Brevet FR2856520A1 — publié le 20041224

i Dispositif semi-conducteur à billes de connexion électrique entre une puce de circuits intégrés et une plaque support et procédé pour sa fabrication La présente invention concerne le domaine des dispositifs semi-conducteurs à puce de circuits intégrés. Des dispositifs semi-conducteurs connus comprennent une plaque support de connexion électrique présentant sur une face avant des zones de connexion électrique, une puce de circuits intégrés placée 10 à distance de la face avant de la plaque support et munie de plots de connexion électrique situés en face des zones de connexion électrique de la plaque support, des billes de connexion électrique interposées entre et soudées sur lesdits plots de la puce et lesdites zones de la plaque support, ainsi qu'une matière de remplissage, non conductrice 15 de l'électricité, qui remplit l'espace entre la plaque support et la puce de circuits intégrés en noyant les billes de connexion électrique. En outre, il est courant que la face avant de la plaque support soit munie d'une couche de protection, en général un vernis, dans laquelle sont ménagées des ouvertures découvrant au moins partiellement lesdites 20 zones de connexion électrique. Pour fabriquer de tels dispositifs semi-conducteurs, on dépose sur la plaque support, sensiblement au milieu de l'emplacement qu'occupera la puce intégrée, une goutte de matière de remplissage. Puis, on met en place la puce de circuits intégrés préalablement munie 25 de billes de connexion électrique sur ces plots, le mouvement d'approche de la puce de circuits intégrés vers la plaque support provoquant l'étalement de la goutte de matière de remplissage. Ensuite, on procède au soudage des billes de connexion électrique sur les zones de la plaque support et au durcissement de la matière de 30 remplissage. Il a pu être observé que, lors de l'étalement de la matière de remplissage, des bulles ou des micro-bulles d'air sont emprisonnées dans cette matière de remplissage, notamment sur ou dans le voisinage des billes de connexion électrique et principalement dans les ouvertures locales ménagées dans la couche de protection au-dessus des zones de connexion électrique de la plaque support. De telles bulles emprisonnées affaiblissent la résistance 5 mécanique et les liaisons électriques entre la puce de circuits intégrés et la plaque support par l'intermédiaire des billes de connexion électrique et nuisent d'une manière générale à la qualité des dispositifs semi-conducteurs obtenus. La présente invention a pour but de réduire les inconvénients 10 mentionnés ci-dessus. La présente invention a tout d'abord pour objet un dispositif semiconducteur comprenant une plaque support de connexion électrique, une puce de circuits intégrés disposée à un emplacement de ladite plaque support et placée à distance de cette plaque support, une multiplicité de 15 billes de connexion électrique reliant des zones de connexion électrique de ladite plaque support et des plots correspondants de connexion électrique de ladite puce et une matière de remplissage remplissant au moins partiellement l'espace séparant la puce et la plaque. Selon la présente invention, la surface de ladite plaque support, 20 qui présente lesdites zones de connexion électrique, est munie d'une couche intermédiaire en une matière isolante dans laquelle sont ménagees des ouvertures au-dessus desdites zones de connexion électrique et des rainures complémentaires d'écoulement. Selon la présente invention, ladite couche intermédiaire 25 comprend de préférence des rainures d'écoulement qui s'étendent à partir de la partie centrale dudit emplacement. Selon la présente invention, ladite couche intermédiaire comprend de préférence des rainures d'écoulement qui s'étendent autour de la partie centrale dudit emplacement. Selon la présente invention, ladite couche intermédiaire comprend de préférence des rainures d'écoulement qui passent devant lesdites zones de connexion électrique. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur tel qu'il vient dêtre défini. Selon la présente invention, ce procédé consiste: à munir la surface de ladite plaque présentant lesdites zones de connexion électrique d'une couche d'une matière isolante en ménageant dans cette couche des ouvertures au-dessus desdites zones de connexion électrique 5 et des rainures complémentaires d'écoulement; à déposer au moins une goutte de la matière de remplissage à l'état liquide sur ledit emplacement; à mettre en place ladite puce au-dessus de la plaque support en interposant lesdites billes de connexion électrique, de telle sorte que ladite goutte s'écoule et remplisse au moins partiellement 10 ledit espace; et à provoquer la soudure desdites billes et le durcissement de la matière de remplissage. Selon la présente invention, ce procédé consiste de préférence à munir la puce des billes de connexion électrique préalablement à sa mise en place. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un dispositif semiconducteur décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin sur lequel: - la figure 1 représente une vue de dessus d'une plaque support selon la présente invention 20 - la figure 2 représente une coupe médiane de la plaque support de la figure 1; - la figure 3 représente une vue de dessus de la plaque support précitée, après dépôt d'une goutte de matière de remplissage; - la figure 4 représente une coupe médiane de la plaque support de la figure 3; - la figure 5 représente une coupe transversale d'un dispositif semi- conducteur en cours de fabrication; et la figure 6 représente le dispositif semi-conducteur en fin 30 d'opération de fabrication. Pour la fabrication d'un dispositif semi-conducteur 1 tel que représenté sur la figure 6, on dispose d'une plaque support de connexion électrique 2 réalisée de la manière suivante. En se reportant essentiellement aux figures 1 et 2, on peut voir que la plaque support de connexion électrique 2 présente sur une surface avant 3 une multiplicité de zones de connexion électrique 4 qui sont réparties le long des côtés d'un carré arbitraire d'un emplacement 5 et reliées à un réseau de connexion éventuellement intégré. La surface 3 de la plaque support 2 est munie d'une couche intermédiaire de protection isolante 6, par exemple d'un vernis, dans laquelle sont ménagées différentes rainures telles que définies ci-après en exemple, ces rainures pouvant être réalisées par attaque chimique 10 de la couche 6 au travers d'un masque. La couche 6 présente quatre rainures extérieures 7 s'étendant circonférentiellement et se rejoignant de manière à constituer les côtés d'un carré, ces rainures passant au-dessus des zones de connexion électrique 4 et découvrant ces dernières partiellement. La couche 6 présente également quatre rainures radiales 8 formant une croix, dont les extrémités intérieures se rejoignent au centre de l'emplacement 5 et dont les extrémités extérieures rejoignent les coins du carré constitués par les rainures circonférentielles extérieures 7. La couche 6 présente en outre quatre rainures circonférentielles intermédiaires 9 qui s'étendent parallèlement aux rainures 7, dont les extrémités rejoignent les rainures radiales 8 et qui ainsi constituent les côtés d'un carré plus petit que le carré constitué par les rainures 7. La couche 6 comprend enfin des rainures radiales 10 qui 25 rejoignent les parties médianes des rainures circonférentielles extérieures 7 et des rainures circonférentielles intermédiaires 9. Ainsi, les rainures 7 et 9 s'étendent autour de la partie centrale de l'emplacement 5, les premières à plus grande distance que les deuxièmes, les rainures 8 s'étendant à partir de la partie centrale de 30 l'emplacement 5. Comme le montrent les figures 3 à 5, on place la plaque support 2 horizontalement, la couche 6 étant au-dessus. On dépose par tout moyen connu une goutte 11 d'une matière de remplissage liquide au milieu de l'emplacement 5. Après un premier contact ponctuel, la goutte liquide 11 s'étale à partir de la partie centrale de l'emplacement 5. Lors de cet étalement, les rainures 7, 8, 9 et 10, au moins partiellement, assurent un guidage d'au moins la couche inférieure de la goutte 11 depuis la 5 partie centrale de l'emplacement 4 et constituent ainsi des rainures d'écoulement. Ensuite, comme le montre la figure 5, on amène au-dessus de l'emplacement 4, à l'aide d'un outil de positionnement non représenté, une puce de circuits intégrés 12 préalablement munie sur sa face 10 inférieure 13 de billes métalliques de connexion électrique 14 soudées sur des plots de connexion électrique 15 de cette puce. Puis, on met en place la puce de circuits intégrés 12 sur la plaque support 2 dans une position telle qu'elles s'étendent parallèlement et à distance de la plaque support 2 et que les billes de 15 connexion électrique 14 viennent respectivement en contact avec les zones de connexion électrique 3 de cette plaque au travers des rainures 6 ménagées dans la couche intermédiaire 6 de protection. Ce faisant, la goutte de matière de remplissage 11 poursuit son étalement en étant guidée par les rainures d'écoulement 7, 8, 9 et 10 jusqu'à remplir 20 l'espace entre la plaque support 2 et la puce de circuits intégrés 12. Après quoi, on provoque la soudure des billes de connexion électrique 12 sur les zones de connexion électrique 4 de la plaque support 2 et on provoque le durcissement de la matière de remplissage 11. On obtient alors le dispositif semi-conducteur 1 représenté sur la 25 figure 6. Les rainures d'écoulement 7, 8, 9 et 10 contribuent au guidage de la matière de remplissage 11 et à sa répartition dans l'espace séparant la plaque support 2 et la puce de circuits intégrés 12. En effet, les rainures 8 et 10 assurent un guidage radial de la matière de 30 remplissage 11 à partir de la partie centrale de l'emplacement 5 et les rainures circonférentielles 7 et 9, qui s'étendent autour de la partie centrale de l'emplacement 5, assurent un guidage circonférentiel de la matière de remplissage 11 sur l'emplacement 4. En outre, les rainures d'écoulement 7, 8, 9 et 10 permettent d'éviter ou pour le moins de limiter l'emprisonnement de bulles ou de micro-bulles d'air dans la matière de remplissage 11, notamment dans la zone sensible des interfaces entre les zones de connexion électrique 4 de la plaque support 2 et les billes de connexion électrique 14. A titre d'exemple, la couche 6 peut présenter une épaisseur sensiblement égale à 30 microns; l'épaisseur de l'espace séparant la plaque support 2 et la puce 12, c'est-à-dire de l'espace entre la couche 6 et la puce 12 peut être sensiblement égale à 40 microns; et la 10 largeur des rainures 7, 8, 9 et 10 peut être comprise entre cinquante microns et 300 microns. La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. En particulier, les rainures d'écoulement ménagées dans la couche supérieure 6 pourraient présenter d'autres dispositions 15 permettant aussi d'obtenir un guidage de l'écoulement vers l'extérieur et/ou périphériquement. REVENDICATIONS 1. Dispositif semi-conducteur comprenant une plaque support de connexion électrique, une puce de circuits intégrés disposée à un emplacement de ladite plaque support et placée à distance de cette plaque support, une multiplicité de billes de connexion électrique reliant 5 des zones de connexion électrique de ladite plaque support et des plots correspondants de connexion électrique de ladite puce et une matière de remplissage remplissant au moins partiellement l'espace séparant la puce et la plaque, caractérisé par le fait que la surface de ladite plaque support (2), qui présente lesdites zones de connexion électrique (4), est 10 munie d'une couche intermédiaire (6) en une matière isolante dans laquelle sont ménagees des ouvertures (7) au-dessus desdites zones de connexion électrique et des rainures complémentaires d'écoulement (8, 9 et 10). 2. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 1, 15 caractérisé par le fait que ladite couche intermédiaire comprend des rainures d'écoulement (8,10) qui s'étendent à partir de la partie centrale dudit emplacement. 3. Dispositif semi-conducteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite couche intermédiaire comprend des 20 rainures d'écoulement (7, 9) qui s'étendent autour de la partie centrale dudit emplacement. 4. Dispositif semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite couche intermédiaire comprend des rainures d'écoulement (7) qui passent devant 25 lesdites zones de connexion électrique. 5. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur comprenant une plaque support, une puce de circuits intégrés disposée à un emplacement de ladite plaque support et placée à distance de cette plaque support, une multiplicité de billes de connexion électrique reliant 30 des zones de connexion électrique de ladite plaque support et des plots correspondants de connexion électrique de ladite puce et une matière de remplissage remplissant au moins partiellement l'espace séparant la puce et la plaque, caractérisé par le fait qu'il consiste: à munir la surface de ladite plaque support (2) présentant lesdites zones de connexion électrique d'une couche intermédiaire en une matière isolante en ménageant dans cette couche des ouvertures (7) au-dessus desdites zones de connexion électrique (4) et des rainures complémentaires d'écoulement, à déposer au moins une goutte de la matière de remplissage (11) à l'état liquide sur ledit emplacement, à mettre en place ladite puce (12) au-dessus de la plaque support en interposant lesdites billes de connexion électrique (14), de telle sorte 10 que ladite goutte s'écoule et remplisse au moins partiellement ledit espace, et à provoquer la soudure desdites billes (14) et le durcissement de la matière de remplissage (11). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il 15 consiste à munir la puce des billes de connexion électrique la puce préalablement à sa mise en place.