FR3029687A1 - Procede de fabrication de dispositifs electroniques et dispositif electronique a double anneau d'encapsulation - Google Patents

Procede de fabrication de dispositifs electroniques et dispositif electronique a double anneau d'encapsulation Download PDF

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Marika Sorrieul
Karine Saxod
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STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
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Abstract

Procédé de fabrication de dispositifs électroniques et dispositif électronique, dans lesquels une puce de circuits intégrés (3) est montée au-dessus d'une plaquette de support (2), une plaquette de protection (12) est montée au-dessus de la puce, un bloc d'encapsulation (18) est aménagé autour de la puce et de la plaquette de protection et sur une partie périphérique de la face avant de la plaquette de support. Le bloc d'encapsulation comprenant : un premier anneau d'encapsulation (19) aménagé autour de la puce et de la plaque de protection, présentant un bourrelet annulaire (20) en saillie par rapport à la face avant de la plaquette de protection et formant une rainure périphérique (24) en retrait par rapport à ce bourrelet annulaire en saillie, et un second anneau d'encapsulation (25) qui remplit la rainure périphérique (24) du premier anneau d'encapsulation.

Description

1 Procédé de fabrication de dispositifs électroniques et dispositif électronique à double anneau d'encapsulation La présente invention concerne le domaine des dispositifs électroniques qui comprennent des puces de circuits intégrés. Selon une réalisation connue, un dispositif électronique comprend un empilage comprenant une plaquette de support, une puce de circuits intégrés, montée sur une face avant de cette plaquette de support et incluant un capteur dans sa face avant, et une plaquette de protection montée au-dessus de cette face avant. Généralement, cet empilage est entouré d'un bloc d'encapsulation. Un tel dispositif électronique, résultant généralement d'une fabrication collective, présente notamment des difficultés de réalisation pour que la face avant du bloc d'encapsulation s'étende substantiellement dans le plan de la face avant de la plaque de protection. La présente invention a notamment pour but de résoudre de telles difficultés.
Selon un mode de réalisation, il est proposé un procédé de fabrication collective de dispositifs électroniques, qui comprend : réaliser une pluralité d'empilages respectivement sur des emplacements adjacents, établis sous forme d'une matrice, d'une face avant d'une plaque de support, chaque empilement comprenant une puce de circuits intégrés au-dessus de la plaque de support et une plaquette de protection au-dessus de la puce, de telle sorte qu'il subsiste des couloirs entre lesdits empilages ; réaliser une barrière périphérique extérieure (34) sur une zone périphérique de ladite face avant de la plaque de support, autour et à distance de ladite pluralité d'empilages ; déposer une première matière d'enrobage dans lesdits couloirs et faire durcir cette première matière d'enrobage de façon à réaliser un premier anneau d'encapsulation, entourant lesdits empilages, présentant des bourrelets annulaires, en saillie vers l'avant 3029687 2 par rapport aux faces avant des plaquettes de protection et situés dans des zones annulaires incluant les bords périphériques des plaques de protection, et aménageant, le long desdits couloirs, des rainures en retrait par rapport auxdits bourrelets en saillie ; placer une face d'un 5 moule en contact sur lesdits bourrelets en saillie ; injecter une seconde matière d'enrobage dans lesdites rainures en retrait et faire durcir cette seconde matière d'enrobage de façon à réaliser un second anneau d'encapsulation ; et réaliser des découpes le long desdits emplacements de façon à singulariser les dispositifs électroniques 10 réalisés dans ces emplacements. Le moule peut comprendre un film en une matière deformable, en contact sur lesdits bourrelets en saillie. Ledit premier anneau d'encapsulation peut être en une matière deformable.
15 Un espace peut être aménagé entre ladite barrière périphérique extérieure et ladite face du moule. Selon un mode de réalisation, il est également proposé un dispositif électronique qui comprend une plaquette de support qui présente une face avant ; une puce de circuits intégrés dont une face 20 arrière est fixée sur la face avant de la plaquette de support ; une plaquette de protection située au-dessus de la puce ; et un bloc d'encapsulation aménagé autour de la puce et de la plaquette de protection et sur une partie périphérique de la face avant de la plaquette de support.
25 Le bloc d'encapsulation comprend un premier anneau d'encapsulation aménagé autour de la puce et de la plaque de protection, présentant un bourrelet annulaire, en saillie vers l'avant par rapport à la face avant de la plaquette de protection et situé dans une zone annulaire incluant le bord périphérique de la plaque de 30 protection, et formant une rainure périphérique en retrait par rapport à ce bourrelet annulaire en saillie ; et un second anneau d'encapsulation qui remplit la rainure périphérique du premier anneau d'encapsulation. Le bourrelet annulaire en saillie peut s'étendre sur une zone périphérique de la face avant de la plaquette de protection.
3029687 3 Le second anneau d'encapsulation peut présenter une face avant située substantiellement dans le plan du sommet dudit bourrelet annulaire en saillie. Un moyen de montage de la plaque de protection à distance au- 5 dessus de la puce et d'obturation d'un espace libre peut être aménagé entre la plaque de protection et la puce. La puce peut comprendre un capteur s'étendant en regard d'une région centrale de la plaquette de protection non recouverte par ledit bourrelet annulaire en saillie.
10 Ledit capteur peut être un capteur optique et ladite plaque de protection peut être transparente. Un dispositif électronique et un mode de fabrication de dispositifs électroniques vont maintenant être décrits à titre d'exemples non limitatifs, illustrés par le dessin sur lequel : 15 - la figure 1 représente une coupe transversale d'un dispositif électronique, comprenant une puce et une plaquette de protection ; et - les figures 2 à 6 représentent des coupes transversales d'ensembles correspondant à des étapes de fabrication du 20 dispositif électronique de la figure 1. Comme illustré sur la figure 1, un dispositif électronique 1 comprend, empilées, une plaquette de support et de connexion électrique 2 et une puce de circuits intégrés 3 dont une face arrière 4 est montée sur une face avant 5 de la plaquette de support 2 par 25 l'intermédiaire d'une fine couche de colle. La surface de la face arrière 4, par exemple carrée, est plus petite que la surface de la face avant 5, par exemple carrée. La puce 3 est montée au milieu de la plaquette de support 2, leurs bords périphériques étant respectivement parallèles.
30 Dans la zone centrale de sa face avant 6, la puce 3 comprend un capteur 7, par exemple un capteur optique. La plaquette du support 2 est munie d'un réseau de connexion électrique 8. La puce 3 est connectée à ce réseau de connexion électrique 8 par l'intermédiaire d'une pluralité de fils de connexion 3029687 4 électrique 9 qui relient des plots avant 10, aménagés sur une zone périphérique de la face avant 6 de la puce 3, et des plots avant 11 du réseau de connexion électrique 8, aménagés sur une zone périphérique de la face avant 5 de la plaquette de support 2, entre le bord 5 périphérique de la puce 3 et le bord périphérique de la plaquette de support 2. Le dispositif électronique 1 comprend en outre une plaquette de protection 12, généralement transparente, qui est empilée sur la puce 3 et qui est fixée à distance de la face avant 6 de la puce 3 par 10 l'intermédiaire d'un moyen de fixation et d'obturation 13. Les bords périphériques de la plaquette de protection 12 s'étendent parallèlement aux bords périphériques de la puce 3, à l'intérieur de la zone périphérique de la puce 3 incluant les plots de connexion électrique 10.
15 Le moyen de fixation et d'obturation 13 s'étend entre et à distance du capteur 7 et des plots avant 10 de la face avant 6 de la puce 3 et sur une zone périphérique d'une face arrière 14 de la plaque de protection 12, de telle sorte la face avant 6 de la puce 3 présente une région centrale 15, incluant le capteur 7, située en vis-à-vis et à 20 distance d'une région centrale 16 de la face arrière 14 de la plaque de protection 13, en laissant subsister, entre ces régions 15 et 16, un espace libre 17 délimité périphériquement. Selon un exemple de réalisation, le moyen de fixation et d'obturation 13 peut comprendre un cordon annulaire 18 de colle, qui 25 s'étend sous la forme d'un anneau ouvert entourant la région centrale 15 de la face avant de la puce 3, cette colle pouvant contenir des éléments solides d'espacement garantissant une épaisseur minimum de l'espace libre 17 et le positionnement de la plaquette de protection par rapport à la puce 3.
30 Le dispositif électronique 1 comprend en outre un bloc d'encapsulation annulaire 18 qui est aménagé autour de la puce 3 et de la plaquette de protection 12 et sur une partie périphérique de la face avant 5 de la plaquette de support 2 et dans lequel les fils de connexion électrique 9 sont noyés. Ce bloc d'encapsulation 18 entoure 3029687 5 également le moyen de fixation et d'obturation 13, de telle sorte que l'espace libre 17 entre la puce 3 et la plaque de protection 12 soit préservé. Les flancs périphériques 18a du bloc d'encapsulation 18 et les 5 flancs périphériques 2a correspondants de la plaque de support 2 s'étendent respectivement dans des plans perpendiculaires aux faces précitées de la plaque de support 2, de telle sorte que le dispositif électronique 1 se présente substantiellement sous la forme d'un parallélogramme parallélépipède.
10 Le bloc d'encapsulation 18 comprend un premier anneau d'encapsulation 19 qui est aménagé autour de la puce 3 et de la plaque de protection 12, ainsi qu'autour du moyen de fixation et d'obturation 13, et sur la partie périphérique précitée de la face avant 5 de la plaquette de support 2 et dans lequel les fils de connexion électrique 9 15 sont noyés. Le premier anneau d'encapsulation 19 présente un bourrelet annulaire 20 dans la zone du bord périphérique de la plaquette de protection 12 et en saillie vers l'avant par rapport à la face avant 22 de la plaquette de protection 12. Selon l'exemple représenté, ce bourrelet 20 annulaire en saillie 20 s'étend sur une zone périphérique 21, de faible largeur, de la face avant 22 de la plaquette de protection 12. Le premier anneau d'encapsulation 19 forme une rainure périphérique 24 en retrait par rapport au bourrelet annulaire en saillie 20 et orientée périphériquement vers l'extérieur et vers l'avant. Ainsi, 25 les flancs périphériques 19a du premier anneau d'encapsulation 19 forment une partie arrière des flancs périphériques 18a du bloc d' encapsulation 18. Le bloc d'encapsulation 18 comprend également un second anneau d'encapsulation 25 qui remplit la rainure périphérique 24 du 30 premier anneau d'encapsulation 19. Le second anneau d'encapsulation 25 présente des flancs périphériques 25a qui forment les parties avant des flancs périphériques 18a du bloc d'encapsulation 18 et présente une face avant plate 26 substantiellement parallèle à la plaquette de support 2 3029687 6 et qui s'étend substantiellement dans le même plan que le sommet avant 27 du bourrelet annulaire en saillie 20 et jusqu'à ce sommet avant 27, de telle sorte que le second anneau d'encapsulation 25 configure le coin avant du dispositif électronique 1.
5 Selon l'exemple représenté, le bourrelet annulaire en saillie 20 laisse libre une région centrale 28 située en vis-à-vis du capteur 7 et dont la surface est plus grande que celle de ce capteur 7. Selon une variante de réalisation, le bourrelet annulaire en saillie 20 pourrait être formé à l'extérieur et de façon adjacente au 10 bord périphérique de la plaquette de protection 12. Dans ce cas, toute la face avant 22 de la plaquette de protection 12 resterait découverte. En se reportant aux figures 2 à 6, on va maintenant décrire un mode de fabrication du dispositif électronique 1. Comme illustré sur la figure 2, en vue d'une fabrication 15 collective, on dispose d'une plaque 2A qui présente, sous la forme d'une matrice carrée, une pluralité d'emplacements adjacents E dans chacun desquels elle est munie d'un réseau de connexion électrique 8. On met en place par report et on fixe, sur la face avant de chacun des emplacements E de la plaquette 2A, une puce de circuits 20 intégrés 3, par l'intermédiaire d'une fine couche de colle. Puis, on met en place les fils de connexion 9, comme décrit précédemment. Ensuite, on met en place par report et on fixe des plaquettes de protection 12 au-dessus des puces 3 mises en place par l'intermédiaire 25 de moyens de fixation et d'obturation 13, tels que décrits précédemment. Ainsi, dans les emplacements E, des empilages 29 comprenant respectivement une puce 3 et une plaquette de protection 12 sont constitués au-dessus des portions de la plaque de support 2A, ces 30 portions correspondant ultérieurement à des plaquettes de support 2. Ainsi, il existe des couloirs 30 s'étendant entre les empilages 29, en avant de zones correspondantes 31 de la face avant 32 de la plaque de support 2A et il existe une zone périphérique 33 de cette face avant 31, qui entoure l'ensemble des empilages 29.
3029687 7 Ensuite, comme illustré sur la figure 3, on réalise une barrière périphérique extérieure 34 sur la zone périphérique 33 de ladite face 32 de la plaque de support 2A, autour et à distance de ladite pluralité d'empilages 29.
5 Pour cela, on dépose un cordon, en une matière telle qu'une résine adaptée, et on fait durcir cette matière par exemple dans un four. Est ainsi créé, entre les empilages 29 situés à la périphérie et la barrière périphérique extérieure 34, un couloir périphérique 35. Ensuite, par exemple à l'aide d'une seringue de dispense, on 10 dépose une première matière d'enrobage 19A dans les couloirs 30 et dans le couloir périphérique 35. Cette première matière d'enrobage 19A est déposée de façon que se forment des bourrelets annulaires en saillie 20A autour des plaquettes de protection 12, correspondant aux bourrelets annulaires 15 20 à réaliser, et que se forment, dans les couloirs 30 et le couloir périphérique 35 et le long de ces derniers, des rainures en retrait 24A correspondant, substantiellement par moitié, aux rainures 24 à réaliser. Puis, on procède au durcissement de cette première matière d'enrobage 19A. Ainsi, dans chacun des emplacements E, un premier 20 anneau d'encapsulation 19 est réalisé. Cette première matière d'enrobage durcie 19A présente la particularité d'être deformable. Par exemple, la première matière d'enrobage 19A peut être en une résine adaptée, durcie dans un four Ensuite, comme illustré sur la figure 5, on place l'ensemble 25 obtenu ci-dessus entre deux plaques 36 et 37 d'un moule, la plaque de moule 36 venant en appui contre la face arrière de la plaque de support 2A et la plaque de moule 37 venant au-dessus des sommets 27A des bourrelets en saillie 20A de la première matière d'enrobage 19A, de façon à créer des zones d'étanchéité le long de ces sommets 27A.
30 Du côté des bourrelets en saillie 20A, la plaque de moule 37 comprend un film 38, en une matière compressible. En position de moulage, les bourrelets en saillie 20A de la première matière d'enrobage 19A ont tendance à pénétrer et pénètrent dans le film deformable 38, en créant ainsi des zones annulaires d'étanchéité 3029687 8 accrue le long des sommets 27A des bourrelets en saillie 20A. De plus, le film déformable 38 est en appui sur les faces avant 22 des plaquettes de protection 12, créant ainsi également une étanchéité locale.
5 Ainsi, il subsiste des espaces 40 entre les rainures 24A et la plaque de moule 37. En raison du caractère déformable de cette première matière d'enrobage 19A et du film 38, les pressions exercées par la plaque de moule 37 sur les bourrelets en saillie 20A et sur les plaquettes de 10 protection 12 pour l'obtention d'une isolation des plaques de protection 12 par rapport aux espaces 40, n'induisent pas ou induisent peu de contraintes dans les empilages 29, notamment dans les puces 3. La barrière périphérique extérieure 34 présente une hauteur 15 telle qu'elle n'atteint pas, sur au moins une partie de sa périphérie, la plaque de moule 37 de telle sorte qu'il subsiste au moins un passage périphérique 39. Puis, par une injection par au moins un endroit de la périphérie du moule, la périphérie du moule, une seconde matière d'enrobage 25A 20 est injectée dans le moule, de façon à remplir les espaces 35 et 40, cette matière pouvant migrer par pression et par capillarité. Par exemple, la seconde matière d'enrobage 25A peut être en une résine adaptée, pouvant être durcie dans un four. Bien entendu, la barrière périphérique extérieure 34 et la périphérie du moule sont adaptées 25 pour permettre l'injection et l'évacuation de l'air. Puis, en procède au durcissement de la seconde matière d'enrobage 25A. Ainsi, dans chacun des emplacements E, un second anneau d'encapsulation 25 est réalisé. Ensuite, comme illustré sur la figure 6, après démoulage, on 30 met en place des billes de connexion électrique arrière 42 sur des plots arrière des réseaux de connexion électrique 8. Enfin, on procède à la singularisation des dispositifs électroniques 1 obtenus dans chaque emplacement E, par découpes, par exemple par sciage, au travers de la plaquette 2A et des matières 3029687 9 d'enrobage 19A et 25A le long des lignes 42 de la matrice d'emplacements E. Selon une variante de réalisation, la plaquette de support 2 pourrait être remplacée par une puce incluant un circuit électronique 5 de traitement des signaux issus de la puce 3. La présente invention ne se limite pas aux exemples ci-dessus décrits. Des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication collective de dispositifs électroniques, comprenant : réaliser une pluralité d'empilages (29) respectivement sur des emplacements adjacents, établis sous forme d'une matrice, d'une face avant d'une plaque de support (20A), chaque empilement comprenant une puce de circuits intégrés (2) au-dessus de la plaque de support et une plaquette de protection (12) au-dessus de la puce, de telle sorte qu'il subsiste des couloirs (30) entre lesdits empilages ; réaliser une barrière périphérique extérieure (34) sur une zone périphérique de ladite face avant de la plaque de support, autour et à distance de ladite pluralité d'empilages ; déposer une première matière d'enrobage (19A) dans lesdits couloirs et faire durcir cette première matière d'enrobage de façon à réaliser un premier anneau d' encapsulation, entourant lesdits empilages, présentant des bourrelets annulaires (20A), en saillie vers l'avant par rapport aux faces avant des plaquettes de protection (12) et situés dans des zones annulaires incluant les bords périphériques des plaques de protection (12), et aménageant, le long desdits couloirs, des rainures en retrait (24A) par rapport auxdits bourrelets en saillie ; placer une face (38) d'un moule en contact sur lesdits bourrelets en saillie (20A) ; injecter une seconde matière d'enrobage (25A) dans lesdites rainures en retrait et faire durcir cette seconde matière d'enrobage de façon à réaliser un second anneau d'encapsulation ; et réaliser des découpes le long desdits emplacements de façon à singulariser les dispositifs électroniques réalisés dans ces emplacements.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le moule comprend un film en une matière deformable, en contact sur lesdits bourrelets en saillie (20A).
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit premier anneau d'encapsulation est en une matière deformable. 3029687 11
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un espace est aménagé entre ladite barrière périphérique extérieure et ladite face du moule.
  5. 5. Dispositif électronique comprenant : 5 une plaquette de support (2) qui présente une face avant, une puce de circuits intégrés (3) dont une face arrière est fixée sur la face avant de la plaquette de support, une plaquette de protection (12) située au-dessus de la puce, et un bloc d'encapsulation (18) aménagé autour de la puce et de 10 la plaquette de protection et sur une partie périphérique de la face avant de la plaquette de support, ce bloc d'encapsulation (18) comprenant : un premier anneau d'encapsulation (19) aménagé autour de la puce et de la plaque de protection, présentant un bourrelet annulaire 15 (20), en saillie vers l'avant par rapport à la face avant de la plaquette de protection (12) et situé dans une zone annulaire incluant le bord périphérique de la plaque de protection (12), et formant une rainure périphérique (24) en retrait par rapport à ce bourrelet annulaire en saillie (20), 20 et un second anneau d'encapsulation (25) qui remplit la rainure périphérique (24) du premier anneau d'encapsulation.
  6. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le bourrelet annulaire en saillie (20) s'étend sur une zone périphérique de la face avant de la plaquette de protection (12). 25
  7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel le second anneau d'encapsulation (25) présente une face avant située substantiellement dans le plan du sommet (27) dudit bourrelet annulaire en saillie (20).
  8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, 30 comprenant un moyen (13) de montage de la plaque de protection à distance au-dessus de la puce et d'obturation d'un espace libre (17) aménagé entre la plaque de protection et la puce.
  9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel la puce comprend un capteur (7) s'étendant en regard 3029687 12 d'une région centrale de la plaquette de protection non recouverte par ledit bourrelet annulaire en saillie.
  10. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel ledit capteur (7) est un capteur optique et ladite plaque de protection (12) 5 est transparente.
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