Domaine technique

L'invention est relative aux équipements de test de circuits intégrés, en particulier dans le contexte de certifications de sécurité.

Arrière-plan

Un circuit intégré utilisé dans des applications de cryptographie et de sécurité, telles que les cartes à puce, peut être testé par des laboratoires de certification indépendants. Ces laboratoires certifient, le cas échéant, que le circuit intégré répond à certaines normes de sécurité.

Une opération de test particulière consiste à vérifier la robustesse du circuit intégré à des attaques laser opérées par sa face arrière. En effet, la face arrière d'un circuit intégré ne porte généralement pas d'éléments actifs ni de contacts, de sorte qu'elle se prête bien à des attaques pendant que le circuit intégré reste opérationnel. Pendant le test de certification, le circuit intégré est alimenté et les signaux sur ses différentes broches sont évalués tandis qu'on opère des stimulations par lumière laser sur la face arrière du circuit.

Cette opération de test requiert donc que l'équipement de test ait accès aux broches du circuit intégré, en face avant, et que la face arrière puisse en même temps être exposée à une source de lumière laser. Un tel agencement peut poser des difficultés dès que le circuit intégré présente plus de 8 broches.

Résumé

La présente demande de brevet prévoit de façon générale un procédé d'assemblage d'une puce de circuit intégré dans un dispositif de test, comprenant les étapes suivantes : prévoir une plaque de circuit imprimé munie d'un orifice ; remplir l'orifice d'une résine compatible avec une technique de gravure ; après polymérisation de la résine, placer la puce sur la résine, avec la face arrière de la puce tournée vers la résine ; relier des contacts de la face avant de la puce par des fils à des contacts de la plaque de circuit imprimé ; enrober la puce et les fils avec une matière d'enrobage s'étendant au- delà des limites de l'orifice initial ; et graver la résine par le deuxième côté de la plaque jusqu'à la face arrière de la puce. L'étape de gravure peut comprendre une gravure par faisceau laser préalable laissant une pellicule de résine sur la face arrière de la puce, et une gravure chimique finale pour supprimer la pellicule de résine, la résine étant compatible avec les deux techniques de gravure. La pellicule de résine peut avoir une épaisseur d'environ 100 μιη et la gravure chimique être effectuée avec de l'acide nitrique.

La résine peut être à base d'époxy et subir après l'étape de remplissage une étape de recuit d'environ 30 minutes à environ 125°C, suivie d'une étape de recuit d'environ 90 minutes à environ 165°C. Le procédé peut comprendre les étapes suivantes : recouvrir l'orifice par un premier côté de la plaque d'une bande adhésive ; apporter la résine dans l'orifice par le deuxième côté de la plaque ; et retirer la bande adhésive après polymérisation de la résine.

Le procédé peut comprendre une étape de nettoyage par ultrasons de la face arrière de la puce après l'étape de gravure.

Le procédé produit ainsi un assemblage de test d'une puce de circuit imprimé, comprenant une plaque de circuit imprimé munie d'un orifice ; et une matière d'enrobage adhérant sur une première face de la plaque et maintenant la puce au niveau de l'orifice de manière à exposer la face arrière de la puce par l'orifice. La face arrière de la puce peut être dans le plan de la première face de la plaque.

Des fils peuvent être prévus pour relier des contacts de la face avant de la puce à des contacts proximaux de la première face de la plaque, la matière d'enrobage étant prévue pour enrober les fils.

La plaque peut comprendre des contacts périphériques déportés reliés par des pistes aux contacts proximaux.

Description sommaire des dessins

Des modes de réalisation seront exposés dans la description suivante, faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

• la figure 1 illustre une plaque de circuit imprimé servant de support à une puce de circuit intégré à tester ; et • les figures 2a à 2f illustrent différentes étapes d'assemblage d'une puce sur une plaque du type de la figure 1 afin de conduire des tests par des stimulations à la lumière laser.

Description de modes de réalisation

La figure 1 illustre un exemple de support de puce de circuit intégré qui pourra être mis en oeuvre pour tester les réactions de la puce à des stimulations par lumière laser appliquées sur la face arrière de la puce. Le support est sous la forme d'une plaque de circuit imprimé 10 comportant un orifice central 12, dont les dimensions sont de préférence supérieures ou égales à celles de la puce à tester, un rôle de l'orifice étant de permettre un éclairage par lumière laser de l'ensemble de la puce à travers la plaque.

La plaque comporte sur une première face une série de contacts proximaux répartis autour de l'orifice, contacts qui pourront être reliés par des fils à des contacts correspondants de la face active de la puce par un procédé de type « wire-bonding ». Ces contacts proximaux sont reliés à des contacts déportés en périphérie de la plaque par des pistes conductrices respectives, comme cela est représenté. Les contacts déportés peuvent être disposés selon un motif normalisé, par exemple de type DIL48, comme celui représenté, utilisable par de nombreux équipements de test.

Une difficulté réside dans le montage de la puce sur le support de la figure 1 , compte tenu de la présence de l'orifice 12. Les figures 2a à 2f illustrent différentes étapes permettant de monter une puce sur le support de la figure 1.

A la figure 2a, un morceau de ruban adhésif 14 est appliqué sur la première face de la plaque (la face comportant les contacts proximaux) pour recouvrir l'ensemble de l'orifice 12. A la figure 2b, le puits formé par l'orifice 12 obturé est rempli d'une résine 16 en phase liquide. Cette résine est choisie pour être compatible avec des techniques de gravure que l'on compte utiliser par la suite. Pour utiliser une gravure par faisceau laser et aussi une gravure chimique à base d'acide nitrique, la résine pourra être à base d'époxy et subir deux recuits de caractéristiques différentes, par exemple 30 minutes à 125°C, puis 90 minutes à 165°C. Ainsi, le ruban 14 est de préférence conçu pour résister aux températures de recuit envisagées. Comme cela est représenté, le volume de résine apporté peut dépasser le volume du puits et présenter une surface convexe du côté opposé au ruban adhésif 14.

A la figure 2c, après recuit et polymérisation de la résine, le ruban adhésif 14 est retiré. La résine 16 présente alors une surface sensiblement plane du côté où était le ruban, affleurant la face supérieure de la plaque. Sur cette surface plane, une puce à tester 18 est rapportée, la face arrière de la puce étant tournée vers la résine. Une goutte d'adhésif ou « die attach » pourra être apportée au préalable sur la résine pour maintenir la puce au cours des opérations ultérieures, comme cela est fait dans les procédés de « pick and place ». Les cas échéant, la partie convexe de la résine 16, dépassant de la face inférieure de la plaque, est aplanie jusqu'au niveau de la face inférieure, par exemple par meulage. Cela permet de poser l'ensemble à plat pour les opérations ultérieures.

A la figure 2d des contacts de la face active de la puce 18 (face supérieure) sont reliés à des contacts proximaux correspondants de la face supérieure de la plaque 10, par des fils conducteurs 20, selon un procédé classique de « wire-bonding ».

L'ensemble de la puce et des fils 20 est encapsulé par un matériau d'enrobage 22. Par conséquent, le matériau d'enrobage 22 déborde des limites de l'orifice initial 12 pour venir adhérer sur le matériau de la plaque 10, comme cela est représenté.

A la figure 2e, la résine 16 est gravée par sa face exposée. On préfère, du moins dans une phase initiale, effectuer la gravure par faisceau laser. La gravure est alors anisotrope et épargnera le matériau de la plaque 10, même si celui-ci est plus résistant que la résine ou protégé par un masque.

Si l'opération de gravure était bien maîtrisée, elle pourrait se poursuivre jusqu'à la face arrière de la puce 18. Cependant, dans le cas d'une gravure par faisceau laser, il est généralement peu recommandé que le faisceau atteigne directement une puce en silicium, car celle-ci pourrait alors se fissurer.

Pour éviter ce risque, on opère une première phase de gravure, par faisceau laser, jusqu'à un stade où il subsiste une pellicule de résine sur la face arrière de la puce, comme cela est représenté. La pellicule de résine résiduelle peut avoir une épaisseur d'environ 100 μιη. A la figure 2f, la pellicule de résine résiduelle est gravée chimiquement, par exemple dans un bain d'acide nitrique. Les autres composants de l'ensemble sont généralement résistants à l'acide nitrique, du moins pendant la relativement courte durée nécessaire à graver la pellicule de résine de 100 μιη, dont la composition a été spécifiquement choisie pour être sensible à la gravure chimique.

Après l'étape de gravure chimique, la face arrière de la puce 18, maintenant exposée par l'orifice 12 rouvert, peut être nettoyée aux ultrasons pour parfaire l'efficacité d'une stimulation par lumière laser.

Comme cela est représenté, on obtient à l'issue de ces étapes un assemblage de test comprenant une plaque 10 munie d'un orifice 12 au travers du quel est exposée la face arrière de la puce 18. La face arrière de la puce 18 est ici dans le plan de la face supérieure de la plaque 10. La puce 18 est maintenue en place par le matériau d'enrobage 22 qui adhère sur la face supérieure de la plaque 10, à la périphérie de l'orifice 12. La face arrière de la puce est exposée d'un côté de la plaque, tandis que les contacts d'accès à la puce sont accessibles de l'autre côté de la plaque.

L'assemblage peut ainsi être monté dans un dispositif de test 24 de manière que la face arrière de la puce puisse être exposée à une source de lumière laser de stimulation 26 par un côté de la plaque 10, tandis que les contacts périphériques de la plaque sont reliés du côté opposé à des électrodes du dispositif 24. Les contacts périphériques de la plaque peuvent être rendus accessibles des deux côtés de la plaque par des vias ou des conducteurs traversants soudés aux contacts.

De nombreuses variantes et modifications des modes de réalisation décrits ici apparaîtront à l'homme du métier. Par exemple, on a décrit un procédé où la résine apportée dans l'orifice 12 est mise en oeuvre pour affleurer les deux faces de la plaque 10. Il s'agit d'un mode de réalisation préférentiel - la résine pourrait être mise en oeuvre de manière qu'elle dépasse les faces de la plaque ou qu'elle soit en retrait par rapport à ces faces, l'objectif général étant d'obtenir que la face arrière de la puce soit exposée à travers l'orifice. Au lieu d'utiliser un morceau de bande adhésive pour obturer l'orifice 12, on pourrait maintenir la plaque 10 contre une surface plane pendant l'apport de résine et la polymérisation de la résine.