Brevet FR2708787A1 — publié le 19950210

BOÎTIER BGA RENFORCÉ La présente invention concerne un boîtier pour puce de circuit intégré Elle s'applique plus particulièrement à la réalisation dlun boîtier, constitué à partir d'une plaquette isolante sur une surface supérieure de laquelle est montée une puce de circuit intégré qui est ensuite encapsulée. Des bornes sur une surface supérieure de la puce sont reliées à des plots de connexion sur la face supérieure de la plaquette. Une face inférieure de la plaquette comprend un réseau, de préférence régulier, de bossages ou billes conductrices de raccordement. Chaque bille est reliée à l'un des plots de connexion sur la face opposée de la plaquette par l'intermédiaire d'un trou métallisé. Ce type de boîtier est communément appelé un boîtier BGA (Ball Grid Array). La plaquette isolante est par exemple du type utilisé pour former des cartes de circuit imprimé. Un problème dans ce type de boîtier réside dans la réalisation de lrencapsulation. Un premier mode d'encapsulation consiste à déposer une goutte de résine époxy, qui se répand sur la puce et la plaquette, en étant limitée par une barrière constituée d'un cordon de résine époxy plus visqueuse. Un inconvénient que pré sente ce procédé réside dans l'absence de planéité de la surface du boîtier obtenu. Un second mode d'encapsulation consiste à injecter de la résine époxy à partir d'un moule embrassant en face supérieure la plaquette portant la puce. Le boîtier obtenu présente un bon état de surface de résine époxy qui autorise son marquage, mais son obtention est plus onéreuse que celle d'un boîtier du premier type. Dans les deux cas, la résine époxy est chauffée pour provoquer sa solidification. Un inconvénient que l'on retrouve dans les deux types de boîtier est que la contraction de la résine époxy lors de son durcissement, provoque une déformation de la plaquette qui tend à la rendre concave vers la puce. Cette déformation peut provoquer une cassure de la puce de circuit intégré rendant le circuit inutilisable. Une solution actuelle à ce genre de problème consiste à augmenter l'épaisseur de la plaquette pour accroître sa résistance à la déformation. Cela conduit de plus à utiliser des plaquettes qui sont d'autant plus épaisses que la surface de la puce augmente. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un boîtier BGA qui offre une bonne résistance à la déformation sans recourir à une augmentation de l'épaisseur de la plaquette. Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit un boîtier pour puce de circuit intégré du type comportant une plaquette isolante revêtue d'une couche de résine époxy, et comportant, sur une face supérieure de la plaquette recevant la puce, un cadre périphérique rigide. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit cadre est un cadre métallique. Selon un mode de réalisation de ltinvention, ledit cadre métallique est en aluminium anodisé. Selon un mode de réalisation de l'invention, ladite plaquette est pourvue sur une face inférieure, d'un réseau de billes de raccordement, chaque bille étant reliée à un premier plot de connexion d'une borne de la puce disposée en face supérieure de la plaquette, par l'intermédiaire d'un trou métallisé, de pistes conductrices et d'un second plot de connexion. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit cadre se prolonge sur la face inférieure de la plaquette. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit cadre est constitué en au moins deux parties encadrant la plaquette dans son épaisseur, un joint entre les deux parties étant formé par la résine époxy. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit cadre est collé sur la plaquette préalablement au coulage d'une quantité prédéterminée de résine époxy. Selon un mode de réalisation de l'invention, la quantité prédéterminée de résine époxy est choisie pour que la résine affleure à la surface libre du cadre. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit cadre comporte une encoche de référence des raccordements électriques du circuit. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1 représente une vue en élévation d'un mode de réalisation d'un boîtier pour puce de circuit intégré, selon llinvention ; la figure 2 représente une vue en coupe selon la ligne A-A' du boîtier de la figure 1 la figure 3 représente une vue partielle, agrandie, de la coupe de la figure 2 ; et la figure 4 représente en coupe, une variante de réalisation d'un boîtier pour puce de circuit intégré selon l'invention. Les représentations des figures ne sont pas à l'échelle pour des raisons de clarté. Comme le montrent les figures 1 et 2, un boîtier selon l'invention comporte un cadre périphérique rigide 1, disposé sur une face supérieure d'une plaquette 2 recevant une puce 3 de circuit intégré, et entourant cette dernière. Ce cadre I est préférentiellement métallique. Le cadre 1 est collé à la plaquette 2, préalablement au coulage d'une résine époxy 4. Il sert ainsi, non seulement à rigidifier la plaquette 2 pour éviter sa déformation, mais également de barrière à de la résine époxy liquide 4. On préférera que, au moment de son application, la résine soit peu visqueuse pour qu'elle présente une fois durcie, un état de surface régulier et remplisse tout le volume de la cavité contenant la puce 3 et ses fils de connexion sans laisser de poche d'air. Une quantité prédéterminée de résine époxy 4 est coulée à l'intérieur du cadre 1. Cette quantité est choisie pour qu'en se répandant, la résine époxy 4 arrive à affleurement de la surface libre du cadre 1. La figure 3 montre un agrandissement de la coupe de la figure 2 qui permet de mieux comprendre le détail de la constitution du boîtier et en particulier ses raccordements électriques. Dans l'exemple de réalisation représenté, le boîtier selon l'invention est appliqué à un boîtier du type comportant sur la face inférieure de la plaquette 2, des bossages, ou billes conductrices 5, de raccordement de la puce 3. Ces billes 5 sont individuellement reliées, comme le montre la figure 3, à des bornes que présente la puce 3 dans sa face supérieure, par l'intermédiaire de pistes et de plots de connexion 6 et 7, de trous métallisés 8 et de fils conducteurs 9. En pratique, une couche de résine photosensible isolante 10 est déposée sur les deux faces de la plaquette 2, postérieurement à la réalisation des trous métallisés 8 et des plots de connexion 6 et 7, respectivement sur les faces supérieures et inférieures de la plaquette 2. Cette couche isolante 10 est ouverte, sur la face inférieure de la plaquette 2, aux emplacements futurs des billes 5 sur les plots de connexion 7, et sur la face supérieure de la plaquette 2, aux emplacements des fils conducteurs 9 sur les plots de connexion 6. L'apposition du cadre 1, préalablement au dépôt de la résine époxy 4, est effectuée avec interposition d'une couche de colle 11 (figure 3) qui présente, préférentiellement, la même constitution que la résine époxy 4. Le cadre 1 est par exemple constitué d'aluminium, de préférence anodisé pour être rendu électriquement isolant. Le choix de l'aluminium qui possède des caractéristiques thermiques très supérieures à celles de la résine époxy 4 couramment utilisée, permet d'améliorer la dissipation thermique du boîtier. Le cadre 1 rigidifie la structure et limite la déformation du boîtier en conservant la même masse pour le produit final. En effet, la densité de l'aluminium est voisine de celle de la résine époxy. En outre, une fois anodisé, l'aluminium est de couleur noire, ce qui homogénéise la couleur de la surface du boîtier et permet un masquage de grande qualité. Par exemple, la mise en oeuvre d'une gravure laser (YAG) est particulièrement rapide et de parfaite lisibilité, la sublimation de la couche noire isolante obtenue par anodisation découvre l'aluminium de base qui est blanc. Comme le montre la figure 1, le cadre 1 peut présenter une encoche 12 dans un de ses coins pour servir de référence aux raccordements électriques, et indiquer le sens de branchement du circuit. On obtient ainsi un boîtier pour la puce 3 qui présente un bon aspect de surface, même avec une résine époxy 4 déposée par coulage, et qui évite les déformations de la plaquette 2 sous l'effet de la contraction de la résine époxy 4 lors de son durcissement. On peut ainsi utiliser une plaquette 2 de faible épaisseur sans risquer de provoquer des cassures dans la puce 3 de circuit intégré. A titre d'exemple, on utilise une plaquette 2 présentant une épaisseur de 0,36 mm et un cadre 1 en aluminium anodisé qui présente une épaisseur de 1,2 mm. La figure 4 représente, en coupe, une variante de réalisation d'un boîtier selon la présente invention. Le cadre 1' présente ici une section en forme de "J" qui lui permet d'encadrer l'épaisseur de la plaquette 2. Cette variante de réalisation améliore encore la résistance à la déformation du boîtier. Elle présente en outre un avantage supplémentaire, qui est de constituer une barrière à l'humidité qui pourrait avoir tendance à pénétrer dans le boîtier. Dans un mode de réalisation, le cadre 1' est constitué d'au moins deux pièces pour être facilement mis en place. Les joints entre les pièces du cadre 1' sont réalisés par la résine époxy 4 lors de son coulage. Cette variante est particulièrement avantageuse dans le cas de l'encapsulation d'une puce 3 sur une plaquette 2 pourvue, sur sa face inférieure, de billes 5 de raccordement de la puce 3. En effet, dans un tel cas, la périphérie de la plaquette 2 est dépourvue de plots de raccordement de la puce 3, ce qui autorise son encadrement complet. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, le cadre rigide 1 ou 1' pourra être constitué de plusieurs épaisseurs qui une fois assemblées remplissent la même fonction. De plus, bien que dans l'exemple décrit, le boîtier soit appliqué à une plaquette 2 pourvue de billes 5 de raccordement sur sa face inférieure, l'invention s'applique à tout type de boîtiers du type comportant une plaquette isolante revêtue d'un matériau d'encapsulation. Ceci à la condition que les raccordements électriques de la puce 3 soient rendus accessibles. Par exemple, dans le cas d'une plaquette 2 comportant, en périphérie, des plots conducteurs de raccordement, on peut prévoir un cadre dont les dimensions extérieures sont inférieu res aux dimensions de la plaquette 2. Ainsi, les plots de raccordement sont laissés accessibles à l'extérieur du cadre. De même, la plaquette peut être multicouches et dépourvue de trous traversant, des plots de raccordement en face inférieure, étant reliés à des plots en face supérieure, par l'intermédiaire de pistes réalisées dans des couches conductrices entre lesquelles sont interposées des couches isolantes. En outre, l'invention s'applique à toute forme de boîtier, qu'elle soit carrée, rectangulaire, ronde, ovale, etc.. REVENDIGATIONS 1. Boîtier pour puce (3) de circuit intégré du type comportant une plaquette isolante (2) revêtue d'une couche de résine époxy (4), caractérisé en ce qu'il comporte, sur une face supérieure de la plaquette (2) recevant la puce (3), un cadre périphérique rigide (I ; 1'). 2. Boîtier pour puce de circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cadre (1 ; 1') est un cadre métallique. 3. Boltier pour puce de circuit intégré selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit cadre métallique (1 ; 1') est en aluminium anodisé. 4. Boîtier pour puce de circuit intégré selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite plaquette (2) est pourvue sur une face inférieure, d'un réseau de billes (5) de raccordement, chaque bille (5) étant reliée à un premier plot (6) de connexion d'une borne de la puce (3) disposée en face supérieure de la plaquette (2), par l'intermédiaire d'un trou métallisé (8), de pistes conductrices et d'un second plot de connexion (7). 5. Boîtier pour puce de circuit intégré selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit cadre (1') se prolonge sur la face inférieure de la plaquette (2). 6. Boîtier pour puce de circuit intégré selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit cadre (1') est constitué en au moins deux parties encadrant la plaquette (2) dans son épaisseur, un joint entre les deux parties étant formé par la résine époxy (4). 7. Boîtier pour puce de circuit intégré selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit cadre (I ; I') est collé sur la plaquette (2) préalablement au coulage d'une quantité prédéterminE de résine époxy (4). 8. Boîtier pour puce de circuit intégré selon la revendication 7, caractérisé en ce que la quantité prédéterminée de résine époxy (4) est choisie pour que la résine affleure à la surface libre du cadre (1 ; 1'). 9. Boîtier pour puce de circuit intégré selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit cadre (1 ; 1') comporte une encoche (12) de référence des raccordements électriques du circuit.