FR2618255A1 - Bloc de conditionnement pour le montage et l'interconnexion de puces semiconductrices. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un bloc de conditionnement pour le montage et l'interconnexion de puces semiconductrices. Ledit bloc interconnecte de multiples puces 30 à circuits intégrés et comprend un substrat multicouches 20 muni de couches conductrices de terre 23 et de puissance 25, ainsi qu'un châssis 40 retenant les puces dont les bornes 54 se trouvent du côté du châssis 40 opposé au substrat 20. Des bornes de puissance et de terre, sur les puces 30, sont raccordées aux potentiels appropriés par l'intermédiaire de traversées alignées 47, 32, 35 franchissant le châssis 40 et pénétrant dans le substrat 20. Des plots de signaux 36, sur les puces 30, sont interconnectés au moyen d'une couche conductrice 58 située du côté du châssis 40 qui est opposé au substrat 20. Application au conditionnement d'interconnexion de puces semiconductrices.

Description

BLOC DE CONDITIONNEMENT POUR LE MONTAGE ET

L'INTERCONNEXION DE PUCES SEMICONDUCTRICES

La présente invention se rapporte, d'une manière

générale, à un système de conditionnement de "puces" à cir-

cuits intégrés renfermant des dispositifs électroniques

raccordés en des circuits fonctionnels et, plus particu-

lièrement, à une enceinte ou bloc à haute performance et à

grande densité assurant, d'une manière fonctionnelle, l'inter-

connexion et le conditionnement de multiples puces à très

forte intégration (VLSI). Ce bloc de conditionnement per-

met une meilleure miniaturisation globale du groupe de

puces, et réduit à un minimum les longueurs des intercon-

nexions entre ces puces.

Arrière-plan de l'invention Les technologies faisant appel à des puces jouent un

rôle sans cesse croissant dans l'innovation et l'améliora-

t-ion des produits. Du fait que la complexité des puces

avoisine le cap de i mêgabit,les produits exigent fréquem-

ment des capacités supérieures à celles pouvant être adé-

quatement incorporées dans une seule et unique puce. De

surcroît, notamment dans le cas de systèmes à grande échel-

le tels que des ordinateurs géants, il s'avère souvent pré-

férable que le système ne soit pas surintégré, afin d'éli-

miner l'éventualité de devoir mettre totalement au rebut un ensemble onéreux, à cause de la défaillance d'une partie relativement mineure. C'est pourquoi il devient de plus en plus courant, dans les technologies ayant recours à des puces, de prévoir une réalisation sous la forme de jeux de puces comprenant de multiples puces individuelles conçues

en vue d'une interconnexion et d'une interaction préétablies.

Par exemple, un jeu de puces typique pourrait renfermer des puces qui fournissent un microprocesseur, une ou plusieurs puces d'interface, une mémoire permanente telle qu'une mémoire morte (ROM) et un stockage non rémanent tel qu'une mémoire à accès aléatoire (RAM). Alors que des jeux de puces peuvent renfermer un nombre de puces aussi modeste

que deux ou trois, des jeyx de puces destinés à des ordi-

nateurs comprennent typiquement plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de puces. Typiquement, des puces VLSI

comprises dans un jeu peuvent présenter jusqu'à 64 conne-

xions extérieures ou plus, et la plupart de ces connexions

sont affectées à l'interface avec d'autres puces.

Toutefois, l'une des difficultés liées à l'utilisa-

tion d'un grand jeu de puces consiste en ce que les diffé-

rentes puces doivent communiquer les unes avec les autres.

Chaque puce du jeu considéré doit présenter des sources de potentiels de puissance et de masse, et les éléments conducteurs qui assurent les connexions de puissance et

de masse doivent être adéquatement dimensionnés pour four-

nir au bloc de conditionnement le courant dont il a besoin, de même qu'ils doivent être correctement isolés les uns des autres, tout particulièrement lorsque les tensions appliquées aux puces sont relativement fortes. En outre, les puces renfermées par le jeu considéré doivent être en communication mutuelle, ce qui implique habituellement un

schéma d'interconnexion plutôt complexe.

Des systèmes de traitement d'informations, tels que les ordinateurs ou d'autres processeurs de signaux, font appel à des jeux de puces comprenant des centaines ou des milliers de puces. Le coût de ces systèmes est directement proportionnel au coût qu'impliquent le conditionnement et l'interconnexion, sous l'aspect fonctionnel souhaité, des

puces présentes dans un jeu. De plus,. la vitesse opération-

nelle d'un système et des puces qui constituent ce système joue un rôle important pour la mise en oeuvre, avec succès, de technologies nouvelles. Les interconnexions entre les puces contribuent à une temporisation dans la propagation des signaux, ainsi qu'à une distorsion de ces signaux. De surcroit, le système de conditionnement doit être en mesure de dissiper le plus possible de la chaleur qu'il engendre, afin d'entretenir l'équilibre thermique. Les systèmes de conditionnement classiques, utilisant des plaquettes à circuits imprimés, sont incapables de manier le nombre de puces nécessaire dans un volume et avec une densité qui puissent s'accommoder aisément des exigences de la plupart des applications poussées en matière de circuits. Par ailleurs, des puces implantées sur un substrat exposé à

l'air libre sont sujettes à contamination.

La présente invention a trait à un bloc de condition-

nement, assurant la retenue et l'interconnexion d'un grand nombre de puces en une unité opérationnelle. Ce bloc est destiné à prodiguer un environnement non contaminé, des pistes de raccordement présentant une longueur minimale, ainsi qu'une enceinte thermiquement stable renfermant les puces. Une plaquette à circuits en silicium, comprenant de multiples niveaux de conducteurs combinés similaires à ceux utilisés dans la présente invention, est décrite dans

le brevet US-A-4 451 035 délivré à R.O. Carlson, H.H.

Glascock, J.A. Loughran et H.F. Webster, et concernant une plaquette à circuits en silicium à faibles pertes, de 26182s55 structure multicouches. Le système d'interconnexion du substrat selon la présente invention offre, de loin, une

certaine similitude avec la plaquette d'interconnexion dé-

crite dans le brevet susmentionné.

La demande de brevet US-912 456, déposée le 26 septem- bre 1986 aux noms de Robert J. Wojnarowski et Charles W. Eichelberger et intitulée "Multichip Integrated Circuit Packaging Configuration and Method", traite également d'une technique d'interconnexion apparentée en partie à celle utilisée dans la présente invention, cette demande, citée à titre de référence dans le présent mémoire, relevant du

même domaine que celui de la présente demande.

Objets de l'invention Par conséquent, l'invention a principalement pour objet de fournir un bloc de conditionnement assurant le montage et l'interconnexion fonctionnelle d'un ample jeu de puces à circuits intégrés, pour conférer un composant

fonctionnel d'un dispositif de plus grande taille.

Un autre objet de l'invention consiste à fournir un bloc hybride ou composite de conditionnement de puces, qui réduise à un minimum la longueur des interconnexions entre les puces conditionnées ainsi que la dimension extérieure

globale du conditionnement, diminuant ainsi les temporisa-

tions dans la propagation des signaux.

Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un bloc hybride de conditionnement de puces VLSI, qui prodigue un système d'interconnexion à faible perte de signaux, à faible temporisation dans la propagation de ces signaux, à faible interférence et à faible dissipation

de puissance, pour permettre à de multiples puces de com-

muniquer efficacement les unes avec les autres à des rythmes

très élevés.

L'invention vise par ailleurs à fournir un système

économiquement rentable pour conditionner de multiples puces.

Un autre objet de l'invention consiste à fournir un

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système ou bloc de conditionnement perfectionné du type précité, dans lequel de multiples puces puissent être

assemblées en un étroit regroupement fonctionnel.

L'invention propose en outre un bloc de conditionne-

ment dans lequel la chaleur engendrée par l'ensemble soit dissipée afin d'entretenir un équilibre thermique, et dans

lequel les coefficients de dilatation thermique des diffé-

rents éléments constitutifs de l'ensemble soient intime-

ment harmonisés en fabriquant substantiellement ce bloc en

du silicium.

Un autre objet de l'invention consiste à assurer l'herméticité d'un système ou bloc de conditionnement de haute performance et de grande densité, dans lequel les

puces soient agencées selon un ordre hierarchique prééta-

bli intimement ramassé dans l'espace, et les longueurs des

interconnexions de ces puces soient réduites à un minimum.

L'invention vise en outre à fournir un bloc du type susmentionné pour conditionner des puces VLSI, qui autorise

une plus grande miniaturisation.

Caractéristiques essentielles de l'invention Ces objets de l'invention sont atteints dans un bloc de retenue et d'interconnexion de puces qui, sous sa forme

préférentielle, présente un châssis porte-puces de confi-

guration cylindrique muni de multiples traversées pour des conducteurs destinés à appliquer aux puces des potentiels de puissance et de terre. Les puces sont logées dans des

cavités ou évidements ménagés dans le châssis, de telle sor-

te que les bornes de ces puces viennent essentiellement à fleur d'une surface principale du châssis et se trouvent au même niveau que les bornes de puissance et de terre des

traversées de conducteurs précitées. Le châssis est assujet-

ti à un substrat de forme cylindrique qui possède un dia-

mètre supérieur à celui dudit châssis, et présente de mul-

tiples couches conductrices conçues pour appliquer des

potentiels de terre et de puissance au bloc de conditionne-

mnient. Les couches conductrices sont séparées par une couche

isolante, et sont toutes supportées par une galette iso-

lante en silicium. Un couvercle est en appui sur une bande périphérique du substrat, et surplombe le châssis de manière à former une enceinte obturée hermétiquement et abritant les puces. Les connexions de puissance et de terre avec le bloc de conditionnement sont assurées au moyen d'un cadre

circulaire porte-conducteurs, pris en sandwich entre le cou-

vercle et le substrat. Pratiquement tous les éléments cons-

tituant le bloc de conditionnement sont fabriqués en du

silicium équilibré thermiquement.

Présentation sommaire des dessins

L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels:

la figure 1 est une vue tridimensionnelle partielle-

ment en éclaté et partiellement en arraché, montrant un exemple d'un bloc de conditionnement de puces à circuits intégrés selon la présente invention; et la figure 2 est une coupe transversale détaillée d'un

fragment du bloc de conditionnement de la figure 1.

Description détaillée de l'invention

Il convient à présent de se référer aux dessins, et

notamment à la figure 1 illustrant, par une vue tridimen-

sionnelle en éclaté avec arrachement partiel, la forme de

réalisation préférentielle d'un bloc 10 conforme à l'in-

vention pour conditionner des puces à circuits intégrés. Ce bloc 10 comprend un substrat 20, un châssis 40 porte-puces, un cadre 50 porteconducteurs (illustré avec arrachement

dans sa partie antérieure sur la figure 1), ainsi qu'un cou-

vercle 60 se composant d'un anneau cylindrique 61 et d'une

pièce circulaire de recouvrement 62. A des fins d'illustra-

tion, l'anneau 61 et la pièce 62 sont représentés séparés du reste du bloc 10 sur la figure 1. De multiples "puces" 30 à circuits intégrés sont montées dans le châssis 40, les données de niveau hiérarchique des signaux d'entrée et de sortie étant délivrées aux puces, et en étant prélevées, par l'intermédiaire d'une série de bornes 31 implantées dans la région périphérique de la surface supérieure du châssis 40, comme exposé plus en détail ci-après. Tous les signaux électriques d'entrée et de sortie associés au bloc de conditionnement parcourent le cadre 50 porte-conducteurs,

lequel est muni d'un moyeu circulaire externe 51 don't par-

tent de multiples conducteurs 52 dirigés radialement vers

l'intérieur. Un fil 53 ou n'importe quelle ligne conduc-

trice appropriée, s'étendant vers l'intérieur à partir de chacun des conducteurs 52, s'achève par un plot de contact 54, les plots 54 étan.t situés sur la surface supérieure du substrat 20, juste au-delà de la circonférence externe

du châssis 40. En condition totalement assemblée, ce châs-

sis 40 porte-puces est assujetti à la face supérieure du substrat 20, puis l'anneau 61, présentant un diamètre plus grand que celui du châssis 40, est également fixé à la face supérieure du substrat 20, extérieurement à distance dudit châssis; les fils 53 du cadre 50 porte- conducteurs passent alors au-dessous du fond de l'anneau 61-lorsque ce dernier est verrouillé à demeure. Lorsqu'elle est fixée au

sommet de l'anneau 61, la pièce de recouvrement 62 parachè-

ve une enceinte sûre protégeant le châssis 40 vis-à-vis

de l'espace environnant.

En condition assemblée, le bloc de conditionnement doit assurer une communication électrique entre le jeu de puces 30 et l'espace extérieur, par l'intermédiaire du cadre 50 porte-conducteurs. Une telle communication exige

la présence d'au moins trois groupes de connexions électri-

ques avec les puces, ces groupes comprenant des connexions

de signaux, de puissance et de terre. Le bloc 10 matériali-

se pour l'essentiel une structure nouvelle pour assurer une telle communication de signaux vers les puces 30 et entre celles-ci proprement dites, ainsi qu'entre ces puces 30 et

l'espace extérieur, par l'intermédiaire dudit bloc 10 con-

férant un système d'interconnexion. En plus d'assurer l'application de potentiels électriques adéquats aux puces, le bloc 10 fournit à ces puces un espace rendu étanche, ainsi qu'un boitier thermiquement stable dont chacun des éléments principaux présente un coefficient de dilatation thermique sensiblement identique, de manière à éviter une

détérioration structurelle au cours de cycles thermiques.

Le substrat 20 fournit non seulement un support mé-

canique au châssis 40, mais sert également à assurer la double fonction consistant à dissiper l'énergie thermique

du bloc de conditionnement, ainsi qu'à renfermer des cou-

ches conductrices pour l'interconnexion des différentes puces 30, aussi bien pour là puissance que pour la mise à

la terre. A cette fin, et comme le montre notamment la fi-

gure 2, l'on constate que le substrat 20 consiste globale-

ment en une plaquette à circuits imprimés,en silicium à faibles pertes, de structure multicouches produite par

métallisation. Un disque ou galette isolante 21 en sili-

cium, plane et cylindrique, forme la couche de fond du substrat 20. Cette galette de silicium est sélectionnée de manière à présenter une épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,38 mm ou plus, elle possède un haut poli sur l'une de ses faces, et est du type normalement utilisé pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs actifs. La galette 21 est anodisée sur toute sa surface, jusqu'à une épaisseur d'approximativement 1 micron ou plus. Un film de

Pyrex 22 se trouve au sommet de la surface polie de la ga-

lette 21. Un premier film métallique réfractaire épais 23,

préférentiellement muni d'une configuration en réseau qua-

drillé, est déposé sur le film de Pyrex 22. Cette couche conductrice 23 sert assurément de système d'interconnexion

pour délivrer un potentiel de terre au bloc de conditi'on-

nement 10. La couche conductrice 23 s'achève à une courte

distance de la périphérie du substrat 20, de manière à em-

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pêcher des courts-circuits électriques par venue en contact avec les surfaces externes du substrat. Un second film de Pyrex 24 est déposé sur le film conducteur 23, de la même

façon que la couche de Pyrex 22, et un second film conduc-

teur épais 25 de configuration adéquate est déposé sur cette couche de Pyrex 24. Ce dernier film conducteur 25 prodigue assurément desconnexions de puissance au système renfermé par le bloc 10; comme expliqué plus en détail ci-après. La couche conductrice 25 s'achève à une courte distance de la

périphérie du substrat 20 et elle est, de surcroît, confi-

gurée de manière à ne pas interférer avec des traversées de conducteurs connectées à la couche conductrice de terre 23, comme désigné par des.zones 28 sur la figure 2. Une couche supérieure extrême isolante 26 en Pyrex coiffe -la

couche conductrice 25.

Deux groupes de traversées électriques sont prévus dans le substrat 20. Un premier groupe de traversées 32 assure l'interconnexion électrique d'un jeu de contacts 31, sur la surface supérieure du substrat 20, avec la couche inférieure 23 conductrice de terre. Un second groupe de traversées 35 interconnecte électriquement un second jeu de contacts 34, sur la surface supérieure du substrat 20, avec

la couche conductrice la plus haute ou couche 25 conduc-

trice de puissance à l'intérieur du substrat. Certains plots,

sélectionnés parmi les plots 54 associés au cadre 50 porte-

conducteurs, établissent également un contact entre chacun

des jeux de contacts 31 et 34, de façon à assurer des con-

nexions électriques entre ce cadre 50 et chacune des couches respectives conductrices de puissance et de terre dans le

substrat 20. Plus particulièrement, comme l'illustre la fi-

gure 2, un fil 53g assure un contact électrique entre la

couche conductrice 23 et l'un, 52g, des conducteurs asso-

ciés au cadre 50 porte-conducteurs, par l'intermédiaire d'un plot 54g et d'une traversée 32. Similairement, un autre, 53p, des fils assure une interconnexion entre la couche 25 conductrice de puissance et un autre, 52p, des conducteurs situés sur ledit cadre 50, par l'entremise d'un autre plot

54p et d'une traversée 35. L'on constate ainsi que des ten-

sions présélectionnées sont appliquées au bloc de condi-

tionnement par l'intermédiaire du cadre 50 porte-conducteurs, sur des conducteurs bien spécifiques, de manière à délivrer

des potentiels de puissance et de mise à la masse aux cou-

ches conductrices 23 et 25 renfermées par le substrat 20 et,

de ce fait, aux différentes bornes des puces 30, comme expo-

sé plus en détail ci-après.

Le châssis 40 porte-puces est constitué par le même silicium que celui dont le substrat 20 est fabriqué, mais il possède un diamètre légèrement plus petit que celui dudit substrat. Ce châssis 40 présente une série d'orifices ou

ouvertures 42 relativement larges (figure 2), qui traver-

sent toute l'épaisseur du châssis 40 sur lequel les puces à circuits intégrés sont agencées, comme expliqué plus en détail ci-après. De surcroît, le châssis 40 est percé d'une série de trous 44 relativement plus petits qui sont alignés avec les traversées 32 et 35, façonnées dans le substrat 20 comme mentionné ci-avant. Les trous 44 sont

comblés d'un matériau conducteur pour former des traver-

sées 47, chaque traversée présentant un contact supérieur

ou 46. Le jeu de contacts 45 se trouve approximative-

ment dans le plan de la surface supérieure du châssis 40, et il est positionné en surplomb ou dans l'alignement direct

du contact 34, lequel est à son tour raccordé électrique-

ment avec la couche 25 conductrice de puissance dans le substrat. Similairement, le jeu de contacts 46 s'achève

lui aussi approximativement dans le plan supérieur du châs-

sis 40, et est positionné en vue d'un raccordement élec-

trique avec les contacts 31 logés dans le substrat 20 et raccordés, à leur tour, à la couche 23 conductrice de terre renfermée par ce substrat. Deux types d'interconnexions sont ainsi formés par suite de l'alignement des traversées 1l de conducteurs respectivement ménagées dans le substrat et dans le châssis; un premier de ces types délivre la puissance à partir d'un conducteur spécifique (par exemple 52p) du cadre 50 jusqu'à un plot associé 54p situé sur la surface supérieure du substrat 20 et, de là, il établit

Ta connexion électrique avec la couche de puissance 25 du-

dit substrat, au moyen de la traversée 32. De là, le poten-

tiel de la couche conductrice 25 est délivré à chacune des

puces 30 en fonction d'un agencement préétabli, par l'inter-

médiaire des traversées alignées 35 et 44 respectivement ménagées dans le substrat et dans le châssis, s'achevant par un jeu de contacts 45 dans la surface supérieure dudit

châssis 40. Comme décrit plus en détail ci-après, une jonc-

tion par fil ou autre connexion appropriée est établie entre

le contact 45 et un plot situé sur l'une des puces. Simi-

lairement, le potentiel de masse est transmis par l'inter-

médiaire du conducteur 52g et du fil 53g à un contact sélectionné 54g situé sur la surface supérieure du substrat et, de là, vers le bas jusqu'à la couche 23 conductrice de terre à l'intérieur du substrat; cette couche est à

son tour raccordée, par l'intermédiaire d'autres traver-

sées 32 et de traversées 44 et contacts 46 respectivement alignés, à la surface supérieure du châssis 40 et, de là,

à un plot présélectionné 36 situé sur une puce 30 détermi-

née. Ainsi, comme on peut le constater à ce stade de la

description, le système d'interconnexion selon l'inven-

tion permet d'appliquer des potentiels tant de puissance

que de terre à la surface supérieure du châssis 40, à pro-

ximité immédiate de chacune des puces 30.

D'une manière courante dans la pratique, les multi-

ples puces 30 implantées sur le châssis 40 réclament en

général trois types de connexions afin de fonctionner effi-

cacement. Les deux premiers types sont les connexions de puissance et de terre qui, comme exposé ci-avant, sont

assurées avec les puces par l'intermédiaire de jeux de con-

tacts 45 et 46. Un dern.ier type d'interconnexions doit

être établi entre et aû'sein des différentes puces 30.

Ces interconnexions entre puces s'opèrent au niveau des signaux et couplent des données numériques au sein des différentes puces. Ces dernières connexions peuvent être effectuées de diverses façons; un procédé préférentiel consiste à déposer des pistes conductrices en un film mince, en tant que couche de configuration précise située au-dessus des puces 30. Un tel procédé, pour établir des

interconnexions entre les puces, est exposé dans la deman-

de de brevet US-912 456 mentionnée dans le préambule du

présent mémoire. Conformément à cette technique, pour assu-

rer les diverses interconnexions entre les plots 36 situés sur les puces 30 et les jeux de contacts 45 et 46, en vue de connecter lesdites puces à la puissance et à la terre, ainsi que les diverses connexions entre et au sein desdites puces, l'on dépose tout d'abord un mince film isolant 55 qui recouvre la surface supérieure du châssis 40 comprenant les puces 30 et les contacts 45, 46 et 36. Ensuite, au moyen d'une perceuse laser commandée par ordinateur ou d'un autre dispositif, l'on fore des trous à travers la couche isolante 55, aux emplacements auxquels des interconnexions doivent être établies avec les différents contacts et plots

sur la surface supérieure du châssis 40. Une couche conduc-

trice de configuration adéquate, présentant des pistes con-

ductrices 58, est ensuite formée sur la surface du film

isolant 55 conformément à des procédés lithographiques clas-

siques, ce qui comble les trous préalablement forés dans ce

film 55 et parachève les connexions électriques, de la ma-

nière requise, entre les divers plots situés sur les puces et contacts situés sur la surface supérieure du châssis, comme illustré globalement sur la figure 2. L'on établit, de la sorte, toutes les interconnexions du jeu de puces

devant être assemblé en une unité fonctionnelle monobloc.

Divers autres procédés peuvent être appliqués pour effec-

tuer de telles connexions. Le premier procédé, le plus évident, serait de câbler les puces les unes aux autres, de la manière requise, de façon à atteindre les objectifs

fonctionnels du jeu de puces.

L'assemblage du bloc de conditionnement 10 conforme à l'invention a lieu en deux phases, une phase de haute température et une phase de basse température. La galette de silicium 21, du type normalement utilisé pour produire des dispositifs actifs et munie d'un diamètre approprié pour l'utilisation choisie, est fortement polie sur l'une de ses faces, puis anodisée jusqu'à une épaisseur de 1 micron ou plus en utilisant des moyens classiques. Le premier film isolant 22 en Pyrex est ensuite déposé par métallisation ou sérigraphie sur le disque de silicium préalablement apprêté, puis il est cuit sur la surface polie. Le film 23 en un métal réfractaire, de preférence du tungstène ou du

molybdène, est à présent déposé par des techniques de mé-

tallisation ou par films épais (sérigraphie et cuisson).

La couche conductrice 23 peut être continue ou présenter une configuration particulière, en concordance avec les

impératifs de réalisation. Si l'on a recours à la métalli-

sation et si un motif de conducteurs quadrillés s'avère

nécessaire, ces conducteurs quadrillés peuvent être déli-

mités par des procédés de photolithographie classiques. La couche 23, qu'elle soit continue ou qu'elle revête la forme d'un réseau quadrillé, s'achève à une courte distance de l'arête périphérique de la galette 21, comme illustré sur

la figure 2. Des traversées appropriées sont ensuite ména-

gées, de la manière exposée plus en détail ci-après, pour renfermer des connexions électriques dirigées verticalement entre cette couche et la surface externe supérieure du substrat 20, afin de favoriser le raccordement électrique de cette couche par l'intermédiaire de contacts 54 situés

à proximité du bord de la galette. Une seconde couche iso-

lante 24 en Pyrex et une seconde couche 25 de métal réfrac-

taire sont ensuite déposées, similairement aux deux cou-

ches précédentes. Certains des conducteurs de la couche 25 s'achèvent eux aussi à proximité du bord de la galette, pour permettre à des traversées d'y être raccordées. A ce stade, il convient à nouveau de faire observer que, si la couche supérieure conductrice 25 est continue, elle doit fournir des ouvertures en vue de l'isoler des traversées

conductrices 32.

Les trous destinés aux traversées 32 et 35 sont mé-

nagés par n'importe quel procédé adéquat, par exemple par décapage ou par forage laser, comme décrit dans le brevet susmentionné US-A-4 541 035. Un matériau conducteur est déversé dans ces trous pour parachever les traversées et

façonner définitivement les contacts 34, 35 et 54, là en-

core selon des techniques connues.

Le cadre 50 porte-conducteurs est à présent supporté par la surface supérieure du substrat 20 de la manière illustrée sur la figure 2, et l'anneau d'étanchéité 61 en Pyrex est placé sur les fils d'interconnexion dudit cadre, puis il est cuit sur la surface supérieure de la galette 21 d'une manière laissant subsister de faibles longueurs des fils 53 tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de cet anneau 61, comme représenté sur la figure 2. Les conducteurs en métal réfractaire dénudés sont à présent plaqués alors par électrolyse, afin d'accroître leur conductivité, de lesprotéger de la corrosion et de leur conférer une aptitude

au brasage.

En variante, les couches isolantes 26, 24 et 22 peu-

vent être fabriquées en polyimide, ce qui exigerait cepen-

dant que ces couches soient mises en place après que l'anneau d'étanchéité 61 a été cuit à demeure. En outre, bien que

des matériaux conducteurs à films épais tels que du tungstè-

ne et du molybdène s'avèrent préférables, l'on peut employer

d'autres matériaux englobant des films épais en métaux pré-

* cieux ou en nickel. La surface supérieure de l'anneau 61 est pourvue d'un revêtement métallique brasable, tel qu'un film en or massif, en vue de l'étape suivante consistant

à fixer la pièce de recouvrement 62. Les étapes susmention-

nées marquent l'achèvement de la phase de haute températu-

re du processus d'assemblage.

Ensuite, le châssis 40 en silicium est apprêté sépa-

rément par forage laser des ouvertures 42 relativement lar-

ges, et des trous 44 relativement plus petits associés aux traversées. Les ouvertures 42 fournissent des emplacements

pour les puces 30 devant être logées dans le châssis 40.

Les trous 44 associés aux traversées présentent une forme

conique, ce qui résulte de manière inhérente du forage laser.

Le châssis en silicium est ensuite anodisé en vue de son isolation, aligné au-dessus du substrat 20 en silicium

préalablement apprêté, puis verrouillé à demeure par col-

lage sur la surface supérieure de ce substrat 20, les puces étant logées dans les ouvertures 42. Lorsqu'on aligne

le châssis 40, il faut veiller à faire coïncider correcte-

ment les traversées 32 et 35 avec les trous associés 44 destinés aux traversées 47 dans ledit châssis. Le polyimide est à présent cuit et le cadre 50 porte-conducteurs est verrouillé à demeure de la manière illustrée sur la figure 2, en utilisant de la brasure à 280 C du type Au Sn ou

92,5 Pb 5 Sn 2,5 Ag. Apres avoir cuit et protégé adéquate-

ment les puces 30, le polyimide situé au fond des trous relativement petits est éliminé par décapage au plasma ou par forage laser, jusqu'à ce que le métal sous-jacent soit

exposé. Les trous 44 destinés aux traversées 47 sont à pré-

sent métallisés de manière classique, puis façonnés pour

donner des contacts 45 et 46 de forme appropriée.

Les plots situés sur les puces 30 sont à présent rac-

cordés les uns aux autres ainsi qu'aux contacts 45 et 46, en utilisant un système de jonction par fils ou un procédé d'interconnexion tel qu'exposé dans la demande de brevet

précitée US-912 456. D'autres connexions électriques, néces-

6t18255 sairesentre des fils 53s de conducteurs 52s et les contacts 54, sont également achevées en fonction des besoins. La pièce de recouvrement 62 est maintenant brasée à la surface

supérieure de l'anneau 61, préalablement munie d'un revé-

tement métallique. Au cours de cette opération cependant, l'on applique seulement un chauffage localisé pour éviter

de porter le reste de l'ensemble à une température excessi-

ve provoquant des détériorations. Cela est possible grâce

au fait que l'élément d'étanchéité en Pyrex isole thermique-

ment la pièce de recouvrement du reste du bloc de condition-

nement. Bien qu'une forme de réalisation préférentielle de la

présente invention ait été illustrée en détail, il est évi-

dent que des modifications et adaptations de cette forme de réalisation apparaitront aisément à l'homme de l'art. Par exemple, bien que les éléments principaux de la forme de

réalisation préférentielle soient illustrés de forme cylin-

drique, l'on peut manifestement employer des configurations autres. Il va donc de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention décrite et représentée,

sans sortir de son cadre.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Bloc de conditionnement (10) pour le montage et

l'interconnexion de puces semiconductrices, bloc caracté-

risé par le fait qu'il comprend un châssis (40) porte-puces présentant des surfaces principales planes et opposées, de multiples trous traversant ledit châssis entre lesdites

surfaces principales, ces trous logeant une traversée con-

ductrice de puissance et une traversée conductrice de terre, les extrémités opposées desdites traversées s'achevant pour l'essentiel à fleur desdites surfaces principales; de

multiples puces (30) à circuits intégrés supportées par le-

dit châssis (40), ces puces présentant des faces princi-

pales opposées et planes, l'une desdites faces comportant

des plots (45, 46) comprenant des plots de terre et de puis-

sance; et un substrat multicouches (20), ce substrat pré-

sentant une surface externe aplatie à laquelle ledit chas-

sis (40) est assujetti, et comprenant une galette isolante (21) munie d'une couche (23) conductrice de terre, d'une

couche (25) conductrice de puissance et d'une couche iso-

lante (26) déposée sur cette dernière et intercalée entre ledit châssis (40) et ladite galette (21), lesdites couches respectives (25, 23) conductrices de puissance et de terre étant séparées l'une de l'autre par ladite couche isolante,

un premier groupe de traversées conductrices (32) pour rac-

corder électriquement ladite couche (23) conductrice de terre auxdits plots de terre par l'intermédiaire desdites traversées conductrices de terre, et un second groupe de traversées conductrices (35) pour raccorder électriquement ladite couche (25) conductrice de puissance auxdits plots de puissance, par l'intermédiaire desdites traversées de

puissance.

2. Bloc selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les puces (30) présentent des plots (36) de signaux, les plots de signaux situés sur différentes puces étant interconnectés par l'intermédiaire de moyens conducteurs de signaux situés du côté de la surface principale précitée

qui est opposé au substrat (20).

3. Bloc selon la.-revendication 2, caractérisé par le fait que les plots (36) se trouvent sensiblement à fleur de la surface principale précitée; par le fait qu'il pré-

sente par ailleurs un mince film isolant continu (55) appli-

qué sur cette surface principale; et par le fait que les moyens conducteurs de signaux consistent en une couche (58) d'un mince film conducteur à configuration particulière,

supporté par ledit f.ilm isolant (55).

4. Bloc selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le châssis (40) et la galette isolante (21) sont

fabriqués en du silicium.

5. Bloc selon la revendication 4, caractérisé par le

fait que la couche isolante (24) séparant les couches res-

pectives (23, 25) conductrices de terre et de puissance,

à l'intérieur du substrat (20), consiste en du verre.

6. Bloc selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il présente en outre un cadre (50) porte-conducteurs comprenant des conducteurs de terre et de puissance, ces conducteurs de terre et de puissance étant raccordés aux couches respectivement conductrices de terre (23) et de puissance (25) dans le substrat (20), par des traversées respectivement sélectionnées parmi les traversées de terre et de puissance, et situées à proximité de la périphérie

dudit substrat (20).

7. Bloc selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il présente en outre un couvercle (60) en verre supporté par le substrat (20), et entourant le châssis (40) sur le côté de celui-ci qui est opposé audit substrat, afin

de former une enceinte hermétique pour ledit châssis.

8. Bloc selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le châssis (40), le substrat (20), le cadre (50) porte-conducteurs et le couvercle (60) présentent chacun une périphérie extérieure circulaire, le diamètre externe dudit cadre (50) porte-conducteurs étant plus grand que le diamètre externe dudit substrat (20), le diamètre externe de ce substrat (20) étant suffisamment plus grand que celui

dudit châssis (40) pour former une bande circulaire de sup-

port sur laquelle ledit couvercle (60) prend appui. 9. Bloc selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le couvercle (60) comprend un anneau cylindrique

(61) et une pièce circulaire de recouvrement (62) suppor-

tée par cet anneau.

o10. Bloc de conditionnement (10) pour le montage et

l'interconnexion de puces semiconductrices, bloc caracté-

risé par le fait qu'il comprend un châssis (40) destiné au montage de multiples puces (30), chaque puce comprenant

des bornes de puissance, de terre et de signaux; un subs-

trat multicouches (20) présentant une galette isolante (21), ledit châssis (40) étant assujetti à l'une des surfaces principales planes dudit substrat, ce substrat comprenant une couche (23) conductrice de terre et une couche (25) conductrice de puissance séparées l'une de l'autre par une couche isolante (24), lesdites couches étant intercalées

entre ledit châssis (40) et ladite galette (21); des tra-

versées alignées (47, 32, 35) conductrices de puissance et de terre, ménagées dans ledit châssis (40) et lecit substrat (20) pour appliquer des potentiels de puissance et de terre, depuis l'extérieur dudit bloc (10), auxdites bornes de puissance et de terre situées sur lesdites puces (30), par

l'intermédiaire desdites traversées respectives de puissan-

ce et de terre; et des moyens d'interconnexion de signaux, déposés sur la surface dudit châssis (40) qui est opposée

audit substrat (20).

11. Bloc selon la revendication 10, caractérisé par

le fait que le châssis (40) et la galette (21) sont fabri-

qués en silicium.

12. Bloc selon la revendication 11, caractérisé par

le fait que la couche isolante (24) consiste en du verre.

13. Bloc selon la revendication 10, caractérisé par

le fait qu'il présente en outre un cadre (50) porte-

conducteurs comprenant des conducteurs de puissance et de terre, ces conducteurs (45, 46) de puissance et de terre étant connectés aux couches respectivement conductrices

de puissance (25) et de terre (23) dans le substrat (20).

14. Bloc selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il présente en outre un couvercle (60) en verre supporté par le substrat (20) et entourant le châssis (40) du côté de celui-ci qui est opposé audit substrat, pour

former une enceinte hermétique abritant ledit châssis.

15. Bloc selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le châssis (40), le substrat (20), le cadre (50) porte-conducteurs et le couvercle (60) présentent chacun une périphérie extérieure circulaire, le diamètre externe dudit cadre (50) porte-conducteurs étant plus grand que le diamètre externe dudit substrat (20), le diamètre externe de ce substrat (20) étant suffisamment plus grand

que celui dudit châssis (40), afin de fournir une bande cir-

culaire de support sur laquelle ledit couvercle (60) est

en appui.