FR3096831A1 - Dispositif électronique comprenant une puce électronique montée au-dessus d’un substrat de support - Google Patents

Dispositif électronique comprenant une puce électronique montée au-dessus d’un substrat de support Download PDF

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Abstract

Dispositif électronique comprenant : un substrat de support (2) présentant une face frontale de montage, une puce électronique (5) dont une face arrière (6) est fixée sur la face frontale de montage du substrat de support par l’intermédiaire d’une couche de colle (7), dans lequel le substrat de support inclut une couche métallique de transfert thermique (8) du côté de sa face de montage, en regard de la puce, et présentant une pluralité de trous (9), et comprenant une pluralité d’éléments métalliques de transfert thermique (10) disposés dans les trous de la couche métallique du substrat de support et s’étendant en saillie par rapport à la face de montage du substrat de support, dans la couche de colle. Figure pour l’abrégé : Fig 1

Description

Dispositif électronique comprenant une puce électronique montée au-dessus d’un substrat de support
La présente invention concerne le domaine des dispositifs électroniques comprenant des puces montées sur des substrats de support.
Dans le cas où les puces produisent de la chaleur, il est avantageux de transférer une partie de la chaleur produite vers les substrats de support.
Selon un mode de réalisation, il est proposé un dispositif électronique qui comprend un substrat de support présentant une face frontale de montage et une puce électronique dont une face arrière est fixée sur la face frontale de montage du substrat de support par l’intermédiaire d’une couche de colle.
Le substrat de support inclut une couche métallique de transfert thermique du côté de sa face de montage, en regard de la puce, et présentant une pluralité de trous.
Le dispositif électronique comprend en outre une pluralité d’éléments métalliques de transfert thermique disposés dans les trous de la couche métallique du substrat de support et s’étendant en saillie par rapport à la face de montage du substrat de support, dans la couche de colle.
Ainsi, les transferts de chaleur entre la puce et le substrat de support sont accrus.
Le substrat de support et la puce peuvent avantageusement être exempts de connexions électriques via la couche métallique de transfert thermique et les éléments métalliques de transfert thermique.
Les éléments de transfert thermique peuvent être à distance de la face arrière de la puce.
Le substrat de support peut inclure un réseau intégré de connexions électriques présentant des plots avant de connexion électrique du côté de la face frontale de montage du substrat de support, des moyens de connexion électrique reliant la puce et les plots avant du réseau de connexions électriques du substrat de support.
La couche métallique de transfert thermique et les plots avant de connexion électrique peuvent être disposés dans un même niveau métallique du substrat de support.
Les moyens de connexion électrique peuvent comprendre des fils métalliques reliant des plots avant du substrat de support et des plots avant d’une face avant de la puce.
Le dispositif peut comprendre un bloc d’encapsulation au-dessus de la face frontale du substrat de support, dans lequel la puce et les moyens de connexion électrique sont noyés.
Il est également proposé un procédé de fabrication d’un dispositif électronique, qui comprend les étapes suivantes :
disposer d’un substrat de support présentant une face frontale de montage et incluant une couche métallique de transfert thermique du côté de cette face frontale,
réaliser des trous dans la couche métallique de transfert thermique,
mettre en place des éléments métalliques de transfert thermique dans les trous de la couche métallique de transfert thermique, les éléments métalliques de transfert thermique s’étendant en saillie par rapport à la face de montage du substrat de support,
réaliser un traitement thermique de brasure des éléments métalliques de transfert thermique dans les trous de la couche métallique de transfert thermique,
déposer une couche de colle au-dessus de la face frontale du substrat de support, dans laquelle les parties en saillie des éléments de transfert thermique en saillie par rapport à la face frontale de montage du substrat de support sont noyées,
mettre en place une puce électronique au-dessus de la couche de colle de sorte à fixer la puce au-dessus du substrat de support.
Le procédé peut comprendre l’étape ultérieure suivante : mettre en place des fils de connexion entre la puce et le substrat de support.
Le procédé peut comprendre l’étape ultérieure suivante : réaliser un bloc d’encapsulation au-dessus du substrat de support, dans lequel la puce est noyée.
Un dispositif électronique va maintenant être décrit à titre d’exemple de réalisation non limitatif, illustré par le dessus dans lequel :
représente une coupe d’un dispositif électronique ;
représente une étape de fabrication du dispositif électronique de la figure 1 ;
représente une étape ultérieure de fabrication du dispositif électronique de la figure 1 ;
représente une étape ultérieure de fabrication du dispositif électronique de la figure 1 ;
représente une étape ultérieure de fabrication du dispositif électronique de la figure 1 ;
représente une étape ultérieure de fabrication du dispositif électronique de la figure 1 ; et
représente une étape ultérieure de fabrication du dispositif électronique de la figure 1.
Un dispositif électronique 1 illustré sur la figure 1 comprend un substrat de support 2 qui présente une face frontale ou avant de montage 3 et une face arrière 4 et une puce électronique 5 dont une face arrière 6 est fixée sue la face frontale 3 du substrat de support par l’intermédiaire d’une couche de colle 7.
Le substrat de support 2 est pourvu d’une couche métallique de transfert thermique 8 du côté de sa face frontale 3, qui s’étend en regard d’au moins une partie de la face arrière 6 de la puce 5 et qui éventuellement s’étend au-delà d’au moins une partie du bord périphérique de la puce 5. Avantageusement, la couche métallique de transfert thermique s’étend en regard de toute la face arrière 6 de la puce 5 et au-delà de toute la périphérie de la puce 5.
La couche métallique 8 du substrat de support 2 présente une pluralité de trous 9 qui sont en regard de et ouverts du côté de la face arrière 6 de la puce 5. Les trous 9 peuvent être réalisés dans une partie de ou toute l’épaisseur de la couche métallique 8.
Le dispositif électronique 1 comprend une pluralité d’éléments métalliques de transfert thermique 10, sous la forme approximative de billes, qui sont engagés dans les trous 9 de la couche métallique 8 et qui sont en saillie par rapport à la face frontale 3 du substrat de support 2 de sorte que les parties en saillie des éléments de transfert thermique soient noyées dans la couche de colle 8.
Les éléments de transfert thermique 10 remplissent au moins partiellement les trous 9 et sont liés à la couche métallique 8 par brasure. Avantageusement, les éléments de transfert thermique 10 sont à distance de la face arrière 6 de la puce 5.
Le substrat de support 2 et la puce 5 sont exempts de connexions électriques via la couche métallique de transfert thermique 8 et les éléments métalliques de transfert thermique 10. Les éléments de transfert thermique 10 n’ont donc aucune fonction de connexion électrique entre la puce 5 et le substrat de support 2.
Une partie de la chaleur produite par la puce 5 est transférée au substrat de support 2 via la couche de colle 7. Grâce à l’existence de la couche métallique de transfert thermique 8 et aux éléments métalliques de transfert thermique 10, le flux de chaleur entre la puce 5 et le substrat de support 2 est considérablement accru.
Les trous 9 et en conséquence les éléments métalliques de transfert thermique 10 peuvent être régulièrement répartis ou, éventuellement, être plus denses dans la ou les zones de la puce 5 produisant le plus de chaleur.
Le substrat de support 2 est pourvu d’un réseau intégré de connexions électriques 11 qui est relié à la puce 5 par des moyens de connexion électrique 12.
D’une part la couche métallique de transfert thermique 10 et les éléments métalliques de transfert thermique 10 et d’autre part le réseau intégré de connexions électriques 11 et les moyens de connexion électrique 12 sont distincts.
Selon une variante de réalisation, le réseau intégré de connexions électriques 11 comprend des plots avant de connexion électrique 13 du côté de la face frontale 3 du substrat de support 3. Les plots avant sont aménagés au-delà et à distance du bord périphérique de la puce 5 et à distance de la couche métallique de transfert thermique 8.
Les moyens de connexion électrique 12 comprennent des fils électriques 14 qui relient les plots avant de connexion électrique 13 et des plots avant de connexion électrique 15 de la face avant 16 de la puce 5.
Le réseau intégré de connexions électriques 11 comprend des plots arrière de connexion électrique 17 du côté de la face arrière 4 du substrat de support 3, en vue de connecter la puce 5 à l’extérieur.
Avantageusement, la couche métallique de transfert thermique 8 et les plots avant de connexion électrique 13 sont aménagés dans un même niveau métallique du substrat de support 2.
Il résulte de ce qui précède que, au regard du montage de la puce 5 sur le substrat de support 2 et des moyens de connexion électrique 12 entre la puce 5 et le substrat de support 2, la couche métallique 8 et les éléments 10 constituent des moyens complémentaires exclusivement de transfert thermique.
Le dispositif électronique 1 comprend en outre un bloc d’encapsulation 18 au-dessus de la face frontale 3 du substrat de support, dans lequel la puce 5 et les fils électriques 14 sont noyés.
Le dispositif électronique 1 peut être fabriqué de la manière suivante.
Comme illustré sur la figure 2, on dispose d’un substrat de support 2 pourvu de la couche métallique de transfert thermique 8 et du réseau de connexions électriques 11.
Dans une étape de fabrication illustrée sur la figure 3, on réalise les trous 9 dans la couche métallique de transfert thermique 8, par perçage ou gravure.
Dans une étape ultérieure de fabrication illustrée sur la figure 4, on met en place les éléments métalliques de transfert thermique 10 dans les trous 9.
Dans une étape ultérieure de fabrication illustrée sur la figure 5, on réalise un traitement thermique, par exemple dans un four, de sorte à fixer par brasure les éléments métalliques de transfert thermique 10 à la couche métallique de transfert thermique 8. Ce faisant, la matière constituant les éléments métalliques de transfert thermique 10 flue de sorte à, avantageusement, remplir les trous 9.
Dans une étape ultérieure de fabrication illustrée sur la figure 6, on dépose la couche de colle 7, les éléments métalliques de transfert thermique 10 se trouvant alors noyés dans cette couche colle 7.
Dans une étape ultérieure de fabrication illustrée sur la figure 7, on met en place la puce 5 au-dessus de la couche de colle 7 et on fait durcir la colle de sorte à fixer la puce 5 au-dessus du substrat de support 2. Puis, on met en place les fils de connexion électrique 14.
Enfin, on forme le bloc d’encapsulation 18.
On obtient alors le dispositif électronique 1.

Claims (10)

  1. Dispositif électronique comprenant :
    un substrat de support (2) présentant une face frontale de montage,
    une puce électronique (5) dont une face arrière (6) est fixée sur la face frontale de montage du substrat de support par l’intermédiaire d’une couche de colle (7),
    dans lequel le substrat de support inclut une couche métallique de transfert thermique (8) du côté de sa face de montage, en regard de la puce, et présentant une pluralité de trous (9),
    et comprenant une pluralité d’éléments métalliques de transfert thermique (10) disposés dans les trous de la couche métallique du substrat de support et s’étendant en saillie par rapport à la face de montage du substrat de support, dans la couche de colle.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le substrat de support (2) et la puce (5) sont exempts de connexions électriques via la couche métallique de transfert thermique (8) et les éléments métalliques de transfert thermique (10).
  3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les éléments de transfert thermique (10) sont à distance de la face arrière (6) de la puce (5).
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat de support inclut un réseau intégré de connexions électriques (11) présentant des plots avant de connexion électrique (13) du côté de la face frontale de montage du substrat de support, des moyens de connexion électrique (12) reliant la puce (5) et les plots avant (13) du réseau de connexions électriques du substrat de support.
  5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la couche métallique de transfert thermique (8) et les plots avant de connexion électrique (13) sont dans un même niveau métallique du substrat de support.
  6. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les moyens de connexion électrique comprennent des fils métalliques (14) reliant des plots avant (13) du substrat de support et des plots avant (15) d’une face avant de la puce.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un bloc d’encapsulation au-dessus de la face frontale du substrat de support, dans lequel la puce et les moyens de connexion électrique sont noyés.
  8. Procédé de fabrication d’un dispositif électronique, comprenant les étapes suivantes :
    disposer d’un substrat de support (2) présentant une face frontale de montage (3) et incluant une couche métallique de transfert thermique (8) du côté de cette face frontale,
    réaliser des trous (9) dans la couche métallique de transfert thermique (8),
    mettre en place des éléments métalliques de transfert thermique (10) dans les trous de la couche métallique de transfert thermique, les éléments métalliques de transfert thermique s’étendant en saillie par rapport à la face de montage du substrat de support,
    réaliser un traitement thermique de brasure des éléments métalliques de transfert thermique dans les trous de la couche métallique de transfert thermique,
    déposer une couche de colle (7) au-dessus de la face frontale du substrat de support, dans laquelle les parties en saillie des éléments de transfert thermique en saillie par rapport à la face frontale de montage (3) du substrat de support sont noyées,
    mettre en place une puce électronique (5) au-dessus de la couche de colle de sorte à fixer la puce au-dessus du substrat de support.
  9. Procédé selon la revendication 8, comprenant l’étape ultérieure suivante : mettre en place des fils de connexion électrique (14) entre la puce et le substrat de support.
  10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, comprenant l’étape ultérieure suivante : réaliser un bloc d’encapsulation (18) au-dessus du substrat de support, dans lequel la puce est noyée.
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