Brevet FR3124888A1 — publié le 20230106

Boîtier de circuit intégré, comprenant -un substrat support (1) supportant au moins une puce électronique (6), -un capot (2) recouvrant ladite au moins une puce électronique, le capot étant formé d’un premier matériau et comportant une paroi latérale annulaire (20) fixée sur le substrat support, une paroi supérieure (21) située au-dessus de ladite au moins une puce et une paroi de raccordement annulaire (23) entre la paroi latérale et la paroi supérieure, s’étendant en retrait par rapport à la paroi latérale et à la paroi supérieure et ayant une face externe (230) délimitant un logement annulaire (231) externe au capot, et -une couronne (4) formée d’un deuxième matériau différent du premier matériau et située dans ledit logement externe (231). Figure pour l’abrégé : Fig 1 BOÎTIER DE CIRCUIT INTEGRE Des modes de mise en œuvre et de réalisation concernent le domaine de la microélectronique, notamment le domaine du conditionnement (« packaging » en anglais) des circuits intégrés, et plus particulièrement la dissipation thermique des boîtiers de circuits intégrés. Classiquement, un boîtier de circuit intégré comporte au moins une puce électronique disposée sur une face d’un substrat support et protégée par un capot fixé sur le substrat support. L’autre face du substrat support peut comporter des moyens de connexion électrique, par exemple des billes, destinées à être fixées sur une carte de circuit imprimé (PCB : Printed Circuit Board). Dans certaines applications, la face supérieure du capot est recouverte par une couche de matériau d’interface thermique elle-même surmontée d’un dissipateur thermique, par exemple en aluminium, de façon à maintenir, lorsque la puce électronique est en fonctionnement, une température de jonction maximale qui ne dégrade pas le circuit intégré. Dans certains types de boîtiers, le capot présente une échancrure. Or, il s’avère que ce genre de boîtier avec capot échancré présente des performances thermiques qui peuvent s’avérer insuffisantes dans certaines applications pour garantir une température inférieure à la température maximale que peut supporter le circuit intégré. Il existe par conséquent un besoin pour améliorer les performances thermiques d’un tel boîtier à capot échancré. A cet égard, l’inventeur a observé que l’échancrure du capot conduisait, lorsque le capot était recouvert par la couche de matériau d’interface thermique elle-même surmontée par le dissipateur thermique, à la formation d’une cavité d’air provoquant une discontinuité thermique entre le matériau d’interface thermique et le boîtier conduisant à une dissipation thermique limitée. Aussi, selon un mode de réalisation, il est proposé de créer un chemin thermique entre le boîtier et le matériau d’interface thermique de façon à préserver une continuité thermique. Ainsi, selon un aspect, il est proposé un boîtier de circuit intégré comprenant un substrat support supportant au moins une puce électronique et un capot recouvrant ladite au moins une puce électronique. Le capot est formé d’un premier matériau, par exemple du cuivre, et comporte une paroi latérale annulaire fixée sur le substrat support, par exemple par l’intermédiaire d’une colle, une paroi supérieure située au-dessus de ladite au moins une puce et une paroi de raccordement annulaire entre la paroi latérale et la paroi supérieure. Cette paroi de raccordement s’étend en retrait par rapport à la paroi latérale et la paroi supérieure et à une face externe délimitant un logement annulaire externe au capot, c’est-à-dire une échancrure. Le boîtier comprend également une couronne formée d’un deuxième matériau différent du premier matériau et cette couronne est située dans ledit logement externe. La présence d’un deuxième matériau qui présente, quel que soit la nature de ce deuxième matériau, une conductivité thermique supérieure à celle de l’air, augmente donc la dissipation thermique du boîtier ayant un tel capot échancré. Cela étant, pour augmenter encore la dissipation thermique de ce boîtier, il est particulièrement avantageux que ladite couronne remplisse totalement ledit logement externe de façon à prolonger la paroi latérale et la paroi supérieure. La face externe de la paroi de raccordement annulaire peut éventuellement comporter une marche, selon des procédés de fabrication connus dans le domaine de la microélectronique. Par ailleurs, le deuxième matériau est par exemple choisi dans le groupe formé par un matériau d’interface thermique, une colle thermiquement conductrice, une résine de moulage. Selon un autre aspect, il est proposé un système, comprenant une carte de circuit imprimé, au moins un boîtier de circuit intégré tel que défini ci-avant, monté sur la carte de circuit imprimé, une couche de matériau d’interface thermique recouvrant ledit au moins un boîtier en étant en contact avec ladite couronne et un dissipateur thermique recouvrant la couche de matériau d’interface thermique. La couronne du deuxième matériau, en contact avec le matériau d’interface thermique, permet la création d’un chemin de conduction thermique améliorant la dissipation thermique du système. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée de modes de réalisation et de mise en œuvre, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :   et illustrent schématiquement des modes de mise en œuvre et de réalisation de l’invention. Sur la , la référence BT désigne un boîtier de circuit intégré comportant un substrat support 1 supportant une puce de circuit intégré 6. Dans cet exemple de réalisation, la puce est connectée sur le substrat support 1 par l’intermédiaire de billes de connexion enrobées dans une couche de sous-remplissage 7 connue par l’homme du métier sous la dénomination anglosaxonne de « underfill ». Bien entendu, d’autres modes de connexion de la puce sur le substrat support seraient possibles, par exemple une connexion de la puce par l’intermédiaire de fils soudés sur des pastilles de la face supérieure du substrat (« wire bonding »). Le substrat support 1 comporte sur sa face opposée à sa face de montage supportant la puce, des billes de connexion 5 destinées à être soudées par exemple sur une carte de circuit imprimé (PCB : Printed Circuit Board). Le boîtier BT comporte également un capot 2 recouvrant la puce 6 et fixé sur le substrat support 1 par l’intermédiaire par exemple d’une couche de colle 3. Dans cet exemple, une couche d’un matériau d’interface thermique 8, connu par l’homme du métier sous l’acronyme anglosaxon TIM (« Thermal Interface Material ») est disposé entre la puce 6 et le capot 2. Le capot 2 comporte une paroi latérale annulaire 20 fixée sur le substrat support 1 par l’intermédiaire de la couche de colle 3 et une paroi supérieure 21, en contact avec la couche de matériau d’interface thermique 8. Le boîtier BT comporte également une paroi annulaire de raccordement 23 entre la paroi latérale annulaire 20 et la paroi supérieure 21. Cette paroi de raccordement annulaire s’étend en retrait par rapport à la paroi latérale 20 et par rapport à la paroi supérieure de façon à ce que sa face externe 230 définisse un logement annulaire externe, ou échancrure, 231. Dans ce mode de réalisation, la face externe 230 de la paroi de raccordement annulaire 23 comporte une marche 2300. Le capot 2 est formé d’un premier matériau, par exemple du cuivre, et, dans ce mode de réalisation, le boîtier BT comporte en outre une couronne 4 formée d’un deuxième matériau différent du premier matériau et située dans le logement externe 231. Ici, la couronne 4 remplit totalement le logement externe 231 de façon à prolonger la paroi latérale annulaire 20 et la paroi supérieure 21. En d’autres termes, la face externe de la couronne annulaire 4 est dans le prolongement de la face externe de la paroi latérale annulaire 20 et la face supérieure de la couronne annulaire 4 est dans le prolongement de la face supérieure de la paroi supérieure 21 du capot 2. Le deuxième matériau, formant la couronne annulaire 4, peut être quelconque car il présente de toute façon une conductivité thermique supérieure à celle de l’air. Cela étant, on peut choisir une résine de moulage classique, présentant par exemple une conductivité thermique de l’ordre de 1 watt par mètre et par degré Kelvin. On pourrait également choisir une colle thermiquement conductrice présentant par exemple une conductivité thermique comprise entre 2 et 10 watts par mètre et par degré Kelvin. On peut encore choisir un matériau d’interface thermique par exemple le matériau de la société DOW connu sous la dénomination DOWSIL DA 6534 qui présente une grande conductivité thermique, typiquement 6,8 watts par mètre et par degré Kelvin. En pratique, le deuxième matériau peut être déposé dans le logement externe 231 par tout procédé classique, par exemple à la tournette, en ayant pris soin au préalable de fermer latéralement le logement externe de façon temporaire, par une paroi amovible de façon à éviter lors du dépôt du matériau, un écoulement de celui-ci à l’extérieur du boîtier. Le dépôt peut être ensuite suivi d’un recuit thermique de façon à solidifier le deuxième matériau et former la couronne 4. On se réfère maintenant plus particulièrement à la qui illustre un système SYS comportant le boîtier de circuit intégré BT de la connecté sur une carte de circuit imprimé 11 et recouvert par une couche d’un matériau thermique 9 elle-même surmontée par un dissipateur thermique, par exemple en aluminium, 10. La couche d’interface thermique 9 vient au contact en particulier de la couronne 4 ce qui élimine toute discontinuité thermique et permet de réaliser un chemin thermique entre la couche d’interface thermique 9 et le boîtier BT. On peut ainsi améliorer d’environ 10% la dissipation thermique du boîtier par rapport à un boîtier à capot échancré ne comportant pas de couronne 4. Boîtier de circuit intégré, comprenant -un substrat support (1) supportant au moins une puce électronique (6), -un capot (2) recouvrant ladite au moins une puce électronique, le capot étant formé d’un premier matériau et comportant une paroi latérale annulaire (20) fixée sur le substrat support, une paroi supérieure (21) située au-dessus de ladite au moins une puce et une paroi de raccordement annulaire (23) entre la paroi latérale et la paroi supérieure, s’étendant en retrait par rapport à la paroi latérale et à la paroi supérieure et ayant une face externe (230) délimitant un logement annulaire (231) externe au capot, et -une couronne (4) formée d’un deuxième matériau différent du premier matériau et située dans ledit logement externe (231). Boîtier selon la revendication 1, dans lequel ladite couronne (4) remplit totalement ledit logement de façon à prolonger la paroi latérale et la paroi supérieure. Boîtier selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la face externe (230) de la paroi de raccordement annulaire comporte une marche (2300). Boîtier selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le deuxième matériau est choisi dans le groupe formé par un matériau d’interface thermique, une colle thermiquement conductrice, une résine de moulage. Système, comprenant une carte de circuit imprimé (11), au moins un boîtier de circuit intégré (BT) selon l’une des revendications 1 à 4, monté sur la carte de circuit imprimé, une couche de matériau d’interface thermique (9) recouvrant ledit au moins un boîtier en étant en contact avec ladite couronne (4), et un dissipateur thermique (10) recouvrant la couche de matériau d’interface thermique (9).