Brevet FR3099023A1 — publié le 20210122

Description Titre de l'invention : STRUCTURE DE CONNEXION PRESSÉE Domaine technique [0001] La présente demande relève du domaine des technologies de l'électronique de puissance, et concerne en particulier une structure de connexion pressée. CONTEXTE [0002] La figure 1 montre une structure de connexion pressée existante permettant de connecter une carte de circuit et un module de puce. Lc module de puce comporte un substrat 201, une puce 202 disposée sur le substrat, et tige(s) 203 disposées sur la puce. Au moins un élément de support en plastique 204 est disposé sur le substrat 201. Lorsqu'une carte de circuit 30 est fixée sur l'élément de support en plastique 204, la ou les tiges 203 pénètrent dans la carte de circuit 30 pour réaliser la connexion électrique entre la carte de circuit 30 et le module de puce. [0003] La puce 202 produit de la chaleur lorsque le module de puce est dans un état opé- rationnel, et l'élément de support en plastique 204 se dilate alors thermiquement. Dans ce cas, l'élément de support en plastique 204 applique une poussée vers le haut à la carte de circuit 30 pour pousser la carte de circuit vers le haut, amenant la carte de circuit 30 à se déplacer vers le haut. Dc plus, étant donné que la ou les tiges 203 pénètrent dans la carte de circuit 30, une fois que la carte de circuit se déplace vers le haut, la ou les tiges 203 sont soumises à un frottement ascendant qui tire la ou les tiges vers le haut. Comme l'élément de support en plastique 204 a un coefficient de dilatation thermique élevé et une résistance à la dilatation importante, le déplacement de la carte de circuit 30 est important, entraînant un déplacement important de la tige ou des tiges 203, de sorte que la ou les tiges 203 se séparent facilement de la puce 202 pour provoquer une connexion instable entre la carte de circuit et la puce et influer sur les performances de toute la structure de connexion pressée. En outre, à cause de son faible niveau de dureté et de résistance, l'élément de support en plastique 204 ne peut pas soutenir correctement la carte de circuit 30, ce qui peut également nuire à la stabilité de la structure de connexion pressée. RÉSUMÉ [0004] Il est un objet de la présente demande que de fournir une structure de connexion pressée permettant de résoudre les difficultés techniques de performances et d'une stabilité médiocres de la structure de connexion pressée existante. [0005] Afin de résoudre la difficulté technique précitée, la présente demande fournit une structure de connexion pressée, comprenant : [0006] une plaque de montage, sur laquelle sont prévus au moins deux éléments de support ; 2 [0007] un module de puce, disposé sur la plaque de montage et entouré par les au moins deux éléments de support, dans laquelle le module de puce comprend au moins une tige s'étendant en partant de la plaque de montage ; et [0008] une carte de circuit, disposée sur les au moins deux éléments de support et recouvrant le module de puce, l'au moins une tige pénétrant dans la carte de circuit pour connecter électriquement la carte de circuit au module de puce. [0009] Facultativement, le module de puce comprend : [0010] un substrat semi-conducteur, disposé sur la plaque de montage ; et [0011] une puce semi-conductrice, disposée sur un côté du substrat semi-conducteur opposé à la plaque de montage. [0012] Facultativement, la distance de chacun des au moins deux éléments de support au bord de la puce semi-conductrice est supérieure à la distance du bord du substrat semiconducteur au bord de la puce semi-conductrice. [0013] Facultativement, le substrat semi-conducteur comprend un cuivre à liaison directe (DCB - Direct Bonding Copper en anglais). [0014] Facultativement, la puce semi-conductrice comprend un transistor. [0015] Facultativement, le bord de la carte de circuit est soutenu par les au moins deux éléments de support. [0016] Facultativement, le matériau de la tige comprend un métal. [0017] Facultativement, le coefficient de dilatation thermique des au moins deux éléments de support est inférieur ou égal au coefficient de dilatation thermique de l'au moins une tige. [0018] Facultativement, la carte de circuit comprend une carte de circuit imprimé. [0019] Facultativement, la plaque de montage comprend une plaque refroidie à l'eau. [0020] En résumé, dans la structure de connexion pressée permettant de connecter la carte de circuit et le module de puce fournie dans la présente demande, le module de puce est fixé sur la plaque de montage, la carte de circuit étant disposée sur l'élément de support qui est également disposé sur la plaque de montage, la ou les tiges du module de puce pénétrant dans la plaque de montage. Étant donné que l'élément de support est disposé sur la plaque de montage plutôt que sur le module de puce, une certaine distance est réservée entre l'élément de support et le module de puce, ce qui réduit le rayonnement thermique du module de puce vers l'élément de support et atténue la dilatation thermique de l'élément de support. Sur cette base, le déplacement de la carte de circuit provoqué par la dilatation thermique de l'élément de support est faible lorsque le module de puce est dans un état opérationnel et produit de la chaleur. En conséquence, la quantité de traction exercée par la carte de circuit sur la ou les tiges est également faible, de sorte que la ou les tiges ont peu de chance de se séparer du module de puce, ce qui permet une connexion stable entre le module de puce et la carte 3 de circuit, et assure les performances de la structure de connexion pressée. [0021] De plus, étant donné que l'élément de support n'est pas disposé sur le module de puce, l'élément de support est relativement loin de la tige, par conséquent. Sur cette hase, même si l'élément de support se dilate thermiquement pour pousser la carte de circuit à se déplacer vers le haut, le déplacement du ou des points de connexion entre la ou les tiges et la carte de circuit est également relativement faible, et par conséquent, la quantité de traction exercée par la carte de circuit sur la tige est réduite, de sorte que la tige a peu de chances de se séparer du module de puce, ce qui permet une connexion stable entre le module de puce et la carte de circuit et assure les performances de la structure de connexion pressée. [0022] En outre, étant donné que le coefficient de dilatation thermique de l'élément de support est inférieur ou égal au coefficient de dilatation thermique de la tige ou des tiges, le degré de dilatation de l'élément de support est inférieur ou égal au degré de dilatation de la tige ou des tiges dans le même environnement thermique, ce qui permet également d'éviter que la ou les tiges se séparent de la puce, et permet en outre une connexion stable entre le module de puce et la carte de circuit. De plus, l'élément de support est fait d'un matériau rigide, et ainsi, cela permet d'assurer la stabilité de la structure de connexion pressée. Brève description des dessins [0023] [fig.1] la figure 1 est un schéma structurel d'une structure de connexion pressée existante ; et [0024] [fig.2] la figure 2 est un schéma structurel d'une structure de connexion pressée d'un mode de réalisation de la présente demande. Description des modes de réalisation 100251 La structure de connexion pressée fournie dans la présente demande va être décrite de façon détaillée ci-dessous, à la lumière des dessins d'accompagnement et de modes de réalisation spécifiques. Les avantages et les caractéristiques de la présente demande apparaîtront clairement à la lecture de la description et des revendications annexées ci-après. Il convient de noter que les dessins sont présentés sous une forme très simplifiée et utilisent des proportions imprécises, leur seule intention étant de faciliter la commodité et la clarté des explications de l'objet de la présente demande. 100261 Les pages suivantes présentent un certain nombre de modes de réalisation différents permettant de mettre en oeuvre différentes caractéristiques de la présente demande. Des modes de réalisation spécifiques des composants et agencements sont décrits ci-après pour simplifier la présente description. Assurément, ces modes de réalisation spécifiques ne sont que des modes de réalisation et ne sont pas destinés à limiter la présente demande. Par exemple, dans la description qui suit, des termes propres à l'espace, tels que « sous » « en dessous », « sur » et « au-dessus » servent à décrire la relation de position d'un élément et d'un autre composant illustrés sur les dessins. Outre l'orientation présentée sur les dessins, les ternies propres à l'espace incluent un éventail d'orientations différentes d'un dispositif en cours d'utilisation ou de fonctionnement. Le dispositif peut être positionné d'autres manières, par exemple en rotation de 90 degrés ou selon d'autres orientations, et est par conséquent interprété avec les descripteurs de relation dans l'espace utilisés dans le présent document. [0027] La figure 2 est un schéma structurel d'une structure de connexion pressée dans un mode de réalisation de la présente demande. Comme le montre la figure 2, la structure de connexion pressée comporte une plaque de montage 1, un module de puce 2, et une carte de circuit 4. [0028] La plaque de montage 1 peut être une plaque refroidie à l'eau, et la plaque de montage peut être pourvue en outre d'au moins deux éléments de support 3. Le matériau de l'élément de support 3 peut être un matériau rigide, par exemple un métal. [0029] Le module de puce 2 est disposé sur la plaque de montage 1, et les éléments de support 3 sont disposés sur la périphérie du module de puce 2. Dans cc mode de réalisation, le module de puce 2 comporte un substrat semi-conducteur 21, une puce semiconductrice 22 et au moins une tige 23. Le substrat semi-conducteur 21 est fixé sur la plaque de montage 1. Par exemple, le substrat semi-conducteur 21 est fixé à la plaque de montage 1 par des boulons 51 et les éléments de support 3 peuvent être agencés autour du substrat semi-conducteur 21. La puce semi-conductrice 22 peut être fixée à un côté du substrat semi-conducteur 21 opposé à la plaque de montage. La ou les tiges 23 peuvent être fixées à un côté de la puce semi-conductrice 22 opposé au substrat semi-conducteur 21. Par exemple, la ou les tiges 23 peuvent être fixées à la surface supérieure de la puce semi-conductrice 22 par soudage, et la ou les tiges peuvent s'étendre dans une direction pointant à l'opposé de la plaque de montage 1, de sorte que la ou les extrémités supérieures de la tige ou des tiges sont situées plus haut que les extrémités supérieures des éléments de support. De plus, dans ce mode de réalisation, le substrat semi-conducteur 21 peut comporter un cuivre à liaison directe (DCB Direct Bonding Copper en anglais), et la puce semi-conductrice 22 peut comporter un transistor. Par exemple, la puce semi-conductrice peut comporter un transistor bipolaire à porte isolée (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor en anglais). La ou les tiges peuvent être faites d'un matériau contenant un métal. [0030] La carte de circuit 4 (qui peut être, par exemple, une carte de circuit imprimé) est fixée sur les éléments de support 3. Plus précisément, le bord de la carte de circuit 4 peut être soutenu par les au moins deux éléments de support 3, de sorte que la carte de circuit recouvre le module de puce 2. Dans le mode de réalisation, la carte de circuit 4 peut être fixée aux éléments de support 3 par des boulons 52, réalisant ainsi la connexion rigide entre la carte de circuit 4 et les éléments de support 3. Dans le même temps, étant donné que la ou les extrémités supérieures de la tige ou des tiges 23 sont plus hautes que les extrémités supérieures des éléments de support, la ou les tiges 23 vont pénétrer dans la carte de circuit 4 pour réaliser la connexion électrique entre la carte de circuit 4 et le module de puce 2 une fois que la carte de circuit 4 est fixée aux éléments de support 3, de manière à former une structure de connexion pressée. [0031] Il convient de noter que, étant donné que les éléments de support 3 de ce mode de réalisation sont disposés sur la plaque de montage 1 et ne sont pas situés sur le substrat semi-conducteur 21 du module de puce, la distance des éléments de support 3 au bord de la puce semi-conductrice 22 est supérieure à la distance du bord du substrat semiconducteur 21 au bord de la puce semi-conductrice 22. En effet, la distance entre l'élément de support et la puce semi-conductrice est plus importante. Lorsque la puce semi-conductrice 22 produit de la chaleur pendant son fonctionnement, le rayonnement thermique sur les éléments de support 3 est faible, et le degré de dilatation thermique des éléments de support 3 est faible. En conséquence, le déplacement vers le haut de la carte de circuit 4 provoqué par la dilatation thermique des éléments de support 3 est également réduit, de sorte que la quantité de traction exercée par la carte de circuit 4 sur la ou les tiges 23 est faible, et la ou les tiges ont ainsi peu de chances de se détacher du module de puce 2, ce qui permet une connexion stable entre le module de puce 2 et la carte de circuit 4, et assure les performances de la structure de connexion pressée. [0032] De plus, étant donné que les éléments de support 3 ne sont pas disposés sur le module de puce 2, les éléments de support sont situés relativement loin de la tige ou des tiges 23. Sur cette base, même si les éléments de support 3 se dilatent thermiquement pour pousser la carte de circuit 4 à se déplacer vers le haut, le déplacement du ou des points de connexion entre la ou les tiges 23 et la carte de circuit 4 est également relativement faible. Par conséquent, la quantité de traction exercée par la carte de circuit 4 sur la ou les tiges 23 est encore réduite, de sorte que la ou les tiges ont peu de chances de se détacher du module de puce 2, ce qui permet une connexion stable entre le module de puce et la carte de circuit, et assure les performances de la structure de connexion pressée. [0033] Plus précisément, il peut être connu d'après une comparaison plus poussée de la figure 1 avec la figure 2 que, dans la structure de connexion pressée de la présente demande, la distance N entre l'élément de support 3 et la tige 23 est nettement supérieure à la distance I entre l'élément de support en plastique 202 et la tige 201 de la structure de connexion pressée existante. Sur cette base, lorsque le déplacement vers le haut de la carte de circuit 4 provoqué par la dilatation thermique des éléments de support 3 est égal au déplacement vers le haut de la carte de circuit 30 provoqué par la dilatation thermique des éléments de support en plastique 204 de l'art antérieur, étant 6 donné que la distance N dans ce mode de réalisation est nettement supérieure à la distance 1 de l'art antérieur, la quantité de traction exercée par la carte de circuit 4 sur la ou les tiges 23 dans ce mode de réalisation est nettement inférieure à la quantité de traction exercée par la carte de circuit 30 sur la ou les tiges 203 de l'art antérieur. Par conséquent, la ou les tiges ont peu de chances de se détacher du module de puce lorsque la puce semi-conductrice de la structure de connexion pressée de ce mode de réalisation produit de la chaleur, ce qui permet une connexion stable entre la carte de circuit 4 et le module de puce 2 et assure les performances de la structure de connexion pressée. [0034] Facultativement, les éléments de support 3 peuvent être faits d'un matériau ayant un faible coefficient de dilatation thermique. Par exemple, le matériau des éléments de support 3 peut comporter du cuivre. Sur cette hase, lorsque la puce semi-conductrice 22 du module de puce chauffe, étant donné que le coefficient de dilatation thermique des éléments de support 3 est faible, le degré de dilatation des éléments de support 3 sera faible. En conséquence, le déplacement de la carte de circuit 4 provoqué par la dilatation thermique des éléments de support 3 est également faible, et la quantité de traction exercée par la carte de circuit sur la ou les tiges est par conséquent faible, de sorte que la ou les tiges ont peu de chances de se détacher de la puce semi-conductrice et assurent les performances de la structure de connexion pressée. [0035] En outre, dans ce mode de réalisation, le coefficient de dilatation thermique des éléments de support est de préférence inférieur ou égal à celui de la tige ou des tiges. Dans ce cas, le degré de dilatation thermique des éléments de support est inférieur ou égal au degré de dilatation thermique de la tige ou des tiges lorsque les éléments de support et la ou les tiges sont dans le même environnement thermique. En effet, la ou les tiges se dilatent dans une plus grande mesure en direction de la carte de circuit 4 lorsque les éléments de support se dilatent thermiquement. Dans ce cas, même si la carte de circuit 4 conduit la ou les tiges 23 à se déplacer vers le haut d'une certaine distance en raison de la dilatation thermique des éléments de support 3, elle a néanmoins peu de chances de se détacher de la tige ou des tiges de la puce semiconductrice 22, ce qui permet une connexion stable entre la ou les tiges et la puce semi-conductrice, et assure les performances de la structure de connexion pressée. [0036] De plus, dans ce mode de réalisation, le matériau de l'élément de support peut être un matériau rigide, et la résistance et la dureté de l'élément de support sont toutes les deux élevées. De cette manière, la carte de circuit peut être mieux soutenue, assurant ainsi la stabilité de la structure de connexion pressée. [0037] De plus, la plaque de montage de ce mode de réalisation peut être une plaque refroidie à l'eau qui est dotée d'une bonne fonction de dissipation thermique. De cette manière, lorsque la puce semi-conductrice du module de puce produit de la chaleur, la 7 plaque refroidie à l'eau peut dissiper la chaleur émanant de la puce semi-conductrice, et la température de la puce semi-conductrice est abaissée, ce qui réduit le rayonnement thermique vers les composants environnants, permettant ainsi une diminution de la quantité de traction exercée par la carte de circuit sur la ou les tiges et garantissant les performances de la structure de connexion pressée. [0038] Enfin, il convient de noter que la structure de connexion pressée peut comporter en outre un couvercle supérieur (non illustré). Ce couvercle supérieur peut couvrir le module de puce et la carte de circuit afin de protéger le module de puce et la carte de circuit. [0039] La description ci-dessus sert uniquement à décrire les modes de réalisation préférés de la présente demande, et n'est pas destinée à limiter la portée de la présente demande. Tous les changements ou modifications facultativement apportés par l'homme du métier selon la présente divulgation sont dans la portée des revendications annexées 8 REVENDICATIONS[Revendication 1] Structure de connexion pressée, comprenant : une plaque de montage sur laquelle sont prévus au moins deux éléments de support ; un module de puce, disposé sur la plaque de montage et entouré par les au moins deux éléments de support, dans laquelle le module de puce comprend au moins une tige s'étendant en partant de la plaque de montage ; et une carte de circuit, disposée sur les au moins deux éléments de support et recouvrant le module de puce, l'au moins une tige pénétrant dans la carte de circuit pour connecter électriquement la carte de circuit au module de puce [Revendication 2] Structure de connexion pressée selon la revendication 1, dans laquelle le module de puce comprend : un substrat semi-conducteur, disposé sur la plaque de montage ; et une puce semi-conductrice, disposée sur un côté du substrat semiconducteur opposé à la plaque de montage. [Revendication 3] Structure de connexion pressée selon la revendication 2, dans laquelle une distance de chacun des au moins deux éléments de support à un bord de la puce semi-conductrice est supérieure à une distance d'un bord du substrat semi-conducteur au bord de la puce semi-conductrice. [Revendication 4] Structure de connexion pressée selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle le substrat semi-conducteur comprend un cuivre à liaison directe. [Revendication 5] Structure de connexion pressée selon l'une des revendications 2 à 4, dans laquelle la puce semi-conductrice comprend un transistor. [Revendication 6] Structure de connexion pressée selon l'une des revendications pré- cédentes, dans laquelle un bord de la carte de circuit est soutenu par les au moins deux éléments de support. [Revendication 7] Structure de connexion pressée selon l'une des revendications pré- cédentes, dans laquelle un matériau de l'au moins une tige comprend un métal. [Revendication 8] Structure de connexion pressée selon l'une des revendications pré- cédentes, dans laquelle un coefficient de dilatation thermique des au moins deux éléments de support est inférieur ou égal à un coefficient de dilatation thermique de l'au moins une tige. [Revendication 9] Structure de connexion pressée selon l'une quelconque des reven- 9 [Revendication 10] dications 1 à 8, dans laquelle la carte de circuit comprend une carte de circuit imprimé. Structure de connexion pressée selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la plaque de montage comprend une plaque refroidie à l'eau.