FR2934580A1

FR2934580A1 - Procede et dispositif d'encapsulation de microstructures

Info

Publication number: FR2934580A1
Application number: FR0855357A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Brault; Gergam Elisabeth Dufour; Martial Desgeorges
Original assignee: KFM Technology SRL
Current assignee: KFM Technology SRL
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2010-02-05
Anticipated expiration: 2028-08-01
Also published as: WO2010012966A2; JP2011529798A; US20110165365A1; US8617413B2; WO2010012966A3; EP2321216A2; FR2934580B1

Abstract

La présente invention concerne un procédé pour encapsuler des structures (11) (typiquement des MEMS) portées par un substrat porteur (12) (typiquement en verre ou en silicium), comprenant : - une application, sur le substrat porteur (12), d'au moins un capot (7) porté par un moule (1, 2, 6), le moule comprenant une couche d'accroche (6), chaque capot (7) étant en contact avec la couche d'accroche (6), puis - une fixation de l'au moins un capot (7) sur le substrat porteur (12), puis - une séparation du moule (1, 2, 6) et de l'au moins un capot (7), La couche d'accroche (6) comprend un polymère fluoré. De manière préférentielle, on sépare le moule (1, 2, 6) et l'au moins un capot (7) de façon mécanique, en arrachant de l'au moins un capot (7) le moule (1, 2, 6). Ainsi, le moule (1) est réutilisable, ce qui simplifie considérablement des encapsulations réalisées à échelle industrielle.

Description

-1 Procédé et dispositif d'encapsulation de microstructures

Domaine technique La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour encapsuler de manière individuelle ou collective des structures portées par un substrat. Elle concerne aussi un moule d'encapsulation pour un tel procédé ou dispositif, et un procédé de fabrication d'un tel moule. Le domaine de l'invention est plus particulièrement mais de manière non limitative celui de l'encapsulation de microsystème sur un substrat de verre ou de silicium. Etat de la technique antérieure Dans tous les domaines, l'étape de conditionnement représente l'étape finale de fabrication d'un produit. Le conditionnement des microsystèmes électromécaniques (ou MEMS pour Micro Electro Mechanical Systems ) est complexe car les MEMS comprennent des parties mécaniques généralement déformables ou mobiles très sensibles aux liquides et d'une manière générale à leur environnement. Dans de nombreux cas, les microsystèmes doivent être protégés du milieu extérieur dans une cavité hermétique à l'humidité et au gaz de façon à limiter leur vieillissement et augmenter leur fiabilité. La création de cette cavité permettant l'encapsulation du microsystème s'appelle également Packaging . Cette étape de packaging est devenue aujourd'hui aussi importante que le procédé de fabrication des microsystèmes. Dans les années 1980, une nouvelle approche a été développée : l'encapsulation sur tranche (ou WLP pour Wafer-Level Packaging ) permet une encapsulation collective et simultanée de l'ensemble des microsystèmes présents sur un substrat porteur.

Le but final de l'encapsulation de MEMS dans une cavité est de les protéger de l'environnement externe à la cavité et de garantir la stabilité et la fiabilité de leurs performances. Pour atteindre ce but l'encapsulation doit généralement assurer tout ou partie des fonctions suivantes : • une protection mécanique des MEMS vis-à-vis des rayures, des chocs 2934580 -2 et des vibrations pouvant survenir lors de leur test, de leur manipulation, de leur transport ou de leur usage ; • une protection chimique des MEMS contre la corrosion, la contamination et l'humidité grâce à la stabilité et l'inertie de 5 l'environnement interne à la cavité ; • un passage de connexions (en général de connexions électriques) entre les microsystèmes et l'environnement externe à la cavité ; • une gestion thermique des dispositifs, c'est à dire notamment une protection à la chaleur). 10 Un inconvénient des procédés d'encapsulation déjà existant est qu'ils sont très complexes et lourds à mettre en oeuvre. En particulier, chaque encapsulation nécessite généralement la fabrication d'un moule devant être complètement dissout au cours de l'encapsulation. Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un 15 dispositif d'encapsulation plus simple et/ou plus efficace que ceux de l'état de l'art. Exposé de l'invention Cet objectif est atteint avec un procédé d'encapsulation d'au moins une structure portée par un substrat porteur, comprenant : 20 - une application, sur le substrat porteur, d'au moins un capot porté par un moule, le moule comprenant une couche d'accroche, chaque capot étant en contact avec la couche d'accroche, puis - une fixation de l'au moins un capot sur le substrat porteur, puis - une séparation du moule et de l'au moins un capot, 25 caractérisé en ce que la couche d'accroche est réalisée à partir d'un polymère fluoré et comprend donc ce polymère fluoré. Par polymère fluoré, on entend dans tout ce document un polymère comprenant des atomes de Fluor. Selon l'invention, le polymère fluoré comprend de préférence au moins une chaine carbonée et le long de cette 30 chaîne plusieurs liaisons de type C-F entre un atome de carbone C et un atome de fluor F, comme cela est le cas dans un polymère fluorocarboné. Le polymère fluoré comprend de préférence mais de manière non limitative du Téflon. Le polymère fluoré comprend de préférence un polymère fluorocarboné comme : 2934580 -3- - du Téflon de type PTFE, aussi appelé polytétrafluoroéthylène, - du Téflon de type FEP, aussi appelé éthylène-propylène fluoré, - du Téflon de type PFA, aussi appelé perfluoroalkoxy, - du PVDF, aussi appelé polyfluorovinylidène, 5 - du ETFE, aussi appelé copolymère modifié d'éthylène et de tétrafluoroéthylène, et - du ECTFE, aussi appelé éthylène/chlorotri-fluoroéthylène. Dans un premier mode de réalisation du procédé d'encapsulation selon l'invention, on peut séparer le moule et l'au moins un capot de façon 10 mécanique, en arrachant de l'au moins un capot le moule. Le moule comprend de préférence un substrat de moule en contact avec la couche d'accroche, et la force de rupture nécessaire pour séparer le substrat de moule et la couche d'accroche est de préférence plus grande que la force de rupture nécessaire pour séparer la couche d'accroche et l'au moins un 15 capot. Dans un deuxième mode de réalisation du procédé d'encapsulation selon l'invention, on peut séparer le moule de l'au moins un capot de façon chimique, en dissolvant la couche d'accroche. On peut par exemple dissoudre la couche d'accroche dans un bain d'acide ou dans un bain de 20 solvant, par exemple dans un bain d'acide nitrique. Dans le procédé d'encapsulation selon l'invention, on fixe de préférence l'au moins un capot sur le substrat porteur au moyen d'un joint de polymère ou d'un joint eutectique situé entre l'au moins un capot et le substrat porteur, ou au moyen d'une soudure par thermo compression. Lors 25 de l'application de l'au moins un capot, le joint peut être structuré au niveau d'au moins un passage de connexion reliée à l'au moins une structure.En outre, l'au moins un capot peut être troué, et peut comprendre un ou plusieurs trous de tailles et de formes variées. Ces trous sont particulièrement utiles dans le cas où le capot encapsule une structure 30 optique tel un détecteur de lumière ou une structure acoustique tel un microphone. Le moule comprend de préférence des atomes de silicium. Ainsi, le moule peut adhérer avec le polymère fluoré grâce à sa teneur en atomes de 2934580 -4- silicium, notamment via des liaisons Si-C entre des atomes de silicium du moule et des atomes de carbone du polymère fluorocarboné. Chaque capot peut comprendre une couche métallique en contact avec le polymère fluoré. 5 Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif d'encapsulation d'au moins une structure portée par un substrat porteur, mettant en oeuvre un procédé selon l'invention, et comprenant : - un moule comprenant une couche d'accroche et portant au moins un 10 capot de sorte que chaque capot soit en contact avec la couche d'accroche, - des moyens pour appliquer, sur le substrat porteur, l'au moins un capot porté par le moule, - des moyens pour fixer sur le substrat porteur l'au moins un capot 15 appliqué sur le substrat porteur, - des moyens pour séparer le moule et l'au moins un capot fixé sur le substrat porteur, caractérisé en ce que la couche d'accroche comprend un polymère fluoré. Le polymère fluoré comprend de préférence un polymère 20 fluorocarboné, et plus precisement de préférence du polytetrafluoroethylène. Dans un premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention, les moyens de séparation peuvent comprendre des moyens pour séparer mécaniquement le moule et l'au moins un capot, agencés pour arracher de 25 l'au moins un capot le moule. Le moule peut alors comprendre un substrat de moule en contact avec la couche d'accroche, et la force de rupture nécessaire pour séparer le substrat de moule et la couche d'accroche est de préférence plus grande que la force de rupture nécessaire pour séparer la couche d'accroche et l'au moins un capot. 30 Dans un deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, les moyens de séparation peuvent comprendre des moyens pour séparer chimiquement le moule et l'au moins un capot, agencés pour dissoudre la couche d'accroche. Les moyens de séparation chimique peuvent par 2934580 -5 exemple comprendre un bain d'acide ou un bain de solvant, notamment un bain d'acide nitrique. Les moyens de fixation peuvent comprendre des moyens pour souder un joint de polymère ou un joint eutectique situé entre l'au moins un capot 5 et le substrat porteur, ou des moyens de soudure par thermo compression. Le joint peut comprendre au moins une partie structurée pour au moins un passage d'une connexion reliée à l'au moins une structure. En outre, l'au moins un capot peut être troué comme cela a été décrit précédemment. 10 Le moule peut comprendre des atomes de silicium. Chaque capot peut comprendre une couche métallique en contact avec le polymère fluoré.

L'invention concerne aussi un moule d'encapsulation pour un 15 dispositif d'encapsulation selon l'invention et pour un procédé d'encapsulation selon l'invention, ledit moule comprenant : - un substrat de moule comprenant au moins une cavité de moule, - une couche d'accroche déposée sur une face du substrat de moule portant l'au moins une cavité de moule, 20 caractérisé en ce que la couche d'accroche comprend un polymère fluoré. Le polymère fluoré comprend de préférence un polymère fluorocarboné, et plus précisément de préférence du polytetrafluoroethylène. Le substrat de moule peut comprendre des atomes de silicium. 25 Le moule selon l'invention peut porter, au niveau de chaque cavité de moule, un capot sur la couche d'accroche. Chaque capot comprend de préférence une couche métallique en contact avec le polymère fluoré. La force de rupture nécessaire pour séparer le substrat de moule et la couche d'accroche est de préférence plus grande que la force de rupture nécessaire 30 pour séparer la couche d'accroche et l'au moins un capot. Au moins un des capots peut être troué comme cela a été décrit précédemment.

Enfin, l'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un moule d'encapsulation selon l'invention, comprenant : 2934580 -6- - une gravure dans un substrat de moule, pour former au moins une cavité de moule, - un dépôt d'une couche d'accroche sur une face du substrat de moule portant l'au moins une cavité de moule, 5 caractérisé en ce que la couche d'accroche comprend un polymère fluoré. Le polymère fluoré comprend de préférence un polymère fluorocarboné, et plus précisément de préférence du polytetrafluoroethylène. Après le dépôt de la couche d'accroche, le substrat de moule peut 10 comprendre des atomes de silicium. Le procédé de fabrication de moule selon l'invention peut comprendre en outre un dépôt, sur la couche d'accroche, d'un capot au niveau de chaque cavité de moule. Chaque capot peut comprendre une couche métallique en contact avec le polymère fluoré. La force de rupture 15 nécessaire pour séparer le substrat de moule et la couche d'accroche est de préférence plus grande que la force de rupture nécessaire pour séparer la couche d'accroche et l'au moins un capot. Au moins un des capots peut être troué comme cela a été décrit précédemment. Le dépôt de la couche d'accroche comprend de préférence une 20 exposition du substrat de moule à un plasma de C4F8 (ce composé comprenant quatre atomes de carbone pour huit atomes de Fluor) tel de l'octafluorobutène, du perfluorobutène, de l'octafluorocyclobutane ou autre.

Description des figures et modes de réalisation 25 D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants : - la figure 1 est une vue de profil en coupe d'un moule selon l'invention pour un dispositif d'encapsulation selon l'invention, 30 - la figure 2 est une vue de trois quart du moule de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation préférentiel de dispositif d'encapsulation selon l'invention, comprenant le moule des figures 1 et 2, 2934580 -7- - les figures 4 à 6 illustrent un moule, des capots, et un substrat porteur du dispositif de la figure 3 pour différentes étapes d'un procédé d'encapsulation selon l'invention.

5 On va tout d'abord décrire, en référence aux figures 1 et 2, un moule 1 selon l'invention pour un dispositif et procédé d'encapsulation selon l'invention, et un procédé de fabrication selon l'invention pour fabriquer un tel moule 1. Ce procédé de fabrication comprend une gravure chimique d'un 10 substrat de moule 2 ayant initialement une forme de plaque à faces parallèles 4, 5. On grave ce substrat de moule 2 pour former au moins une cavité de moule 3 sur une de ces faces parallèles 5. Le substrat de moule 2 est typiquement une plaquette en verre ou en silicium Cette gravure est réalisée par un procédé de gravure typique dans le 15 domaine de la lithographie, et comprend par exemple un dessin d'un motif sur la face 5 du substrat de moule 2 à l'aide d'un masque. Ainsi, la gravure du moule s'effectue : - par voie humide (par exemple en utilisant une solution de gravure de KOH, EDP, TMAH...), et dans ce cas les zones non protégées par le 20 masque de Si3N4 ou de SiO2 sont gravées, ou - par voir sèche (par exemple de type DRIE ), et dans ce cas le masque peut être une résine photosensible, un masque de SiO2, ou une couche d'aluminium. Après cette gravure, on dépose une couche d'accroche 6 sur la face 5 25 du substrat de moule 2 portant l'au moins une cavité de moule 3. La couche d'accroche 6 est réalisée à partir d'un polymère fluoré et comprend donc ce polymère fluoré. Par polymère fluoré, on entend un polymère comprenant des atomes de Fluor. Ce polymère fluoré comprend ici une chaine carbonée et le long de cette chaîne plusieurs liaisons de type C-F entre un atome de 30 carbone C et un atome de fluor F. Cette couche d'accroche est représentée en traits pointillés sur les vues de coupe des figures 1 et 3 à 6, et est représentée en une couche remplie de petits points sur la figure 2. Le polymère fluoré comprend un polymère fluorocarboné, et comprend plus 2934580 -8 précisément du polytetrafluoroethylène (ou PTFE ) de formule chimique générale : F F CùC R2 1 1 -n F F

où :

- n est un nombre entier, typiquement compris entre 1 et un nombre quasi infini égal à plusieurs milliers, plusieurs millions ou plus, et

10 - les groupes RI et R2 comprennent par exemple des atomes de carbone C, d'oxygène O, de fluor F et/ou autre et comprennent donc par exemple des groupes CF, CH3, CF3, ou autre.

Le dépôt de la couche d'accroche comprend une exposition du substrat de moule 2 à un plasma de C4F8 dans un bâti de gravure ionique

15 réactive RIE ( Reactive Ion Etching ) ou dans un bâti de gravure ionique réactive profonde DRIE ( Deep Reactive Ion Etching ).

L'épaisseur de cette couche d'accroche est comprise entre quelques nanomètres et quelques micromètres. L'angle de contact entre une goutte d'eau déionisée et cette couche d'accroche 6 a une valeur comprise entre

20 100° et 115°.

Ensuite, une lithographie en résine épaisse 17 est effectuée sur le moule 1, plus précisément sur la couche d'accroche 6. La résine 17 n'est représentée que sur la figure 1, et pas sur la figure 2.

Ensuite, on dépose plusieurs capots 7 sur le moule 1, plus

25 précisément sur la couche d'accroche 6, un capot 7 étant déposé au niveau de chaque cavité de moule 3, de sorte que chaque capot 7 épouse la forme d'une cavité de moule 3 et possède ainsi une forme de cavité de capot 8. Chaque capot 7 a la forme d'une plaque d'épaisseur sensiblement constante formant une cavité de capot 8. Le dépôt des capots 7 comprend un

30 empilement de films. Ces films sont des films métalliques tels des films de nickel, de cuivre, et/ou de titane. Concrètement, on dépose sur le substrat de moule 2 successivement et les uns sur les autres un film mince de titane à l'aide d'un évaporateur ou un pulvérisateur, puis un film mince de cuivre à l'aide d'un évaporateur ou un pulvérisateur, puis un film épais de nickel par 5 R1 2934580 -9 bain électrochimique. Le film épais de nickel est donc orienté vers l'intérieur (c'est-à-dire du côté concave) de chaque cavité de capot 8 par rapport aux autres films, et constitue la masse de chaque capot c'est-à-dire la majorité de la matière de chaque capot. 5 Le motif de la résine 17 déposée lors de la lithographie en résine épaisse permet de définir la forme et la dimension de chaque capot 7, et de séparer les capots 7 entre eux. Le motif de la résine 17 n'est pas nécessairement continu : en particulier, le motif de la résine 17 peut comprendre des parties isolées 27 localisées dans au moins une des cavités 10 de moule 3. La couche d'accroche 6 est une couche anti-adhérente vis-à-vis des capots. Autrement dit, l'adhésion entre le substrat de moule 2 et la couche d'accroche 6 est plus grande que l'adhésion entre la couche d'accroche 6 et les capots 7. Le substrat de moule 2 en verre ou en silicium comprend des 15 atomes de silicium qui sont en contact direct avec principalement les atomes de carbone du polymère fluorocarboné 6. Ainsi, le moule peut adhérer avec le polymère fluoré grâce à sa teneur en atomes de silicium, notamment via des liaisons Si-C entre des atomes de silicium du moule et des atomes de carbone du polymère fluorocarboné. Chaque capot 7 20 comprend une couche métallique en titane qui est en contact direct avec principalement des atomes de fluor du polymère fluorocarbonné. La force de rupture nécessaire pour séparer le substrat de moule 2 et la couche d'accroche 6 est plus grande que la force de rupture nécessaire pour séparer la couche d'accroche 6 et chaque capot 7. Ce phénomène est 25 encore plus accentué du fait de l'utilisation du plasma de C4F8 pour fabriquer la couche d'accroche 6. Ensuite, on enlève la résine 17 par exemple en la dissolvant. La figure 2 illustre le moule 1 après dissolution de la résine 17. Après dissolution des parties isolées 27, on obtient au moins un moule muni de 30 trous 37 à travers lesquels la couche d'accroche 6 est apparente. Enfin, on dépose, pour chaque capot 7, un joint 9 : - qui est situé sur le capot 7 considéré, du côté opposé de ce capot 7 par rapport à la couche d'accroche 6, et - qui entoure la cavité 8 du capot considéré 7. 2934580 -10 Dans une variante, les joints 9 sont des joints eutectiques, comprenant un alliage dont le point de fusion est inférieur à celui de chacun des éléments le constituant. Cet alliage consiste par exemple en un alliage d'or et de silicium. 5 Dans une autre variante, les joints 9 comprennent un joint de polymère comprenant par exemple du benzo-cyclo-butène (BCB) ou une résine époxy en particulier une résine de type SU8. Le moule d'encapsulation 1 résultant de ce procédé de fabrication est illustré sur les figures 1 et 2, et comprend : 10 - le substrat de moule 2 en verre ou en silicium, comprenant plusieurs cavités de moule 3, - la couche d'accroche 6 déposée sur la face 5 du substrat de moule 2 portant les cavités de moule, cette couche d'accroche comprenant un polymère fluoré comprenant du polytetrafluoroethylène. 15 Ce moule 1 est commun à plusieurs capots 7. En effet, le moule 1 porte un capot 7 sur la couche d'accroche 6 au niveau de chaque cavité de moule 3, de sorte que chaque capot 7 soit en contact direct avec la couche d'accroche 6 et soit relié au moule 1 par l'intermédiaire de la couche d'accroche. Les capots 7 sont séparés, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas reliés 20 directement entre eux, mais uniquement par l'intermédiaire du moule 1. Enfin, ce moule porte pour chaque capot 7 le joint 9 décrit ci dessus. On remarque que sur les figures 1 à 6, le moule 1 ne comprend que deux cavités de moule 8 et ne peut porter que deux capots 7. On comprendra que cette représentation n'a pour but que de simplifier et 25 alléger ces figures, le moule 1 comprenant typiquement plusieurs dizaines, centaines, milliers ou plus de cavité de moule 8 de sorte qu'il soit agencé pour porter autant de capots 7.

On va maintenant décrire, en référence aux figures 3 à 6, un premier 30 mode de réalisation préférentiel de dispositif d'encapsulation 10 selon l'invention mettant en oeuvre un premier mode de réalisation préférentiel de procédé d'encapsulation selon l'invention. La figure 3 est une vue schématique du dispositif 10, et les figures 4 à 6 sont des agrandissements d'une partie de ce dispositif 10 illustrant les positions relatives du moule 1, 2934580 -11 des capots 7, et du substrat porteur 12 pour différentes étapes d'un procédé d'encapsulation selon l'invention. Le dispositif 10 comprend le moule 1 déjà décrit en référence aux figures 1 et 2, qui comprend la couche d'accroche 6 en 5 polytetrafluoroethylène et qui porte les capots 7 de sorte que chaque capot soit relié au moule commun par l'intermédiaire de la couche d'accroche 6. En outre, le dispositif 10 comprend : - des moyens 13 pour maintenir un substrat porteur 12, par exemple par pincement ou par succion du substrat porteur 12, ledit substrat 10 porteur portant des structures 11, - une platine motorisée 14 agencée pour déplacer selon trois axes orthogonaux X, Y, Z le substrat porteur maintenu par les moyens de maintient 13, - des moyens 15 pour maintenir le moule 1, par exemple par 15 pincement ou par succion du moule 1, et - une platine motorisée 16 agencée pour déplacer selon les trois axes orthogonaux X, Y, Z le moule 1 maintenu par les moyens de maintient 15. Le substrat porteur 12 est typiquement une plaquette en verre ou en 20 silicium. Chaque structure 11 est une microstructure, plus précisément un microsystème tel un microsystème électro mécanique ou MEMS ( Micro Electro Mechanical Systems ). Les MEMS 11 comprennent par exemple un capteur, un actionneur, ou un MEMS libéré (c'est-à-dire comprenant une partie mobile, désolidarisée ou vibrante) tel un résonateur. 25 Avant d'appliquer sur le substrat porteur 12 les capots 7 portés par le moule 1, le bon alignement du moule 1 et du substrat porteur 12 dans un plan défini par les axes X et Y est contrôlé grâce à un dispositif de contrôle d'alignement qui est de préférence indépendant du dispositif d'encapsulation selon l'invention, mais qui dans certaines variantes peut en 30 faire partie. Le moule 1 comme le substrat porteur 12 comprennent des repères optiques tels des croix d'alignement. Le contrôle de l'alignement est contrôlé par des logiciels de reconnaissance des croix d'alignement, ces logiciels collaborant avec des moyens pour déplacer le substrat porteur 12 2934580 - 12 par rapport aux capots 7 portés par le moule 1, ou bien ce contrôle de l'alignement est réalisé manuellement par un utilisateur. On considère par la suite que l'axe Z est sensiblement perpendiculaire au moule 1 et au substrat porteur 12 et relie le moule 1 au substrat porteur 5 12. Dans le dispositif selon l'invention, les platines 14 et 16 sont agencées pour approcher le moule 1 en direction du substrat porteur 12 selon l'axe Z comme illustré sur la figure 4, jusqu'à appliquer sur le substrat porteur 12 les capots 7 portés par le moule 1. Ainsi, grâce à ces platines 14, 16, on applique sur le substrat porteur 12 les capots 7 portés par le moule en 10 maintenant une certaine pression du moule 1 et des capots 7 sur le substrat porteur 12. Cette application est illustrée sur la figure 5. Les platines 14, 16 sont des platines micrométriques ayant des précisions de l'ordre du micron. Grâce à ces platines, les capots 7 sont appliqués sur le substrat porteur 12 de sorte que la face concave de chaque cavité 3 de moule et de chaque 15 cavité 8 de capot soit orientée vers le substrat porteur 12 de manière à recouvrir, encapsuler et protéger au moins une des structures 11. Autrement dit, chaque capot 7 est appliqué sur le substrat porteur 12 de sorte que chaque structure 11 soit encapsulée et protégée dans une cavité 8. 20 Le dispositif 10 comprend en outre des moyens pour fixer les capots 7 sur le substrat porteur lorsque ces capots 7 sont appliqués sur le substrat porteur. Les moyens de fixation comprennent une source d'émission 18. Pendant l'application des capots 7 sur le substrat porteur 12 illustrée sur la figure 5, on fixe ainsi les capots 7 sur le substrat porteur 12 au moyen des 25 joints 9 et de la source 18. La fixation comprend ainsi une soudure par joints 9 effectuée à basse température et à basse pression, de manière à ne pas altérer les performances des microsystèmes 11. Dans la variante où les joints sont des joints eutectiques, la source 18 émet de la chaleur pour faire fondre les joints 9 de manière à souder les 30 capots 7 au substrat porteur 12. Les avantages des joints eutectiques sont une température de soudure modérée (typiquement autour de 300°), une très bonne adhérence et la possibilité de réaliser des cavités 8 encapsulant les structures 11 sous vide. Dans la variante préférentielle où les joints sont des joints de polymère, 2934580 - 13 û la source 18 émet de la chaleur et/ou un rayonnement Ultra-violet qui transforme les joints 9 en les faisant passer d'une phase liquide ou viscoélastique à une phase solide réticulée ou gélifiée par chauffage et/ou exposition au rayonnement UV, de manière à souder les capots 7 au 5 substrat porteur 12. Les joints de polymère 9 ont une très bonne tolérance à la topographie du substrat porteur 12 et une gamme de température de soudure faible allant de la température ambiante jusqu'à environ 250°C. Ainsi, une fixation via un joint de polymère limite les risques de faire fondre la couche d'accroche 6. Par contre, les joints de polymère ne permettent 10 pas de réaliser de cavités sous vide, les polymères n'étant généralement pas suffisamment hermétiques. Les joints 9 ont à certains endroits des parties structurées, de sorte que lors de l'application des capots 7 sur le substrat porteur 12, ces joints 9 soient structurés au niveau de passages de connexions électriques reliées 15 aux structures 11 et portées par le substrat porteur. Chaque connexion part d'une microstructure 11 pour aller jusqu'à l'extérieur de la cavité 8 encapsulant cette microstructure 11. En dehors des parties structurées, les joints 9 ont une surface extérieure lisse et une épaisseur constante. Au niveau des parties structurées, les joints 9 ont la même épaisseur qu'au 20 niveau des parties non structurées, mais ont une surface extérieure structurée ayant par exemple une forme de grille ou de gaufrage comprenant des rainures et des creux. Lorsque les joints 9 fondent lors de la fixation des capots 7 au substrat porteur 12, le manque de matière au niveau des creux du gaufrage compense la surépaisseur due aux 25 connexions électriques. Enfin, le dispositif 10 comprend des moyens pour séparer le moule 1 et les capots 7, après que ces capots 7 ait été fixés sur le substrat porteur 12. Les moyens de séparation sont agencés pour séparer mécaniquement le moule et chaque capot, en arrachant de chaque capot 7 le moule 1. Comme 30 illustré sur la figure 6, on sépare le moule 1 et les capots 7 en arrachant des capots 7 le moule 1 au moyen des platines motorisées 16, 14 qui tractent en sens contraires selon l'axe Z d'une part le moule 1 et d'autre part les capots 7 fixés au substrat porteur 12, jusqu'à rupture mécanique entre la couche d'accroche 6 et les capots 7. Après la rupture mécanique, la 2934580 - 14 couche de polytetrafluoroethylène 6 reste sur le substrat de moule 2, et les capots 7 restent fixés sur le substrat porteur 12 de manière à former un substrat 12 porteur de structures 11 encapsulées par des capots 7. Ainsi, on réalise un transfert des capots 7 à partir du moule 1 et vers le 5 substrat porteur 12, à l'aide d'un moule 1 réutilisable. Le moule 1 est réutilisable car la couche d'accroche 6 limite l'adhésion entre le moule 1 et les capots 7, et la couche d'accroche 6 reste donc fixée au substrat de moule 2. Pour réutiliser le moule 1, il suffit de déposer de nouveaux capots 7 au niveau de chaque cavité de moule 3, ce qui simplifie considérablement 10 des encapsulations réalisées à échelle industrielle. En outre, le moule 1 comprenant plusieurs cavités 3 et portant plusieurs capots 7, on remarque que l'encapsulation venant d'être décrite est une encapsulation collective, c'est-à-dire une encapsulation simultanée en parallèle de plusieurs structures 11 par plusieurs cavités 8, ce qui a pour 15 avantage d'être beaucoup plus rapide qu'une série d'encapsulation individuelles se succédant dans le temps. Enfin, l'encapsulation venant d'être décrite est compatible à la libération des microsystèmes 11 avant leur encapsulation, car le substrat porteur 12 n'est pas manipulé lors de la confection des capots 7. On appelle 20 libération d'un microsystème le fait de rendre mobile ou libre de mouvement les parties de ce microsystème devant être mobile ou libre de mouvement pour son bon fonctionnement. Le dispositif 10 comprend enfin un bain 19 d'acide nitrique fumant concentré à 99%, dans lequel le substrat encapsulé 12 peut être plongé au 25 moyen de la platine motorisée 14. Ainsi, en plongeant le substrat 12 porteur des structures 11 encapsulées, on nettoie les capots de quelques rares petits résidus de polymère fluoré qui pourraient rester accidentellement sur les capots 7. On peut aussi nettoyer les résidus de polymère fluoré grâce à un plasma d'oxygène. 30 On va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation de dispositif d'encapsulation selon l'invention mettant en oeuvre un deuxième mode de réalisation de procédé d'encapsulation selon l'invention, uniquement pour leurs différence par rapport aux premiers modes de 2934580 - 15 û réalisation de dispositif et de procédé selon l'invention décrits précédemment. En particulier, les références 1 à 19 ne seront pas de nouveau décrites. Dans ce deuxième mode de réalisation, les moyens de séparation 5 comprennent le bain 19 d'acide nitrique fumant concentré à 99%. En effet, après la fixation des capots 7 au substrat 12, on plonge dans le bain 19 et au moyen des platines 14 et 16 un ensemble comprenant le moule 1, les capots 7 portés par le moule 1 et fixés au substrat porteur 12, et le substrat porteur 12. Ainsi, on sépare le moule 1 et les capots de façon chimique, en 10 dissolvant la couche d'accroche 6 dans le bain 19.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

15 En particulier, les joints 9 peuvent être déposés sur le substrat porteur 12 autour de chaque structure 11 au lieu d'être déposée sur les capots 7 autour de chaque cavité de capot 8. En outre, dans la description des figures, la couche d'accroche 6 est commune à l'ensemble des capots 7 ; dans une variante, le moule 1 peut 20 comprendre des couches d'accroche séparées déposées au niveau de chaque cavité de moule 3. De même, au lieu d'utiliser des capots 7 séparés les un des autres, les capots peuvent être reliés directement les uns aux autres et ainsi être regroupés sur une même plaque formant plusieurs cavités de capot 8.

25 En outre, le moule 1 peut porter qu'un seul capot 7 et qu'une seule cavité de moule 8, de manière à encapsuler uniquement une structure à la fois de manière individuelle et localisée. De plus, dans le premier mode de réalisation au lieu d'utiliser les moteurs 14 et 16, l'étape d'arrachage des capots peut être mise en oeuvre 30 par exemple à l'aide d'un système de griffe, de bras de levier, ou de vérin pneumatique, ou peut être mise en oeuvre manuellement par un opérateur à l'aide d'un instrument équivalent. On note de plus que, dans une variante du procédé de fabrication du moule 1, le dépôt de la couche d'accroche 6 est réalisé par enrobage par 2934580 -16 rotation ( spin coating ) ou par enrobage par pulvérisation ( spray coating ) d'une phase liquide de PTFE. De plus, chaque capot 7 peut comprendre un polymère tel du benzocyclo-butène (BCB) ou une résine époxy en particulier une résine de type 5 SU8 plutôt que du métal. Chaque capot 7 peut aussi comprendre du verre ou du silicium. Finalement, au lieu d'une soudure par joint eutectique ou polymère, on peut fixer les capots 7 sur le substrat porteur 12 au moyen : - d'une soudure directe de silicium comprenant par exemple une 10 émission de chaleur par la source 18 ; ce type de soudure est applicable si par exemple chaque capot 7 et le substrat porteur 12 sont en silicium, ou - d'une soudure anodique comprenant par exemple une émission de chaleur par la source 18 et une application d'une tension électrique 15 entre chaque capot 7 et le substrat porteur 12 ; ce type de soudure est applicable si par exemple chaque capot 7 est en verre et si le substrat porteur 12 est en silicium, ou - d'une soudure par thermo compression comprenant par exemple une émission de chaleur par la source 18 et l'application de chaque capot 20 7 sur le substrat porteur avec une forte pression; ce type de soudure est applicable si par exemple chaque capot 7 et le substrat porteur 12 comprennent tous les deux des joints métalliques en cuivre agencés pour se superposer lors de l'application de chaque capot 7 sur le substrat porteur. 25

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé d'encapsulation d'au moins une structure (11) portée par un substrat porteur (12), comprenant : - une application, sur le substrat porteur (12), d'au moins un capot (7) porté par un moule (1, 2, 6), le moule comprenant une couche d'accroche (6), chaque capot (7) étant en contact avec la couche d'accroche (6), puis - une fixation de l'au moins un capot (7) sur le substrat porteur (12), puis - une séparation du moule (1, 2, 6) et de l'au moins un capot (7), caractérisé en ce que la couche d'accroche (6) est réalisée à partir d'un polymère fluoré.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère fluoré comprend un polymère fluorocarboné, et comprend de préférence du polytetrafluoroethylène.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on sépare le moule (1, 2, 6) et l'au moins un capot (7) de façon mécanique, en arrachant de l'au moins un capot (7) le moule (1, 2, 6).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moule (1, 2, 6) comprend un substrat de moule (2) en contact avec la couche d'accroche (6), et en ce que la force de rupture nécessaire pour séparer le substrat de moule (2) et la couche d'accroche (6) est plus grande que la force de rupture nécessaire pour séparer la couche d'accroche (6) et l'au moins un capot (7).
5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on sépare le moule (1, 2,
6) de l'au moins un capot (7) de façon chimique, en dissolvant la couche d'accroche (6). 2934580 -18- 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on dissout la couche d'accroche (6) dans un bain d'acide ou dans un bain de solvant (19). 5
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on fixe l'au moins un capot (7) sur le substrat porteur (12) au moyen d'un joint de polymère (9) ou d'un joint eutectique (9) ou d'une soudure par thermo compression. 10
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que lors de l'application, le joint est structuré au niveau d'au moins un passage de connexion reliée à l'au moins une structure.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 caractérisé en ce que l'au moins un capot est troué.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moule (1, 2, 6) comprend des atomes de silicium.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque capot (7) comprend une couche métallique en contact avec le polymère fluoré (6). 25
12. Dispositif d'encapsulation (10) d'au moins une structure (11) portée par un substrat porteur (12), comprenant : - un moule (1, 2, 6) comprenant une couche d'accroche (6) et portant au moins un capot (7) de sorte que chaque capot (7) soit en contact avec la couche d'accroche (6), 30 - des moyens (13, 14, 15, 16) pour appliquer, sur le substrat porteur (12), l'au moins un capot (7) porté par le moule (1, 2, 6), - des moyens (9, 18) pour fixer sur le substrat porteur (12) l'au moins un capot (7) appliqué sur le substrat porteur (12), 20 2934580 -19 des moyens (13, 14, 15, 16, 19) pour séparer le moule (1, 2, 6) et l'au moins un capot (7) fixé sur le substrat porteur (12), caractérisé en ce que la couche d'accroche (6) comprend un polymère fluoré.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le polymère fluoré comprend un polymère fluorocarboné, et comprend de préférence du polytetrafluoroethylène. 10
14. Dispositif selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que les moyens de séparation comprennent des moyens (13, 14, 15, 16) pour séparer mécaniquement le moule (1, 2, 6) et l'au moins un capot (7), agencés pour arracher de l'au moins un capot le moule. 15
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le moule (1, 2, 6) comprend un substrat de moule (2) en contact avec la couche d'accroche (6), et en ce que la force de rupture nécessaire pour séparer le substrat de moule (2) et la couche d'accroche (6) est plus grande que la force de rupture nécessaire pour séparer la couche 20 d'accroche (6) et l'au moins un capot (7).
16. Dispositif selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que les moyens de séparation comprennent des moyens (19) pour séparer chimiquement le moule et l'au moins un capot, agencés pour 25 dissoudre la couche d'accroche.
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens de séparation chimique comprennent un bain d'acide ou un bain de solvant.
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent des moyens (18) pour souder un joint de polymère (9) ou un joint eutectique (9) ou des moyens de soudure par thermo compression. 5 30-20-
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que le joint comprend au moins une partie structurée pour au moins un passage d'une connexion reliée à l'au moins une structure.
20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que l'au moins un capot est troué.
21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 20, 10 caractérisé en ce que le moule (1, 2, 6) comprend des atomes de silicium.
22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 21, caractérisé en ce que chaque capot (7) comprend une couche 15 métallique en contact avec le polymère fluoré.
23. Moule d'encapsulation (1, 2, 6) pour un dispositif d'encapsulation selon l'une quelconque des revendications 12 à 22, comprenant : 20 - un substrat de moule (2) comprenant au moins une cavité de moule (3), - une couche d'accroche (6) déposée sur une face (5) du substrat de moule (2) portant l'au moins une cavité de moule (3), caractérisé en ce que la couche d'accroche (6) comprend un polymère 25 fluoré.
24. Moule selon la revendication 23, caractérisé en ce que le polymère fluoré comprend un polymère fluorocarboné, et comprend de préférence du polytetrafluoroethylène.
25. Moule selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que le substrat de moule (2) comprend des atomes de silicium. 30 2934580 - 21 û
26. Moule selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, caractérisé en ce qu'il porte, au niveau de chaque cavité de moule (3), un capot (7) sur la couche d'accroche (6). 5
27. Moule selon la revendication 26, caractérisé en ce que chaque capot (7) comprend une couche métallique en contact avec le polymère fluoré.
28. Moule selon la revendication 26 ou 27, caractérisé en ce que la force de rupture nécessaire pour séparer le substrat de moule (2) et la couche d'accroche (6) est plus grande que la force de rupture nécessaire pour séparer la couche d'accroche (6) et l'au moins un capot (7).
29. Moule selon l'une quelconque des revendications 26 à 28, caractérisé en ce qu'au moins un des capots est troué.
30. Procédé de fabrication d'un moule selon l'une quelconque des revendications 23 à 29, comprenant : - une gravure dans un substrat de moule (2), pour former au moins une cavité de moule (3), - un dépôt d'une couche d'accroche (6) sur une face (5) du substrat de moule (2) portant l'au moins une cavité de moule (3), caractérisé en ce que la couche d'accroche comprend un polymère fluoré. 25
31. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que le polymère fluoré comprend un polymère fluorocarboné, et comprend de préférence du polytetrafluoroethylène. 30
32. Procédé selon la revendication 30 ou 31, caractérisé en ce qu'après le dépôt de la couche d'accroche (6), le substrat de moule (2) comprend des atomes de silicium. 2934580 - 22 û
33. Procédé selon l'une quelconque des revendications 30 à 32, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dépôt, sur la couche d'accroche, d'un capot (7) au niveau de chaque cavité de moule (3). 5
34. Procédé selon la revendication 33, caractérisé en ce que chaque capot (7) comprend une couche métallique en contact avec le polymère fluoré.
35. Procédé selon la revendication 33 ou 34, caractérisé en ce que 10 la force de rupture nécessaire pour séparer le substrat de moule (2) et la couche d'accroche (6) est plus grande que la force de rupture nécessaire pour séparer la couche d'accroche (6) et l'au moins un capot (7). 15
36. Procédé selon l'une quelconque des revendications 33 à 35, caractérisé en ce qu'au moins un des capots est troué.
37. Procédé selon l'une quelconque des revendications 30 à 36, caractérisé en ce que le dépôt de la couche d'accroche (6) comprend 20 une exposition du substrat de moule à un plasma de C4F8.