FR2884048A1 - Module electronique de faible epaisseur comprenant un empilement de boitiers electroniques a billes de connexion - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un module électronique (100) comprenant un empilement de n boîtiers (10, 10a, 10b) d'épaisseur E prédéterminée, pourvus sur une surface inférieure de billes de connexion (12) d'épaisseur eb prédéterminée reliées à un circuit imprimé (20, 20a, 20b) d'interconnexion du boîtier. Le circuit imprimé est disposé sur la surface inférieure du boîtier au niveau des billes, présente des percements métallisés (23) dans lesquels sont situées les billes (12) et auxquels elles sont connectées, et a une épaisseur eci inférieure à eb, de manière à obtenir un module d'épaisseur totale ne dépassant pas E x n.

Description

MODULE ELECTRONIQUE DE FAIBLE EPAISSEUR COMPRENANT UN
EMPILEMENT DE BOITIERS ELECTRONIQUES A BILLES DE
CONNEXION
L'invention concerne un module électronique de faible épaisseur qui comprend un empilement de boîtiers électroniques.
Ces boîtiers comportent un circuit imprimé avec au moins une puce, enrobé d'une résine protectrice et sont pourvus sur leur surface inférieure de billes de connexion. Ce sont par exemple des boîtiers de type BGA ( Bail Grid Array ) ou FBGA ( Fine Bali Grid Array ).
Ils sont empilés pour former un module électronique. On a représenté figure la vu en coupe, un module électronique 100 connu comportant 2 boîtiers 10a, 10b. Il comprend pour chaque boîtier, un circuit d'interconnexion 20 du boîtier représenté figure lb vu de dessus, de même surface que celle du boîtier, et dont les pistes 21 relient des plots 22 positionnés vis-à-vis des billes 12, aux bords du circuit. Une bande centrale sans connexions ni plots correspond à la bande centrale de la surface inférieure du boîtier qui protège des fils de cablage reliant les billes au circuit imprimé du boîtier. Ces circuits 20 sont reliés entre eux par leurs bords, en l'occurrence par un bus métallique 30 situé sur un côté du module. Des billes de connexion 12 sont disposées sous le circuit d'interconnexion inférieur 10a en prévision d'une connexion du module 100 à un substrat d'interconnexion 200. Un vernis isolant 14 est disposé sous la surface inférieure des boîtiers.
Les modules électroniques sont aujourd'hui soumis à des contraintes d'épaisseur et de surface. Un module avec 2 boîtiers ne doit pas dépasser 2.7 mm d'épaisseur, ni dépasser en surface celle d'un boîtier. Un boîtier a typiquement une épaisseur de 1.2 mm, un circuit imprimé d'interconnexion, 0.15 mm et une bille de connexion, 0.4 mm. L'épaisseur globale de 3.1 mm, dépasse alors le seuil requis.
Le but de l'invention est de proposer un module électronique respectant ces contraintes d'épaisseur et de surface.
L'invention a pour objet un module électronique comprenant un empilement de n boîtiers d'épaisseur E prédéterminée, pourvus sur une surface inférieure de billes de connexion d'épaisseur eb prédéterminée reliées à un circuit imprimé d'interconnexion du boîtier. Il est principalement caractérisé en ce que le circuit imprimé est disposé sur la surface inférieure du boîtier au niveau des billes, présente des percements métallisés dans lesquels sont situées les billes et auxquels elles sont connectées, et a une épaisseur ec; inférieure à eb, de manière à obtenir un module d'épaisseur totale ne dépassant pas E x n.
De cette façon, le circuit d'interconnexion du boîtier est intégré entre les billes; il n'ajoute donc pas d'épaisseur au boîtier et n'augmente pas non plus sa surface. L'épaisseur de chaque boîtier est ainsi diminuée de l'épaisseur du circuit imprimé de connexion.
Selon une caractéristique de l'invention, le module électronique comprend un élément latéral de connexion des circuits percés entre eux, et l'empilement présentant un boîtier inférieur et des boîtiers supérieurs, le circuit imprimé percé du boîtier inférieur comprend au moins une bille non connectée au boîtier inférieur et destinée à connecter un boîtier supérieur à un substrat d'interconnexion du module, via le circuit imprimé percé et l'élément latéral de connexion.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les circuits imprimés percés sont connectés entre eux par un bus métallique.
Selon un autre mode de réalisation, au moins deux circuits imprimés percés sont connectés entre eux par un élément latéral de connexion qui forme avec ces circuits imprimés percés, un circuit souple dit flex .
Ce circuit flex peut être en accordéon.
Le module comprend avantageusement au moins un film condensateur disposé sur et/ou sous chaque boîtier.
L'invention a aussi pour objet un boîtier électronique d'épaisseur E prédéterminée, pourvu sur une surface inférieure de billes de connexion d'épaisseur eb pré-déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit imprimé d'interconnexion du boîtier disposé sur la surface inférieure au niveau des billes, qui présente des percements métallisés dans lesquels sont situées les billes et auxquels elles sont connectées, et qui a une épaisseur ec; inférieure à eb, de manière à obtenir un boîtier d'épaisseur totale ne dépassant pas E. De préférence, le circuit imprimé percé comprend au moins une bille non connectée au boîtier.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels: - les figures la et 1 b déjà décrites représentent schématiquement un module électronique connu comportant 2 boîtiers, vu en coupe, et un circuit d'interconnexion de boîtier connu vu de dessus, -les figures 2a et 2b représentent schématiquement un boîtier électronique selon l'invention vu en coupe, et un circuit d'interconnexion de boîtier selon l'invention vu de dessus, - la figure 3 représente schématiquement un exemple d'un premier mode de réalisation d'un module électronique selon l'invention comportant 2 boîtiers, vu en coupe, - les figures 4a et 4b représentent schématiquement deux exemples d'un deuxième mode de réalisation d'un module électronique selon l'invention vu en coupe, comportant respectivement 2 et 3 boîtiers, - la figure 5 représente schématiquement un module électronique selon l'invention comportant 2 boîtiers, disposé sur un substrat d'interconnexion de module.
D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références.
L'exemple de boîtier 10 représenté en coupe figure 2a comprend les mêmes éléments que celui décrit en relation avec la figure 1, à savoir des billes de connexion 12 et un circuit imprimé 20 d'interconnexion du boîtier, collé sur la surface inférieure du boîtier, en l'occurrence sur le vernis 14. Selon l'invention, ce circuit 20 est percé de trous ou percements 23 représentés figure 2b; ils sont disposés vis-à-vis des billes 12 de manière à ce qu'elles traversent le circuit. Ces trous circulaires sont de préférence légèrement plus grands que les billes de manière à ce que celles-ci traversent aisément le circuit. Ces trous sont métallisés et disposent d'une collerette conductrice 24; les billes sont connectées aux trous par brasure.
Initialement, les billes ont une épaisseur eb de 0.4 mm par exemple. Lors de leur connexion aux trous métallisés, l'épaisseur des billes qui gardent un volume constant diminue: elle peut alors être compensée en apportant lors de la brasure, un supplément de matière de manière à conserver l'épaisseur initiale des billes. Les billes ont ainsi une épaisseur constante. La matière ajoutée est celle utilisée pour les billes, comme par exemple un alliage sans plomb tel que étain/cuivre/argent.
Un exemple de circuit imprimé 20 d'interconnexion d'un boîtier est représenté figure 2b, vu de dessus. Les plots 22 du circuit d'interconnexion de l'art antérieur, décrit en relation avec la figure 1 b, sont remplacés par des trous métallisés 23.
Selon un premier mode de réalisation dont un exemple avec 2 boîtiers est représenté figure 3, le module 100 selon l'invention comprend un élément latéral 30 de connexion des circuits percés entre eux, en l'occurrence un bus métallique.
Selon un autre mode de réalisation dont un exemple avec 2 boîtiers également est représenté figure 4a, le module 100 selon l'invention comprend un élément latéral 30 de connexion des circuits percés entre eux qui forme avec ces circuits percés, un circuit souple unique dit flex .
Le circuit imprimé 20 peut être en une seule partie ou en deux parties. Lorsqu'il est en deux parties, il y a alors deux circuits flex , situés de part et d'autre du module. Lorsque le module comprend n boîtiers avec n>2, un circuit flex en accordéon peut alors être utilisé pour connecter successivement les n boîtiers, comme illustré figure 4b pour 3 boîtiers 10a, 10b et 10c. Le circuit flex est alors formé des circuits imprimés 20a, 20b et 20c et des éléments de connexion latéraux 30a et 30b.
De préférence, on dispose entre les billes 12b et le boîtier 10a situé sous ces billes, un film condensateur 40 de faible épaisseur ( entre 2 à 80 p) pour préserver l'intégrité des signaux transmis par les éléments de connexion. Ce film peut aussi être situé sur le boîtier 10b de manière à disposer d'un film condensateur par boîtier. Ce film peut également être situé entre les billes 12a du boîtier inférieur et un substrat d'interconnexion du module. Ce film 40 peut être situé sur et/ou sous chaque boîtier.
Le module selon l'invention est destiné à être placé sur un substrat d'interconnexion du module. Les billes du boîtier inférieur permettent de connecter le boîtier inférieur à ce substrat.
Selon l'invention, le circuit percé 20a du boîtier inférieur 10a comprend en outre, au moins une bille 12s non connectée au boîtier inférieur par un plot 13, comme indiqué figures 3, 4a et 5. Cette bille supplémentaire 12s permet de connecter le substrat 200 (figure 5) à un boîtier supérieur 10b via le circuit percé inférieur 20a et l'élément latéral de connexion 30, que celui-ci soit un bus métallique ou une partie d'un circuit flex , ou autre. Cette bille 12s permet d'acheminer un signal de sélection tel qu'un signal CS ( Chip select ), ou CKE ( Clock Enable ), ou ODT ( On Die Termination ), ou tout autre signal. Lorsque plusieurs signaux doivent être adressés au même boîtier, le circuit percé inférieur compte autant de billes supplémentaires que de signaux. Ce nombre de billes est bien sûr multiplié par le nombre de boîtiers à adresser. Le circuit percé inférieur a finalement (n-1) m billes 12s en plus, n étant le nombre de boîtiers et m le nombre de signaux.
Finalement l'épaisseur du module ne dépasse pas 2.4 mm (n x 1.2 mm, avec ici n=2) au lieu de 3.1 mm dans le cas du module de l'art antérieur; sa surface ne dépasse pas non plus celle d'un boîtier.
On a présenté des exemples avec 2 boîtiers mais le module selon l'invention peut comporter 3, 4 boîtiers voire plus.

Claims (12)

REVENDICATIONS
1. Module électronique (100) comprenant un empilement de n boîtiers (10, 10a, 10b) d'épaisseur E prédéterminée, pourvus sur une surface inférieure de billes de connexion (12) d'épaisseur eb prédéterminée reliées à un circuit imprimé (20, 20a, 20b) d'interconnexion du boîtier, caractérisé en ce que le circuit imprimé est disposé sur la surface inférieure du boîtier au niveau des billes, présente des percements métallisés (23) dans lesquels sont situées les billes (12) et auxquels elles sont connectées, et a une épaisseur eb; inférieure à eb, de manière à obtenir un module d'épaisseur totale ne dépassant pas E x n.
2. Module électronique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit imprimé d'interconnexion du boîtier a sensiblement la même surface que celle du boîtier.
3. Module électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un élément latéral (30) de connexion des circuits percés entre eux, et en ce que l'empilement présentant un boîtier inférieur (10a) et des boîtiers supérieurs (10b), le circuit imprimé percé (20a) du boîtier inférieur comprend au moins une bille (12s) non connectée au boîtier inférieur (10a) et destinée à connecter un boîtier supérieur (10b) à un substrat d'interconnexion (200) du module, via le circuit imprimé percé (20a) et l'élément latéral de connexion (30).
4. Module électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les circuits imprimés percés sont connectés entre eux par un bus métallique.
5. Module électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins deux circuits imprimés percés sont connectés entre eux par un élément latéral de connexion qui forme avec ces circuits imprimés percés, un circuit souple dit flex .
6. Module électronique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins trois circuits imprimés percés sont connectés entre eux par un circuit flex en accordéon.
7. Module électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un film condensateur (40) disposé sur et/ou sous chaque boîtier.
8. Module électronique selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce que les billes connectées aux percements présentent une épaisseur eb constante.
9. Module électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les boîtiers sont des boîtiers de type 15 BGA, ou FBGA.
10. Boîtier électronique (10, 10a, 10b) d'épaisseur E prédéterminée, pourvu sur une surface inférieure de billes de connexion (12) d'épaisseur eb pré-déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit imprimé d'interconnexion (20, 20a, 20b) du boîtier disposé sur la surface inférieure au niveau des billes, qui présente des percements métallisés (23) dans lesquels sont situées les billes et auxquels elles sont connectées, et qui a une épaisseur ec; inférieure à eb, de manière à obtenir un boîtier d'épaisseur totale ne dépassant pas E.
11. Boîtier électronique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit imprimé d'interconnexion du boîtier a sensiblement la même surface que celle du boîtier.
12. Boîtier électronique selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le circuit imprimé percé comprend au moins une bille (12s) non connectée au boîtier.
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