Brevet FR2905520A1 — publié le 20080307

Boîtier semi-conducteur à composants inversés et procédé de fabrication d'un tel boîtier La présente invention concerne le domaine des boîtiers semi- conducteurs. Pour augmenter les performances des boîtiers semi-conducteurs, il est connu d'y incorporer plusieurs puces de circuits intégrés. Pour cela, il est connu d'empiler plusieurs puces de circuits intégrés les unes sur les autres, sur une plaque support de connexion électrique, et reliées électriquement à cette plaque support, l'empilement de puces et les moyens de connexion électrique étant noyés dans un bloc d'encapsulation formé sur la plaque support. Il est par ailleurs courant de fabriquer des composants semi-conducteurs comprenant respectivement une plaque support de connexion électrique, au moins une puce de circuits intégrés fixée et reliée électriquement à une face frontale de cette plaque support, et un bloc d'encapsulation formé sur la face frontale de la plaque support. Il est connu d'assembler ces composants en plaçant la puce d'un premier composant en face de la face arrière du second composant, par l'intermédiaire (le billes de connexion électrique placées entre la face frontale du premier composant et la face arrière du second composant. Les puces étant protégées par les blocs d'encapsulation préalablement réalisés, les billes de connexion électrique restent nues. La présente invention a pour but de proposer un boîtier semi-conducteur radicalement différent de ceux déjà connus. La présente invention a tout d'abord pour objet un boîtier semi-conducteur, qui comprend deux plaques supports de connexion électrique, présentant des faces frontales disposées en face et à distance l'une de l'autre ; des puces de circuits intégrés respectivement fixées et reliées électriquement auxdites plaques supports ; des moyens de connexion électrique placés à la périphérie et à distance desdites puces de circuits intégrés et reliant électriquement 2905520 2 lesdites plaques supports ; et un matériau d'encapsulation remplissant au moins partiellement l'espace séparant lesdites plaques supports et noyant lesdites puces de circuits intégrés et lesdits moyens de connexion électrique desdites plaques. 5 Selon l'invention, au moins une entretoise est de préférence placée entre lesdites plaques supports. Selon l'invention, lesdits rnoyens de connexion électrique constituent de préférence des entretoises interposées entre lesdites plaques supports. 10 Selon l'invention, lesdits rnoyens de connexion électrique peuvent avantageusement comprendre des billes de connexion électrique. Selon l'invention, lesdits moyens de connexion électrique peuvent avantageusement comprendre des colonnes de connexion 15 électrique. Selon l'invention, au moins une puce peut avantageusement être reliée à la plaque support qui la porte par des fils de connexion électrique noyés dans ledit matériau d'encapsulation Selon l'invention, au moins une puce peut avantageusement être 20 reliée à la plaque support qui la porte par des billes de connexion électrique interposées entre cette puce et cette plaque support. Selon l'invention, lesdites billes de connexion électrique interposées sont de préférence noyées dans une matière d'enrobage remplissant l'espace entre la puce et la plaque support. 25 Selon l'invention, au moins l'une desdites plaques supports comprend de préférence, sur sa face arrière, des moyens de connexion électrique extérieure. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un boîtier semi-conducteur, qui consiste : à fabriquer un 30 premier composant et un second composant comprenant respectivement une plaque support de connexion électrique et au moins une puce de circuits intégrés fixée et reliée électriquement à une face frontale de cette plaque support ; à assembler lesdits composants dans des positions telles que leurs faces frontales soient en face l'une de l'autre 2905520 3 en interposant entre ces plaques des moyens de connexion électrique placés à la périphérie et à distance desdites puces de circuits intégrés ; et à remplir au moins partiellement l'espace séparant lesdites plaques supports avec un matériau d'encapsulation noyant lesdites puces de 5 circuits intégrés et lesdits moyens de connexion électrique desdites plaques. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de boîtiers semi-conducteurs décrits à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessins sur lequel : 10 - Les figures 1 et 2 représentent en coupe des composants semi conducteurs à assembler ; - La figure 3 représente en coupe les composants des figures 1 et 2, assemblés, selon une étape de fabrication ; - La figure 4 représente en coupe un boîtier semiconducteur 15 issu d'une étape ultérieure d'assemblage desdits composants ; - Et la figure 5 représente en coupe un autre boîtier semi- conducteur. En se reportant aux figures 1 et 2, on peut voir qu'on a représenté des composants semi-conducteurs 1 et 2 qui comprennent 20 respectivement des plaques supports de connexion électrique 3 et 4, des puces de circuits intégrés 5 et 6 fixées par collage sur leurs faces frontales 7 et 8, et des séries de fils de connexion électrique 9 et 10 qui relient des plots avant de connexion électrique 11 et 12 des puces 5 et 6 à des plots de connexion électrique 13 et 14 des faces frontales 25 7 et 8 des plaques supports 3 et 4. Les plaques supports 3 et 4 comprennent, sur leurs faces frontales 7 et 8, des séries de plots de connexion électrique 15 et 16, situés à l'extérieur des plots 13 et 14 et qui se correspondent géométriquement. 30 Par exemple, on munit les plots frontaux 15 du composant semi-conducteurs 1 de billes de connexion électrique 17. Disposant des composants semi-conducteurs 1 et 2 ainsi constitués, on les assemble de façon inversée dans la position représentée sur la figure 3, dans laquelle les faces frontales 7 et 8 des 2905520 4 plaques supports 3 et 4 des composants 1 et 2 se font face et sont à distance, les puces 5 et 6 étant ainsi placées entre les plaques supports 3 et 4 et les fils de connexion électrique 9 et 10 ne venant pas en contact les uns avec les autres. 5 Les billes de connexion électrique 17, placées à la périphérie et à distance des puces 5 et 6 et des fils de connexion électrique 9 et 10, sont dimensionnées de telle sorte que, dans la position d'assemblage ci-dessus, elles constituent des entretoises entre les plaques supports 3 et 4 et sont aptes à être reliées par soudage sur les plots 14 de la face 10 frontale 8 de la plaque support 4. On obtient ainsi un composant intermédiaire 18. Comme le montre la figure 4, on peut alors injecter un matériau d'encapsulation 19 pour remplir l'espace séparant les faces frontales 7 et 8 des plaques supports 3 et 4, de façon à noyer les puces de circuits 15 intégrés 5 et 6, les fils de connexion électrique 9 et 10 et les billes de connexion électrique 17 inter-plaques supports. On obtient ainsi un boîtier semi-conducteur 20, présentant par exemple une forme parallèlépipédique. Les plaques supports 3 et 4 comprennent des réseaux de 20 connexion électrique 21 et 22, schématisés sur le dessin, reliant sélectivement d'une part les plots 13 et les plots 15 et d'autre part les plots 14 et les plots 16 et reliant sélectivement les plots 15 et 16 à des plots arrière 23 et 24 de connexion électrique extérieure prévus sur les faces arrière 7a et 8a des plaques supports 3 et 4. 25 Le boîtier semi-conducteur 20 peut ainsi être sélectivement relié à un autre composant électronique, par l'intermédiaire des plots arrière 23 et/ou 24. Sur la figure 4, des billes 25 de connexion électrique extérieure sont placées sur les plots arrière 23 du composant 1. 30 En se reportant à la figure 5, on peut voir qu'on a représenté un boîtier semi-conducteur 26, issu d'une fabrication comprenant les étapes ayant abouti au boîtier semi-conducteur 20, qui se différencie de ce dernier par les points suivants. 2905520 5 Les puces de circuits intégrés 27 et 28 de leurs composants 29 et 30 sont reliées aux faces frontales de leurs plaques supports de connexion électrique 31 et 32 par des billes de connexion électrique 33 et 34 noyées dans des matériaux d'enrobage 35 et 36 remplissant les 5 espaces entre les puces 27 et 28 et les faces frontales des plaques supports 31 et 32. Les billes de connexion électrique 25 de l'exemple précédent sont remplacées par des colonnes de connexion électrique 37, constituant des entretoises et fixées par soudage, dont la longueur est 10 adaptée pour que les puces 27 et 28, placées entre les plaques supports 31 et 32, soient de préférence à faible distance l'une de l'autre. La présente invention ne se limite pas aux exemples ci-dessus décrits. On aurait pu prévoir, dans un boîtier, une puce de circuits intégrés collée à une plaque support et reliée à cette dernière par des 15 fils de connexion électrique et l'autre puce de circuits intégrés montée sur et reliée à l'autre plaque support par des billes de connexion électrique. De plus, on aurait pu prévoir, sur l'une ou les deux plaques supports des empilages de puces de circuits intégrés reliées électriquement à la plaque support qui les portent. 20 REVENDICATIONS 1. Boîtier semi-conducteur, caractérisé par le fait qu'il comprend deux plaques supports (3., 4) de connexion électrique, présentant des faces frontales (7, 8) disposées en face et à distance l'une de l'autre des puces de circuits intégrés (5, 6) respectivement fixées et reliées électriquement auxdites plaques supports ; des moyens de connexion électrique (17) placés à la périphérie et à distance desdites puces de circuits intégrés et reliant électriquement lesdites plaques supports ; et un matériau d'encapsulation (19) remplissant au moins partiellement l'espace séparant lesdites plaques supports et noyant lesdites puces de circuits intégrés et lesdits moyens de connexion électrique desdites plaques. 2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une entretoise (17) placée entre lesdites plaques supports. 3. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion électrique (17) constituent des entretoises interposées entre lesdites plaques supports. 4. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion électrique comprennent des billes de connexion électrique (17). 5. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion électrique comprennent des colonnes de connexion électrique (37). 6. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une puce est reliée à la plaque support qui la porte par des fils de connexion électrique (9) noyés dans ledit matériau d'encapsulation. 7. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une puce est reliée à la 2905520 7 plaque support qui la porte par des billes de connexion électrique (33) interposées entre cette puce et cette plaque support. 8. Boîtier selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdites billes de connexion électrique (33) sont noyées dans une 5 matière d'enrobage (35) remplissant l'espace entre la puce et la plaque support. 9. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins l'une desdites plaques supports comprend, sur sa face arrière, des moyens de connexion 10 électrique extérieure (25). 10. Procédé de fabrication d'un boîtier semi-conducteur, caractérisé par le fait qu'il consiste : à fabriquer un premier composant (1) et un second composant (2) comprenant respectivement une plaque support de connexion 15 électrique et au moins une puce de circuits intégrés fixée et reliée électriquement à une face frontale de cette plaque support ; à assembler lesdits composants dans des positions telles que leurs faces frontales (7, 8) soient en face l'une de l'autre en interposant entre les plaques supports (3, 4) des moyens de connexion 20 électrique (17) placés à la périphérie et à distance desdites puces de circuits intégrés ; et à remplir au moins partiellement l'espace séparant lesdites plaques supports avec un matériau d'encapsulation (19) noyant lesdites puces de circuits intégrés et lesdits moyens de connexion électrique 25 desdites plaques.