessibilité : il peut être nécessaire pour l'entretien ou la mise à niveau d'un module électronique de pouvoir accéder aux composants électroniques et donc de pouvoir effectuer l'ablation du boîtier. Au contraire, il peut être avantageux WO95/15579 PCT~R91/01394 d'interdire ou de rendre extrêmement difficile d'accéder sans les détruire aux divers composants d'un module électronique. Ainsi, on rend plus difficile à un concurrent de reconstruire un module électronique ayant les mêmes fonctionnalités à partir d'une analyse du module selon la présente invention (Reverse Engineering en terminologie anglo-saxonne) ainsi que l'accès à des informations secrètes (fréquence de fonctionnement, algorithmes de détection ou de pilotage).
Il est important de laisser dégager les contacts électriques au niveau des connecteurs 6 pour la transmission du signal ainsi que des alimentations électriques.
D'une manière générale, la sélection des différentes couches constitutives de l'enrobage de protection selon l'invention, a conduit la Demanderesse a faire un choix sur un matériau de base constitué par du polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
En effet, ce matériau forme not~mm~nt une barrière à l'humidité, au brouillard salin, aux impuretés chimiques et à la température, et absorbe les chocs, les vibrations et les fortes accélérations, c'est-à-dire qu'il présente des propriétés compatibles avec une protection globale vis-à-vis de contraintes chimiques, mécaniques et thermiques.
En ce qui concerne les impuretés chimiques, il est important de noter que le polyuréthane polybutadiène hydroxylé constitue une barrière, notamment aux ions Na+, ~l, à l'oxygène et aux autres corps étrangers sous forme solide ou gazeuse.
Ainsi, à partir de ce procédé d'encapsulation qui prévoit un enrobage basé sur la présence d'au moins une couche de polyuréthane polybutadiène hydroxylé, il est avantageux de déposer au moins une autre couche et de WO95/15579 2 ~ PCT~R94/0l394 définir ainsi plusieurs types d'enrobage susceptibles de compléter et de renforcer les propriétés du polyuréthane polybutadiène hydroxylé vis-à-vis de contraintes chimiques, mécaniques et/ou thermiques.
Selon un exemple, on a cherché à obtenir un enrobage de protection qui soit plus particulièrement efficace pour assurer une protection contre l'humidité, le brouillard salin et les impuretés chimiques, et le choix du matériau destiné à former cette autre couche s'est porté sur un copolymère de polychlorure de vinylidène qui présente de telles propriétés.
Dans ce cas, le procédé d'encapsulation consiste à déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
Ces deux couches organiques rigides sont déposées chacune sur une épaisseur de l'ordre de 0,1 à
3 mm.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, notamment contre une humidité élevée, le brouillard salin, des impuretés chimiques, des chocs, des vibrations et des accélérations.
Selon un autre exemple, on a cherché à obtenir un enrobage de protection ayant au moins les mêmes propriétés que celles de l'exemple précité mais qui présente une protection renforcée contre les élévations de température. Le choix s'est porté sur une structure à
trois couches constituées à partir des deux matériaux utilisés dans l'exemple précédent.
WO95/15579 PCT~4/0l394 2~448~
Dans ce cas illustré à la figure 4, le procédé
d'encapsulation consiste à déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne 14' à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, - une couche intermédiaire 15' constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène, et - une couche externe 18' à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
Ces trois couches rigides sont déposées chacune sur une épaisseur de l'ordre de 0,1 à 3 mm.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, not~mm~nt contre une humidité élevée, une température élevée, le brouillard salin et des impuretés chimiques.
Selon encore un autre exemple, on a cherché à
obtenir un enrobage de protection ayant au moins les mêmes propriétés que celles du premier exemple mais qui présente une structure renforcée contre les chocs thermiques.
Dans ce cas illustré à la figure 2, le procédé
d'encapsulation consiste à déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne 14' de parylène, en particulier du pyralène C, - une couche intermédiaire 15' à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe 18' constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
La couche interne de parylène est déposée sur une épaisseur de l'ordre de 10 ~m, et les couches WO95115579 PCT~R94/01394 2 1 ~ 4 !18 0 intermédiaire et externe sont déposées sur une épaisseur de l'ordre de 0,1 à 3 mm.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale qui améliore not~mment la tenue aux chocs thermiques.
Selon un dernier exemple, on a cherché à
obtenir un enrobage qui soit particulièrement bien adapté
à la protection de composants tels que des puces nues de circuits intégrés et de modules comprenant de telles puces. Pour cela, il s'avère avantageux de déposer une goutte de gel de silicone, selon un procédé dit à la goutte, sur chacune des puces.
Dans ce cas, le procédé d'encapsulation consiste à déposer sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne de parylène, en particulier du pyralène C, - une goutte de gel de silicone déposée localement sur chaque puce de circuits intégrés, et - une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
La couche interne de parylène est déposée sur une épaisseur de l'ordre de 10 ~m, et la couche externe est déposée sur une épaisseur de l'ordre de 0,1 à 3 mm.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants, en particulier des puces nues, ou d'un module électronique comprenant de telles puces, not~mm~nt contre une élévation de température, des cycles thermiques, des chocs, des vibrations et des accélérations.
Avantageusement, dans tous les procédés décrits précédemment, on peut prévoir une étape prélim;n~;re qui consiste à nettoyer les composants ou le module électronique et le support avant de déposer les WO95/15579 . PCT~R94/01394 48~ 16 couches, cette opération de nettoyage étant effectuée par plasma, par exemple.
Dans tous les exemples décrits précé~mm~nt, le dépôt de la couche de parylène peut s'effectuer avantageusement par évaporation, le dép8t du polyuréthane polybutadiène hydroxylé par aspersion et le dépôt du copolymère de polychlorure de vinylidène par trempage ou pulvérisation.
Enfin, il est possible de dégager des zones transparentes permettant la comml~n;cation à l'aide d'optocoupleurs à
travers le boîtier d'encapsulation selon la présente invention.
On va maintenant expliquer la sélection des diverses couches organiques à mettre en oeuvre dans le procédé selon la présente invention.
On détermine tout d'abord les types et les degrés de protection recherchée suivant les environnements dans lequel les composants ou le module électronique devront pouvoir être stocké et/ou devront pouvoir fonctionner.
a) On peut par exemple protéger les composants ou les modules électroniques contre les agressions chimiques et la présence d'eau. De telles agressions risquent, à long terme, de détruire les connexions, notam.~ent en aluminium, ou provoquer des courts-circuits.
Pour pouvoir utiliser ou stocker le module électronique pendant de longues périodes, on va m; n; m; ser la présence d'oxygène ainsi que des ions corrosifs, not~mmPnt des ions Na+, K+, ou halogènes, par exemple, de type fluorure ou chlorure, par dépôt d'une barrière efficace qui ne risque pas de libérer elle-même de tels ions. De même, il est important d'éviter la présence d'eau au niveau du module électronique qui accélère le processus de corrosion des connexions, notamment en aluminium, ou or-WO95tl5579 ~ 1~ 4 ~ 8 ~ PCT~R94/01394 .
11aluminium, par des traces difficilement évitables des ions précités ou autres.
b) Il peut s'avérer également nécessaire de protéger les composants ou les modules électroniques contre des contraintes mécaniques sévères. L'électronique interne d'une munition devra par exemple pouvoir supporter des vibrations basse et haute fréquence et des chocs d'amplitude élevée pendant des périodes de stockage et de transport ainsi qu'une accélération pouvant atteindre ou dépasser plusieurs milliers de m/s2 lors du tir.
c) Les contraintes thermiques et thermo-mecanlques :
- on détermine tout d'abord la température maximale que les composants ou le module électronique sont susceptibles de supporter sans dommage lors du stockage ainsi que la température maximale pour laquelle leur fonctionn~nt n'est pas perturbé ;
- on détermine ensuite si on doit protéger les composants ou le module contre la chaleur ambiante ou au contraire, favoriser leur refroidissement par la conduction thermique du boîtier (cas normal de fonctionnement pendant des périodes moyennes ou longues d'électronique de moyenne et forte puissance) ;
- on vérifie ensuite la gamme de température de stockage pour déterminer les coefficients de dilatation thermique acceptable sans risque de destruction des composants ou du module électronique lors de cycles thermiques d'élévation de température suivis par des refroidissements.
d) L'accessibilité : il peut être nécessaire pour l'entretien ou la mise à niveau d'un module électronique de pouvoir accéder aux composants électroniques et donc de pouvoir effectuer l'ablation du boîtier. Au contraire, il peut être avantageux WO95/15579 PCT~R91/01394 d'interdire ou de rendre extrêmement difficile d'accéder sans les détruire aux divers composants d'un module électronique. Ainsi, on rend plus difficile à un concurrent de reconstruire un module électronique ayant les mêmes fonctionnalités à partir d'une analyse du module selon la présente invention (Reverse Engineering en terminologie anglo-saxonne) ainsi que l'accès à des informations secrètes (fréquence de fonctionnement, algorithmes de détection ou de pilotage).
Il est important de laisser dégager les contacts électriques au niveau des connecteurs 6 pour la transmission du signal ainsi que des alimentations électriques.
D'une manière générale, la sélection des différentes couches constitutives de l'enrobage de protection selon l'invention, a conduit la Demanderesse a faire un choix sur un matériau de base constitué par du polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
En effet, ce matériau forme not~mm~nt une barrière à l'humidité, au brouillard salin, aux impuretés chimiques et à la température, et absorbe les chocs, les vibrations et les fortes accélérations, c'est-à-dire qu'il présente des propriétés compatibles avec une protection globale vis-à-vis de contraintes chimiques, mécaniques et thermiques.
En ce qui concerne les impuretés chimiques, il est important de noter que le polyuréthane polybutadiène hydroxylé constitue une barrière, notamment aux ions Na+, ~l, à l'oxygène et aux autres corps étrangers sous forme solide ou gazeuse.
Ainsi, à partir de ce procédé d'encapsulation qui prévoit un enrobage basé sur la présence d'au moins une couche de polyuréthane polybutadiène hydroxylé, il est avantageux de déposer au moins une autre couche et de WO95/15579 2 ~ PCT~R94/0l394 définir ainsi plusieurs types d'enrobage susceptibles de compléter et de renforcer les propriétés du polyuréthane polybutadiène hydroxylé vis-à-vis de contraintes chimiques, mécaniques et/ou thermiques.
Selon un exemple, on a cherché à obtenir un enrobage de protection qui soit plus particulièrement efficace pour assurer une protection contre l'humidité, le brouillard salin et les impuretés chimiques, et le choix du matériau destiné à former cette autre couche s'est porté sur un copolymère de polychlorure de vinylidène qui présente de telles propriétés.
Dans ce cas, le procédé d'encapsulation consiste à déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
Ces deux couches organiques rigides sont déposées chacune sur une épaisseur de l'ordre de 0,1 à
3 mm.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, notamment contre une humidité élevée, le brouillard salin, des impuretés chimiques, des chocs, des vibrations et des accélérations.
Selon un autre exemple, on a cherché à obtenir un enrobage de protection ayant au moins les mêmes propriétés que celles de l'exemple précité mais qui présente une protection renforcée contre les élévations de température. Le choix s'est porté sur une structure à
trois couches constituées à partir des deux matériaux utilisés dans l'exemple précédent.
WO95/15579 PCT~4/0l394 2~448~
Dans ce cas illustré à la figure 4, le procédé
d'encapsulation consiste à déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne 14' à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, - une couche intermédiaire 15' constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène, et - une couche externe 18' à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
Ces trois couches rigides sont déposées chacune sur une épaisseur de l'ordre de 0,1 à 3 mm.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, not~mm~nt contre une humidité élevée, une température élevée, le brouillard salin et des impuretés chimiques.
Selon encore un autre exemple, on a cherché à
obtenir un enrobage de protection ayant au moins les mêmes propriétés que celles du premier exemple mais qui présente une structure renforcée contre les chocs thermiques.
Dans ce cas illustré à la figure 2, le procédé
d'encapsulation consiste à déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne 14' de parylène, en particulier du pyralène C, - une couche intermédiaire 15' à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe 18' constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
La couche interne de parylène est déposée sur une épaisseur de l'ordre de 10 ~m, et les couches WO95115579 PCT~R94/01394 2 1 ~ 4 !18 0 intermédiaire et externe sont déposées sur une épaisseur de l'ordre de 0,1 à 3 mm.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale qui améliore not~mment la tenue aux chocs thermiques.
Selon un dernier exemple, on a cherché à
obtenir un enrobage qui soit particulièrement bien adapté
à la protection de composants tels que des puces nues de circuits intégrés et de modules comprenant de telles puces. Pour cela, il s'avère avantageux de déposer une goutte de gel de silicone, selon un procédé dit à la goutte, sur chacune des puces.
Dans ce cas, le procédé d'encapsulation consiste à déposer sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne de parylène, en particulier du pyralène C, - une goutte de gel de silicone déposée localement sur chaque puce de circuits intégrés, et - une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
La couche interne de parylène est déposée sur une épaisseur de l'ordre de 10 ~m, et la couche externe est déposée sur une épaisseur de l'ordre de 0,1 à 3 mm.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants, en particulier des puces nues, ou d'un module électronique comprenant de telles puces, not~mm~nt contre une élévation de température, des cycles thermiques, des chocs, des vibrations et des accélérations.
Avantageusement, dans tous les procédés décrits précédemment, on peut prévoir une étape prélim;n~;re qui consiste à nettoyer les composants ou le module électronique et le support avant de déposer les WO95/15579 . PCT~R94/01394 48~ 16 couches, cette opération de nettoyage étant effectuée par plasma, par exemple.
Dans tous les exemples décrits précé~mm~nt, le dépôt de la couche de parylène peut s'effectuer avantageusement par évaporation, le dép8t du polyuréthane polybutadiène hydroxylé par aspersion et le dépôt du copolymère de polychlorure de vinylidène par trempage ou pulvérisation.
Claims (8)
1. Procédé d'encapsulation de composants électroniques ou d'un module électronique montés sur un support tel qu'une carte à circult imprimé, du type consistant à déposer sur les composants ou le module électronique au moins deux couches organiques, caractérisé en ce qu'il consiste à choisir un matériau à
base de polyuréthane pour constituer l'une de ces deux couches, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
base de polyuréthane pour constituer l'une de ces deux couches, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
2. Procédé d'encapsulation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à
déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
3. Procédé d'encapsulation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à
déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, - une couche intermédiaire constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène, et - une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, - une couche intermédiaire constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène, et - une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
4. Procédé d'encapsulation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à
déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne de parylène, en particulier du pyralène C, - une couche intermédiaire à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
déposer successivement sur les composants ou le module électronique :
- une couche interne de parylène, en particulier du pyralène C, - une couche intermédiaire à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé, et - une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
5. Procédé d'encapsulation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à
déposer sur les composants ou le module électronique, les composants ou le module comprenant notamment des puces nues à circuits intégrés :
- une couche interne de parylène, en particulier du pyralène C, - une goutte de gel de silicone déposée localement sur chaque puce à circuits intégrés, et - une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
déposer sur les composants ou le module électronique, les composants ou le module comprenant notamment des puces nues à circuits intégrés :
- une couche interne de parylène, en particulier du pyralène C, - une goutte de gel de silicone déposée localement sur chaque puce à circuits intégrés, et - une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiène hydroxylé.
6. Procédé d'encapsulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche de parylène est déposée par évaporation, en ce que la couche de polyuréthane polybutadiène hydroxylé
est déposée par aspersion et en ce que la couche de copolymère de polychlorure de vinylidène est déposée par trempage ou pulvérisation.
est déposée par aspersion et en ce que la couche de copolymère de polychlorure de vinylidène est déposée par trempage ou pulvérisation.
7. Procédé d'encapsulation selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une opération préalable de nettoyage des composants ou du module électronique et du support avant de déposer les couches, cette opération de nettoyage étant effectuée par plasma.
8. Composant ou module électronique, caractérisé en ce qu'il comporte un enrobage réalisé par un procédé d'encapsulation selon l'une quelconque des revendications précédentes.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9314318A FR2713396B1 (fr) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Procédé d'encapsulation de composants ou de modules électroniques et composants ou modules électroniques encapsulés par ledit procédé. |
| FR9314318 | 1993-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2154480A1 true CA2154480A1 (fr) | 1995-06-08 |
Family
ID=9453371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002154480A Abandoned CA2154480A1 (fr) | 1993-11-30 | 1994-11-30 | Procede d'encapsulation de composants ou de modules electroniques et dispositfs encapsules par ledit procede |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0682809A1 (fr) |
| CA (1) | CA2154480A1 (fr) |
| FR (1) | FR2713396B1 (fr) |
| WO (1) | WO1995015579A1 (fr) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2740608B1 (fr) * | 1995-10-25 | 1997-12-19 | Giat Ind Sa | Procede pour deposer un revetement de protection sur les composants d'une carte electronique |
| WO1999038196A2 (fr) * | 1998-01-27 | 1999-07-29 | Jacobs Richard L | Dispositifs electroniques ayant des parties thermodynamiques encapsulantes predominant sur des parties thermostatiques encapsulantes |
| FR2817397B1 (fr) * | 2000-11-24 | 2003-10-17 | Alstom | Procede pour augmenter la duree de vie d'un composant semi-conducteur de puissance et module electronique comportant un composant ainsi protege |
| FR3053528B1 (fr) * | 2016-06-30 | 2018-11-02 | Safran Electronics & Defense | Dispositif electronique ayant une banque integree de composants passifs |
| EP3404675A1 (fr) | 2017-05-15 | 2018-11-21 | EBG Elektronische Bauelemente GmbH | Résistance de puissance |
| FR3114643B1 (fr) | 2020-09-25 | 2022-09-09 | Nexter Munitions | Fusee electronique pour projectile |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH560999A5 (fr) * | 1973-08-16 | 1975-04-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| US4173664A (en) * | 1978-01-20 | 1979-11-06 | Union Carbide Corporation | Parylene stabilization |
| JPS57111034A (en) * | 1980-12-10 | 1982-07-10 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
| JPS60249392A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-10 | ティーディーケイ株式会社 | 電磁シ−ルド材料 |
| JPS615583A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-11 | Hitachi Ltd | 太陽電池モジユ−ル |
| JPS6167247A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-07 | Nec Corp | 混成集積回路 |
| JPH02134838A (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-23 | Hitachi Ltd | 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法およびそれに用いる中間層形成装置 |
| JP2681167B2 (ja) * | 1988-10-12 | 1997-11-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電子装置作製方法 |
| JP2674670B2 (ja) * | 1989-09-19 | 1997-11-12 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH05275487A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-10-22 | Sumitomo 3M Ltd | 電子部品表面保護材、その表面保護材を備えた電子部品、およびその表面保護材を使用した電子部品の電気的接続方法 |
-
1993
- 1993-11-30 FR FR9314318A patent/FR2713396B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-11-30 EP EP95902812A patent/EP0682809A1/fr not_active Withdrawn
- 1994-11-30 CA CA002154480A patent/CA2154480A1/fr not_active Abandoned
- 1994-11-30 WO PCT/FR1994/001394 patent/WO1995015579A1/fr not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2713396A1 (fr) | 1995-06-09 |
| EP0682809A1 (fr) | 1995-11-22 |
| FR2713396B1 (fr) | 1996-02-09 |
| WO1995015579A1 (fr) | 1995-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0497948B1 (fr) | Procede et dispositif d'encapsulation hermetique de composants electroniques | |
| EP0321340B1 (fr) | Support de composant électronique, notamment pour carte mémoire, et produit ainsi obtenu | |
| JPH09161967A (ja) | 有機デバイスのパッシベーション | |
| FR2582183A1 (fr) | Enceinte pour proteger thermiquement un ou plusieurs elements sensibles a la chaleur et unite de memoire capable de subsister apres un accident d'aeronef | |
| EP0058102A1 (fr) | Procédé de réalisation d'un hygromètre capacitif à diélectrique mince | |
| CA2154480A1 (fr) | Procede d'encapsulation de composants ou de modules electroniques et dispositfs encapsules par ledit procede | |
| EP3714667A1 (fr) | Module électrique de puissance | |
| EP1047294A1 (fr) | Substrat métallique isolé pour circuits imprimés | |
| US6194789B1 (en) | Flexible hermetic sealing | |
| EP3361851B1 (fr) | Structure de blindage electromagnetique pour cartes electroniques | |
| EP3343604A1 (fr) | Modules électroniques hermétiques | |
| EP0419371B1 (fr) | Dispositif de détection infrarouge | |
| FR2656689A1 (fr) | Element detecteur pyroelectrique et dispositifs pour la detection de phenomenes thermiques. | |
| FR2976436A1 (fr) | Dispositif d'imagerie infrarouge a blindage integre contre des rayonnements infrarouges parasites et procede de fabrication du dispositif. | |
| EP0755081A1 (fr) | Structure photosensible durcie aux rayonnements électromagnétiques durs et son application aux caméras vidéo | |
| EP3241411B1 (fr) | Boitier hyperfrequence a encombrement reduit en surface et montage d'un tel boitier sur un circuit | |
| WO2010070103A1 (fr) | Procede de fabrication collective de modules electroniques pour montage en surface | |
| EP0484853A1 (fr) | Méthode de protection de composants electroniques d'un circuit contre les radiations et dispositif utilisant cette méthode | |
| EP1192593A1 (fr) | Dispositif et procede de fabrication de dispositifs comprenant au moins une puce montee sur un support | |
| CN102480849A (zh) | 电路板及其制作方法 | |
| WO2015101661A1 (fr) | Module photovoltaïque a concentration a isolation par couche d'oxyde | |
| FR2685159A1 (fr) | Procede de fabrication de circuits electroniques a micro-composants nus et circuit encapsule realisable par ce procede. | |
| EP1210690B1 (fr) | Dispositif electronique comportant au moins une puce fixee sur un support et procede de fabrication d'un tel dispositif | |
| FR3053528A1 (fr) | Dispositif electronique ayant une banque integree de composants passifs | |
| FR2848025A1 (fr) | Protection d'un composant par nappe conductrice a contact aleatoire |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FZDE | Dead |