FR2779867A1 - Structure de montage et procede de montage d'un dispositif a semi-conducteur - Google Patents
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Abstract
Structure de montage et procédé de montage d'un dispositif à semi-conducteur.Selon l'invention, on couple une surface d'un élément à la surface supérieure du dispositif (30), on positionne le dispositif de façon que les bornes (31) situées sur la surface inférieure de ce dispositif soient respectivement tournées vers les plots (11) situés sur une surface supérieure d'un substrat (10) par l'intermédiaire d'éléments de connexion (20) et on chauffe le dispositif, l'élément et le substrat pour faire fondre les éléments de connexion et après cela, on les fait retourner à une température ordinaire.
Description
STRUCTURE DE MONTAGE ET PROCEDE DE MONTAGE D'UN
DISPOSITIF A SEMI-CONDUCTEUR
DESCRIPTION
La présente invention concerne une structure de montage et un procédé de montage d'un dispositif à semi-conducteur et plus particulièrement, une structure de montage et un procédé de montage d'un dispositif à semiconducteur dans lesquels un dispositif à semi- conducteur et un substrat de montage ayant des coefficients de dilatation thermique différents sont
connectés l'un à l'autre par des éléments de connexion.
Une structure de montage classique pour un dispositif à semi-conducteur de ce type est, par exemple, une structure de connexion dite " à retournement de puce " ou " flip chip ". Dans une
structure de connexion flip chip, un dispositif à semi-
conducteur est connecté à un substrat de montage avec de la soudure ou une colle conductrice. De façon plus spécifique, dans la structure, une pluralité de bornes d'entrée/sortie, disposées sur la surface inférieure d'un dispositif à semi-conducteur, sont connectées à une pluralité de plots disposés respectivement sur la surface supérieure d'un substrat de montage avec de la
soudure ou une colle conductrice.
Pendant la fabrication, dans la structure classique telle que la structure de connexion flip chip mentionnée ci-dessus, la soudure ou la colle conductrice est chauffée jusqu'à 200 degrés Celsius environ, pour faire fondre la soudure ou pour faire durcir la colle conductrice. Lorsque, par exemple, une soudure eutectique est utilisée, la soudure eutectique est chauffée à 183 degrés Celsius ou au-dessus. De la
chaleur est également appliquée au dispositif à semi-
conducteur et au substrat de montage. Puisque les coefficients de dilatation thermique du dispositif à semi-conducteur et du substrat de montage sont différents l'un de l'autre, les bornes d'entrée/sortie du dispositif à semi-conducteur ne sont pas alignées avec les plots du substrat de montage après dilatation thermique. Lorsque le chauffage s'arrête et/ou que le refroidissement commence, les éléments de connexion commencent à se solidifier et à réaliser la connexion
des bornes d'entrée/sortie du dispositif à semi-
conducteur aux plots du substrat de montage, bien qu'il existe un espace entre les positions des bornes d'entrée/sortie du dispositif à semiconducteur et les plots du substrat de montage. Toutefois, le dispositif à semi-conducteur et le substrat de montage se contractent, provoquant une tentative des bornes d'entrée/sortie et des plots pour revenir à leur position d'origine avant le chauffage. Ceci crée un problème, car les éléments de connexion sont contraints lorsque le dispositif à semi-conducteur, la soudure et le substrat de montage reviennent à leur température ordinaire. Lorsque la contrainte dépasse la contrainte de rupture des éléments de connexion, la connexion
entre les bornes d'entrée/sortie et les plots se rompt.
La contrainte produit un autre problème, car elle provoque le gauchissement ou la déformation du dispositif à semi-conducteur et/ou du substrat de montage. En particulier, lorsqu'un substrat imprimé est utilisé comme substrat de montage, le coefficient de dilatation thermique du substrat imprimé est d'environ x 10-/ C à 20 x 10-6/ C, tandis que celui d'un dispositif à semi-conducteur fait de silicium est d'environ 2,5 à 3,5 x 106-/ C. En conséquence, la différence entre les coefficients de dilatation
thermique du substrat imprimé et du dispositif à semi-
conducteur est d'environ 12 à 17 x 10-6/ C et la contrainte diminue la fiabilité de la connexion des éléments montés. En conséquence, puisque la différence entre les coefficients de dilatation thermique du substrat imprimé et du dispositif à semi-conducteur est importante, la contrainte produite sur les éléments de
connexion devient importante.
Dans des dispositifs à semi-conducteur relativement petits, le problème de dilatation thermique n'est pas sensible, toutefois, lorsque la taille du dispositif à semi-conducteur augmente, les différences entre coefficients de dilatation thermique deviennent un problème grave et la fiabilité des dispositifs est réduite. La demande de brevet japonais mise à l'inspection publique No. Hei 8-148592 décrit un dispositif à circuit intégré à semi-conducteur comportant un dispositif à semi-conducteur monté sur un substrat de montage avec des bosses de soudure. Le dispositif à circuit intégré à semi-conducteur comporte un couvercle fait d'un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique sensiblement égal à celui d'un dispositif à semi- conducteur et il est fixé sur la surface supérieure du dispositif à semi-conducteur. Lorsque la température varie en raison de la chaleur générée par
le dispositif à semi-conducteur, le dispositif à semi-
conducteur et le couvercle se dilatent et se contractent en fonction du coefficient de dilatation thermique du dispositif à semi- conducteur. Toutefois,
dans ce dispositif, puisque le dispositif à semi-
conducteur se contracte en fonction du coefficient de dilatation thermique du dispositif à semi-conducteur, le problème de contrainte ci-dessus associé aux
éléments de connexion n'est pas résolu.
Un objet de l'invention consiste à fournir une structure de montage et un procédé de montage d'un dispositif à semi-conducteur dans lesquels un dispositif à semi-conducteur et un substrat de montage ayant des coefficients de dilatation thermique différents sont connectés l'un à l'autre par des éléments de connexion, sans appliquer de contrainte aux
éléments de connexion.
Un autre objet de l'invention consiste à fournir une structure de montage et un procédé de montage d'un dispositif à semi-conducteur dans lesquels la fiabilité est améliorée lorsqu'un dispositif à semi- conducteur ayant des dimensions extérieures importantes est monté
sur un substrat de montage.
Un autre objet de l'invention consiste à fournir une structure de montage et un procédé de montage d'un dispositif à semi-conducteur dans lesquels un substrat imprimé est utilisé comme substrat de montage, la fiabilité de la connexion entre le substrat imprimé et
le dispositif à semi-conducteur est améliorée.
Selon un aspect de la présente invention, on fournit une structure de montage pour un dispositif à semi-conducteur, caractérisée en ce qu'elle comprend: un substrat possédant une première surface et une pluralité de plots disposés sur la première surface; un dispositif à semi-conducteur comportant des première et deuxième surfaces principales et une pluralité de bornes disposées sur la deuxième surface principale à des emplacements correspondant aux plots; une pluralité d'éléments de connexion qui connectent respectivement les plots aux bornes; et un élément possédant au moins une surface qui est couplée à la première surface principale, le coefficient de dilatation thermique de l'élément étant égal ou
sensiblement égal, à celui du substrat.
Selon un autre aspect un la présente invention, on fournit une structure de montage pour un dispositif à semi-conducteur, caractérisée en ce qu'elle comprend: un substrat possédant une première surface et une pluralité de plots disposés sur la première surface; un dispositif à semi-conducteur comportant des première et deuxième surfaces principales et une pluralité de bornes disposées sur la deuxième surface principale à des emplacements correspondant aux plots; une pluralité d'éléments de connexion qui connectent respectivement les plots aux bornes; une plaque qui est associée à la première surface principale et possède un coefficient de dilatation thermique égal ou sensiblement égal, à celui du substrat; et un élément de refroidissement qui est couplé thermiquement à la plaque. Selon un autre aspect de la présente invention, on fournit un procédé de montage d'un élément et d'un dispositif à semi-conducteur sur un substrat, dans lequel l'élément comportant au moins une surface et le coefficient de dilatation thermique égal ou sensiblement égal, à celui du substrat, caractérisé en ce qu'il comprend: le couplage d'une surface de
l'élément à la surface supérieure du dispositif à semi-
conducteur; le positionnement du dispositif à semi-
conducteur de façon que les bornes situées sur une surface inférieure du dispositif à semi-conducteur soient respectivement tournées vers les plots situés sur une surface supérieure du substrat par l'intermédiaire d'éléments de connexion; et le chauffage du dispositif à semi-conducteur, de l'élément et du substrat, pour faire fondre les éléments de connexion et après cela, leur retour à leur température ordinaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention deviendront plus évidents d'après la
description détaillée qui suit et les dessins annexés,
dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de la présente invention; les figures 2A à 2D sont des illustrations montrant un procédé de montage d'un dispositif à semiconducteur du premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 3 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention; la figure 4 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation de la présente invention; la figure 5 est une vue en coupe d'un quatrième mode de réalisation de la présente invention; et la figure 6 est une vue en coupe d'un cinquième mode de réalisation de la présente invention; Sur les dessins, les mêmes numéros de référence
représentent les mêmes éléments structurels.
Un premier mode de réalisation de la présente
invention va être décrit en détail ci-dessous.
En se référant à la figure 1, une structure de montage pour un semiconducteur comporte un substrat imprimé 10, un dispositif à semiconducteur 30 et une
plaque métallique 50.
Le substrat imprimé 10 comporte une pluralité de plots 11. Les plots 11 sont disposés sur la surface supérieure du substrat imprimé 10 et sont connectés avec un câblage disposé sur la surface ou dans une couche interne du substrat imprimé 10. Le dispositif à semi-conducteur 30 est monté sur la surface supérieure du substrat imprimé 10. Le dispositif à semi-conducteur 30 est, par exemple, un circuit intégré (IC) ou une intégration à grande échelle (LSI). Le dispositif à semi-conducteur 30
comporte une pluralité de bornes d'entrée/sortie 31.
Les bornes d'entrée/sortie 31 sont disposées sur la
surface inférieure du dispositif à semi-conducteur 30.
Les bornes d'entrée/sortie 31 sont agencées dans une formation en treillis ou analogue. Les bornes d'entrée/sortie 31 sont disposées chacune à des emplacements correspondant respectivement à chacun des plots 11 sur un substrat imprimé 10. Les bornes d'entrée/sortie 31 et les plots correspondants 11 sont connectés les uns aux autres par de la soudure 20. La
soudure 20 est formée par des boules de soudure.
Le dispositif à semi-conducteur 30 est formé de silicium et son coefficient de dilatation thermique est
d'environ 3 x 10-6/ C. L'épaisseur du dispositif à semi-
conducteur 30 est d'environ 0,5 millimètre. La forme externe du dispositif à semi-conducteur 50 est un carré
dont chaque côté a environ 12 millimètres de longueur.
Le nombre de bornes d'entrée/sortie 31 est, par exemple, de 800. L'espacement des bornes d'entrée/sortie 31 est d'environ 0,25 millimètre. Le
diamètre de la borne 31 est d'environ 0,15 millimètre.
Une plaque métallique 50 est couplée à la surface supérieure du dispositif à semi-conducteur 30. Le coefficient de dilatation thermique de la plaque métallique 50 est égal ou sensiblement égal, à celui du substrat imprimé 10. Dans ce mode de réalisation, la plaque métallique 50 est faite de cuivre ou de laiton, car les coefficients de dilatation thermique du cuivre et du laiton sont respectivement de 16, 5 x 10-6/ C et 17,3 x 10-6/ C, qui sont sensiblement égaux au coefficient de dilatation thermique du substrat imprimé
(15 à 20 x 10-6/ C). Lorsque le dispositif à semi-
conducteur 30 devient plus grand, il est préférable d'utiliser pour la plaque métallique 50 un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique proche du coefficient de dilatation thermique du dispositif à semi-conducteur 30. Lorsque, par exemple, chaque côté du dispositif à semi-conducteur 30 a environ 10 millimètres de longueur, il n'y a pas de problème de contrainte, même si la différence de coefficient de
dilatation thermique entre le dispositif à semi-
conducteur 30 et la plaque métallique 50 est grande. Si toutefois chaque côté est égal ou supérieur à environ millimètres de longueur, il est préférable que le coefficient de dilatation thermique de la plaque métallique 50 soit sensiblement égal à celui du dispositif à semi-conducteur 30 afin d'éviter les
contraintes.
La plaque métallique 50 a une forme externe qui est
identique à la forme externe du dispositif à semi-
conducteur 30 ou a une forme externe qui est plus
grande que la forme externe du dispositif à semi-
conducteur 30. La plaque métallique 50 est suffisamment robuste pour provoquer la dilatation du dispositif à semi-conducteur 30 en fonction de la dilatation thermique de la plaque métallique 50. Si toutefois la robustesse de la plaque métallique 50 est insuffisante, la plaque métallique 50 ne peut pas provoquer la dilatation du dispositif à semi-conducteur 30 en fonction du coefficient de dilatation thermique de la plaque métallique 50, en conséquence, le dispositif à semi-conducteur 30 se dilate en fonction de la dilatation thermique du dispositif à semi-conducteur 50 lui-même et non en fonction de la dilatation thermique de la plaque métallique 50. En conséquence, bien qu'il soit préférable de rendre la plaque métallique 50 aussi mince que possible, du point de vue du rayonnement thermique, il est nécessaire que la plaque métallique soit suffisamment épaisse pour provoquer la dilatation du dispositif à semi-conducteur 30 en fonction du coefficient de dilatation thermique de la plaque métallique 50. De façon spécifique, l'épaisseur de la plaque métallique 50 est d'environ 2 millimètres à 5 millimètres et dans ce mode de réalisation,
d'environ 3 millimètres.
La plaque métallique 50 et le dispositif à semi-
conducteur 30 sont couplés l'un à l'autre avec une force de liaison suffisante pour que le dispositif à semi-conducteur 30 se dilate et se contracte en fonction de la dilatation thermique de la plaque métallique 50, même après avoir été chauffé et refroidi. De façon plus spécifique, la plaque métallique 50 et le dispositif à semi-conducteur 30 sont couplés l'un à l'autre par une colle 40. Il est préférable de choisir une colle 40 telle qu'elle fournisse la force d'adhérence nécessaire pour que le dispositif à semi- conducteur 30 se dilate en fonction de la dilatation thermique de la plaque métallique 50 une fois chauffée. Dans ce mode de réalisation, la colle 40 est une colle époxy. Une force d'adhérence suffisante peut être obtenue avec un type quelconque de colle époxy. L'épaisseur d'une couche de colle formée
entre la plaque métallique 50 et le dispositif à semi-
conducteur 30 par la colle 40 est d'environ 10 à 20 micromètres.
Un procédé de montage d'un dispositif à semi-
conducteur va ensuite être décrit en détail.
Le dispositif à semi-conducteur 30 est d'abord préparé. Des boules de soudure 20 sont respectivement disposées sur les bornes d'entrée/sortie 31 sur la
surface inférieure du dispositif à semi-conducteur 30.
En fonction du type du substrat de montage sur lequel le dispositif à semi-conducteur 30 est monté, un métal ayant un coefficient de dilatation thermique égal ou sensiblement égal, au coefficient de dilatation thermique du substrat de montage est choisi. La plaque métallique 50 est formée en mettant en forme le métal choisi selon une forme ayant une surface plus grande que ou de taille égale à, la surface supérieure du
dispositif à semi-conducteur 30.
En se référant la figure 2A, dans une première étape, de la colle époxy 40 est appliquée sur la surface supérieure d'un dispositif à semi- conducteur 30 sur une épaisseur d'environ 10 à 20 micromètres. La surface supérieure du dispositif à semi-conducteur 30, avec la colle 40 appliquée sur celle-ci et la surface inférieure de la plaque métallique 50, sont positionnées l'une en face de l'autre. Il faut remarquer que la colle 40 peut être appliquée sur la
surface inférieure de la plaque métallique 50.
Sur la figure 2B, dans une deuxième étape, la
plaque métallique 50 est fixée au dispositif à semi-
conducteur 30 par une colle 40, de manière à former un corps couplé 100. De façon plus spécifique, la surface du dispositif à semi-conducteur 30, avec la colle 40 appliquée sur celle-ci, est mise en contact avec la surface inférieure de la plaque métallique 50. De la chaleur est appliquée au dispositif à semi-conducteur , à la colle 40 et à la plaque métallique 50 pour faire durcir la colle 40 et ainsi, le dispositif à
semi-conducteur 30 est collé à la plaque métallique 50.
En se référant la figure 2C, dans une troisième étape, le corps couplé 100 formé à la deuxième étape est positionné au-dessus de la surface supérieure du substrat imprimé 10 et il est placé sur le substrat imprimé 10. Les bornes d'entrée/sortie 31 situées sur la surface inférieure du dispositif à semi-conducteur sont respectivement positionnées sur les plots 11
sur la surface supérieure du substrat imprimé 10.
Sur la figure 2D, dans une quatrième étape, le substrat imprimé 10, la soudure 20, le dispositif à semi-conducteur 30 et la plaque métallique 50 sont chauffés. Le chauffage provoque la dilatation thermique du substrat imprimé 10, du dispositif à semi- conducteur et de la plaque métallique 50. Puisque le dispositif à semi- conducteur 30 est couplé à la plaque métallique 50, il se dilate en fonction de la dilatation thermique de la plaque métallique 50 et non en fonction de la dilatation thermique du dispositif à semi-conducteur 30
lui-même. La dilatation thermique du dispositif à semi-
conducteur 30 est aussi égale ou sensiblement égale, à celle du substrat imprimé 10, car le coefficient de dilatation thermique du substrat imprimé 10 est égal ou
sensiblement égal, à celui de la plaque métallique 50.
En conséquence, même après la dilatation thermique du substrat imprimé 10 et du dispositif à semi-conducteur due au chauffage, les plots respectifs 11 et les bornes d'entrée/sortie correspondantes ne sont pas désalignées mais sont alignées. Sinon, le défaut d'alignement est suffisamment petit pour que les bornes d'entrée/sortie 31 et les plots 11 puissent être considérés comme étant sensiblement convenablement alignés. Lorsque le chauffage est arrêté et/ou que le refroidissement commence, la soudure fondue 20 commence à se solidifier. La soudure 20 connecte les bornes d'entrée/sortie 11 aux plots 31 qui sont alignés ou sont considérés comme étant sensiblement convenablement
alignés. Le substrat imprimé 10, le dispositif à semi-
conducteur 30 et la plaque métallique 50 commencent à se contracter en se refroidissant. Dans ce processus de
refroidissement, puisque le dispositif à semi-
conducteur 30 se contracte en fonction du coefficient de dilatation thermique qui est égal ou sensiblement égal, à celui du substrat imprimé 10, les plots respectifs et les bornes d'entrée/sortie correspondantes 31 ne sont pas désalignés mais sont alignés. Sinon, le défaut d'alignement est suffisamment petit pour que les bornes d'entrée/sortie 31 et les plots 11 puissent être considérés comme étant sensiblement convenablement alignés. Lorsque le substrat imprimé 10, la soudure 20, le dispositif à semi-conducteur 30 et la plaque métallique 50 reviennent à leur température ordinaire et que la connexion entre les bornes d'entrée/sortie et les plots 11 est terminée, aucune contrainte ou presque aucune
contrainte n'est appliquée à la soudure 20.
Lorsque la chaleur générée par le dispositif à semi-conducteur 30 provoque la dilatation thermique du dispositif à semi-conducteur 30 et du substrat de montage 10, car les dilatations thermiques du dispositif à semi-conducteur 30 et du substrat de montage 10 sont égales ou sensiblement égales, la contrainte appliquée aux éléments de connexion peut
être réduite.
Dans ce mode de réalisation, un substrat organique
peut être utilisé au lieu de la plaque métallique 50.
Lorsque le substrat imprimé 10 est utilisé comme substrat de montage, un substrat imprimé est utilisé comme substrat organique. Puisque le coefficient de dilatation thermique du substrat imprimé couplé au dispositif à semi-conducteur 30 est égal au coefficient de dilatation thermique du substrat imprimé 10 qui est le substrat de montage, la fiabilité de la connexion entre le dispositif à semi-conducteur 30 et le substrat
imprimé 10 peut être encore améliorée.
En outre, un substrat en céramique peut être utilisé en remplacement du substrat imprimé 10 dans ce mode de réalisation. Puisque le coefficient de dilatation thermique du substrat en céramique est d'environ 6 à 7 x 10-6/ C, du nitrure d'aluminium, de la céramique d'aluminium ou du tungstène est utilisé comme plaque métallique 50. Ceci est du au fait que les coefficients de dilatation thermique du nitrure d'aluminium, de la céramique d'aluminium et du tungstène sont respectivement de 3 à 4 x 10- / C, 4 à 6 x 10-6/ C et 4 à 6 x 10-6/ C, qui sont sensiblement égaux à ceux du substrat de céramique. Dans ce cas, la
fiabilité peut être encore améliorée.
Dans ce mode de réalisation, une colle conductrice peut être prévue pour connecter les plots 11 et les
bornes d'entrée sortie 31, au lieu de la soudure 20.
Un deuxième mode de réalisation de la présente invention va ensuite être décrit ci-dessous. Une caractéristique du deuxième mode de réalisation est que, au lieu de la plaque métallique, un couvercle est fourni. Les autres structures sont les mêmes que celles
du premier mode de réalisation.
En se référant à la figure 3, un couvercle 51 est
prévu sur la surface supérieure du dispositif à semi-
conducteur 30. Le couvercle 51 a une portion concave et sa section transversale est formée de manière à être
concave. La surface supérieure du dispositif à semi-
conducteur 30 est collée à la surface inférieure de la portion concave par une colle 40. Le bord du couvercle 51 est collé à la surface supérieure du substrat
imprimé 10 par une colle 60. Le dispositif à semi-
conducteur 30 est entièrement encapsulé par le couvercle 51, la colle 60 et le substrat imprimé 10. Le coefficient de dilatation thermique du couvercle 51 est égal ou sensiblement égal, au coefficient de dilatation thermique du substrat imprimé 10. Les autres structures du couvercle 51 sont similaires à celles de la plaque
métallique 50 du premier mode de réalisation.
Dans ce mode de réalisation, puisque le couvercle 51, qui possède un coefficient de dilatation thermique égal ou sensiblement égal, à celui du substrat imprimé est fourni, une structure encapsulant le dispositif à semi-conducteur 30 ainsi qu'empêchant la contrainte sur la soudure 20 peut être formée avec un petit nombre d'éléments. De plus, aucune contrainte n'est provoquée à la portion de connexion entre le couvercle 51 et le
substrat imprimé 10.
Dans ce mode de réalisation, la connexion entre le bord du couvercle 51 et le substrat imprimé 10 n'est pas limitée à la seule colle 60. Une bague ou d'autres
éléments d'encapsulation peuvent être utilisés.
Un troisième mode de réalisation de la présente invention va ensuite être décrit ci-dessous. Une caractéristique du troisième mode de réalisation est qu'une plaque métallique comporte une structure destinée à fixer un élément de refroidissement. Les autres structures sont les mêmes que celles du premier
mode de réalisation.
En se référant la figure 4, une structure de montage pour un dispositif à semi-conducteur du troisième mode de réalisation comporte une plaque
métallique 52 et un dissipateur de chaleur 70.
Le dissipateur de chaleur 70 est fixé à la surface
supérieure de la plaque métallique 52 par des vis 80.
Des trous de vis 520 sont disposés dans la surface supérieure de la plaque métallique 52. Les autres structures de la plaque métallique 52 sont similaires à celles de la plaque métallique 50 du premier mode de réalisation. Des trous 700 sont disposés dans le dissipateur de chaleur 70. Les trous 700 sont des trous traversants et sont disposés à des emplacements correspondant aux trous de vis des plaques métalliques 52. Des vis 80 traversent respectivement les trous 700 dans le dissipateur de chaleur 70 et sont respectivement vissées dans des trous de vis 520 dans
la plaque métallique 52.
Comme décrit ci-dessus, dans ce mode de réalisation, puisque les trous de vis sont formés en fixant un dissipateur de chaleur 70 à la plaque métallique 52, il n'est pas nécessaire de prévoir séparément de quelconques éléments de fixation pour le
dissipateur thermique.
Les trous traversants 700 dans le dissipateur thermique 70 sont des trous traversants dans ce mode de réalisation, toutefois, ils peuvent également être des
trous de vis.
Un quatrième mode de réalisation de la présente invention va ensuite être décrit ci-dessous. Une caractéristique du quatrième mode de réalisation est qu'une plaque métallique est prévue avec une structure pour y fixer l'élément de refroidissement. Les autres structures sont similaires à celles du premier mode de
réalisation.
En se référant la figure 5, une structure de montage pour un dispositif à semi-conducteur du quatrième mode de réalisation comporte une plaque métallique 53 et un dissipateur de chaleur 71. Le dissipateur de chaleur 71 est fixé à la surface
supérieure de la plaque métallique 53.
Une tige 530 est disposée sur la surface supérieure de la plaque métallique 53. Un filet de vis est prévu sur la tige 530. Un trou de vis 710 est disposé sur la surface inférieure du dissipateur de chaleur 71. Le trou de vis 710 est disposé à un emplacement correspondant à la tige 530 de la plaque métallique 53
et la tige 530 est vissée dans le trou de vis 710.
L'effet de ce mode de réalisation est similaire à
celui du troisième mode de réalisation.
Un cinquième mode de réalisation de la présente invention va ensuite être décrit ci-dessous. Une caractéristique du cinquième mode de réalisation est que, au lieu d'une plaque métallique, un dissipateur de chaleur est utilisé. Les autres structures sont les
mêmes que celles du premier mode de réalisation.
En se référant à la figure 6, un dissipateur de chaleur 72 est fixé à la surface supérieure du dispositif à semi-conducteur 30 par une colle 40. Le dissipateur de chaleur 72 est fait d'un métal qui possède un excellent rayonnement thermique. Le coefficient de dilatation thermique du dissipateur de chaleur 72 est égal ou sensiblement égal, à celui du substrat imprimé 10. Les autres structures du dissipateur de chaleur 72 sont similaires à celles de
la plaque métallique 50 du premier mode de réalisation. Ce mode de réalisation n'est pas limité au dissipateur de chaleur 72 et un
élément métallique ayant au moins une surface principale peut être appliqué. Il suffit que la taille de la au moins une surface principale de l'élément métallique soit plus grande que ou égale à, la taille de la surface supérieure du dispositif à semi-conducteur 30. Dans ce cas, une surface principale de l'élément métallique est
couplée à la surface supérieure du dispositif à semi-
conducteur 30 par une colle 40.
De cette manière, puisque le dissipateur de chaleur 72, qui a un coefficient de dilatation thermique qui est égal ou sensiblement égal, à celui du substrat imprimé 10, est couplé à la surface supérieure du dispositif à semi-conducteur 30, une structure
rayonnant la chaleur générée par le dispositif à semi-
conducteur 30, ainsi qu'empêchant la contrainte d'être créée sur la soudure 20, peut être obtenue avec un
petit nombre d'éléments.
La présente invention peut être appliquée à divers types de structures et procédés de montage pour le montage d'un dispositif à semi-conducteur. Lorsque la présente invention est appliquée, par exemple, à un porteur de puce, la plaque métallique ou la plaque organique est disposée dans une région correspondant à une région o des éléments de connexion sont prévus dans la surface supérieure d'un substrat de boîtier sur laquelle est monté un semi-conducteur. De façon spécifique, la plaque métallique ou la plaque organique est disposée dans une région de la surface supérieure du porteur de puce, à l'exception de la région sur
laquelle le dispositif à semi-conducteur est monté.
Bien que cette invention ait été décrite conjointement avec les modes de réalisation préférés décrits ci-dessus, il est maintenant possible aux hommes de l'art de mettre en pratique l'invention de
diverses autres manières.
Claims (17)
1. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur caractérisée en ce qu'elle comprend: un substrat (10) possédant une première surface et une pluralité de plots (11) sur ladite première surface; un dispositif à semi-conducteur (30) comportant des première et deuxième surfaces principales et une pluralité de bornes (31) disposées sur ladite deuxième surface principale à des emplacements correspondant auxdits plots (11); une pluralité d'éléments de connexion qui connectent respectivement lesdits plots (11) auxdites bornes (31); et un élément possédant au moins une surface qui est couplée à ladite première surface principale, le coefficient de dilatation thermique dudit élément étant
égal ou sensiblement égal, à celui dudit substrat (10).
2. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 1, dans laquelle
ledit élément comprend une plaque métallique (50).
3. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 1, dans laquelle
ledit élément comprend un substrat organique.
4. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 1, dans laquelle ledit substrat est un substrat de câblage imprimé et
ledit élément est fait de cuivre ou de laiton.
5. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 1, dans laquelle ledit substrat est un substrat de céramique et ledit élément est fait de nitrure d'aluminium, de céramique
d'aluminium ou de tungstène.
6. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 1, dans laquelle ledit élément est suffisamment robuste pour provoquer la dilatation dudit dispositif à semi-conducteur (30)
en fonction de la dilatation thermique dudit élément.
7. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 1, dans laquelle ledit élément et ledit dispositif à semi-conducteur (30) sont couplés l'un à l'autre avec une force de liaison suffisante pour provoquer la dilatation et la contraction dudit dispositif à semi-conducteur (30) en
fonction de la dilatation thermique dudit élément.
8. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 1, comprenant en outre une couche de colle (40) qui est disposée entre ledit dispositif à semi-conducteur (30) et ledit élément et qui provoque le collage dudit dispositif à
semi-conducteur (30) audit élément.
9. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 1, dans laquelle
ledit élément est un dissipateur de chaleur (70).
10. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 1, dans laquelle ledit élément est un couvercle (50) qui encapsule ledit dispositif à semi-conducteur (30) ainsi que ledit
substrat (10).
11. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur caractérisée en ce cu'elle comprend: un substrat (10) possédant une première surface et une pluralité de plots (11) sur ladite première surface; un dispositif à semi-conducteur (30) comportant des première et deuxième surfaces principales et une pluralité de bornes (31) disposées sur ladite deuxième surface principale à des emplacements correspondant auxdits plots (11); une pluralité d'éléments de connexion qui connectent respectivement lesdits plots (11) auxdites bornes (31); une plaque qui est associée à ladite première surface principale et possède un coefficient de dilatation thermique égal ou sensiblement égal, à celui dudit substrat (10); et un élément de refroidissement qui est couplé
thermiquement à ladite plaque.
12. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 11, comprenant en outre un élément de fixation sur ladite plaque pour fixer thermiquement ledit élément de refroidissement au
dit élément.
13. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 12, dans laquelle ledit élément de fixation comprend un trou de vis alésé (520) dans ladite plaque et une vis (80) insérée dans
ledit trou de vis (520).
14. Structure de montage pour un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 12, dans laquelle
ledit élément de fixation comprend une tige (530).
15. Procédé de montage d'un élément et d'un dispositif à semi-conducteur (30) sur un substrat (10), dans lequel ledit élément comporte au moins une surface et possède un coefficient de dilatation thermique qui est égal ou sensiblement égal, à celui dudit substrat (10), caractérisé en ce qu'il comprend: le couplage d'une surface dudit élément à la surface supérieure dudit dispositif à semi-conducteur (30);
le positionnement dudit dispositif à semi-
conducteur (30) de façon que les bornes (31) situées
sur une surface inférieure dudit dispositif à semi-
conducteur (30) soient respectivement tournées vers les plots (11) situés sur une surface supérieure dudit substrat (10) par l'intermédiaire d'éléments de connexion; et le chauffage dudit dispositif à semi-conducteur (30), dudit élément et dudit substrat (10), pour faire fondre lesdits éléments de connexion et après cela,
leur retour à une température ordinaire.
16. Procédé de montage d'un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 13, dans lequel ledit élément est couplé audit dispositif à semi-conducteur (30) par une colle (40)
pendant ladite étape de couplage.
17. Procédé de montage d'un dispositif à semi-
conducteur selon la revendication 13, comprenant en outre: le montage d'un élément de refroidissement sur
ledit élément.
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