JP2014512694A - 2つ以上のダイのためのマルチダイフェイスダウン積層 - Google Patents

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    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Abstract

超小型電子アセンブリ100が、第1及び第2の表面104,106間にて延びる第1及び第2の開口116,126を有する基板102を備え、第1及び第2の開口がそれぞれ第1及び第2の横断方向に延びる長手寸法を有し、超小型電子アセンブリ100が第1及び第2の超小型電子素子136,153を有し、第1及び第2の超小型電子素子136,153がそれぞれ前面140,157の中央領域924,932に第1及び第2の開口116,126と真直に並ぶボンドパッド142,159を有し、第1の超小型電子素子136の前面140が第1の表面104と向き合い、第2の超小型電子素子153の前面157が第1の超小型電子素子の裏面138と向き合って、第1の超小型電子素子の縁部146を超えて突出し、第1及び第2の超小型電子素子136,153のボンドパッド142,159が基板102の導体要素109,111に電気的に接続されている。
【選択図】図1

Description

[関連出願の相互参照]
本願は、2011年4月21日に出願された米国仮特許出願第61/477,877号、及び2011年11月29日に出願された米国特許出願第13/306,300号の出願日の利得を主張するものであり、これらの開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。本出願人の譲渡人に譲渡された以下の出願:いずれも2011年4月21日に出願された米国仮特許出願第61/477,820号、第61/477,883号、及び第61/477,967号もまた、参照することによって、ここに含まれるものとする。
[発明の分野]
本発明は、フェイスダウン状態で配置された積層半導体チップを備える超小型電子アセンブリ、及び該超小型電子アセンブリを製造する方法に関する。
半導体チップは、一般的にパッケージ化された状態で供給されており、これによって、製造中におけるチップの取扱い、及び回路基板又は他の回路パネルのような外部基板へのチップ実装中におけるチップの取扱いが容易になっている。例えば、多くの半導体チップは、表面実装に適するようにパッケージ化された状態で供給されている。このような一般的な形式である多くのパッケージは、種々の用途に対して提案されてきている。最も一般的には、このようなパッケージは、誘電体上にメッキ又はエッチングされた金属構造として形成された端子を有する「チップキャリア」として一般的に呼ばれる基板を備えるものとなっている。これらの端子は、典型的には、チップキャリア自体に沿って延びる薄いトレース(配線)のような特徴部、並びにチップの接点と端子又はトレースとの間で延びる細いリード又はワイヤによって、チップ自体の接点に接続されるようになっている。表面実装作業では、パッケージは、該パッケージ上の各端子を回路基板上の対応する接触パッドと真直ぐに並べるように、該回路基板上に配置されるようになっている。半田又は他のボンディング材料が、端子と接触パッドとの間に設けられるようになっている。パッケージは、半田を溶融若しくはリフローさせるか又はボンディング材料をそれ以外の方法によって活性化させるようにアセンブリを加熱することによって、適所に恒久的にボンディングされることになる。
多くのパッケージは、パッケージの端子に取り付けられた半田ボールの形態にある半田塊を有している。半田ボールは、典型的には、約0.1mm及び約0.8mm(5ミル及び30ミル)の直径を有している。パッケージの底面から突出する半田ボールのアレイ(列)を有するパッケージは、一般的に、ボールグリッドアレイ(BGA)パッケージとして呼ばれている。ランドグリッドアレイ(LGA)パッケージとして呼ばれる他のパッケージは、半田から形成された薄い層又は薄いランドによって基板に固定されるようになっている。この種のパッケージは極めてコンパクトになっている。「チップスケールパッケージ」として一般的に呼ばれるいくつかのパッケージは、パッケージに組み入れられる素子の面積と等しい面積か又はいくらか大きな回路基板の面積を占めるものになっている。このことは、アセンブリ全体の大きさを縮小し、基板上の種々の素子間における相互接続部を短縮し、これによって、該素子間の信号伝搬時間を制限し、アセンブリの高速動作を促進する点において、有利になっている。
また、回路パネルの全体の高さ、すなわち、回路パネルの面と直交する全体の寸法を縮小するようなチップパッケージを製造することが望まれている。このような薄い超小型電子パッケージによって、該パッケージが実装された回路パネルを隣接する構造体の近傍に配置することが可能になり、これによって、回路パネルを含む製品の外形寸法を縮小することができる。単一パッケージ又はモジュール内に複数のチップを設けるための種々の提案がなされてきている。従来の「マルチチップモジュール」では、多数のチップが単一のパッケージ基板上に互いに並んで実装され、次いで、該パッケージ基板が、回路パネルに実装されるようになっている。この手法では、チップによって占有される回路パネルの総面積の縮小に限りがある。総面積は、依然として、モジュール内の個々のチップの全表面積よりも大きくなっている。
「積層」配置、すなわち、複数のチップを上下に重ねる配置によって、複数のチップをパッケージ化することも提案されてきている。積層配置では、いくつかのチップをこれらのチップの全面積よりも小さな回路パネルの面積内に実装することができる。いくつかの積層チップ配置が、例えば、特許文献1、特許文献2、及び特許文献3のいくつかの実施形態に開示されている。これらの開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。特許文献4は、チップを上下に積層し、チップに付随して設けられた、いわゆる「配線フィルム」の導体によって、チップを相互接続する構成の装置を開示している。この開示内容も、参照することによって、ここに含まれるものとする。
米国特許第5,679,977号明細書 米国特許第5,148,265号明細書 米国特許第5,347,159号明細書 米国特許第4,941,033号明細書
本技術分野におけるこれらの努力にも関わらず、チップの実質的に中央領域に配置された接点を有するチップに対するマルチチップパッケージの場合、さらなる改良が望まれている。いくつかの半導体チップ、例えば、いくつかのメモリチップは、一般的に、チップの中心軸に実質的に沿って配置された1列以上の接点を有するように製造されている。
本発明の一態様によれば、超小型電子アセンブリは、第1及び第2の表面のそれぞれによって第1及び第2の横断方向に延びる平面を画定した第1及び第2の表面を有する基板と、第1の表面と向き合う前面を有する第1の超小型電子素子と、第1の超小型電子素子の裏面と向き合う前面を有する第2の超小型電子素子とを備えている。第1の超小型電子素子の裏面は、その前面から遠く離れているとよい。第1及び第2の超小型電子素子のボンドパッドは、基板の導電要素に電気的に接続されているとよい。
基板は、第1及び第2の表面間にて延びる第1及び第2の開口を備えているとよい。第1の開口は第1の方向に延びる長手寸法を有しており、第2の開口は第2の方向に延びる長手寸法を有しており、第1及び第2の開口の長手寸法は第1及び第2の開口の短手寸法よりも大きな長さを有しており、第1及び第2の開口の短手寸法はそれぞれ第2及び第1の方向に延びているとよい。
第1の超小型電子素子は、互いに向き合った第1及び第2の縁部と、第1及び第2の縁部間の方向に延びると共に前面及び裏面間にて延びる第3の縁部と、第1の開口と真直ぐに並んだ前面の中央領域におけるボンドパッドとを有しているとよい。中央領域は、第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びているとよい。第2の超小型電子素子の前面は、第1の超小型電子素子における第3の縁部を超えて突出しているとよい。第2の超小型電素素子は、第2の開口と真直ぐに並んだ第2の超小型電子素子における前面の中央領域にボンドパッドを有しているとよい。中央領域は、第2の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びているとよい。
一実施形態では、第1の超小型電子素子のボンドパッドは、第1の開口と真直ぐに並んだ部分を有する第1のリードによって導電要素に電気的に接続されており、第2の超小型電子素子のボンドパッドは、第2の開口と真直ぐに並んだ部分を有する第2のリードによって導電要素に電気的に接続されている。特定の例では、第1のリードが第1の開口を通って延びていないか、又は第2のリードが第2の開口を通って延びていないかの少なくとも一方となっている。例示的な実施形態では、ボンドパッドは、第1の開口を通って延びる第1のワイヤボンド、及び第2の開口を通って延びる第2のワイヤボンドによって導電要素に電気的に接続されている。
一例では、超小型電子アセンブリは、第1の開口を通って延びる第1のリード、及び第2のリードもまた備えている。第1のリードは、第1の超小型電子素子におけるボンドパッドの少なくともいくつかを基板の導電要素に電気的に接続しているとよい。第2のリードは、第2の開口と真直ぐに並んだ部分を有していてもよく、第2のリードは、第2の開口を通って延びていないようになっているとよい。第2のリードは、第2の超小型電子素子におけるボンドパッドの少なくともいくつかを基板の導電要素に電気的に接続しているとよい。特定の実施形態では、第2のリードはリードボンドになっている。一実施形態では、超小型電子アセンブリは、第1及び第2の超小型電子素子の少なくとも1つにおける少なくとも一部と熱連通するヒートスプレッダも備えている。特定の例では、ヒートスプレッダは、第1及び第2の超小型電子素子のそれぞれにおける少なくとも一部と熱連通するようになっている。例示的な実施形態では、ヒートスプレッダは、第2の超小型電子素子のみと熱連通するようになっている。
一例では、超小型電子アセンブリは、基板の導電要素に電気的に接続された端子もまた備えており、該端子は、超小型電子アセンブリを外部コンポーネントに電気的に接続するように構成されている。特定の実施形態では、超小型電子アセンブリは、基板の導電要素を介して、端子の少なくともいくつか及び超小型電子素子の1つ又は複数に電気的に接続されたバッファ素子も備えている。バッファ素子は、端子の少なくとも1つにて受信した少なくとも1つの信号を再生し、該再生した少なくとも1つの信号を導電要素の少なくとも1つを介して1つ又は複数の超小型電子素子に伝達するように構成されているとよい。一実施形態では、バッファ素子は、能動素子を内部に有する超小型電子素子になっている。
特定の実施形態では、超小型電子アセンブリは、第1の超小型電子素子と向き合って、第1の超小型電子素子における第3の縁部とは反対側の第4の縁部を超えて突出した前面を有する第3の超小型電子素子もまた備えている。第3の超小型電子素子は、その前面にボンドパッドを有しており、ボンドパッドは、基板の第3の開口と真直ぐに並んでおり、導電要素に電気的に接続されているとよい。例示的な実施形態では、第3の超小型電子素子のボンドパッドは、第3の超小型電子素子における前面の中央領域に配置されており、中央領域は、第3の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分に延びている。
一例では、超小型電子アセンブリは第3のリードもまた備えている。第3の超小型電子素子のボンドパッドは、第3のリードによって基板の導電要素の少なくともいくつかに電気的に接続されているとよい。特定の実施形態では、第3のリードはワイヤボンドになっている。一実施形態では、第3の超小型電子素子におけるボンドパッドの5つ以上から成る少なくとも1つの列が、第3の超小型電子素子の周縁部に隣接して配置されている。特定の例では、第2及び第3の超小型電子素子のそれぞれにおける前面は単一平面上に位置している。例示的な実施形態では、第3の超小型電子素子は第2の超小型電子の少なくとも一部と重なっている。
特定の実施例では、超小型電子アセンブリは、基板の第1の表面と向き合う前面及び該前面から遠く離れた裏面を有する第4の超小型電子素子もまた備えている。第4の超小型電子素子は、その前面にボンドパッドを有しており、ボンドパッドは、基板の第4の開口と真直ぐに並んでおり、導電要素に電気的に接続されているとよい。一例では、第4の超小型電子素子のボンドパッドは、第4の超小型電子素子における前面の中央領域に配置されている。中央領域は、第4の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分に延びているとよい。
一実施形態では、超小型電子アセンブリは第4のリードもまた備えている。第4の超小型電子素子のボンドパッドは、第4のリードによって基板の導電要素の少なくともいくつかに電気的に接続されているとよい。特定の例では、第4のリードはワイヤボンドになっている。例示的な実施形態では、第4の超小型電子素子におけるボンドパッドの5つ以上から成る少なくとも1つの列が、第4の超小型電子素子の周縁部に隣接して配置されている。一例では、第1及び第4の超小型電子素子のそれぞれにおける前面は単一平面上に位置している。特定の例では、第2の超小型電子素子は第4の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている。
本発明の他の態様によれば、超小型電子アセンブリは、互いに向き合った第1及び第2の表面を有する基板と、第1の表面と向き合う前面を有する第1の超小型電子素子と、第1の超小型電子素子の裏面と向き合う前面を有する第2の超小型電子素子とを備えている。第1の超小型電子素子の裏面は、その前面から遠く離れているとよい。第1及び第2の超小型電子素子のボンドパッドは、基板の導電要素に電気的に接続されているとよい。
また、基板は、第1及び第2の表面間にて延びる少なくとも1つの第1の開口と、第1及び第2の表面間にて延びる少なくとも1つの第2の開口とを備えているとよい。また、第1の超小型電子素子は、互いに向き合った第1及び第2の縁部と、第1及び第2の縁部間の方向に延びると共に前面及び裏面間にて延びる第3の縁部とを備えているとよい。第1の超小型電子素子は、前面の中央領域にて第1の方向に延びて、少なくとも1つの第1の開口と真直ぐに並んでいる5つ以上のボンドパッドから成る少なくとも1つの列も有しているとよい。中央領域は、第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びているとよい。
第2の超小型電子素子の前面は、第1の超小型電子素子における第3の縁部を超えて突出しているとよい。第2の超小型電子素子は、前面の中央領域にて第2の方向に延びて、少なくとも1つの第2の開口と真直ぐに並んでいる5つ以上のボンドパッドから成る少なくとも1つの列も有しているとよい。第2の方向は第1の方向を横断しており、中央領域は、第2の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びているとよい。
一実施形態では、少なくとも1つの第1の開口は、第1の方向に延びる複数の第1の開口を含んでいる。特定の例では、少なくとも1つの第2の開口は、第2の方向に延びる複数の第2の開口を含んでいる。例示的な実施形態では、超小型電子アセンブリは、第1の超小型電子素子と向き合って第1の超小型電子素子における第3の縁部とは反対側の第4の縁部を超えて突出した前面を有する第3の超小型電子素子もまた備えている。第3の超小型電子素子は、その前面にボンドパッドを有しており、ボンドパッドは、基板の第3の開口と真直ぐに並んでおり、導電要素に電気的に接続されているとよい。
一例では、第3の超小型電子素子のボンドパッドは、第3の超小型電子素子における前面の中央領域に配置されており、中央領域は、第3の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている。特定の実施形態では、超小型電子アセンブリは第3のリードもまた備えている。第3の超小型電子素子のボンドパッドは、第3のリードによって基板の導電要素の少なくともいくつかに電気的に接続されているとよい。一実施形態では、第3のリードはワイヤボンドになっている。特定の例では、第3の超小型電子素子におけるボンドパッドの5つ以上から成る少なくとも1つの列が、第3の超小型電子素子の周縁部に隣接して配置されている。例示的な実施形態では、第2及び第3の超小型電子素子のそれぞれにおける前面は単一平面上に位置している。一例では、第3の超小型電子素子は、第2の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている。
特定の実施形態では、超小型電子アセンブリは、基板の第1の表面と向き合う前面及び該前面から遠く離れた裏面を有する第4の超小型電子素子もまた備えている。第4の超小型電子素子は、その前面にボンドパッドを有しており、ボンドパッドは、基板の第4の開口と真直ぐに並んでおり、導電要素に電気的に接続されているとよい。一実施形態では、第4の超小型電子素子のボンドパッドは、第4の超小型電子素子における前面の中央領域に配置されており、中央領域は、第4の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている。
特定の例では、超小型電子アセンブリは第4のリードもまた備えている。第4の超小型電子素子のボンドパッドは、第4のリードによって基板の導電要素の少なくともいくつかに電気的に接続されているとよい。例示的な実施形態では、第4のリードはワイヤボンドになっている。一例では、第4の超小型電子素子におけるボンドパッドの5つ以上から成る少なくとも1つの列が、第4の超小型電子素子の周縁部に隣接して配置されている。特定の例では、第1及び第4の超小型電子素子のそれぞれにおける前面は単一平面上に位置している。一実施形態では、第2の超小型電子素子は、第4の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている。
本発明のさらなる他の態様によれば、超小型電子アセンブリは、第1及び第2の表面でのそれぞれによって第1及び第2の横断方向に延びる平面を画定する第1及び第2の表面を有する基板と、第1の表面と向き合う前面を有する第1の超小型電子素子と、それぞれ第1の超小型電子素子の裏面と向き合う前面を有する第2、第3、及び第4の超小型電素素子とを備えている。第1の超小型電子素子の裏面は、その前面から遠く離れているとよい。第1、第2、第3、及び第4の超小型電素素子のボンドパッドは基板の導電要素に電気的に接続されているとよい。
基板は、第1及び第2の表面間にて延びる第1及び第2の開口もまた備えているとよく、第1の開口は第1の方向に延びる長手寸法を有しており、第2の開口は第2の方向に延びる長手寸法を有しており、第1及び第2の開口の長手寸法は第1及び第2の開口の短手寸法よりも大きな長さを有しており、第1及び第2の開口の短手寸法はそれぞれ第2及び第1の方向に延びているとよい。また、第1の超小型電子素子は、互いに向き合った第1及び第2の縁部と、第1及び第2の縁部間の方向に延びると共に前面及び裏面間にて延びる第3の縁部と、第1の開口と真直ぐに並んだ前面の中央領域におけるボンドパッドとを有しているとよい。中央領域は、第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びているとよい。
第2の超小型電子素子の前面は、第1の超小型電子素子における第1の縁部を超えて突出しているとよく、第3の超小型電子素子の前面は、第1の超小型電子素子における第3の縁部を超えて突出しているとよく、第4の超小型電子素子の前面は、第1の超小型電子素子における第3の縁部とは反対側の第4の縁部を超えて突出しているとよい。第2の超小型電子素子は、基板の第1の表面と第2の表面との間にて延びる第3の開口と真直ぐに並んだ第2の超小型電子素子の前面にボンドパッドを備えているとよい。第3の超小型電子素子は、第2の開口と真直ぐに並んだ第3の超小型電子素子における前面の中央領域にボンドパッドを有しているとよく、中央領域は、第3の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びているとよい。また、第4の超小型電子素子は、基板の第1及び第2の表面間にて延びる第4の開口と真直ぐに並んだ第4の超小型電子素子の前面にボンドパッドを有しているとよい。
一例では、第3及び第4の超小型電子素子のそれぞれにおける前面は単一平面上に位置している。特定の実施形態では、第3の超小型電子素子は、第2の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている。例示的な実施形態では、第4の超小型電子素子は、第2の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている。一実施形態では、第3及び第4の超小型電子素子はそれぞれ第2の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている。特定の例では、システムは、前述の超小型電子アセンブリと、該超小型電子アセンブリに電気的に接続された1つ又は複数の他の電子コンポーネントとを備えている。一例では、システムはハウジングもまた備えており、超小型電子アセンブリ及び他の電子コンポーネントは、ハウジング内に実装されている。
本発明の実施形態の上面図である。 図1の実施形態における構成要素の底面図である。 図1の実施形態における超小型電子素子の底面図である。 図1の実施形態における他の超小型電子素子の底面図である。 線2A−2Aに沿った図1の断面図である。 線2B−2Bに沿った図1の断面図である。 図1に示される実施形態の底面図である。 本発明の代替的実施形態の上面図である。 線5A−5Aに沿った図4の断面図である。 線5B−5Bに沿った図4の断面図である。 線5C−5Cに沿った図4の断面図である。 図4の底面図である。 本発明の代替的実施形態の平面図である。 線8A−8Aに沿った図7の断面図である。 線8B−8Bに沿った図7の断面図である。 線8C−8Cに沿った図7の断面図である。 線8D−8Dに沿った図7の断面図である。 図7の底面図である。 本発明の代替的実施形態の平面図である。 本発明の代替的実施形態の平面図である。 線10A−10Aに沿った図10の断面図である。 線11B−11Bに沿った図10の断面図である。 線11C−11Cに沿った図10の断面図である。 線11D−11Dに沿った図10の断面図である。 図10の底面図である。 本発明の代替的実施形態の平面図である。 本発明の代替的実施形態の上面図である。 線15A−15Aに沿った図14の断面図である。 本発明の代替的実施形態の上面図である。 線17A−17Aに沿った図16の断面図である。 線17B−17Bに沿った図16の断面図である。 本発明の一実施形態によるシステムの概略図である。
図1〜図3は、本発明の実施形態に係る超小型電子パッケージ又は超小型電子アセンブリ100の種々の図を示している。図1を参照すると、超小型電子アセンブリ100は、基板102の上に置かれた2つの超小型電子素子を備えている。これらの超小型電子素子は、第2の超小型電子素子153の少なくとも一部を第1の超小型電子素子136の裏面138(図2A)上に重ねるようにフェイスダウン状態の配置で積層されている。
第1及び第2の超小型電子素子136,153は、第1の超小型電子素子136の外縁部(すなわち、第1、第2、第3、及び第4の縁部144,145,146,147)及び第2の超小型電子素子153の外縁部(すなわち、第1、第2、第3、及び第4の縁部161,162,163,164)が基板102の第1の表面104上に位置して基板102の周縁部を超えて延出しないように、基板102上に配置されているとよい。
特定の実施形態では、基板は、様々な種類の構造材、例えば、ポリマー材料、又はセラミック若しくはガラスのような無機材料から成る誘電体要素とすることができる。基板は、その上に導電要素、例えば、端子及びリード、例えば、トレース(配線)、基板接点、又は端子に電気的に接続された他の導電要素を有することができる。他の例では、基板は、シリコンのような半導体材料から本質的に構成されてもよいし、又は代替的に半導体材料の層及びその1つ若しくは複数の誘電体層を含んでいてもよい。さらに他の実施形態では、基板は、リードを有するリードフレームであってもよく、端子は、リードの一部、例えば、リードの端部分とすることができる。
図2A及び図2Bに最もよく示されるように、基板102は、第1の表面104と、該第1の表面から遠く離れた第2の表面106とを備えている。基板102の厚みは用途によって変更されることになるが、基板102は、最も典型的には、約10μm〜約100μmの厚みを有している。基板102は、基板の表面に露出した導電トレース108及び複数の接点、例えば、端子接点110、第1の組の接点109、及び第2の組の接点111を有しているとよい。この開示に用いられる「電導要素が構造体の表面に『露出している(exposed)』」という記述は、該電導要素が、構造体の外側から表面に向かって該表面と直交する方向に移動する理論点との接触に利用できることを示している。従って、構造体の表面に露出した端子又は他の導電要素は、このような表面から突出していてもよいし、このような表面と同一面を構成していてもよいし、又はこのような表面に対して窪んでいるが、構造体の孔若しくは凹みを通して露出していてもよい。
図1Aを参照すると、基板102の第1の表面104は、互いに向き合った一対の縁部間に、基板102の第1及び第2の縁部103,105間において基板102の幅を分割する3つの部分を備えているとよい。これらの3つの部分は、互いに同一の幅又は互いに異なる幅を有することができ、一例として、基板102の第1の縁部103に隣接する第1の外側部分900、基板102の第2の縁部105に隣接する第2の外側部分902、並びに第1及び第2の外側部分900,902間の領域を占める中央部分906が挙げられる。一実施形態では、導電トレース108及び複数の接点が、基板102の第2の表面106におけるこれらの部分の1つ又は複数の部分に露出している。他の実施形態では、これらの導電トレース108及び接点は、基板102の第1及び第2の表面104,106の両方の上にて延びていてもよいし、又は基板102の内部にて延びていてもよい
導電トレース108は、どのような導電材料から形成されていてもよいが、最も典型的には、銅、銅合金、金、又はこれらの材料の組合せから形成されている。トレースの厚みは、用途によって変更されることになるが、典型的には、約5μm〜約25μmとなっている。基板102及びトレース108は、本発明の譲渡人に譲渡された同時係属中の米国特許第7,462,936号に開示されるようなプロセスによって製造することができる。なお、この文献の内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。
図1、図1A、図2B、及び図3を参照すると、基板102は、基板102の第1の表面104と第2の表面106との間にて延びる少なくとも2つの孔又は開口をさらに備えているとよい。第1の開口116は、基部102の中央部分906(図1A)に配置されているとよく、一対の短手縁部118、及び該短手縁部118の長さよりも大きな長さを有する一対の長手縁部120を有しているとよい。第1の開口116は、第1の方向D1に延びているとよい。第2の開口126は、第1の方向D1を横断する第2の方向D2に延びているとよい。この実施形態では、第2の開口126が延びる方向D2が、第1の開口116が延びる第1の方向D1と直交し、これによって、第1及び第2の開口116,126がT字状の形状を成すようになっているとよい。第1及び第2の開口116,126は、代替的に、1つの連続的な開口を形成するように互いに連結されていてもよいことを理解されたい。他の代替的実施形態では、第1の開口116又は第2の開口126は、それぞれ、複数の開口から構成されていてもよい。具体的には、第1の開口116は、第1の方向D1に延びる複数の開口から構成されていてもよいし、第2の開口126は、第1の方向D1を横断する第2の方向D2に延びる複数の開口から構成されていてもよい。これらの開口は、どのような代替的な形状又は設計条件を有していてもよいことをさらに理解されたい。
一例では、第1の開口116は、短手寸法A2よりも大きな長手寸法A1を有することができる。長手寸法A1は第1の方向D1に延びており、短手寸法A2は第2の方向D2に延びている。第2の開口126は、短手寸法B2よりも大きな長手寸法B1を有することができる。長手寸法B1は第2の方向D2に延びており、短手寸法B2は第1の方向D1に延びている。
図2A〜図2Bを参照すると、第1の超小型電子素子136は前面140を有している。前面140は、基板102の第1の表面104と向き合っており、周知の接合材料又は技術を用いて、例えば、接着剤101を用いて、第1の表面104に取り付けられるようになっている。第1の超小型電子素子136は、その前面140から遠く離れている反対側の裏面138をさらに備えている。この実施形態では、前面140は、超小型電子素子136の第1の表面であり、その上にボンドパッド142を有しており、裏面138は、該第1の表面の背面になっている。この実施形態では、第1の超小型電子素子136の互いに向き合った第1及び第2の縁部144,145、並びに互いに向き合った第3及び第4の縁部146,147は、基板102の第1の表面104と第2の表面106との間にて延びている。第1の超小型電子素子136におけるこれらの縁部は、互いに等しい長さを有していてもよいし、又は互いに異なる長さを有していてもよい。
図1Bを参照すると、第1の超小型電子素子136は、どのような形式の半導体チップであってもよい。この実施形態では、第1の超小型電子素子136は、その上に導電要素を有するDRAM(ダイナミックランダムアクセスメモリ)チップとすることができる。図示されるように、第1の超小型電子素子136における前面140の表面領域は、第1の超小型電子素子における第1及び第2の縁部間の方向において、実質的に等しい幅を有する3つの領域:第1の外側領域920と、第2の外側領域922と、第1の外側領域920及び第2の外側領域922間に位置する中央領域924とに分割されているとよい。例えば、もし長手縁部間の長さが6μmであるならば、第1の外側領域、第2の外側領域、及び中央領域のそれぞれの長さが2μmとなる。従って、中央領域924は、第1の縁部144から2μm離れ、かつ第2の縁部145から2μm離れて配置されていることになる。換言すれば、中央領域は、第1の超小型電子素子136の3分割中央部分に配置されていることになる。
典型的には、DRAMチップに関して、導電要素の例として、第1の超小型電子素子136における前面140の中央領域924に沿って延びる第1のボンドパッド142が挙げられる。これらの導電要素は、第1の超小型電子素子136と基板102の第2の表面106に配置された第1の組の接点109との間に電気的接続をもたらすものである。接着剤101を用いて、第1の超小型電子素子136を基板102に取り付けることができる。
図2A及び図2Bを参照すると、第1の超小型電子素子136のボンドパッド142は、基板102における第1の開口117の真上に配置されているとよい。これによって、ボンドパッド142を第1の開口117を通して露出させることができる。ボンドパッド142は、電気的接続を達成するどのような周知の方法を用いて、基板102の第2の表面106上における第1の組の接点109に電気的に接続されてもよい。一実施形態では、ボンドワイヤ148が、第1の超小型電子素子136上のボンドパッド142から、第1の開口116を通って、基板102の第2の表面106上における第1の組の接点109に延びるようになっている。トレース108(図3)を用いて、第1の組の接点109を端子接点110に接続することができる。
第2の超小型電子素子153は、第1の超小型電子素子136と同様であるとよい。第2の超小型電子素子の(ボンドパッドを有する)前面157は、第1の超小型電子素子136と向き合っており、これによって、第2の超小型電子素子153は、第1の超小型電子素子136の裏面138上に重なっている。図1Cに示されるように、この実施形態では、第2の超小型電子素子153は、(第2の超小型電子素子158の裏面155と前面157との間にて延びる)互いに向き合った第1及び第2の縁部161,162並びに互いに向き合った第3及び第4の縁部163,164を有している。第3及び第4の縁部163,164は、第1及び第2の縁部161,162に隣接している。ボンドパッド159のような導電要素が、第2の超小型電子素子153の前面157に沿って延びている。この実施形態では、第2の超小型電子素子153は、DRAMチップのような半導体チップであるとよく、ボンドパッド159は、第2の超小型電子素子153の中央領域932に沿って配置されているとよい。中央領域932は、第1の外側領域928と第2の外側領域930との間に位置している。一実施形態では、ボンドパッド159は、第1の超小型電子素子136のボンドパッド142が延びる方向を横断する方向に延びているとよい。
図1Bに示されるように、特定の例では、第1の超小型電子素子136は、第1の超小型電子素子における前面140の中央領域924にて方向D3に延びる5つ以上のボンドパッド142から成る少なくとも1つの列142’を有することができる。図1Cに示されるように、一例において、第2の超小型電子素子153は、第2の超小型電子素子における前面157の中央領域932にて方向D4に延びる5つ以上のボンドパッド159から成る少なくとも1つの列159’を有することができる。図3の例に示されるように、ボンドパッド142の列142’が延びる方向D3は、ボンドパッド159の列159’が延びる方向D4を横断している。図3に示されるように、方向D3は、第1の開口116の長手寸法が延びる方向D1と平行とすることができ、方向D4は、第2の開口126の長手寸法が延びる方向D2と平行とすることができる。しかしながら、必ずしも、これに限定されない。例えば、一実施形態(図示せず)では、方向D3は、第1の窓の短手寸法が延びる方向D2と平行であってもよく、方向D4は、第2の窓の短手寸法が延びる方向D1と平行であってもよい。
図2Bを参照すると、第2の超小型電子素子153は、第1の超小型電子素子136の上に配置されているとよい。図示されるように、第2の超小型電子素子153を第1の超小型電子素子136の上方におけるある高さに支持するために、スペーサ135が、基板102と第2の超小型電子素子153との間に配置されているとよい。図1に最もよく示されるように、第2の超小型電子素子153における第1及び第2の縁部161,163は、第1の超小型電子素子136における第1及び第2の縁部144,145を横断する方向に延びているとよい。その結果として、第2の超小型電子素子153における第1及び第2の縁部161,162は、第1の超小型電子素子136における第3及び第4の縁部146,147の1つを超えて延びることになる。
図2Bを参照すると、第2の超小型電子素子153のボンドパッド159は、基板102に露出した複数の接点の内における第2の組の接点111に電気的に接続されるとよい。
電導要素を用いて、第1の超小型電子素子136上のボンドパッドを、基板102の第2の表面106上における第2の組の接点111に電気的に接続するようになっているとよい。この実施形態では、ボンドワイヤ165を用いて、第2の超小型電子素子153上のボンドパッド159を、基板102の第2の表面106上の第2の組の接点111(図2B及び図3)に接続するようになっている。図示されるように、ボンドワイヤ165は、第2の開口126を通って、第2の組の接点111に接続されることになる。
図3を参照すると、半田ボール115のアレイ(列)が、基板102の第2の表面106に露出した端子接点110(図2B)に取り付けられているとよい。図示されるように、トレース108が第2の表面106に沿って第1の組の接点109から延びており、第1の組の接点109と半田ボール115を支持する端子接点110との間に電気的接続をもたらすようになっている。図2Aに示されるように、一旦積層アセンブリが組み立てられたならば、カプセル材料199が、基板102における第1の表面104の一部又は全て並びに第1及び第2の超小型電子素子136,153を覆うと共に、第1の開口116及び第2の開口126のそれぞれを貫通するボンドワイヤ148,165を覆うようになっているとよい。
本明細書において検討される残りの実施形態は、図1〜図3の実施形態と実質的に同様である。これらの実施形態のそれぞれは、超小型電子素子が基部及び基部のそれぞれにおける開口の上にその前面を配置する方法、すなわち、超小型電子素子をフェイスダウン状態で配置する方法に関してのみ異なっている。それゆえ、図1〜図3の実施形態に関して開示された原理は、本明細書に開示される残りの実施形態に同じように適用可能である。従って、同様の要素を記載するために、同様の参照番号を用いることにする。
図4〜図6は、前面がフェイスダウン状態で配置された3つの積層された超小型電子素子を備える代替的な積層超小型電子アセンブリ200を示している。図5A及び図5Bに最もよく示されるように、第2の超小型電子素子253及び第3の超小型電子素子268は、第1の超小型電子素子236の上に重なっている。
図4及び図5Bに最もよく示されるように、基板202は、第1の表面204及び第2の表面206、並びに第1及び第2の表面204,206間にて延びる3つの開口を有している。前述の実施形態におけるように、第1の開口216は、第1の端部222及び第2の端部224を有しており、基板202の中央部分に配置されているとよい。この中央部分は、基板202の第1の縁部203と反対側の第2の縁部205との間で基板202を3分割した中央領域になっている。第1の開口216は、その第1の端部222及び第2の端部224のそれぞれに短手縁部218を備えている。第2の開口226は、第1の開口216の第1の端部222に隣接して配置されているとよい。
第3の開口232は、第3の開口232の長手縁部234が第1の開口216の長手縁部220が延びる方向を横断する方向に延びるように、第1の開口216における第2の端部224に隣接して配置されているとよい。この構成では、第2及び第3の開口226,232は、I字状の形状を成すように、互いに平行でかつ第1の開口216と直交するようになっているとよい。代替的に、第1、第2、及び第3の開口216,226,232は、1つの連続的な開口を形成するように互いに連結されていてもよい。前述の実施形態におけるように、第1、第2、又は第3の開口216,226,232の1つ又は複数が、複数の開口から構成されていてもよい。
一例では、第1の開口216は、短手寸法A2よりも大きな長手寸法A1を有することができる。長手寸法A1は第1の方向D1に延びており、短手寸法A2は第1の方向を横断する第2の方向D2に延びている。第2の開口226は、短手寸法B2よりも大きな長手寸法B1を有することができる。長手寸法B1は第2の方向D2に延びており、短手寸法B2は第1の方向D1に延びている。第3の開口232は、短手寸法C2よりも大きな長手寸法C1を有することができる。長手寸法C1は第2の方向D2に延びており、短手寸法C2は第1の方向D1に延びている
第1及び第2の超小型電子素子236,253は、図1〜図3の実施形態と同様の配置で積層されており、第3の超小型電子素子268がアセンブリ内に含まれている点において異なっている。図5A及び図5Bを参照すると、第1の超小型電子素子236及び第2の超小型電子素子253は互いに異なる面に位置している。図5Bによく示されるように、第3の超小型電子素子268は、第1及び第2の超小型電子素子236,253に隣接して配置されているとよい。この実施形態では、第3の超小型電子素子268は、第2の超小型電子253と同じ平面に位置しているが、第1の超小型電子素子236と同じ平面に位置していない。図示されるように、1つ又は複数のスペーサ235を用いて、第3の超小型電子素子268を第1の超小型電子素子236の上方に支持するようになっているとよく。これによって、第3の超小型電子素子268における第2の縁部277が、第1の超小型電子素子236における第4の縁部247並びに第1の超小型電子素子236における第1及び第2の縁部244、245のそれぞれの部分を覆うか又は重なることになる。第3の超小型電子素子268上のボンドパッド274が、第3の超小型電子素子(図5B及び図6)における中央領域942の一部に沿って延びており、第3の開口232と向き合っている。すでに開示された実施形態におけるように、中央領域942は、第3の超小型電子素子268における第1及び第2の縁部276,277間の長さの3分割中央部分に位置している。第3の超小型電子素子268上のボンドパッド274は、第3の開口232と真直ぐに並び、該第3の開口232を通して露出するようになっているとよい。
2つの超小型電子素子を有する実施形態に関して前述したように、第3の超小型電子素子268は、第3の超小型電子素子における前面の中央領域にてある方向に延びる5つ以上のボンドパッド274から成る少なくとも1つの列を有することができる。特定の例では、第3の超小型電子素子268におけるボンドパッド274の5つ以上から成る少なくとも1つの列が、第3の超小型電子素子の周縁部に隣接して配置されてもよい。図6に示されるように、第3の超小型電子素子268における5つ以上のボンドパッド274から成る少なくとも1つの列274’が、第2の開口226及び第3の開口232のそれぞれの長手寸法が延びるのと同じ方向D2(この方向は、第1の開口216の長手寸法が延びる方向D1を横断している)に延びているとよい。しかしながら、必ずしも、これに限定されない。
導電接続部を用いて、それぞれの超小型電子素子上におけるボンドパッドのそれぞれを基板の底面上におけるそれぞれの組の接点に接続するとよい。例えば、図示されるように、ボンドワイヤ280が、第3の超小型電子素子268の表面に露出したボンドパッド274を基板202の第2の表面206上における第3の組の接点213に接続することになる。図6を参照すると、次いで、導電トレース208が、第3の超小型電子素子268上におけるボンドパッド274のそれぞれを半田ボールを支持する端子接点210に電気的に接続することになる。
前述の実施形態と同じように、第1、第2、及び第3の超小型電子素子236,253,268の配置によって、第1、第2、及び第3の超小型電子素子236,253,268のそれぞれにおけるボンドパッド242,259,274(図5B)のそれぞれを、第1,第2,及び第3の開口216,226,232のそれぞれと真直ぐに並んで配置することが可能になる。これによって、導電接続部を、隣接する導電接続部によって邪魔されることなく、第1、第2、及び第3の開口216,226,232内に通すことができ、又はこれらの開口216,226,232を貫通させることができる。加えて、これによって、チップの中央領域に配置されたボンドパッドを有する2つ以上のチップを積層することが可能になる。
図7〜図9を参照すると、フェイスダウン状態の配置で基板上に積層された4つの超小型電子素子を備える超小型電子アセンブリ300を説明するための他の実施形態が示されている。この実施形態では、4つの開口が、基板302の第1及び第2の表面304,306を貫通している。図7に最もよく示されるように、第1及び第2の開口316,326は、第3及び第4の開口332,382と直交する方向に配置されている。第1の開口316は、長手縁部320及び短手縁部318を有しており、短手縁部318は、第1の開口316における第1の端部322及び第2の端部324に位置している。第2の開口326もまた、一対の短手縁部328及び一対の長手縁部330を有しており、短手縁部328は、第2の開口326の第1の端部329及び第2の端部331に位置している。第3の開口332は、第1及び第2の開口316,326のそれぞれにおける第1の端部322,329に隣接して位置しており、第4の開口382は、第1及び第2の開口316,326のそれぞれにおける第2の端部324,331に隣接して位置している。この実施形態では、第3及び第4の開口332,382のそれぞれにおける長手縁部334,384は、第1及び第2の開口316,326のそれぞれにおける長手縁部320,330と真直ぐに並んでいない。図示されるように、第1及び第2の開口316,326は、第3及び第4の開口332,382よりも基板302の外周縁部312から大きく離間している。
一例では、第1の開口316は、短手寸法A2よりも大きな長手寸法A1を有することができる。長手寸法A1は第1の方向D1に延びており、短手寸法A2は第1の方向を横断する第2の方向D2に延びている。第2の開口326は、短手寸法B2よりも大きな長手寸法B1を有することができる。長手寸法B1は第1の方向D1に延びており、短手寸法B2は第2の方向D2に延びている。第3の開口332は、短手寸法C2よりも大きな長手寸法C1を有することができる。長手寸法C1は第2の方向D2に延びており、短手寸法C2は第1の方向D1に延びている。第4の開口382は、短手寸法E2よりも大きな長手寸法E1を有することができる。長手寸法E1は第2の方向D2に延びており、短手寸法E2は第1の方向D1に延びている。
図7〜図8Cを参照すると、第1及び第2の超小型電子素子336,353は、周知の材料、例えば、接着剤301等を用いて基板302に取り付けられるとよく、これによって、第1の超小型電子素子336の前面340及び第2の超小型電子素子353の前面357は、基板302の第1の表面304の上に直接配置されることになる。また、第1の超小型電子素子336上のボンドパッド342は、第1の開口316の上方に配置されているとよく、第2の超小型電子素子353上のボンドパッド353は、第2の開口326の上方に配置されているとよい。図示されるように、第1の超小型電子素子336における第1及び第2の縁部344,345並びに第2の超小型電子素子353における第1及び第2の縁部361,362は、互いに平行であり、同一方向に延びている。
第3及び第4の超小型電子素子368,388が、基板302並びに第1及び第2の超小型電子素子336,353の上方に配置されているとよい。図7及び図8Aに最もよく示されるように、第3の超小型電子素子368の前面372は、第1及び第2の超小型電子素子336,353のそれぞれにおける裏面338,355と重なっている。同様に、第4の超小型電子素子388の前面392は、第1及び第2の超小型電子素子336,363のそれぞれにおける裏面338,355と重なっている。スペーサ235(図8A及び図8B)を用いて、第3の超小型電子素子368及び第4の超小型電子素子388の(基板302の第1の表面304と向き合っているが、第1及び第2の超小型電子336,353に重なっていない)それぞれの部分を支持するようになっているとよい。
図7及び図8B〜図8Dを参照すると、第3の超小型電子素子368は、第1及び第2の超小型電子素子336,353のそれぞれにおける第1の端部348,365に隣接している。第4の超小型電子素子388は、第1及び第2の超小型電子素子336,353のそれぞれにおける第2の端部350,367に隣接している。加えて、第3の超小型電子素子368における第1及び第2の縁部376,377、並びに第4の超小型電子素子388における第1及び第2の縁部396,397は、第1の超小型電子素子336の第1及び第2の縁部344,345、並びに第2の超小型電子素子353における第1及び第2の縁部361,362と直交する方向に延びている。その結果、図9を参照すると、第3の超小型電子素子368の中央領域946(図8B)に沿って延びるボンドパッド374、及び第4の超小型電子素子388の中央領域948(図8B)に沿って延びるボンドパッド394は、第1及び第2の超小型電子素子336,353のそれぞれにおける中央領域950,952の近くに配置されたそれぞれのボンドパッド342,359と直交する方向に延びている。2つの超小型電子素子を有する実施形態に関して前述したように、第4の超小型電子素子388は、第4の超小型電子素子における前面の中央領域にてある方向に延びる5つ以上のボンドパッド394から成る少なくとも1つの列394’を有することができる。
基板302上のそれぞれにおける超小型電子素子のこの配向によって、第1、第2、第3、及び第4の超小型電子素子336,353,368,388のボンドパッド342(図8D),359(図8B),374,394と、基板302の第2の表面306上におけるそれぞれの第1、第2、第3、及び第4の組の接点309,311,313,314との間の電気的接続が可能になる。この電気的接続は、第1、第2、第3、及び第4の開口316,326,332,382内において又はこれらの開口を通して行われることなる。この実施形態では、第1、第2、第3、及び第4の超小型電子素子336,353,368,388のそれぞれから延びるボンドワイヤ380A,380B,380C,380D(図8B)が、第1、第2、第3、及び第4の開口316,326,332,382内を通って、基板上のそれぞれにおける第1、第2、第3、及び第4の組の接点309,311,313,314に接続されることになる(図8A及び図8B)。
図9に示されるように、基板302の第2の表面306に沿って延びるトレース308が、第1、第2、第3、及び第4の組の接点309,311,313,314を基板上に分散された半田ボールのような導電材料を有する端子接点に接続するようになっている。
図9Aにさらに示されるように、超小型電子アセンブリ300’は、(接点を有する表面340,357が基板302に隣接している)超小型電子素子の互いに離間した縁部345,361間に配置されたバッファ素子390をさらに備えていてもよい。一実施形態では、バッファ素子390は、バッファ素子によってアセンブリ300’の端子で受信した少なくとも1つの信号をアセンブリ300’上の第1、第2、第3、及び第4の超小型電子素子336,353,368,388に対して再生することができるようになっている。この場合、バッファ素子390は、端子からの信号を受信し、該信号を再生し、アセンブリ300’上の超小型電子素子の1つ又は複数に対して再生された信号を伝達するように構成されている。このような構成の1つの利得は、アセンブリ300’内の超小型電子素子とそれに接続された回路パネルとの間を隔離し、これによって、アセンブリ上の相互接続スタブをパネル上の対応する信号ラインから電気的に絶縁させることである。これによって、アセンブリ内において不適切に終端したスタブによって生じる信号反射を回避することができる。
図10〜図12を参照すると、フェイスダウン状態の配置にてセンターボンディングされた超小型電子素子を備える積層アセンブリ400の代替的な実施形態が示されている。図10及び図11Aを参照すると、この実施形態は、以下の点、すなわち、第1及び第2の超小型電子素子436,453は、互いに隣接しているが、同一平面内にないという点において異なっている。前述の実施形態におけるように、第1の超小型電子素子436は、中央領域958(図11A)、すなわち、第1の超小型電子素子436における第1の縁部と第2の縁部との間の3分割中央部分に沿って延びるボンドパッド442が、基板402の第1の開口416(図11A及び図12)を通して露出するように、フェイスダウン状態にて配置されている。第2の超小型電子素子453は、第1の超小型電子素子の少なくとも一部に重なるように配置されている。図11Aに最もよく示されるように、第2の超小型電子素子453における第1の縁部465は、第1の超小型電子素子436における裏面438の第2の縁部445の一部と重なっている。第3及び第4の超小型電子素子468,488は、前述の実施形態で検討されたように、第1及び第2の超小型電子素子436,453と重なるように配置されている。図11B〜図11Dは、図7〜図9のアセンブリと同様と想定されるアセンブリの種々の図面をさらに示している。
前述の実施形態におけるように、ボンドワイヤを用いて、それぞれの超小型電子素子上のボンドパッドを基板上の接点に接続することができる。第1の超小型電子素子436上のボンドワイヤ449は、第1の超小型電子素子436上のボンドパッド442から、基板402の第1の開口416を通って、基板402上における第1の組の接点409に延びている。第2の超小型電子426上のボンドワイヤ460は、ボンドパッド459から第2の開口426を通って、基板402上の第2の組の接点411に接続されている。第3の超小型電子素子468上のボンドワイヤ475は、ボンドパッド474から第3の開口432を通って、基板402上における第3の組の接点413に延びている。図12に示されるように、トレース408を用いて、それぞれの組における接点409,411,413,414のそれぞれを基板402上の端子接点410に接続することができる。
図13を参照すると、図10〜図12の代替的実施形態において、超小型電子アセンブリ500は、第4の超小型電子素子588の裏面590及び前面592の一部と熱連通するヒートスプレッダ552をさらに備えている。ヒートスプレッダ552は、積層された超小型電子素子の配置構造内に熱を均一に分配することを促すために、第1及び第2の超小型電子素子536,553間にも延びるようになっていてもよい。ヒートスプレッダ552は、周囲環境への熱消散を改良するようになっていてもよい。ヒートスプレッダ552については、その一部又は全体がどのような適切な熱伝導材料から作製されていてもよい。適切な熱伝導材料の例として、限定されるものではないが、金属、黒鉛、熱伝導性接着剤、例えば、熱伝導性エポキシ、半田等、又はこのような材料の組合せが挙げられる。一例では、ヒートスプレッダ552は、実質的に連続的な金属シートとすることができる。特定の実施形態では、金属又は他の熱伝導性材料から作製された予成形ヒートスプレッダ552が、例えば、熱伝導性材料、例えば、熱伝導性接着剤又は熱伝導性グリースによって、第4の超小型電子素子588の裏面590に取り付けられるか又は配置されるとよい。接着剤は、もし存在しているならば、ヒートスプレッダと該ヒートスプレッダが取り付けられた超小型電子素子との間における相対運動を可能にする追従材料として作用し、これによって、例えば、追従的に取り付けられた要素間の熱膨張差を吸収することができる。ヒートスプレッダ552は、第3の超小型電子素子568(図示せず)、第1の超小型電子素子536の第1の表面、及び第2の超小型電子素子553の一部と接触するようになっていてもよい。ヒートスプレッダ552は一体構造であってもよい。代替的に、ヒートスプレッダ552は、互いに離間した多数のスプレッダ部分を含んでいてもよい。特定の実施形態では、ヒートスプレッダ552は、第1、第2、第3、及び第4の超小型電子素子536,553,568,588の1つ若しくは複数における裏面の少なくとも一部に直接接合された半田の層であってもよいし、又はこのような半田の層を備えていてもよい。
先の実施形態は、センターボンディングされたチップを組み入れている積層超小型電子アセンブリを開示しているが、センターボンディングされていない少なくとも1つのチップを前述の超小型電子アセンブリのいずれかに組み入れることも可能であることを理解されたい。例えば、図14を参照すると、図4〜図6の実施形態と実質的に同様の積層超小型電子アセンブリが示されている。この実施形態は、第2の超小型電子素子の縁部に沿ってボンドパッドを配置させるような修正が必要である点において、異なっている。
図14に示されるように、前述の実施形態におけるのと同様、第2の超小型電子素子は、3つの領域、すなわち、第1の外側領域966と、第2の外側領域968と、第1の外側領域966及び第2の外側領域968間に配置された中央領域970とを備えているとよい。第2の超小型電子素子653上のボンドパッド659(図15)は、第2の超小型電子素子653における前面657の第1の外側領域966に配置されている。第2の超小型電子素子653における第1の外側領域966上のボンドパッド659の配置に対応させるために、基板602の第2の開口626もまた、基板602の縁部612(図14)にごく隣接して第1の外側領域966に配置されている。図15を参照すると、導電性接続部を第2の超小型電子素子653上のボンドパッド659から基板602の第2の表面606上における第2の組の接点611まで延ばすことができる。トレース608が、第2の組の接点611を、半田ボール615を支持する端子接点610に電気的に接続することになる。
前述の実施形態では、基板の開口内を通るボンドワイヤを用いて、超小型電子素子と基板の第2の表面上の接点との間における電気的接続を達成するようになっているが、このような接続を達成するためのどのような周知の構造又は方法が用いられてもよいことを理解されたい。例えば、一実施形態では、図16〜図17Bを参照すると、第1及び第2の超小型電子素子736,753は、図1〜図3に示される実施形態と同様の方法によって積層されている。この代替的実施形態では、2つの追加的な形式のボンディングが示されている。このようなボンディング技術は、例えば、米国特許第5,861,666号に開示されている。この開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。
図17Aを先ず参照すると、第1の超小型電子素子736上のボンドパッド742から基板702の第2の表面706上における第1の組の接点709に延びるリードボンド748が示されている。リードボンド748は、前述の実施形態に開示されたボンドワイヤよりも実質的に剛体的になっている。図17Bを参照すると、同様のリードボンド765が、第2の超小型電子素子753上のボンドパッドから、基板702の(第2の表面706と反対側の)第1の表面704上における第2の組の接点711に延びている。ビア766が、基板702の第1の表面704と第2の表面706との間にて延びているとよい。ビア766は、基板702における第1の表面上の接点を基板702における第2の表面706上の端子接点710に導電的に接続するために、導電材料によって充填されているとよい。
前述した種々の超小型電子アセンブリは、別の電子システムの組立に利用可能である。例えば、図18を参照すると、本発明のさらに他の実施形態によるシステム1000は、他の電子コンポーネント1008,1010と関連して前述した超小型電子アセンブリの先の実施形態に記載されている構造体1006を備えている。図示される例では、コンポーネント1008は半導体チップであり、コンポーネント1010はディスプレイスクリーンであるが、どのような他のコンポーネントが用いられてもよい。もちろん、説明を簡単にするために、2つの追加的なコンポーネントしか図18に示されていないが、システムは、どのような数のこのようなコンポーネントを備えていてもよい。前述したような構造体10006は、例えば、複合チップであってもよいし、又は複数のチップを組み入れている構造であってもよい。さらに他の変更形態では、これらの両方が設けられていてもよいし、どのような数のこのような構造体が用いられてもよい。構造体1006及びコンポーネント1008,1010は、破線で概略的に示される共通ハウジング1001に実装されており、必要に応じて、電気的に相互接続され、所望の回路を形成するようになっているとよい。図示される例示的なシステムでは、該システムは、柔軟な印刷回路基板のような回路パネル1002を備えており、この回路パネルは、コンポーネントを相互接続する多数の導体1004(その1つのみが図18に示されている)を備えている。しかしながら、これは、単なる例示にすぎず、電気的接続を行うどのような適切な構造が用いられてもよい。ハウジング1001は、例えば、携帯電話又は携帯情報端末に使用可能な形式の携帯ハウジングとして示されており、スクリーン1010がハウジングの表面に露出している。構造体1006が撮像チップのような光感応素子を含んでいる場合、レンズ1011又は他の光学素子が構造体へ光を送るために設けられていてもよい。ここでも、図18に示される簡素化されたシステムは、単なる例示にすぎず、デスクトップコンピュータ、ルーター等のような定置構造体と一般的にみなされるシステムを含む他のシステムが、前述した構造体を用いて作製されることも可能である。
種々の従属請求項及びそこに記載される特徴は、元の請求項に記載されるものと異なる方法によって組み合わされてもよいことを理解されたい。また、個々の実施形態に関連して記載された特徴は、記載された実施形態の他の特徴と種々の組合せで共有されてもよいことを理解されたい。
本発明をここでは特定の実施形態を参照して説明してきたが、これらの実施形態は、本発明の原理及び用途の単なる例示にすぎないことを理解されたい。従って、例示的な実施形態に対して多くの修正がなされてもよいこと、並びに添付の請求項に記載される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の構成が考案されてもよいことを理解されたい。
本発明は、限定されるものではないが、超小型アセンブリ及び超小型電子アセンブリを製造する方法を含む広い産業上の利用可能性を有するものである。

Claims (50)

  1. 第1及び第2の表面のそれぞれにより第1及び第2の横断方向に延びる平面を画定する第1及び第2の表面と、前記第1及び第2の表面間にて延びる第1及び第2の開口とを有する基板であって、前記第1の開口が前記第1の横断方向に延びる長手寸法を有し、前記第2の開口が前記第2の横断方向に延びる長手寸法を有し、前記第1及び第2の開口の長手寸法が前記第1及び第2の開口の短手寸法よりも大きな長さを有し、前記第1及び第2の開口の短手寸法がそれぞれ前記第2及び第1の横断方向に延びている、基板と、
    前記第1の表面と向き合う前面と、前記前面から離れた裏面と、互いに向き合った第1及び第2の縁部と、前記第1及び第2の縁部間の方向に延びると共に前記前面及び前記裏面間にて延びる第3の縁部と、前記第1の開口と真直ぐに並んだ前記前面の中央領域におけるボンドパッドとを有する第1の超小型電子素子であって、前記中央領域が前記第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている、第1の超小型電子素子と、
    前記第1の超小型電子素子の裏面と向き合って、前記第1の超小型電子素子における第3の縁部を超えて突出した前面と、前記第2の開口と真直ぐに並んだ第2の超小型電子素子における前面の中央領域のボンドパッドとを有する第2の超小型電子素子であって、前記中央領域が、第2の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている、第2の超小型電子素子と
    を備え、
    前記第1及び第2の超小型電子素子のボンドパッドが前記基板の導電要素に電気的に接続されている、超小型電子アセンブリ。
  2. 前記第1の超小型電子素子のボンドパッドが、前記第1の開口と真直ぐに並んだ部分を有する第1のリードによって前記導電要素に電気的に接続されており、
    前記第2の超小型電子素子のボンドパッドが、前記第2の開口と真直ぐに並んだ部分を有する第2のリードによって前記導電要素に電気的に接続されている、請求項1に記載の超小型電子アセンブリ。
  3. 前記第1のリードが前記第1の開口を通って延びていない構成、及び前記第2のリードが前記第2の開口を通って延びていない構成の少なくとも一方となっている、請求項2に記載の超小型電子アセンブリ。
  4. 前記ボンドパッドが、前記第1の開口を通って延びる第1のワイヤボンド、及び前記第2の開口を通って延びる第2のワイヤボンドによって前記導電要素に電気的に接続されている、請求項1に記載に超小型電子アセンブリ。
  5. 前記第1の開口を通って延びる第1のリード及び第2のリードをさらに備え、
    前記第1のリードが、前記第1の超小型電子素子におけるボンドパッドの少なくともいくつかを前記基板の導電要素に電気的に接続しており、
    前記第2のリードが前記第2の開口と真直ぐに並んだ部分を有し、
    前記第2のリードが前記第2の開口を通って延びておらず、
    前記第2のリードが、前記第2の超小型電子素子における前記ボンドパッドの少なくともいくつかを前記基板の導電要素に電気的に接続している、請求項1に記載の超小型電子アセンブリ。
  6. 前記第2のリードがリードボンドとなっている、請求項5に記載の超小型電子アセンブリ。
  7. 前記第1及び第2の超小型電子素子の少なくとも1つにおける少なくとも一部と熱連通するヒートスプレッダをさらに備えている請求項1に記載の超小型電子アセンブリ。
  8. 前記ヒートスプレッダが、前記第1及び第2の超小型電子素子のそれぞれにおける少なくとも一部と熱連通するようになっている、請求項7に記載の超小型電子アセンブリ。
  9. 前記ヒートスプレッダが前記第2の超小型電子素子のみと熱連通するようになっている、請求項7に記載の超小型電子アセンブリ。
  10. 前記基板の導電要素に電気的に接続された端子をさらに備え、
    前記端子が前記超小型電子アセンブリを外部コンポーネントに電気的に接続するように構成されている、請求項1に記載の超小型電子アセンブリ。
  11. 前記基板の導電要素を介して、前記端子の少なくともいくつか及び前記超小型電子素子の1つ又は複数に電気的に接続されたバッファ素子をさらに備え、
    前記バッファ素子が、前記端子の少なくとも1つにて受信した少なくとも1つの信号を再生し、該再生した少なくとも1つの信号を前記導電要素の少なくとも1つを介して前記1つ又は複数の超小型電子素子に伝達するように構成されている、請求項10に記載の超小型電子アセンブリ。
  12. 前記バッファ素子が、能動素子を内部に有する超小型電子素子となっている、請求項11に記載の超小型電子アセンブリ。
  13. 前記第1の超小型電子素子と向き合って、前記第1の超小型電子素子の第3の縁部とは反対側の第4の縁部を超えて突出した前面を有する第3の超小型電子素子をさらに備え、
    前記第3の超小型電子素子が前記前面にボンドパッドを有し、
    前記ボンドパッドが、前記基板の第3の開口と真直ぐに並んでおり、前記導電要素に電気的に接続されている、請求項1に記載の超小型電子アセンブリ。
  14. 前記第3の超小型電子素子のボンドパッドが前記第3の超小型電子素子における前面の中央領域に配置されており、
    前記中央領域が、前記第3の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている、請求項13に記載の超小型電子アセンブリ。
  15. 第3のリードをさらに備え、
    前記第3の超小型電子素子のボンドパッドが、前記第3のリードによって前記基板の導電要素の少なくともいくつかに電気的に接続されている、請求項13に記載の超小型電子アセンブリ。
  16. 前記第3のリードがワイヤボンドとなっている、請求項15に記載の超小型電子アセンブリ。
  17. 前記第3の超小型電子素子におけるボンドパッドの5つ以上から成る少なくとも1つの列が、前記第3の超小型電子素子の周縁部に隣接して配置されている、請求項13に記載の超小型電子アセンブリ。
  18. 前記第2及び第3の超小型電子素子のそれぞれにおける前面が単一平面上に位置している、請求項13に記載の超小型電子アセンブリ。
  19. 前記第3の超小型電子素子が前記第2の超小型電子の少なくとも一部と重なっている、請求項13に記載の超小型電子アセンブリ。
  20. 前記基板の第1の表面と向き合う前面及び該前面から離れた裏面を有する第4の超小型電子素子をさらに備え、
    前記第4の超小型電子素子が前記前面にボンドパッドを有しており、
    前記ボンドパッドが、前記基板の第4の開口と真直ぐに並んでおり、前記導電要素に電気的に接続されている、請求項13に記載の超小型電子アセンブリ。
  21. 前記第4の超小型電子素子のボンドパッドが、前記第4の超小型電子素子における前面の中央領域に配置されており、
    前記中央領域が、前記第4の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている、請求項20に記載の超小型電子アセンブリ。
  22. 第4のリードをさらに備え、
    前記第4の超小型電子素子のボンドパッドが、前記第4のリードによって前記基板の導電要素の少なくともいくつかに電気的に接続されている、請求項20に記載の超小型電子アセンブリ。
  23. 前記第4のリードがワイヤボンドとなっている、請求項22に記載の超小型電子アセンブリ。
  24. 前記第4の超小型電子素子におけるボンドパッドの5つ以上から成る少なくとも1つの列が、前記第4の超小型電子素子の周縁部に隣接して配置されている、請求項20に記載の超小型電子アセンブリ。
  25. 前記第1及び第4の超小型電子素子のそれぞれにおける前面が単一平面上に位置している、請求項20に記載の超小型電子アセンブリ。
  26. 前記第2の超小型電子素子が前記第4の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている、請求項20に記載の超小型電子アセンブリ。
  27. 互いに向き合った第1及び第2の表面と、前記第1及び第2の表面間にて延びる少なくとも1つの第1の開口と、前記第1及び第2の表面間にて延びる少なくとも1つの第2の開口とを有する基板と、
    前記第1の表面と向き合う前面と、前記前面から離れた裏面と、互いに向き合った第1及び第2の縁部と、前記第1及び第2の縁部間の方向に延びると共に前記前面及び前記裏面間にて延びる第3の縁部とを有し、かつ前記前面の中央領域にて第1の方向に延びて、前記少なくとも1つの第1の開口と真直ぐに並んでいる5つ以上のボンドパッドから成る少なくとも1つの列を有する第1の超小型電子素子であって、前記中央領域が、前記第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている、第1の超小型電子素子と、
    前記第1の超小型電子素子の裏面と向き合って、前記第1の超小型電子素子の第3の縁部を超えて突出した前面を有し、かつ前記第2の超小型電子素子における前面の中央領域にて第2の方向に延びて、前記少なくとも1つの第2の開口と真直ぐに並んでいる5つ以上のボンドパッドから成る少なくとも1つの列を有する第2の超小型電子素子であって、前記第2の方向が前記第1の方向を横断しており、前記中央領域が前記第2の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている、第2の超小型電子素子と
    を備え、
    前記第1及び第2の超小型電子素子のボンドパッドが前記基板の導電要素に電気的に接続されている、超小型電子アセンブリ。
  28. 前記少なくとも1つの第1の開口が前記第1の方向に延びる複数の第1の開口を含んでいる、請求項27に記載の超小型電子アセンブリ。
  29. 前記少なくとも1つの第2の開口が前記第2の方向に延びる複数の第2の開口を含んでいる、請求項27に記載の超小型電子アセンブリ。
  30. 前記第1の超小型電子素子と向き合って、前記第1の超小型電子素子における第3の縁部とは反対側の第4の縁部を超えて突出した前面を有する第3の超小型電子素子をさらに備え、
    前記第3の超小型電子素子が前記前面にボンドパッドを有しており、
    前記ボンドパッドが、前記基板の第3の開口と真直ぐに並んでおり、前記導電要素に電気的に接続されている、請求項27に記載の超小型電子アセンブリ。
  31. 前記第3の超小型電子素子のボンドパッドが、前記第3の超小型電子素子における前面の中央領域に配置されており、
    前記中央領域が、前記第3の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている、請求項30に記載の超小型電子アセンブリ。
  32. 第3のリードをさらに備え、
    前記第3の超小型電子素子のボンドパッドが、前記第3のリードによって前記基板の導電要素の少なくともいくつかに電気的に接続されている、請求項30に記載の超小型電子アセンブリ。
  33. 前記第3のリードがワイヤボンドとなっている、請求項32に記載の超小型電子アセンブリ。
  34. 前記第3の超小型電子素子におけるボンドパッドの5つ以上から成る少なくとも1つの列が、前記第3の超小型電子素子の周縁部に隣接して配置されている、請求項30に記載の超小型電子アセンブリ。
  35. 前記第2及び第3の超小型電子素子のそれぞれにおける前面が単一平面上に位置している、請求項30に記載の超小型電子アセンブリ。
  36. 前記第3の超小型電子素子が前記第2の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている、請求項30に記載の超小型電子アセンブリ。
  37. 前記基板の第1の表面と向き合う前面及び該前面から離れた裏面を有する第4の超小型電子素子をさらに備え、
    前記第4の超小型電子素子が前記前面にボンドパッドを有しており、
    前記ボンドパッドが、前記基板の第4の開口と真直ぐに並んでおり、前記導電要素に電気的に接続されている、請求項30に記載の超小型電子アセンブリ。
  38. 前記第4の超小型電子素子のボンドパッドが、前記第4の超小型電子素子における前面の中央領域に配置されており、
    前記中央領域が、前記第4の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている、請求項37に記載の超小型電子アセンブリ。
  39. 第4のリードをさらに備え、
    前記第4の超小型電子素子のボンドパッドが、前記第4のリードによって前記基板の導電要素の少なくともいくつかに電気的に接続されている、請求項37に記載の超小型電子アセンブリ。
  40. 前記第4のリードがワイヤボンドとなっている、請求項39に記載の超小型電子アセンブリ。
  41. 前記第4の超小型電子素子におけるボンドパッドの5つ以上から成る少なくとも1つの列が、前記第4の超小型電子素子の周縁部に隣接して配置されている、請求項37に記載の超小型電子アセンブリ。
  42. 前記第1及び第4の超小型電子素子のそれぞれにおける前面が単一平面上に位置している、請求項37に記載の超小型電子アセンブリ。
  43. 前記第2の超小型電子素子が前記第4の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている、請求項37に記載の超小型電子アセンブリ。
  44. 第1及び第2の表面のそれぞれにより第1及び第2の横断方向に延びる平面を画定する第1及び第2の表面と、前記第1及び第2の表面間にて延びる第1及び第2の開口とを有する基板であって、前記第1の開口が前記第1の横断方向に延びる長手寸法を有し、前記第2の開口が前記第2の横断方向に延びる長手寸法を有し、前記第1及び第2の開口の長手寸法が前記第1及び第2の開口の短手寸法よりも大きな長さを有し、前記第1及び第2の開口の短手寸法がそれぞれ前記第2及び第1の横断方向に延びている、基板と、
    前記第1の表面に向き合う前面と、前記前面から離れた裏面と、互いに向き合った第1及び第2の縁部と、前記第1及び第2の縁部間の方向に延びると共に前記前面及び前記裏面間にて延びる第3の縁部と、前記第1の開口と真直ぐに並んだ前記前面の中央領域におけるボンドパッドとを有する第1の超小型電子素子であって、前記中央領域が前記第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている、第1の超小型電子素子と、
    前記第1の超小型電子素子の裏面と向き合って、前記第1の超小型電子素子における第1の縁部を超えて突出した前面と、前記基板の第1の表面及び第2の表面間にて延びる第3の開口と真直ぐに並んだ前記第2の超小型電子素子の前面におけるボンドパッドとを有する第2の超小型電子素子と、
    前記第1の超小型電子素子の裏面と向き合って、前記第1の超小型電子素子における第3の縁部を超えて突出した前面と、前記第2の開口と真直ぐに並んだ前記第3の超小型電子素子における前面の中央領域のボンドパッドとを有する第3の超小型電子素子であって、前記中央領域が、前記第3の超小型電子素子の互いに向き合った第1及び第2の縁部間距離の3分割中央部分にて延びている、第3の超小型電子素子と、
    前記第1の超小型電子素子の裏面と向き合って、前記第1の超小型電子素子における第3の縁部とは反対側の第4の縁部を超えて突出した前面と,前記基板の第1及び第2の表面間にて延びる第4の開口と真直ぐに並んだ前記第4の超小型電子素子の前面におけるボンドパッドとを有する第4の超小型電子素子と
    を備え、
    前記第1,第2,第3,及び第4の超小型電子素子のボンドパッドが前記基板の導電要素に電気的に接続されている、超小型電子アセンブリ。
  45. 前記第3及び第4の超小型電子素子のそれぞれにおける前面が単一平面上に位置している、請求項44に記載の超小型電子アセンブリ。
  46. 前記第3の超小型電子素子が前記第2の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている、請求項44に記載の超小型電子アセンブリ。
  47. 前記第4の超小型電子素子が前記第2の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている、請求項44に記載の超小型電子アセンブリ。
  48. 前記第3及び第4の超小型電子素子がそれぞれ前記第2の超小型電子素子の少なくとも一部と重なっている、請求項44に記載の超小型電子アセンブリ。
  49. 請求項1,27、及び44のいずれか一項に記載の超小型電子アセンブリと、前記超小型電子アセンブリに電気的に接続された1つ又は複数の他の電子コンポーネントとを備えているシステム。
  50. ハウジングをさらに備え、
    前記超小型電子アセンブリ及び前記他の電子コンポーネントが前記ハウジング内に実装されている、請求項49に記載のシステム。
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