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FR2980643A1 - Boitier electronique optique - Google Patents

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FR2980643A1
FR2980643A1 FR1158691A FR1158691A FR2980643A1 FR 2980643 A1 FR2980643 A1 FR 2980643A1 FR 1158691 A FR1158691 A FR 1158691A FR 1158691 A FR1158691 A FR 1158691A FR 2980643 A1 FR2980643 A1 FR 2980643A1
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FR
France
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housing
optical sensor
main
chip
plate
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FR1158691A
Other languages
English (en)
Inventor
Julien Vittu
Romain Coffy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
Original Assignee
STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
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Publication date
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Priority to US13/629,872 priority patent/US8716739B2/en
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Abstract

Boîtier électronique, en particulier pour téléphone portable ou mobile, comprenant : une plaquette de substrat (2) ; une puce de circuit intégrés émettrice (14) fixée sur la face avant de la plaquette de substrat et comprenant un émetteur optique de rayonnement lumineux (17) ; une puce de circuits intégrés réceptrice (6) fixée sur la plaquette de substrat et comprenant au moins un capteur optique principal de rayonnement lumineux (9) et un capteur optique secondaire de rayonnement lumineux (10) ; un carter (21) en forme de cuvette présentant un fond (22) et une paroi périphérique (23), recouvrant à distance lesdites puces, le bord de la paroi périphérique du carter étant fixé sur la plaquette de substrat, le fond du carter présentant une ouverture principale (24) au-dessus du capteur optique principal (9) et une ouverture secondaire (25) au-dessus de l'émetteur optique (17) ; au moins un corps en forme de cordon (28, 39) en une matière opaque interposé entre le carter (21) et la puce réceptrice (6), passant entre le capteur optique principal (9) et le capteur optique secondaire (10) et délimitant une chambre (29) contenant le capteur optique secondaire (10) et l'émetteur optique ( 17) et optiquement isolée par rapport au capteur optique principal (9) et à l'ouverture principale (24), ladite ouverture secondaire (25) débouchant dans ladite chambre (29).

Description

GRB11-3824FR 1 Boîtier électronique optique La présente invention concerne le domaine des boîtiers électroniques comprenant des dispositifs électroniques optiques.
On connaît un boîtier électronique qui comprend une plaque de montage, une première puce de circuits intégrés munie d'un premier détecteur optique, une seconde puce de circuits intégrés munie d'un second détecteur optique, et une troisième puce de circuits intégrés munie d'un émetteur optique, ces trois puces étant collées sur la plaque de montage. Un couvercle opaque est collé sur la périphérie de la plaque de montage et isole optiquement chacune des puces grâce à l'existence de trois chambres séparées. Le couvercle présente trois ouvertures séparées, aménagées en face des trois éléments optiques précités et munies de trois plaques transparentes de protection.
La présente invention a pour but de proposer un boîtier électronique généralement plus simple et en conséquence moins coûteux. Il est proposé un boîtier électronique qui comprend une plaquette de substrat présentant une face avant et une face arrière ; une puce de circuit intégrés émettrice présentant une face arrière fixée sur la face avant de la plaquette de substrat et comprenant, dans une face avant, un émetteur optique de rayonnement lumineux ; et une puce de circuits intégrés réceptrice présentant une face arrière fixée sur la face avant de la plaquette de substrat et comprenant, dans une face avant, au moins un capteur optique principal de rayonnement lumineux et un capteur optique secondaire de rayonnement lumineux. Le boîtier électronique proposé comprend un carter en forme de cuvette présentant un fond et une paroi périphérique, recouvrant à distance lesdites puces, le bord de la paroi périphérique du carter étant fixé sur la face avant de la plaquette de substrat, le fond du carter présentant une ouverture principale au-dessus du capteur optique principal et une ouverture secondaire au-dessus de l'émetteur optique.
Le boîtier électronique proposé comprend au moins un corps en forme de cordon en une matière opaque interposé entre le carter et la puce réceptrice, passant entre le capteur optique principal et le capteur optique secondaire et délimitant une chambre contenant le capteur optique secondaire et l'émetteur optique et optiquement isolée par rapport au capteur optique principal et à l'ouverture principale, ladite ouverture secondaire débouchant dans ladite chambre. Le carter peut comprendre au moins un cadre fixé sur la plaquette de substrat et formant ladite paroi périphérique et au moins une plaque fixée sur ce cadre et formant ledit fond. Le fond du carter peut comprendre une première plaque fixée sur le cadre et une seconde plaque fixée sur la première plaque. La seconde plaque peut comprendre des ouvertures principale et secondaire plus grandes que les ouvertures principale et secondaire de la première plaque. Une pastille transparente peut être montée au-dessus du capteur optique principale. Ledit corps en forme de cordon peut obstruer l'espace entre l'ouverture principale et la pastille.
Un corps transparent d'encapsulation de la puce émettrice peut être prévu. Ledit corps transparent peut obstruer l'ouverture secondaire du carter. Il est également proposé un téléphone portable ou mobile comprenant, intérieurement, un boîtier électronique précité et dans lequel la coque du téléphone présente au moins une ouverture située au moins en face d'au moins l'une desdits ouvertures. Des boîtiers électroniques selon la présente invention vont maintenant être décrits à titre d'exemples non limitatifs, illustrés par le dessin annexé dans lequel : - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un boîtier électronique selon la présente invention ; - la figure 2 représente une coupe transversale du boîtier électrique de la figure 1, selon II-II ; - la figure 3 représente une vue de dessus du boîtier électronique de la figure 1 ; - les figures 4 à 7 représentent des étapes de fabrication du boîtier électronique de la figure 1 ; - la figure 8 représente une coupe longitudinale d'un autre boîtier électronique selon la présente invention ; et - la figure 9 représente une coupe longitudinale d'un autre boîtier électronique selon la présente invention. Comme illustré sur les figures 1 à 3, un boîtier électronique 1 comprend une plaquette opaque de substrat 2 qui présente des faces avant et arrière 3 et 4 opposées et qui comprend une matière électriquement isolante 2a et un réseau intégré de connexion électrique 5 permettant de réaliser des connexions électriques d'une face à l'autre et au niveau des faces 3 et 4. Le boîtier électronique 1 comprend une puce de circuits intégrés réceptrice 6 dont la face arrière 7 est fixée sur la face avant 3 de la plaquette de substrat 2, par exemple par l'intermédiaire d'une couche de colle, et dont la face avant 8 comprend, sur des zones espacées, au moins un capteur optique intégré principal de rayonnement lumineux 9 et au moins un capteur optique secondaire intégré de rayonnement lumineux 10, espacés l'un par rapport à l'autre.
La puce réceptrice 6 est connectée électriquement au réseau de connexion électrique 5 de la plaquette de substrat 2 par l'intermédiaire d'une pluralité de fils de connexion électrique 11 qui relient sélectivement des plots 12 de la face avant de la puce de circuits intégrés 6 et des plots 13 de la face avant 3 de la plaquette de substrat 2. Le boîtier électronique 1 comprend une puce de circuits intégrés émettrice 14 dont la face arrière 15 est fixée sur la face avant 3 de la plaquette de substrat 2, par exemple par l'intermédiaire d'une couche de colle conductrice, et dont la face avant 16 comprend, sur une zone, un émetteur optique intégré 17 apte à émettre un rayonnement lumineux en avant de sa face avant 16. La puce émettrice 14 est connectée électriquement au réseau de connexion électrique 5 de la plaquette de substrat 2 par l'intermédiaire d'au moins un fil de connexion électrique 18 qui relie un plot 19 de la face avant de la puce de circuits émettrice 14 et un plot 20 de la face avant 3 de la plaquette de substrat 2. Selon un exemple particulier de réalisation, la plaquette de substrat 2 est rectangulaire, la puce de circuits intégrés réceptrice 6 est rectangulaire et s'étend longitudinalement selon l'axe longitudinal de la plaquette de substrat 2 et la puce émettrice 14 est placée également selon l'axe longitudinal de la plaquette de substrat 2. Le capteur optique principal 9, le capteur optique secondaire 10 et l'émetteur optique 17 sont également placés selon l'axe longitudinal de la plaquette de substrat 2, l'émetteur optique 17 étant du côté du capteur optique secondaire 10. Le boîtier électronique 1 comprend un carter rigide opaque 21, en forme de cuvette, qui comprend un fond 22 et une paroi périphérique 23 et qui recouvre à distance la puce réceptrice 6 et la puce émettrice 14. Le bord de la paroi périphérique 23 est fixé sur la face avant 3 de la plaquette de substrat 2 par exemple par l'intermédiaire d'une couche de colle opaque. Le carter 21 peut être formé par un fond 22 provenant d'une plaque en une matière laminée et une paroi périphérique 23 en forme de cadre, provenant d'une plaque de la même matière, percée et rapportée sur le fond 22 par l'intermédiaire d'une couche de colle. Le fond 22 du carter 21 présente une ouverture principale 24 située au-dessus du capteur optique principale 9 de la puce réceptrice 6 et une ouverture secondaire 25 située au-dessus de l'émetteur optique 17 de la puce émettrice 14. Cette ouverture secondaire 25 est ainsi décalée latéralement par rapport au capteur optique secondaire 10, le fond 22 s'étendant au-dessus de ce capteur optique secondaire 10.
Le boîtier électronique 1 comprend une pastille 26 en une matière transparente, par exemple en verre, qui est placée au-dessus du capteur optique principal 9 et dans l'ouverture principale 24 et, en particulier, à distance des flancs de cette dernière. La pastille transparente 26 est montée sur la face avant 8 de la puce réceptrice 6 par l'intermédiaire d'un anneau collé 27, en particulier en une matière opaque, qui entoure à distance le capteur optique principal 9. La pastille transparente 26 pourrait aussi être fixée sur la puce réceptrice 6 par l'intermédiaire d'une couche de colle transparente.
Le boîtier électronique 1 comprend en outre un corps en forme de cordon d'encapsulation 28 en une matière opaque, par exemple en une résine époxy, qui est interposée, substantiellement sous une forme annulaire, entre la face avant 8 de la puce réceptrice 6, la périphérie de la pastille transparente 26 et le fond 22 du carter 21.
Ainsi, le cordon opaque 28 passe entre le capteur optique principal 9 et le capteur optique secondaire 10 de la puce réceptrice 6 et détermine une chambre 29 dans laquelle sont placés le capteur optique secondaire 10 et l'émetteur optique 17 de la puce émettrice 14, de telle sorte que cette chambre 29, et en conséquence le capteur optique secondaire 10 et l'émetteur optique 17, sont isolés optiquement du capteur optique principal 9 et de l'ouverture 24 ouverte vers extérieur et que l'ouverture secondaire 25 débouche dans la chambre 29. Le cordon opaque 28 peut s'étendre dans l'espace entre les flancs de l'ouverture 24 et la périphérie de la pastille 26 de façon à obstruer cet espace et former une protection étanche. Le boîtier électronique 1 comprend également un corps d'encapsulation 30, en une matière transparente, par exemple en une résine époxy, qui est placée dans la chambre 29 et dans lequel la puce émettrice 14 est noyée. Le corps transparent 30 peut remplir au moins partiellement la chambre 29 et peut s'étendre au-dessus du capteur optique secondaire 10 de la puce réceptrice 6 et peut s'étendre jusqu'au fond 22 du carter 21, pour en particulier obstruer l'ouverture secondaire 25 du carter 21 de façon à former une protection étanche de la chambre 29.
Le boîtier électronique 1 fonctionne de la manière suivante. Le rayonnement lumineux émis par l'émetteur optique 17 de la puce de circuits intégrés émettrice 14 est émis dans la matière du corps transparent d'encapsulation 30, se diffuse dans ce corps 30 et est diffusé vers l'extérieur au travers de l'ouverture secondaire 25 du carter 21. Le rayonnement lumineux, qui se diffuse dans la matière du corps transparent d'encapsulation 23, atteint aussi le capteur optique secondaire 10 de la puce réceptrice 6. Ainsi, le capteur optique secondaire 10 de la puce réceptrice 6 reçoit du rayonnement lumineux majoritairement issu de l'émetteur optique 17 et accessoirement issu de l'extérieur par l'ouverture secondaire 25, le signal issu du capteur optique secondaire 10 pouvant former une référence pour l'analyse du signal issu du capteur optique principal 9 de la puce réceptrice 6.
Par ailleurs, le capteur optique principal 9 de la puce réceptrice 6 reçoit le rayonnement lumineux extérieur au travers de la plaque transparente 26. Le capteur optique principal 9 peut comprendre deux capteurs dont l'un serait utile pour détecter la lumière ambiante extérieure et l'autre serait utile pour détecter la lumière issue, après réflexion sur un corps, de l'émetteur optique 17 de la puce émettrice 14. Le fond 22 du carter 21 peut être recouvert, au moins en vis-à-vis du capteur optique secondaire 10 et de l'émetteur optique 17, dans la chambre 29, d'une couche réflectrice de la lumière.
Il résulte de ce qui précède que le boîtier électronique 1 peut être utilisé à titre de détecteur de proximité. Le boîtier électronique 1 peut être issu d'une fabrication collective que l'on va maintenant décrire. Comme illustré sur les figures 4 à 5, on dispose d'une plaque collective de substrat 31 présentant des faces avant et arrière 32 et 33, et présentant une pluralité d'emplacements adjacents 34 établis selon une matrice et correspondant à une pluralité de boîtiers électroniques 1 à réaliser. Dans chaque emplacement 34, la plaque collective de substrat 31 comprend un réseau de connexion électrique 5.
Dans chaque emplacement 34, on installe la puce réceptrice 6 et une puce émettrice 14 et on place les fils de connexion électrique 12 et 18. Puis, on installe une pastille 26 au-dessus du capteur optique principal 9 de chaque puce réceptrice 6. Puis, comme illustré sur la figure 6, on dépose dans chaque emplacement 34 un cordon annulaire 35 en une matière opaque liquide destiné à la formation du cordon opaque d'encapsulation 28 et on dépose une goutte 36 en une matière transparente liquide destinée à la formation du corps transparent d'encapsulation 30. Les matières ci- dessus peuvent être des colles qui durcissent sous l'effet d'un rayonnement ultraviolet et/ou de la chaleur. Puis, comme illustré sur la figure 7, on met en place une plaque collective 37 confectionnée pour comprendre, dans chaque emplacement 34, un carter 21. Ce faisant, le cordon 35 et la goutte 36 se trouvent légèrement écrasés, de façon à former respectivement le cordon opaque d'encapsulation 28 et le corps transparent d'encapsulation 30. Puis, on traite de façon adaptée le cordon opaque d'encapsulation 28 et le corps transparent d'encapsulation 30 de façon à provoquer leur durcissement. Selon une variante de réalisation, des carters individuels, préalablement fabriqués, par exemple issus d'une fabrication collective, pourraient être installés sur respectivement les emplacements 34.
Ensuite, après avoir éventuellement installé des éléments de connexion électrique sur la face arrière de la plaque collective 31, de façon à former des éléments de connexion électrique sur les faces arrière 4 dans chaque emplacement, on réalise une singularisation des différents boîtiers électroniques 1 en procédant à une découpe le long des bords des emplacements 34. En se reportant maintenant à la figure 8, on voit qu'on a représenté un autre boîtier électronique 38 qui se différencie du boîtier électronique 1 par le fait qu'un cordon d'isolation optique 39 en une matière opaque, sensiblement en forme de U, passe entre et à distance des capteurs 9 et 10 de la puce réceptrice 6 et est interposé entre d'une part la face avant 8 et les bords opposés de la puce réceptrice 6 et d'autre part le fond et les parois opposées du carter 21. La chambre 29 précitée est ainsi formée d'un côté de ce cordon 39.
Le cordon d'isolation optique 39 peut résulter d'un cordon légèrement écrasé, déposé en même temps que le cordon 35 et la goutte 36 de l'exemple décrit en référence à la figure 6, avant la mise en place de la plaque 37 destinée à former le carter 21. Selon un autre mode de réalisation, on peut déposer uniquement un cordon destiné à la formation du cordon d'isolation optique 39, avant la mise en place de la plaque 37, et mettre en place cette plaque 37. Puis, à l'aide d'une seringue 40, on peut injecter une matière liquide dans l'espace entre la paroi de l'ouverture principale 24 du carter 21 et la pastille transparente 26 de façon à former, après durcissement de cette matière, le cordon d'encapsulation opaque 28, et, à l'aide d'une seringue 41, on peut injecter une matière liquide dans l'ouverture secondaire 25 du carter 21 de façon à former, après durcissement de cette matière, le corps d'encapsulation 30. En se reportant maintenant à la figure 9, on voit qu'on a représenté un autre boîtier électronique 42 qui se différencie du boîtier électronique 1 par le fait que le carter 21 est remplacé par un carter opaque 43, équivalent, dont le fond 44 est formé par une première plaque 45 et une seconde plaque 46, extérieure, collée sur la première plaque 45.
Cette fois, les ouvertures principale et secondaire 24 et 25 précédentes peuvent être formées par des ouvertures principale et secondaire 47 et 48 dans la plaque 45 et des ouvertures principale et secondaire 49 et 50 plus grandes que les ouvertures principale et secondaire 47 et 48.
Selon cet exemple, un cordon annulaire opaque 51 peut être ajouté sur le cordon annulaire opaque 28, après installation du carter 43 comme décrit précédemment en référence aux figures 6 et 7, ce cordon 28 étant déposé à l'aide d'une seringue. Selon une variante de réalisation, le cordon 28 et le cordon 51 pourraient résulter d'un dépôt conformément au dépôt décrit en référence à la figure 8. En outre, le corps transparent 30 de l'exemple précédent étant présent ou inexistant, après mise en place du carter 43, un corps transparent d'encapsulation 52 est formé dans l'ouverture secondaire 50 de la seconde plaque 46, par dépôt d'une goutte à l'aide d'une seringue et durcissement ultérieur de cette goutte, cette goutte pouvant déborder dans l'ouverture secondaire 48 de la première plaque 45 et éventuellement dans la chambre 29.
D'une manière générale, les différentes étapes de fabrication décrites peuvent être obtenues en mettant en oeuvre les moyens classiques utilisés dans le domaine de la microélectronique. Les boîtiers électroniques qui viennent d'être décrits pourraient être installés à l'intérieur de l'enveloppe ou de la coque d'un téléphone portable ou mobile présentant des ouvertures en face des émetteurs optiques et des capteurs optiques principaux, de façon à former des détecteurs de proximité aptes à détecter la présence ou l'absence d'un objet ou d'une partie du corps humain, afin d'engendrer une commande particulière dans les circuits électroniques du téléphone. La présente invention ne se limite pas aux exemples ci-dessus décrits. Il est en particulier immédiat de combiner différemment des différentes dispositions des boîtiers électroniques décrits. Bien d'autres variantes de réalisation sont possibles, sans sortir du cadre défini par les revendications annexées.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Boîtier électronique comprenant : une plaquette de substrat (2) présentant une face avant (3) et une face arrière (4) ; une puce de circuit intégrés émettrice (14) présentant une face arrière fixée sur la face avant de la plaquette de substrat et comprenant, dans une face avant, un émetteur optique de rayonnement lumineux (17) ; une puce de circuits intégrés réceptrice (6) présentant une face arrière fixée sur la face avant de la plaquette de substrat et comprenant, dans une face avant, au moins un capteur optique principal de rayonnement lumineux (9) et un capteur optique secondaire de rayonnement lumineux (10) ; un carter (21) en forme de cuvette présentant un fond (22) et une paroi périphérique (23), recouvrant à distance lesdites puces, le bord de la paroi périphérique du carter étant fixé sur la face avant de la plaquette de substrat, le fond du carter présentant une ouverture principale (24) au-dessus du capteur optique principal (9) et une ouverture secondaire (25) au-dessus de l'émetteur optique (17) ; au moins un corps en forme de cordon (28, 39) en une matière opaque interposé entre le carter (21) et la puce réceptrice (6), passant entre le capteur optique principal (9) et le capteur optique secondaire (10) et délimitant une chambre (29) contenant le capteur optique secondaire (10) et l'émetteur optique ( 17) et optiquement isolée par rapport au capteur optique principal (9) et à l'ouverture principale (24), ladite ouverture secondaire (25) débouchant dans ladite chambre (29).
  2. 2. Boîtier électronique selon la revendication 1, dans lequel le carter comprend au moins un cadre (23) fixé sur la plaquette de substrat et formant ladite paroi périphérique et au moins une plaque (22) fixée sur ce cadre et formant ledit fond.
  3. 3. Boîtier électronique selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le fond (22) du carter comprend une première plaque (45)fixée sur le cadre (23) et une seconde plaque (46) fixée sur la première plaque.
  4. 4. Boîtier électronique selon la revendication 3, dans lequel la seconde plaque comprend des ouvertures principale et secondaire (49, 50) plus grandes que les ouvertures principale et secondaire (47, 48) de la première plaque.
  5. 5. Boîtier électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pastille transparente (26) au-dessus du capteur optique principale (9).
  6. 6. Boîtier électronique selon la revendication 5, dans lequel ledit corps en forme de cordon obstrue l'espace entre l'ouverture principale (24) et la pastille (26).
  7. 7. Boîtier électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un corps transparent d'encapsulation (30 ; 52) de la puce émettrice (14).
  8. 8. Boîtier électronique selon la revendication 7, dans lequel ledit corps transparent (30 ; 52) obstrue l'ouverture secondaire (25) du carter (21).
  9. 9. Téléphone portable ou mobile comprenant, intérieurement, un boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la coque du téléphone présente au moins une ouverture située au moins en face d'au moins l'une desdits ouvertures.
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