EP0682809A1 - 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 procede

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EP0682809A1
EP0682809A1 EP95902812A EP95902812A EP0682809A1 EP 0682809 A1 EP0682809 A1 EP 0682809A1 EP 95902812 A EP95902812 A EP 95902812A EP 95902812 A EP95902812 A EP 95902812A EP 0682809 A1 EP0682809 A1 EP 0682809A1
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EP
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polyurethane
components
electronic module
polybutadiene
electronic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP95902812A
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German (de)
English (en)
Inventor
Christophe Dessaux
Jean-Marie Ferrandiz
Colette Lacabanne
Renaud Mangeret
Emmanuel Moreau
Yvan Segui
Jean Farenc
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Giat Industries SA
Original Assignee
Giat Industries SA
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Filing date
Publication date
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    • H05K2203/1322—Encapsulation comprising more than one layer

Definitions

  • the present invention relates to a method of encapsulating electronic components or modules, in particular electronic cards and to electronic components or modules encapsulated by said method.
  • Electronic modules play an essential role in the proper functioning of an ever-increasing number of devices. Normal or particular use of these devices subjects these electronic modules to more or less severe constraints. The severity and the type of constraints depend mainly on the device considered as well as the use for which it is intended.
  • the patent published under the number FR-2 673 065 describes a thermal insulation envelope for electronic means which comprises a core having a high specific heat to absorb the supply of external heat, and thus limit the rise in temperature of the electronic means.
  • the protection according to the present invention can make it difficult or prevent the identification of the electronic components used and / or the reading of the data or the programs contained in the permanent memories of a protected electronic module.
  • the choice of polyurethane, in particular of polyurethane polybutadiene hydroxyl was made according to the properties specific to this base material which can be used in the fields of protection envisaged by the invention, namely against chemical, mechanical and / or thermal, but without being able on its own to provide sufficient protection with respect to all of these constraints.
  • the encapsulation process is characterized in that it consists in depositing successively on the components or the electronic module:
  • polyurethane in particular hydroxyl polybutadiene polyurethane
  • outer layer made of a polyvinylidene chloride copolymer
  • Such a coating makes it possible to obtain overall protection of the components or of the electronic module, in particular against high humidity, salt spray, chemical impurities, shocks, vibrations and accelerations.
  • the encapsulation process is characterized in that it consists in depositing successively on the components or the electronic module: an inner layer based on polyurethane, in particular hydroxyl polybutadiene polyurethane, an intermediate layer constituted by a polyvinylidene chloride copolymer, and an outer layer based on polyurethane, in particular hydroxyl polybutadiene polyurethane.
  • Such a coating makes it possible to obtain overall protection of the components or of the electronic module, in particular against high humidity, high temperature, salt spray and chemical impurities.
  • the encapsulation process is characterized in that it consists in depositing successively on the components or the electronic module: an internal layer of parylene, in particular pyralene C, an intermediate layer based on polyurethane, in particular hydroxyl polybutadiene polyurethane, and an outer layer made of a polyvinylidene chloride copolymer.
  • Such a coating makes it possible to obtain overall protection which in particular improves the resistance to thermal shocks.
  • the encapsulation process is characterized in that it consists in depositing on the components or the electronic module, these components or this module comprising bare chips with integrated circuits: an internal layer of parylene, in particular of pyralene C, a drop of silicone gel deposited locally on each bare chip, and - an outer layer based on polyurethane, in particular hydroxyl polybutadiene polyurethane.
  • Such a coating makes it possible to obtain overall protection of the components or of the electronic module, in particular against a rise in temperature, thermal cycles, shocks, vibrations and accelerations.
  • all the methods described above may include a preliminary step which consists in cleaning the components or the electronic module and the support before depositing the layers, this cleaning operation being carried out by plasma, for example.
  • the choice of materials, the thickness of the various layers and the order in which these layers are deposited makes it possible to provide the desired protection against the stresses likely to be undergone by the electronic components or modules.
  • the use of organic layers makes it possible to substantially reduce the cost price of the process according to the present invention.
  • the invention also relates to an electronic component or module, characterized in that it comprises a coating produced by the encapsulation method according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic side view of an electronic module of known type
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the module of Figure 1 encapsulated according to the present invention
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of an electronic component of known type
  • Figure 4 is a schematic sectional view of the component of Figure 3 encapsulated according to the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory sectional view of the stresses suffered by components by differential expansion, for example.
  • an electronic card of known type comprising, mounted on a printed circuit board 1 of the epoxy glass type for example, components 2 previously encapsulated according to conventional technologies and comprising for example two rows of connection pins 3 (DIL in Anglo-Saxon terminology), components 4 mounted on the surface (Surface Mounted Component or CMS in Anglo-Saxon terminology), a bare chip 5 reported on the surface (Chip-on-Board or COB in Anglo-Saxon terminology) connected by connection wires 3 ′, as well as a connector 6.
  • the card 1 can also carry discrete components, in particular passive or of medium power (not shown). All these types of components and the modules comprising such components are part of the components and electronic modules targeted by the invention.
  • connection terminals 8 The component 7 can be a bare electronic chip or, as shown, a chip previously encapsulated in a low-cost plastic case that does not provide sufficient protection to allow the use of the component in harsh environment.
  • the Applicant has discovered that there is no material capable of providing all of the desired protections for electronic components or an electronic module on its own, so that it at least two protective layers must be provided in materials which are compatible with each other in order to provide the desired protection in combination, these materials preferably being of the organic type.
  • certain layers can provide additional protection against nuisances caused by the presence of one or more other layers.
  • an intermediate layer could form a barrier against moisture capable of being released by an upper protective layer.
  • the various layers of the encapsulation and, in particular the internal layer or layers must have a high dielectric strength and / or a permittivity and a dielectric loss factor as low as possible.
  • FIG. 5 two examples of failure liable to be caused by employment have been illustrated. of materials with a coefficient of thermal expansion
  • a bare chip 5 having a length L is bonded to a substrate 9 using a resin having a thickness X a .
  • K is a constant
  • ⁇ s and ⁇ s ⁇ are the CTE of the substrate 9 and of the chip 5 (typically made of silicon),
  • ⁇ T corresponds to the range of temperatures considered
  • E a and E s are the Young's modules of the resin 10 and of the substrate 9.
  • a differential expansion between the substrate 9 and a resin 11 forming a layer of the encapsulation box can generate a stress such as a force represented by the arrow 12 and from which can result a tearing of a connection electrode 3 ' .
  • the protection according to the present invention will consist of an encapsulation illustrated in FIGS. 2 and 4 comprising at least two layers of organic protection.
  • the types and degrees of protection sought are determined according to the environments in which the components or the electronic module must be able to be stored and / or must be able to operate.
  • electronic components or modules can be protected against chemical attack and the presence of water. Such attacks risk, in the long term, destroying the connections, in particular aluminum, or causing short circuits.
  • we will minimize the presence of oxygen as well as corrosive ions, in particular Na + , K + , or halogen ions, for example, of fluoride or chloride type, by deposition an effective barrier which is not likely to release such ions itself.
  • the maximum temperature that the components or the electronic module can withstand without damage during storage is determined, as well as the maximum temperature for which their operation is not disturbed;
  • the selection of the various constituent layers of the protective coating according to the invention has led the Applicant to make a choice on a base material consisting of polyurethane, in particular polyurethane polybutadiene hydroxyl.
  • this material in particular forms a barrier to humidity, salt spray, chemical impurities and temperature, and absorbs shock, vibration and strong acceleration, that is to say that it has properties compatible with overall protection against chemical, mechanical and thermal constraints.
  • polyurethane polybutadiene hydroxyl constitutes a barrier, in particular to Na + , Cl ions, to oxygen and to other foreign bodies in solid or gaseous form.
  • this encapsulation process which provides for a coating based on the presence of at least one layer of polyurethane polybutadiene hydroxyl, it is advantageous to deposit at least one other layer and thus define several types of coating capable of complementing and reinforcing the properties of the polyurethane polybutadiene hydroxyl with respect to chemical, mechanical and / or thermal stresses.
  • the encapsulation process consists of successively depositing on the components or the electronic module: - an internal layer based on polyurethane, in particular polyurethane polybutadiene hydroxyl, and an external layer constituted by a copolymer of polyvinylidene chloride .
  • these two rigid organic layers are each deposited over a thickness of the order of 0.1 to
  • Such a coating makes it possible to obtain overall protection of the components or of the electronic module, in particular against high humidity, salt spray, chemical impurities, shocks, vibrations and accelerations.
  • the encapsulation process consists in depositing successively on the components or the electronic module: an internal layer 14 ′ based on polyurethane, in particular polyurethane polybutadiene hydroxyl,
  • an intermediate layer 15 ′ consisting of a polyvinylidene chloride copolymer, and an external layer 18 ′ based on polyurethane, in particular hydroxyl polybutadiene polyurethane.
  • These three rigid layers are each deposited over a thickness of the order of 0.1 to 3 mm.
  • Such a coating makes it possible to obtain overall protection of the components or of the electronic module, in particular against high humidity, high temperature, salt spray and chemical impurities.
  • a protective coating having at least the same properties as those of the first example but which has a reinforced structure against thermal shock.
  • the encapsulation process consists in depositing successively on the components or the electronic module: an internal layer 14 'of parylene, in particular pyralene C, an intermediate layer 15' based on polyurethane, in particular polyurethane polybutadiene hydroxyl, and an outer layer 18 ′ consisting of a copolymer of polyvinylidene chloride.
  • the internal parylene layer is deposited over a thickness of the order of 10 ⁇ m, and the layers intermediate and external are deposited on a thickness of 1 order of 0.1 to 3 mm.
  • Such a coating makes it possible to obtain overall protection which in particular improves the resistance to thermal shocks.
  • the encapsulation process consists in depositing on the components or the electronic module: an internal layer of parylene, in particular pyralene C, a drop of silicone gel deposited locally on each integrated circuit chip, and - a outer layer based on polyurethane, in particular hydroxyl polybutadiene polyurethane.
  • the inner layer of parylene is deposited on a thickness of the order of 10 ⁇ m, and the outer layer is deposited on a thickness of the order of 0.1 to 3 mm.
  • Such a coating makes it possible to obtain overall protection of the components, in particular of the bare chips, or of an electronic module comprising such chips, in particular against a rise in temperature, thermal cycles, shocks, vibrations and accelerations.
  • a preliminary step can be provided which consists in cleaning the components or the electronic module and the support before depositing the layers, this cleaning operation being carried out by plasma, for example.
  • the deposition of the parylene layer can be carried out advantageously by evaporation, the deposition of the hydroxylated polyurethane polybutadiene by spraying and the deposition of the polyvinylidene chloride copolymer by soaking or spraying.

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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

PROCEDE D ' ENCAPSULATION DE COMPOSANTS OU DE MODULES ELECTRONIQUES ET DISPOSITI FS ENCAPSULES PAR LEDIT PROCEDE.
La présente invention se rapporte à un procédé d ' encapsulation de composants ou de modules électroniques , notamment de cartes électroniques et aux composants ou modules électroniques encapsulés par ledit procédé .
Les modules électroniques jouent un rôle 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 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 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, sans boîtier individuel, fixés sur une carte en céramique de faible dimension portant des pistes métalliques d'interconnexion des composants, le module étant enfermé sous atmosphère inerte dans un boîtier métallique.
Ces deux techniques présentent de nombreux 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 comportant le dépôt d'une couche interne organique, notamment 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, notamment 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 (Hughes Aircraft Company, Los Angeles, California) et présenté à "IEEE/EIA Electronic Component and Technology Conférence, Atlanta" en Mai 1991, 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 1 ' encapsulation de modules électroniques et que l'on doit les recouvrir avec un film organique dur, mais cet article reste muet sur 1 ' 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 effectivement supporter sans dommage ou tout au moins sans perturbation notable de leur fonctionnement. C'est aussi un but de la présente invention d'offrir une protection mécanique de composants ou modules électroniques, notamment 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 notamment 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 boîtier 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 1 ' 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. Le choix du polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiene hydroxyle, 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 1 ' 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 polybutadiene hydroxyle, 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 polybutadiene hydroxyle 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 polybutadiene hydroxyle, 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 : - une couche interne à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiene hydroxyle, une couche intermédiaire constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène, et - une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiene hydroxyle.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, notamment 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 polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiene hydroxyle, et une couche externe constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène.
Un tel enrobage permet d' obtenir une protection globale qui améliore notamment 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 - une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiene hydroxyle.
Un tel enrobage permet d'obtenir une protection globale des composants ou du module électronique, notamment contre une élévation de température, des cycles thermiques, des chocs, des vibrations et des accélérations .
Avantageusement, tous les procédés décrits précédemment peuvent comprendre une étape préliminaire 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 . II 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 ;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe du module de la figure 1 encapsulé selon la présente invention ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un composant électronique de type connu ;
- 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 plastique 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 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 1 ' 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 1 ' 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 thermiques différentielles ne risquent pas d'endommager 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 1 ' 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 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 maximale :
Fmax = K (αs - αsi î ΔT f EaEgL/Xa) 1 / 2 où :
K est une constante, αs et αs^ sont les CTE du substrat 9 et de la puce 5 (typiquement en silicium) ,
ΔT correspond à 1 ' 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 des connecteurs se prêtant particulièrement bien à 1 ' encapsulation selon la présente invention, comme par exemple des connecteurs à contact galvanique comportant des broches 6 qui vont dépasser du boîtier. 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 communication 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, notamment en aluminium, ou provoquer des courts-circuits. Pour pouvoir utiliser ou stocker le module électronique pendant de longues périodes, on va minimiser la présence d'oxygène ainsi que des ions corrosifs, notamment 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- aluminium, 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/s^ lors du tir. c) Les contraintes thermiques et thermo¬ mécaniques :
- 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 fonctionnement 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 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) . II 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 polybutadiene hydroxyle. En effet, ce matériau forme notamment 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 polybutadiene hydroxyle constitue une barrière, notamment aux ions Na+, Cl, 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 polybutadiene hydroxyle, il est avantageux de déposer au moins une autre couche et de définir ainsi plusieurs types d'enrobage susceptibles de compléter et de renforcer les propriétés du polyuréthane polybutadiene hydroxyle 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 polybutadiene hydroxyle, 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. 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 polybutadiene hydroxyle,
- 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 polybutadiene hydroxyle.
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, notamment 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 polybutadiene hydroxyle, 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 μm, et les couches intermédiaire et externe sont déposées sur une épaisseur de 1 ' ordre de 0,1 à 3 mm.
Un tel enrobage permet d' obtenir une protection globale qui améliore notamment 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 polybutadiene hydroxyle.
La couche interne de parylène est déposée sur une épaisseur de l'ordre de 10 μm, 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, notamment 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 préliminaire 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.
Dans tous les exemples décrits précédemment, le dépôt de la couche de parylène peut s'effectuer avantageusement par évaporâtion, le dépôt du polyuréthane polybutadiene hydroxyle par aspersion et le dépôt du copolymère de polychlorure de vinylidène par trempage ou pulvérisation.

Claims

REVENDICATIONS
1. 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, 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 polybutadiene hydroxyle.
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 polybutadiene hydroxyle, 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 polybutadiene hydroxyle, une couche intermédiaire constituée d'un copolymère de polychlorure de vinylidène, et
- une couche externe à base de polyuréthane, en particulier du polyuréthane polybutadiene hydroxyle.
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 polybutadiene hydroxyle, 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 polybutadiene hydroxyle.
6. Procédé d'encapsulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche de parylène est déposée par évaporâtion, en ce que la couche de polyuréthane polybutadiene hydroxyle 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 .
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