Brevet FR2747510A1 — publié le 19971017

ASSEMBLAGE DE DISPOSITIFS ELECTRONIQUES CONTEXTE DE L'INVENTION La présente invention concerne un assemblage de dispositifs électroniques et, plus particulièrement, un assemblage de dispositifs électroniques pour réaliser un réseau quadrillé de broches (PGA), un réseau quadrillé de billes (BGA) ou un module multicircuit jouant le rôle d'un support intermédiaire super-multibroche qui permet de monter (dessus) un circuit LSI (circuit à grande échelle d'intégration). Les boîtiers PGA et les boîtiers BGA prédominent sur les autres boîtiers en tant que boîtiers à semiconducteurs multibroches, c est-à-dire assemblages de dispositifs électroniques. Un boîtier PGA a des broches métalliques disposées bidimensionnellement sur un côté d'un substrat stratifié. Le boîtier PGA permet de confiner un boîtier multibroche à une superficie plus petite que celle d'un boîtier plat quadrilatère (QFP) ayant des conducteurs s'étendant dans quatre directions. Le substrat stratifié du boîtier PGA est principalement formé de céramique ou de verre époxy. Aujourd'hui, cependant, on remarque que le nombre de broches disponibles avec le boîtier PGA a atteint sa limite. Spécifiquement, il est traditionnel de connecter un circuit LSI et un substrat stratifié isolant par interconnexion par fils. Bien que l'écartement minimum praticable avec l'interconnexion par fils soit de 100 um, l'écartement des pastilles d'un circuit LSI est aussi petit que de 60 um à 80 um, tel qu'accepté d'une manière générale au stade actuel du développement. Dans ce sens, le boîtier PGA reposant sur l'interconnexion par fils semble avoir atteint sa ladite. A la lumière de ce qui précède, un support intermédiaire à bande soumis à une interconnexion par conducteurs internes en utilisant un système de support de bande ou un système d'interconnexion automatisée de bande (TAB) peut être construit en une base pour boîtier PGA ayant un certain nombre de broches s'étendant depuis le fond, comme enseigné dans, par exemple, la demande de brevet japonais publiée sous le numéro 63-175452. Comme alternative, on peut utiliser une bande de support ayant des broches pour la connexion à l'extérieur, le système de support de bande pour incorporer une plaquette à semiconducteurs, et un scellement dans de la résine en utilisant un moulage par transfert, comme décrit dans, par exemple, la demande de brevet japonais publiée sous le numéro 1-215031. Avec ces assemblages de dispositifs électroniques, il est possible d'appliquer le système de support de bande avec un écartement des interconnexions plus petit que celui des interconnexions par fils aux parties de connexion, et par conséquent de résoudre le problème énoncé ci-dessus. Le boîtier BGA réduit la distance entre le substrat isolant et le substrat de montage, et améliore ainsi la caractéristique électrique, par rapport au boîtier PGA. Cependant, le boîtier BOA, comme le boîtier PGA, augmente le nombre de câblages et par conséquent le coût. Une des solutions à ce problème peut être un boîtier à réseau quadrillé de billes à bande (TBGA) proposé dans "Electronics Mounting Technologies", vol. 11, N" 5, mai 1995. Dans le boîtier TECS, les câblages d'une bande TAB sont disposés dans un réseau quadrillé, et des perles de soudure sont fournies sur les extrémités des câblages. Cette méthode réalise un boîtier BGA avec une bande. Le boîtier TBOA est escompté réaliser une configuration BGA multibroche de faible coût parce qu'il réduit davantage le coût qu'un boîtier BGA utilisant un substrat céramique, et parce que des câblages sur un polyimide sont réalisables pour une impression fine (ligne de 40 pm et espace de 40 um). L'assemblage de dispositifs électroniques appliquant le système de support de bande aux parties de connexion exige des câblages sur un substrat stratifié, comme l'assemblage utilisant l'interconnexion par fils. Le coût du substrat augmente avec une augmentation du nombre de broches et une augmentation de la densité de câblage. En particulier, pour produire un substrat stratifié avec des câblages denses, un substrat céramique, un substrat imprimé structuré ou un substrat coûteux similaire doit être utilisé. Par conséquent, une configuration multibroche n'est pas réalisable sans augmenter le coût d'une valeur perceptible. Le nombre de broches actuellement disponibles avec le boîtier TBOA est de 100 à 600, aussi chaque fabricant négocie la planéité de la bande d'une façon particulière. Cependant, lorsque le nombre de broches augmente, à l'ordre de 1000, il est difficile de maintenir la planéité de la bande (film flexible), en particulier lorsque la bande a une grande superficie. Ceci, couplé à une augmentation du coût, a pour conséquence le besoin d'un procédé de montage sophistiqué tout en augmentant le coût global de l'assemblage. La plupart des modules multi-puce (à paillette) de l'état de l'art sont du type PGA comprenant un substrat stratifié céramique coûteux ayant des broches d'entrée/sortie sur un côté opposé au côté pour monter une puce. Cette configuration est coûteuse et est peu utilisée pour une raison de performance du coût. La technologie concernant la présente invention est aussi enseignée dans le brevet des Etats-Unis N" 4,987,100. RESUME DE L'INVENTION Il est par conséquent un objectif de la présente invention de fournir un assemblage de dispositifs électroniques permettant de monter à faible coût même un circuit LSI avec une configuration super-multibroche. Il est un autre objectif de la présente invention de fournir un assemblage de dispositifs électroniques capable d'améliorer la productivité malgré la configuration super-multibroche d'un circuit LSI tout en préservant le niveau opérationnel actuel. Il est un objectif supplémentaire de la présente invention de fournir un assemblage de dispositifs électroniques constituant un module multicircuit qui peut être facilement assemblé à faible coût. Un assemblage de dispositifs électroniques de la présente invention a au moins un boîtier de support de bande supportant un circuit intégré (IC) et ayant des trous traversants disposés bidimensionnellement dans un film et connectés électriquement au circuit intégré par un motif de câblage, et un substrat isolant ayant des broches d'entrée/sortie. Les broches d'entrée/sortie sont connectées à des pastilles fournies sur un substrat de montage, s'étendant dans et étant en contact avec les trous traversants. En conséquence, le circuit intégré et le substrat de montage sont connectés électriquement. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les objectifs, caracteristiques et avantages cidessus ainsi que d'autres de la présente invention ressortiront à la lecture de la description détaillée ciaprès faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels La fig. 1 est une vue éclatée en perspective d'un assemblage de dispositifs électroniques mettant en oeuvre la présente invention; La fig. 2 est une coupe suivant la ligne A-A de la fig. 1; La fig. 3 est une coupe fragmentaire agrandie montrant une relation de position particulière au mode de réalisation de la fig. 1; La fig. 4 est une vue éclatée en perspective montrant un autre mode de réalisation de la présente invention; et La fig. 5 est une coupe fragmentaire agrandie montrant une relation de position particulière à l'autre mode de réalisation. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES En se reportant aux fig. 1 et 2 des dessins, un assemblage de dispositifs électroniques mettant en oeuvre la présente invention est indiqué. Comme indiqué, l'assemblage comprend un boîtier de support de bande 1 chargé d'un circuit LSI 2. Un substrat isolant 3 est fourni avec des broches d'entrée/sortie 4. Un radiateur 5 est monté sur la partie centrale du dessus du substrat isolant 3. Le boîtier de support de bande 1 a une partie isolante réalisée par, par exemple, un film de polyimide épais de 50 pm. Le film de polyimide peut être remplacé par n'importe quel autre matériau isolant flexible convenable. Le film de polyimide est formé avec, par exemple, 800 trous traversants ayant un diamètre de 200 um selon un motif quadrillé carré. Un trou de dispositif est formé au centre du film et a des dimensions légèrement supérieures à celles du circuit LSI 2 afin de recevoir le circuit LSI 2. Des conducteurs intérieurs pour la connexion du circuit LSI 2 sont fournis dans le trou de dispositif. Un motif de câblage de cuivre large de 40 um est formée sur le film afin de connecter électriquement les trous traversants et les conducteurs intérieurs du trou de dispositif. Le circuit LSI 2 est une puce LSI ayant 808 broches ou bornes et a ses bornes connectées aux conducteurs intérieurs du film de polyimide ci-dessus. Après l'interconnexion des conducteurs intérieurs, une couche de résine est formée sur le circuit LSI 2 par collage (bonding) afin de protéger la puce et les parties de connexion. Le boîtier de support de bande 1 peut être fabriqué de façon aussi peu coûteuse que le boîtier TBGA de l'état de l'art qui a un coût inférieur à celui d'un câblage similaire utilisant un substrat stratifié céramique. Le substrat 3 n'a aucun câblage et ne transfère aucun signal, de sorte que la constante diélectrique et d'autres facteurs du matériau n'ont pas à être pris en compte au stade de la conception. Dans le mode de réalisation illustratif, le substrat 3 est formé de verre époxy qui est le matériau le moins coûteux. Le radiateur 5 monté sur le substrat rayonne de la chaleur engendrée par le circuit LSI 2 pendant le fonctionnement. Le radiateur 5 doit avoir de préférence un coefficient de dilatation thermique peu différent de celui du circuit LSI 2. Ceci est une considération importante particulièrement lorsque la puce LSI a une configuration multibroche de grande taille. Dans le mode de réalisation illustratif, le radiateur 5 est formé d'un alliage de cuivre et de tungstène (Cu/W) bien qu'on puisse utiliser une place de CuMo ou d'alumine. Des trous traversants sont formés dans la partie périphérique du substrat 3. Comme indiqué dans la fig. 3, les trous traversants, de numéro 7, retiennent simplement une extrémité chacun de la broche d'entrée/sortie 4 respective et n'a pas besoin d'une connexion électrique. Les broches d'entrée/sortie 4 connectent les trous traversants du boîtier de support de bande 1 et un substrat de montage, et sont habituellement formés de métal. Dans le mode de réalisation, on utilise des broches de Kovar ayant une longueur de 1 mm et un diamètre de 200 um et plaquées d'or. Le substrat 3 et le boîtier de support de bande 1 sont combinés en une configuration PGA, comme indiqué dans la fig. 3 en une coupe. La fig. 3 montre la relation de position entre les broches d'entrée/sortie 4 (une seule est indiquée) et le boîtier de support de bande 1 en détail. Dans la fig. 3, les mêmes éléments structuraux que ceux indiqués dans les fig. 1 et 2 sont désignés par les mêmes numéros de référence. Comme indiqué, une extrémité de la broche 4 est reçue de manière fixe dans le trou traversant du substrat isolant 3. La broche 4 est alignée avec et passe dans un trou traversant 8 formé dans le boîtier de support de bande 1, comme illustré. Dans le mode de réalisation illustratif, la broche d'entrée/sortie 4 et le trou traversant ont tous deux un diamètre de 200 um. Cependant, les broches 4 peuvent avoir de façon avantageuse un diamètre légèrement plus grand que celui des trous traversants, en considérant la résistance mécanique au moment du contact. Par exemple, chaque broche 4 peut avoir un diamètre de 220 um à 250 pm pour le diamètre de 200 um de chaque trou traversant. Si le remplacement du boîtier de support de bande 1 n'est pas escompté dans le futur, alors la broche 4 et le trou traversant 8 du boîtier de support de bande 1 peuvent être soudés (soudage à chaud) ou peuvent adhérer l'un à l'autre. Dans l'assemblage indiqué dans la fig. 3, le bout de chaque broche d'entrée/sortie 4 est fixé par de la soudure 10 à une pastille 9 fournie sur un substrat de montage 6. Dans cet état, le circuit LSI 2 et le substrat de montage 6 sont connectés électriquement ensemble par la broche 4. Un plan de masse 11 est formé sur l'arrière du boîtier de support de bande 1. De cette manière, le mode de réalisation réalise un boîtier ayant un plus grand nombre de broches que le boîtier classique sans avoir recours à des pièces coûteuses, comprenant un substrat stratifié, ou à des technologies coûteuses. En se reportant à la fig. 4, un autre mode de réalisation de la présente invention va être décrit. Dans la fig. 4, les mêmes éléments structuraux que ceux indiqués dans la fig. 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence, et leur description détaillée ne sera pas faite afin d'éviter une redondance. Comme indiqué, ce mode de réalisation a trois boîtiers de support de bande 1-1, 1-2 et 1-3 empilés sur l'arrière du substrat isolant 3, des circuits LSI 2-1, 2-2 et 2-3 ayant chacun une fonction particulière sont respectivement montés sur les boîtiers de support de bande 1-1, 1-2 et 1-3, constituant des supports de bande. Les circuits LSI 2-1 à 2-3 sont différents les uns des autres en ce qui concerne la relation avec les broches d'entrée/sortie 4 et le câblage. Cependant, les broches 4 s'étendent dans les trous traversants alignés des circuits LSI 2-1 à 2-3, connectant électriquement les circuits LSI 2-1 à 2-3 à un substrat de montage, non indiqué. Ici, les broches 4 pour connecter les circuits LSI 2-1 à 2-3, les broches 4 pour connecter un certain circuit LSI au substrat de montage, les broches 4 pour connecter tous les circuits LSI au substrat de montage et ainsi de suite peuvent être établies par un procédé de câblage. La fig. 5 montre la relation de position entre les broches d'entrée/sortie 4, le substrat isolant 3 et les boîtiers de support de bande 1-1 à 1-3 en détail. Comme indiqué, des broches d'entrée/sortie 4-1, 4-2 et 4-3 (correspondant aux broches 4 indiquées dans la fig. 4) ont chacune une de leurs extrémités reçue de manière fixe dans le trou traversant correspondant du substrat isolant 3. Les broches 4-1 à 4-3 s'étendent dans les trous traversants des boîtiers de support de bande 1-1 à 1-3. Les autres extrémités des broches 4-1, 4-2 et 4-3 sont connectées électriquement respectivement à des pastilles 9-1, 9-2 et 9-3 fournies sur le substrat de montage 6. Le substrat de montage 6 est réalisé comme une carte de câblage stratifiée contenant des couches de câblage 12. La pastille 9-1 est connectée via un trou de passage 13. Supposons que les circuits LSI 2-1 à 2-3 indiqués dans les fig. 4 et 5 sont des RAM (mémoires vives). Alors, un module de mémoire est réalisable s'il est conçu pour que seules les broches de sélection des RAM puissent être connectées individuellement et si les autres broches peuvent être connectées en commun. D'autre part, supposons que le circuit LSI 2-1 est un microprocesseur alors que les circuits LSI 2-2 et 2-3 sont des RAM. Alors, un module multi-puce avec une mémoire cache est réalisable si les boîtiers de support de bande 1-2 et 1-3, excepté leurs broches de sélection, peuvent être connectés aux broches d'adresse et aux broches de données du circuit LSI 2-1 et si les broches de sélection des boîtiers 1-2 et 1-3 peuvent être connectées individuellement. Comme énoncé ci-dessus, ce mode de réalisation permet de produire plus facilement un module multi-puce qu un module classique ayant des puces disposées côte à côte sur un substrat céramique. En outre, parce que le mode de réalisation n'a pas besoin d'un substrat stratifié, il est peu coûteux. De plus, les circuits LSI peuvent être testés au moment de la mise sous boîtier du support de bande, prévenant le montage de puces défectueuses. En résumé, on peut voir que la présente invention est apte à la construction facile et à faible coût d'un boîtier multibroche. Spécifiquement, un boîtier de support de bande peut être fabriqué de façon aussi peu coûteuse que le boîtier TBGA de l'état de l'art qui a un coût inférieur à celui d'un câblage similaire utilisant un substrat stratifié céramique. Parce que la constante diélectrique et d'autres facteurs du matériau constituant un substrat isolant n'ont pas à être pris en compte, on peut utiliser le matériau le moins coûteux. De plus, des broches d'entrée/sortie fournies sur le substrat isolant connectent électriquement le boîtier de support de bande et un substrat de montage, s'étendant dans des trous traversants formés dans le boîtier. Ce genre de connexion électrique est identique à la connexion d'un boîtier PGA. En outre, la présente invention réalise facilement un module multi-puce ayant plusieurs boîtiers de support de bande supportant chacun un circuit LSI ayant une fonction particulière, et permettant aux broches d'entrée/sortie de s'étendre simplement dans leurs trous alignés. De plus, le module multi-puce a un faible coût parce qu'il n'a pas besoin d'un substrat stratifié. Diverses modifications seront possibles pour les personnes qualifiées dans l'art après la lecture des enseignements de la présente description sans s'éloigner de sa portée. Par exemple, la présente invention est applicable même au montage par trous traversants, au montage d'attaches et à d'autres méthodes classiques de montage. REVENDICATIONS 1. Assemblage de dispositifs électroniques comportant - au moins un boîtier de support de bande (1) supportant un circuit intégré (2) et ayant des trous traversants (8) disposés bidimensionnellement dans un film et connectés électriquement audit circuit intégré par un motif de câblage; et - un substrat isolant (3) ayant des broches d'entrée/sortie (4); dans lequel lesdites broches d'entrée/sortie (4) sont connectées à des pastilles (9) fournies sur un substrat de montage (6), s'étendant dans et étant en contact avec lesdits trous traversants (8), de telle sorte que ledit circuit intégré et ledit substrat de montage sont connectés électriquement. 2. Assemblage selon la revendication 1, dans lequel ledit substrat isolant (3) comporte un radiateur (5) monté sur une partie centrale du dessus dudit substrat isolant, une pluralité de trous traversants (7) formés dans une partie périphérique dudit substrat isolant, et lesdites broches d'entrée/sortie (4) reçues chacune de manière fixe dans un de ladite pluralité de plusieurs trous traversants (7) à une extrémité. 3. Assemblage selon la revendication 1, dans lequel plusieurs boîtiers de support de bande (1-1, 1-2, 1-3) supportent chacun un circuit intégré respectif (2-1, 2-2, 2-3) ayant une fonction particulière et permettent auxdites broches d'entrée/sortie (4) de s'étendre à travers les trous traversants (8) alignés avec les trous traversants (8) des autres boîtiers de support de bande, constituant un module multi-puce. 4. Assemblage selon la revendication 3, dans lequel ledit substrat isolant (3) comporte un radiateur (5) monté sur une partie centrale du dessus dudit substrat isolant, une pluralité de trous traversants (7) formés dans une partie périphérique dudit substrat isolant, et lesdites broches d'entrée/sortie (4) reçues chacune de manière fixe dans un de ladite pluralité de trous traversants (7) à une extrémité.