FR3101728A1 - Dispositif électronique comprenant une puce et au moins un composant électronique dit composant SMT - Google Patents

Dispositif électronique comprenant une puce et au moins un composant électronique dit composant SMT Download PDF

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Abstract

Dispositif électronique et procédé de fabrication, comprenant : un substrat de support (2), une puce électronique (6) au-dessus du substrat de support, au moins un composant électronique (18) au-dessus du substrat de support, un bloc d’encapsulation au-dessus de la face avant du substrat de support, dans lequel la puce est noyée, dans lesquels le bloc d’encapsulation présente un évidement traversant de positionnement et de confinement (15), dans lequel se situe le composant électronique, ou un empilement de composants électroniques, et des points ou blocs de soudure (20) du composant électronique. Figure pour l’abrégé : Fig 1

Description

Dispositif électronique comprenant une puce et au moins un composant électronique dit composant SMT
La présente invention concerne le domaine de la microélectronique.
On connait des dispositifs électroniques qui comprennent des puces électroniques et des composants électroniques, dits composants SMT, montés au-dessus de substrats de support et des blocs d’encapsulation dans lesquels les puces électroniques et les composants électroniques sont collectivement noyés.
Selon un mode de réalisation, il est proposé un dispositif électronique qui comprend :
un substrat de support présentant une face avant de montage et une face arrière,
au moins une puce électronique au-dessus de la face avant du substrat de support et reliée à des premiers contacts électriques avant de la face avant du substrat de support,
au moins un composant électronique au-dessus de la face avant du substrat de support et pourvu de bornes de connexion électrique reliées à des deuxièmes contacts électriques avant de la face avant du substrat de support par des points ou blocs de soudure, et
un bloc d’encapsulation au-dessus de la face avant du substrat de support, dans lequel la puce est noyée.
Le bloc d’encapsulation présente un évidement traversant de positionnement et de confinement, allant jusqu’à la face avant du substrat de support et dans lequel se situe le composant électronique et les points de soudure. L’évidement et le composant électronique sont configurés de sorte qu’il existe un jeu entre les flancs de l’évidement et les flancs du composant électronique et que l’orientation du composant électronique, parallèlement à la face avant du substrat de support, soit limitée par au moins deux flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement.
Ainsi, le composant électronique est correctement placé par rapport aux deuxièmes contacts électriques du substrat de support.
La distance entre les flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement peut être inférieure à la plus grande dimension du composant électronique parallèlement à la face avant du substrat de support.
Les bornes de connexion électrique du composant électronique peuvent être situées au-dessus des deuxièmes contacts électriques.
Les deuxièmes contacts électriques peuvent s’étendre au-delà du composant électronique.
Les bornes de connexion électrique peuvent être aménagées à des extrémités opposées du composant électronique.
Le substrat de support peut être pourvu d’un réseau intégré de connexions électriques d’une face à l’autre, incluant les premiers et deuxièmes contacts électriques.
Le dispositif peut comprendre un empilement de composants électroniques correspondants situés les uns au-dessus des autres dans l’évidement de positionnement et de confinement et présentant des bornes correspondantes de connexion électrique reliées entre elles et aux deuxièmes contacts électriques avant du réseau de connexions électriques par les points ou blocs de soudure.
Il est par ailleurs proposé un procédé de réalisation d’un dispositif électronique, qui comprend les étapes suivantes :
monter une puce au-dessus d’une face avant de montage d’un substrat de support et reliés à des premiers contacts électriques de la face avant d’un substrat de support,
réaliser un bloc d’encapsulation au-dessus de la face avant du substrat de support, dans lequel la puce est noyée,
réaliser un évidement de positionnement et de confinement au travers du bloc d’encapsulation, allant jusqu’à la face avant du substrat de support et découvrant des deuxièmes contacts électriques de la face avant du substrat de support,
mettre en place au moins un composant électronique dans l’évidement de positionnement et de confinement au-dessus de la face avant du substrat de support, l’évidement de positionnement et de confinement et le composant électronique étant configuré de sorte qu’il existe un jeu entre les flancs de l’évidement de positionnement et de confinement et les flancs du composant électronique et que l’orientation du composant électronique, parallèlement à la face avant du substrat de support, soit limitée par au moins deux flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement,
dispenser de la matière de soudure dans l’évidement de positionnement et de confinement, la matière de soudure pénétrant dans ledit jeu,
durcir la matière de soudure de sorte que des bornes de connexion électrique du composant électronique soient reliées aux deuxièmes contacts électriques de la face avant du substrat de support par des points ou blocs de soudure situés dans l’évidement de positionnement et de confinement.
La matière de soudure peut être dispensée sous la forme d’une poudre.
La matière de soudure peut être dispensée sous la forme d’une pâte.
La distance entre les flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement peut être choisie de sorte à être inférieure à la plus grande dimension du composant électronique parallèlement à la face avant du substrat de support.
Les bornes de connexion électrique du composant électronique peuvent être situées au-dessus des deuxièmes contacts électriques.
Les deuxièmes contacts électriques peuvent s’étendre au-delà du composant électronique.
Les bornes de connexion électrique peuvent être aménagées à des extrémités opposées du composant électronique.
Le substrat de support peut être pourvu d’un réseau intégré de connexions électriques d’une face à l’autre, relié aux premiers et deuxièmes contacts électriques.
Le procédé peut comprendre :
mettre en place un empilement de composants électroniques correspondants les uns au-dessus des autres dans l’évidement et présentant des bornes correspondantes de connexion électrique,
dispenser la matière de soudure dans l’évidement de positionnement et de confinement, la matière de soudure pénétrant dans le jeu entre les flancs de l’évidement et les flancs des composants électroniques empilés,
durcir la matière de soudure de sorte que des bornes de connexion électrique des composants électroniques soient reliées entre elles et aux deuxièmes contacts électriques de la face avant du substrat de support par les points ou blocs de soudure.
Un dispositif électronique va maintenant être décrit à titre d’exemple de réalisation non limitatif, illustré par le dessin annexé dans lequel :
représente une coupe d’un dispositif électronique, et
représente une vue locale de dessus du dispositif électronique de la figure 1.
Comme illustré sur les figures, un dispositif électronique 1 comprend un substrat de support 2, en une matière diélectrique, présentant une face avant 3 de montage et une face arrière 4 et pourvu d’un réseau de connexion électrique 5 d’une face à l’autre.
Le dispositif électronique 1 comprend au moins une puce électronique 6 montée au-dessus de la face avant 3 du substrat de support 2 par l’intermédiaire d’une couche de colle 7 interposée entre la face avant 3 du substrat de support 2 et une face arrière 8 de la puce 6.
La puce 6 est reliée au réseau de connexion électrique 5 par l’intermédiaire de fils électriques 9 reliant des premiers contacts électriques 10 de la face avant 3 du substrat de support 2 et des contacts électriques 11 d’une face avant 12 de la puce 6.
Selon une variante de réalisation, la puce 6 pourrait être montée au-dessus du substrat de support 2 et reliée électriquement au réseau de connexion électrique 5 par l’intermédiaire d’éléments de connexion électrique tels que des billes, interposés entre des contacts électriques de la face avant 3 du substrat de support 2 et des contacts électriques de la face 8 de la puce 6. En outre, une couche de colle pourrait être interposée entre la face avant 3 du substrat de support 2 et de la face 8 de la puce 6, dans laquelle et éléments de connexion électrique seraient noyés.
Le dispositif électronique 1 comprend un bloc d’encapsulation 13 au-dessus de la face avant 3 du substrat de support 2, dans lequel la puce 6 est noyée. Les fils électriques sont également noyés dans le bloc d’encapsulation 13.
Le bloc d’encapsulation 13 présente une face avant 14 qui, par exemple, est parallèle à la face avant 3 du substrat de support 2 et une face périphérique qui par exemple suit le contour du substrat de support 2.
Le bloc d’encapsulation 13 présente, depuis la face avant 14, un évidement traversant 15 de positionnement et de confinement, situé à distance de la puce 6 et allant jusqu’à la face avant 3 du substrat de support 2. L’évidement traversant 15 découvre, dans la face avant 3 du substrat de support 2, des deuxièmes contacts électriques 16 du réseau de connexion électrique 5.
Le dispositif électronique 1 comprend un empilement 17 de composants électroniques correspondant 18 situés les uns au-dessus des autres dans l’évidement 15 depuis la face avant 3 du substrat de support 2.
L’évidement de positionnement et de confinement 15 et les composants électroniques 18 sont configurés de sorte qu’il existe un jeu entre les flancs de l’évidement 15 et les flancs des composants électroniques 18 et que l’orientation des composants électroniques 18, parallèlement à la face avant 3 du substrat de support 2 soit limitée par au moins deux flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement 15.
Plus particulièrement, la distance entre les flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement 15 est inférieure à la plus grande dimension des composants électroniques parallèlement à la face avant 3 du substrat de support 2.
Par exemple, les composants électroniques 18 se présentent sous la forme de parallélépipèdes disposés à plat au-dessus de la face avant 3 du substrat de support 2 et les uns au-dessus des autres et l’évidement de positionnement et de confinement 15 présente, parallèlement à la face avant 3 du substrat de support 2, une section rectangulaire plus grande que la section rectangulaire des composants électroniques, dans les deux directions.
La distance entre deux flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement 15 est inférieure à la diagonale joignant des coins opposés des composants électroniques 18, de sorte que l’orientation des composants électroniques est limitée par le fait que les coins diagonalement opposés des composants électroniques 18 sont susceptibles de venir en butée contre ces deux flancs opposés.
Les composants électroniques 18 présentent des bornes correspondantes de connexion électrique 19. Plus particulièrement, les bornes de connexion électriques 19 sont aménagées aux extrémités opposées des composants électroniques 18, en en faisant le tour.
Les bornes de connexion électrique 19 sont situées les unes au-dessus des autres et au-dessus des deuxièmes contacts électriques 16.
Plus particulièrement, les bornes de connexion électrique 19 du composant électronique 18 adjacent à la face avant 3 du substrat de support 2 sont situées au-dessus des deuxièmes contacts électriques 16. Les deuxièmes contacts électriques 16 s’étendent au-delà du composant électronique 18 adjacent à la face avant 3 du substrat de support 2.
Les composants électroniques 18 sont généralement appelés des composants SMT et peuvent être des résistances électriques, des capacités, des inductances, voire des puces électroniques pourvues par exemple de pattes latérales de connexion électrique.
Le dispositif électronique 1 comprend des points ou blocs de soudure 20 qui relient électriquement les bornes correspondantes de connexion électrique 19 des composants électroniques 18 entre elles et aux deuxièmes contacts électriques 16 de la face avant 3 du substrat de support 2. Avantageusement, les points ou blocs de soudure 20 sont confinés dans le jeu entre les flancs de l’évidement de positionnement et de confinement 15 et les flancs des composants électroniques 18.
Le dispositif électronique 1 peut résulter d’une fabrication individuelle ou collective, en mettant en œuvre des moyens du domaine de la microélectronique.
Disposant du substrat de support 2 pourvu du réseau de connexion électrique 5, on monte la puce 6 au-dessus de la face avant 3 du substrat de support, que l’on connecte électriquement au réseau de connexion électrique 5, comme décrit précédemment.
Puis, on réalise, par exemple dans un moule, le bloc d’encapsulation 13.
Puis, on réalise, par exemple par une attaque chimique, mécanique ou mécano-chimique, l’évidement de positionnement et de confinement 15.
Puis, on introduit successivement, les uns au-dessus des autres, les composants électroniques 18 dans l’évidement de positionnement et de confinement 15, de sorte à former l’empilement 17.
Grâce à la configuration relative de l’évidement de positionnement et de confinement 15 et des composants électroniques 18, il existe un jeu entre les flancs de l’évidement de positionnement et de confinement 15 et les flancs des composants électroniques 18. De plus, l’orientation des composants électroniques 18, parallèlement à la face avant 3 du substrat de support 2, est limitée par au moins deux flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement 15, les coins diagonalement opposés des composants électroniques pouvant venir en butée contre ces flancs.
Puis, on introduit de la matière de soudure dans l’évidement de positionnement et de confinement 15, la matière de soudure pénétrant dans le jeu entre les flancs de l’évidement de positionnement et de confinement 15 et les flancs des composants électroniques 18, en étant confinée dans ce jeu.
La matière de soudure peut être dispensée sous la forme d’une poudre ou sous la forme d’une pâte, par raclage ou en utilisant une pipette.
Puis, on durcit la matière de soudure de sorte que des bornes de connexion électrique 19 des composants électroniques 19 soient reliées entre elles et aux deuxièmes contacts électriques 16 de la face avant 3 du substrat de support 2 par les points ou blocs de soudure 20. Ce durcissement peut être obtenu par un traitement thermique ou par un rayonnement lumineux.
Dans une fabrication collective, on dispose d’un substrat collectif de support qui présente, dans des emplacements, des réseaux de connexions électriques 5, ces emplacements étant alignés selon des lignes et des colonnes.
Dans chaque emplacement, on monte et connecte une puce 6 au-dessus du substrat de support collectif.
Puis, on réalise un bloc collectif d’encapsulation, dans lequel les puces 6 sont noyées.
Puis, dans chaque emplacement, on réalise un évidement de positionnement et de confinement 15, on met en place les composants électroniques 18 dans les évidements de positionnement et de confinement 15, on introduit de la matière de soudure dans les évidements de positionnement et de confinement 15 et on durcit la matière de soudure de sorte à former des points ou blocs de soudure 20.
Après quoi, on réalise une découpe au travers du substrat collectif de support et du bloc collectif d’encapsulation, le long des lignes et colonnes de séparation des emplacements, de sorte à obtenir, dans chaque emplacement, un dispositif électronique 1.

Claims (16)

  1. Dispositif électronique comprenant :
    un substrat de support (2) présentant une face avant (3) de montage et une face arrière (4),
    au moins une puce électronique (6) au-dessus de la face avant du substrat de support et reliée à des premiers contacts électriques avant (10) de la face avant du substrat de support,
    au moins un composant électronique (18) au-dessus de la face avant du substrat de support et pourvu de bornes de connexion électrique reliées à des deuxièmes contacts électriques avant (16) de la face avant du substrat de support par des points ou blocs de soudure (20),
    un bloc d’encapsulation (13) au-dessus de la face avant du substrat de support, dans lequel la puce est noyée,
    dans lequel le bloc d’encapsulation présente un évidement traversant (15) de positionnement et de confinement (15), allant jusqu’à la face avant du substrat de support et dans lequel se situe le composant électronique et les points de soudure, l’évidement et le composant électronique étant configurés de sorte qu’il existe un jeu entre les flancs de l’évidement et les flancs du composant électronique et que l’orientation du composant électronique, parallèlement à la face avant du substrat de support, soit limitée par au moins deux flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la distance entre les flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement est inférieure à la plus grande dimension du composant électronique parallèlement à la face avant du substrat de support.
  3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les bornes de connexion électrique du composant électronique sont situées au-dessus des deuxièmes contacts électriques.
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les deuxièmes contacts électriques s’étendent au-delà du composant électronique.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les bornes de connexion électrique sont aménagées à des extrémités opposées du composant électronique.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat de support est pourvu d’un réseau intégré (5) de connexions électriques d’une face à l’autre, incluant les premiers et deuxièmes contacts électriques.
  7. Dispositif selon la revendication 6, comprenant un empilement (17) de composants électroniques correspondants situés les uns au-dessus de autres dans l’évidement de positionnement et de confinement et présentant des bornes correspondantes de connexion électrique reliées entre elles et aux deuxièmes contacts électriques avant du réseau de connexions électriques par les points ou blocs de soudure.
  8. Procédé de réalisation d’un dispositif électronique, comprenant les étapes suivantes :
    monter une puce (6) au-dessus d’une face avant de montage d’un substrat de support (2) et reliés à des premiers contacts électriques de la face avant d’un substrat de support,
    réaliser un bloc d’encapsulation (13) au-dessus de la face avant du substrat de support, dans lequel la puce est noyée,
    réaliser un évidement de positionnement et de confinement (15) au travers du bloc d’encapsulation, allant jusqu’à la face avant du substrat de support et découvrant des deuxièmes contacts électriques de la face avant du substrat de support,
    mettre en place au moins un composant électronique (18) dans l’évidement de positionnement et de confinement au-dessus de la face avant du substrat de support, l’évidement de positionnement et de confinement et le composant électronique étant configurés de sorte qu’il existe un jeu entre les flancs de l’évidement de positionnement et de confinement et les flancs du composant électronique et que l’orientation du composant électronique, parallèlement à la face avant du substrat de support, soit limitée par au moins deux flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement,
    dispenser de la matière de soudure dans l’évidement de positionnement et de confinement, la matière de soudure pénétrant dans ledit jeu,
    durcir la matière de soudure de sorte que des bornes de connexion électrique du composant électronique soient reliées aux deuxièmes contacts électriques de la face avant du substrat de support par des points ou blocs de soudure situés dans l’évidement de positionnement et de confinement.
  9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la matière de soudure est dispensée sous la forme d’une poudre.
  10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la matière de soudure est dispensée sous la forme d’une pâte.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel la distance entre les flancs opposés de l’évidement de positionnement et de confinement est inférieure à la plus grande dimension du composant électronique parallèlement à la face avant du substrat de support.
  12. 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel les bornes de connexion électrique du composant électronique sont situées au-dessus des deuxièmes contacts électriques.
  13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, dans lequel les deuxièmes contacts électriques s’étendent au-delà du composant électronique.
  14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, dans lequel les bornes de connexion électrique sont aménagées à des extrémités opposées du composant électronique.
  15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, dans lequel le substrat de support est pourvu d’un réseau intégré de connexions électriques d’une face à l’autre, relié aux premiers et deuxièmes contacts électriques.
  16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, comprenant :
    mettre en place un empilement (17) de composants électroniques correspondants les uns au-dessus de autres dans l’évidement et présentant des bornes correspondantes de connexion électrique,
    dispenser la matière de soudure dans l’évidement de positionnement et de confinement, la matière de soudure pénétrant dans le jeu entre les flancs de l’évidement et les flanc des composants électroniques empilés,
    durcir la matière de soudure de sorte que des bornes de connexion électrique des composants électroniques soient reliées entre elles et aux deuxièmes contacts électriques de la face avant du substrat de support par les points ou blocs de soudure.
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