FR2988519A1 - Boitier electronique optique - Google Patents
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Abstract
Boîtier électronique optique comprenant : une plaquette (2) ; une puce émettrice (14) fixée sur la plaquette et comprenant un émetteur optique (17) ; une puce réceptrice (6) fixée sur la plaquette et comprenant un capteur optique (10) ; un moyen transparent d'encapsulation (21) comprenant une plaque transparente (22) au-dessus dudit capteur (10) et au-dessus dudit émetteur (17) et un bloc transparent d'encapsulation (23) entre la plaque (22) et la puce (6) et entre la plaque (22) et la plaquette (2) en noyant la puce (14) ; un bloc opaque d'encapsulation (25) du moyen transparent d'encapsulation, qui s'étend au-dessus de la plaque (22) et présentant une ouverture (29) qui découvre une zone avant (30) de la plaque (22), cette zone étant située au-dessus de l'émetteur optique (17) de la puce émettrice et décalée latéralement par rapport au capteur (10) de la puce (6).
Description
GRB12-1947FR 1 Boîtier électronique optique La présente invention concerne le domaine des boîtiers électroniques comprenant par exemple des dispositifs électroniques optiques. On connaît des structures électroniques qui comprennent des plaques de montage, des premières puces de circuits intégrés munies de détecteurs optiques et des deuxièmes puces de circuits intégrés munies d'émetteurs optiques, ces puces étant collées sur les plaques de montage. Des couvercles opaques munis de parties transparentes sont collés sur les plaques de montage et aménage des chambres séparées dans lesquelles sont placées les puces.
Ces structures électroniques connues nécessitent l'usage de plaques de montage et la fabrication de couvercles spécialement dimensionnés, engendrent de nombreuses étapes de montage et des difficultés de connexion électrique extérieure des puces de circuits intégrés et présente des grandes dimensions en rapport avec la taille des puces de circuits intégrés. La présente invention a pour but de proposer un boîtier électronique généralement plus simple et plus performant 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 ; au moins une puce de circuits 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 au moins 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 de rayonnement lumineux. Le boîtier électronique proposé comprend en outre un moyen transparent d'encapsulation comprenant une plaque transparente s'étendant au-dessus dudit capteur optique et au-dessus dudit émetteur optique et un bloc transparent d'encapsulation qui s'étend entre la face arrière de la plaque transparente et la face avant de la puce réceptrice et entre la face arrière de la plaque transparente et la face avant de la plaquette de substrat en noyant la puce émettrice. Le boîtier électronique proposé comprend également un moyen opaque d'encapsulation formé par un bloc opaque d'encapsulation du moyen transparent d'encapsulation, ce bloc opaque d'encapsulation s'étendant au-dessus de la face avant de la plaque transparente et présentant une ouverture traversante avant qui découvre une zone avant de la plaque transparente, cette zone avant étant située au-dessus de l'émetteur optique de la puce émettrice et décalée latéralement par rapport au capteur optique de la puce réceptrice. Il est également proposé un boîtier électronique optique qui comprend une plaquette de substrat présentant une face avant et une face arrière ; au moins une puce de circuits 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 au moins 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. Un moyen transparent d'encapsulation comprend une plaque transparente secondaire s'étendant au-dessus dudit capteur optique secondaire et au-dessus dudit émetteur optique et un bloc transparent d'encapsulation qui s'étend entre la face arrière de la plaque transparente et la face avant de la puce réceptrice incluant le capteur secondaire et entre la face arrière de la plaquette transparente et la face avant de la plaquette de substrat en noyant la puce émettrice. Une plaque transparente peut être placée au-dessus du capteur optique principale.
Un moyen opaque d'encapsulation est formé par un bloc opaque d'encapsulation de la puce réceptrice, de la puce réceptrice et du moyen transparent d'encapsulation. Ledit bloc opaque d'encapsulation s'étend au-dessus de la face avant de la plaque transparente et présente une ouverture secondaire traversante avant qui découvre une zone avant de la plaque transparente, cette zone avant étant située au-dessus de l'émetteur optique de la puce émettrice et décalée latéralement par rapport au capteur optique de la puce réceptrice. Ledit bloc opaque d'encapsulation présente en outre une ouverture principale traversante avant dans laquelle la plaque transparente principale est située. Ledit bloc opaque d'encapsulation peut recouvrir la plaque transparente principale, cette partie recouvrante présentant une ouverture traversante principale.
Une matière de diffusion peut être prévue dans l'ouverture traversante principale et/ou dans l'ouverture traversante secondaire du bloc opaque d'encapsulation. La plaquette de substrat peut comprendre un réseau de connexion électrique relié auxdites puces de circuits intégrés et est munie d'éléments de connexion électrique extérieure. Il est également proposé un téléphone portable ou mobile qui comprend, intérieurement, un boîtier tel que ci-dessus, dans lequel la coque du téléphone présente au moins une ouverture située au moins en face d'au moins un desdits passages traversants.
Il est également proposé un procédé de fabrication du boîtier électronique optique tel que ci-dessus, qui comprend : fixer la puce réceptrice et la puce émettrice sur la plaquette de substrat et relier ces puces à cette plaquette ; réaliser le moyen transparent d'encapsulation en déposant une goutte d'une matière liquide sur une zone correspondant au bloc transparent d'encapsulation à réaliser et en plaçant la plaque transparente sur ladite goutte de façon à l'écraser, de telle sorte qu'après durcissement, le bloc transparent d'encapsulation est formé ; réaliser le bloc opaque d'encapsulation, ce bloc opaque d'encapsulation recouvrant la plaque transparente secondaire et entourant la plaque principale, réaliser l'ouverture traversante au-dessus de la plaque transparente du moyen transparent d' encapsulation. Des boîtiers électroniques optiques 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 vue de dessus du boîtier électronique de la figure 1 ; - les figures 3 à 14 représentent des étapes de fabrication du boîtier électronique de la figure 1 ; et - la figure 15 représente une coupe longitudinale d'une variante de réalisation du boîtier électronique optique selon la présente invention. Comme illustré sur les figures 1 et 2, un boîtier électronique optique 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, un capteur optique intégré principal de rayonnement lumineux 9 et un capteur optique secondaire intégré de rayonnement lumineux 10, espacés l'un par rapport à l'autre. Le capteur optique principal 9 peut comprendre une ou plusieurs zones sensibles espacées. La puce de circuits intégrés 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 de circuits intégrés 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 intégrés 6 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 de circuits intégrés 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 moyen transparent ou translucide d'encapsulation 21 pour coupler optiquement l'émetteur optique 17 au capteur optique secondaire 10, c'est-à-dire apte à ce qu'une partie du rayonnement lumineux émis par l'émetteur optique 17 atteigne le capteur optique secondaire 10. Le moyen transparent d'encapsulation 21 comprend une plaque secondaire rectangulaire 22, transparente ou translucide, par exemple en verre, qui s'étend, parallèlement, au-dessus et à distance de la partie de la face avant 8 de la puce réceptrice 6 incluant le capteur secondaire 10 et au-dessus et à distance de la face avant 8 de la puce émettrice 14 incluant l'émetteur optique 17, la plaque secondaire 22 étant cependant longitudinalement à distance du capteur principal 9. Le moyen transparent d'encapsulation 21 comprend un bloc d'encapsulation 23 en une matière transparente ou translucide, par exemple en une résine transparente, formé sur la face avant 3 de la plaquette de substrat 2 et qui s'étend entre la face arrière de la plaque transparente 22 et la face avant 8 de la puce réceptrice 6 et entre la face arrière de la plaque transparente 22 et la face avant 3 de la plaquette de substrat 2 en noyant la puce émettrice 14.
Le boîtier électronique 1 comprend en outre une plaque principale rectangulaire transparente 24, par exemple en verre, qui est fixée sur la face avant 8 de la puce réceptrice 6, par exemple par l'intermédiaire d'une couche de colle transparente, et qui recouvre le capteur optique principal 9. La face avant de la plaque transparente 24 est, par exemple, plus en avant que la face avant de la plaque transparente 22. Le boîtier électronique 1 comprend en outre un moyen opaque d'encapsulation formé par un bloc d'encapsulation 25 en une matière opaque, par exemple en une résine époxy opaque, qui est formé sur la face avant 3 de la plaquette de substrat 2, dans lequel sont noyés la puce réceptrice 6, les fils de connexion électrique 11 et le moyen transparent d'encapsulation 21 et qui entoure la plaque transparente 24, de telle sorte que le bloc opaque d'encapsulation 25 s'étende sur la face avant de la plaque transparente 22 et présente une face frontale 26 parallèle à la face avant 3 de la plaquette de substrat 2 et que, seule, la face frontale 28 de la plaque transparente 24 ne soit pas recouverte, cette plaque transparente 24 étant prise périphériquement dans une ouverture traversante principale 27 du bloc opaque d' encapsulation 25.
Le bloc opaque d'encapsulation 25 présente une ouverture traversante secondaire 29 qui découvre une zone avant 30 de la plaque transparente 22, cette zone avant 30 étant située au-dessus de l'émetteur optique 17 de la puce émettrice 14 et décalée latéralement par rapport au capteur optique secondaire 10 de la puce réceptrice 6.
Le bloc opaque d'encapsulation 25 s'étend sur les zones de la puce réceptrice 6 non recouverte par le moyen transparent d'encapsulation 21 et la plaque transparente principale 24 et ainsi remplit l'espace entre d'une part la plaque transparente 22 et le bloc transparent d'encapsulation 23 et d'autre part la plaque transparente 24. En conséquence, le bloc opaque d'encapsulation 25 forme une barrière opaque 31 entre le capteur optique principal 9 et le capteur optique secondaire 10 de la puce réceptrice 6. Le moyen transparent d'encapsulation 21 comprenant la plaque transparente 22 et le bloc transparent d'encapsulation 23 s'étend dans une cavité 32 formée dans le bloc opaque d'encapsulation 25. Pour relier électriquement le boîtier électronique 1 à un autre composant tel qu'une plaque de circuits imprimés (non représentée), la face arrière 4 de la plaquette de substrat 2 peut être munie d'éléments métalliques de connexion électrique 33, tels que des billes ou des colonnes, placés sur des plots arrière du réseau de connexion électrique 5. Le boîtier électronique 1 fonctionne de la manière suivante. Le rayonnement lumineux émis par l'émetteur optique 17 de la puce émettrice 14 se diffuse dans le bloc d'encapsulation 23 et la plaque transparente 22 puis est émis vers l'extérieur au travers de l'ouverture traversante secondaire 29 du bloc opaque d'encapsulation 25 et atteint le capteur secondaire 10 de la puce réceptrice 6, avec éventuellement des réflexions sur la surface intérieure de la cavité 31.
Par ailleurs, le capteur optique principal 9 de la puce réceptrice 6 reçoit le rayonnement lumineux extérieur au travers de la plaque transparente 24. Ainsi, le capteur optique secondaire 10 de la puce réceptrice 6 reçoit du rayonnement lumineux majoritairement issu de l'émetteur optique 17 de la puce émettrice 14 et accessoirement issu de l'extérieur par l'ouverture avant décalée 29, 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.
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 3 à 5, on dispose d'une plaque collective de substrat 33 présentant des faces avant et arrière 34 et 35, et présentant une pluralité d'emplacements adjacents 36 établis selon une matrice et correspondant à une pluralité de boîtiers électroniques 1 à réaliser. Dans chaque emplacement 36, la plaque collective de substrat 33 comprend un réseau de connexion électrique 5. Dans chaque emplacement, on installe la puce de circuits intégrés réceptrice 6 et la puce de circuits intégrés émettrice 14 et on place les fils de connexion électrique 11 et 18. Puis, comme illustré sur la figure 6, on dépose dans chaque emplacement 36 une goutte de résine liquide transparente 37 sur la zone du bloc transparent 23 à réaliser. Puis, comme illustré sur les figures 7 et 8, à l'aide d'un outil non représenté, on met en place dans chaque emplacement 36 une plaque transparente 22 sur la goutte liquide 36 qui s'écrase et s'épand sous cette plaque transparente 22. Lorsque la plaque transparente 22 est à la position souhaitée, on provoque le durcissement, par exemple sous l'effet d'un rayonnement ultraviolet, de la matière de la goutte 37 déformée, de façon à obtenir le bloc transparent d'encapsulation 23. On obtient ainsi le moyen transparent d'encapsulation 21.
Puis, comme illustré sur les figures 9 et 10, on met en place dans chaque emplacement 36 la plaque transparente 24 sur la puce réceptrice 6. Selon une variante de réalisation, la plaque transparente 24 pourrait être mise en place avant la réalisation du moyen transparent d' encapsulation 21. Puis, comme illustré sur la figure 11, on épand une couche 38 d'une matière liquide qui, après durcissement, forme un bloc opaque d'encapsulation 25 dans chaque emplacement 36.
Puis, comme illustré sur la figure 12, on réalise dans chaque emplacement 36 une ouverture traversante 29 au-dessus de la plaque transparente 22, par enlèvement de matière par exemple sous l'effet d'un rayonnement laser, d'un jet d'eau ou d'une attaque chimique.
Ensuite, après avoir mis en place les éléments de connexion électrique 5a, on réalise une singularisation des différents boîtiers électroniques 1 en procédant à une découpe le long des bords des emplacements 36, comme cela est illustré sur les figures 13 et 14. On obtient alors une pluralité de boîtiers électroniques optiques 1.
Selon une variante de réalisation illustrée sur la figure 15, le bloc d'encapsulation 25 présente une épaisseur telle qu'il recouvre la plaque transparente 24. Au moins une ouverture traversante 40 est réalisée au-dessus de la plaque transparente 24 au travers de la partie recouvrante, au dessus du capteur optique principal 9 à au moins une zone sensible. Cette ouverture 40 peut être réalisée en même temps que la réalisation de l'ouverture 29 Selon une variante de réalisation, l'ouverture traversante 40 et/ou l'ouverture traversante 29 peuvent être remplies d'une matière 41 diffusant la lumière.
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. Selon une variante de réalisation, la partie incluant le capteur optique principal 9 pourrait être supprimée, le boîtier électronique étant alors limité à la partie incluant l'émetteur optique 17 et le capteur secondaire 10, le bloc transparent d'encapsulation 23 et la plaque transparente 22 étant noyés dans un bloc opaque d'encapsulation 25 réduit. Selon une autre variante de réalisation, la partie incluant le capteur optique principal 9 pourrait être remplacée par d'autres composants électroniques, 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 (7)
- REVENDICATIONS1. Boîtier électronique optique comprenant : une plaquette de substrat (2) présentant une face avant (3) et une face arrière (4) ; une puce de circuits 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 de rayonnement lumineux (10) ; un moyen transparent d'encapsulation (21) comprenant une plaque transparente (22) s'étendant au-dessus dudit capteur optique (10) et au-dessus dudit émetteur optique (17) et un bloc transparent d'encapsulation (23) qui s'étend entre la face arrière de la plaque transparente (22) et la face avant (8) de la puce réceptrice (6) et entre la face arrière de la plaque transparente (22) et la face avant de la plaquette de substrat (2) en noyant la puce émettrice (14) ; et un moyen opaque d'encapsulation formé par un bloc opaque d'encapsulation (25) du moyen transparent d'encapsulation, ce bloc opaque d'encapsulation s'étendant au-dessus de la face avant de la plaque transparente (22) et présentant une ouverture traversante avant (29) qui découvre une zone avant (30) de la plaque transparente (22), cette zone avant étant située au-dessus de l'émetteur optique (17) de la puce émettrice et décalée latéralement par rapport au capteur optique (10) de la puce réceptrice (6).
- 2. Boîtier électronique optique comprenant : une plaquette de substrat (2) présentant une face avant (3) et une face arrière (4) ; une puce de circuits 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 moyen transparent d'encapsulation (21) comprenant une plaque transparente secondaire (22) s'étendant au-dessus dudit capteur optique secondaire (10) et au-dessus dudit émetteur optique (17) et un bloc transparent d'encapsulation (23) qui s'étend entre la face arrière de la plaque transparente (22) et la face avant (8) de la puce réceptrice (6) incluant le capteur secondaire (10) et entre la face arrière de la plaquette transparente (22) et la face avant de la plaquette de substrat (2) en noyant la puce émettrice (14) ; une plaque transparente (24) placée au-dessus du capteur optique principale (9) ; un moyen opaque d'encapsulation formé par un bloc opaque d'encapsulation (25) de la puce réceptrice (6), de la puce réceptrice (6) et du moyen transparent d'encapsulation (21) ; ledit bloc opaque d'encapsulation s'étendant au-dessus de la face avant de la plaque transparente (22) et présentant une ouverture secondaire traversante avant (29) qui découvre une zone avant (30) de la plaque transparente (22), cette zone avant étant située au-dessus de l'émetteur optique (17) de la puce émettrice et décalée latéralement par rapport au capteur optique (10) de la puce réceptrice (6), ledit bloc opaque d'encapsulation (25) présentant une ouverture principale traversante avant (27) dans laquelle la plaque transparente principale (24) est située.
- 3. Boîtier selon la revendication 2, dans lequel le bloc opaque d'encapsulation (25) recouvre la plaque transparente principale (24), cette partie recouvrante présentant une ouverture traversante principale (40).
- 4. Boîtier selon la revendication 3, comprenant une matière de diffusion dans l'ouverture traversante principale (40) et/ou dansl'ouverture traversante secondaire (29) du bloc opaque d'encapsulation (25).
- 5. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaquette de substrat (2 ; 39) comprend un réseau de connexion électrique (5 ; 42) relié auxdites puces de circuits intégrés et est munie d'éléments de connexion électrique extérieure (32 ; 42a).
- 6. 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 un desdits passages traversants.
- 7. Procédé de fabrication du boîtier électronique optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant : fixer la puce réceptrice (6) et la puce émettrice (14) sur la plaquette de substrat (2) et relier ces puces à cette plaquette, réaliser le moyen transparent d'encapsulation (21) en déposant une goutte d'une matière liquide sur une zone correspondant au bloc transparent d'encapsulation (23) à réaliser et en plaçant la plaque transparente (22) sur ladite goutte de façon à l'écraser, de telle sorte qu'après durcissement, le bloc transparent d'encapsulation (23) est formé, réaliser le bloc opaque d'encapsulation (25), ce bloc opaque d'encapsulation (25) recouvrant la plaque transparente secondaire (22), réaliser l'ouverture traversante (29) au-dessus de la plaque transparente (22) du moyen transparent d'encapsulation (21).
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