Brevet FR2861216A1 — publié le 20050422

Boîtier semi-conducteur à puce sur plaque-support La présente invention concerne le domaine général des boîtiers semiconduteurs. On connaît actuellement des boîtiers semi-conducteurs qui comprennent une plaque-support en un matériau non conducteur de l'électricité, une puce fixée par collage en un endroit d'une face de cette plaque-support, des fils de connexion électrique qui relient des plots de la puce à des vias de connexion électrique qui traversent la plaque-support, un bloc d'encapsulation de forme parallélipipédique qui enrobe la puce et les fils électriques, et des billes de connexion électrique fixées sur les vias à l'opposé de la puce. De tels boîtiers présentent l'inconvénient de confiner les puces dans des matériaux très mauvais conducteurs thermiques si bien que, dans le cas de puces générant de la chaleur, cette chaleur est difficilement dissipée et nuit au fonctionnement électronique des boîtiers. La présente invention a notamment pour but de proposer un boîtier semiconducteur dont la structure permet d'améliorer la dissipation de la chaleur générée par la puce. Le boîtier semi-conducteur selon l'invention comprend une plaque support en un matériau non conducteur de l'électricité et munie de moyens traversants de connexion électrique formés à l'extérieur d'une zone de fixation prévue sur sa face avant, une puce de circuits intégrés fixée sur cette zone de fixation, des fils de connexion électrique reliant des plots avant de la puce à des plots avant desdits moyens de connexion électrique. Selon l'invention, la face avant de ladite plaque est munie d'au moins une couche avant intermédiaire en un matériau conducteur thermique s'étendant au moins en partie en dessous de la puce, la face arrière de ladite plaque est munie d'au moins une couche arrière en un matériau conducteur thermique s'étendant au moins en partie à l'opposé de ladite couche avant et lesdites couches avant et arrière sont reliées par des vias en un matériau conducteur thermique remplissant des trous traversants ménagés au travers de ladite plaque. Selon la présente invention, le boîtier comprend de préférence des billes en un matériau conducteur thermique, fixées sur ladite couche arrière. Selon la présente invention, ladite couche avant s'étend de préférence audelà de la périphérie de la puce et porte un anneau en saillie entourant à distance la périphérie de la puce et arrêtant l'écoulement d'une colle de fixation de cette dernière. Selon la présente invention, lesdites couches avant et arrière sont de préférence en un matériau conducteur de l'électricité, au moins un plot avant de ladite couche avant étant relié à au moins un plot avant de la puce par au moins un fil de connexion électrique. Selon la +présente invention, ledit anneau s'étend de préférence entre la périphérie de la puce et ledit plot avant de ladite couche avant. Selon la présente invention, lesdits moyens de connexion électrique comprennent de préférence des vias en un matériau conducteur de l'electricité remplissant des trous traversant ménagés au travers de ladite plaque. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un boîtier semiconducteur décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin sur lequel: la figure 1 représente une coupe transversale d'un boîtier semi-conducteur selon la présente invention; et la figure 2 représente une vue de dessus du boîtier semi-conducteur de la figure 1. Le boîtier semi-conducteur 1 représenté sur les figures, qui est généralement de forme parallélipipédique, comprend une plaque-support 2 carrée ou rectangulaire, en un matériau non conducteur de l'électricité et mauvais conducteur thermique, dont la face avant 4 présente une zone de fixation 3 entourée par une zone de connexion 4. Dans sa zone de fixation 3, la plaque-support 2 présente une multiplicité de passages traversants 5 répartis en surface, qui sont complètement remplis par des vias 7 en au moins un matériau conducteur thermique et de préférence conducteur électrique. Dans sa zone de connexion 4, la plaque-support 2 présente une multiplicité de passages traversants 6 répartis périphériquement, qui sont complètement remplis par des vias 8 en au moins un matériau conducteur électrique et de préférence bon conducteur thermique. Sur sa zone de fixation 3, la face avant 4 de la plaque support 2 est recouverte par au moins une couche avant 9 en un matériau conducteur thermique et de préférence conducteur électrique. Une zone 10 de la face arrière 11 de la plaque-support 2, opposée à la zone de fixation 9 et sensiblement correspondante, est également recouverte par au moins une couche arrière 12 en un matériau conducteur thermique et de préférence conducteur électrique. Ainsi, la couche avant 9 et la couche arrière 12 sont thermiquement reliées par les vias conducteurs thermiques 7. Sur la couche avant 9 est fixée la face arrière d'une puce de circuits intégrés 13 par l'intermédiaire d'une couche de colle 14, la puce 14 étant située sensiblement au milieu de la plaque-support 2 et la couche avant 9 s'étendant au-delà de toute la périphérie de la puce 13. La couche 9 porte, à distance de la périphérie de la puce 13, un anneau de retenue 15 qui constitue une barrière pour la couche de colle 14. La face avant de la puce 13 est munie de plots de connexion électrique 16 qui sont reliés par des fils de connexion électrique 17 respectivement à des couches localisées 18 qui recouvrent les plots de connexion électrique 8, distantes de la couche 9. Le boîtier 1 comprend en outre un bloc parallèlépipédique de matériau d'enrobage isolant, qui s'étend en avant de la plaque-support et qui encapsule la puce 13 et les fils de connexion électrique 17. En arrière de la plaque-support 2 est déposée une couche 20 en un matériau organique de finition qui est traversée par des billes 21 de connexion thermique et de préférence électrique respectivement fixées sur la face arrière des vias de connexion 7 et par une multiplicité de billes 22 en un matériau conducteur électrique et de préférence thermique respectivement fixées sur la face arrière des vias de connexion 8. Il résulte de ce qui précède que la chaleur produite par la puce 13 lors de son fonctionnement peut être au moins en partie captée par la couche avant 9 et être transmise à la couche arrière 12 par l'intermédiaire des vias 7 pour être dissipée extérieurement au boîtier 1. Les billes 21 peuvent également participer à cette dissipation, directement ou par l'intermédiaire d'une plaque sur laquelle elles pourraient être connectées. Les billes 22 peuvent également participer à cette dissipation. Par ailleurs, dans l'exemple représenté, la face avant de la puce 13 présente des plots de connexion électrique 23 qui sont reliés par des fils de connexion électrique 24 à la couche avant 9, sur la partie de cette dernière extérieure à l'anneau de retenue 15, ces fils 23 étant également noyés dans le bloc d'encapsulation 19. Ainsi, les plots 23 de la puce 13, qui peuvent être des plots de masse, sont électriquement reliés aux billes 21 en vue d'une connexion électrique extérieure. Le boîtier semi-conducteur 1 peut être fabriqué de la manière suivante. Disposant d'une plaque-support 2, on dépose une couche avant et une couche arrière, par exemple de cuivre, sur ses faces opposées 4 et 11. On perce, par exemple par attaque chimique ou au laser, au travers de la couche de cuivre avant précédemment déposée et dans la plaque-support 2 les trous 5 et 6, jusqu'à la couche de cuivre arrière. On dépose sur la face avant une couche de cuivre qui recouvre les parties non percées de la couche précédente et qui recouvre les parois des trous 5 et 6 et le fond de ces trous sur la couche arrière précédemment déposée. On remplit par l'avant les trous 5 et 6 de cuivre ou d'une autre matière conductrice thermique et électrique. On recouvre à nouveau toute la face avant d'une couche de cuivre d'égalisation. On dépose la couche arrière de finition 20 en un matériau organique. Dans une variante, on dépose une couche avant de finition 25 en un matériau organique. On procède alors à une découpe des couches avant entre la zone de fixation 3 et de la zone de connexion 4. On obtient ainsi les vias 7 et 8 et les couches 9 et 18 précédemment décrits. On réalise l'anneau d'arrêt 15. On procède à la fixation de la puce 13 par l'intermédiaire de la couche de colle 14, dont l'écoulement avant durcisement est stoppé par l'anneau de retenue 15 en saillie. On procède à l'installation des fils de connexion électrique 17 et 24. On réalise le bloc d'encapsulation 19 dans un moule d'injection. On procède au montage des billes 21 et 22. Comme il est maintenant courant, on peut fabriquer plusieurs boîtiers sur une plaque-support unique et dans un bloc d'encapsulation unique, puis procéder à un sciage pour individualiser chaque boîtier 1. La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. Bien des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. *** REVENDICATIONS 1. Boîtier semi-conducteur comprenant une plaque-support en un matériau non conducteur de l'électricité et munie de moyens traversants de connexion électrique formés à l'extérieur d'une zone de fixation prévue sur sa face avant, une puce de circuits intégrés fixée sur cette zone de fixation, des fils de connexion électrique reliant des plots avant de la puce à des plots avant desdits moyens de connexion électrique, caractérisé par le fait que la face avant de ladite plaque support (2) est munie d'au moins une couche avant intermédiaire (9) en un matériau conducteur thermique s'étendant au moins en partie en dessous de la puce, que la face arrière de ladite plaque support est munie d'au moins une couche arrière (12) en un matériau conducteur thermique s'étendant au moins en partie à l'opposé de ladite couche avant et que lesdites couches avant et arrière sont reliées par des vias (7) en un matériau conducteur thermique remplissant des trous traversants ménagés au travers de ladite plaque. 2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des billes (21) en un matériau conducteur thermique, fixées sur ladite couche arrière (12). 3. Boîtier selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite couche avant s'étend au-delà de la périphérie de la puce et porte un anneau en saillie (15) entourant à distance la périphérie de la puce et arrêtant l'écoulement d'une colle de fixation de cette dernière. 4. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites couches avant et arrière sont en un matériau conducteur de l'électricité, au moins un plot avant de ladite couche avant étant relié à au moins un plot avant de la puce par au moins un fil de connexion électrique (24). 5. Boîtier selon les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que ledit anneau (15) s'étend entre la périphérie de la puce et ledit plot avant de ladite couche avant. 6. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion électrique comprennent des vias (8) en un matériau conducteur de l'electricité remplissant des trous traversant ménagés au travers de ladite plaque.