JP2003521806A - ２次リードフレームを利用するｉｃ積層体 - Google Patents

２次リードフレームを利用するｉｃ積層体

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Abstract

(57)【要約】 電子的密度をもたらすためにＩＣチップを含む層を積重ねるような構造およびプロセスが開示される。各層は、ＩＣを含むＴＳＯＰを外部リードフレームと機械的および電気的に接合することによって形成される。各リードフレームは、ＴＳＯＰリードと接続し、ＴＳＯＰの周辺上の他の場所に信号を転移し、および／または積層体中の他の層と接続するよう配置される導体を含む。ＴＳＯＰ／リードフレーム層は積重ねられ接合され、最下層のリードフレーム端子は、ＰＣＢまたは他の回路構成との接続を促進するよう配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
この発明は、ＩＣ（半導体集積回路）チップを含む層を積重ね、これによって
高密度の電子回路を獲得することに関する。一般的には、この発明の目的は、妥
当なコストと高回路密度を組合せることである。この発明の独特の局面は、これ
が、ＴＳＯＰ（シン・スモール・アウトライン・パッケージ）中の市場で入手可
能なＩＣを積重ねる非常に低コストの方法を提供する一方で、積層体の上層から
基底へいくつかの非共通Ｉ／Ｏ（入力／出力）信号の独立の経路付けを可能とす
ることである。コスト削減は、比較的低コストのリードフレームと、予めパッケ
ージされかつ予めテストされた既製のＩＣを積重ねる能力とを利用することによ
って達成される。
【０００２】 先行技術の開示のほとんどは、複数のパッケージされていないＩＣチップを積
重ねる方法を記載する。オグチ（Oguchi）らの特許番号第５，３３２，９２２号
と、ミヤノ（Miyano）らの特許番号第５，４４０，１７１号と、チョイ（Choi）
らの特許番号第５，６７７，５６９号とは、単一のパッケージ内にＩＣチップを
積重ねる方法を開示する。ジェオン（Jeong）らの特許番号第５，７４４，８２
７号は、積重ね可能であるが、既製のパッケージされたＩＣの使用を可能とはし
ない新しいタイプのカスタムチップパッケージングを開示する。バーンズ（Burn
s）の特許番号第５，４８４，９５９号は、各ＴＳＯＰの上および下に装着され
た複数のリードフレームと、垂直母線相互接続のシステムとを必要とするが、垂
直に相互接続するリードの数の拡大を都合よく可能としない、ＴＳＯＰパッケー
ジの積重ねの方法を示す。
【０００３】
【発明の概要】
この出願は、垂直方向に電気的に相互接続され、ＰＣＢ（プリント回路基板）
上に装着するのに好適であるＩＣの積層体を開示する。この出願はさらに、標準
のＴＳＯＰパッケージで始まりかつリードフレーム相互接続を用いて積重ねられ
たＩＣを含むパッケージを製造するための方法を開示する。
【０００４】 リードフレームは、適切なジオメトリで配置され標準のＴＳＯＰのリードと接
触する導体を含む、所望の相互接続のための適切なジオメトリからなる導体を製
造するためにエッチングされる金属箔からなる。金属箔は、処理中に、エッチン
グされた導体をその適切なジオメトリに保持し、かつ、寸法的に規定されたガイ
ドを設けてＴＳＯＰと箔を製造のため整列させる機能を果たすエッチングされて
いない金属からなる縁またはタイバーを含むが、このタイバーは、その機能を終
えた後にその後の処理ステップにおいてトリミングして除去される。リードフレ
ームは、ＴＳＯＰのリードがリードフレーム上のその対応する導体とはんだづけ
で接触するように、ＴＳＯＰに接合される。リードフレームは、初めに接着剤を
用いてＴＳＯＰに接合されてから、その後に高温はんだづけされてもよく、また
は、依然として整列状態に保持されている一方で高温はんだづけですぐに接合さ
れてもよい。もしはんだづけがプロセス中のこの段階でなされるならば、はんだ
は、プロセスにおいて後に用いられるはんだよりもより高い融解温度を有してい
るべきである。次に、リードフレームはトリミングされ、その突出した導体は、
下方向に形成され、このため各導体は、次の下のリードフレーム上の対応する導
体とはんだづけの重ね継手を形成するようになる。予めテストされたＴＳＯＰが
通常利用されるため、テストは普通不要であるが、必要とされるいかなる特別な
テストがＴＳＯＰに対して、または、ＴＳＯＰ／リードフレームアセンブリが積
重ねられるより前にＴＳＯＰ／リードフレームアセンブリに対して行なわれても
よい。いくつかのリードフレーム／ＴＳＯＰアセンブリが次に積重ねられ、接着
剤を用いてまず接合されてから、後に高温はんだづけされてもよく、または、依
然として整列状態に保持される一方で高温はんだづけによってすぐに接合されて
もよい。
【０００５】 導体のジオメトリをリードフレームに配置することによってＴＳＯＰ接続を異
なったリードフレーム重ね継手位置に転移するための能力と、より細かいピッチ
を備えるリードフレームのリードを製造するための能力と、リードフレーム／Ｔ
ＳＯＰアセンブリの４隅すべてにリードフレーム導体を延在させるための能力と
は、より高い入力／出力（Ｉ／Ｏ）数を可能とし、積重ねられたＩＣの必要を満
たす。
【０００６】
【詳細な説明】
この発明は、形成されたリードフレームを用いて垂直方向に電気的および機械
的に相互接続されるＩＣの積層体からなる。積層体のエンドユーザは、ＰＣＢな
どの基板にこれを接続するであろう。ＩＣの垂直配置は、基板上の等価の数のＩ
Ｃの従来の水平配置と比較して、かなりの基板面積を節約するであろう。
【０００７】 典型的な実施例では、積層体内の各層は、図１ａおよび図１ｂに示すような既
製の市場で入手可能なＴＳＯＰ１からなり、ＴＳＯＰは、図２ａおよび図２ｂに
示すような金属リードフレーム２と組合され、金属リードフレームは、ＴＳＯＰ
の底面側に接着的に結合されかつＴＳＯＰのリード３にはんだづけされる。リー
ドフレームは、任意で、接着剤なしにはんだ接続のみを用いてＴＳＯＰに結合さ
れてもよい。リードフレームは、任意で、形成された金属構造体、層をなした複
合構造体、またはエッチングされた金属箔の代わりに非金属の導電構造体であっ
てもよい。リードフレームの目的は、２つの面を有する： １） ある場合には、リードフレーム２は、積層体内の上部ＴＳＯＰのリード
が同じピン名を有する下部ＴＳＯＰのリードと接続可能であるように、ＴＳＯＰ
リードの延長部としての役割を果たす。
【０００８】 ２） 他の場合には、リードフレーム２は、形成後にこれらが異なった場所の
ダミーのリードと接続し積層体の基底に非共通信号を独立して与えることが可能
であるように、選択されたＴＳＯＰリード（たとえば、リードフレーム端子４を
備えるリードＡ４）を再経路付けする。
【０００９】 副次的な利益として、リードフレーム２は、積層体中のＴＳＯＰ間に挟持され
るとき、熱伝播体および放熱体としての役割を果たし、ＴＳＯＰから熱を除去す
るであろう。現在記載される実施例では、リードフレームをＴＳＯＰに付与しこ
れらのアセンブリを積重ねるためのアセンブリプロセスは、以下のステップから
なる： １） 図２ａおよび図２ｂに示すようなリードフレームを作る。
【００１０】 ２） ＴＳＯＰ本体の底面側にエポキシまたは他の種類の接着剤５を塗布する
。
【００１１】 ３） 適切な取付具を用いて、リードフレームをＴＳＯＰ本体に整列させ接着
剤を硬化してＴＳＯＰ本体１の底部にリードフレーム２を固定する（図３参照）
。
【００１２】 ４） リードフレームからタイバー６をトリミングし（図４ａおよび図４ｂ参
照）、積重ねられたとき、リードフレームのリードが、積層体中の下部ＴＳＯＰ
のリードフレームとの重ね継手を形成するように、ＴＳＯＰリード３の外側に下
方向７にリードを形成する（図５ａ、図５ｂおよび図５ｃ参照）。代替的に、リ
リードフレームのリードは、積重ねに好適である「Ｃ」構成（図６参照）のよう
な、いかなる他の構成に形成されてもよい。積層体中の底部ＴＳＯＰの底部に装
着されるリードフレームの場合には、リードは、積層体が基板にはんだづけされ
たとき応力を緩和するような構成（たとえば、ガル翼、Ｊ−リード）などの、い
かなる構成に形成されてもよい。さらに、底部リードフレームは２つのＴＳＯＰ
の間に挟持されないので、任意のポリイミド層が底部ＴＳＯＰに接着的に結合さ
れ、ＴＳＯＰ本体へのリード装着を強化してもよい。
【００１３】 ５） 積層体中の最上部ＴＳＯＰ以外の、積重ねられるべき各ＴＳＯＰの上表
面にエポキシまたは他の種類の接着剤を塗布する。
【００１４】 ６） 適切な取付具を用いて、ＴＳＯＰを装着されたリードフレームと整列さ
せ、接着剤を硬化して積層体中の各ＴＳＯＰを固定する。任意で、リードフレー
ムは、整列固定される間に高温はんだでＴＳＯＰに接合され、接着剤を不要とし
てもよい。
【００１５】 ７） リードを有する積層体の各端を溶融はんだポット内に浸漬する。これは
、ＴＳＯＰリードをリードフレームにはんだづけし、かつリードフレームの各リ
ードを、積層体中のその下のＴＳＯＰのリードフレームのリードにはんだづけす
る（図５ａ、図５ｂおよび図５ｃ参照）。浸漬するために用いられるはんだは、
ユーザが積層体を基板にはんだづけするときにそのように形成されたはんだ接合
がリフローしないように、高い融解温度を有しているべきである。もしＴＳＯＰ
がはんだづけによってリードフレーム２に先に接合されていたならば、その作業
のために用いられるはんだは、リードフレームの積層体が浸漬によって接合され
るときそのはんだ接合がリフローしないように、さらにより高い融解温度を有し
ているべきである。
【００１６】 代替の実施例では、リードフレーム２は、所望の導体をエッチングし、次にＰ
ＣＢ誘電体の周辺をエッチ除去してリードフレームの外側のリードを露出するこ
とによってＰＣＢから作られる。この代替の実施例では、残余のＰＣＢ誘電体は
、リード導体を適切な配向に保持し、したがって先の実施例の縁またはタイバー
６の代わりとなる。
【００１７】 この発明について独特であることは、これがＩＣメモリなどの、ＴＳＯＰパッ
ケージ中の市場で入手可能なＩＣを積重ねる非常に低コストの方法を提供するこ
とである。これはまた、上層のＴＳＯＰから積層体の基底へ下層のＴＳＯＰ信号
から独立して、チップイネーブルなどのいくつかの非共通入力／出力信号および
／またはデータラインを経路付けすることを可能にする。図５は、積層体中の各
ＴＳＯＰのリード「Ａ」が積層体の基底において異なったリードへ独立して降ろ
されている場合を示す。この例では、図５ａおよび図５ｃに「Ａ４」と示される
第４のＴＳＯＰのリード「Ａ」は、積層体の基底においてリード「Ａ４」に引出
され（図５ｂ参照）、第３のＴＳＯＰ９のリード「Ａ」（図５ｃに「Ａ３」と示
される）は、積層体の基底においてリード「Ａ３」に引出される（図５ｂ参照）
、などである。リード「Ａ」がＩＣメモリＴＳＯＰの別個のチップイネーブルピ
ンであるならば、積層体のエンドユーザは、積層体中の各ＩＣメモリＴＳＯＰを
独立してアドレスすることが可能である。同様に、下２つのメモリＩＣ ＴＳＯ
Ｐからのデータラインを積層体の側面に経路付けすることが可能であり、その一
方で上２つのＴＳＯＰからのデータラインを積層体の端面に経路付けすることが
可能である。一例として、これは、積層体のメモリビット幅を個別のＴＳＯＰの
ものの２倍にすることが可能である。
【００１８】 図５ａから図５ｃは、はんだづけ構成で積層体中にリードを配置する方法とし
て重ね継手１１を例示するが、図６は、「Ｃ」リード構成１２を利用してはんだ
づけ構成で積層体中にリードを配置する代替の実施例を例示する。図６の左側は
、はんだなしのリード１２を示し、図６の右側は、はんだ１４ではんだ浸漬後の
リードを示す。
【００１９】 前の説明から、この出願に開示される装置および方法は、明細書の導入部分に
要約される重要な機能的利益を提供することが明らかであろう。
【００２０】 前掲の特許請求の範囲は、開示される具体的実施例を含むだけでなく、ここに
説明される発明の概念を含み先行技術によって許容される最大の幅および包括性
を備えるものと意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 標準のＴＳＯＰの図であって、ａはその部分的底面図であり、ｂ
はその端面図である。
【図２】 典型的なリードフレームの図であって、ａはその部分的底面図で
あり、ｂはその端面図である。
【図３】 トリミングまたは形成する前のＴＳＯＰ／リードフレームアセン
ブリの図であって、ａはその部分的底面図であり、ｂはその端面図である。
【図４】 トリミングおよび形成後のＴＳＯＰ／リードフレームアセンブリ
の図であって、ａはその部分的底面図であり、ｂはその端面図である。
【図５】 別個のＴＳＯＰの選択されたピンの信号経路を積層体の底部に別
個に経路付けするための能力を例示する、ＴＳＯＰ／リードフレームアセンブリ
の積層体の図であって、ａはその上面図であり、ｂはその端面図であり、ｃはそ
の側面図である。
【図６】 「Ｃ」リードを備えるＴＳＯＰ／リードフレームアセンブリの積
層体の端面図である。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＩＣチップ被覆層の積層体であって、複数個の層は各々、 （ａ） 少なくとも１つのＩＣチップ、チップを被包する材料、チップ上のＩ
    ／Ｏ端子および、別個のＩ／Ｏ端子からチップ被包材料を超えて延在する別個の
    電気的リードを含むパッケージを含み、前記リードの端はパッケージの基底に向
    けて下向きに曲げられ、さらに、 （ｂ） パッケージの底部に固定される２次の別個に形成される導電性リード
    フレームを含み、前記リードフレームは、複数個の独立の電気リードを与えこれ
    にＩＣチップからの別個のリードがはんだづけされ、前記リードフレームは、す
    べてが次の下の層に向けて下向きに曲げられ前記次の下の層の２次リードフレー
    ムから延在するアームにはんだによって固定される複数個の外向きに延在するア
    ームを有する、ＩＣチップ被覆層の積層体。
  2. 【請求項２】 はんだ接続される電気リードのいくつかは、積層体中の層の
    すべてを電気的に相互接続し、他のそのようなリードは、積層体中の層のいくつ
    かにのみ電気的に接続し、さらに他のそのようなリードは、積層体中の単一の層
    にのみ電気的に接続する、請求項１に記載のＩＣチップ被覆層の積層体。
  3. 【請求項３】 チップを含むパッケージの各々は、既製のＴＳＯＰパッケー
    ジである、請求項１に記載のＩＣチップ被覆層の積層体。
  4. 【請求項４】 ２つ以上のそのような層を含む、請求項１に記載のＩＣチッ
    プ被覆層の積層体。
  5. 【請求項５】 ２次リードフレームは、ａ）同じ層上のパッケージリードか
    ら積層体のいずれかの側面上の周辺場所に信号を送るいくつかの端子と、ｂ）積
    層体の基底に信号をバス接続する目的を果たす他の端子とを含み、この信号は同
    じ層上のパッケージリードから入らない、請求項１に記載のＩＣチップ被覆層の
    積層体。
  6. 【請求項６】 ２次リードフレームの下向きに曲げられたアームは、積層体
    の少なくとも３つの側面上にバス接続を与える、請求項１に記載のＩＣチップ被
    覆層の積層体。
  7. 【請求項７】 各２次リードフレームは、誘電性材料から形成されるリード
    支持層を有する、請求項１に記載のＩＣチップ被覆層の積層体。
  8. 【請求項８】 誘電性材料から形成される層は可撓性である、請求項７に記
    載のＩＣチップ被覆層の積層体。
  9. 【請求項９】 各２次リードフレームは、２次リードフレームがそのＩＣチ
    ップを含むパッケージに固定されるまで別個のリードを定位置に保持するための
    周辺タイバーを有する、請求項１に記載のＩＣチップ被覆層の積層体。
JP2000553982A 1998-06-10 1999-06-10 ２次リードフレームを利用するｉｃ積層体 Expired - Fee Related JP3511008B2 (ja)

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