JP2006203211A - マルチチップモジュールに架橋層を使用する信号再配信 - Google Patents
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Abstract
【課題】集積回路チップ積層型のマルチチップモジュールにおいて、モジュールをより薄くすると共に、相互接続部が長くなることを回避する。
【解決手段】マルチチップモジュール(MCM)は、第1集積回路310および第2集積回路320と、第2集積回路320の少なくとも一部の上側の架橋層330とを備えている。架橋層330は、架橋層330の第1接触部331と架橋層330の第2接触部336との間の信号経路を形成している。また、架橋層330は、第1集積回路310からパッケージ340の外へ信号を伝送するため、および/または、パッケージ340の外から第1集積回路310へ信号を受信するために、架橋層330の第1接触部331と第2集積回路320の入力/出力(I/O)回路素子との間に信号経路を形成し、第2集積回路320のI/O回路素子と架橋層330の第2接触部336との間に信号経路を形成している。
【選択図】図4
【解決手段】マルチチップモジュール(MCM)は、第1集積回路310および第2集積回路320と、第2集積回路320の少なくとも一部の上側の架橋層330とを備えている。架橋層330は、架橋層330の第1接触部331と架橋層330の第2接触部336との間の信号経路を形成している。また、架橋層330は、第1集積回路310からパッケージ340の外へ信号を伝送するため、および/または、パッケージ340の外から第1集積回路310へ信号を受信するために、架橋層330の第1接触部331と第2集積回路320の入力/出力(I/O)回路素子との間に信号経路を形成し、第2集積回路320のI/O回路素子と架橋層330の第2接触部336との間に信号経路を形成している。
【選択図】図4
Description
本発明は、概して、マルチチップモジュール(MCMs;MCM)に関するものである。
多くの電子アプリケーションは、例えば共通のプリント回路(PC)板上にまとめて実装された1セットの集積回路(IC)チップを必要とする。例えば、多くのアプリケーションでは、プロセッサと、一種のメモリー、または、ダイナミックランダムアクセスメモリー(DRAM)および不揮発性(例えば、フラッシュ)メモリーなどの異なる種類のメモリーとが、同じPC板上に備えられている必要がある。スケールメリットが重要である場合は、デバイスを密集して集積でき、PC板の所要面積のより少ない単一のマルチチップモジュール(MCM)に、これらの集積回路をまとめて実装するとよりコスト効率がよいこともある。
図1および図2に、パッケージ封入前の従来技術のMCM100を示す。MCM100は、下部集積回路120の上側に配置された上部集積回路(IC)110を含む。この下部集積回路120は、パッケージ基板140の上側に配置されている。上部集積回路110のサイズは下部集積回路120のサイズよりも小さいので、MCM100を形成するためにワイヤボンディング技術を使用する場合、上部集積回路110から下部集積回路120を超えてパッケージ基板140へ橋渡しするために、ボンドワイヤ150などの長いボンドワイヤが必要である。
しかしながら、このような長いボンドワイヤは、ボンドワイヤの安定性は維持しつつMCM100用のパッケージをどれほど薄く形成してもよいかを制限することがある。したがって、MCMの実装を改善するための技術および装置が必要である。
本発明の第1集積回路および第2集積回路をパッケージするための方法は、第1集積回路と第2集積回路とをパッケージする方法であって、第1集積回路の少なくとも一部を第2集積回路の一部の上側に配し、第2集積回路上に設けられ、第1接触部および第2接触部を有しこれらの間の信号経路を形成している架橋層の第1接触部と、第1集積回路の接触部と、を接続し、架橋層の第2接触部と、パッケージ用の接触部とを接続している。
本発明の第1集積回路および第2集積回路をパッケージするための方法は、第1集積回路と第2集積回路とをパッケージする方法であって、第1集積回路の少なくとも一部を第2集積回路の一部の上側に配し、第2集積回路上に設けられ、第2集積回路の入出力回路と伝導接続される架橋層の第1接触部と、第1集積回路の接触部と、を接続し、第1集積回路からパッケージの外へ信号を伝送する、および/または、パッケージの外から第1集積回路が信号を受け取るように、第2集積回路の入出力回路と伝導接続された架橋層の第2接触部とパッケージ用の接触部とを接続している。
本発明のマルチチップモジュール(MCM)は、第2の集積回路およびこの第2集積回路の一部の上側に少なくとも一部が配された第1集積回路と、第2集積回路上に設けられ、第1接触部と第2接触部とを有すると共にこれらの間の信号経路を形成している架橋層と、第1集積回路の接触部と架橋層の第1接触部とを伝導接続する第1相互接続部と、架橋層の第2接触部とパッケージ用の接触部とを伝導接続する第2相互接続部と、を有している。
本発明のマルチチップモジュール(MCM)は、第2の集積回路およびこの第2集積回路の一部の上側に少なくとも一部が配された第1集積回路と、第2集積回路上に設けられた架橋層と、第1集積回路の接触部と架橋層の第1接触部とを伝導接続する第1相互接続部と、架橋層の第2接触部とパッケージ用の接触部とを伝導接続する第2相互接続部とを有し、第1集積回路からパッケージの外へ信号を伝送する、および/または、パッケージの外から第1集積回路への信号を受け取るように、架橋層には、架橋層の第1接触部と第2集積回路の入出力回路との間の信号経路および入出力回路と架橋層の第2接触部との間の信号経路が形成されている。
本発明の上記の特性を詳しく理解できる方法、すなわち、上記で要約した本発明のより具体的な説明は、添付の図に記載されている一部の実施形態を参照することにより得られるであろう。しかしながら、添付の図は、単に、本発明の典型的な実施形態を示すものである。したがって、添付の図は、本発明の範囲を制限するものとして捉えられるべきではない。なぜなら、本発明は、他の同じように効果的な実施形態も包含するものだからである。
本発明によれば、相互接続部の安定性を維持しつつ、パッケージをより薄くできるとともに、相互接続部が長くなることを回避することができる。
図1は、パッケージ封入前の従来技術のマルチチップモジュール(MCM)の平面図である。
図2は、図1の従来技術のMCMの一部分側の断面図である。
図3は、信号再配信用の架橋層を有する、パッケージ封入前のMCMの一実施形態を示す平面図である。
図4は、図3のMCMの一部分側の一実施形態を示す断面図である。
図5は、信号再配信用の架橋層を有する、パッケージ封入前の他のMCMの一部分側の一実施形態を示す断面図である。
図6は、信号再配信用の架橋層を有する、パッケージ封入前のさらに他のMCMを分解した一実施形態の斜視図である。
図7は、信号再配信用の架橋層を用いてMCMを形成するための一実施形態のフローチャートである。
本発明の実施形態は、おおざっぱに言えば、より安定した入力/出力(I/O;入出力)相互接続部をマルチチップモジュール(MCM)の集積回路に設け易いように、架橋層を用いることにより信号を再配信するものである。本実施形態では、上部集積回路(第1集積回路)と下部集積回路(第2集積回路)上に設けられた架橋層と伝導接続し、さらに、この架橋層をパッケージ用の接触部と伝導接続している。なお、パッケージとは、上部集積回路と下部集積回路とを収容するためのものである。上記構成によれば、架橋層を介在させている分、上部集積回路とパッケージ用の接触部とを接続していた従来技術より短い相互接続部を使用することができる。従って、相互接続部の安定性を維持しつつ、パッケージをより薄くできるとともに、相互接続部が長くなることを回避することができる。例えば、従来よりも短いボンドワイヤを用いることができる。
図3および図4は、パッケージ封入する前のマルチチップモジュール(MCM)300の一実施形態を示している。MCM300は、これらの図に示すように、上部集積回路310と、下部集積回路320と、下部集積回路320の少なくとも一部の上側に設けられた架橋層330と、パッケージ基板340と、を備えている。
上部集積回路310および下部集積回路320は、任意の適切な回路(回路素子)を備えている。例えば、本実施の形態では、上部集積回路310はダイナミックランダムアクセスメモリー(DRAM)を備えており、下部集積回路320はフラッシュメモリーまたは電気的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリー(EEPROM)を備えている。また、これらに限定されず、上部集積回路310は任意の適切なメモリー回路を備えていてもよく、下部集積回路320はプロセッサ回路を備えていてもよい。さらに他の例では、上部集積回路310は相補形金属酸化膜半導体(CMOS)技術を用いる回路を備えていてもよく、下部集積回路320はバイポーラ技術を用いる回路を備えていてもよい。さらに、上部集積回路310および下部集積回路320が、システムインパッケージ(system in a package; SiP)としてMCM300を形成するための回路を備えていてもよい。
上部集積回路310は、架橋層330の接触部を露出させた状態で、下部集積回路320の上側に配されている。図3に示すように、上部集積回路310の長さおよび/または幅は、下部集積回路320の長さおよび/または幅よりも短くなっている。また、下部集積回路320は、パッケージ基板340の接触部を露出させた状態で、パッケージ基板340上に配されている。
換言すれば、上部集積回路310の少なくとも一部は、露出した接触部を有する架橋層330の少なくとも一部を残して、下部集積回路320の一部の上側に配置されている。図3に示すように、上部集積回路310の長さおよび/または幅が、下部集積回路320の長さおよび/または幅よりも短い実施形態もある。下部集積回路320の少なくとも一部は、1つまたは複数の露出した接触部を有するパッケージ基板340の少なくとも一部を残して、パッケージ基板340の一部の上側に配置されている。
換言すれば、上部集積回路310の少なくとも一部は、露出した接触部を有する架橋層330の少なくとも一部を残して、下部集積回路320の一部の上側に配置されている。図3に示すように、上部集積回路310の長さおよび/または幅が、下部集積回路320の長さおよび/または幅よりも短い実施形態もある。下部集積回路320の少なくとも一部は、1つまたは複数の露出した接触部を有するパッケージ基板340の少なくとも一部を残して、パッケージ基板340の一部の上側に配置されている。
架橋層330は、架橋層330の第1接触部(例えば、ボンディングパッド331・332など)と架橋層330の第2接触部(例えば、ボンディングパッド336・337など)との間の信号経路を形成している。
上部集積回路310は、下部集積回路320側とは反対側の表面に、接触部(ボンディングパッド311・312など)を有している。上部集積回路310の接触部と架橋層330の第1接触部との間は、第1相互接続部にて伝導接続されている。第1相互接続部は、例えばボンドワイヤから成っている。図3および図4に示すように、ボンドワイヤ351は、例えばボンディングパッド311とボンディングパッド331とを相互に接続するために使用されている。
架橋層330の第2接触部とパッケージ基板340の接触部(例えば、ボンディングパッド346・347など;パッケージ用の接続部)との間は第2相互接続部にて伝導接続されている。第2相互接続部は、例えばボンドワイヤから成っている。図3および図4に示すように、ボンドワイヤ356は、例えばボンディングパッド336とボンディングパッド346とを相互に接続するために使用されている。
架橋層330は、上部集積回路310上の任意の適切な場所にある接触部とパッケージ基板340上の任意の適切な場所にある接触部との間に信号経路を設け易くするために、第1接触部と第2接触部との間の信号経路を架橋層330上の任意の適切な場所に形成してもよい。このように、上部集積回路310用の入出力相互接続部をパッケージ基板340によってどこに作成したほうがよいかをそれほど考えずに、上部集積回路310を比較的簡単に設計してもよい実施形態もある。図3および図4に示すように、架橋層330を設けることにより、上部集積回路310上の、パッケージ基板340の一方側に近いところにある接触部と、パッケージ基板340上の、上記パッケージ基板340一方側と同じ側にある接触部との間に、信号経路が設け易くなる。また、架橋層330を設けることにより、上部集積回路310上の、パッケージ基板340の一方側に近いところにある接触部と、パッケージ基板340上の、上記パッケージ基板340の一方側とは異なる側にある接触部との間に、信号経路が設け易くなる。
さらに、架橋層330が、下部集積回路320の任意の適切な場所にある任意の適切な回路と、架橋層330上の任意の適切な場所にある接触部との間に信号経路を形成していてもよい。接触部が、パッケージ基板340に対する入出力相互接続部を下部集積回路320に設けるため、相互接続部(例えば、ボンドワイヤなど)によって、パッケージ基板340上の接触部と伝導接続されていてもよい。また、接触部が、入出力相互接続部を上部集積回路310と下部集積回路320との間に設け易くするため、相互接続部(例えば、ボンドワイヤなど)によって、上部集積回路310上の接触部と伝導接続してもよい。
パッケージ入出力相互接続部が共通に使用されるように、架橋層330が、上部集積回路310と下部集積回路320との双方の信号経路を形成していてもよい。また、これによりMCM300を、入出力相互接続部の数を減らして設計することができる。例えば、このMCM300は、共通の数のアドレス、データ、または、外部ピンから架橋層330を介して双方のデバイスへ敷設された命令線を共用している、異なる種類のメモリーデバイス(例えば、DRAMとフラッシュメモリー)を備えていてもよい。
図5に示すように、架橋層330の第2接触部とパッケージ基板340との間に伝導接続された共通の相互接続部(例えば、ワイヤボンド556)を用いてもよい。このように、上部集積回路310と下部集積回路320との双方に、パッケージ基板340へのI/O相互接続部を設ければ、架橋層330上の第1接触部(例えば、ボンディングパッド531など)と第2接触部(例えば、ボンディングパッド536など)との間、および、架橋層330上の第2接触部と例えばパッド321を介した下部集積回路320の回路との間の信号経路を形成することができる。同図では、パッド321の上側に第2接触部が設けられているが、架橋層330が、架橋層330上の第2接触部と下部集積回路320の任意の適切な場所にある任意の適切な回路との間に、信号経路を形成してもよい。
架橋層330は、任意の適切な信号経路を任意の適切な方法で形成するために、下部集積回路320の上側に任意の適切な方法で形成されてもよい。架橋層330が、相互に交差して重なり合う信号経路を形成するために、複数の下位層として形成されてもよい。また、架橋層330が、下部集積回路320の上側の付加的な金属層として形成されてもよい。
図6に、パッケージ封入前のマルチチップモジュール(MCM)600の一実施形態を示す。MCM600は、上部集積回路610と、下部集積回路620と、下部集積回路620の少なくとも一部の上側の架橋層630と、パッケージ基板640とを備えている。上部集積回路610と、下部集積回路620と、架橋層630と、パッケージ基板640とは、図3および図4に記載の上部集積回路310と、下部集積回路320と、架橋層330と、パッケージ基板340とに概ね対応している。
図6の架橋層630は、架橋層630の第1接触部(例えば、ボンディングパッド631など)と下部集積回路620の入力/出力(I/O)回路(入出力回路;回路)628との間の信号経路を形成していると共に、入出力回路628と架橋層630の第2接触部(例えば、ボンディングパッド636など)との間の信号経路を形成している。
第1相互接続部(例えば、ボンドワイヤ651など)は、上部集積回路610の接触部(例えば、ボンディングパッド611など)と、架橋層630の第1接触部との間を伝導接続している。第2相互接続部(例えば、ボンドワイヤ656など)は、架橋層630の第2接触部と、パッケージ基板640の接触部(例えば、ボンディングパッド646など)との間を伝導接続している。
このように上部集積回路610をパッケージ基板640へ相互接続することにより、上部集積回路610は、下部集積回路620の入出力回路628を使用して、MCM600用のパッケージの外へ信号を伝送、および/または、MCM600用のパッケージの外から信号を受信することができる。入出力回路628が、上部集積回路610の入出力信号を切り替える任意の適切な回路を備えていていてもよい。また、入出力回路628が、上部集積回路610の入出力インターフェースとして機能するように任意の適切な回路を備えていてよい。上部集積回路610を下部集積回路620の入出力回路628と相互接続することにより、さらに、上部集積回路610と下部集積回路620との間の信号接続をより迅速なものとし、下部集積回路620用の入出力相互接続部のパッケージ上への適切に搭載する実施形態でもよい。
図7に、信号再配信用の架橋層を用いてマルチチップモジュール(MCM)を形成するためのフローチャート700を示す。フローチャート700を、例えば図3に示すMCM300または図6に示すMCM600を形成するために使用してもよい。
図7に示すように、第1集積回路を形成し(702)、第2集積回路を形成する(704)。第1集積回路および第2集積回路を、任意の適切な回路を含めて任意の適切な方法によって形成してもよい。第1集積回路は、図3〜5に示す上部集積回路310または図6に示す上部集積回路610に概ね対応している一方、第2集積回路は、図3〜5に示す下部集積回路320または図6に示す下部集積回路620に対応している。
次に、第2集積回路(の少なくとも一部)上に架橋層を形成する(706)。架橋層を、任意の適切な方法によって、任意の適切な第2集積回路上に形成してもよい。さらに、第1集積回路の少なくとも一部を、第2集積回路の一部の上側に配置する(708)。第1集積回路を、架橋層の直上に配置し、任意の適切な方法で架橋層と接続してもよい。架橋層が第2集積回路の上側のみ形成されている実施形態には、第1集積回路を、第2集積回路の直上に配置し、任意の適切な方法で第2集積回路と接続してもよい。
第1集積回路の接触部を、架橋層の接触部と接続する(710)。架橋層の接触部を、パッケージ用の接触部と接続する(712)。
このような接触部は、任意の適切な方法で(例えば、ボンディングパッドの形で)形成されてもよい。パッケージ用の接触部が、パッケージ基板上に形成されており、このパッケージ基板の上側に、第2集積回路が配置されていてもよい。パッケージ基板は、任意の適切な金属で形成されていてもよい。また、パッケージ用の接触部が、パッケージリードフレーム上に設けられていてもよい。
接触部は、任意の適切な相互接続部(例えば、ボンドワイヤなど)を使用して任意の適切な方法で相互に接続されていてもよい。ここでは、任意の適切なワイヤボンディング技術を使用している。
第1集積回路および第2集積回路を封入する(714)。第1集積回路および第2集積回路を、任意の適切な材料を使用して任意の適切な方法で封入してもよい。
上記した702・704・706・708・710・712および/または714での作業を、任意の適切な順序で行ってもよい。また、上記作業は、任意の適切な他の作業を伴う任意の適切な作業の実行と並行して行ってもよいし、並行せずに行ってもよい。例えば、第2集積回路を(704)で形成した後に、第1集積回路を(702)で形成してもよい。
この詳細な説明で使用したように、「上部」、「下部」および「上側」などの方向に関する用語は、空間にMCMがどのように方向付けられているかに関係なく、基準となる1つのフレームとマルチチップモジュール(MCM)との関係を説明し易いように使用したものである。
したがって、MCMの集積回路により適切な入出力相互接続部を設け易いように、一般的に、マルチチップモジュール(MCM)のために架橋層を用いて信号再配信する本発明の実施形態が説明された。上記記載は、本発明の実施形態についてのものであるが、本発明の基本範囲に反することなく本発明の他の実施形態および更なる実施形態が考案されてもよい。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定される。
Claims (22)
- 第1集積回路および第2集積回路をパッケージする方法であって、
第1集積回路の少なくとも一部を第2集積回路の一部の上側に配し、
第2集積回路上に設けられ、第1接触部および第2接触部を有しこれらの間の信号経路を形成している架橋層の第1接触部と、第1集積回路の接触部と、を接続し、
架橋層の第2接触部と、パッケージ用の接触部とを接続することを特徴とする方法。 - 架橋層の第2接触部とパッケージ用の接触部との接続は、架橋層の第2接触部に伝導接続されている第2集積回路の回路とパッケージ用の接触部との接続を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 第1集積回路の接触部と架橋層の第1接触部との接続は、架橋層の第1接触部と、第2集積回路とは反対側にある第1集積回路の表面の接触部との接続を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 第1集積回路の接触部と架橋層の第1接触部との接続は、ワイヤボンディング技術にて行うことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 架橋層の第2接触部とパッケージ用の接触部との接続は、ワイヤボンディング技術にて行うことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 第1集積回路および第2集積回路をパッケージする方法であって、
第1集積回路の少なくとも一部を第2集積回路の一部の上側に配し、
第2集積回路上に設けられ、第2集積回路の入出力回路と伝導接続される架橋層の第1接触部と、第1集積回路の接触部と、を接続し、
第1集積回路からパッケージの外へ信号を伝送する、および/または、パッケージの外から第1集積回路が信号を受け取るように、第2集積回路の入出力回路と伝導接続された架橋層の第2接触部とパッケージ用の接触部とを接続することを特徴とする方法。 - 第1集積回路の接触部と架橋層の第1接触部との接続は、架橋層の第1接触部と、第2集積回路とは反対側にある第1集積回路の表面の接触部との接続を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 第1集積回路の接触部と架橋層の第1接触部との接続は、ワイヤボンディング技術にて行うことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 架橋層の第2接触部とパッケージ用の接触部との接続は、ワイヤボンディング技術にて行うことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 第2の集積回路およびこの第2集積回路の一部の上側に少なくとも一部が配された第1集積回路と、
第2集積回路上に設けられ、第1接触部と第2接触部とを有すると共にこれらの間の信号経路を形成している架橋層と、
第1集積回路の接触部と架橋層の第1接触部とを伝導接続する第1相互接続部と、
架橋層の第2接触部とパッケージ用の接触部とを伝導接続する第2相互接続部と、を有していることを特徴とするマルチチップモジュール。 - 架橋層は、この架橋層の第2接触部と第2集積回路の回路との間の信号経路を規定していることを特徴とする請求項10に記載のマルチチップモジュール。
- 第1相互接続部は、第2集積回路とは反対側にある第1集積回路の表面の接触部と、架橋層の第1接触部とを伝導接続することを特徴とする請求項10に記載のマルチチップモジュール。
- 第1相互接続部は、ボンドワイヤから成っていることを特徴とする請求項10に記載のマルチチップモジュール。
- 第2相互接続部は、ボンドワイヤから成っていることを特徴とする請求項10に記載のマルチチップモジュール。
- パッケージ基板をさらに備えており、
第2集積回路はこのパッケージ基板上に配されており、
パッケージ用の接触部は、パッケージ基板上に形成されていることを特徴とする接触部10に記載のマルチチップモジュール。 - 第1集積回路はDRAMを備え、第2集積回路はフラッシュメモリーを備えていることを特徴とする請求項10に記載のマルチチップモジュール。
- 第2の集積回路およびこの第2集積回路の一部の上側に少なくとも一部が配された第1集積回路と、
第2集積回路上に設けられた架橋層と、
第1集積回路の接触部と架橋層の第1接触部とを伝導接続する第1相互接続部と、
架橋層の第2接触部とパッケージ用の接触部とを伝導接続する第2相互接続部とを有し、
第1集積回路からパッケージの外へ信号を伝送する、および/または、パッケージの外から第1集積回路への信号を受け取るように、架橋層には、架橋層の第1接触部と第2集積回路の入出力回路との間の信号経路および入出力回路と架橋層の第2接触部との間の信号経路が形成されていることを特徴とするマルチチップモジュール。 - 第1相互接続部は、第2集積回路とは反対側の表面にある第1集積回路の接触部と、架橋層の第1接触部とを伝導接続していることを特徴とする請求項17に記載のマルチチップモジュール。
- 第1相互接続部は、ボンドワイヤから成っていることを特徴とする請求項17に記載のマルチチップモジュール。
- 第2相互接続部は、ボンドワイヤから成っていることを特徴とする請求項17に記載のマルチチップモジュール。
- パッケージ基板をさらに備えており、
第2集積回路はこのパッケージ基板上に配されており、
パッケージ用の接触部は、パッケージ基板上に形成されていることを特徴とする接触部17に記載のマルチチップモジュール。 - 第1集積回路はDRAMを備え、第2集積回路はフラッシュメモリーを備えていることを特徴とする請求項17に記載のマルチチップモジュール。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081111 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090721 |