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Hintergrund-Technik
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Halbleiterchips
sind in typischer Weise dünn und
flach mit relativ großen
Vorder- und Rückseiten und
kleinen Kantenflächen.
Die Chips weisen Kontakte an ihren Vorderseiten auf. In typischer
Weise sind die Chips als verpackte Chips bereitgestellt, die für einen
Anschluss an eine externe Schaltung geeignete Anschlüsse aufweisen.
Gepackte Chips liegen außerdem
in typischer Weise in Form von flachen Körpern vor. Gewöhnlich sind
die gepackten Chips in einer Anordnung bzw. Matrix auf einer Oberfläche einer
Schaltungsplatte bzw. -platine angeordnet. Die Schaltungsplatine
weist elektrische Leiter, die normalerweise als "Leiterbahnen" bezeichnet sind, welche sich in horizontalen
Richtungen parallel zur Oberfläche
der Schaltungsplatine erstrecken, und außerdem Kontaktplatten oder
andere elektrisch leitende Elemente auf, die mit den Leiterbahnen
verbunden sind. Die gepackten Chips sind mit ihren anschlusstragenden
Seiten gegenüber
der Oberfläche
der Schaltungsplatine angebracht, und die Anschlüsse an jedem gepackten Chips
sind mit den Kontaktbelägen der
Schaltungsplatine elektrisch verbunden.
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Auf
diese Weise sind Speicherchips in typischer Weise montiert. Ein
ungepackter Speicherchip weist in typischer Weise zahlreiche Datenkontakte und
ein oder einige wenige Auswahlkontakte auf. Der Chip ist angeordnet,
um Daten oder Befehle zu ignorieren, die an den Datenanschlüssen auftreten,
bis die geeigneten Signale an den Auswahlkontakt oder die Auswahlkontakte
angelegt sind. Ein konventioneller gepackter Speicherchip weist
Datenanschlüsse
auf, die mit den Datenkontakten verbunden sind, und er weist Auswahlanschlüsse auf,
die mit den Auswahlkontakten verbunden sind. In einem konventionellen
System können
zahlreiche identisch gepackte Speicherchips in einer Anordnung bzw.
Matrix mit den entsprechenden Datenanschlüssen der verschiedenen gepackten
Chips, die mit gemeinsamen Leiterbahnen verbunden sind, und mit
den Auswahlanschlüssen
der verschiedenen Chips verbunden sein, die mit eindeutigen Leitern
verbunden sind, so dass jeder Leiter einem und lediglich einem Chips
zugeordnet ist. Daten können
auf ein individuelles Chip dadurch geschrieben werden, dass die
Daten an die gemeinsamen Leiterbahnen abgegeben werden und dass
ein Auswahlsignal an die eindeutige Leiterbahn angelegt wird, welche
dem bestimmten Chip zugehörig
ist, wo die Daten einzuschreiben sind. Die übrigen Chips werden die Daten
ignorieren. Der Umkehrprozess wird angewandt, um Daten aus einem
besonderen Chip zu lesen. Eine derartige Schaltung kann ohne weiteres
unter Anwendung der konventionellen horizontalen Chipanordnung bzw.
-matrix und unter Verwendung von identischen Chippackungen für sämtliche
Chips in der Anordnung gebildet werden.
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In
der konventionellen Anordnung ist der theoretisch minimale Bereich
der Schaltungsplatine gleich den Gesamtbereichen sämtlicher
anschlusstragender Oberflächen
der einzelnen Chippackungen bzw. -baugruppen. In der Praxis muss
die Schaltungsplatine etwas größer sein
als dieses theoretische Minimum. Die Leiterbahnen auf der Schaltungsplatine
weisen in typischer Weise eine signifikante Länge und Impedanz auf, so dass
beträchtliche
Zeit für
die Ausbreitung der Signale längs
der Leiterbahnen erforderlich ist. Dies begrenzt die Arbeitsgeschwindigkeit
der Schaltung.
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Es
sind verschiedene Lösungen
zur Linderung dieser Nachteile vorgeschlagen worden. Eine derartige
Lösung
liegt darin, eine Vielzahl von Chips übereinander in einer gemeinsamen
Packung bzw. Baugruppe zu "stapeln". Die Packung bzw.
Baugruppe selbst weist vertikal verlaufende Leiter auf, die mit den
Kontaktbelägen
der Schaltungsplatine verbunden sind. Die ein zelnen Chips innerhalb
der Baugruppe sind mit diesen vertikal verlaufenden Leitern verbunden.
Da die Dicke eines Chips wesentlich geringer ist als deren horizontale
Abmessungen, können die
internen Leiter kürzer
sein als die Leiterbahnen auf einer Schaltungsplatine, die erforderlich
wären, um
dieselbe Anzahl von Chips in einer konventionellen Anordnung zu
verbinden. Beispiele von gestapelten Baugruppen sind beispielsweise
in den US-Patenten 5.861.666, 5.198.888, 4.956.694, 6.072.233 und
6.268.649 gezeigt. Die in gewissen Ausführungsformen dieser Patente
dargestellten gestapelten Baugruppen sind dadurch hergestellt, dass
einzelne Einheiten bereitgestellt werden, deren jede ein einzelnes
Chip und ein Baugruppenelement enthält, welches Einheitsanschlüsse aufweist.
Innerhalb jeder Einheit sind die Kontakte des Chips mit den Einheitsanschlüssen verbunden.
Die Einheiten sind eines über
dem anderen gestapelt. Einheitsanschlüsse der jeweiligen Einheit
sind mit den entsprechenden Einheitsanschlüssen der anderen Einheiten
verbunden. Die verbundenen Einheitsanschlüsse bilden vertikale Leiter
der gestapelten Baugruppe, auch als Busse bezeichnet.
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Die
Bereitstellung einer Schaltung mit individuellen Auswahlverbindungen
in einer gestapelten Baugruppe führt
jedoch zusätzliche
Komplexitäten ein.
Da die vertikalen Leiter sich durch die Anschlüsse der verschiedenen Einheiten
erstrecken, sollten die Zwischenverbindungen zwischen den Kontakten des
Chips und den Einheitsanschlüssen
der jeweiligen Einheit im Stapel unterschiedlich sein, um Verbindungen
zu einzigartigen bzw. eindeutigen vertikalen Leitern bereitzustellen.
In einem Vier-Chip-Stapel beispielsweise, der vier vertikale Busse
zur Übertragung
von Auswahlsignalen aufweist, kann die untere Einheit einen Auswahlkontakt
ihres Chips mit einem Einheitsanschluss verbunden haben, der Teil
des Busses Nr. 1 bildet; die nächste
Einheit kann einen entsprechenden Auswahlkontakt ihres Chips mit
ihrem Anschluss verbunden haben, der den Bus Nr. 2 bildet; und so
weiter. Diese Forderung nach Anpassung der Einheiten fügt dem Herstellungsprozess Komplexität hinzu.
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So
beschreibt beispielsweise das US-Patent 4.956.694 Einheiten, welche
Chipträger
mit einem Satz von Zwischenanschlüssen in jeder Einheit enthalten.
Diese Zwischenanschlüsse
sind mit den Kontakten an bzw. auf dem Chip verbunden, und sie sind außerdem mit
den Anschlüssen
der Einheit verbunden. Die Zwischenverbindungen sind aus Drahtverbindungen
bzw. -brücken
hergestellt. Das Muster der Drahtbrücken bzw. -bonds unterscheidet
sich von Einheit zu Einheit. Diese Anordnung erfordert inhärent einen
relativ großen
Chipträger,
was zu den Kosten und der Größe der Baugruppe
beiträgt.
Darüber hinaus
muss der Hersteller eine Vielzahl unterschiedlicher mit Drahtbrücken verbundener
Einheiten handhaben und lagern. Sugano und andere, US-Patent 5.198.888
nutzen individualisierte Chipträger
in den verschiedenen Einheiten. Diese Chipträger haben Leitungen, die unterschiedliche
Zwischenverbindungsmuster für
die Auswahlkontakte und die zugehörigen Anschlüsse festlegen.
Dies trägt
ebenfalls zu den Kosten und der Komplexität des Herstellungsprozesses
bei. Die US-Patente 6.268.649 und 6.072.233 verwenden ebenso angepasste
bzw. individuell ausgelegte Einheiten. Es wäre wünschenswert, die Kosten und
die Komplexität
zu verringern, die mit der Bereitstellung von individuell ausgelegten Einheiten
in einer gestapelten Baugruppe verbunden sind.
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Es
wäre außerdem wünschenswert,
eine kompakte gestapelte Baugruppe bereitzustellen und eine gestapelte
Baugruppe mit guter Wärmeübertragung
von den Chips innerhalb des Stapels zur Außenumgebung, wie beispielsweise
zur Schaltungsplatine oder zu einem Wärmeverteiler, der der Oberseite der
Baugruppe überlagert
ist, bereitzustellen. Ferner wäre
es wünschenswert,
eine solche Baugruppe bereitzustellen, die eine leicht erhältliche
Ausstattung und Komponenten bzw. Bauteile verwendet, die leicht
hergestellt werden können.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Aspekt der Erfindung stellt Halbleiterchipanordnungen bereit, die
eine Vielzahl von Einheiten einschließen. Jede Einheit enthält in wünschenswerter
Weise ein Halbleiterchip, welcher zumindest einen Auswahlkontakt
und eine Vielzahl von anderen bzw. weiteren Kontakten aufweist,
und außerdem eine
Schaltungsplatine, die eine Vielzahl von Chipauswahlanschlüssen und
eine Vielzahl von anderen bzw. weiteren Anschlüssen sowie Leiterbahnen, die sich
auf oder in der Platine erstrecken, aufweist. Die Leiterbahnen sind
elektrisch zwischen den Kontakten des Chips und den Anschlüssen angeschlossen.
Die Leiterbahn, die mit dem jeweiligen Chipauswahlkontakt des Chips
elektrisch verbunden ist, ist in wünschenswerter Weise eine mehrfach
verzweigte Leiterbahn, die einen gemeinsamen Abschnitt aufweist, der
mit dem Auswahlkontakt des Chips verbunden ist, und die außerdem eine
Vielzahl von Zweigen enthält,
welche mit unterschiedlichen Anschlüssen der Chipauswahlanschlüsse auf
der Chipplatte verbunden sind. In der Anordnung weisen in wünschenswerter
Weise zumindest eine Verzweigung, jedoch weniger als sämtliche
der Verzweigungen der jeweiligen Mehrfachverzweigungsspur eine Unterbrechung
darin auf, so dass der Auswahlkontakt mit weniger als sämtlichen
der Chipauswahlanschlüsse
auf der Platte und vorzugsweise so verbunden ist, dass jeder Chipauswahlkontakt
mit lediglich einem Chipauswahlanschluss der Platte in der Einheit
verbunden ist. Die Einheiten sind übereinander in einem Stapel
von einander überlagerten
Einheiten angeordnet. Die Anordnung enthält ferner vertikale Leiter,
die jeweils die entsprechenden Anschlüsse der Einheiten in dem Stapel
miteinander verbinden, um eine Vielzahl von vertikalen Bussen zu
bilden. Aufgrund der selektiven Verbindungen innerhalb der einzelnen
Einheiten, die durch die Mehrfachverzweigungsspuren und die unterbrochenen
Zweige bereitgestellt sind, sind die Chipauswahlkontakte der Chips
in verschiedenen Einheiten elektrisch mit unterschiedlichen Bussen
der vertikalen Busse verbunden. Diese Anordnung liefert eine selektive
Weiterleitung von Chi pauswahlsignalen und anderen Signalen, die
zu individuellen Chips geleitet werden müssen. Die verbleibenden Kontakte auf
bzw. an dem jeweiligen Chip sind parallel mit entsprechenden Kontakten
an Chips in anderen Einheiten verbunden, so dass Signale zu den übrigen Kontakten
der verschiedenen Chips parallel geleitet werden können. Dies
stellt die geforderte selektive Weiterleitung zur Verfügung.
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Höchst bevorzugt
sind die Chips, die Leiterbahnen und die Anschlüsse der verschiedenen Einheiten
im Stapel identisch miteinander, abgesehen davon, dass unterschiedliche
Einheiten der Einheiten unterschiedliche Verzweigungen ihre Mehrfachverzweigungsspuren
unterbrochen haben, so dass verschiedene Auswahlkontakte unterschiedlicher
Einheiten mit unterschiedlichen Anschlüssen an bzw. auf den Schaltungsplatten
derartiger Einheiten verbunden sind. Höchst bevorzugt enthält die Schaltungsplatte
jeder Einheit eine dielektrisch Schicht, die in wünschenswerter
Weise weniger als etwa 100 μm dick
ist. Die vertikale Abstandsentfernung zwischen entsprechenden Merkmalen
bzw. Einrichtungen in benachbarten Einheiten der Einheiten beträgt in wünschenswerter
Weise nicht mehr als etwa 250 μm
und ist vorzugsweise nicht mehr als 200 μm größer als die Dicke des Chips
in der jeweiligen Einheit. Die Anordnung weist somit eine relativ
geringe Gesamthöhe auf.
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Die
dielektrische Schicht in der jeweiligen Schaltungsplatte kann ein
Trennungsloch oder eine Trennungsöffnung aufweisen, und die Unterbrechungen
in den Zweigen der Mehrfachzweigspuren können an solchen Trennungslöchern bzw.
-öffnungen gebildet
sein. Die Trennungsöffnungen
können
in den dielektrischen Schichten gebildet sein, wenn die Einheiten
hergestellt werden, oder wenn die Zweige unterbrochen werden, typischerweise
in einer späteren
Stufe innerhalb des Prozesses. In einer Anordnung weist die Schaltungsplatte
der jeweiligen Einheit Kanten bzw. Ränder auf, und die Trennungsöffnungen
sind in Form von Nuten vorgesehen, die sich von einer oder mehreren
der Kanten bzw. Ränder nach
innen erstrecken. Die Anschlüsse einer
derartigen Einheit können
eine äußere Reihe
enthalten, die neben einer Kante der Schaltungsplatte angeordnet ist,
und die Zweige der Mehrfachzweigspuren können Bereiche aufweisen, die
sich außerhalb
oder über
die äußere Reihe
von Anschlüssen
erstrecken. In diesem Falle brauchen die Nuten sich nicht nach innen über die äußere Reihe
von Anschlüssen
zu erstrecken, so dass die Unterbrechungen in den Mehrfachzweigleitungen
ohne weiteres gebildet werden können.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung stellt Verfahren zur Herstellung einer
Halbleiterchipbaugruppe zur Verfügung.
Ein Verfahren gemäß diesem
Aspekt der Erfindung umfasst den Schritt der Bereitstellung einer
Vielzahl von Einheiten. Hier ebenfalls enthält jede Einheit in wünschenswerter
Weise zumindest ein Halbleiterchip, welcher zumindest einen Chipauswahlkontakt
und eine Vielzahl von anderen bzw. weiteren Kontakten aufweist und
außerdem
eine Schaltungsplatte enthält,
die Chipauswahlanschlüsse,
andere bzw. weitere Anschlüsse
und Leiterbahnen aufweist, welche sich auf oder in der Schaltungsplatte erstrecken,
mit den Anschlüssen
verbunden sind. Wie oben erörtert,
ist zumindest eine Leiterbahn der jeweiligen Platte in wünschenswerter
Weise eine Mehrzweigspur, die einen gemeinsamen Abschnitt und eine
Vielzahl von Zweigen enthält,
welche mit unterschiedlichen der Chipauswahlanschlüsse verbunden
sind, und die Kontakte des zumindest einen Chips in der jeweiligen
Einheit sind in wünschenswerter
Weise mit den Leiterbahnen der Schaltungsplatte in der betreffenden
Einheit verbunden, so dass die Chipauswahlkontakte mit den gemeinsamen
Abschnitten der Mehrfachzweigspuren verbunden sind. Das Verfahren
gemäß diesem
Aspekt der Erfindung enthält
in wünschenswerter
Weise den Schritt des selektiven Unterbrechens der Zweige der Mehrfachzweigspuren,
so dass der gemeinsame Abschnitt einer Mehrfachzweigspur in der
jeweiligen Einheit mit weniger als sämtlichen der Chipauswahlanschlüsse der
betreffenden Einheit verbunden ist. Das Verfahren enthält vorzugsweise
den Schritt des Stapelns der Einheiten und der Verbindung der Anschlüsse der unterschiedlichen
Einheiten miteinander zur Bildung von vertikalen Bussen.
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Der
selektive Unterbrechungsschritt wird in wünschenswerter Weise so ausgeführt, dass
die Chipauswahlanschlüsse
der Chips in unterschiedlichen Einheiten mit unterschiedlichen Bussen
der vertikalen Busse verbunden sind. Höchst bevorzugt sind die Einheiten
vor dem Schritt des selektiven Unterbrechens der Mehrfachzweigspuren
im Wesentlichen identisch miteinander. Der Schritt des selektiven
Unterbrechens der Mehrfachzweigspuren kann zu irgendeiner Zeit während oder
nach der Bildung der Einheiten ausgeführt werden. Bei einer Anordnung umfasst
der Schritt der Bereitstellung der Einheiten die Verbindung der
Chips mit den Leiterbahnen unter Verwendung eines Werkzeugs, wie
eines Wärme-Schall-Verbindungswerkzeugs,
und der Schritt des selektiven Unterbrechens der Zweige wird durch Eingriff
desselben Werkzeugs mit den Zweigen als Teil des gesamten Verarbeitungsbetriebs
ausgeführt.
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Bei
einer anderen Anordnung wird der Schritt des selektiven Unterbrechens
der Zweige später ausgeführt, wie
beispielsweise unmittelbar vor dem Stapelungsschritt. Somit können die
Einheiten als im Wesentlichen identische Elemente bereitgestellt
werden, die als gegenseitig austauschbare Teile gehandhabt und gelagert
werden können.
Auch hier können die
dielektrischen Schichten der verschiedenen Einheiten Unterbrechungsöffnungen
enthalten, die sich durch die dielektrischen Schichten erstrecken,
und die Zweige der Mehrfachzweigspuren können sich über diese Unterbrechungsöffnungen
vor dem Trennschritt erstrecken. Der Schritt des selektiven Unterbrechens
der Zweige kann das Zerbrechen bzw. Unterbrechen der Zweige an diesen
Unterbrechungsöffnungen
umfassen. Alternativ können
die Unterbrechungsöffnungen
zur selben Zeit gebildet werden, wie die Zweige zer- bzw. unterbrochen
werden, beispielsweise dadurch, dass kleine Bereiche der jeweiligen
Mehrfachzweigspur und Teile der unter diesen Bereichen liegenden
dielektrischen Schichten entfernt werden, wie durch Stanzen bzw.
Lochen der Schaltungsplatten zur Bildung der Unterbrechungsöffnungen,
während
die Zweige der Leiterbahnen ebenfalls zer- bzw. unterbrochen werden.
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Da
die Einheiten im wesentlichen identisch miteinander sind und als
miteinander austauschbare Teile bis zu dem Schritt und einschließlich des
Schrittes des Trennens der Zweige behandelt werden können, ist
die Handhabung und Lagerung der Einheiten im Geschäft wesentlich
vereinfacht. Die Einheiten können
beispielsweise in einer Chippackungsanlage hergestellt werden, die
gestaltet ist, um bloße
Halbleiterchips zu verarbeiten und um die bloßen Halbleiterchips an den
Schaltungsplatten der einzelnen Einheiten zu montieren. Die Stapelungsoperation
kann in einer Schaltungsplatten-Füllanlage ausgeführt werden,
die Werkzeuge und Ausrüstung
aufweist, welche für
eine Oberflächenanbringung
von gepackten Chips auf Schaltungsplatinen geeignet sind. In der
Tat kann die Stapelungsoperation die Anbringung bzw. Montage der
Baugruppe auf der Schaltungsplatine begleitend ausgeführt werden.
Die Einheiten können
beispielsweise gestapelt werden, und die Lötmittelkügelchen, welche sich an die
verschiedenen Einheiten anschließen, können zur selben Zeit aufgeschmolzen
werden, zu der die Lötmittelkügelchen,
die sich in der unteren Einheit in dem Stapel an die Schaltungsplatine
anhängen,
aufgeschmolzen werden.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung stellt eine prozessinterne Sammlung
von untereinander austauschbaren halbfertigen Einheiten zur Verfügung, die
in einem Stapelungsprozess und einer Anordnung bzw. Baugruppe, wie
oben erörtert,
nutzbar sind.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung stellt zusätzliche Halbleiterchipbaugruppen
bereit. Eine Chipbaugruppe gemäß diesem
Aspekt der Erfindung enthält
außerdem
eine Vielzahl von Einheiten, deren jede ein Halbleiterchip umfasst,
der Kontakte an einer vorderen Fläche enthält, und eine Schaltungsplatte umfasst,
die einen zentralen Bereich und einen peripheren Bereich aufweist.
Die Platte enthält
in wünschenswerter
Weise eine dielektrische Schicht mit ersten und zweiten Oberflächen und
zumindest einem Verbindungsfenster, welches sich zwischen den ersten
und zweiten Oberflächen
in dem zentralen Bereich erstreckt. Die Platte enthält außerdem eine
Vielzahl von Anschlüssen
in dem peripheren Bereich, wobei die Anschlüsse auf den beiden ersten und zweiten
Oberflächen
freigelegt sind. Vorzugsweise weist die dielektrische Schicht eine
Vielzahl von Anschlussöffnungen
auf, die sich zwischen den ersten und zweiten Oberflächen in
dem peripheren Bereich erstrecken, und die Anschlüsse sind
Beläge,
die zu den Anschlussöffnungen
ausgerichtet sind. Der Chip ist mit der vorderen Chipfläche so angeordnet,
dass diese zu einer Oberfläche
der Platte im zentralen Bereich weist, und die Kontakte des Chips
sind mit den Leiterbahnen in bzw. auf der Platte in zumindest einem
Verbindungsfenster verbunden. Die Einheiten sind in einem Stapel
derart einander überlagert,
dass die rückwärtige Oberfläche eines
Chips in einer Einheit zu einer Fläche der dielektrischen Schicht
in der nächstbenachbarten
Einheit weist. Die Einheiten stützen
sich höchst
vorzugsweise aneinander in zumindest jenen Teilen der zentralen
Bereiche ab, die von den Leiterbahnen eingenommen werden. Eine Vielzahl
von leitenden Massen ist zwischen den Anschlüssen der Einheiten angeordnet
und verbindet die Anschlüsse
der benachbarten Einheiten miteinander.
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In
bzw. bei einer Anordnung verlaufen die Leiterbahnen der jeweiligen
Einheit längs
der ersten Oberfläche
der dielektrischen Schicht in der betreffenden Einheit, und die
vordere Oberfläche
des Chips in der jeweiligen Einheit weist zu der zweiten Oberfläche der
dielektrischen Schicht in der betreffenden Einheit. In einer Chipbaugruppe
dieses Typs enthalten zumindest einige der Einheiten in wünschenswerter
Weise Wärmeübertragungsschichten, welche über den
Leiterbahnen derartiger Einheiten liegen, und diese Einheiten stützen sich
durch die Wärmeübertragungsschichten
aneinander ab. Damit liegt die Wärmeübertragungsschicht
einer jeden derartigen Einheit in wünschenswerter Weise an der Rückseite
des Chips in der nächstbenachbarten
Einheit an. Die Wärmeübertragungsschichten
dieser Einheiten verlaufen in wünschenswerter
Weise über die
Verbindungsfenster in den dielektrischen Schichten dieser Einheiten,
und sie sind im wesentlichen flach, zumindest in dem Bereich, der
sich über
die Verbindungsfenster erstreckt. Derartige Einheiten enthalten
in wünschenswerter
Weise ferner eine Einkapselung, die zumindest teilweise die Verbindungsfenster
ausfüllt.
Während
der Herstellung können
die Wärmeübertragungsschichten
als Maskierungsschichten dienen, die die Einkapselung bzw. den Einschluss
derart begrenzen, dass der Einschluss nicht über die dielektrische Schicht
ragt. Wie unten weiter erörtert,
ermöglichen
die flachen Wärmeübertragungsschichten
ein enges Einrücken
der Einheiten zueinander und einen guten thermischen Kontakt zwischen
aneinander grenzenden Einheiten. Diese Merkmale tragen zu der geringen
Höhe der
Baugruppe bei und fördern
die effektive Wärmeableitung
von den Chips innerhalb der Baugruppe.
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In
einer Anordnung bzw. Baugruppe gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung kann die Wärmeübertragungsschicht
vorhanden oder weggelassen sein, wobei jedoch die Einkapselung eine
Oberfläche
festlegt, die im wesentlichen mit der ersten Oberfläche der
dielektrischen Schicht fluchtet oder in Bezug auf eine derartige
Oberfläche
ausgenommen ist. In dem Fall, dass die Wärmeübertragungsschicht weggelassen
ist, kann die dielektrische Schicht der jeweiligen Einheit direkt
auf der Rückfläche bzw. Rückseite
des Chips in der nächstbenachbarten
Einheit aufliegen.
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Diese
und andere bzw. weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
ohne weiteres ersichtlich werden, wie sie weiter unten in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen ausgeführt
sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine Draufsicht einer
in einer Ausführungsform
der Erfindung verwendeten Schaltungsplatte von oben.
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2 ist eine schematische
Seitenansicht einer die Schaltungsplatte von 1 verwendenden gestapelten Baugruppe.
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3 ist eine schematische
Schnittansicht einer gestapelten Baugruppe gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung in Verbindung mit einer Schaltungsplatine.
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4 ist eine Ansicht ähnlich der 1, jedoch unter Darstellung
einer Schaltungsplatine gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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5 ist eine Ansicht ähnlich der 2, jedoch unter Darstellung
einer gestapelten Baugruppe unter Verwendung der Schaltungsplatte
von 4.
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6 ist eine schematische
Draufsicht einer Schaltungsplatte, die in einer noch weiteren Ausführungsform
der Erfindung verwendet ist.
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7 ist eine schematische
Schnittansicht einer unter Verwendung der Schaltungsplatte von 6 hergestellten gestapelten
Baugruppe.
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8 ist eine schematische
Draufsicht einer in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendeten
Umsetzungsplatte.
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9 ist eine schematische
Schnittansicht einer die Umsetzungsplatte von 8 verwendenden Baugruppe.
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10 ist eine schematische
Schnittansicht einer gestapelten Baugruppe gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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11 ist eine Ausschnittansicht
eines Teiles eines Baugruppenelements gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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12 ist eine ausschnittweise
schematische Draufsicht einer Baugruppeneinheit gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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13 ist eine ausschnittweise
Draufsicht in einem vergrößerten Maßstab der
in 12 dargestellten
Einheit.
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14 ist eine ausschnittweise
Schnittaufrissansicht längs
der Linie 14-14 gemäß 13.
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15 ist eine ausschnittweise
schematische Draufsicht einer Schaltungsplatte gemäß einer noch
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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16 ist eine ausschnittweise
schematische Perspektivansicht eines prozessinternen Zusammenbaus,
umfassend eine Vielzahl von Einheiten, die unter Verwendung der
Schaltungsplatten von 15 gebildet
sind.
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17 ist eine schematische
Vorderansicht eines Schneidwerkzeugs, welches mit der Schaltungsplatte
und den Einheiten von 15 und 16 nutzbar ist.
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18 ist eine ausschnittweise
schematische Draufsicht einer Schaltungsplatte gemäß einer noch
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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19 ist eine ausschnittweise
schematische Vorderansicht einer aus der Schaltungsplatte von 18 gebildeten Baugruppe.
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20 ist eine ausschnittweise
schematische Schnittansicht einer Einheit gemäß einer noch weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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Ausführungsformen
zur Ausführung
der Erfindung
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Eine
Baugruppe gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung verwendet eine Vielzahl von Baugruppenelementen 20,
deren jedes derartige Element in der Form einer Schaltungsplatte
ist. Jede derartige Schaltungsplatte kann eine dielektrische Schicht
in der Form eines dünnen,
flexiblen dielektrischen Bandes enthalten, wie beispielsweise als
eine Schicht aus verstärktem
oder unverstärktem
Polyimid, BT-Harz oder dergleichen in der Größenordnung von 25-100 μm Dicke,
höchst
vorzugsweise in einer Dicke von 25-75 μm. Alternativ kann jede Platte ein
Dielektrikum enthalten, wie ein durch Fieberglas verstärktes Epoxid,
wie beispielsweise eine FR-4- oder FR-5-Schaltungsplatte bzw. -platine.
Die Platte weist zahlreiche Anschlüsse 22 auf, die in
Reihen innerhalb eines peripheren Bereiches der Platte neben den
Rändern
bzw. Kanten 24 der Platte angeordnet sind. Bei der dargestellten
Anordnung sind die Reihen der Anschlüsse längs sämtlicher vier Kanten vorgesehen.
Die Anschlüsse
können
jedoch neben weniger als sämtlichen
Kanten bzw. Rändern
vorgesehen sein, wie beispielsweise in zwei Reihen neben zwei gegenüberliegenden
Kanten bzw. Rändern
der Platte. Jeder Anschluss 22 kann in der Form einer flachen,
relativ dünnen
Scheibe aus Kupfer oder anderem geeigneten metallischen Material
auf einer ersten Oberfläche 26 der
Platte vorliegen (die Oberfläche
ist in 1 sichtbar).
Wie am besten in 2 zu sehen
ist, weist die Platte außerdem
Löcher 28 auf, die
sich durch die Platte in Ausrichtung zu den Anschlüssen 22 erstrecken.
Jedes derartige Loch erstreckt sich zwischen der ersten Fläche bzw.
Oberfläche 26 der
Platte und der gegenüberliegenden
zweiten Oberfläche
bzw. Fläche 30.
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Jede
Platte 20 weist ferner ein längliches Verbindungsfenster 32 auf,
welches sich neben der Mitte der Platte erstreckt. Die Platte weist
ferner eine große
Anzahl von Leitungen bzw. Leitern 36 auf. Jede Leitung
enthält
eine Leiterbahn 38, die sich längs der ersten Oberfläche 32 der
Platte erstreckt, und einen mit der Leiterbahn zusammenhängend gebildeten
Verbindungsabschnitt 40, der von der Leiterbahn über das
Verbindungsfenster ragt. Im unmontierten Zustand, wie er in 1 dargestellt ist, ist jeder
Verbindungsabschnitt durch ein zerbrechliches Element 42 mit
einem Verankerungsabschnitt 44 verbunden, der von der Seite
des Verbindungsfensters gegenüber
der Leiterbahn 38 absteht. Die Leiterbahnen und die Verankerungsbereiche
bzw. -teile sind in einer Reihe angeordnet, die sich über die
Länge des Verbindungsfensters
erstreckt. Unterschiedliche Leiterbahnen verlaufen auf gegenüberliegen den
Seiten des Verbindungsfensters, so dass einige der Verbindungsabschnitte 40 in
das Verbindungsfenster von einer Seite ragen, während andere in das Verbindungsfenster
von der gegenüberliegenden
Seite ragen. Die Anordnung der Leiterbahnen und deren Verbindungsabschnitte
können
im wesentlichen so sein, wie dies im US-Patent 5.489.749 veranschaulicht
ist, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme darauf einbezogen
wird.
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Die
Anschlüsse 22 enthalten
einen ersten Satz von Auswahlanschlüssen 22A-22D, einen
zweiten Satz von Auswahlanschlüssen 22E-22H,
sowie weitere Anschlüsse,
die hier als Nicht-Auswahlanschlüsse
bezeichnet werden, wie beispielsweise die Anschlüsse 22J und 22K.
Jede Leiterbahn 38 enthält einen
gemeinsamen Abschnitt 46 neben einem Verbindungsabschnitt 40 und
ist mit diesem verbunden. Einige der Leiterbahnen sind mit den Nicht-Aus-wahl-Anschlüssen verbunden.
Diese Leiterbahnen weisen gemeinsame Abschnitte 46 auf, die
sich über
den gesamten Weg zu den zugehörigen Anschlüssen erstrecken,
wie zu den Anschlüssen 22J und 22K,
so dass der gemeinsame Abschnitt 46 jeder derartigen Leiterbahn
direkt mit einem Nicht-Auswahl-Anschluss verbunden ist.
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Jene
Leiterbahnen 38, die den Auswahlanschlüssen zugehörig sind, sind mehrfach verzweigte Leiterbahnen 50.
Jede derartige mehrfach verzweigte Leiterbahn weist eine Vielzahl
von Zweigen auf, die mit ihrem gemeinsamen Abschnitt 46 verbunden sind
und die mit einem der zugehörigen
Auswahlanschlüsse
verbunden sind. So enthält
die Leiterbahn 38A beispielsweise einen Zweig 50A,
der mit dem Auswahlanschluss 22A verbunden ist; der Zweig 50B ist
mit dem Auswahlanschluss 22B verbunden; der Zweig 50C ist
mit dem Auswahlanschluss 22C verbunden; und der Zweig 50D ist
mit dem Auswahlanschluss 22D verbunden. Die Leiterbahn 38A enthält außerdem einen
Verteilungsabschnitt 52A, der quer zu dem gemeinsamen Abschnitt 46A verläuft und
der die verschiedenen Zweige 50A-50D mit dem gemeinsamen
Abschnitt verbindet. Die Leiterbahn 38E, die den Anschlüssen 22E-22H zugehörig ist,
ist ebenfalls eine mehrfach verzweigte Leiterbahn, und sie weist
einen ähnlichen
bzw. entsprechenden Satz von Zweigen 50E-50H und einen
Verteilungsabschnitt 52E auf, so dass sämtliche Zweige 50E-50H mit
dem gemeinsamen Abschnitt 46E der Leiterbahn und mit deren
Verbindungsabschnitt 40E verbunden sind. Das Dielektrikum
der Platte 20 weist Unterbrechungsöffnungen 54 auf, die
zu den Zweigen 50 der mehrfach verzweigten Leiterbahn 38 ausgerichtet sind,
so dass jeder derartige Zweig über
eine Unterbrechungsöffnung
verläuft.
Die Unterbrechungsöffnungen
sind neben den Auswahlanschlüssen 22A, 22B,
etc. angeordnet.
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Die
Anschlüsse
und die Leitungen bzw. Leiter, einschließlich der Leiterbahnen und
der Verbindungsabschnitte, sind als Einzelschicht mit metallischen
Eigenschaften auf der ersten Oberfläche der Platte gebildet. Diese
metallischen Eigenschaften bzw. Einzelheiten sind in wünschenswerter
Weise geringer als etwa 30 μm
dick, in typischer Weise sind sie etwa 5-25 μm dick, wie beispielsweise etwa
20 μm dick.
Eine dünne
(nicht dargestellte) Klebschicht kann optional zwischen der dielektrischen
Schicht 20 und der Metallschicht vorgesehen sein. Diese
Klebschicht sollte außerdem
so dünn
sein wie dies praktikabel ist sie sollte in wünschenswerter Weise etwa 15 μm oder weniger
dick sein. Die Anschlüsse
und Leiterbahnen können
dadurch gebildet sein, dass konventionelle Prozesse bei der Herstellung
band-automatisierten Verbindungsbänder und dergleichen angewandt
werden, wie beispielsweise durch Ätzen eines eine Schicht aus
Kupfer oder anderem Metall und das dielektrische Material enthaltenden
Laminats, welches die Platte bildet, um die Bereiche der metallischen
Schicht zu entfernen. Alternativ können die Anschlüsse und
Leiterbahnen durch einen Niederschlagungsprozess gebildet sein,
wie durch stromlose Galvanisierung und/oder Elektroplattierung.
Das Verbindungsfenster, die den Anschlüssen zugehörigen Löcher und die Unterbrechungsöffnungen
können
durch Ätzen
oder Abschmelzen bzw. Abtragen des dielektrischen Materials gebildet
sein.
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Die
gestapelte Chipbaugruppe enthält
eine Vielzahl von Einheiten 56 (2). Jede Einheit 56 ist abgesehen
davon, dass es anders angegeben ist, identisch mit jeder anderen
Einheit 56 in dem Stapel. Jede derartige Einheit enthält eine
Platte oder einen Chipträger 20,
wie dies oben unter Bezugnahme auf 1 erörtert worden
ist, und ein Chip 58 in Zuordnung zu der betreffenden Platte.
Jeder derartige Chip weist eine vordere oder Kontaktanlagefläche 60 und eine
rückseitige
Fläche 62 auf.
Die Vorderseite bzw. vordere Fläche 60 des
jeweiligen Chips weist Kontakte 64 auf, die in Reihen neben
der Mitte des Chips angeordnet sind. Der Chip weist außerdem Kanten
bzw. Ränder 66 auf,
welche die vorderen und rückwärtigen Seiten
bzw. Flächen 62 begrenzen.
Die Dicke t des Chips (die Abmessung zwischen der vorderen Fläche 60 und
der rückseitigen
Fläche 62)
ist in typischer Weise wesentlich geringer als die anderen Abmessungen
des Chips. Ein typischer Chip kann beispielsweise etwa 100-500 Mikron
dick sein, und er kann horizontale Abmessungen (in der Ebene der vorderen
und rückseitigen
Flächen)
von etwa 0,5 cm oder mehr aufweisen. Die Vorderfläche 60 des
Chips weist zu der zweiten Oberfläche 30 der zugehörigen Platte 20.
-
Eine
Klebschicht 68 ist zwischen dem Chip und der Platte der
jeweiligen Einheit angeordnet. Die Klebschicht 68 legt
eine Öffnung
in Ausrichtung zu dem Verbindungsfenster fest. Die Klebschicht 68 kann
dadurch vorgesehen sein, dass ein flüssiges Material oder ein Gelmaterial
zwischen dem Chip und der Platte zur Zeit der Montage aufgebracht
wird oder dass eine poröse
Schicht bereitgestellt wird, wie als eine Anordnung aus kleinen
elastischen Elementen zwischen den Schichten und durch Einspritzen
eines fließfähigen Materials
in eine derartige Schicht, wie dies beispielsweise bei gewissen
Ausführungsformen
der US-Patente 5.659.952 und 5.834.339 gelehrt wird, deren Offenbarungen
hier durch Bezugnahme darauf einbezogen sind. Vorzugsweise ist die Klebschicht
jedoch als ein oder mehrere feste oder halbfeste Beläge vorgesehen,
die im Wesentlichen dieselbe horizontale Ausdehnung aufweisen wie
die gewünschte
Klebschicht in dem Endprodukt. Diese Beläge sind zwischen dem Chip und
der Platte während
der Montage platziert. Der Belag kann beispielsweise an der Platte
oder dem Chip vormontiert sein, bevor der Chip gegenüber der
Platte gesetzt wird. Ein derartiger fester oder halbfester Belag
kann ziemlich genau in Bezug auf den Chip und die Platte platziert werden.
Dies hilft sicherzustellen, dass der Belag nicht die Anschlüsse 22 bedeckt,
sogar dort, wo lediglich ein kleiner Zwischenraum zwischen der Nennposition
der Belagkante und den Anschlüssen
vorhanden ist. Ein derartiger Belag kann eine ungehärtete oder
teilweise gehärtete
Schicht und weitere die Klebung fördernde Eigenschaften aufweisen,
wie dies beispielsweise im US-Patent 6.030.856 erörtert ist,
dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme darauf einbezogen wird.
Alternativ oder zusätzlich
kann der Belag mit einer dünnen
Schicht eines fließfähigen Klebstoffs
auf einer oder beiden Flächen
versehen sein, und diese Schicht kann eine ungleichmäßige Schicht
sein, wie dies im US-Patent 5.548.091 beschrieben ist, dessen Offenbarung
hier durch Bezugnahme darauf einbezogen wird, um einen Gaseinschluss
in der Schicht während
der Montage zu vermeiden zu helfen. Die Klebschicht 68 ist
in wünschenswerter
Weise so dünn
wie es praktikabel ist; beispielsweise ist sie etwa 10-125 μm dick, am
bevorzugtesten etwa 25-75 μm.
-
Der
Chip 58 der jeweiligen Einheit ist mit bzw. zu dem zentralen
Bereich der zugehörigen
Platte derart ausgerichtet, dass die Reihen der Kontakte 64 mit
bzw. zu dem Verbindungsfenster 32 in der Platte ausgerichtet
sind. Der Verbindungsabschnitt 40 der jeweiligen Leitung
ist mit einem Kontakt 64 des Chips verbunden. Während dieses
Prozesses ist der Verbindungsabschnitt der jeweiligen Leitung von dem
Verankerungsabschnitt 44 der Leitung dadurch gelöst, dass
der zerbrechliche Abschnitt 42 der Leitung zer- bzw. unterbrochen
wird. Dieser Prozess kann ausgeführt
werden, wie dies in dem zuvor erwähnten US-Patent 5.489.749 beschrieben
ist, indem ein (nicht dargestelltes) Werkzeug, wie ein thermisches,
thermosonisches bzw. Wärmeschall-
oder Ultraschall-Verbindungswerkzeug in das Verbindungsfenster der
Platte in Ausrichtung mit bzw. zu dem jeweiligen Verbindungsabschnitt
so vorgeschoben wird, dass das Werkzeug den Verbindungsabschnitt
einnimmt und ihn in Anlage mit dem in Frage kommenden Kontakt zwingt.
Der gemeinsame Abschnitt 46 der Leiterbahn 38 in
der jeweiligen Leitung (1)
ist durch einen Verbindungsabschnitt 40 mit einem Kontakt
auf bzw. an dem Chip verbunden. Die Anordnung der Kontakte und der
Verbindungsabschnitte ist so gewählt,
dass die gemeinsamen Abschnitte 46A und 46E der
mehrfach verzweigten Leiterbahnen 38A und 38E mit
Auswahlkontakten auf dem Chip verbunden sind, das heißt mit Kontakten des
Chips, die nicht mit entsprechenden Kontakten in bzw. auf allen
anderen Chips in dem Stapel parallel zu verbinden sind. Die gemeinsamen
Abschnitte der anderen Leiterbahnen sind mit den Nicht-Auswahl-Kontakten
verbunden, das heißt
mit den Kontakten des Chips, die mit entsprechenden Kontakten der
anderen Chips in dem Stapel parallel zu verbinden sind.
-
Jede
Einheit 56 enthält
ferner eine Lötmittel-Maskierungsschicht 70 (2), welche die Leiterbahnen
und Anschlüsse
im peripheren Bereich der Platte überlagert. Die Lötmittel-Maskierungsschicht weist Öffnungen
auf, die mit bzw. zu den Anschlüssen 22 ausgerichtet
sind. Die Lötmittel-Maskierungsschicht
kann als ein formengleicher Überzug
oder eine formengleiche Schicht durch konventionelle Prozesse aufgebracht
werden. Jede Einheit enthält ferner
eine Wärmeübertragungsschicht 76,
welche die Leiterbahnen 38 und die erste Oberfläche 26 der Platte
im Zentralbereich der Platte überlagert,
die mit bzw. zu dem Chip 58 ausgerichtet ist. Wie unten
weiter erörtert,
wird die Wärmeübertragungsschicht
einen innigen Kontakt mit der rückwärtigen Fläche bzw. Oberfläche des
Chips in der nächstbenachbarten Einheit
des Stapels herstellen. Die Wärmeübertragungsschicht
kann aus einem Material, wie einem Gel oder Fett, welches mit einem
thermisch leitenden Füllstoff
beladen ist, oder aus einem Material gebildet sein, das während der
Montage in einen verformbaren Zustand gebracht werden kann, wie
beispielsweise ein thermoplastisches Material oder ein ungehärtetes oder
teilweise gehärtetes
Epoxid- oder sonstiges
reaktives Harz. In wünschenswerter
Weise ist die Wärmeübertragungsschicht
ein dielektrisches Material und schließt folglich nicht die verschiedenen
Leiterbahnen miteinander elektrisch kurz. Die Wärmeübertragungsschicht kann mit
der Lötmittel-Maskierungsschicht
zusammenhängend
gebildet sein, so dass ein zentraler Bereich der Lötmittel-Maskierungsschicht,
der zum Chip 58 ausgerichtet ist, die Wärmeübertragungsschicht bildet.
-
Die
Wärmeübertragungsschicht,
ob mit der Lötmittel-Maskierungsschicht
zusammenhängend gebildet
oder von der Lötmittel-Maskierungsschicht gesondert
gebildet, ist in wünschenswerter
Weise so dünn,
wie dies praktikabel ist, beispielsweise etwa 40 μm dick oder
weniger und vorzugsweise etwa 30 μm dick
oder weniger. Eine integrale Lötmittel-Maskierungsschicht
und Wärmeübertragungsschicht
können
als ein formengleicher Überzug
vorgesehen sein, der eine Dicke von etwa 5-20 μm in jenen Bereichen des Überzugs
aufweist, die den Leiterbahnen überlagert
sind, und der etwa 10-40 μm
in jenen Bereichen dick ist, die zwischen den Leiterbahnen angeordnet
sind. Ein derartiger Überzug
trägt lediglich etwa
5-20 μm
zur Gesamtdicke der Einheit bei. Wie in bzw. aus 2 ersehen wird, überbrückt der zentrale Bereich der
Wärmeübertragungsschicht
oder der Lötmittel-Maskierungsschicht
die Öffnung 32 in der
dielektrischen Schicht. Vorzugsweise ist der zentrale Bereich der
Wärmeübertragungsschicht
oder der Lötmittel-Maskierungsschicht
im wesentlich eben und wölbt
sich nicht wesentlich von der dielektrischen Schicht 20 aus.
-
Ein
Einkapselung 33 kann in der Öffnung 32 vorgesehen
sein, umgebend die Verbindungsabschnitte 40 der Leitungen
bzw. Leiter. Die Einkapselung kann von der Klebschicht 68 getrennt
sein, und sie kann unter Anwendung der Techniken eingeführt sein,
die in den US-Patenten 6.232.152 und 5.834.339 angege ben sind, deren
Offenbarungen hier durch Bezugnahme darauf einbezogen werden. Wie
in gewissen bevorzugten Ausführungsformen
offenbart, die in den '152-
und '339-Patenten
gelehrt sind, kann die Schicht, welche den Chip an der dielektrischen
Schicht (Klebschicht 68) festmacht, einen Kanal festlegen,
der zu einer oder beiden Kanten des Chips verläuft, und die Einkapselung kann
in diesen Kanal an den Kanten des Chips eingeführt werden bzw. sein. Alternativ
kann dort, wo die Klebschicht als Ganzes oder zum Teil durch ein
fließfähiges Material gebildet
ist, welches zwischen dem Chip und die dielektrische Schicht eingeführt ist,
wie dies oben erörtert
worden ist, die Einkapselung durch das fließfähige Material gebildet sein.
In jedem Prozess bedeckt die Wärmeübertragungsschicht 76 (oder
die interne Wärmeübertragungs-
und Lötmittel-Maskierungsschicht)
das Verbindungsfenster in der dielektrischen Schicht, so dass die
Einkapselung nicht über
die erste Oberfläche 76 der
dielektrischen Schicht hinausragen kann.
-
Während des
Zusammenbaus bzw. der Montage der jeweiligen Einheit werden einige
der Zweige der jeweiligen mehrfach verzweigten Leiterbahn zer- bzw.
unterbrochen, um die jenen besonderen Zweigen zugehörigen Anschlüsse von
dem gemeinsamen Abschnitt der mehrfach verzweigten Leiterbahn zu trennen.
Vorzugsweise werden sämtliche
Zweige außer
einem Zweig der jeweiligen mehrfach verzweigten Leiterbahn zer-
bzw. unterbrochen, was lediglich einen mit dem gemeinsamen Abschnitt
der jeweiligen mehrfach verzweigten Leiterbahn verbundenen Auswahlanschluss
zurückläßt. Die
Zweige können
dadurch zer- bzw.
unterbrochen werden, dass ein Werkzeug in die Trennöffnungen 54 vorgeschoben
wird, die den zu zer- bzw. unterbrechenden Zweigen zugehörig sind.
Das Werkzeug kann dasselbe Werkzeug sein, welches zur Ausübung der
Verbindungsoperation an den Verbindungsabschnitten der Leitungen verwendet
wird. Um die Unterbrechungsoperation zu erleichtern, können die
Zweige mit zerbrechlichen Abschnitten versehen sein, die schwächer sind
als der Rest des Zweiges, wie mit verengten Abschnitten (nicht dargestellt)
in Ausrichtung zu den Trennöffnungen.
Während
des Unterbrechungsprozesses dienen die Anschlüsse 22 neben den zu
zer- bzw. unterbrechenden Zweigen als Verankerungen für die Zweige, so
dass die Zweige dazu neigen, zu zerbrechen anstatt von dem Dielektrikum
der Platte 20 gelöst
zu werden. Die ge- bzw. unterbrochenen Enden der Zweige sind nicht
mit irgendeinem Bereich des Chips verbunden. Die Klebschicht 68 enthält vorzugsweise nicht Öffnungen,
die zu den Trennöffnungen
ausgerichtet sind, und die gebrochenen bzw. unterbrochenen Enden
der Zweige sind in dem Klebstoff versenkt. Alternativ können die
zer- bzw. unterbrochenen Enden der Zweige die (nicht dargestellte)
dielektrische Passivierungsschicht auf der Oberfläche des Chips
berühren.
-
Unterschiedliche
Einheiten weisen unterschiedliche Zweige der Zweige auf, die mit
den Anschlüssen
nach dem Unterbrechungsschritt verbunden sind. In der in 2 dargestellten Vier-Einheit-Baugruppe
kann beispielsweise die obere Einheit 56A den gemeinsamen
Abschnitt 46A der mehrfach verzweigten Leiterbahn 38A mit
lediglich dem Anschluss 22A eines Satzes 22A-22D verbunden aufweisen,
und der gemeinsame Abschnitt 46E der Leiterbahn 38E kann
lediglich mit dem Anschluss 22E des Satzes 22E-22H verbunden
sein. In der nächsten
Einheit 56B ist der gemeinsame Abschnitt 46A lediglich
mit dem Anschluss 22B verbunden, während der gemeinsame Abschnitt 46E mit
dem Anschluss 22F verbunden ist. Die nächste Einheit 56C weist
die Abschnitte 46A und 46E auf, die mit den Anschlüssen 22C bzw. 22G verbunden
sind, während
in der unteren Einheit 56D dieselben gemeinsamen Abschnitte
mit den Anschlüssen 22D und 22H verbunden
sind.
-
Die
Einheiten sind übereinander
gestapelt, wie dies in 2 veranschaulicht
ist. Jeder Anschluss 22 ist mit dem entsprechenden Anschluss der
nächstbenachbarten
Einheit durch eine Lötmittelkugel 78 verbunden.
Die Lötmittelkugeln 78 dienen als
leitende Elemente, die die entsprechenden Anschlüsse der verschiedenen Einheiten
in vertikalen leitenden Bussen ver binden. Beispielsweise ist der Anschluss 22J (1) jeder Einheit an demselben vertikalen
Bus mit den entsprechenden Anschlüssen 22J der anderen
Einheit verbunden. Jede Lötmittelkugel
bildet einen Kontakt mit dem Anschluss einer Einheit durch eine Öffnung in
der Lötmittel-Maskierungsschicht 74 und
mit einem Anschluss der anderen Einheit durch eine Öffnung 28 in
der dielektrischen Schicht der Platte 20 in der betreffenden
Einheit. Die Wärmeübertragungsschicht 76 (oder
die kombinierte Wärmeübertragungs-
und Lötmittel-Maskierungsschicht,
wo eine derartige kombinierte Schicht angewandt ist) in jeder anderen
Einheit als der unteren Einheit 56D stellt einen innigen
Kontakt mit der rückseitigen
Fläche 62 des
Chips in der nächstunteren
Einheit in dem Stapel her. Während der
Montage werden die Lötmittelkugeln
teilweise oder gänzlich
geschmolzen oder "aufgeschmolzen". Die Lötmittel-Maskierungsschicht 74 und
die dielektrischen Schichten der Platten verhindern eine Verteilung
des Lötmittels über die
Längen
der Leiterbahnen 38 während
der Aufschmelzoperation. Die Wärmeübertragungs-76-Schichten
können
während
des Montageprozesses augenblicklich erweicht werden, um einen innigen
Kontakt sicherzustellen. Alternativ können dort, wo die Wärmeübertragungsschichten aus
einem zunächst
weichen oder fließfähigen Material,
wie einem härtbaren
Epoxid gebildet sind, die Wärmeübertragungsschichten
während
der Montage gehärtet
werden, nachdem sie mit dem Chip der nächstunteren Anordnung in innigen
Kontakt gebracht sind.
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Vor
der Montage des Stapels können
die individuellen Einheiten in einer Testbuchse bzw. Prüffassung
getestet werden, die den Stellen der Anschlüsse entsprechende Kontakte
aufweist. In typischer Weise sind die Lötmittelkugeln mit den Anschlüssen der
jeweiligen Einheit verbunden, so dass sie von der ersten Oberfläche 26 der
Platte abstehen, und die Einheit wird mit den Lötmittelkugeln an Ort und Stelle
getestet. Die Test- bzw.
Prüfbuchse
kann beispielsweise Öffnungen
aufweisen, die imstande sind, an den Lötmittelkugeln anzuliegen. Da
sämtliche
der Einheiten Anschlüsse
und Lötmittelkugeln
im selben Muster enthalten, kann die einzige Prüfbuchse zum Testen sämtlicher
Einheiten verwendet werden.
-
Die
resultierende Baugruppe kann auf bzw. zu einer Schaltungsplatte
unter Anwendung von konventionellen Oberflächenmontierungsverfahren zusammengebaut
werden. Die Lötmittelkugeln 78 der untersten
Einheit 56D können
aufgeschmolzen und mit den Kontaktbelägen 80 einer Schaltungsplatte 82 verbunden
werden, wie dies teilweise in 2 dargestellt
ist. Damit wird bzw. ist jeder vertikale Bus mit einem individuellen
Kontaktbelag 80 der Schaltungsplatte in elektrischen Kontakt
gebracht. Die Wärmeübertragungsschicht 76 der
unteren Einheit 56D kann mit einem Merkmal der Schaltungsplatte 82 in
Kontakt sein, wie beispielsweise mit einem großen thermischen Belag 84.
Eine metallische Platte 86 kann als Teil der Baugruppe
vorgesehen oder an der Schaltungsplatte vor der Montage der Baugruppe
angebracht sein. Diese Platte dient als Wärmeleiter zwischen der thermischen
Schicht 76 und der Schaltungsplatte. Dort, wo die Platte 86 als
Teil der Baugruppe vorgesehen ist, können die Platte oder der Belag
eine (nicht dargestellte) Schicht aus einem Lötmittel tragen, so dass die
Platte durch Aufschmelzen mit dem Belag 84 verbunden wird,
wenn die Lötmittelkugeln
mit den Kontaktbelägen
verbunden werden. Alternativ kann die Wärmeübertragungsschicht 76 der
unteren Einheit dick genug sein, so dass sie einen direkten Kontakt
mit einem Merkmal bzw. einer Einzelheit der Schaltungsplatte selbst
herstellt. Bei einer weiteren Variante kann die Wärmeübertragungsschicht
der untersten Einheit weggelassen sein.
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Die
vervollständigte
Baugruppe bringt zahlreiche Vorteile mit sich. Wie oben erörtert sind
die Auswahlkontakte der Chips in unterschiedlichen Einheiten mit
unterschiedlichen Auswahlanschlüssen und
daher mit unterschiedlichen vertikalen Bussen verbunden. Durch Weiterleitung
von Auswahlsignalen zu den Kontaktbelägen der Schaltungsplatte in Zuordnung
zu diesen Bussen ist es möglich,
ein Auswahlsignal an einen Auswahlkontakt in einem Chip lediglich
einer Einheit anzulegen. Die durch die miteinander verbundenen Lötmittelbelege
gebildeten vertikalen Busse sind ziemlich kurz und stellen eine niedrige
elektrische Impedanz zur Verfügung.
Außerdem
stellen die Leiterbahnen einen relativ niedrigeren Impedanzweg zur
Verfügung.
Typische Leiterbahnen weisen eine Induktivität von etwa 5 Nanohenry oder
weniger auf. Darüber
hinaus sind die Signalausbreitungsverzögerungen zwischen den Kontaktbelägen der
Schaltungsplatte und den Kontakten irgendeines gegebenen Chips nahezu
dieselben wie die Signalausbreitungsverzögerungen zwischen den Kontaktbelägen der
Schaltungsplatte und den Kontakten irgendeines anderen Chips in
der Baugruppe. Die Einheiten können
wirtschaftlich unter Verwendung von "Einzel-Metall"-Schaltungsplatten hergestellt sein,
die leitende Merkmale bzw. Eigenschaften auf lediglich einer Seite
enthalten. Die gesamte Baugruppe hat eine Höhe, die zum Teil durch die
Dicken der einzelnen Chips bestimmt ist. Lediglich beispielhaft
weist eine Baugruppe, in die vier Einheiten einbezogen sind, deren
jede ein Chip von etwa 125 Mikron Dicke aufweist, eine Gesamthöhe von etwa
1,5 mm auf.
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Die
geringe Gesamthöhe
einer Baugruppe geht zum Teil auf die geringe Dicke der von den Chips
verschiedenen Elemente zurück,
welche den Abstand zwischen benachbarten Chips im Stapel bestimmen.
Wie oben erörtert,
enthält
innerhalb des zentralen Bereichs der jeweiligen Einheit, der mit bzw.
zu dem Chip einer derartigen Einheit ausgerichtet ist, die Einheit
in wünschenswerter
Weise lediglich die Klebschicht 68, die Leitungen oder
Leiterbahnen 38 und die Wärmeübertragungs- oder Lötmittel-Maskierungsschicht
und optional eine weitere Klebschicht zwischen der dielektrischen
Schicht und der die Leitungen bildenden Metallisierung. Der Abstand d
zwischen entsprechenden Merkmalen bzw. Einzelheiten von benachbarten
Einheiten, wie beispielsweise der Abstand d zwischen der zweiten
Oberfläche 30 der
dielektrischen Schicht 20 in der Einheit 56A und
der entsprechenden Oberfläche
der dielektrischen Schicht in der Einheit 56B wird gleich
der Dicke t des Chips 58B sein, welches zwischen diesen Schichten
angeordnet ist, zuzüglich
der Gesamtdicke der zuvor erwähnten
Schichten, welche den zentralen Teil bzw. Bereich der jeweiligen
Einheit darstellen. Höchst
bevorzugt ist der Abstand d zwischen benachbarten Einheiten gleich
der Dicke t des Chips zuzüglich
etwa 250 μm
oder weniger, höchst
bevorzugt etwa 200 μm
oder weniger. Ein noch geringerer Abstand d kann erreicht werden,
wenn die verschiedenen Schichten ausgewählt werden, um die minimale Höhe bereitzustellen.
-
Da
die Wärmeübertragungsschicht
oder die kombinierte Lötmittel-Maskierungsschicht
und die Wärmeübertragungsschicht
im Wesentlichen flach sind, kann dies einen guten, innigen Kontakt
mit der Rückseite
des Chips herstellen. Dies hilft, für eine geringe Gesamthöhe und eine
gute Wärmeübertragung zwischen
Einheiten zu sorgen. Wärme,
die sich in den Chips von Einheiten in der Mitte des Stapels entwickelt,
kann durch Wärmeübertragung
zu benachbarten Einheiten durch die Oberseite oder Unterseite des
Stapels und von der Oberseite oder Unterseite des Stapels an die
Umgebung, wie beispielsweise die Schaltungsplatte bzw. -platine 82 oder
an die Umgebungsatmosphäre
abgeleitet werden. Um eine gute Wärmeübertragung zu gewährleisten
und um die minimale Gesamthöhe
bereitzustellen, ist es wünschenswert
sicherzustellen, dass der zentrale Bereich der jeweiligen Einheit
in Anlagekontakt mit dem Chip in der nächstbenachbarten Einheit während der
Stapelungs- und Aufschmelzoperationen gebracht ist. Es ist außerdem wünschenswert
sicherzustellen, dass die Einheiten in der horizontalen Richtung
während
des Stapelungs- und Aufschmelzprozesses zueinander ausgerichtet
sind, und zwar unter Anwendung der Selbstzentrierungswirkung, die durch
die Oberflächenspannungswirkungen
der Lötmittelkugeln
hervorgerufen wird. Falls die Höhe
der Lötmittelkugeln
bzw. -kügelchen
ausgewählt
ist, um einen Nennzwischenraum von etwa 10-15 μm vor dem Aufschmelzen bereitzustellen,
dann tritt auf das Aufschmelzen der Lötmittelkugeln hin zunächst eine Ausrichtung
der Einheiten mit- bzw.
zueinander auf, und zusätzlich
wird das Lötmittel
zusammenfallen, um die Einheiten in Anlage miteinander zu bringen.
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Alternativ
oder zusätzlich
können
die Einheiten während
des Aufschmelzens zusammengedrückt werden,
um eine Anlage zu gewährleisten,
und sie können
unter Anwendung geeigneter Haltevorrichtungs- oder Handhabungssysteme
mit- bzw. zueinander ausgerichtet werden, wie beispielsweise mit Systemen,
die mit Handhabungs- bzw. Roboter-Sichtkomponenten ausgestattet
sind.
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In
bzw. bei einer Variante des oben erörterten Montageverfahrens können die
Einheiten ohne Unterbrechung der Zweige 50 der mehrfach
verzweigten Leiterbahnen hergestellt werden. Diese Einheiten können als
austauschbare Teile vor der Montage miteinander und mit der Schaltungsplatte bzw.
-platine gehandhabt und gelagert werden. Die Zweige werden in einer
gesonderten Operation in wünschenswerter
Weise unmittelbar vor der Montage getrennt bzw. unterbrochen. Somit
wird der Schritt des selektiven Unterbrechens der Zweige in wünschenswerter
Weise in derselben Herstellungsanlage oder -einrichtung ausgeführt wie
der Schritt des Stapelns der Einheiten. Die gesonderte Zweig-Unterbrechungsoperation
erfordert nicht denselben Genauigkeitsgrad, der zur Verbindung der
Verbindungsabschnitte der Leitungen erforderlich ist, und er kann daher
durch eine weniger genaue Einrichtung bzw. Anlage ausgeführt werden.
Darüber
hinaus vereinfacht die Fähigkeit,
lediglich einen Typ von Einheit über
die gesamte Beschaffungskette bis zur Montage zu handhaben und zu
lagern die Handhabung und Verteilung. Somit sind Einheiten mit identischen Chips,
Leiterbahnen und Anschlüssen
vor der Unterbrechung der Zweige miteinander austauschbar, und sie
können
unverpackt bzw. im losen Haufen, als Sammlung von austauschbaren
halbfertigen Artikeln bereitgestellt werden. Wie in diesem Zusammenhang benutzt,
bezieht sich der Begriff "identisch" auf die Nennkonfiguration
der Chips, Leiterbahnen und Anschlüsse ohne Bezug auf die Variationen
von Einheit zu Einheit, die notwendigerweise in jedem hergestellten
Artikel auftreten.
-
Die
Stapelungs- und Verzweigungs-Unterbrechungsoperationen werden in
wünschenswerter Weise
in einer Produktionsanlage ausgeführt, die geeignet ist zur Anbringung
der gepackten Halbleiterchips, Module und anderen Komponenten auf
der Schaltungsplatte, eine Operation, die gemeinhin in der Industrie
als "Platinenfüllung" bezeichnet wird. Platinenfüllungsanlagen,
die eine Oberflächemontierungstechnologie
anwenden, sind gemeinhin mit Einrichtungen zur Verarbeitung und
Platzierung von Komponenten bzw. Bauelementen auf der Schaltungsplatine
und mit einer Aufschmelzeinrichtung zur momentanen Erhitzung der
Schaltungsplatine mit den darauf befindlichen Bauelementen zum Aufschmelzen
des Lötmittels
oder zur sonstigen Aktivierung von Verbindungsmaterialien zwischen
den Bauelementen und den Kontakten der Schaltungsplatine ausgestattet.
Die Stapelungsoperation kann unter Anwendung im Wesentlichen derselben
Verfahren bzw. Techniken und Prozeduren ausgeführt werden, die zur Montage
von Elementen auf Schaltungsplatten angewandt werden. Lediglich
die minimale zusätzliche
Operation der Unterbrechung der Zweige ist erforderlich.
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In
bzw. bei einer noch weiteren Variante kann die Stapelungsoperation
als die Montage des Stapelns auf der Platine begleitend ausgeführt werden. Dies
heißt,
dass die einzelnen Einheiten auf der Schaltungsplatine übereinander
gestapelt und vorübergehend
auf der Platine an Ort und Stelle gehalten werden können, wie
beispielsweise durch eine temporäre
Klemmfixierung, durch Schwerkraft, durch Klebung zwischen Einheiten,
durch einen Kraftfluss an den Anschlüssen oder durch irgendeine
Kombination dieser Maßnahmen.
In diesem zusammengebauten Zustand überlagern die Lötmittelkugeln
oder leitenden Elemente 78, die der unteren Einheit 56d zugehörig sind,
die Kontaktbeläge
der Schaltungsplatine, und die Lötmittelkugeln
der anderen Einheiten überlagern
die Anschlüsse
der nächst
niederen Einheit im Stapel. Nach dem Stapeln werden der gesamte
Stapel und die Schaltungsplatte einer hinreichenden Aufschmelzoperation
ausgesetzt, um die unteren Lötmittelku geln
an den Kontaktbelägen
der Schaltungsplatine zu schmelzen und um die Lötmittelkugeln der anderen Einheiten
an den Anschlüssen der
benachbarten Einheiten zu schmelzen. Diese Aufschmelzoperation kann
in Verbindung mit der Aufschmelzoperation ausgeführt werden, die zur Anbringung
der anderen Komponenten an der Platine angewandt wird.
-
Eine
Baugruppe gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung, die in 3 dargestellt ist,
ist ähnlich
der oben erörterten
Ausführungsform der 1 und 2, abgesehen davon, dass die Einheiten 156 umgekehrt
sind, so dass der Chip 158, der in jede Einheit einbezogen
ist, zur Unterseite der Einheit hin angeordnet ist, während die
Schaltungsplatte oder das Baugruppenelement 120 der jeweiligen
Einheit oberhalb des Chips der betreffenden Einheit angeordnet ist.
Außerdem
sind die der jeweiligen Einheit zugehörigen Lötmittelkugeln 178 auf
der zweiten oder dem Chip zugewandten Seite 130 der Platte
anstatt auf der ersten oder vom Chip abgewandten Seite 126 der
Platte angeordnet. Anders ausgedrückt sind in dieser Anordnung
die Lötmittelkugeln
auf derselben Seite der Platte wie der Chip angeordnet. Diese Anordnung
bringt eine geringere Gesamthöhe
in der vervollständigten
Baugruppe mit sich.
-
Ein
Wärmeverteiler 190 ist
auf der oberen Einheit 156A in Kontakt mit der Wärmeübertragungsschicht 176A der
oberen Einheit angebracht. Der Wärmeverteiler 190 kann
aus einem Metall oder einem anderen thermisch leitenden Material
gebildet sein, und er kann Merkmale einschließen, wie Rippen oder Leitflächen (nicht
dargestellt) zur Wärmeableitung
an die Umgebung. Außerdem
kann der Wärmeverteiler
Wände aufweisen,
die sich nach unten neben die Kanten der Baugruppe zu der Schaltungsplatine 182 hin
erstrecken, um die Wärmeübertragung zwischen
dem Verteiler und der Schaltungsplatine zu fördern. Die Wärmeübertragungsschicht 176,
die auf der ersten oder dem Chip abgewandten Oberfläche 126 der
obersten Einheit 156A vorgesehen ist, passt sich eng an
die Oberfläche
der Platte 120 in einer derartigen Einheit und an die Leiterbahnen 156 an. Wie
oben erörtert,
kann diese Schicht eine dielektrische Schicht sein, um die elektrische
Isolierung zwischen den Leiterbahnen der oberen Einheit und dem Verteiler
aufrechtzuerhalten. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Lötmittel-Maskierungsschicht 174 der
obersten Einheit über
die Leiterbahnen in dem mittleren Bereich der Platte erstrecken,
um für
eine elektrische Isolierung bezüglich
der Leiterbahnen zu sorgen. Ähnliche
bzw. entsprechende thermisch leitende Schichten 176 sind über den
zentralen Bereichen der Platten in den anderen Einheiten vorgesehen.
Auch hier können
die Lötmittel-Maskierungsschicht
oder eine andere dielektrische Schicht dazu genutzt werden, die
Leiterbahnen zu isolieren, falls die Wärmeübertragungsschicht elektrisch
leitend ist. Wie oben in Verbindung mit 1 und 2 erörtert, fördern diese
thermisch leitenden Schichten den innigen Kontakt und die Wärmeübertragung
zwischen den verschiedenen Einheiten in dem Stapel. Dies verbessert
seinerseits die Wärmeableitung
von den inneren Einheiten des Stapels.
-
Dort,
wo Lötmittelkugeln 178 auf
derselben Seite des Bandes wie der Chip vorgesehen sind, können die
Lötmittelkugeln
gänzlich
oder teilweise von einer (nicht dargestellten) Versteifungsschicht
umgeben sein, wie dies in einer mit dieser Anmeldung anhängigen,
gemeinsam übertragenen
US-Patentanmeldung Nr. 60/314.042, eingereicht am 22. August 2001,
und in der internationalen PCT-Anmeldung unter Beanspruchung der
Priorität
aus derselben Anmeldung, Serial-Nr. PCT/US02/26805 angegeben ist, deren
Offenbarungen hier durch Bezugnahme darauf einbezogen werden. Wie
in der '042-Anmeldung
offenbart, kann eine Versteifungsschicht durch ein fließfähiges Material
gebildet sein, wie beispielsweise durch ein Epoxid oder eine Einkapselung,
wie ein Epoxid oder eine Einkapselung, die zwischen den Chip und
die Platte einer Einheit zur Bildung der Klebschicht 168 eingespritzt
ist. Die Versteifungsschicht erstreckt sich zum Umfang der Platte
und umgibt in wünschenswerter
Weise die Lötmittelkugeln dort,
wo die Versteifungsschicht die Platten zur Erleichterung der Handhabung
während der
Montage verstärkt.
Da diese Schicht außerhalb
des zentralen Bereiches, außerhalb
des durch die Chips eingenommenen Bereichs angeordnet ist, fügt dies
nichts zur Höhe
des Stapels hinzu.
-
Die
Rückfläche bzw.
-seite 162 des Chips in der unteren Einheit 156D weist
zu der Schaltungsplatine 182. Die Rückseite 162 kann physikalisch
an der Schaltungsplatine angebracht sein und in innigerer thermischer
Verbindung mit der Schaltungsplatine durch eine Wärmeschicht 192 platziert
sein, die zwischen der Rückseite
des Chips und der Platine vorgesehen ist. Eine derartige thermische
Schicht bzw. Wärmeschicht
kann aus einem thermisch leitenden Material, wie einem Gel oder
Fett mit einem leitenden Füllstoff
oder aus einem Lötmittel
gebildet sein, welches aufgeschmolzen wird, wenn die Lötmittelkugeln der
unteren Einheit aufgeschmolzen werden, um die Anschlüsse an den
Kontaktbelägen 180 der
Schaltungsplatine anzuschließen
bzw. anzubringen.
-
Die
Ausführungsform
der 4 und 5 ist ähnlich der oben unter Bezugnahme
auf 1 und 2 erörterten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass die Platte oder der Chipträger 320 der untersten
Einheit mit zusätzlichen "Blind"- bzw. "Dummy"-Anschlüssen 323 versehen
ist. Auch hier sind sämtliche Anschlüsse und
Leiterbahnen als Elemente einer einzigen metallischen Schicht vorgesehen.
Blindanschlüsse 323 sind
in einer Anordnung angeordnet, die sich über den zentralen Bereich der
Platte 320D in der unteren Einheit 356D erstreckt.
Diese Platte weist außerdem
periphere Anschlüsse 322,
die den Auswahlanschlüssen
entsprechen, und Nicht-Auswahlanschlüsse auf, wie dies oben unter
Bezugnahme auf 1 erörtert worden
ist. An den Blindanschlüssen
sind Lötmittelkugeln 379 in
derselben Weise vorgesehen, in der die Lötmittelkugeln 378 an
den anderen Anschlüssen
vorgesehen sind. Diese Lötmittelkugeln
dienen als Wärmeleiter
zwischen der unteren Einheit und der Schaltungsplatine, wenn die Packung
auf einer Schaltungsplatine montiert wird. Wie am besten in 4 zu sehen ist, können die Blindanschlüsse 323 von
den Leiterbahnen getrennt werden, wie dies beispielsweise bei 323B gezeigt
ist. In bzw. bei dieser Anordnung sind die Leiterbahnen 338 um
die Blindanschlüsse
herumgeleitet. Alternativ oder zusätzlich können, wie bei 323C dargestellt, Blindanschlüsse mit
den Leiterbahnen verbunden sein. Dies ermöglicht die Weiterleitung der
Leiterbahnen durch den Bereich, der von den Blindanschlüssen eingenommen
wird, und vereinfacht folglich das Layout der Leiterbahnen auf der
Platte.
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In
bzw. bei der in 6 und 7 dargestellten Ausführungsform
sind die Platten 420 sämtlicher
Einheiten 456 mit Ausnahme der unteren Einheit 456D identisch
mit den Platten, die oben unter Bezugnahme auf 1 und 2 erörtert worden
sind. Die Platte 420D der unteren Einheit wird eine sogenannte "Zwei-Metall"-Platte genannt,
die eine Schicht aus bzw. mit metallischen Eigenschaften 430 auf
der zweiten oder dem Chip zugewandten Seite der Platte ebenso wie
eine gesonderte Schicht aus bzw. mit metallischen Eigenschaften
bzw. Merkmalen auf der ersten oder chipabgewandten Seite aufweist.
Die Schicht der metallischen Merkmale auf der chipzugewandten Seite 430 enthält periphere
Anschlüsse 425 und
Leiterbahnen 439, die den Anschlüssen 422 und den Leiterbahnen 438 der
anderen Platten in dem Stapel entsprechen. Diese Anschlüsse und
Leiterbahnen enthalten Anschlüsse
und Leiterbahnen, die im Wesentlichen identisch sind mit den Anschlüssen und
Leiterbahnen, welche oben erörtert
worden sind. Die Schicht der metallischen Merkmale auf der ersten oder
chipabgewandten Seite 426 der Platte enthält eine
Anordnung von Platinenverbindungsanschlüssen 423, die in einem
geradlinigen Gitter angeordnet sind, welches sich auf dem zentralen
Bereich der Platte erstreckt. Diese metallische Schicht enthält außerdem zusätzliche
Leiterbahnen 433, die sich von den Platinenverbindungsanschlüssen 423 zu
Verbindungslöchern 425 erstrecken.
Die Verbindungslöcher 425 enthalten
Löcher,
die sich durch die Platte hindurch erstrecken, und metallische Strukturen,
wie Verbindungslochauskleidungen, die sich durch diese Löcher hindurch
erstrecken. Zusätzliche
Leiterbahnen 433 sind mit Leiterbahnen 439 durch
die metallischen Merkmale innerhalb der Verbindungslöcher verbunden.
Wenn die Baugruppe auf der Schaltungsplatine montiert wird bzw.
ist, werden bzw. sind die Platinenverbindungsanschlüsse 423 mit
den Kontaktbelägen
der Schaltungsplatine verbunden, womit die Leiterbahnen 439 und
die peripheren Anschlüsse 425 mit
der Schaltungsplatine verbunden werden bzw. sind. Dies verbindet
seinerseits die vertikalen Busse, die aus den peripheren Anschlüssen 425 und den
entsprechenden Anschlüssen 422 der
anderen Platten gebildet sind, mit den Kontaktbelägen der Schaltungsplatine.
In bzw. bei einer Variante dieser Lösung kann jeder Zweig 450 der
mehrfach verzweigten Leiterbahnen mit einem gesonderten Verbindungsloch 425 versehen
und mit einer gesonderten Zwischenverbindungsspur 433 und
einem Platinenverbindungsanschluss 423 verbunden sein.
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Die
Ausführungsform
der 8 und 9 verwendet Platten 520,
die identisch sind mit den oben unter Bezugnahme auf 1 und 2 erörterten
Platten, in sämtlichen
Einheiten 556. Die Anschlüsse 522D, 556D sind
somit jedoch nicht direkt mit der Schaltungsplatte verbunden; die
Anschlüsse
dieser Einheit sind nicht mit Lötmittelkugeln
versehen, die nach unten abstehen. Eine weitere Schaltungsplatte oder
ein Um- bzw. Übersetzer 501 liegen
auf der chipabgewandten oder ersten Oberfläche der Platte 520D.
Der Umsetzer weist Platinenverbindungsanschlüsse 523 auf, die in
einem gitterartigen Muster ähnlich
dem Muster der Platinenverbindungsanschlüsse 423 angeordnet
sind, wie sie oben unter Bezugnahme auf 6 und 7 erörtert worden
sind. Der Umsetzer weist außerdem
periphere Anschlüsse 527 in
einem Muster, welches dem Muster der Anschlüsse 522 auf den Platten
der verschiedenen Einheiten entspricht, und Verbindungsspuren 533 auf,
welche die Verbindungsanschlüsse 523 mit
den peripheren Anschlüssen 527 verbinden.
Der Umsetzer befindet sich gegenüber
der Platte der untersten Einheit, so dass die peripheren Anschlüsse des
Umsetzers mit bzw. zu den peripheren Anschlüssen 522D ausge richtet
sind. Somit ist jeder vertikale Bus, der durch den jeweiligen Satz
von ausgerichteten peripheren Anschlüssen an bzw. in den verschiedenen
Platten 520 festgelegt ist, mit einem peripheren Anschluss 527 des
Umsetzers und folglich mit einem Kontaktbelag auf der Schaltungsplatine
elektrisch verbunden. Diese Anordnung ermöglicht die Herstellung einer Struktur
mit einem standardmäßigen oder
gitterartigen Anschlussmuster zur Anbringung auf der Schaltungsplatine
mit lediglich einem einzigen Metallelement. Die Anschlüsse 522D der
unteren Einheit können
durch Lötung
mit den peripheren Anschlüssen 527 des
Umsetzers verbunden werden, wenn die Lötmittelkugeln 578 der
nächstunteren
Einheit aufgeschmolzen werden. In bzw. bei einer Variante kann der
Umsetzer gesonderte Verbindungen zu gesonderten Platinenverbindungsanschlüssen 523 enthalten,
die jenen peripheren Anschlüssen 527A-527D zugehörig sind,
welche schließlich
mit den Bussen verbunden werden bzw. sind, die Auswahlanschlüssen in
den verschiedenen Einheiten zugehörig sind. Dies stellt sicher,
dass jeder Bus, der mit Auswahlanschlüssen verbunden ist, mit einem
eindeutigen Kontaktbelag auf der Schaltungsplatine verbunden wird.
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In
bzw. bei einer weiteren Variante kann der Umsetzer selbst ein oder
mehrere Halbleiterchips enthalten. Der Umsetzer kann beispielsweise
eine "untere Einheit" des Typs sein, wie
er in gewissen bevorzugten Ausführungsformen
der gleichzeitig anhängigen,
gemeinsam übertragenen
vorläufigen US-Patentanmeldung,
Serial-No. 60/408.644 mit dem Titel "Bauelemente, Verfahren und Anordnungen
für gestapelte
Bauelemente", eingereicht
am oder um den 6. September 2002 mit dem Namen Kyong-Mo Bang als Erfinder
erörtert
ist, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme darauf einbezogen wird.
Wie weiter in der '644-Anmeldung
erörtert,
enthält
eine derartige untere Einheit einen unteren Einheit-Halbleiterchip
und weist außerdem
obere Verbindungen auf, die zusätzliche
mikroelektronische Einrichtungen aufzunehmen gestatten. Eine derartige
untere Einheit kann außerdem
an einer Schaltungsplatine in einer Schaltungsplatinen-Füllanlage angebracht
werden, und zusätzliche
mikroelektronische Einrichtungen, wie eine gestapelte Baugruppe, wie
sie hier erörtert
worden ist, kann an den oberen Verbindungen der unteren Einheit
angebracht werden. Lediglich beispielhaft kann das untere Einheit-Chip
ein Mikroprozessor oder anderer Chip sein, während die Chips in der gestapelten
Baugruppe, die auf der unteren Einheit angebracht ist, Speicherchips sein
können,
die im Betrieb mit dem unteren Einheit-Chip zusammenarbeiten.
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Die
in 10 dargestellte Packung
ist ähnlich
der in 3 dargestellten
Packung, abgesehen davon, dass die Leiterbahnen 638 der
Platten 620 nicht zusammenhängend gebildete Verbindungsabschnitte
zur Verbindung mit den Kontakten 664 auf dem Chip 658 aufweisen.
Stattdessen enden die Leiterbahnen in Verbindungsbelägen 637 neben
dem Verbindungsfenster 632. Zwischen diesen Verbindungsbelägen und
den Kontakten 664 des Chips sind Drahtverbindungen 639 vorgesehen.
Außerdem
enthält
die Baugruppe von 10 lediglich
zwei Einheiten anstelle von vier Einheiten. Größere Zahlen und ungerade Zahlen
von Einheiten können
ebenfalls in bzw. bei irgendeiner der vorstehenden Strukturen angewandt
werden. Mit Draht verbundene Einheiten können ebenfalls in der Rückwärtsausrichtung
verwendet werden, das heißt
mit dem Chip der jeweiligen Einheit oberhalb der Platte der Einheit
angeordnet, wie dies unter Bezugnahme auf 1 und 2 erörtert worden
ist. Außerdem
bedeckt eine Einkapselung 601 die Drahtverbindungen. Die
Endkappen können
mit der thermisch leitenden Schicht 678 zusammenhängen, welche über dem
Rest der Einheit liegt.
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In
bzw. bei einer weiteren Variante (11) weist
die mehrfach verzweigte Leiterbahn 639 einen gemeinsamen
Abschnitt 646 auf, der für eine Verbindung mit dem Chipkontakt 664 geeignet
ist. Der gemeinsame Abschnitt kann somit einen Verbindungsbelag 637 zur
Verwendung mit einer Drahtverbindung zu dem Kontakt hin aufweisen
oder ansonsten kann er einen Verbindungsabschnitt aufweisen, der direkt
mit dem Kontakt ver bunden werden kann. Die Zweige 650 der
Leiterbahn verlaufen, wenn sie anfangs hergestellt sind, nicht in
einer ununterbrochenen, kontinuierlichen Bahn von dem gemeinsamen Abschnitt 646 zu
den verschiedenen Auswahlanschlüssen 622.
Vielmehr wird bzw. ist jeder Zweig anfänglich mit einem Spalt 651 hergestellt.
Diese Spalten können
selektiv geschlossen werden, beispielsweise durch Anbringen einer
kurzen Drahtverbindung 653 über dem Spalt 651 eines
Zweiges. Diese Ausführungsform
wird weniger bevorzugt, da die zusätzliche Drahtverbindung eine
zusätzliche
Komplexität
und Impedanz einführt
und oberhalb der Ebene der Umgebungsplatte liegen kann. In wünschenswerter
Weise sind die Spalten in den Zweigen im Umfangsbereich der Schaltungsplatte
außerhalb
des Bereiches positioniert, der von dem Chip 658 eingenommen
wird (in 11 in gestrichelten
Linien angedeutet), so dass die Drahtverbindung 653, die
sich über
den Spalt erstreckt, außerhalb
des von dem Chip eingenommenen Bereichs liegen wird. Somit können eine
vorstehende Drahtverbindung in einer Einheit und eine Einkapselung,
die optional über
eine derartige vorstehende Drahtverbindung aufgebracht bzw. angewandt
sein kann, vertikal neben dem Chip in der betreffenden Einheit oder
längsseits
des Chips in der nächst
benachbarten Einheit vertikal abstehen, und dies wird somit nicht
zur Gesamthöhe
der gestapelten Anordnung beitragen.
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Eine
Einheit gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung (12) schließt eine Schaltungsplatte
oder ein dielektrisches Element 720 ein, welches generell
den oben erörterten
Elementen ähnlich
ist bzw. diesen entspricht und zahlreiche Anschlüsse 722 aufweist,
die darauf angeordnet und mit zahlreichen Leitern bzw. Leitungen 738 verbunden sind.
Die Anschlüsse
enthalten eine erste äußere Reihe 723,
in welche die Anschlüsse 722A-722F einbezogen
sind, welche neben einer ersten Kante bzw. einem ersten Rand 724 der
Schaltungsplatte verlaufen. Diese Reihe der Anschlüsse legt
eine innere Grenze bzw. einen inneren Rand fest. Anschlüsse 722 können zusätzliche
Anschlüsse,
wie beispielsweise die Anschlüsse 722G und 722H,
die weiter von der Kante 724 angeordnet sind, sowie weitere
(nicht dargestellte) Anschlüsse
an bzw. in anderen Teilen der Schaltungsplatte enthalten. Die erste äußere Reihe 723 legt
eine innere Grenze bzw. einen inneren Rand am Rand der am weitesten
von dem ersten Rand 724 der Schaltungsplatte liegenden
Anschlüsse,
eine Mittellinie 726 und einen äußeren Rand bzw. eine äußere Grenze 731 an
dem dem Rand 724 am nächsten
liegenden Rand fest.
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Die
Anschlüsse 722C und 722D bilden
einen Satz von Chipauswahlanschlüssen,
welche einer mehrfach verzweigten Leitung 738C zugehörig sind, die
einen gemeinsamen Abschnitt 746C, der für eine Verbindung mit einem
Chipauswahlkontakt 764 geeignet ist, und außerdem Verzweigungen
bzw. Zweige 750C und 750D aufweist, welche mit
dem gemeinsamen Abschnitt verbunden sind. Der Zweig 750C verbindet
den gemeinsamen Abschnitt mit einem Chipauswahlanschluss 722C,
während
der Zweig 750D den gemeinsamen Abschnitt 746C mit
weiteren Chipauswahlanschlüssen 722D verbindet.
Wie am besten in 13 zu
sehen ist, verlaufen die Zweige 750C und 750D nahe
des ersten Randes bzw. der ersten Kante 724 der Schaltungsplatte 720.
In wünschenswerter
Weise verlaufen die Zweige innerhalb von etwa 1 mm und vorzugsweise
innerhalb von etwa 0,5 mm oder weniger vom ersten Rand 724,
und in höchst
wünschenswerter
Weise innerhalb etwa 200 Mikron oder weniger von dem ersten Rand.
Die Zweige 750C und 750D sind außerhalb
der inneren Grenze 725 der ersten äußeren Reihe des Anschlusses 723 und
außerdem
außerhalb
der Mittellinie 727 dieser Reihe nahe der äußeren Grenze
bzw. des äußeren Randes 731 der
Reihe angeordnet. Die Schaltungsplatte 720 weist Trennöffnungen 754C und 754D in
Form von Nuten auf, die sich vom ersten Rand 724 nach innen
erstrecken.
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Wie
am besten in 14 zu sehen
ist, enthält
die Schaltungsplatte 720 eine strukturelle dielektrische
Schicht 726, die die Unterseite oder Innenfläche der
Schaltungsplatte festlegt, eine Einzelschicht aus bzw. mit metallischen
Eigen schaften, welche die Leitungen und Anschlüsse einschließt und welche folglich
den Zweig 750C enthält,
sowie eine Lötmittel-Maskierungsschicht 774.
Die Basis-Dielektrikumsschicht 726 und die Lötmittel-Maskierungsschicht 774 sind
in den Trennöffnungen
oder Nuten 754 unterbrochen, so dass der Zweig 750C die Trennöffnung überbrückt. Nuten 754C und 754D erstrecken
sich von dem Rand 724 nach innen zu den und ein wenig über die
Zweige(n) 750C und 750D. Da die Zweige nahe des
Randes angeordnet sind, brauchen die Nuten sich nicht weit in die
Schaltungsplatte von dem Rand aus zu erstrecken. In wünschenswerter
Weise erstrecken sich die Nuten um weniger als etwa 1,5 mm und in
höchst
wünschenswerter
Weise um weniger als etwa 1,0 mm in die Platte. Derselbe Aufbau
bzw. dieselbe Struktur ist bei dem Zweig 750D und der Trennöffnung oder
Nut 754D vorgesehen.
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Somit
können
die Zweige 750 dadurch selektiv unterbrochen werden, dass
ein Werkzeug in die Nut eingeführt
wird, wie beispielsweise ein Dorn bzw. Locher 702 (12 und 13) in die Nuten. Der Dorn bzw. Locher
kann in einer Richtung rechtwinklig zur Ebene der Schaltungsplatte
oder parallel der Ebene verschoben bzw. bewegt werden. Eine Passform
mit einer Öffnung,
die so geformt ist, dass sie eng mit dem Dorn bzw. Locher übereinstimmt,
kann unterhalb der Schaltungsplatte vorgesehen sein, und der Dorn
bzw. Locher kann durch die Nut nach unten in Anlage mit bzw. in
der Form bewegt werden, wobei die Zweigleitung in dem Prozess unterbrochen
wird. Somit können
die Zweige 750C oder 750D selektiv unterbrochen
werden, so dass der gemeinsame Abschnitt 746C der Leitung 738C selektiv
mit einem, beiden oder keinem der Anschlüsse 722C und 722D verbunden
werden kann. Eine zusätzliche
Mehrzweigleitung 738E (12)
ist einem entsprechenden bzw. ähnlichen
Paar von Chipauswahlanschlüssen 722E und 722F zugehörig und
besitzt eine ähnliche Struktur
von Zweigen und ähnlichen
Nuten, die den Zweigen zugehörig
sind. Wie außerdem
in 12 zu sehen ist,
sind einige der Leitungen, wie beispielsweise die Leitung 738A zwei
oder mehr Anschlüssen 722A und 722H zugehörig und
permanent mit diesen Anschlüssen
verbunden. Außerdem
weist die Leitung 738A eine weite ebene Struktur auf, die
einen signifikanten Bereich auf der Schaltungsplatte 720 bedeckt.
Ferner sind einige der Anschlüsse
unverbunden mit Leitungen. Derartige unverbundene Anschlüsse können beispielsweise
vorgesehen sein, um ein symmetrisches Muster von Anschlüssen bereitzustellen
und folglich eine symmetrische Struktur von vertikalen Leitern in
der fertiggestellten Anordnung. Zusätzlich zu den verschiedenen
Einheiten kann die Baugruppe außerdem
zusätzliche
elektrische Elemente enthalten, die auf der Oberseite des Stapels
angeordnet sind oder tatsächlich
an irgendeiner Stelle innerhalb des Stapels. Die zusätzlichen vertikalen
Leiter, die durch unverbundene Anschlüsse gebildet sind, können als
zusätzliche
Leiter dienen, die zu diesen Elementen verlaufen.
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Die
Einheit, die teilweise in 15 dargestellt
ist, weist eine Schaltungsplatte 820 auf, die einen ersten
Rand bzw. eine erste Kante 824 und eine erste Reihe von äußeren Anschlüssen 823 enthält, welche
sich längsseits
des Randes 824 parallel zu einem derartigen Rand erstrecken,
sowie eine zusätzliche
Reihe 821 von Anschlüssen,
die innen von der ersten äußeren Reihe
angeordnet sind. Eine mehrfach verzweigte Leitung 838 besitzt
einen gemeinsamen Abschnitt 846 und Zweige 850A, 850B, 850C und 850D,
die zu Auswahlanschlüssen 822A, 822B, 822C bzw. 822D verlaufen.
Die Zweige 850 sind durch Zwischenabschnitte 851 mit
dem gemeinsamen Abschnitt 846 verbunden. Ein derartiger
Zwischenabschnitt verbindet die Zweige 850A und 850B mit
dem gemeinsamen Abschnitt 846, während der andere Zwischenabschnitt
die Zweige 850C und 850D mit dem gemeinsamen Abschnitt
verbindet. Auch hier erstrecken sich die Zweige 850 insgesamt oder
zum Teil nach außen über die
Mittellinie 827 der ersten äußeren Reihe 823 der
Anschlüsse.
Wie sie anfänglich
hergestellt und in einer halbfertigen Einheit mit einem Chip verbunden
ist, weist die Schaltungsplatte jedoch keine Trennöffnungen
auf. Stattdessen werden die Zweige 850 selektiv dadurch
getrennt, dass Nuten 854 (in 15 in gestrichelten
Linien zu sehen) gebildet werden und dass die Zweige während der
Nutbildung unterbrochen werden. Die Schaltungsplatte kann beispielsweise
durch einen Stößel bzw.
Locher selektiv zur Bildung von Nuten 854 geschnitten werden,
wo die Zweige zu durchtrennen sind, jedoch nicht zur Bildung von
Nuten in bzw. an anderen Stellen. Falls beispielsweise Nuten 854 in dem
in 15 angedeuteten Muster
gebildet werden, bleibt der Zweig 850B ungetrennt, und
folglich bleibt der Auswahlanschluss 822B mit dem gemeinsamen
Bereich 846 der Leitung 838 verbunden, während die übrigen Auswahlanschlüsse getrennt
werden. Diese Operation wird in wünschenswerter Weise, wie oben
erörtert,
vor der Stapelung ausgeführt und
höchst
wünschenswert
in derselben Anlage, in der die Stapelung ausgeführt wird, wie beispielsweise
in einer Schaltungsplatinen-Füllanlage.
-
Wie
in 16 zu sehen ist,
kann eine große Anzahl
von Einheiten als Teile eines großen Bogens vorgesehen sein.
Somit bilden eine oder mehrere der dielektrischen Schichten, welche
die Schaltungsplatten der einzelnen Einheiten bilden, Teile der
durchgehenden oder halbdurchgehenden dielektrischen Schichten, die
sich über
den Bogen oder das Band 802 erstrecken. Der Bogen bzw.
das Blatt oder Band kann mit konventionellen Registrierungs- bzw.
Justierungsmerkmalen, wie Transportlöchern 804 versehen
sein. Obwohl die Ränder
der Schaltungsplatten, welche die einzelne Einheit 820 bilden,
in
-
16 zur Klarheit der Veranschaulichung abgegrenzt
bzw. skizziert sind, dürfte
einzusehen sein, dass in dieser Stufe keine physikalische Abgrenzung
bzw. Grenzlinie zwischen benachbarten Einheiten vorhanden sein mag.
Die Einheiten werden in der oben erörterten Weise durch Montage
von Halbleiterchips auf den Schaltungsplatten der einzelnen Einheiten
zusammengebaut, während
die Einheiten in dem Bogen 802 verbunden verbleiben. In dieser
Stufe sind sämtliche
der Einheiten im Wesentlichen identisch miteinander. Der Zusammenbau bzw.
die Montage dieser identischen Einheiten kann in Blatt- bzw. Bogenform
gehandhabt und gelagert werden. Die einzelnen Ein heiten werden von
bzw. aus dem Blatt bzw. Bogen getrennt, und zwar in wünschenswerter
Weise unmittelbar vor der Stapelungsoperation. Während der Trennoperation werden
Nuten 854 (15)
in jeder Einheit in einem Muster gebildet, welches dem gewünschten
Muster der Nuten für
die betreffende Einheit entspricht. Die Nuten, die in unterschiedlichen
Einheiten gebildet sind, werden in unterschiedlichen Mustern gebildet.
So weist beispielsweise eine Form 806 einen Messerteil 808 in Form
eines Rechtecks auf, um jede Einheit von benachbarten Einheiten
abzuschneiden, und sie verfügt über Zähne 810,
die imstande sind, einzelne Nuten zu schneiden und individuelle
Zweige 850 (15) zu
trennen. Die Zähne 810 sind
angeordnet, um die Zweige in dem in 15 gezeigten
Muster zu trennen. Somit ist ein Zahn 810A vorgesehen,
um den Zweig 850A zu trennen, und entsprechende Zähne 810C und 810D sind
vorgesehen, um die Zweige 850C und 850D zu trennen.
An einer Stelle 812, die dem Zweig 850B entspricht,
ist jedoch kein Zahn vorgesehen, und folglich wird bzw. ist dieser
Zweig nicht getrennt. Die Formen, die zum Schneiden von anderen
Einheiten aus dem Band verwendet werden, würden ein unterschiedliches
Muster von Zähnen
aufweisen. Andere Anordnungen können
zum Trennen der Einheiten aus dem Band und in Begleitung damit zur
Trennung der zu verwendenden Zweige genutzt werden. So können beispielsweise
ein Wasserstrahl, ein Laser oder andere Schneidvorrichtungen verwendet
werden, um einzelne Einheiten aus dem Band zu schneiden und um außerdem die
Zweige zu trennen. Ähnliche
bzw. entsprechende Anordnungen können mit
bzw. bei den anderen oben erörterten
Ausführungsformen
verwendet werden. So kann beispielsweise bei jenen Anordnungen,
die vorgeformte Trennöffnungen
in Zuordnung zu den Zweigen aufweisen, das zum Trennen der Einheit
aus dem Bogen bzw. Blatt verwendete Werkzeug einen Vorsprung aufweisen,
der so angeordnet ist, dass er in eine derartige Trennöffnung eintritt
und den Zweig trennt. In bzw. bei einer weiteren Alternative kann
die Zweig-Trennoperation ausgeführt
werden, während die
verschiedenen Einheiten in einem Blatt bzw. Bogen verbunden bleiben,
und zwar in wünschenswerter
Weise unmit telbar vor dem Trennen der einzelnen Einheiten aus dem
Blatt bzw. Bogen. Der Bogen kann optional in der Form eines länglichen
Bandes vorgesehen sein.
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In
bzw. bei einer noch weiteren Variante weist die Schaltungsplatte 920 einen
Rand bzw. eine Kante 924 mit Vorsprüngen 925 auf, die
sich von einem derartigen Rand nach außen erstrecken. Eine mehrfach
verzweigte Leitung 938 weist Zweige 950 auf, die
nach außen
zu Vorsprüngen
abstehen. Einzelne Zweige können
dadurch unterbrochen werden, dass ein oder mehrere der Vorsprünge getrennt
werden, wie beispielsweise durch Trennen des Vorsprungs 925A,
um den Zweig 950a zu unterbrechen. Diese Operation kann
unter Verwendung einer Form oder eines Messers mit Ausnehmungen
dort, wo Vorsprünge
angebracht zu bleiben haben, ausgeführt werden. In der vervollständigten
gestapelten Baugruppe können
die verbliebenen Vorsprünge 925 aus der
Ebene der Schaltungsplatte herausgebogen werden, wie dies in 19 bei 925' dargestellt ist,
so dass die Vorsprünge
nicht wesentlich zum horizontalen Ausmaß der Anordnung beitragen.
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Zahlreiche
Variationen und Kombinationen der oben erörterten Merkmale können ohne
Abweichung von der vorliegenden Erfindung genutzt werden. Die verschiedenen
Schaltungsplatten können beispielsweise
zusätzliche
Merkmale enthalten, wie Erdungs- oder Leistungs- bzw. Starkstromebenen oder
zusätzliche
Schichten von Leiterbahnen. Die Leiterbahnen und anderen leitenden
Merkmale der jeweiligen Platte können
auf der zweiten oder chipzugewandten Seite der Platte platziert
werden anstatt auf der ersten, von dem Chip abgewandten Seite. So weist
beispielsweise, wie in 20 gezeigt,
die dielektrische Schicht 1020 Leiterbahnen 1038 auf
der zweiten oder chipzugewandten Seite 1030 der dielektrischen
Schicht 1020 auf. Eine zusätzliche Lötmittel-Maskierungsschicht 1002 kann über den
Leiterbahnen auf der Seite 1030 zusätzlich zu der Lötmittel-Maskierungsschicht 1076 vorgesehen
sein, die ebenfalls als Wärmeübertragungs-
oder Thermalschicht der Einheit dient. Auch hier weist die Einkapselung 1033 innerhalb
der Öffnung 1034 eine
Oberfläche 1035 auf,
die mit der ersten Oberfläche 1026 der
dielektrischen Schicht fluchtet oder relativ zu einer solchen Oberfläche ausgenommen
ist, so dass die erste Oberfläche
im wesentlichen flach ist. In bzw. bei einer Variante kann die Lötmittel-Maskierungsschicht 1076 auf
der ersten Oberfläche
nach der Einführung
der Einkapselung entfernt werden. In diesem Falle dient die dielektrische
Schicht 1020 als Wärme- oder
Wärmeübertragungsschicht
der Einheit und liegt an dem nächstunteren
Chip in dem Stapel an. In bzw. bei einer weiteren Variante kann
die Lötmittel-Maskierungsschicht 1002 auf
der zweiten oder chipzugewandten Seite der dielektrischen Schicht weggelassen
sein, oder sie kann mit der Klebschicht 1068 integriert
sein. Außerdem
kann jede Einheit mehr als ein Chip enthalten. Die in den verschiedenen
Einheiten enthaltenen Chips können
Speicherchips, wie beispielsweise DRAM-, Flash-, ROM-, PROM- oder
EEPROM-Chips sein.
Die Erfindung kann außerdem
beim Zusammenbau bzw. Packen von anderen Chips angewandt werden,
wie beispielsweise von Prozessoren oder anwendungsspezifischen integrierten
Schaltungen (ASICs). Außerdem
brauchen die "Auswahl"-Anschlüsse nicht ein Signal, wie ein "Chip-Auswahl"-Signal zu führen, wie es üblicherweise
in einer Speichermatrix verwendet wird; irgendein Signal, welches
in wünschenswerter Weise
zu einem spezifischen Chip oder zu spezifischen Chips in einem Stapel
hingeleitet wird, kann übertragen
werden. Die Klebschichten, Leitungen und Platten können so
angeordnet sein, dass eine Bewegung der Einheit-Anschlüsse der
jeweiligen Einheit in Bezug auf den Chip der betreffenden Einheit
zugelassen ist, um Beanspruchungen auf Grund einer thermischen Ausdehnung
zu lindern. Außerdem
können
die Wärmeübertragungsschichten
eine Relativbewegung von benachbarten Einheiten zulassen. Ferner
kann die gestapelte Baugruppe ein oder mehrere nichtidentische Einheiten
zusätzlich
zu den Einheiten enthalten, wie sie oben im Wesentlichen beschrieben
sind. Die verschiedenen Einheiten in dem Stapel können beispielsweise
unterschiedliche Chips enthalten. In bzw. bei ei ner noch weiteren
Variante können
die oben erörterten
Merkmale in einem Aufbau bzw. in einer Struktur verwendet werden,
in der jede Einheit das Chip in einer Ausrichtung angeordnet aufweist,
wobei die Rückseite
des Chips an der dielektrischen Schicht einer derartigen Einheit anliegt
und die kontakttragende Vorderseite von der dielektrischen Schicht
wegweist. Bei einer derartigen Ausführungsform können die
Kontakte mit den Leiterbahnen durch Drahtverbindungen bzw. Drahtbrücken oder
andere Leiter verbunden sein. In bzw. bei einer derartigen Anordnung
kann die Vorderseite des jeweiligen Chips oder eine Schicht der
Einkapselung, die über
der Vorderseite liegt, an der dielektrischen Schicht der nächstbenachbarten
Einheit anliegen.
-
Bei
den oben erörterten
Ausführungsformen sind
die leitenden Elemente, welche die verschiedenen Einheiten miteinander
verbinden und welche die vertikalen Leiter bilden, konventionelle
Lötmittelkugeln.
Andere leitende Elemente können
stattdessen verwendet werden. So können beispielsweise sogenannte "Festkern-Lötmittelkugeln" verwendet werden.
Festkern-Lötmittelkugeln
enthalten Kerne, die aus einem Material mit einem relativ hohen
Schmelzpunkt gebildet sind, und ein Lötmittel mit einer Schmelztemperatur,
die niedriger ist als die Schmelztemperatur des Kerns. Noch weitere
leitende Elemente können
aus Massen einer leitenden Polymerverbindung gebildet sein.
-
Da
diese und andere bzw. weitere Variationen und Kombinationen der
oben ausgeführten Merkmale
angewandt werden können,
sollte die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
als veranschaulichend herangenommen werden anstatt als Beschränkung der
Erfindung.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Die
vorliegende Erfindung kann bei der Herstellung einer elektronischen
Schaltung bzw. Schaltungsanordnung angewandt werden.
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Zusammenfassung
-
Eine
gestapelte Chipbaugruppe enthält
einzelne Einheiten (56) mit Chips (58), die auf
dielektrischen Schichten (20) montiert sind, und Leiterbahnen
(38) auf den dielektrischen Schichten, welche die Kontakte
der Chips mit Anschlüssen
(22) verbinden, die in peripheren Bereichen der dielektrischen Schichten
angeordnet sind. Zumindest einige der Leiterbahnen (38a, 38e)
sind mehrfach verzweigte Leiterbahnen, die Chipauswahlkontakte mit
Chipauswahlanschlüssen
verbinden. Die Einheiten sind übereinander
gestapelt, wobei entsprechende Anschlüsse unterschiedlicher Einheiten
durch Lötmittelkugeln (78)
oder andere leitende Elemente miteinander verbunden sind, um vertikale
Busse zu bilden. Vor der Stapelung werden die mehrfach verzweigten
Leiterbahnen der einzelnen Einheiten selektiv unterbrochen, wie
durch Zerbrechen bzw. Unterbrechen der einzelnen Zweige (50),
um einen Chipauswahlkontakt der Chips in unterschiedlichen Einheiten
mit unterschiedlichen Chipauswahlanschlüssen verbunden zurückzulassen
und um dadurch diese Chips mit unterschiedlichen vertikalen Bussen
zu verbinden. Die einzelnen Einheiten sind in wünschenswerter Weise dünn und liegen
unmittelbar aneinander an, um eine eine geringe Höhe aufweisende
Baugruppe mit guter Wärmeübertragung
von den Chips innerhalb des Stapels bereitzustellen.
(1)