JP2010283317A - 集積回路モジュールの逆交互積層構造 - Google Patents

集積回路モジュールの逆交互積層構造 Download PDF

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Hong-Chi Yu
ホン−チ ユ
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Abstract

【課題】ＩＣモジュールの機能確認工程や大型化工程をより単純かつ便利に行うことができ製造コストをさらに低減できる縦方向積層構造を提供する。
【解決手段】集積回路モジュールの逆交互積層構造１は、少なくとも１つのＩＣモジュール１０と、少なくとも１つのばね板セット２１とを具備する。少なくとも外部接触パッド１１３が外面の一端に設けられ、少なくともスイッチ接触パッド１１４が外面の他端に設けられる。外部接触パッドとスイッチ接触パッドは逆対称状態に配置される。ばね板セットは、少なくとも非平坦構造を有する。ＩＣモジュールの外部接触パッドと、他のＩＣモジュールのスイッチ接触パッドとは、非平坦構造の電気的接触を介して電気的に接続される。したがって、ＩＣモジュールが一体化され、逆交互積層構造が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、集積回路（ＩＣ）モジュールの積層構造に関し、特に、一側逆交互積層構造に関する。
図１を参照して説明すると、従来の積層型ＩＣモジュール構造は、基板（３１）の上面及び下面に複数のパッド（３１１）を設け（いわゆるチップキャリア）、パッド（３１１）を基板（３１）の上面及び下面上で導通させ、そしてパッド（３１１）を複数の結合部材（３１２）にはんだ付けしかつ電気的に接続している。かかる構造により、ＩＣモジュール構造（３）は縦方向に積層され、電気的に導通されることになる。一般に、これらの結合部材（３１２）は、台湾特許第Ｉ２４０３９４号 “三次元パッケージに適用される半導体パッケージ構造”や台湾特許第Ｉ２４５３８５号 “マルチチップモジュールの積層可能なボールグリッドアレイパッケージ構造”に記載されているように、はんだボール、バンプ、金属柱体やリード線から選択可能である。しかし、縦方向積層数はその機能の数によって変わり、かつ、全体積層構造の厚みも一定せず、従って、このような構造は、例えば、マイクロ記憶装置等の軽量で、薄く、短くかつ微小な電子製品に適応することができなかった。さらに、従来、縦方向に積層したＩＣモジュールは、パッド（３１１）に結合される結合部材（３１２）を用いて電気的に導通される。従って、製造過程において、結合部材（３１２）を用いた接続を必要とする工程は、不可避的に、組立プロセスや製造費の低減を不可能とする。さらに、縦方向に積層された構造に応力がかかると、衝撃によって結合部材（３１２）が容易に破壊する。このことは、これらのＩＣモジュール間の内部信号接続品質にも影響を及ぼすことになる。さらに、チップ動作時に生じる高温によって、従来のＩＣモジュール構造（３）は熱を十分に放熱することができないという問題を生じやすい。
台湾特許第Ｉ２４０３９４号公報 台湾特許第Ｉ２４５３８５号公報
上記した課題を解決すべく、本発明の第１の目的は、以下の構成を有するＩＣモジュールの逆交互積層構造を提供することにある。ＩＣモジュールの基板は、封止体によって被覆されていない外面を有する。少なくとも外部接触パッドが外面の一端に形成され、少なくともスイッチ接触パッドが外面の他端に形成される。ＩＣモジュールの外部接触パッドは、他の接触パッドのスイッチ接触パッドに電気的に接触しており、ＩＣモジュールは逆交互積層構造を形成している。即ち、ＩＣモジュールは、一側（片側）逆交互接触パターンを採用しており、逆交互積層構造を有する２層ＩＣモジュールを形成している。かかる構成によって、ＩＣモジュールは水平方向に伸延すると共に、複数のＩＣモジュールを接続でき、限られた高さ内において記憶容量を増大することができる。
本発明の第２の目的は、少なくとも１つのＩＣモジュールと、少なくともばね板セットとを具備し、さらに、以下の構成を有するＩＣモジュールの逆交互積層構造を提供することにある。ＩＣモジュールの基板は、封止体によって被覆されていない外面を有する。少なくとも外部接触パッドが外面の一端に形成され、少なくともスイッチ接触パッドが外面の他端に形成される。ばね板セットは少なくとも非平坦構造を有する。ＩＣモジュールの外部接触パッドは、ばね板セットの非平坦構造の電気的接触を介して他のＩＣモジュールのスイッチ接触パッドに電気的に接触しており、これによりＩＣモジュールは逆交互積層構造を形成している。その結果、積層構造に応力がかかるとき、装着されたばね板セットが応力の吸収を促進し、緩衝部材となる。このように、ＩＣモジュールは高い衝撃吸収機能を有し、良好な信号接続品質を維持することができる。
本発明の第３の目的は、少なくとも１つのＩＣモジュールと、少なくともばね板セットを具備し、さらに、以下の構成を有するＩＣモジュールの逆交互積層構造を提供することにある。ＩＣモジュールの基板は、封止体によって被覆されていない外面を有する。少なくとも外部接触パッドが外面の一端に形成され、少なくともスイッチ接触パッドが外面の他端に形成される。ばね板セットは少なくとも非平坦構造を有する。ＩＣモジュールの外部接触パッドは、ばね板セットの非平坦構造の電気的接触を介して他のＩＣモジュールのスイッチ接触パッドに電気的に接触しており、これによりＩＣモジュールは逆交互積層構造を形成している。その結果、ＩＣモジュールは、ばね板セットの装着によってより高い放熱効果を奏する。
本発明の第４の目的は、少なくとも１つのＩＣモジュールと少なくともばね板セットを具備し、さらに以下の構成を有するＩＣモジュールの逆交互積層構造を提供することにある。ＩＣモジュールの基板は、封止体によって被覆されていない外面を有する。少なくとも外部接触パッドが外面の一端に形成され、少なくともスイッチ接触パッドが外面の他端に形成される。ばね板セットは少なくとも非平坦構造を有する。ＩＣモジュールの外部接触パッドは、ばね板セットの非平坦構造の電気的接触を介して他のＩＣモジュールのスイッチ接触パッドに電気的に接触しており、これによりＩＣモジュールは逆交互積層構造を形成している。その結果、組み立て工程は結合部材の接点の形成に関連する工程を不要とすることができ、機能確認プロセスやサイズ大型化プロセスをより単純かつ便利に行うことができ、製造コストを低減することができる。
前記した目的を達成するために、本発明の要旨となる技術的手段は、発明の実施のために、以下の技術的構成を採用する。
本発明は、（１）基板と、少なくとも１つのＩＣチップと、封止体とを具備し、基板は内面と外面とを有し、少なくとも外部接触パッドを外面の一端に設け、少なくともスイッチ接触パッドを外面の他端に設け、外部接触パッドとスイッチ接触パッドとを逆対称パターンで配置すると共に電気的に接続し、封止体を基板の内面上に形成してＩＣチップを封止する、少なくとも１つのＩＣモジュールと、（２）少なくとも非平坦構造を有する少なくとも１つのばね板セットであって、ＩＣモジュールの１つの外部接触パッドは、ばね板セットの非平坦構造との電気的接触によって他のＩＣモジュールのスイッチ接触パッドと電気的に接続し、ＩＣモジュールを逆交互積層構造に形成する少なくとも１つのばね板セットと、を具備するＩＣモジュールの逆交互積層構造に係わる。
上記した構成において、好ましくは、ＩＣモジュールはメモリモジュールである。
上記した構成において、好ましくは、ＩＣモジュールは熱硬化性成形化合物からなる。
上記した構成において、好ましくは、ばね板セットは、スイッチ接触パッドの近傍で、ＩＣモジュールの一側に係合手段を用いて結合され、非平坦構造はスイッチ接触パッドに当接する。
上記した構成において、好ましくは、ばね板セットは、外部接触パッドの近傍で、ＩＣモジュールの一側に係合手段を用いて結合され、非平坦構造は外部接触パッドに当接する。
上記した構成において、好ましくは、非平坦構造は奇数の突起からなる。
上記した構成において、好ましくは、非平坦構造は複数の正方形歯からなる。
上記した構成において、好ましくは、非平坦構造は複数の弧状片からなる。
上記した構成において、好ましくは、非平坦構造は複数の丸みを帯びた歯からなる。
上記した構成において、好ましくは、非平坦構造は複数のバンプからなる。
上記した構成において、好ましくは、ばね板セットは、挿入状態又は取り外し状態のＩＣモジュールに着脱自在に接続される。
上記した構成において、好ましくは、外部接触パッドとスイッチ接触パッドは金属接点である。
上記した構成において、好ましくは、ばね板セットの非平坦構造は銅から形成される。
上記した構成において、好ましくは、ばね板セットの非平坦構造はアルミニウムから形成される。
従来の技術に比較した場合、本発明の有利性は、ＩＣモジュールにおいて、ＩＣモジュールの外部接触パッドを他のＩＣモジュールのスイッチ接触パッドに電気的に接触させることによって、一側逆交互接触パターンを形成し、これにより、逆交互積層構造を有する２層型ＩＣモジュールを形成している点にある。かかる構成によって、複数のＩＣモジュールを水平方向に伸延すると共に接続でき、高さが限定されている場合であっても、記憶容量を増大することができる。さらに、ＩＣモジュール間の電気的導通を図るためにＩＣモジュールに当接するばね板セットの非平坦構造を採用する本発明に係る方法は、ＩＣモジュール間の電気的導通を図るためにパッドと組み合わせた結合部材を使用する縦方向積層構造を用いた従来の方法とは完全に異なる。従って、本発明によれば、ＩＣモジュールの結合面からはんだ結合部材をなくすことができ、機能確認工程や大型化工程をより単純かつ便利に行うことができ、製造コストをさらに低減できる。積層構造に応力がかかるとき、ＩＣモジュール間の衝撃吸収力を高めることができるので、良好な信号接続品質を維持することができる。さらに、ＩＣモジュールは、ばね板セットを設けることによって、放熱効果をさらに高めることができる。
本発明の上記した及びその他の特徴及び効果は、図面を参照した以下の説明によってより明確なものとなる。
従来のＩＣモジュール縦方向積層構造を示す断面図である。 本発明にかかるばね板の斜視図である。 本発明にかかるＩＣモジュールの逆交互積層構造を示す断面図である。 図４−１は、本発明にかかる外部接触パッドに当接するばね板セットの非平坦構造を示す断面図である。図４−２は、本発明にかかるスイッチ接触パッドに当接するばね板セットの非平坦構造を示す断面図である。 本発明にかかる単一の突起の形状をした非平坦構造を示す断面図である。 本発明にかかる複数の正方形歯の形状をした非平坦構造を示す断面図である。 本発明にかかる複数の弧状片の形状をした非平坦構造を示す断面図である。 本発明にかかる複数の丸みを帯びた歯の形状をした非平坦構造を示す断面図である。 図９−１は、本発明にかかる複数のバンプの形状をした非平坦構造を示す断面図である。図９−２は、本発明にかかる図９−１のＡ−Ａによる断面図である。
本発明の好適な実施例に関する以下の記載は、本発明を例示又は説明するためにのみ用いられるものであり、本発明を網羅するものではなく、また、本発明はこれらの実施例に記載された通りの構成に限定されるものでもない。
本発明を、以下の実施例を参照して、より具体的に説明する。
図２と図３を参照して本発明を説明すると、ＩＣモジュールの逆交互積層構造は、主な構成要素として、基板（１１）と、少なくとも１つのＩＣチップ（１２）と、封止体（１３）と、少なくとも１つのばね板セット（２０）とからなるＩＣモジュール（１０）とを少なくとも具備する。基板（１１）はチップキャリアと伝送インターフェースとして機能する。内面（１１１）と外面（１１２）を有する基板（１１）として、両面間を導通し、内部に回路（図示しない）を形成する高密度の多層プリント回路基板を用いることができる。基板（１１）の内面（１１１）は封入された面となっており、基板（１１）の外面（１１２）はＩＣモジュール構造の外部に位置し、内面（１１１）と対向する露出面を形成する。少なくとも一つの外部接触パッド（１１３）が外面（１１２）の一端に形成され、少なくとも一つのスイッチ接触パッド（１１４）が外面（１１２）の他端に形成される。
外部接触パッド（１１３）とスイッチ接触パッド（１１４）は逆対称状態に配置され、外部接触パッド（１１３）はスイッチ接触パッド（１１４）と基板（１１）の回路（図示しない）によって電気的に接続されている。外部接触パッド（１１３）とスイッチ接触パッド（１１４）は金属接点でもよい。ＩＣチップ（１２）が基板（１１）の内面（１１１）に設けられ、外部接触パッド（１１３）と電気的に接続される。ＩＣチップ（１２）を基板（１１）に電気的に接続するため、ワイヤボンディングやフリップチップボンディング技術によって形成されたはんだワイヤを用いることができる。通常、ＩＣチップ（１２）として、フラッシュメモリ、ＳＲＡＭ（静的ランダムアクセスメモリ）、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）あるいはＳＤＲＡＭ（シンクロナスＤＲＡＭ）等を用いることができる。
この好ましい実施例は、基板（１１）の内面（１１１）に配置された要素として、さらに、アクセスコントロールチップ（１４）と少なくとも１つの受動部品（１５）とを具備する。アクセスコントロールチップ（１４）は、ＩＣチップ（１２）と、外部接触パッド（１１３）とスイッチ接触パッド（１１４）に電気的に接続され、ＩＣチップ（１２）の保存及び読み出し動作を制御し、スイッチ接触パッド（１１４）が他のＩＣモジュール（１０’）に接続されているかどうかを検出し、制御信号をＩＣモジュール（１０’）に伝送する。受動部品（１５）はアクセスコントロールチップ（１４）とＩＣチップ（１２）を保護し、あるいは電気的機能を向上するために使用できる。基板（１１）の内面（１１１）には、成形または印刷技術によって封止体（１３）が形成され、ＩＣチップ（１２）とアクセスコントロールチップ（１４）が封止される。
他の好ましい実施例において、アクセスコントロールチップ（１４）はＩＣチップ（１２）と一体化してＳＯＣ（システムオンチップ）を形成することができる。ばね板セット（２０）は少なくとも１つの非平坦構造２１を有する。本発明の積層構造では、ＩＣモジュール（１０）の外部接触パッド（１１３）は、ＩＣモジュール（１０’）のスイッチ接触パッド（１１４’）とばね板セット（２０）の非平坦構造（２１）を介して電気的に接続される。このように、ＩＣモジュール（１０、１０’）は一側（単面）逆交互接続態様を呈し、逆交互積層構造を有する２層型ＩＣモジュールを形成する。積層後、２層型ＩＣモジュールの全体の厚さを、二つのＩＣモジュール（１０）の厚さと略等しい厚さに維持しまたは制御できるので、メモリの拡張要求がある場合でも、ＩＣモジュールの逆交互積層構造（１）を水平方向における無制限に接続して大きくすることができる。
ばね板セット（２０）は、外部接触パッド（１１３）の近傍で、ＩＣモジュールの一側に係合手段（図示しない）を用いて結合され、非平坦構造（２１）が外部接触パッド（１１３）に当接する（図４−１に示すように）。また、ばね板セット（２０）は、スイッチ接触パッド（１１４）の近傍で、ＩＣモジュールの一側に係合手段（図示しない）を用いて結合され、非平坦構造がスイッチ接触パッド（１１４）に当接し（図４−２に示すように）、プラグ接続によって電気的に導通する。しかし、結合方法は、上記した係合手段に限定されない。ＩＣ産業によって通常採用される枢着による結合、ほぞ結合、スナップ嵌合による結合、ロッキングによる結合、埋設による結合を問わず、ばね板セット（２０）を結合できる全ての手段を用いることができる。さらに、非平坦構造（２１）の形状は、単一の突起形状（図５に示すように）、複数の正方歯形からなる形状（図６に示すように）、複数の弧状片からなる形状（図７に示すように）、複数の丸みを帯びた歯形からなる形状（図８に示すように）、複数の隆起部からなる形状（図９−１と図９−２に示すように）や、単一または複数の、ここに挙げていないその他の形状をランダムに組み合わせた形状とすることもできる。以上説明したように、１つのＩＣモジュールの外部接続パッドが、ばね板セットの非平坦構造の電気的接触によって他のＩＣモジュールのスイッチ接触パッドに当接し、ＩＣモジュールの逆交互積層構造（１）に応力がかかるとき、非平坦構造（２１）が変形してエネルギを吸収するため、応力減衰効果を得ることができる。この構成によってＩＣモジュール（１０）は、衝撃吸収力をより高めることができ、良好な信号接続品質を維持できる。同時に、ＩＣモジュール（１０）の結合面からはんだ結合部材をなくすことができるため、結合部材（３１２）の接触点の形成に関連する工程を不要とすることができ、機能確認工程やサイズ大型化工程をより単純かつ便利にすることができ、製造コストをさらに低減することができる（図１に示すように）。さらに、ばね板セットの非平坦構造は銅、アルミニウム、または他の金属を用いて形成することによって、ＩＣモジュール（１０）の動作中に生じる熱の放熱効果をさらに高めることができる。ばね板セット（２０）は、挿入状態又は取り外し状態のＩＣモジュール（１０）に着脱自在に接続することができる。本発明に記述されるＩＣモジュール（１０）は熱硬化性成形化合物を用いて形成できる。また、本発明に記述されるＩＣモジュール（１０）はメモリモジュールとして用いることができ、この場合も、熱硬化性成形化合物を用いて形成できる。
以上の記載を要約すると、１つのＩＣモジュールの外部接触パッドと別のＩＣモジュールのスイッチ接触パッド間の電気的接続を図るに際して、本発明では、逆交互積層構造を有する２層型ＩＣモジュールを形成するためにＩＣモジュールを一側逆交互接触態様で配列している。従って、複数のＩＣモジュールを水平方向に接続かつ拡張でき、高さが限定されている場合でも、記憶容量を増大することができる。さらに、ＩＣモジュールの外部接触パッドは、ばね板セットの非平坦構造によって他のＩＣモジュールのスイッチ接触パッドに電気的に接続されているため、積層構造に応力がかかるときでも、十分な衝撃吸収力をＩＣモジュール間に確保できるため、良好な信号接続品質を維持することができる。これらのＩＣモジュールは、その取付態様と、ばね板セットの非平坦構造の形状設計によって、放熱性を向上している。さらに、ＩＣモジュールの結合面からはんだ結合部材をなくしたため、機能確認プロセスや、サイズ大型化プロセスをより単純かつ便利に行うことができ、製造コストをさらに低減することができる。
以上説明してきたように、ＩＣモジュール間の電気的導通を図るためにＩＣモジュールに当接するばね板セットを採用する本発明に係る方法は、ＩＣモジュール間の電気的導通を図るためにパッドと組み合わせた結合部材を使用する縦方向積層構造を用いた従来の方法とは完全に異なる。また、本発明に係る方法によってもたらされる機能も、縦方向積層構造を用いた標準的な従来の方法が有する機能と異なる。本発明は、本発明が属する産業において実用的かつ革新的な価値を有し、この出願は、特許法に基づいてなされたものである。
本発明を、現時点で最も実用的でかつ好ましいと思われる実施例を参照して説明してきたが、本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。本発明は、添付の特許請求の範囲に記載されている発明の要旨及び範囲内でなされる各種の変形例や、同様な装置を含むものである。即ち、添付の特許請求の範囲は、そのような変容例や同様な構造が包摂されるように広く解釈されるべきである。

Claims (14)

  1. 基板と、少なくとも１つのＩＣチップと、封止体とを具備し、前記基板は内面と外面とを有し、少なくとも外部接触パッドを前記外面の一端に設け、少なくともスイッチ接触パッドを前記外面の他端に設け、前記外部接触パッドと前記スイッチ接触パッドとを逆対称状態に配置すると共に電気的に接続し、前記封止体を前記基板の内面上に形成して前記ＩＣチップを封止する、少なくとも１つのＩＣモジュールと、
    少なくとも非平坦構造を有する少なくとも１つのばね板セットであって、前記ＩＣモジュールの内の１つのＩＣモジュールの前記外部接触パッドは、前記ばね板セットの前記非平坦構造との電気的接触によって前記他のＩＣモジュールの前記スイッチ接触パッドと電気的に接続し、前記ＩＣモジュールを逆交互積層構造に形成する前記少なくとも１つのばね板セットと、
    を具備するＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  2. 前記ＩＣモジュールはメモリモジュールであることを特徴とする請求項１記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  3. 前記ＩＣモジュールは熱硬化性成形化合物からなることを特徴とする請求項１又は２記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  4. 前記ばね板セットは、前記スイッチ接触パッドの近傍で、前記ＩＣモジュールの一側に係合手段を用いて結合され、前記非平坦構造は前記スイッチ接触パッドに当接することを特徴とする請求項１記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  5. 前記ばね板セットは、前記外部接触パッドの近傍で、前記ＩＣモジュールの一側に係合手段を用いて結合され、前記非平坦構造は前記外部接触パッドに当接することを特徴とする請求項１記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  6. 前記非平坦構造は単一の突起からなることを特徴とする請求項１、４又は５記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  7. 前記非平坦構造は複数の正方形状の歯からなることを特徴とする請求項１、４又は５記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  8. 前記非平坦構造は複数の弧状片からなることを特徴とする請求項１、４又は５記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  9. 前記非平坦構造は複数の丸みを帯びた歯からなることを特徴とする請求項１、４又は５記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  10. 前記非平坦構造は複数のバンプからなることを特徴とする請求項１、４又は５記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  11. 前記ばね板セットは、挿入状態又は取り外し状態の前記ＩＣモジュールに着脱自在に接続されることを特徴とする請求項１、４又は５記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  12. 前記外部接触パッドとスイッチ接触パッドは金属接点であることを特徴とする請求項１記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  13. 前記ばね板セットの非平坦構造は銅を用いて形成されることを特徴とする請求項１記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
  14. 前記ばね板セットの非平坦構造はアルミニウムを用いて形成されることを特徴とする請求項１記載のＩＣモジュールの逆交互積層構造。
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