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EP4233495A1 - Substrate for an electronic chip - Google Patents

Substrate for an electronic chip

Info

Publication number
EP4233495A1
EP4233495A1 EP21794160.8A EP21794160A EP4233495A1 EP 4233495 A1 EP4233495 A1 EP 4233495A1 EP 21794160 A EP21794160 A EP 21794160A EP 4233495 A1 EP4233495 A1 EP 4233495A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chip
region
card
support
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21794160.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Pascal FEBVRE
Ugur Yilmaz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National dEtudes Spatiales CNES
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Polytechnique de Grenoble
Universite Grenoble Alpes
Universite Savoie Mont Blanc
Original Assignee
Centre National dEtudes Spatiales CNES
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Polytechnique de Grenoble
Universite Grenoble Alpes
Universite Savoie Mont Blanc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National dEtudes Spatiales CNES, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut Polytechnique de Grenoble, Universite Grenoble Alpes, Universite Savoie Mont Blanc filed Critical Centre National dEtudes Spatiales CNES
Publication of EP4233495A1 publication Critical patent/EP4233495A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • H05K1/0204Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate
    • H05K1/0206Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate by printed thermal vias
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/14Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/144Stacked arrangements of planar printed circuit boards
    • H10W40/228
    • H10W70/68
    • H10W90/401
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/04Assemblies of printed circuits
    • H05K2201/041Stacked PCBs, i.e. having neither an empty space nor mounted components in between
    • H10W40/305
    • H10W70/65
    • H10W72/07554
    • H10W72/5445
    • H10W72/547
    • H10W90/755
    • H10W90/794

Definitions

  • This description relates generally to electronic devices and, more particularly, electronic chip carriers.
  • Supports are known that make it possible to mechanically maintain and cool an electronic chip, for example a chip adapted to operate in a cryogenic environment. Such supports are often expensive, bulky and equipped with a limited number of contact recovery elements of the chip.
  • One embodiment overcomes all or part of the drawbacks of known electronic chip carriers.
  • One embodiment provides an electronic chip carrier comprising: a first printed circuit board; a first conductive region, intended to receive the chip, located on a first face of the first card; and a second conductive region, intended to receive a thermal connector, located on a second face of the first card, opposite the first face, the first region being connected to the second region by at least one through conductor via, located directly above the first region.
  • the via is filled with a thermally conductive material.
  • the via is hollow and has side walls coated with a thermally conductive material.
  • the chip is a chip adapted to operate at cryogenic temperatures, preferably a chip comprising superconducting circuits.
  • one or more third conductive regions are inserted between the first region and the second region, the via connecting the third regions together.
  • the first region is formed in a first level of metallization, located on the first face of the first card; the second region is formed in a second level of metallization, located on the second face of the first card; and each third region is formed in a separate third metallization level, located between the first and second faces of the first card.
  • superposed metallization levels are separated by an insulating layer
  • the first region has an area of about 50 mm 2 .
  • the first card comprises approximately one hundred first contact elements of the chip.
  • the first contact recovery elements are located on the same side of the first card, with respect to the first region.
  • the first card of substantially rectangular shape, has a length of approximately 12 cm and a width of approximately 3 cm.
  • the support further comprises at least a second printed circuit board, superimposed on the first board.
  • each second card comprises second contact recovery elements intended to be connected to third contact recovery elements of the chip by conductive wires.
  • One embodiment provides a system comprising: at least one support as described; at least one electronic chip, adapted to operate in a cryogenic environment; at least one cold source; and at least one thermal connector, connecting the support to the cold source.
  • Figure IA is a sectional view, schematic and partial, of an example of a cryogenic system of the type to which apply, by way of example, the embodiments described;
  • Figure IB is a sectional view, schematic and partial, of another example of a cryogenic system of the type to which apply, by way of example, the embodiments described;
  • Figure 2 is a side view, schematic and partial, of yet another example of a cryogenic system of the type to which apply, by way of example, the embodiments described;
  • Figure 3 is a sectional view, schematic and partial, of an embodiment of an electronic chip carrier
  • Figure 4 is a top view, schematic and partial, of the embodiment of the electronic chip carrier exposed in relation to Figure 3;
  • Figure 5 is another top view of the embodiment of the electronic chip carrier exposed in relation to Figures 3 and 4;
  • Figure 6 is a sectional view, schematic and partial, of another embodiment of an electronic chip carrier
  • Figure 7 is a top view, schematic and partial, of the embodiment of the electronic chip carrier exposed in relation to Figure 6;
  • Figure 8 is a top view, schematic and partial, of yet another embodiment of an electronic chip carrier.
  • Figure 9 is a sectional view of the electronic chip carrier of Figure 8.
  • FIG. 1A is a sectional view, schematic and partial, of an example of cryogenic system 1 of the type to which apply, by way of example, the embodiments described.
  • the cryogenic system 1 comprises a cryostat 100, for example a dilution cryostat using two isotopes of helium.
  • the cryostat 100 is, in FIG. 1A, symbolized by a substantially cylindrical double-walled container containing a cryogenic fluid 102, liquid helium in this example.
  • a measuring rod 104 penetrates inside the cryostat 100 through a flange or plug 106 closing off an upper opening or upper orifice of the cryostat 100.
  • the flange 106 allows the introduction of the measuring rod 104 while ensuring a sealing, or by limiting a rate of leakage, between the inside and the outside of the cryostat 100.
  • the cryostat 100 is a Dewar vessel.
  • the electronic chip 110 is a chip adapted to operate at cryogenic temperatures (in other words in a cryogenic environment), preferably a chip comprising superconducting circuits.
  • the support 108 is intended to perform several functions.
  • the support 108 makes it possible to: mechanically hold the chip 110, in particular during phases of introduction and withdrawal of the measuring rod 104 from the cryostat 100; optimally cooling the chip 110, by exposing one or more surfaces thereof to a cryogenic environment; link or connect the chip 110 to one or more devices located outside the cryostat 100.
  • the support 108 comprises contact recovery elements 112.
  • the contact recovery elements 112 of the chip 110 are, in the example of Figure IA, connected to a first cable 114.
  • the cable 114 is connected or connected to a connection box 116 located at a second end of the measuring rod 104 (the upper end of the rod 104, in figure IA), external to the cryostat 100.
  • the connection box 116 is, for example, a junction box comprising terminals (not shown) adapted to the transmission of signals from or to the chip 110.
  • the measuring rod 104 is hollow. This allows the cable 114 to pass inside the measuring rod 104.
  • the connection box 116 is connected to an electronic device 118 (DEV) via a second cable 120.
  • DEV electronic device 118
  • Signals can thus be exchanged between the inside and the outside of the cryostat 100. More specifically, as illustrated in FIG. 1A, signals can be exchanged between the chip 110 and the electronic device 118 via: contact recovery elements 112; the first cable 114; the connection box 116; and the second cable 120.
  • the cooling of the chip 110 takes place thanks to a cold source.
  • the cold source consists of the cryogenic fluid 102 (here, liquid helium) contained in the cryostat 100.
  • the chip 110 can be cooled indirectly, for example by placing the support 108 and chip 110 inside an enclosure 122 as shown in Figure IA.
  • the enclosure 122 inside which a partial vacuum can exist, makes it possible to avoid any direct contact of the support 108 and of the chip 110 with the cryogenic fluid 102.
  • the chip 110 is cooled directly. This corresponds, for example, to a configuration where the support 108 is at least partially immersed in the cryogenic fluid 102, the enclosure 122 then being omitted.
  • the number of contact recovery elements 112 of the chip 110 is generally conditioned by the dimensions and by a geometry of the support 108.
  • the dimensions and the geometry of the support 108 are themselves constrained by dimensions and by a geometry of the upper opening of the cryostat 100, closed off by the flange 106, to allow free introduction and removal of the measuring rod 104.
  • the number of contact recovery elements 112 of the chip 110 is heavily limited. This often proves problematic, particularly when chip 110 is a microprocessor exchanging many signals with electronic device 118.
  • the aim is generally to reach and maintain close to chip 110 a very low temperature, for example of the order of -269° C. (i.e. approximately 4.2 K) or of the order of -273.15 C and -271° C in one case where the external pressure of the Dewar is reduced by pumping the cryogenic fluid in the gaseous state, the pumping being carried out for example by a hole (not shown) passing through the flange 106.
  • cryostat 100 It is sought in particular to avoid or limit any heat exchange which may occur, for example at the flange 106, between the inside and the outside of the cryostat 100, because such exchanges are liable to penalize the operation of the chip 110. that the upper opening of the cryostat 100 has an exchange surface, therefore an internal diameter, as small as possible.
  • Figure IB is a sectional view, schematic and partial, of another example of the cryogenic system of the type to which apply, by way of example, the embodiments described.
  • cryogenic system 1 of FIG. 1A which provides for cooling the chip 110 by immersion in the cryogenic fluid 102
  • the cryogenic system 1' provides for cooling the chip 110 by conduction.
  • the cryogenic system comprises a cryostat 150 in which is placed the chip 110 to be cooled.
  • the cryostat 150 comprises for example a reservoir 152.
  • the reservoir 152 is for example intended to contain a first cryogenic fluid.
  • the cryostat 150 further comprises another tank 154.
  • the tank 154 is for example intended to contain a second cryogenic fluid, for example different from the first cryogenic fluid.
  • the first cryogenic fluid is liquid nitrogen and the second cryogenic fluid is liquid helium.
  • a saturation vapor pressure of the tank 154 is obtained reduced by pumping the second cryogenic fluid in the gaseous state, for example in order to take advantage of the excellent properties of thermal conductivity of the superfluid helium in below the lambda point.
  • This also makes it possible to reduce the temperature of the chip 110 with respect to the temperature that would be obtained without pumping.
  • Similar arrangements can be implemented for tank 152.
  • a plate 156 is for example in contact with the lower wall of the tank 154.
  • the plate 156 called cold plate, is for example intended to receive the chip 110.
  • the plate 156 allows for example to optimize a thermal transfer between the reservoir 154 and the chip 110.
  • the plate 156 plays for example the role of a thermal conductor.
  • the plate 156 is made of a thermally conductive material, for example a metal.
  • the reservoir 154, the plate 156 and the chip 110 are located in a vacuum enclosure 158.
  • the enclosure 158 is for example intended to create a partial vacuum around the chip 110.
  • the cryostat 150 may include other elements such as pumps, anti-radiation screens, etc.
  • the cryostat may for example comprise a helium 3 ( 3 He) reservoir, for example interposed between the plate 156 and the chip 110, or a device making it possible to regulate the temperature of the chip 110 to a value higher than that of plate 156.
  • a helium 3 ( 3 He) reservoir for example interposed between the plate 156 and the chip 110, or a device making it possible to regulate the temperature of the chip 110 to a value higher than that of plate 156.
  • FIG. 2 is a side view, schematic and partial, of yet another example of cryogenic system 2 of the type to which apply, by way of example, the embodiments described.
  • the cryogenic system 2 of FIG. 2 has common elements with the cryogenic systems 1 and 1' of FIGS. IA and IB. These elements will not be described again below.
  • the chip 110 is mounted on a first face 108i of the support 108 (the lower face of the support 108, seen from the side and in section in FIG. 2).
  • a thermal connector 200 is arranged, facing the chip 110, on a second face 108s of the support 108 (the face upper support 108, in Figure 2), opposite the first face 108i.
  • the thermal connector 200 is made of at least one thermally conductive material, that is to say having a thermal conductivity at ambient temperature greater than 60 Wm ⁇ .KC 1 .
  • the thermal connector 200 is made of a metal or a metal alloy, for example an alloy of tin and copper.
  • a cold source 202 (SOURCE), allowing the chip 110 to be cooled, is linked or connected to the thermal connector 200.
  • connections by wires (wire bonding) 204 make it possible to connect the connection pads (not shown) of the chip 110 to the contact recovery elements 112 of the support 108.
  • An electrical connector 206 is connected, preferably connected, to contact recovery elements 112.
  • Electrical connector 206 is connected, preferably connected, to electronic device 118 (DEV) via a third cable 208.
  • signals can be exchanged between the chip 110 and the electronic device 118 via: connecting wires 204; contact recovery elements 112; connector 206; and cable 208.
  • the thermal connector 200 is not in direct contact with the chip 110.
  • the chip 110 is in fact separated from the thermal connector 200 by the thickness, denoted E, of the substrate 108 seen from the side in figure 2.
  • the thickness E is at the origin of a thermal resistance between the thermal connector 200 and the chip 110. This thermal resistance, which is all the greater as the thickness E is important and as the support 108 is thermally insulating, harms the cooling of the chip 110 by the cold source 202.
  • Figure 3 is a sectional view, schematic and partial, of an embodiment of the support 108 of the electronic chip.
  • the support 108 comprises a printed circuit board 300.
  • the orientation of Figure 3 is reversed with respect to that of Figure 2.
  • the first face 108i corresponds to the upper face of the support 108 and to an upper face of the card 300; and the second face 108s corresponds to the lower face of the support 108 and to a lower face of the card 300.
  • card 300 On the side of face 108i, card 300 includes a first conductive region 310 intended to receive chip 110 (DIE). Chip 110 is, as illustrated in FIG. 3, placed on and in contact with first region 310.
  • First region 310 is preferably formed in a first level of metallization 312 located on face 108i of card 300. In the orientation of FIG. 3, the first level of metallization 312 corresponds for example to an upper level of metallization of the card 300.
  • card 300 On the side of face 108s, card 300 includes a second conductive region 320 intended to receive the thermal connector 200 (CONNECTOR) .
  • the thermal connector 200 is, as illustrated in FIG. 3, arranged on and in contact with the second region 320.
  • the second region 320 is preferably formed in a second level of metallization 322 located on the face 108s of the card 300.
  • the second region 320 is opposite the first region 310. In the orientation of FIG. 3, the second metallization level 322 corresponds for example to a lower metallization level of the card 300.
  • the first region 310 is connected to the second region 320 by conductive vias 330 passing through the card 300, therefore the support 108, in all its thickness E.
  • the conductive vias 330 are located at the verticality of the first region 310 and the second region 320, so as to form thermal conduction paths of length substantially equal to the thickness E of the card 300.
  • the conductive vias 330 are for example completely filled with at least one thermally conductive material, preferably a thermal and electrically conductive material, for example copper.
  • a thermal and electrically conductive material for example copper.
  • only the internal walls of the conductive vias 330 are coated with the thermal conductive material, for example in a case where the support 108 is immersed in the cryogenic fluid.
  • the thermal connector 200 then has, for example, through-holes, aligned with respect to the hollow conductive vias 330, so as to allow circulation of the cryogenic fluid inside the vias 330. The heat exchanges are thus further improved by allowing the work of thermal convection by the cryogenic fluid.
  • the printed circuit board 300 comprises at least one third conductive region 340, preferably four third regions 340, interposed between the first region 310 and the second region 320.
  • the third region(s) 340 are respectively formed in third intermediate metallization levels 342, located between the face 108i and the face 108s of the card 300.
  • the third regions 340 are connected between them by the conductive vias 330.
  • the conductive vias 330 connect together the first, second and third regions 310, 320 and 340 of the card 300.
  • the first, second and third metallization levels 312, 322 and 342 are separated from each other by electrically insulating layers 350.
  • two superimposed metallization levels, therefore two superimposed regions, are separated by an insulating layer 350.
  • One of the advantages of the embodiment described in relation to FIG. 3 is to allow improved thermal conduction between the chip 110 and the thermal connector 200, and thermal convection by the cryogenic fluid in the case of hollow vias 330, in particular compared to a support 108 which would not include any conductive via 330.
  • the chip 110 can thus be cooled more effectively by the cold source 202 (not shown in FIG. 3) connected to the thermal connector 200.
  • Figure 4 is a top view, schematic and partial, of the embodiment of the electronic chip support 108 exposed in relation to Figure 3.
  • Figure 3 corresponds, for example, to a section along the plane AA of Figure 4.
  • the first region 310 of the first metallization level 312 located on the face 108i of the support 108 has, seen from above in FIG. 4, dimensions approximately equal to those of the chip 110. Still according to this preferred embodiment, the first region 310 is square in shape and has a side of approximately 7 mm. The region 310 therefore occupies an area of approximately 50 mm 2 in area of the card 300.
  • the distribution of the conductive vias 330 can be designed to optimize the cooling of the chip 110.
  • conductive vias 330 can advantageously be located under areas of the chip 110 that it is desired to preferentially cool.
  • the number and geometry of the conductive vias 330 can also be adjusted according to the thermal performance to be achieved.
  • Figure 5 is another top view of the embodiment of the electronic chip support 108 exposed in relation to Figures 3 and 4.
  • the support 108 has, seen from above in Figure 5, a substantially rectangular shape.
  • the support 108 preferably has a length of about 12 cm and a width of about 3 cm.
  • the support 108 comprises the contact recovery elements 112 of a chip 110 (not shown in Figure 5).
  • the support 108 preferably comprises approximately one hundred contact recovery elements 112.
  • Each contact recovery element 112 is connected, preferably connected, to a connection pad 502 located on the periphery of the first region 310 intended to receive the chip. .
  • Conductive tracks 504 and through conductive vias 506 make it possible to connect each connection pad 502 to a contact recovery element 112.
  • the through-conducting vias 506 are entirely filled with a metal, for example copper.
  • the through-conducting vias 506 are hollow and their side walls are coated with a metal, for example copper. copper.
  • the contact recovery elements 112 are all arranged on the same side of the card 300 with respect to the first region 310 (on the left side with respect to the first region 310, in FIG. 5) .
  • certain connection pads 502 are connected to the contact recovery elements 112 by conductive tracks 504 formed on the front face of the card 300, for example in the first level of metallization 312.
  • Other connection pads 502 are connected to the contact recovery elements 112 by conductive tracks 504 formed on the front face and by conductive tracks (not visible) formed on the rear face of the card 300, these tracks being interconnected by the conductive vias 506.
  • the contact recovery elements 112 together form a connector 508 making it possible to convey up to 96 independent channels, or 48 differential channels.
  • Holes 510 can be provided in the card 300 in order to provide mechanical support or grounding of the support 108.
  • the arrangement of the contact recovery elements of the card 300 makes it possible to minimize the width of the support 108. A more compact support 108 is thus obtained, which facilitates its use in a cryogenic environment, in particular its passage through the orifice of a cryostat.
  • FIG. 5 is a sectional view, schematic and partial, of another embodiment of an electronic chip support 108'.
  • the support 108' of FIG. 6 comprises common elements with the support 108 of FIG. 3. These common elements will not be detailed again below.
  • the support 108' of FIG. 6 differs from the support 108 of FIG. 3 mainly in that the support 108' has only one via 330 connecting the first region 310 to the second region 320.
  • One of the advantages of the embodiment described in relation to Figure 6 is to allow a significant reduction in the thermal resistance between the chip 110 and the thermal connector 200, while preserving the mechanical retention provided by the support 108 '.
  • the card 300 comprises intermediate levels 342 separated by insulating layers 350.
  • the via 330 of the support 108' does not contact any third region formed in an intermediate metallization level.
  • the via 330 and the regions 310 and 320 can be made of the same material, preferably copper.
  • a so-called “double-sided” printed circuit board is used, in other words a board that does not have third levels of metallization, interposed between the first level of metallization 312 and the second level of metallization. 322.
  • the first level 312 and the second level 322 are in this case separated by a single insulating layer 350.
  • FIG. 7 is a top view, schematic and partial, of the embodiment of the electronic chip support 108′ exposed in relation to FIG. 6.
  • FIG. 6 corresponds, for example, to a section along the plane BB of figure 7.
  • the conductive via 330 of the support 108' has, seen from above in FIG. 7, a section of substantially square shape. As illustrated in FIG. 7, the via 330 is inscribed in the square formed by the chip 110 and in the square formed by the first region 310.
  • the position, the dimensions and/or the geometry of the via conductor 330 of the support 108' are designed to optimize the cooling of the chip 110.
  • the section of the via conductor 330 of the support 108' can be adjusted according to thermal and/or mechanical performance to be achieved.
  • the dimensions of these vias can also be adjusted so as to obtain a flow rate of cryogenic fluid producing a heat transfer suitable for cooling the chip 110.
  • Figure 8 is a top view, schematic and partial, of yet another embodiment of a support 800 of electronic chip.
  • Figure 9 is a sectional view, along the plane CC of Figure 8, of the support 800 of electronic chip.
  • the support 800 comprises three superimposed printed circuit boards 802 (PCB1), 804 (PCB2) and 806 (PCB3).
  • the card 804 partially covers the upper face of the card 802.
  • the card 806 partially covers the upper face of the card 804. More precisely, in the example represented, the card 804 has a central recess, of rectangular shape, exposing a of the upper face of the card 802. In the example represented, the card 806 also has a central recess, of rectangular shape and of greater dimensions to the recess of the board 804, exposing a portion of the top face of the board 804.
  • the chip 110 is on and in contact with the upper face of the card 802, inside the recess of the card 804.
  • the recesses of the cards 804 and 806 are for example substantially centered with respect to chip 110.
  • the exposed parts of the upper faces of the cards 802, 804 and 806 comprise contact recovery elements 808, for example connection pads.
  • the upper face of the chip 110 comprises, for example, contact recovery elements 810, for example connection pads.
  • the contact recovery elements 810 of the chip 110 are for example connected to the contact recovery elements 808 of the cards 802, 804 and 806 by conductive wires 812.
  • the card 802 intended to receive the chip 110 comprises conductive vias 814.
  • the vias 814 are for example similar to the vias 330 previously described in relation to FIG. 3.
  • the vias 814 which can be hollow to allow the passage of the cryogenic fluid, for example superfluid, and thus increase the heat transfers, are for example located directly above the chip 110.
  • a connector is for example placed on the side of the underside of card 802, in contact with vias 814, so as to cool chip 110.
  • the support 800 can comprise one or more other vias 816.
  • the vias 816 extend for example from the upper face of the card 804 or of the card 806 to the lower face of the card. 802.
  • An advantage of the support 800 is that the stacking of the printed circuit boards 802, 804, 806 makes it possible to provide a greater number of contacts 808 than in the case of a support comprising only a single card. of printed circuit.
  • the support 800 makes it possible to have an even greater number of contacts while maintaining substantially identical external dimensions.
  • the support 800 can comprise approximately two one hundred 808 contacts per card, or approximately six hundred 808 contacts in total.
  • the support 800 comprises a stack of three cards 802, 804 and 806, those skilled in the art are able to adapt the number of cards in the stack of the support 800, for example depending on the number of contacts 810 of chip 110.

Landscapes

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Abstract

The present description relates to a substrate (108) for an electronic chip (110), comprising: a first printed circuit board (300); a first conductive region (310), intended to receive the chip and located on a first face (108i) of the first board; and a second conductive region (320), intended to receive a thermal connector (200) and located on a second face (108s) of the first board, opposite the first face, the first region being connected to the second region by at least one conductive through-via (330) located plumb with the first region.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION

Support de puce électronique Microchip carrier

La présente demande revendique la priorité de la demande de brevet français 20/10777 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description. This application claims the priority of the French patent application 20/10777 which will be considered as forming an integral part of the present description.

Domaine technique Technical area

[0001] La présente description concerne de façon générale les dispositifs électroniques et, plus particulièrement, les supports de puces électroniques. This description relates generally to electronic devices and, more particularly, electronic chip carriers.

Technique antérieure Prior technique

[0002] On connaît des supports permettant de maintenir mécaniquement et de refroidir une puce électronique, par exemple une puce adaptée à fonctionner dans un environnement cryogénique. De tels supports sont souvent coûteux, encombrants et dotés d'un nombre restreint d'éléments de reprise de contact de la puce. [0002] Supports are known that make it possible to mechanically maintain and cool an electronic chip, for example a chip adapted to operate in a cryogenic environment. Such supports are often expensive, bulky and equipped with a limited number of contact recovery elements of the chip.

Résumé de l'invention Summary of the invention

[0003] Il existe un besoin d'améliorer les supports de puces électroniques existants. [0003] There is a need to improve existing electronic chip carriers.

[0004] Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des supports de puces électroniques connus. [0004] One embodiment overcomes all or part of the drawbacks of known electronic chip carriers.

[0005] Un mode de réalisation prévoit un support de puce électronique comprenant : une première carte de circuit imprimé ; une première région conductrice, destinée à recevoir la puce, située sur une première face de la première carte ; et une deuxième région conductrice, destinée à recevoir un connecteur thermique, située sur une deuxième face de la première carte, opposée à la première face, la première région étant connectée à la deuxième région par au moins un via conducteur traversant, situé à l'aplomb de la première région. [0005] One embodiment provides an electronic chip carrier comprising: a first printed circuit board; a first conductive region, intended to receive the chip, located on a first face of the first card; and a second conductive region, intended to receive a thermal connector, located on a second face of the first card, opposite the first face, the first region being connected to the second region by at least one through conductor via, located directly above the first region.

[0006] Selon un mode de réalisation, le via est rempli d'un matériau conducteur thermique. According to one embodiment, the via is filled with a thermally conductive material.

[0007] Selon un mode de réalisation, le via est creux et présente des parois latérales revêtues d'un matériau conducteur thermique. According to one embodiment, the via is hollow and has side walls coated with a thermally conductive material.

[0008] Selon un mode de réalisation, la puce est une puce adaptée à fonctionner à des températures cryogéniques, de préférence une puce comportant des circuits supraconducteurs. According to one embodiment, the chip is a chip adapted to operate at cryogenic temperatures, preferably a chip comprising superconducting circuits.

[0009] Selon un mode de réalisation, une ou plusieurs troisièmes régions conductrices, de préférence quatre troisièmes régions conductrices, sont intercalées entre la première région et la deuxième région, le via connectant les troisièmes régions entre elles. According to one embodiment, one or more third conductive regions, preferably four third conductive regions, are inserted between the first region and the second region, the via connecting the third regions together.

[0010] Selon un mode de réalisation : la première région est formée dans un premier niveau de métallisation, situé sur la première face de la première carte ; la deuxième région est formée dans un deuxième niveau de métallisation, situé sur la deuxième face de la première carte ; et chaque troisième région est formée dans un troisième niveau de métallisation distinct, situé entre les première et deuxième faces de la première carte. According to one embodiment: the first region is formed in a first level of metallization, located on the first face of the first card; the second region is formed in a second level of metallization, located on the second face of the first card; and each third region is formed in a separate third metallization level, located between the first and second faces of the first card.

[0011] Selon un mode de réalisation, des niveaux de métallisation superposés sont séparés par une couche isolanteAccording to one embodiment, superposed metallization levels are separated by an insulating layer

[0012] Selon un mode de réalisation, la première région présente une surface d'environ 50 mm2. [0012] According to one embodiment, the first region has an area of about 50 mm 2 .

[0013] Selon un mode de réalisation, la première carte comporte environ cent premiers éléments de reprise de contact de la puce. [0014] Selon un mode de réalisation, les premiers éléments de reprise de contact sont localisés d'un même côté de la première carte, par rapport à la première région. [0013]According to one embodiment, the first card comprises approximately one hundred first contact elements of the chip. According to one embodiment, the first contact recovery elements are located on the same side of the first card, with respect to the first region.

[0015] Selon un mode de réalisation, la première carte, de forme sensiblement rectangulaire, possède une longueur d'environ 12 cm et une largeur d'environ 3 cm. According to one embodiment, the first card, of substantially rectangular shape, has a length of approximately 12 cm and a width of approximately 3 cm.

[0016] Selon un mode de réalisation, le support comporte en outre au moins une deuxième carte de circuit imprimé, superposée à la première carte. According to one embodiment, the support further comprises at least a second printed circuit board, superimposed on the first board.

[0017] Selon un mode de réalisation, chaque deuxième carte comporte des deuxièmes éléments de reprise de contact destinés à être connectés à des troisièmes éléments de reprise de contact de la puce par des fils conducteurs. [0017]According to one embodiment, each second card comprises second contact recovery elements intended to be connected to third contact recovery elements of the chip by conductive wires.

[0018] Un mode de réalisation prévoit un système comportant : au moins un support tel que décrit ; au moins une puce électronique, adaptée à fonctionner dans un environnement cryogénique ; au moins une source froide ; et au moins un connecteur thermique, raccordant le support à la source froide. [0018] One embodiment provides a system comprising: at least one support as described; at least one electronic chip, adapted to operate in a cryogenic environment; at least one cold source; and at least one thermal connector, connecting the support to the cold source.

Brève description des dessins Brief description of the drawings

[0019] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : These characteristics and advantages, as well as others, will be explained in detail in the following description of particular embodiments made on a non-limiting basis in relation to the attached figures, among which:

[0020] la figure IA est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un exemple de système cryogénique du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, les modes de réalisation décrits ; Figure IA is a sectional view, schematic and partial, of an example of a cryogenic system of the type to which apply, by way of example, the embodiments described;

[0021] la figure IB est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un autre exemple de système cryogénique du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, les modes de réalisation décrits ; Figure IB is a sectional view, schematic and partial, of another example of a cryogenic system of the type to which apply, by way of example, the embodiments described;

[0022] la figure 2 est une vue de côté, schématique et partielle, d'encore un autre exemple de système cryogénique du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, les modes de réalisation décrits ; Figure 2 is a side view, schematic and partial, of yet another example of a cryogenic system of the type to which apply, by way of example, the embodiments described;

[0023] la figure 3 est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un mode de réalisation d'un support de puce électronique ; [0023] Figure 3 is a sectional view, schematic and partial, of an embodiment of an electronic chip carrier;

[0024] la figure 4 est une vue de dessus, schématique et partielle, du mode de réalisation du support de puce électronique exposé en relation avec la figure 3 ; Figure 4 is a top view, schematic and partial, of the embodiment of the electronic chip carrier exposed in relation to Figure 3;

[0025] la figure 5 est une autre vue de dessus du mode de réalisation du support de puce électronique exposé en relation avec les figures 3 et 4 ; Figure 5 is another top view of the embodiment of the electronic chip carrier exposed in relation to Figures 3 and 4;

[0026] la figure 6 est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un autre mode de réalisation d'un support de puce électronique ; Figure 6 is a sectional view, schematic and partial, of another embodiment of an electronic chip carrier;

[0027] la figure 7 est une vue de dessus, schématique et partielle, du mode de réalisation du support de puce électronique exposé en relation avec la figure 6 ; Figure 7 is a top view, schematic and partial, of the embodiment of the electronic chip carrier exposed in relation to Figure 6;

[0028] la figure 8 est une vue de dessus, schématique et partielle, d'encore un autre mode de réalisation d'un support de puce électronique ; et Figure 8 is a top view, schematic and partial, of yet another embodiment of an electronic chip carrier; and

[0029] la figure 9 est une vue en coupe du support de puce électronique de la figure 8. [0029] Figure 9 is a sectional view of the electronic chip carrier of Figure 8.

Description des modes de réalisation Description of embodiments

[0030] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. The same elements have been designated by the same references in the different figures. In particular, the structural and/or functional elements common to the different embodiments may have the same references and may have identical structural, dimensional and material properties.

[0031] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, l'installation et la connexion des puces sur ces supports ne sont pas détaillées, l'invention étant compatible avec les techniques usuelles d' installation et de connexion de puces sur des supports. [0031] For the sake of clarity, only the steps and elements useful for understanding the embodiments described have been represented and are detailed. In particular, the installation and connection of chips on these supports are not detailed, the invention being compatible with the usual techniques for installing and connecting chips on supports.

[0032] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. [0032] Unless otherwise specified, when reference is made to two elements connected together, this means directly connected without intermediate elements other than conductors, and when reference is made to two elements connected or coupled together, this means that these two elements can be connected or be linked or coupled via one or more other elements.

[0033] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence, sauf précision contraire, à l'orientation des figures. [0033] In the following description, when reference is made to absolute position qualifiers, such as the terms "front", "rear", "up", "down", "left", "right", etc., or relative, such as the terms "above", "below", "upper", "lower", etc., or to qualifiers of orientation, such as the terms "horizontal", "vertical", etc. ., reference is made, unless otherwise specified, to the orientation of the figures.

[0034] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. [0034] Unless specified otherwise, the expressions “about”, “approximately”, “substantially”, and “of the order of” mean to within 10%, preferably within 5%.

[0035] La figure IA est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un exemple de système cryogénique 1 du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, les modes de réalisation décrits. [0036] Le système cryogénique 1 comporte un cryostat 100, par exemple un cryostat à dilution utilisant deux isotopes de l'hélium. Le cryostat 100 est, en figure IA, symbolisé par un récipient sensiblement cylindrique à double paroi contenant un fluide cryogénique 102, de l'hélium liquide dans cet exemple. Une canne de mesure 104 pénètre à l'intérieur du cryostat 100 au travers d'une bride ou bouchon 106 obturant une ouverture supérieure ou orifice supérieur du cryostat 100. La bride 106 permet l'introduction de la canne de mesure 104 tout en assurant une étanchéité, ou en limitant un taux de fuite, entre l'intérieur et l'extérieur du cryostat 100. À titre d'exemple, le cryostat 100 est un vase de Dewar. Figure IA is a sectional view, schematic and partial, of an example of cryogenic system 1 of the type to which apply, by way of example, the embodiments described. The cryogenic system 1 comprises a cryostat 100, for example a dilution cryostat using two isotopes of helium. The cryostat 100 is, in FIG. 1A, symbolized by a substantially cylindrical double-walled container containing a cryogenic fluid 102, liquid helium in this example. A measuring rod 104 penetrates inside the cryostat 100 through a flange or plug 106 closing off an upper opening or upper orifice of the cryostat 100. The flange 106 allows the introduction of the measuring rod 104 while ensuring a sealing, or by limiting a rate of leakage, between the inside and the outside of the cryostat 100. By way of example, the cryostat 100 is a Dewar vessel.

[0037] À une première extrémité de la canne de mesure 104 (l'extrémité inférieure de la canne 104, en figure IA) est fixé un support 108 d'une puce électronique 110. La puce électronique 110 est une puce adaptée à fonctionner à des températures cryogéniques (autrement dit en environnement cryogénique) , de préférence une puce comportant des circuits supraconducteurs . At a first end of the measuring rod 104 (the lower end of the rod 104, in Figure IA) is fixed a support 108 of an electronic chip 110. The electronic chip 110 is a chip adapted to operate at cryogenic temperatures (in other words in a cryogenic environment), preferably a chip comprising superconducting circuits.

[0038] Le support 108 est destiné à assurer plusieurs fonctions. En particulier, le support 108 permet de : maintenir mécaniquement la puce 110, en particulier lors de phases d' introduction et de retrait de la canne de mesure 104 du cryostat 100 ; refroidir de façon optimale la puce 110, en exposant une ou plusieurs surfaces de celle-ci à un environnement cryogénique ; relier ou connecter la puce 110 à un ou plusieurs appareils situés hors du cryostat 100. The support 108 is intended to perform several functions. In particular, the support 108 makes it possible to: mechanically hold the chip 110, in particular during phases of introduction and withdrawal of the measuring rod 104 from the cryostat 100; optimally cooling the chip 110, by exposing one or more surfaces thereof to a cryogenic environment; link or connect the chip 110 to one or more devices located outside the cryostat 100.

[0039] Le support 108 comporte des éléments de reprise de contact 112. Les éléments de reprise de contact 112 de la puce 110 sont, dans l'exemple de la figure IA, connectés à un premier câble 114. Le câble 114 est relié ou connecté à un boîtier de connexion 116 situé à une deuxième extrémité de la canne de mesure 104 (l'extrémité supérieure de la canne 104, en figure IA) , externe au cryostat 100. Le boîtier de connexion 116 est, par exemple, une boîte de jonction comportant des bornes (non représentées) adaptées à la transmission de signaux depuis ou vers la puce 110. Dans l'exemple de la figure IA, la canne de mesure 104 est creuse. Cela permet de faire passer le câble 114 à l'intérieur de la canne de mesure 104. Dans cet exemple, le boîtier de connexion 116 est connecté à un dispositif électronique 118 (DEV) par l'intermédiaire d'un deuxième câble 120. The support 108 comprises contact recovery elements 112. The contact recovery elements 112 of the chip 110 are, in the example of Figure IA, connected to a first cable 114. The cable 114 is connected or connected to a connection box 116 located at a second end of the measuring rod 104 (the upper end of the rod 104, in figure IA), external to the cryostat 100. The connection box 116 is, for example, a junction box comprising terminals (not shown) adapted to the transmission of signals from or to the chip 110. In the example of FIG. 1A, the measuring rod 104 is hollow. This allows the cable 114 to pass inside the measuring rod 104. In this example, the connection box 116 is connected to an electronic device 118 (DEV) via a second cable 120.

[0040] Des signaux peuvent ainsi être échangés entre l'intérieur et l'extérieur du cryostat 100. Plus précisément, comme illustré en figure IA, des signaux peuvent être échangés entre la puce 110 et le dispositif électronique 118 par l'intermédiaire : des éléments de reprise de contact 112 ; du premier câble 114 ; du boîtier de connexion 116 ; et du deuxième câble 120. Signals can thus be exchanged between the inside and the outside of the cryostat 100. More specifically, as illustrated in FIG. 1A, signals can be exchanged between the chip 110 and the electronic device 118 via: contact recovery elements 112; the first cable 114; the connection box 116; and the second cable 120.

[0041] Le refroidissement de la puce 110 s'effectue grâce à une source froide. Dans l'exemple de la figure IA, la source froide est constituée par le fluide cryogénique 102 (ici, de l'hélium liquide) contenu dans le cryostat 100. La puce 110 peut être refroidie de manière indirecte, par exemple en plaçant le support 108 et la puce 110 à l'intérieur d'une enceinte 122 comme cela est représenté en figure IA. L'enceinte 122, à l'intérieur de laquelle peut régner un vide partiel, permet d'éviter tout contact direct du support 108 et de la puce 110 avec le fluide cryogénique 102. The cooling of the chip 110 takes place thanks to a cold source. In the example of FIG. IA, the cold source consists of the cryogenic fluid 102 (here, liquid helium) contained in the cryostat 100. The chip 110 can be cooled indirectly, for example by placing the support 108 and chip 110 inside an enclosure 122 as shown in Figure IA. The enclosure 122, inside which a partial vacuum can exist, makes it possible to avoid any direct contact of the support 108 and of the chip 110 with the cryogenic fluid 102.

[0042] En variante, la puce 110 est refroidie de manière directe. Cela correspond, par exemple, à une configuration où le support 108 est au moins partiellement plongé dans le fluide cryogénique 102, l'enceinte 122 étant alors omise. Alternatively, the chip 110 is cooled directly. This corresponds, for example, to a configuration where the support 108 is at least partially immersed in the cryogenic fluid 102, the enclosure 122 then being omitted.

[0043] Dans le système 1, le nombre d'éléments de reprise de contact 112 de la puce 110 est généralement conditionné par des dimensions et par une géométrie du support 108. Les dimensions et la géométrie du support 108 sont elles-mêmes contraintes par des dimensions et par une géométrie de l'ouverture supérieure du cryostat 100, obturée par la bride 106, pour permettre d'introduire et de retirer librement la canne de mesure 104. In the system 1, the number of contact recovery elements 112 of the chip 110 is generally conditioned by the dimensions and by a geometry of the support 108. The dimensions and the geometry of the support 108 are themselves constrained by dimensions and by a geometry of the upper opening of the cryostat 100, closed off by the flange 106, to allow free introduction and removal of the measuring rod 104.

[0044] Dans un cas où l'ouverture supérieure du cryostat 100 (de section sensiblement circulaire, dans cet exemple) présente un diamètre interne faible, par exemple inférieur à 5 cm, le nombre d'éléments de reprise de contact 112 de la puce 110 est fortement limité. Cela s'avère souvent problématique, en particulier lorsque la puce 110 est un microprocesseur échangeant de nombreux signaux avec le dispositif électronique 118. In a case where the upper opening of the cryostat 100 (of substantially circular section, in this example) has a small internal diameter, for example less than 5 cm, the number of contact recovery elements 112 of the chip 110 is heavily limited. This often proves problematic, particularly when chip 110 is a microprocessor exchanging many signals with electronic device 118.

[0045] On aurait pu penser élargir l'ouverture supérieure du cryostat 100 pour permettre d'augmenter le nombre d'éléments de reprise de contact 112 de la puce 110. Toutefois, dans le système cryogénique 1, on vise généralement à atteindre et à maintenir à proximité de la puce 110 une température très faible, par exemple de l'ordre de - 269 °C (soit environ 4,2 K) ou de l'ordre de -273,15 C et - 271 °C dans un cas où la pression extérieure du Dewar est réduite par pompage du fluide cryogénique à l'état gazeux, le pompage s'effectuant par exemple par un trou (non représenté) traversant la bride 106. On cherche en particulier à éviter ou à limiter tout échange thermique pouvant se produire, par exemple au niveau de la bride 106, entre l'intérieur et l'extérieur du cryostat 100, car de tels échanges sont susceptibles de pénaliser le fonctionnement de la puce 110. On fait donc notamment en sorte que l'ouverture supérieure du cryostat 100 présente une surface d'échange, donc un diamètre interne, la plus faible possible . One could have thought of widening the upper opening of the cryostat 100 to make it possible to increase the number of contact recovery elements 112 of the chip 110. However, in the cryogenic system 1, the aim is generally to reach and maintain close to chip 110 a very low temperature, for example of the order of -269° C. (i.e. approximately 4.2 K) or of the order of -273.15 C and -271° C in one case where the external pressure of the Dewar is reduced by pumping the cryogenic fluid in the gaseous state, the pumping being carried out for example by a hole (not shown) passing through the flange 106. It is sought in particular to avoid or limit any heat exchange which may occur, for example at the flange 106, between the inside and the outside of the cryostat 100, because such exchanges are liable to penalize the operation of the chip 110. that the upper opening of the cryostat 100 has an exchange surface, therefore an internal diameter, as small as possible.

[0046] La figure IB est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un autre exemple de système cryogénique l' du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, les modes de réalisation décrits. Figure IB is a sectional view, schematic and partial, of another example of the cryogenic system of the type to which apply, by way of example, the embodiments described.

[0047] À la différence du système cryogénique 1 de la figure IA, qui prévoit de refroidir la puce 110 par immersion dans le fluide cryogénique 102, le système cryogénique l' prévoit de refroidir la puce 110 par conduction. Unlike the cryogenic system 1 of FIG. 1A, which provides for cooling the chip 110 by immersion in the cryogenic fluid 102, the cryogenic system 1' provides for cooling the chip 110 by conduction.

[0048] Dans l'exemple représenté, le système cryogénique l' comprend un cryostat 150 dans lequel est placée la puce 110 à refroidir. Le cryostat 150 comporte par exemple un réservoir 152. Le réservoir 152 est par exemple destiné à contenir un premier fluide cryogénique. In the example shown, the cryogenic system the comprises a cryostat 150 in which is placed the chip 110 to be cooled. The cryostat 150 comprises for example a reservoir 152. The reservoir 152 is for example intended to contain a first cryogenic fluid.

[0049] Dans l'exemple représenté, le cryostat 150 comporte en outre un autre réservoir 154. Le réservoir 154 est par exemple destiné à contenir un deuxième fluide cryogénique, par exemple différent du premier fluide cryogénique. In the example shown, the cryostat 150 further comprises another tank 154. The tank 154 is for example intended to contain a second cryogenic fluid, for example different from the first cryogenic fluid.

[0050] À titre d'exemple, le premier fluide cryogénique est l'azote liquide et le deuxième fluide cryogénique est l'hélium liquide . [0050] By way of example, the first cryogenic fluid is liquid nitrogen and the second cryogenic fluid is liquid helium.

[0051] À titre d'exemple, on obtient une pression de vapeur saturante du réservoir 154 réduite par pompage du deuxième fluide cryogénique à l'état gazeux, par exemple afin de tirer profit des excellentes propriétés de conductivité thermique de l'hélium superfluide en dessous du point lambda. Cela permet en outre de réduire la température de la puce 110 par rapport à la température que l'on obtiendrait sans pompage. Des dispositions similaires peuvent être mises en œuvre pour le réservoir 152. [0052] Dans l'orientation de la figure IB, une plaque 156 est par exemple en contact avec la paroi inférieure du réservoir 154. La plaque 156, appelée plaque froide, est par exemple destinée à recevoir la puce 110. La plaque 156 permet par exemple d'optimiser un transfert thermique entre le réservoir 154 et la puce 110. La plaque 156 joue par exemple le rôle d'un conducteur thermique. À titre d'exemple, la plaque 156 est en un matériau thermiquement conducteur, par exemple un métal . For example, a saturation vapor pressure of the tank 154 is obtained reduced by pumping the second cryogenic fluid in the gaseous state, for example in order to take advantage of the excellent properties of thermal conductivity of the superfluid helium in below the lambda point. This also makes it possible to reduce the temperature of the chip 110 with respect to the temperature that would be obtained without pumping. Similar arrangements can be implemented for tank 152. In the orientation of Figure IB, a plate 156 is for example in contact with the lower wall of the tank 154. The plate 156, called cold plate, is for example intended to receive the chip 110. The plate 156 allows for example to optimize a thermal transfer between the reservoir 154 and the chip 110. The plate 156 plays for example the role of a thermal conductor. By way of example, the plate 156 is made of a thermally conductive material, for example a metal.

[0053] Dans l'exemple représenté, le réservoir 154, la plaque 156 et la puce 110 sont situés dans une enceinte à vide 158. L'enceinte 158 est par exemple destinée à créer un vide partiel autour de la puce 110. In the example shown, the reservoir 154, the plate 156 and the chip 110 are located in a vacuum enclosure 158. The enclosure 158 is for example intended to create a partial vacuum around the chip 110.

[0054] Bien que cela n'ait pas été représenté en figure IB, le cryostat 150 peut comporter d'autres éléments tels que des pompes, des écrans anti-rayonnements, etc. En particulier, le cryostat peut par exemple comporter un réservoir à hélium 3 (3He) , par exemple intercalé entre la plaque 156 et la puce 110, ou un dispositif permettant de réguler la température de la puce 110 à une valeur supérieure à celle de la plaque 156. [0054] Although this has not been shown in FIG. 1B, the cryostat 150 may include other elements such as pumps, anti-radiation screens, etc. In particular, the cryostat may for example comprise a helium 3 ( 3 He) reservoir, for example interposed between the plate 156 and the chip 110, or a device making it possible to regulate the temperature of the chip 110 to a value higher than that of plate 156.

[0055] La figure 2 est une vue de côté, schématique et partielle, d'encore un autre exemple de système cryogénique 2 du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, les modes de réalisation décrits. Le système cryogénique 2 de la figure 2 présente des éléments communs avec les systèmes cryogéniques 1 et 1 ' des figures IA et IB. Ces éléments ne seront pas décrits à nouveau ci-après. Figure 2 is a side view, schematic and partial, of yet another example of cryogenic system 2 of the type to which apply, by way of example, the embodiments described. The cryogenic system 2 of FIG. 2 has common elements with the cryogenic systems 1 and 1' of FIGS. IA and IB. These elements will not be described again below.

[0056] Dans le système cryogénique 2, la puce 110 est montée sur une première face 108i du support 108 (la face inférieure du support 108, vu de côté et en coupe en figure 2) . Un connecteur thermique 200 est disposé, en vis-à-vis de la puce 110, sur une deuxième face 108s du support 108 (la face supérieure du support 108, en figure 2) , opposée à la première face 108i. [0056] In the cryogenic system 2, the chip 110 is mounted on a first face 108i of the support 108 (the lower face of the support 108, seen from the side and in section in FIG. 2). A thermal connector 200 is arranged, facing the chip 110, on a second face 108s of the support 108 (the face upper support 108, in Figure 2), opposite the first face 108i.

[0057] Le connecteur thermique 200 est constitué d'au moins un matériau conducteur thermique, c'est-à-dire possédant une conductivité thermique à température ambiante supérieure à 60 W.m^.KC1. À titre d'exemple, le connecteur thermique 200 est en un métal ou en un alliage métallique, par exemple un alliage d'étain et de cuivre. Une source froide 202 (SOURCE) , permettant de refroidir la puce 110, est reliée ou connectée au connecteur thermique 200. The thermal connector 200 is made of at least one thermally conductive material, that is to say having a thermal conductivity at ambient temperature greater than 60 Wm ^.KC 1 . By way of example, the thermal connector 200 is made of a metal or a metal alloy, for example an alloy of tin and copper. A cold source 202 (SOURCE), allowing the chip 110 to be cooled, is linked or connected to the thermal connector 200.

[0058] Dans l'exemple de la figure 2, des connexions par fils (wire bonding) 204 permettent de raccorder des plots de connexion (non représentés) de la puce 110 aux éléments de reprise de contact 112 du support 108. Un connecteur électrique 206 est relié, de préférence connecté, aux éléments de reprise de contact 112. Le connecteur électrique 206 est relié, de préférence connecté, au dispositif électronique 118 (DEV) par l'intermédiaire d'un troisième câble 208. Comme illustré en figure 2, des signaux peuvent être échangés entre la puce 110 et le dispositif électronique 118 par l'intermédiaire : des fils de connexion 204 ; des éléments de reprise de contact 112 ; du connecteur 206 ; et du câble 208. In the example of Figure 2, connections by wires (wire bonding) 204 make it possible to connect the connection pads (not shown) of the chip 110 to the contact recovery elements 112 of the support 108. An electrical connector 206 is connected, preferably connected, to contact recovery elements 112. Electrical connector 206 is connected, preferably connected, to electronic device 118 (DEV) via a third cable 208. As illustrated in FIG. 2 , signals can be exchanged between the chip 110 and the electronic device 118 via: connecting wires 204; contact recovery elements 112; connector 206; and cable 208.

[0059] Dans le système 2, le connecteur thermique 200 n'est pas en contact direct avec la puce 110. La puce 110 est en effet séparée du connecteur thermique 200 par l'épaisseur, notée E, du substrat 108 vu de côté en figure 2. L'épaisseur E est à l'origine d'une résistance thermique entre le connecteur thermique 200 et la puce 110. Cette résistance thermique, qui est d'autant plus grande que l'épaisseur E est importante et que le support 108 est isolant thermiquement, nuit au refroidissement de la puce 110 par la source froide 202. In system 2, the thermal connector 200 is not in direct contact with the chip 110. The chip 110 is in fact separated from the thermal connector 200 by the thickness, denoted E, of the substrate 108 seen from the side in figure 2. The thickness E is at the origin of a thermal resistance between the thermal connector 200 and the chip 110. This thermal resistance, which is all the greater as the thickness E is important and as the support 108 is thermally insulating, harms the cooling of the chip 110 by the cold source 202.

[0060] On aurait pu penser implanter le connecteur thermique 200 directement sur la puce 110. Cela aurait toutefois entraîné de grandes difficultés en termes de connexion du support 108 aux éléments de reprise de contact 112 de la puce 110. On aurait aussi pu penser réduire l'épaisseur E du support 108. Cela aurait cependant tendu à fragiliser le support 108 de façon trop importante. Cela dégraderait en outre la qualité de transmission des signaux. One could have thought of implanting the thermal connector 200 directly on the chip 110. However, this would have caused great difficulties in terms of connection of the support 108 to the contact recovery elements 112 of the chip 110. One could also have thought of reducing the thickness E of the support 108. However, this would have tended to weaken the support 108 too much. It will also degrade the signal transmission quality.

[0061] La figure 3 est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un mode de réalisation du support 108 de puce électronique . [0061] Figure 3 is a sectional view, schematic and partial, of an embodiment of the support 108 of the electronic chip.

[0062] Selon ce mode de réalisation, le support 108 comprend une carte de circuit imprimé 300. L'orientation de la figure 3 est inversée par rapport à celle de la figure 2. Dans l'orientation de la figure 3 : la première face 108i correspond à la face supérieure du support 108 et à une face supérieure de la carte 300 ; et la deuxième face 108s correspond à la face inférieure du support 108 et à une face inférieure de la carte 300. According to this embodiment, the support 108 comprises a printed circuit board 300. The orientation of Figure 3 is reversed with respect to that of Figure 2. In the orientation of Figure 3: the first face 108i corresponds to the upper face of the support 108 and to an upper face of the card 300; and the second face 108s corresponds to the lower face of the support 108 and to a lower face of the card 300.

[0063] Du côté de la face 108i, la carte 300 comporte une première région conductrice 310 destinée à recevoir la puce 110 (DIE) . La puce 110 est, comme illustré en figure 3, disposée sur et en contact avec la première région 310. La première région 310 est, de préférence, formée dans un premier niveau de métallisation 312 situé sur la face 108i de la carte 300. Dans l'orientation de la figure 3, le premier niveau de métallisation 312 correspond par exemple à un niveau de métallisation supérieur de la carte 300. [0063] On the side of face 108i, card 300 includes a first conductive region 310 intended to receive chip 110 (DIE). Chip 110 is, as illustrated in FIG. 3, placed on and in contact with first region 310. First region 310 is preferably formed in a first level of metallization 312 located on face 108i of card 300. In the orientation of FIG. 3, the first level of metallization 312 corresponds for example to an upper level of metallization of the card 300.

[0064] Du côté de la face 108s, la carte 300 comporte une deuxième région conductrice 320 destinée à recevoir le connecteur thermique 200 (CONNECTOR) . Le connecteur thermique 200 est, comme illustré en figure 3, disposé sur et en contact avec la deuxième région 320. La deuxième région 320 est, de préférence, formée dans un deuxième niveau de métallisation 322 situé sur la face 108s de la carte 300. La deuxième région 320 est en vis-à-vis de la première région 310. Dans l'orientation de la figure 3, le deuxième niveau de métallisation 322 correspond par exemple à un niveau de métallisation inférieur de la carte 300. [0064] On the side of face 108s, card 300 includes a second conductive region 320 intended to receive the thermal connector 200 (CONNECTOR) . The thermal connector 200 is, as illustrated in FIG. 3, arranged on and in contact with the second region 320. The second region 320 is preferably formed in a second level of metallization 322 located on the face 108s of the card 300. The second region 320 is opposite the first region 310. In the orientation of FIG. 3, the second metallization level 322 corresponds for example to a lower metallization level of the card 300.

[0065] Selon ce mode de réalisation, la première région 310 est connectée à la deuxième région 320 par des vias conducteurs 330 traversant la carte 300, donc le support 108, dans toute son épaisseur E. Les vias conducteurs 330 sont situés à l'aplomb de la première région 310 et de la deuxième région 320, de façon à former des chemins de conduction thermique de longueur sensiblement égale à l'épaisseur E de la carte 300. According to this embodiment, the first region 310 is connected to the second region 320 by conductive vias 330 passing through the card 300, therefore the support 108, in all its thickness E. The conductive vias 330 are located at the verticality of the first region 310 and the second region 320, so as to form thermal conduction paths of length substantially equal to the thickness E of the card 300.

[0066] Les vias conducteurs 330 sont par exemple intégralement remplis d'au moins un matériau conducteur thermique, de préférence un matériau conducteur thermique et électrique, par exemple le cuivre. En variante, seules les parois internes des vias conducteurs 330 sont revêtues du matériau conducteur thermique, par exemple dans un cas où le support 108 est immergé dans le fluide cryogénique. Le connecteur thermique 200 présente alors par exemple des orifices traversants, alignés par rapport aux vias conducteurs 330 creux, de sorte à permettre une circulation du fluide cryogénique à l'intérieur des vias 330. On améliore ainsi davantage les échanges thermiques en permettant la mise en œuvre d'une convection thermique par le fluide cryogénique. The conductive vias 330 are for example completely filled with at least one thermally conductive material, preferably a thermal and electrically conductive material, for example copper. As a variant, only the internal walls of the conductive vias 330 are coated with the thermal conductive material, for example in a case where the support 108 is immersed in the cryogenic fluid. The thermal connector 200 then has, for example, through-holes, aligned with respect to the hollow conductive vias 330, so as to allow circulation of the cryogenic fluid inside the vias 330. The heat exchanges are thus further improved by allowing the work of thermal convection by the cryogenic fluid.

[0067] Toujours selon ce mode de réalisation, la carte de circuit imprimé 300 comporte au moins une troisième région conductrice 340, de préférence quatre troisièmes régions 340, intercalées entre la première région 310 et la deuxième région 320. La ou les troisièmes régions 340 sont respectivement formées dans des troisièmes niveaux de métallisation 342 intermédiaires, situés entre la face 108i et la face 108s de la carte 300. Les troisièmes régions 340 sont connectées entre elles par les vias conducteurs 330. Ainsi, comme illustré en figure 3, les vias conducteurs 330 connectent ensemble les première, deuxième et troisièmes régions 310, 320 et 340 de la carte 300. Still according to this embodiment, the printed circuit board 300 comprises at least one third conductive region 340, preferably four third regions 340, interposed between the first region 310 and the second region 320. The third region(s) 340 are respectively formed in third intermediate metallization levels 342, located between the face 108i and the face 108s of the card 300. The third regions 340 are connected between them by the conductive vias 330. Thus, as illustrated in FIG. 3, the conductive vias 330 connect together the first, second and third regions 310, 320 and 340 of the card 300.

[0068] Les premier, deuxième et troisièmes niveaux de métallisation 312, 322 et 342 sont séparés les uns des autres par des couches isolantes électriquement 350. Autrement dit, deux niveaux de métallisation superposés, donc deux régions superposées, sont séparés par une couche isolante 350. The first, second and third metallization levels 312, 322 and 342 are separated from each other by electrically insulating layers 350. In other words, two superimposed metallization levels, therefore two superimposed regions, are separated by an insulating layer 350.

[0069] Un des avantages du mode de réalisation exposé en relation avec la figure 3 est de permettre une conduction thermique améliorée entre la puce 110 et le connecteur thermique 200, et une convection thermique par le fluide cryogénique dans le cas de vias 330 creux, en particulier par rapport à un support 108 qui ne comporterait aucun via conducteur 330. On peut ainsi refroidir plus efficacement la puce 110 par la source froide 202 (non représentée en figure 3) raccordée au connecteur thermique 200. One of the advantages of the embodiment described in relation to FIG. 3 is to allow improved thermal conduction between the chip 110 and the thermal connector 200, and thermal convection by the cryogenic fluid in the case of hollow vias 330, in particular compared to a support 108 which would not include any conductive via 330. The chip 110 can thus be cooled more effectively by the cold source 202 (not shown in FIG. 3) connected to the thermal connector 200.

[0070] La figure 4 est une vue de dessus, schématique et partielle, du mode de réalisation du support 108 de puce électronique exposé en relation avec la figure 3. La figure 3 correspond, par exemple, à une coupe selon le plan AA de la figure 4. Figure 4 is a top view, schematic and partial, of the embodiment of the electronic chip support 108 exposed in relation to Figure 3. Figure 3 corresponds, for example, to a section along the plane AA of Figure 4.

[0071] Selon un mode de réalisation préféré, la première région 310 du premier niveau de métallisation 312 situé sur la face 108i du support 108 présente, vue de dessus en figure 4, des dimensions environ égales à celles de la puce 110. Toujours selon ce mode de réalisation préféré, la première région 310 est de forme carrée et présente un côté d'environ 7 mm. La région 310 occupe donc une surface d'environ 50 mm2 en surface de la carte 300. According to a preferred embodiment, the first region 310 of the first metallization level 312 located on the face 108i of the support 108 has, seen from above in FIG. 4, dimensions approximately equal to those of the chip 110. Still according to this preferred embodiment, the first region 310 is square in shape and has a side of approximately 7 mm. The region 310 therefore occupies an area of approximately 50 mm 2 in area of the card 300.

[0072] La répartition des vias conducteurs 330 peut être conçue pour optimiser le refroidissement de la puce 110. En particulier, des vias conducteurs 330 peuvent avantageusement être localisés sous des zones de la puce 110 que l'on souhaite refroidir préférentiellement. Le nombre et la géométrie des vias conducteurs 330 peuvent en outre être ajustés en fonction de performances thermiques à atteindre. The distribution of the conductive vias 330 can be designed to optimize the cooling of the chip 110. In particular, conductive vias 330 can advantageously be located under areas of the chip 110 that it is desired to preferentially cool. The number and geometry of the conductive vias 330 can also be adjusted according to the thermal performance to be achieved.

[0073] La figure 5 est une autre vue de dessus du mode de réalisation du support 108 de puce électronique exposé en relation avec les figures 3 et 4. [0073] Figure 5 is another top view of the embodiment of the electronic chip support 108 exposed in relation to Figures 3 and 4.

[0074] Selon ce mode de réalisation, le support 108 présente, vu de dessus en figure 5, une forme sensiblement rectangulaire Le support 108 présente, de préférence, une longueur d'environ 12 cm et une largeur d'environ 3 cm. According to this embodiment, the support 108 has, seen from above in Figure 5, a substantially rectangular shape. The support 108 preferably has a length of about 12 cm and a width of about 3 cm.

[0075] Le support 108 comporte les éléments de reprise de contact 112 d'une puce 110 (non représentée en figure 5) . Le support 108 comporte, de préférence, environ cent éléments de reprise de contact 112. Chaque élément de reprise de contact 112 est relié, de préférence connecté, à un plot de connexion 502 situé en périphérie de la première région 310 destinée à recevoir la puce. Des pistes conductrices 504 et des vias conducteurs traversants 506 permettent de connecter chaque plot de connexion 502 à un élément de reprise de contact 112. [0075] The support 108 comprises the contact recovery elements 112 of a chip 110 (not shown in Figure 5). The support 108 preferably comprises approximately one hundred contact recovery elements 112. Each contact recovery element 112 is connected, preferably connected, to a connection pad 502 located on the periphery of the first region 310 intended to receive the chip. . Conductive tracks 504 and through conductive vias 506 make it possible to connect each connection pad 502 to a contact recovery element 112.

[0076] À titre d'exemple, les vias conducteurs traversants 506 sont entièrement remplis d'un métal, par exemple le cuivre En variante, les vias conducteurs traversants 506 sont creux et leurs parois latérales sont revêtues d'un métal, par exemple le cuivre. [0077] Selon un mode de réalisation préféré, les éléments de reprise de contact 112 sont tous disposés d'un même côté de la carte 300 par rapport à la première région 310 (du côté gauche par rapport à la première région 310, en figure 5) . En figure 5, certains plots de connexion 502 sont connectés aux éléments de reprise de contact 112 par des pistes conductrices 504 formées en face avant de la carte 300, par exemple dans le premier niveau de métallisation 312. D'autres plots de connexion 502 sont connectés aux éléments de reprise de contact 112 par des pistes conductrices 504 formées en face avant et par des pistes conductrices (non visibles) formées en face arrière de la carte 300, ces pistes étant connectées entre elles par les vias conducteurs 506. By way of example, the through-conducting vias 506 are entirely filled with a metal, for example copper. Alternatively, the through-conducting vias 506 are hollow and their side walls are coated with a metal, for example copper. copper. According to a preferred embodiment, the contact recovery elements 112 are all arranged on the same side of the card 300 with respect to the first region 310 (on the left side with respect to the first region 310, in FIG. 5) . In FIG. 5, certain connection pads 502 are connected to the contact recovery elements 112 by conductive tracks 504 formed on the front face of the card 300, for example in the first level of metallization 312. Other connection pads 502 are connected to the contact recovery elements 112 by conductive tracks 504 formed on the front face and by conductive tracks (not visible) formed on the rear face of the card 300, these tracks being interconnected by the conductive vias 506.

[0078] Les éléments de reprise de contact 112 forment ensemble un connecteur 508 permettant de véhiculer jusqu'à 96 voies indépendantes, ou 48 voies différentielles. The contact recovery elements 112 together form a connector 508 making it possible to convey up to 96 independent channels, or 48 differential channels.

[0079] Des trous 510 peuvent être prévus dans la carte 300 afin d'assurer un maintien mécanique ou une mise à la masse du support 108. [0079] Holes 510 can be provided in the card 300 in order to provide mechanical support or grounding of the support 108.

[0080] La disposition des éléments de reprise de contact de la carte 300 permet de minimiser la largeur du support 108. On obtient ainsi un support 108 plus compact, ce qui facilite son utilisation dans un environnement cryogénique, en particulier son passage par l'orifice d'un cryostat. The arrangement of the contact recovery elements of the card 300 makes it possible to minimize the width of the support 108. A more compact support 108 is thus obtained, which facilitates its use in a cryogenic environment, in particular its passage through the orifice of a cryostat.

[0081] Bien que l'on ait représenté en figure 5 un exemple dans lequel le support 108 comporte une centaine d'éléments de reprise de contact 112, l'homme du métier est capable de prévoir un nombre de contacts 112 plus important, par exemple en réduisant la largeur des pistes 504 et en augmentant le nombre de couches de la carte 300. [0082] La figure 6 est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un autre mode de réalisation d'un support 108' de puce électronique. [0081] Although an example is shown in FIG. 5 in which the support 108 comprises around a hundred contact recovery elements 112, those skilled in the art are able to provide a greater number of contacts 112, for example by reducing the width of the tracks 504 and increasing the number of layers of the map 300. [0082] Figure 6 is a sectional view, schematic and partial, of another embodiment of an electronic chip support 108'.

[0083] Le support 108' de la figure 6 comprend des éléments communs avec le support 108 de la figure 3. Ces éléments communs ne seront pas détaillés à nouveau ci-après. The support 108' of FIG. 6 comprises common elements with the support 108 of FIG. 3. These common elements will not be detailed again below.

[0084] Le support 108' de la figure 6 diffère du support 108 de la figure 3 principalement en ce que le support 108' ne comporte qu'un seul via 330 connectant la première région 310 à la deuxième région 320. Un des avantages du mode de réalisation exposé en relation avec la figure 6 est de permettre une réduction importante de la résistance thermique entre la puce 110 et le connecteur thermique 200, tout en préservant le maintien mécanique assuré par le support 108' . The support 108' of FIG. 6 differs from the support 108 of FIG. 3 mainly in that the support 108' has only one via 330 connecting the first region 310 to the second region 320. One of the advantages of the embodiment described in relation to Figure 6 is to allow a significant reduction in the thermal resistance between the chip 110 and the thermal connector 200, while preserving the mechanical retention provided by the support 108 '.

[0085] Selon le mode de réalisation représenté, la carte 300 comporte des niveaux intermédiaires 342 séparés par des couches isolantes 350. Toutefois, le via 330 du support 108' ne contacte aucune troisième région formée dans un niveau de métallisation intermédiaire. Le via 330 et les régions 310 et 320 peuvent être constitués d'un même matériau, de préférence du cuivre . According to the embodiment represented, the card 300 comprises intermediate levels 342 separated by insulating layers 350. However, the via 330 of the support 108' does not contact any third region formed in an intermediate metallization level. The via 330 and the regions 310 and 320 can be made of the same material, preferably copper.

[0086] Selon un autre mode de réalisation, on utilise une carte de circuit imprimé dite « double face », autrement dit une carte ne possédant pas de troisièmes niveaux de métallisation, intercalés entre le premier niveau de métallisation 312 et le deuxième niveau de métallisation 322. Le premier niveau 312 et le deuxième niveau 322 sont dans ce cas séparés par une seule couche isolante 350. According to another embodiment, a so-called “double-sided” printed circuit board is used, in other words a board that does not have third levels of metallization, interposed between the first level of metallization 312 and the second level of metallization. 322. The first level 312 and the second level 322 are in this case separated by a single insulating layer 350.

[0087] La figure 7 est une vue de dessus, schématique et partielle, du mode de réalisation du support 108' de puce électronique exposé en relation avec la figure 6. La figure 6 correspond, par exemple, à une coupe selon le plan BB de la figure 7. [0087] FIG. 7 is a top view, schematic and partial, of the embodiment of the electronic chip support 108′ exposed in relation to FIG. 6. FIG. 6 corresponds, for example, to a section along the plane BB of figure 7.

[0088] Selon un mode de réalisation préféré, le via conducteur 330 du support 108' présente, vu de dessus en figure 7, une section de forme sensiblement carrée. Comme illustré en figure 7, le via 330 s'inscrit dans le carré formé par la puce 110 et dans le carré formé par la première région 310. According to a preferred embodiment, the conductive via 330 of the support 108' has, seen from above in FIG. 7, a section of substantially square shape. As illustrated in FIG. 7, the via 330 is inscribed in the square formed by the chip 110 and in the square formed by the first region 310.

[0089] La position, les dimensions et/ou la géométrie du via conducteur 330 du support 108' sont conçues pour optimiser le refroidissement de la puce 110. En particulier, la section du via conducteur 330 du support 108' peut être ajustée en fonction de performances thermiques et/ou mécaniques à atteindre. Dans le cas de vias conducteurs 330 creux, les dimensions de ces vias peuvent en outre être ajustées de manière à obtenir un débit de fluide cryogénique produisant un transfert thermique adapté au refroidissement de la puce 110. The position, the dimensions and/or the geometry of the via conductor 330 of the support 108' are designed to optimize the cooling of the chip 110. In particular, the section of the via conductor 330 of the support 108' can be adjusted according to thermal and/or mechanical performance to be achieved. In the case of hollow conductive vias 330, the dimensions of these vias can also be adjusted so as to obtain a flow rate of cryogenic fluid producing a heat transfer suitable for cooling the chip 110.

[0090] La figure 8 est une vue de dessus, schématique et partielle, d'encore un autre mode de réalisation d'un support 800 de puce électronique. La figure 9 est une vue en coupe, selon le plan CC de la figure 8, du support 800 de puce électronique . [0090] Figure 8 is a top view, schematic and partial, of yet another embodiment of a support 800 of electronic chip. Figure 9 is a sectional view, along the plane CC of Figure 8, of the support 800 of electronic chip.

[0091] Dans l'exemple représenté, le support 800 comporte trois cartes de circuit imprimé 802 (PCB1) , 804 (PCB2) et 806 (PCB3) superposées. La carte 804 recouvre partiellement la face supérieure de la carte 802. La carte 806 recouvre partiellement la face supérieure de la carte 804. Plus précisément, dans l'exemple représenté, la carte 804 présente un évidement central, de forme rectangulaire, exposant une partie de la face supérieure de la carte 802. Dans l'exemple représenté, la carte 806 présente également un évidement central, de forme rectangulaire et de dimensions supérieures à l'évidement de la carte 804, exposant une partie de la face supérieure de la carte 804. In the example shown, the support 800 comprises three superimposed printed circuit boards 802 (PCB1), 804 (PCB2) and 806 (PCB3). The card 804 partially covers the upper face of the card 802. The card 806 partially covers the upper face of the card 804. More precisely, in the example represented, the card 804 has a central recess, of rectangular shape, exposing a of the upper face of the card 802. In the example represented, the card 806 also has a central recess, of rectangular shape and of greater dimensions to the recess of the board 804, exposing a portion of the top face of the board 804.

[0092] Dans l'exemple représenté, la puce 110 est sur et en contact avec la face supérieure de la carte 802, à l'intérieur de l'évidement de la carte 804. Les évidements des cartes 804 et 806 sont par exemple sensiblement centrés par rapport à la puce 110. In the example shown, the chip 110 is on and in contact with the upper face of the card 802, inside the recess of the card 804. The recesses of the cards 804 and 806 are for example substantially centered with respect to chip 110.

[0093] Dans l'exemple représenté, les parties exposées des faces supérieures des cartes 802, 804 et 806 comportent des éléments de reprise de contact 808, par exemple des plots de connexion. La face supérieure de la puce 110 comporte par exemple des éléments de reprise de contact 810, par exemple des plots de connexion. Les éléments de reprise de contact 810 de la puce 110 sont par exemple connectés aux éléments de reprise de contact 808 des cartes 802, 804 et 806 par des fils conducteurs 812. In the example shown, the exposed parts of the upper faces of the cards 802, 804 and 806 comprise contact recovery elements 808, for example connection pads. The upper face of the chip 110 comprises, for example, contact recovery elements 810, for example connection pads. The contact recovery elements 810 of the chip 110 are for example connected to the contact recovery elements 808 of the cards 802, 804 and 806 by conductive wires 812.

[0094] Dans l'exemple représenté, la carte 802 destinée à recevoir la puce 110 comporte des vias conducteurs 814. Les vias 814 sont par exemple analogues aux vias 330 précédemment décrits en relation avec la figure 3. Les vias 814, pouvant être creux pour permettre le passage du fluide cryogénique, par exemple superfluide, et augmenter ainsi les transferts thermiques, sont par exemple situés à l'aplomb de la puce 110. Bien que cela ne soit pas représenté, un connecteur est par exemple placé du côté de la face inférieure de la carte 802, en contact avec les vias 814, de sorte à refroidir la puce 110. In the example shown, the card 802 intended to receive the chip 110 comprises conductive vias 814. The vias 814 are for example similar to the vias 330 previously described in relation to FIG. 3. The vias 814, which can be hollow to allow the passage of the cryogenic fluid, for example superfluid, and thus increase the heat transfers, are for example located directly above the chip 110. Although this is not shown, a connector is for example placed on the side of the underside of card 802, in contact with vias 814, so as to cool chip 110.

[0095] Comme illustré en figure 9, le support 800 peut comporter un ou plusieurs autres vias 816. Les vias 816 se prolongent par exemple depuis la face supérieure de la carte 804 ou de la carte 806 jusqu'à la face inférieure de la carte 802. [0096] Un avantage du support 800 tient au fait que l'empilement des cartes de circuit imprimé 802, 804, 806 permet de prévoir un nombre de contacts 808 plus important que dans le cas d'un support ne comportant qu'une seule carte de circuit imprimé. Par rapport au support 108 précédemment décrit en relation avec la figure 5, le support 800 permet de disposer d'un nombre de contacts encore plus important tout en conservant des dimensions externes sensiblement identiques À titre d'exemple, le support 800 peut comprendre environ deux cents contacts 808 par carte, soit environ six cents contacts 808 au total. As illustrated in FIG. 9, the support 800 can comprise one or more other vias 816. The vias 816 extend for example from the upper face of the card 804 or of the card 806 to the lower face of the card. 802. [0096] An advantage of the support 800 is that the stacking of the printed circuit boards 802, 804, 806 makes it possible to provide a greater number of contacts 808 than in the case of a support comprising only a single card. of printed circuit. Compared to the support 108 previously described in relation to FIG. 5, the support 800 makes it possible to have an even greater number of contacts while maintaining substantially identical external dimensions. By way of example, the support 800 can comprise approximately two one hundred 808 contacts per card, or approximately six hundred 808 contacts in total.

[0097] Bien que l'on ait représenté un exemple dans lequel le support 800 comporte un empilement de trois cartes 802, 804 et 806, l'homme de l'art est capable d'adapter le nombre de cartes de l'empilement du support 800, par exemple en fonction du nombre de contacts 810 de la puce 110. [0097] Although an example has been shown in which the support 800 comprises a stack of three cards 802, 804 and 806, those skilled in the art are able to adapt the number of cards in the stack of the support 800, for example depending on the number of contacts 810 of chip 110.

[0098] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L'homme de l'art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, la réalisation d'un support permettant de recevoir plusieurs puces et/ou plusieurs connecteurs thermiques sur une même carte de circuit imprimé est à la portée de l'homme du métier à partir des indications ci-dessus. Various embodiments and variants have been described. Those skilled in the art will understand that certain features of these various embodiments and variations could be combined, and other variations will occur to those skilled in the art. In particular, the production of a support making it possible to receive several chips and/or several thermal connectors on the same printed circuit board is within the abilities of those skilled in the art based on the indications above.

[0099] Par ailleurs, l'homme du métier est capable de combiner les modes de réalisation du support 108, 108' décrits en relation avec les figures 3 à 7 avec le mode de réalisation du support 800 décrit en relation avec les figures 8 et 9. Furthermore, those skilled in the art are able to combine the embodiments of the support 108, 108' described in relation to FIGS. 3 to 7 with the embodiment of the support 800 described in relation to FIGS. 9.

[0100] Enfin, la mise en œuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci- dessus. En particulier, le dimensionnement et la répartition des vias conducteurs 330 à l'aplomb de la puce 110 à refroidir est à la portée de l'homme du métier à partir des indications ci-dessus . [0100] Finally, the practical implementation of the embodiments and variants described is within the reach of those skilled in the art based on the functional indications given above. In particular, the sizing and distribution conductive vias 330 plumb with the chip 110 to be cooled is within the abilities of those skilled in the art based on the indications above.

Claims

REVENDICATIONS Support (108 ; 108' ; 800) de puce électronique (110) comprenant : une première carte de circuit imprimé (300 ;Support (108; 108'; 800) of an electronic chip (110) comprising: a first printed circuit board (300; 802) ; une première région conductrice (310) , destinée à recevoir la puce, située sur une première face (108i) de la première carte ; une deuxième région conductrice (320) , destinée à recevoir un connecteur thermique (156 ; 200) , située sur une deuxième face (108s) de la première carte, opposée à la première face ; et une ou plusieurs troisièmes régions conductrices (340) , de préférence quatre troisièmes régions conductrices, intercalées entre la première région (310) et la deuxième région (320) , la première région étant connectée à la deuxième région par au moins un via (330 ; 814) conducteur traversant, situé à l'aplomb de la première région, le via connectant en outre les troisièmes régions entre elles. Support selon la revendication 1, dans lequel le via (330 ; 814) est rempli d'un matériau conducteur thermique. Support selon la revendication 1, dans lequel le via (330 ; 814) est creux et présente des parois latérales revêtues d'un matériau conducteur thermique. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la puce (110) est une puce adaptée à fonctionner à des températures cryogéniques, de préférence une puce comportant des circuits supraconducteurs. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel : la première région (310) est formée dans un premier niveau de métallisation (312) , situé sur la première face (108i) de la première carte (300 ; 802) ; la deuxième région (320) est formée dans un deuxième niveau de métallisation (322) , situé sur la deuxième face (108s) de la première carte ; et chaque troisième région (340) est formée dans un troisième niveau de métallisation (342) distinct, situé entre les première et deuxième faces de la première carte. Support selon la revendication 5, dans lequel des niveaux de métallisation (312, 322, 342) superposés sont séparés par une couche isolante. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première région (310) présente une surface d'environ 50 mm2. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la première carte (300 ; 802) comporte environ cent premiers éléments de reprise de contact (112 ; 808) de la puce (110) . Support selon la revendication 8, dans lequel les premiers éléments de reprise de contact (112 ; 808) sont localisés d'un même côté de la première carte (300 : 800) , par rapport à la première région (310) . Support selon l'une quelconque des revendications 1 à802); a first conductive region (310), intended to receive the chip, located on a first face (108i) of the first card; a second conductive region (320), intended to receive a thermal connector (156; 200), located on a second face (108s) of the first card, opposite the first face; and one or more third conductive regions (340), preferably four third conductive regions, interposed between the first region (310) and the second region (320), the first region being connected to the second region by at least one via (330 814) through conductor, located directly above the first region, the via also connecting the third regions together. Support according to Claim 1, in which the via (330; 814) is filled with a heat-conducting material. Support according to Claim 1, in which the via (330; 814) is hollow and has side walls coated with a heat-conducting material. Support according to any one of Claims 1 to 3, in which the chip (110) is a chip adapted to operate at cryogenic temperatures, preferably a chip comprising superconducting circuits. A medium according to any of claims 1 to 4, wherein: the first region (310) is formed in a first level of metallization (312), located on the first face (108i) of the first card (300; 802); the second region (320) is formed in a second metallization level (322), located on the second face (108s) of the first card; and each third region (340) is formed in a separate third metallization level (342), located between the first and second faces of the first card. Support according to claim 5, in which superimposed levels of metallization (312, 322, 342) are separated by an insulating layer. Support according to any one of claims 1 to 6, in which the first region (310) has an area of approximately 50 mm 2 . Support according to any one of Claims 1 to 7, in which the first card (300; 802) comprises approximately one hundred first contact recovery elements (112; 808) of the chip (110). Support according to claim 8, in which the first contact recovery elements (112; 808) are located on the same side of the first card (300: 800), with respect to the first region (310). Support according to any one of claims 1 to 9, dans lequel la première carte (300 ; 802) , de forme sensiblement rectangulaire, possède une longueur d'environ 12 cm et une largeur d'environ 3 cm. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à9, in which the first card (300; 802), of substantially rectangular shape, has a length of approximately 12 cm and a width of approximately 3 cm. Support according to any one of claims 1 to 10, comportant en outre au moins une deuxième carte de circuit imprimé (804, 806) , superposée à la première carte (802) . Support selon la revendication 11, dans lequel chaque deuxième carte comporte des deuxièmes éléments de reprise de contact (808) destinés à être connectés à des troisièmes éléments de reprise de contact (810) de la puce (110) par des fils conducteurs (812) . Système (1' ; 2) comportant : au moins un support (108 ; 108' ; 800) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 ; au moins une puce électronique (110) , adaptée à fonctionner dans un environnement cryogénique ; au moins une source froide (202 ; 152, 154) ; et au moins un connecteur thermique (156 ; 200) , raccordant le support à la source froide. 10, further comprising at least a second printed circuit board (804, 806), superimposed on the first board (802). Support according to claim 11, in which each second card comprises second contact recovery elements (808) intended to be connected to third contact recovery elements (810) of the chip (110) by conductive wires (812) . System (1'; 2) comprising: at least one support (108; 108'; 800) according to any one of Claims 1 to 12; at least one electronic chip (110), adapted to operate in a cryogenic environment; at least one cold source (202; 152, 154); and at least one thermal connector (156; 200), connecting the support to the cold source.
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