FR2894385A1 - Procede de reparation de module microelectronique - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de réparation de module microélectronique encapsulé dans un boîtier (100) métallique ayant un corps (30) comportant au moins un logement (32, 34) pour le report d'éléments électroniques du module sur un fond (24, 25) du logement, le boîtier étant fermé par un capot plat ayant une face interne plane du coté du corps du boîtier à une hauteur initiale Ci0 du fond (24, 25) du logement,le procédé comportant des étapes d'ouverture du boîtier par le retrait du capot plat du boîtier, de réparation des éléments électroniques du module, de surfaçage de bords du corps du boiter en contact avec le capot, et de fermeture du boîtier,La fermeture du boîtier, lors d'une opération de réparation du module, est réalisée par un nouveau capot (80) comportant au moins un évidement (82, 84) du côte de sa face interne en contact avec le corps du boîtier, tel que la hauteur Cbn entre le fond (110, 112) de cet évidement et les fonds des logements (24, 25) dans le corps du boîtier est supérieur à la hauteur initiale Ci0 entre la face interne plane du capot plat et les fonds des logements dans le corps du boîtier.Applications : réparations de modules électroniques encapsulés dans un boîtier.

Description

PROCEDE DE REPARATION DE MODULE MICROELECTRONIQUE L'invention concerne un
procédé de réparation de modules microélectroniques encapsulés dans un boîtier hermétique. Un module microélectronique comporte habituellement un ensemble d'éléments électroniques, comme des puces électroniques, composants actifs ou passifs, formant une ou plusieurs fonctions électroniques. Ces éléments électroniques sont reportés sur un ou plusieurs substrats, selon la complexité du module, encapsulés dans un boîtier du module. Un des rôles du boîtier consiste à assurer l'interconnexion des éléments électroniques internes au boîtier avec l'extérieur du boîtier notamment pour les tensions d'alimentation, la masse et les signaux d'entrées/sorties ; et ceci aussi rapidement que possible et avec le moins de perturbation des signaux. Le boîtier a également en charge la dissipation de la chaleur produite par les éléments électroniques en fonctionnement. C'est un problème qui n'est pas des moindres, notamment avec les fréquences élevées de fonctionnement des éléments électroniques. La capacité du boîtier à évacuer cette chaleur influence directement les performances et la fiabilité des fonctions internes du composant. Enfin, le boîtier protège les éléments électroniques des contraintes mécaniques et autres perturbations environnementales, tout en n'en créant pas par lui-même. La figure 1 montre un exemple de réalisation d'un module microélectronique de l'état de l'art. Le module de la figure 1 comporte notamment deux substrats 20, 22 montés d'un boîtier métallique 26 fermé hermétiquement par un capot 28. Le boîtier 26 comporte un corps de boîtier 30 avec deux logements 32, 34 contenant respectivement l'un 20 et l'autre 22 substrats. Ces substrats 20, 22 sont respectivement reportés sur un premier fond 24 et sur un deuxième fond 25 de chacun des logements 32, 34. Une cloison 40 du corps du boîtier sépare les deux logements 32, 34 les isolant électromagnétiquement. Ces types de réalisation du boîtier selon la figure 1 sont habituellement utilisés pour des modules hyperfréquences comportant différentes fonctions telles que des oscillateurs, amplificateurs filtres etc. Chacun des substrats 20, 22 comporte, sur une de ses faces libres dirigée vers l'intérieur du boîtier des éléments électroniques, par exemple, une puce 50 reportée par une face arrière 52 de la puce sur le substrat 20. L'autre face active 54 de la puce 50 opposée à la face arrière comporte des composants électroniques de la puce. Des fils électriques 60 relient les composants électroniques de la puce à des conducteurs électriques d'interconnexion 62 du substrat. Les substrats 20, 22 peuvent comporter, en outre, d'autres éléments électroniques comme des selfs 68, des condensateurs etc. ; nécessaires aux réalisations des fonctions électroniques du module. Dans certaines applications civiles ou militaires des modules microélectroniques, l'herméticité du boîtier est un élément important. L'herméticité d'un boîtier métallique assure, d'une part, l'isolement des éléments électroniques des conditions physiques de l'environnement extérieur telles qu'humidité, poussières, produits chimiques, air salin etc., et, d'autre part, l'isolement des rayonnements électromagnétiques externes. Le boîtier métallique empêche aussi la perturbation du fonctionnement de fonctions électroniques externes par le rayonnement éventuellement produit par les éléments électroniques du module (compatibilité électromagnétique). A cet effet le boîtier de la figure 1 comporte le capot 28 métallique de fermeture du boîtier ayant une face intérieure 70 en contact avec des bords 72 du corps du boîtier. De façon connue, le boîtier est fermé hermétiquement par soudure 74 du capot 28 sur les bords 72 du corps du boîtier, par exemple, par l'utilisation de la technologie de fermeture laser par effondrement. Ces modules souvent complexes et coûteux, comportant différentes fonctions électroniques susceptibles de tomber en panne, sont donc amenés à être réparés. La réparation peut consister dans le remplacement d'une ou plusieurs fonctions électroniques du module. A cet effet, l'opération de réparation du module comporte au moins les étapes suivantes : - retrait du capot 28 du boîtier 26 pour accéder aux éléments électroniques ; - remplacement de l'élément ou du composant défectueux ; - surfaçage des bords 72 du corps 30 du boîtier destinés à être en 35 contact avec la face interne 70 du capot 28; - fermeture du boîtier par soudure 74 du capot sur le corps du boîtier. Le corps du boîtier 30 présente, lors de la fabrication du module électronique, une épaisseur initiale EbO (voir figure 1) donnant lieu, lors de la fermeture du boîtier, à une hauteur initiale CiO entre la face interne 70 du capot et les fonds 24, 25 des logements 32, 34 du corps du boîtier. L'opération d'ouverture du boîtier, par exemple par arrachage du capot détériore l'état de surface des bords du corps du boîtier. L'opération de surfaçage des bords 72 du corps du boîtier est nécessaire afin de retrouver un bon contact avec le capot lors de la fermeture du boîtier.
L'inconvénient d'une telle méthode de réparation du module hermétique réside dans le fait que l'opération de surfaçage diminue l'épaisseur initiale EbO du corps du boîtier ainsi que la hauteur initiale CiO des logements 32, 34 et, par conséquent, la hauteur disponible dans le boîtier pour les éléments électroniques. La figure 2 montre une vue partielle du module de la figure 1 lors de différentes opérations successives de dépannage. A chaque ouverture du boîtier 26 pour dépanner le module microélectronique il faut réaliser une opération de surfaçage des bords 72 du corps du boîtier, cette opération de surfaçage consistant en la rectification de la surface des bords du corps du boîtier par retrait d'une épaisseur de métal el lors d'un premier dépannage, e2 lors d'un second dépannage, d'une épaisseur en pour un énième dépannage. Chaque opération de surfaçage diminue l'épaisseur initiale EbO du corps du boîtier à des successives épaisseurs Eb1, Eb2,..Ebn et, par conséquent, diminue aussi la hauteur initiale CiO des logements. Au bout d'un certain nombre n de dépannage, généralement trois, la hauteur Cin des logements 32, 34 devient insuffisante pour contenir les éléments électroniques logés dans le boîtier, ce qui peut produire, par exemple, tel que représenté à la figure 2, lors de la fermeture du boîtier par le capot, des court circuits Ccl entre fils électriques d'interconnexion 60 des puces 54 et le capot. Un capot trop prés du fond des logements peut aussi conduire à des compressions des composants par le capot provoquant leur détérioration. Afin de pallier les inconvénients de procédés de dépannage des modules microélectroniques de l'état de l'art, l'invention propose un procédé de réparation de module microélectronique encapsulé dans un boîtier métallique ayant un corps comportant au moins un logement pour le report d'éléments électroniques du module sur un fond du logement, le boîtier étant fermé par un capot plat en contact avec le corps du boîtier par des bords du corps du boîtier, le capot ayant une face interne plane du coté du corps du boîtier à une hauteur initiale CiO du fond du logement, le procédé comportant des étapes d'ouverture du boîtier par le retrait du 5 capot plat du boîtier, de réparation des éléments électroniques du module, de surfaçage des bords du corps du boîtier, et de fermeture du boîtier, caractérisé en ce que la fermeture du boîtier, lors d'une opération de réparation du module, est réalisée par un nouveau capot comportant au moins un évidement du côte de sa face interne en contact avec le corps du boîtier, tel que la 10 hauteur Cbn entre le fond de cet évidement et le fond du logement dans le corps du boîtier est supérieur à la hauteur initiale CiO entre la face interne plane du capot plat et le fond du logement dans le corps du boîtier. La hauteur initiale CiO peut être définie comme étant celle existante au moment de la fabrication du module, avec le capot initial, avant tout dépannage du 15 module. Si cette hauteur initiale n'est pas connue on peut aussi la définir comme étant la hauteur existante avec le capot initial avant un dépannage du module selon le procédé faisant l'objet de l'invention. Le procédé de dépannage selon l'invention permet d'augmenter le nombre d'ouvertures du boîtier et donc le nombre de réparations des modules 20 électroniques par rapport aux méthodes de dépannage de l'état de l'art de tels modules. Un autre objectif est la diminution du coût de dépannage d'un tel module du fait que le boîtier a une durée opérationnelle plus importante. En outre, le traitement d'obsolescence des composés et composants est inexistant. 25 Compte tenu des obsolescences des composés et des technologies certains boîtiers ne sont plus fabriques, le procédé selon l'invention assure une plus grande durée de vie du module par un simple changement du capot du boîtier lors d'un dépannage. L'invention concerne aussi un capot de fermeture d'un boîtier 30 métallique d'encapsulation d'un module microélectronique pour une mise en oeuvre du procédé de dépannage selon l'invention, le boîtier métallique ayant un corps comportant au mois un logement pour le report des éléments électroniques du module sur un fond du logement, caractérisé en ce que le capot de fermeture du boîtier comporte au moins un évidement du côté d'une face interne destinée à être en contact avec le corps du boîtier. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple du procédé de 5 dépannage selon l'invention selon des dessins indexés dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, montre un exemple de réalisation d'un module microélectronique de l'état de l'art ; - la figure 2, déjà décrite, montre une vue partielle du module de la figure 1 lors de différentes opérations successives de dépannage de l'état de l'art ; 10 - les figures 3a, 3b, 3c et 3d représentent différentes étapes de dépannage, selon l'invention, du module de la figure 1. Différentes étapes de dépannage, selon l'invention, du module de la figure 1 décrit précédemment, sont représentées par les figures 3a, 3b, 3c et 3d. L'opération de dépannage du module de la figue 1, selon l'invention, 15 comporte une étape primordiale de réalisation d'un nouveau capot 80, tel que représenté à la figure 3b, les autres étapes comportant au moins les opérations suivantes : - retrait du capot initial 28 du boîtier 26 pour accéder aux éléments électroniques ; 20 - remplacement de l'élément ou du composant défectueux ; - surfaçage des bords 72 du corps 30 du boîtier destinés à être en contact avec la face interne du capot (voir figure 3b) ; - fermeture du boîtier par soudure du nouveau capot 80 sur le corps du boîtier (voir figure 3d). 25 Le nouveau capot 80 est, dans un exemple de réalisation représenté à la figure 3b, obtenu à partir d'une plaque métallique 81 (voir figure 3a) d'épaisseur Cpn plus importante que l'épaisseur CpO du capot initial 28 retiré du module à dépanner. Des évidements 82, 84 de profondeur Pc sont réalisés dans la plaque 30 métallique, du coté de la face 85 de la plaque destinée à fermer le boîtier. La fabrication du nouveau capot 80 comporte une opération de réduction de l'épaisseur des bords 86 de la plaque 81 pour faciliter la soudure du nouveau capot sur le corps du boîtier. La figure 3c représente le corps du boîtier après le retrait du capot plat 35 28. L'opération de surfaçage consiste à retirer une épaisseur en de métal des bords du boîtier, ce qui fait passer l'épaisseur Eb2 (voir la figure 2) du dernier dépannage possible avec le capot plat 28, à une nouvelle épaisseur plus faible Ebn. La figure 3c représente un nouveau boîtier 100 fermé par le nouveau capot 80. Les évidements 82, 84 dans le nouveau capot ont, dans cet exemple de dépannage, une même surface et une même forme que les logements 32, 34 dans le corps 30 du boîtier de façon à créer des respectives cavités 90, 92 lorsque le boîtier est fermé par le nouveau capot 80, la profondeur des évidements étant telle que la hauteur Cbn entre les fonds 110, 112 des évidements 82, 84 du nouveau capot et les fonds 24, 25 des logements 32, 34 du corps du boîtier est supérieur à la hauteur initiale CiO entre la face interne 70 du capot plat avant dépannage et les fonds 24, 25 des logements dans le corps du boîtier. L'épaisseur Cpn du nouveau capot et la profondeur Pc des évidements peuvent être telles que le nouveau capot permette de doubler voir tripler le nombre de dépannages du module microélectronique. Dans un exemple de prolongement des possibilités de dépannage du module, si le nombre maximum d'opérations de surfaçage (et donc de dépannages) possibles a été atteint avec le capot plat 28 conduisant à une réduction maximum d'une valeur Ecp (voir figure 2) de l'épaisseur du corps du boîtier et que l'on souhaite par exemple pouvoir encore effectuer un même nombre d'opération de dépannage avec le nouveau capot 80, la profondeur Pc des évidements du nouveau boîtier devra être supérieure à la réduction Ecp. Cette profondeur sera Pc= 2.Ecp si on souhaite doubler le nombre de dépannages et, Pc=n. Ecp pour n fois le nombre de dépannages possibles avec le capot plat. Les boîtiers métalliques sont notamment en titane, cuivre, aluminium etc. selon l'application du module. Les nouveaux capots sont alors réalisés dans ces même métaux.
Les tailles des boîtiers sont très variables selon les applications et les complexités des modules électroniques encapsulés, cette taille peut varier de quelques millimètres à quelques centimètres. Le boîtier peut comporter plusieurs alvéoles de formes différentes pour le report des différents substrats ou composants électroniques.
L'intérêt d'un tel procédé de dépannage est d'autant plus important que le module est complexe et les boîtiers réalisés dans un matériau coûteux ou difficile à reproduire.5

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Procédé de réparation de module microélectronique encapsulé dans un boîtier (26, 100) métallique ayant un corps (30) comportant au moins un logement (32, 34) pour le report d'éléments électroniques du module sur un fond (24, 25) du logement, le boîtier étant fermé par un capot plat (28) en contact avec le corps du boîtier par des bords du corps du boîtier, le capot ayant une face interne plane du coté du corps du boîtier à une hauteur initiale CiO du fond (24, 25) du logement, le procédé comportant des étapes d'ouverture du boîtier par le retrait du capot plat du boîtier, de réparation des éléments électroniques du module, de surfaçage des bords du corps du boîtier, et de fermeture du boîtier, caractérisé en ce que la fermeture du boîtier, lors d'une opération de réparation du module, est réalisée par un nouveau capot (80) comportant au moins un évidement (82, 84) du côte de sa face interne en contact avec le corps du boîtier, tel que la hauteur Cbn entre le fond (110, 112) de cet évidement et le fond du logement (24, 25) dans le corps du boîtier est supérieure à la hauteur initiale CiO entre la face interne plane (70) du capot plat et le fond du logement dans le corps du boîtier.
2. Procédé de réparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nouveau capot (80) est obtenu à partir d'une plaque métallique (81) d'épaisseur Cpn plus importante que l'épaisseur CpO du capot plat (28) retiré du module à dépanner, au moins un évidement (82, 84) de profondeur Pc étant réalisé dans la plaque métallique (81), du coté de la face de la plaque destinée à fermer le boîtier.
3. Procédé de réparation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fabrication du nouveau capot (80) comporte une opération de réduction de l'épaisseur des bords (86) de la plaque pour faciliter la soudure (74) du nouveau capot sur le corps du boîtier.
4. Procédé de réparation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les évidements (82, 84) ont une même surface et une même forme que les logements (32, 34) dans le corps (30) du boîtier de façon à créer des respectives cavités (90, 92) lorsque le boîtier est fermé par le nouveau capot (80), la profondeur des évidements étant telle que la hauteur Cbn entre les fonds (110, 112) des évidements (82, 84) du nouveau capot et les fonds (24, 25) des logements (32, 34) du corps du boîtier est supérieur à la hauteur initiale CiO entre la face interne (70) du capot plat avant dépannage et les fonds (24, 25) des logements dans le corps du boîtier.
5. Procédé de réparation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le nombre maximum d'opérations de surfaçage (et donc de dépannages) possibles avec le capot plat (28) conduisant à une réduction maximum d'une valeur Ecp de l'épaisseur du corps (30) du boîtier, la profondeur Pc des évidements (82, 84) du nouveau boîtier est supérieure à cette réduction d'épaisseur Ecp.
6. Procédé de réparation selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la profondeur Pc est Pc= 2.Ecp pour doubler le nombre de dépannages et Pc=n.Ecp pour n fois le nombre de dépannages possibles avec le capot plat.
7. Capot de fermeture d'un boîtier métallique d'encapsulation d'un module microélectronique pour une mise en oeuvre du procédé de dépannage selon l'une des revendications 1 à 6, le boîtier métallique ayant un corps (30) comportant au mois un logement (32, 34) pour le report des éléments électroniques du module sur un fond (24, 25) du logement, caractérisé en ce que le capot de fermeture du boîtier comporte au 30 moins un évidement (82, 84) du côté d'une face interne destinée à être en contact avec le corps du boîtier.
8. Capot de fermeture selon la revendication 7, caractérisé en ce que les évidements (82, 84) ont une même surface et une même forme que les 35 logements (32, 34) dans le corps (30) du boîtier de façon à créer des respectivescavités (90, 92) lorsque le boîtier est fermé par le nouveau capot (80) la profondeur des évidements étant telle que la hauteur Cbn entre les fonds (110, 112) des évidements (82, 84) du nouveau capot et les fonds (24, 25) des logements (32, 34) dans le corps du boîtier est au moins supérieur à la hauteur initiale CiO entre la face interne (70) du capot plat avant dépannage et les fonds (24, 25) des logements (32, 34) dans le corps du boîtier.
9. Capot de fermeture selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les boîtiers métalliques étant notamment en titane, cuivre, aluminium etc. ~o les nouveaux capots sont alors réalisés dans ces même métaux.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5307240A (en) * 1992-12-02 1994-04-26 Intel Corporation Chiplid, multichip semiconductor package design concept
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US5477009A (en) * 1994-03-21 1995-12-19 Motorola, Inc. Resealable multichip module and method therefore

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