Brevet FR2828765A1 — publié le 20030221

..................................................;.;..................... .:..:................:. B01/4874FR PORTE-PUCE DE SEMICONDUCTEUR A SYSTEME DE REFROIDISSEMENT ET RADIATEUR ADAPTE 0 La présente invention concerne un porte-puce de semiconducteur comportant un système de reDroidissement ainsi qu'un radiateur adapté. Cornme représenté sur la Figure 1, un dispositif de dissipation de chaleur selon la technique antérieure pour puces de semiconducteur est simplement un radiateur 13' destiné à couvrir une puce 1' de semiconducteur sur un substrat 15'. Deux bosses métalliques 11' sont disposées sur le substrat 1 5' pour supporter la puce 1' de semiconducteur. Un adhésif 12' conduisant la chaleur est appliqué entre le dessus de la puce 1' de semiconducteur et la face inférieure du radiateur 13'. Le bord inférieur du radiateur 13' est fixé au substrat 15' par un adhésif. La Figure 2 représente un autre dispositif de dissipation de chaleur selon la technique antérieure pour des puces de semiconducteur. Comme représenté, la puce 2' de semiconducteur est tout d'abord connectée au substrat 25' par des fils 21' d'or, enveloppée dans de la résine époxy 24', en appliquant une couche d'a&ésif 22' conducteur de la chaleur par dessus la résine époxy 24', puis le radiateur 23' est fixé sur l'a&ésif 22' conduisant la chaleur. La présente invention vise à réaliser un porte-puce de semiconducteur à système de refroidissement présentant un effet de dissipation de chaleur amélioré, pouvant filtrer le bruit et réduire l' inductance. Le porte-puce à système de refroidissement selon l'invention comprend un radiateur ayant une section transversale en forne de U à l'envers, formant de ce fait un évidement dans le bas de sa partie intérieure, conçu pour couvrir au moins une puce de semiconducteur. Une pluralité de broches s'étendent vers le bas depuis un bord périphérique inférieur dudit radiateur. Chacune desdites broches comporte un col, une tate plus grosse et une fente ouverte qui sépare en deux parties ledit col et ladite tête plus grosse. Ce porte-puce comprend également un substrat comportant une pluralité de trous traversants dont la position et les dimensions permettent de recevoir les broches du radiateur. Le substrat comporte une pluralité de bosses métalliques pour supporter une puce de semiconducteur. Une couche d'a&ésif conduisant la chaleur est avantageusement appliquée sur le semiconducteur. Le radiateur est monté sur le substrat. Les broches s'étendent à travers lesdits trous traversants et ledit évidement en étant fixées sur le dessus de la puce de s emiconducteur à l' aide de l'adhésif conduisant la chaleur. Les têtes plus grosses des broches sont insérées dans les trous traversants et les cols des broches sont engagés dans les trous traversants. Dans un mode de réalisation avantageux, le substrat comporte en s outre un circuit de mise à la terre connecté aux trous traversants. Dans un mode de réalisation, le porte-puce comporte en outre une carte de circuit imprimé sur le dessus de laquelle se trouvent un circuit électrique et des plots. Le substrat présente sur le dessous des boules d'étain réunies par brasage auxdits plots de la carte de circuit imprimé, et lesdites têtes plus grosses des broches o étant réunies par brasage auxdits plots de la carte de circuit imprimé afin de renforcer mécaniquement toute la structure et d'accrotre la capacité de dissipation. Le radiateur selon l'invention peut couvrir au moins une puce de semiconducteur. I1 présente une section transversale en forme de U à l'envers, formant de la sorte un évidement dans le bas de sa partie intérieure, conçu pour couvrir au moins une puce de semiconducteur. Une pluralité de broches s'étendent vers le bas depuis un bord inférieur périphérique du radiateur, chacune desdites broches comportant un col, une tête plus grosse et une fente ouverte séparant en deux parties ledit col et ladite tête plus grosse. - L'invention et nombre des avaritages qui s'y attachent appara^tront facilement plus clairement en référence à la description détaillée ciaprès, faite en considération des dessins annexés, sur lesquels: la Figure 1 représente un premier dispositif de dissipation de chaleur selon la technique antérieure pour une puce de semiconducteur; la Figure 2 représente un deuxième dispositif de dissipation de 2s chaleur selon la technique antérieure pour une puce de semiconducteur; la Figure 3A est une vue éclatée de la présente invention; la Figure 3B est une vue assemblée de la présente invention; et la Figure 4 représente la connexion entre la présente invention et la carte de circuit imprimé. Considérant les dessins et en particulier les figures 3A et 3B de ceux-ci, la présente invention comprend globalement un radiateur 1S et un substrat 14. Le radiateur 15 a une section transversale en forme de U à l'envers, formant de la sorte un évidement 160 dans le bas de la partie intérieure, et une pluralité de broches 151 s'étendant vers le bas depuis -le bord périphérique inférieur du radiateur 15. La broche 151 comporte un col 154, une tête 153 plus grosse et une fente ouverte 152 séparant en deux parties la tête 153 plus grosse et le col 154. Le substrat 14 comporte une pluralité de trous traversants dont la position et les dimensions permettent de recevoir les broches 151 du radiateur 15. Le substrat 14 comporte un circuit de mise à la terre connecté aux trous traversants 142. Sur le substrat 14 sont disposées plusieurs bosses métalliques 12 servant à supporter lo la puce 11 de semiconducteur. Une couche d'adhésif 13 conduisant la chaleur est appliquée par-dessus le semiconducteur 11. Le radiateur 15 est monté sur le substrat 14, les broches lS1 s'étendant à travers les trous traversants 142 et l'évidement 160, fixées sur le dessus de la puce 11 de semiconducteur à l'aide de l'adhésif 13 conduisant la chaleur. En même temps, les têtes 153 plus grosses des broches 151 sont introduites dans les trous 142 de façon que le col 154 des broches 151 soit engagé dans les trous 142 (cf. figures 3A et 3B). De préférence, le radiateur 15 est en aluminium, en cuivre ou analogue de façon que la chaleur générée par la puce 11 de semiconducteur pendant son fonctionnement soit transtérée dans le radiateur 15, lui-même étant refroidi par de l'air. D'autre part, la chaleur générée par la puce 11 de semiconducteur est transférée vers le circuit 41 de mise à la terre par l'intermédiaire des trous 142. Le circuit 141 de mise à la terre sert également à filtrer le bruit et à réduire l'inductance. En outre, comme le radiateur 15 est fixé au substrat 14, le radiateur permet de mâîtriser de façon excellente la pression exercée sur la puce 11 de semiconducteur et la distance entre le radiateur 15 et la puce 11 de semiconducteur est maintenue à une valeur fixe, ce qui assure la fiabilité de la capacité de dissipation selon la présente invention.: Comme représenté sur la Figure 4, le porte-puce 1 peut être connocté à une carte de circuit imprimé sur le dessus de laquelle se trouvent un circuit électrique 21 et des plots 22. Comme représenté, les boules d'étain 143 sur le dessous du porte-puces 1 sont réunies par brasage aux plots 22 de la carte 2 de circuit imprimé. De plus, les têtes 153 plus grosses des broches 151 du radiateur 15 peuvent être réunies par brasage aux plots 22 de la carte de circuit imprimé afin de renforcer mécaniquement l'ensemble de la structure et d'accroître la capacité de dissipation. REVENDICATIONS 1. Radiateur (15) conçu pour couvrir au moins une puce (11) de semiconducteur, caractérisé en ce que ledit radiateur (15) a une section transversale en forme de U à l'envers, formant de la sorte un évidement (160) dans le bas de sa partie intérieure, conçu pour couvrir au moins une puce (11) de semiconducteur, et une pluralité de broches (151) s'étendant vers le bas depuis un bord inférieur périphérique dudit radiateur, chacune desdites broches (151) comportant un col (154), une tête (153) plus grosse et une fente ouverte (152) séparant en deux parties ledit col (154) et ladite tête (153) plus grosse. 2. Porte-puce (1) à système de reDroidissement, comprenant: un radiateur (15), ledit radiateur ayant une section transversale en forme de U à l'envers formant de ce fait un évidement (160) dans le bas de sa partie intérieure, conçu pour couvrir au moins une puce (11) de semiconducteur, et une pluralité de broches (151) s'étendant vers le bas depuis un bord périphérique inférieur dudit radiateur, chacune desdites broches (151) comportant un col (154), une tête (153) plus grosse et une fente ouverte (152) qui sépare en deux parties ledit col (154) et ladite tête (153) plus grosse; et un subshat comportant une pluralité de trous traversants (142) dont la position et les dimensions permettent de recevoir lesdites broches (151) dudit radiateur (15), ledit substrat (14) comportant une pluralité de bosses métalliques (152) sur celui-ci pour supporter une puce (11) de semiconducteur, une couche d'adhésif (13) conduisant la chaleur étant appliquce par-dessus ledit semiconducteur (11), ledit radiateur (15) étant monté sur ledit substrat (14), lesdites broches (151) s'étendant à travers lesdits trous traversants (142) et ledit évidement (160) étant fixées sur le dessus de ladite puce (11) de semiconducteur à l'aide de l'adhésif (13) conduisant la chaleur, lesdites têtes (l53) plus grosses desdites broches (151) étant insérées dans lesdits trous traversants (142), lesdits cols (154) desdites broches (151) étant engagés dans lesdits trous traversant (142). 3. Porte-puce (1) à système de retroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit substrat (14) comporte un circuit de mise à la terre connecté auxdits trous traversants (142). 4. Porte-puce (1) à système de reDroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une carte (2) de circuit imprimé sur le 3s dessus de laquelle se trouvent un circuit électrique (21) et des plots (22), ledit s substrat (14) ayant sur le dessous des boules d'étain (143) réunies par brasage auxdits plots (22) de ladite carte (2) de circuit imprimé, et lesdites totes (153) plus grosses desdites broches (151) étant réunies par brasage auxdits plots (22) de la carte (2) de circuit imprimé akin de renforcer mécaniquement toute la structure et d'accroî*e la