Brevet FR2590105A1 — publié le 19870515

1. La présente invention concerne un ensemble à paillette dans lequel des puces à circuits intégrés sont montées sur un substrat de câblage multi-couche en utili- sant une structure de barrage à soudure améliorée formée sur celle-ci. Dans l'art antérieur, lorsqu'une modification technique était nécessitée dans un substrat de câblage multi- couche on utilisait un procédé de modifications de câblage tel que celui décrit dans A.J. Blodgett, D.R. Barbour, Thermal Conduction Module: A High-Performance Ilultilayer Ceramic Package, IBII J. DEVELOP. 26, pp. 30 à 36 (1982) ou dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 245 273. Con- formément à ce procédé, dans un module à paillette multi- couche tel que celui représenté dans la figure 1, un subs- trat de câblage multi-couche comporte des couches de redis- tribution, des couches de répartition de signaux et des cou- ches de répartition de puissance, et un réseau de plots de 2. contact permettant d'effectuer une modification de cS- blage est formé sur une couche supérieure du substrat de câblage multicouche, chaque plot de contact comportant un câblage conducteur connecté entre une couche conduc- trice interne et une puce, et une partie conductrice de connexion reliée au câblage conducteur et utilisée lors- qu'une modification technique est nécessaire. Lorsqu'une modification technique est nécessaire, un câblage conduc- teur à la surface du substrat est coupé, pour séparer électriquement la couche conductrice interne de la puce, un fil étant ensuite connecté à la partie conductrice de connexion en utilisant par exemple une liaison par ultra- sons. Par conséquent, ce procédé peut fournir la possibi- lité d'effectuer des modifications techniques, ce qui est essentiel lors de la phase de conceptionet de mise au point du système, mais présente l'inconvénient décrit ci-après que le fait que le câblage conducteur et que la partie conductrice de connexion ont des rôles différents l'un de l'autre, n'a pas été pris en compte. En effet, conformé- ment à ce procédé, le câblage conducteur à couper etla par- tie conductrice de connexion à laquelle un fil est connec- té, sont formés par le même processus, ce qui a pour ré- sultat que le câblage conducteur devant être coupé a la même structure que la partie conductrice de connexion.Un tel plotde contact pour modifications techniques dans le substrat de câblage multi-couche décrit dans les réfé- rences mentionnées ci-dessus, est décrit en se référant à la figure 2. Le plot de contact comprend deux parties con- ductrices de connexion 11 et une partie de câblage conduc- teur 12 devant être coupée ou séparée (qui sera désignée ci-après par le terme de "partie conductrice séparable") aucune différence n'existant entre les deux parties 11 et 12 c'est-à-dire qu'elles utilisent le même matériau conduc- teur et que leurs parties conductrices ont la même épais- seur. Cependant, les buts et les r8les de la partie 3. conductrice de connexion et de la partie conductrice sépa- rable sont fondamentalement différents les uns des autres. Plus précisément, les parties conductrices de connexion sont des parties auxquelles des câblages destinés à des modifications techniques et des conducteurs de circuits intégrés sont connectés nécessitant d'excellentes caracté- ristiques de soudage, de liaison par thermo-compression ou de liaison par ultrasons, etc. Par ailleurs, la partie conductrice séparable doit jouer le rôle de conducteur à haute fiabilité dans les conditions normales de fonction- nement et doit être capable d'être facilement coupée lors- que cela est nécessaire. Conformément au procédé classique mentionné cidessus, la partie conductrice de connexion et la partie conductrice séparable qui ont des rôles différents, ont été formées de telle manière qu'elles aient la même structure.Par conséquent, elle ne présente pas suffisamment de caractéristiques individuelles. Néanmoins, lors de la réalisation d'un semi- conducteur, en particulier lorsque des puces à circuits intégrés telles que des flip chips sont fixées sur un substrat de câblage multi-couche, une partie retenant la soudure appelée "barrage à soudure" est prévue sur le substrat pour retenir la soudure fondue à l'intérieur d'une zone prédéterminée afin qu'elle ne s'écoule pas vers des parties non souhaitées. Par conséquent, chaque puce a une face liée au substrat au moyen d'une soudure retenue par le barrage à soudure. Un procédé pour former ce barrage à soudure dans des parties pour soudure sur un substrat utilisant une résine polyimide est décrit par exemple dans la demande de brevet japonais na 55-43252. Ce procédé comprend les étapes consistant à appliquer une solution de prépolymère de polyimide non-photosensible sur un motif métallique, à la soumettre à un traitement thermique pour produire une couche de résine polyimide, puis a décaper la couche de 4. résine polyimide en utilisant un agent photorésistant,etc. pour former le motif souhaité de barrage à soudure. Cepen- dant, lorsqu'on utilise ce procédé, comme la couche de ré- sine polyimide est d'abord formée et qu'elle est ensuite décapée, le nombre d'étapes de traitement nécessaire augmente, ce qui a pour conséquence que le temps de réali- sation du barrage à soudure est long. En outre, ce procédé présente l'inconvénient que, comme il existe peu d'agents photorésistants pouvant tolé- rer un agent décapant ou un agent d'attaque de la résine polyimide, il est difficile de former un motif ayant une précision et une densité élevées. Compte tenu de ce qui précède, le but de la pré- sente invention est de fournir un ensemble à paillette dans lequel des puces à circuits intégrés sont montées sur un substrat de câblage multi-couche par utilisation d'un nou- veau barrage à soudure de résine polyimide ne présentant plus les inconvénients de l'art antérieur. Conformément à la présente invention, il est four- ni un ensemble à paillette comprenant: un substrat de cdbla- ge multi-couche,une pluralité de puces à aircuits intégrés montées sur le substrat de câblage multi-couche, et un ré- seau de plots de contact offrant la possibilité d'effectuer une modification de câblage formé sur la couche supérieure du substrat de câblage multi-couche, chaque plot compre- nant une partie conductrice de connexion et une partie conductrice séparable reliées à la partie conductrice de connexion, la partie conductrice séparable connectant au moins l'une des puces a une couche conductrice interne correspondante, la partie conductrice de connexion ayant une configuration de couches conductrices différente de celle de la partie conductrice de connexion. 5. Les puces à circuits intégrés peuvent être mon- tées sur le substrat de câblage multi-couche au moyen d'un barrage à soudure en résine polyimide. La résine polyimide peut être appliquée au substrat sous la forme d'une solution de précurseur de polyimide photosensible. Le substrat de câblage multi-couche peut résis- ter à des températures supérieures à 300 C. Le substrat de câblage multicouche peut être constitué par un substrat céramique. Le procédé de formation du barrage à soudure peut comprendre les opérations consistant à effectuer une enduction centrifuge d'un vernis polyimide photosensible sur le substrat de câblage multi-couche, à le sécher dans une étuve,à effectuer des traitements d'exposition et de développement, et à effectuer un traitement thermique. Les caractéristiques et avantages de l'ensemble à paillette de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe fragmentaire représentant'la structure d'un module à paillette multi- couche; La figure 2 est une vue en perspective représen- tant schématiquement un exemple d'un plot de contact pour modifications techniques de l'art antérieur; La figure 3 est une vue en coupe illustrant un barrage à soudure formé sur un substrat de câblage multi- couche de la présente invention. 6. On décrit ci-après un mode de réalisation préféré d'un barrage à soudure utilisé pour le montage de puces à circuits intégrés sur un substrat de câblage multi-couche en se référant à la figure 3. Dans ce mode de réalisation, on utilise un subs- trat multi-couche céramique destiné à recevoir un barrage à soudure. Afin de pouvoir utiliser un polyimide comme ma- tériau constituant le barrage à soudure, il est nécessaire d'utiliser un matériau de substrat pouvant tolérer des tempé- ratures dépassant 300"C. Le substrat céramique peut satis- faire àcette condition. Il est inutile de préciser que des circuits conducteurs sont formés dans des couches internes et dans une couche de surface du substrat multi-couche céra- mique 1, bien qu'ils soient omis de l'illustration. Le subs- trat est muni sur sa surface supérieure de couches de revê- tement de cuivre 2, et de couches de revêtement de palladium 3 respectivement formées sur les couches de revêtement de cuivre 2. Par conséquent, des parties conductrices de soudu- re sont formées par ces couches 2 et 3. Chaque couche de re- vêtement de cuivre 2 forme, sur une couche isolante, un motif conducteur de l'autre câblage nécessaire en association avec la partie conductrice servant à la soudure. Il est bien con- nu que le cuivre présente d'excellentes caractéristiques en ce qui concerne le soudage lorsqu'on utilise une soudure étain-plomb (Sn-Pb). Sur la couche de revêtement de cuivre 2, un revêtement de palladium est appliqué pour former la couche de revêtement de palladium 3. Sur le substrat sur lequel la couche de revête- ment de cuivre 2 et la couche de revêtement de palladium 3 sont formées, on forme un barrage à soudure 4 constitué 7. d'une résine polyimide appliquée sur le substrat 1 sous la forme d'un précurseur de polyimide photosensible. Lors de la formation du barrage à soudure 4, un vernis polyimide photosensible est appliqué sur le substrat 1 au moyen d'une tournette, etc. avant d'effectuer un séchage en étuve.On effectue ensuite un traitement d'exposition puis un traitement de développement en utilisant un agent de développement particulier. Dans ce cas, comme la surface de la partie conductrice est formée par la couche de palla- dium, il ne reste pas de résidus de développement.Un trai- tement thermique est ensuite effectué pour former le barrage à soudure 4 constitué de polyimide. Le vernis polyimide photosensible peut être un vernis photographique désigné UR-3100 fabriqué par la TORAY INDUSTRIES, INC. Une fois le barrage à soudure 4 formé, une soudu- re est effectuée pour former les couches de soudure 5. Dans ce cas, comme la surface de la partie conductrice est cons- tituée par la couche de palladium, il est impossible que le barrage à soudure 4 se sépare. Par conséquent, un soudage d'excellente qualité a été effectué. Pour cette raison, le palladium est très efficace en ce qui concerne l'élimina- tion des résidus de développement du vernis de polyimide, la précision de la soudure et la qualité du contact avec le polyimide. Pour confirmer expérimentalement cet effet, deux types de substrats de câblage sont prépares. Dans un pre- mier substrat, une partie conductrice pour la soudure est formée et d'autres parties de câblage nécessaires sont for- mées par dépôt de cuivre. Par ailleurs, un second substrat est réalisé de telle manière qu'un revêtement d'or est en outre appliqué sur le revêtement de cuivre du premier subs- trat. Le barrage à soudure 4 mentionné ci-dessus, constitué de polyimide est ensuite formé sur les deux substrats. On trouve que lorsqu'on utilise le premier substrat, il reste des résidus de développement, empêchant la formation d'une 8. partie conductrice de qualité satisfaisante pour la soudu- re. Au contraire, lorsqu'on utilise le second substrat, les résidus de développement n'apparaissent pas. Cependant, l'inconvénient du second substrat est que le barrage de soudure 4 se décolle de la surface conductrice, lors de l'opération de soudage, ce qui conduit à l'apparition de parties défectueuses. Comme mentionné ci-dessus, conformément au pro- cédé de fabrication du barrage à soudure, la première cou- che de revêtement de palladium est formée sur la couche de revêtement de cuivre pour former la partie conductrice de soudure. Un barrage à soudure en résine polyimide est ensui- te formé par application d'une solution de précurseur de po- lyimide photosensible sur le substrat. Cela fournit par con- séquent un contact de bonne qualité entre le palladium et le polyimide. Un barrage à soudure en résine polyimide peut donc être formé avec une précision et une densité élevées. En outre, ce barrage de soudure peut être facilement formé par une série de traitements d'application d'une solution de précurseur de polyimide photosensible, de séchage, d'expo- sition, de développement et de thermodurcissement. Cela faci- lite en particulier le développement d'une pellicule de pré- curseur de polyimide photosensible. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de varian- tes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 9. REVENDICATIONS 1 - Ensemble à paillette comprenant: a) un substrat de câblage multicouche (1); b) une pluralité de puces à circuits intégrés montées sur ledit substrat de cablage multi-couche; et c) un réseau de plots de contact offrant la pos- sibilité d'effectuer des modifications de câblage, formé sur la couche supérieure dudit substrat de câblage multi- couche, chacun desdits plots de contact comprenant une O10 partie conductrice de connexion et une partie conduc- trice séparable reliée à ladite partie conductrice de connexion, ladite partie conductrice séparable reliant au moins l'une desdites puces à une couche conductrice interne correspondante, ladite partie conductrice de connexion ayant une configuration de couche conductrice différente de celle de ladite partie conductrice séparable, de telle façon que, lorsqu'une modification technique est nécessitée, ladite partie conductrice séparable est séparée de ladite partie conductrice de connexion, et qu'un fil est ensuite connecté à ladite partie conductrice de connexion, afin d'établir une modification de câblaqe, caractérisé en ce que ladite pluralité de puces à circuits intégrés est montée sur ledit substrat (1) de câblage multi-couche au moyen d'un barrage (4) à soudure en résine polyimide. 2 - Ensemble à paillette selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite résine polyimide est appliquée audit substrat sous la forme d'une solution de précurseur de polyimide photosensible. 10. 3 - Ensemble à paillette selon la revendication 1. caractérisé en ce que ledit substrat de cablage multi-couche peut résister à des températures supérieures à 300 C. 4 - Ensemble à paillette selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit substrat de câblage multi- couche est constitué par un substrat céramique. - Procédé pour la formation d'un ensemble à pail- lette selon la revendication 1, en particulier pour la for- mation dudit barrage (4) à soudure, comprenant les opérations consistant à effectuer une application centrifuge d'un vernis polyimide photosensible sur ledit substrat de câblage multi- couche,à le sécher dans une étuve, à effectuer un traite- ment d'exposition et de développement, et à effectuer un traitement thermique.