JP3064379U - 集積回路パッケ―ジ立体組立構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積回路パッケージ間の接合距離を短縮し、
信号伝達経路を短縮して、放熱経路を統合するととも
に、全体の電気性能を向上させる。 【構成】 複数の集積回路パッケージから構成され、集
積回路パッケージ毎に上面、底面、側面を有し、かつ集
積回路パッケージ毎に複数のリードを有するとともに、
各リード毎に側方接合面および上部接合面ならびに底部
接合面を備えるものにおいて、集積回路パッケージ毎に
リードの側方接合面により他の集積回路パッケージと接
続できるとともに、リードの上部接合面により別の集積
回路パッケージと接続でき、かつリードの底部接合面に
より別の集積回路パッケージと接続できるものであっ
て、複数の集積回路パッケージが上面および底面方向に
積み重ねられ側面方向に並列接合される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、集積回路パッケージ立体組立構造に関し、特に、集積回路パッケ ージを積み重ねるとともに、側面方向に並列接合する集積回路パッケージ立体組 立構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在の情報爆発時代において、集積回路は、日常生活と密接不可分の関係にあ り、衣食住はもちろん教育・娯楽のいずれの方面においても、集積回路を組込ん だ製品が利用されている。電子技術の日進月歩に伴い、より使いやすく、より多 くの機能を備えた電子製品が次々と開発されているが、いずれも軽薄短小という トレンドをもとに設計され、さらに快適で便利な製品を提供しようとしている。 そして、半導体製造プロセスにおいては、すでに０．１８ミクロン集積回路の量 産時代に突入しており、さらに高い集積度を有する半導体製品に手が届くように なっている。また、後工程のパッケージ技術については、多くの精密なパッケー ジ構造の開発に成功しており、例えば、チップスケールパッケージ（Chip Scale Package = CSP = Chip Size Packageともいう）、ウェハーレベルパッケージ（ Wafer Level Package）あるいはマルチチップモジュール（Multi Chip Module= MCM）などがある。さらに、組立（assembly）技術においては、密度がより大 き い多層プリント回路板（Multilayer PCB = Printed Circuit Board）により集積 回路パッケージ（IC Package）をさらに緊密にプリント回路板上に配列すること ができるようになっている。

【０００３】 図１において、公知の集積回路パッケージ１２，１４，１６間の組立は、プリ ント回路板１０を媒体として、相互の電気接続を行っていた。集積回路パッケー ジ１２，１４，１６は、表面実装技術（Surface Mount Technique = SMT）によ りプリント回路板１０上の接点２０に接続され、プリント回路板１０上の配線１ ８を介して、集積回路パッケージ１２，１４，１６相互の電気接続を行い、信号 を相互に伝達できるように構成されていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

高密度の多層プリント回路板は、配線の立体化によって、搭載する集積回路パ ッケージを更に緊密に配列することができるようにはなったものの、やはり２次 元アセンブリー（2D assembly）に属するものであり、配線アウトラインにより 制約を受けるので集積回路パッケージ間の緊密度にも限界があった。また、集積 回路パッケージ間の接続がプリント回路板の配線により行われるので、信号伝達 経路が長くなってしまうばかりではなく、個別の各集積回路パッケージにつき、 その放熱系統がそれぞれ独立したものであり、有効に統合することができなかっ た。

【０００５】 そこで、この考案の第１の目的は、集積回路パッケージ間で３次元配列アセン ブリーを行って、組立集積度を向上させる集積回路パッケージ立体組立構造を提 供することにある。

【０００６】 この考案の第２の目的は、集積回路パッケージ間を直接接合または接合インタ ーフェイス層を介して接合して、相互接合距離を短縮する集積回路パッケージ立 体組立構造を提供することにある。

【０００７】 この考案の第３の目的は、集積回路パッケージ間の接合距離を短縮して、相互 の放熱系統を統合する集積回路パッケージ立体組立構造を提供することにある。

【０００８】 この考案の第４の目的は、集積回路パッケージ間の接合距離を短縮して、相互 の接地系統または電源系統、さらには信号バスを統合する集積回路パッケージ立 体組立構造を提供することにある。

【０００９】 この考案の第５の目的は、集積回路パッケージ間の接合距離を短縮して、信号 伝達経路を短縮し、全体としての機能を向上させる集積回路パッケージ立体組立 構造を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】 【作用】

上記課題を解決し、所望の目的を達成するために、この考案にかかる集積回路 パッケージ立体組立構造は、複数個の集積回路パッケージから構成され、各集積 回路パッケージごとに上面、底面、側面を有し、かつ各集積回路パッケージごと に複数のリードを有するとともに、各リードごとに側方接合面および上部接合面 ならびに底部接合面を備えるものにおいて、各集積回路パッケージごとにリード の側方接合面により他の集積回路パッケージと接続できるとともに、リードの上 部接合面により別の集積回路パッケージと接続でき、かつリードの底部接合面に より別の集積回路パッケージと接続できるものであって、複数個の集積回路パッ ケージが、上面および底面方向に積み重ねられ、側面方向に並列接合されるもの であることを特徴とする。

【００１１】

【実施例】

以下、この考案にかかる好適な実施例を図面に基づいて説明する。 図２において、集積回路パッケージ３０，３２，３４，３６は、それぞれ半導 体チップを内包し、多数個のリード（lead）３０ａ，３２ａ，４３ａ，３６ａを 介して外部と電気接続される。集積回路パッケージ３０，３２，３４，３６は、 それぞれ上面４０と、底面４２と、側面４４とを有している。そして、Ｊ型リー ド（J-lead）３０ａ、ガルウイングリード（gull wing lead）３２ａ、スルーホ ールリード（through hole type lead）３４ａ、フラット型リード（flat type lead）３６ａのいずれであっても、３方向の接触面、すなわち上部接合面４６と 、底部接合面４８と、側方接合面５０とを有して、外部とコンタクトできるよう になっている。この考案にかかる集積回路パッケージ立体組立構造は、この３方 向の接触面を利用して相互接続するものなので、どのような集積回路パッケージ であっても同時に多数個の集積回路パッケージと接続することができる。

【００１２】 図３において、この考案にかかる集積回路パッケージ立体組立構造の一実施例 は、回路板１００上に集積回路パッケージ６０，６２，６４，６６，６８，７０ ，７２，７４，７６，７８，８０，８２を３次元の立体組立方式により、上面４ ０および底面４２方向に積み重ねるとともに、側面４４方向に並行接合している 。Ｊ型リード６８ａを有する集積回路パッケージ６８を一例として説明すると、 上面４０方向にＪ型リード６８ａの上部接合面４６により集積回路パッケージ７ ４と接続し、底面４２方向にＪ型リード６８ａの底部接合面４８により集積回路 パッケージ６２と接続し、側面４４方向にＪ型リード６８ａの側方接合面５０に より集積回路パッケージ６６，７０と接続している。図中、その立体組立構造は 、各種の集積回路パッケージ、つまりＪ型リードを有するもの６６，６８，７０ と、ガルウイングリードを有するもの６２，７４，７８，８２と、スルーホール リードを有するもの６０，６４，８０と、フラット型リード７２，７６とを含ん でいる。もちろん、この考案は、上述したパッケージの種類に限定されるもので はなく、上部接合面、底部接合面、側方接合面を有する任意のリードを備えた集 積回路パッケージにおいて適用することができるものである。図中、集積回路パ ッケージ６０〜８２は、直接接合方式を採用しており、はんだ（solder）あるい は導電接着剤（conductive adhesive）を利用して集積回路パッケージ６０〜８ ２の各リードを接合している。

【００１３】 図４と図５とにおいて、この考案にかかる別な実施例を示すと、集積回路パッ ケージ９０のリード９２もまた３つの接合面、すなわち、上面９０ａ方向の上部 接合面９４と、底面９０ｂ方向の底部接合面９８と、側面９０ｃ方向の側方接合 面９６とを有している。図５には、図４に示した集積回路パッケージ９０を利用 した集積回路パッケージ立体組立構造を示している。図４の集積回路パッケージ ９０が上部接合面９４と底部接合面９８と側方接合面９６と有しているので、回 路板１００上において上面９０ａおよび底面９０ｂ方向と側面９０ｃ方向との接 合が簡単に行えて、立体構造を構築することができる。また、各集積回路パッケ ージ９０間の接合は、はんだ又は導電接着剤により行うことができる。

【００１４】 上述した２つの実施例から、この考案にかかる集積回路パッケージ立体組立構 造は、各集積回路パッケージ間を直接リード接合により積み重ね接合ならびに並 列接合することができる。従って、集積回路パッケージ間の信号伝達経路を短縮 して、全体の目標達成機能（performance）を向上させるだけでなく、集積回路 パッケージをより緊密に配列させて、占有体積を減少させる。しかも、集積回路 パッケージ間の配列が２次元に限定されることがないので、集積度の高い３次元 （three-dimension）立体組立構造とすることができる。

【００１５】 そして、各種の異なる回路構成ならびに異なる集積回路構成素子に応じて、こ の考案にかかる集積回路パッケージ立体組立構造を多様に変化させて、様々なニ ーズに対応することができる。例えば、図６において、集積回路パッケージ間で 一部分のリードのみを接合する構造を示しており、集積回路パッケージのリード を直接接合しているが、ある集積回路パッケージについては、独立した外部電源 を必要とするので、未接合としている。図６中、集積回路パッケージ１０２，１ ０４，１０６は、側面方向に並列接合されている。集積回路パッケージ１０２， １０４の一部分のリード１０２ａ，１０４ａは、接合材料１０８、例えば、はん だ又は導電接着剤を介して直接接合され、一部分のリード１０２ｂ，１０４ｂは 、未接続として、信号源に別個に接続する、つまり回路板の接点（いずれも図示 せず）に接続する構成とすることができる。

【００１６】 図７において、上面および底面方向にも図６と類似した構造を採用することが でき、集積回路パッケージ１１０，１１２，１１４の一部分のリード１１０ａ， １１２ａ，１１４ａをはんだ又は導電接着剤等で直接接合し、一部分のリード１ １０ｂ，１１２ｂを未接続とすることができる。従って、集積回路パッケージ１ １０のリード１１０ｃは、集積回路パッケージ１１２を飛び越えて集積回路パッ ケージ１１４のリード１１４ａに直接接合されている。

【００１７】 図８において、集積回路パッケージ間に接合インターフェース層（interposer ）１２２を介して間接接合する構造を示しているが、このような接合インターフ ェース層１２２としてプリント回路板（PCB）またはリードフレーム（leadfram e）あるいはフィルムキャリア（film carrier 一般にTAB = Tape Automated B ondingに使用）を含むことができる。集積回路パッケージ１２０，１２６のリー ド１２０ａ，１２６ａのうち、接続したいリード１２０ａ，１２６ａが、幾何学 上の対応関係にない場合、例えば、プリント回路板１２２のような媒体を介して 接続する必要がある。プリント回路板１２２は、通常、多層配線膜および絶縁膜 を圧着してなり、その表裏面１２８，１３０上にそれぞれ接点を有している。プ リント回路板１２２には、複数の配線１２４が設けられ、その一端である接点が 表面１２８に配置されて、集積回路パッケージ１２０のリード１２０ａと接合さ れ、その他端である接点が裏面１３０に配置されて、集積回路パッケージ１２６ のリード１２６ａと接合される。配線１２４のレイアウトによりリード１２０ａ ，１２６ａ間で接合順序を入れ換えた接続を行うことができる。

【００１８】 図９において、接合インターフェース層１５２としてリードフレームまたはフ ィルムキャリアを採用した構造を示すと、接合インターフェース層１５２は、多 数本のリード（lead）１４８と絶縁膜１５０とからなっている。もしも接合イン ターフェース層１５２がフィルムキャリアである場合、絶縁膜１５０がポリイミ ド（polyimide） のような絶縁フィルムであり、もし接合インターフェース層１ ５２が一般のリードフレームであれば、リード１４８に絶縁材料１５０を貼り付 けて、リード１４８を固定することが望ましい。集積回路パッケージ１４０の一 部分のリード１４０ａは、はんだ又は導電接着剤のような接合材料１４６で集積 回路パッケージ１４２のリード１４２ａと直接接合される。そして、一部分のリ ード１４０ｂは、接合インターフェース層１５２を介して集積回路パッケージ１ ４４の一部分のリード１４４ｂに接合される。同様に、集積回路パッケージ１４ ４の一部分のリード１４４ａもまたはんだ又は導電接着剤のような接合材料１４ ６で集積回路パッケージ１４２のリード１４２ａと接合される。また、集積回路 パッケージ１４２の一部分のリード１４２ｂは、集積回路パッケージ１４０，１ ４４とは未接続となっており、別に外部の信号源（図示せず）に接続される。

【００１９】 上述した幾つかの集積回路パッケージ立体組立構造を総合してみると、隣り合 った集積回路パッケージは一部分のリードだけを接合、あるいは接合インターフ ェース層を介して間接的に接合、または接合材料などで直接接合することは、い ずれも、この考案にかかる立体組立構造に包括されるものであり、回路設計ニー ズを満たすものである。そして、この考案にかかる立体組立構造によって、集積 回路パッケージ間の信号伝達経路を短縮させて全体の機能を向上させるだけでな く、集積回路パッケージ間の配列を更に緊密なものとして占有体積を減少させ、 かつ全体の電気系統および放熱系統においても、多くの利点ならびに改善点があ る。

【００２０】 従来技術について言えば、一般の集積回路パッケージの電気系統および放熱系 統は、それぞれに独立したものであり、電気性能を改善するために、例えばリー ドフレームのチップベースのような電源平面（power plane）または接地平面（ ground plane）を大きくして、信号干渉を低減させようとしたものもあった。ま た、放熱性能を改善するために、集積回路パッケージに放熱手段（heat slug, h eat sink or heat spreader）を取り付けたり、中には放熱手段と接地リードと を接続して放熱性能と電気性能を同時に改善しようとしたものもあった。しかし ながら、実際上、各集積回路パッケージごとに電気性能および放熱性能を改善す るために構造に修正を加えるならばコストがかかるだけであるから、もしも電気 系統および放熱系統を統合することができるならば、大幅なコストダウンが可能 となる。

【００２１】 図１０において、放熱系統について言えば、この考案にかかる集積回路パッケ ージ立体組立構造は、いくつかの集積回路パッケージ１６０につき、放熱性能を 改善する手段、例えば放熱フィン１６８を備えており、いくつかの集積回路パッ ケージ１６２については備えていない。集積回路パッケージ１６０，１６２間に おいてリード１６４が接合材料により相互接続されている。実際上、各集積回路 パッケージ１６０，１６２の負荷（loading）がそれぞれに異なるから、各集積 回路パッケージ１６０，１６２ごとの発熱量も異なってくる。この考案にかかる 集積回路パッケージ１６０，１６２は接合距離が短縮されているので、熱抵抗が 低減され、発熱量が大きい集積回路パッケージ（例えば１６２）は、リード１６ ４を介して放熱率が良い、あるいは発熱量の小さい集積回路パッケージ（例えば １６０）に熱量を伝達して放熱フィン１６８から発散させることができる。すな わち、集積回路パッケージ１６０，１６２間において放熱系統を共有することが できるので、全体として放熱性能を向上させることができる。

【００２２】 電気系統の統合についても同様に、集積回路パッケージ間のリードが相互接続 されているので、集積回路パッケージの接地ピン（ground pin）または電源ピン （Vcc pin）と直列となり、非常に大きな接地平面あるいは電源平面を獲得した ものに相当するものとなる。さらに、リードの相互接合を介して信号バスのよう な信号経路を接続すると、外部のプリント回路板を介する必要がなくなるので、 信号経路を短縮することができる。従って、構造全体の電気性能を改善すること ができる。

【００２３】 以上のごとく、この考案を好適な実施例により開示したが、当業者であれば容 易に理解できるように、この考案の技術思想の範囲内において、適当な変更なら びに修正が当然なされうるものであるから、その実用新案権保護の範囲は、実用 新案登録請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならな い。

【００２４】

【考案の効果】

上記構成により、この考案にかかる集積回路パッケージ立体組立構造は、少な くとも次のような利点を備えている。 １．集積回路パッケージ間で３次元の組立ができるので、集積度を向上させ、占 有体積を縮小することができる。 ２．集積回路パッケージ間を直接または接合インターフェース層で接合できるの で、接合距離を短縮することができる。 ３．集積回路パッケージ間の接合距離を短縮することができるので、放熱系統を 統合することができ、全体の放熱性能を改善することができる。 ４．集積回路パッケージ間の接合距離を短縮することができるので、相互の接地 系統または電源系統を統合することができ、電気性能を改善することができる。 ５．集積回路パッケージ間の接合距離を短縮することができるので、信号伝達経 路が短くなって、信号の遅延または減衰を防止し、全体の性能を向上させること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、公知の集積回路パッケージ実装を示す
斜視図である。

【図２】図２は、数種類の集積回路パッケージを示す説
明断面図である。

【図３】図３は、この考案にかかる集積回路パッケージ
立体組立構造の一実施例を示す説明断面図である。

【図４】図４は、この考案にかかる集積回路パッケージ
立体組立構造の別な実施例に適した集積回路パッケージ
を示す斜視図である。

【図５】図５は、図４の集積回路パッケージを利用した
立体組立構造を示す説明断面図である。

【図６】図６は、集積回路パッケージ間の一部分のリー
ドだけを接合した立体組立構造を示す説明平面図であ
る。

【図７】図７は、集積回路パッケージ間の一部分のリー
ドだけを接合した立体組立構造を示す説明斜視図であ
る。

【図８】図８は、集積回路パッケージをプリント回路板
を介して接合する工程を示した分解斜視図である。

【図９】図９は、集積回路パッケージをフィルムキャリ
アまたはリードフレームを介して接合する工程を示した
組立説明図である。

【図１０】図１０は、この考案にかかる集積回路パッケ
ージ立体組立構造の接合形態を示す説明平面図である。

【符号の説明】

３０ 集積回路パッケージ ３０ａ Ｊ型リード ３２ 集積回路パッケージ ３２ａ ガルウイングリード ３４ 集積回路パッケージ ３４ａ スルーホールリード ３６ 集積回路パッケージ ３６ａ フラット型リード ４０ 上面 ４２ 底面 ４４ 側面 ４６ 上部接合面 ４８ 底部接合面 ５０ 側方接合面 ６０〜８２ 集積回路パッケージ ９０ 集積回路パッケージ ９０ａ 上面 ９０ｂ 底面 ９０ｃ 側面 ９２ リード ９４ 部接合面 ９６ 側方接合面 ９８ 底部接合面 １２２ 接合インターフェース層 １５２ 接合インターフェース層

Claims (9)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の集積回路パッケージから構成さ
   れ、各集積回路パッケージごとに上面、底面、側面を有
   し、かつ各集積回路パッケージごとに複数のリードを有
   するとともに、各リードごとに側方接合面および上部接
   合面ならびに底部接合面を備えるものにおいて、 各集積回路パッケージごとに前記リードの前記側方接合
   面により他の集積回路パッケージと接続できるととも
   に、前記リードの前記上部接合面により別の集積回路パ
   ッケージと接続でき、かつ前記リードの前記底部接合面
   により別の集積回路パッケージと接続できるものであっ
   て、 前記した複数個の集積回路パッケージが、前記上面およ
   び底面方向に積み重ねられ、前記側面方向に並列接合さ
   れるものであることを特徴とする集積回路パッケージ立
   体組立構造。
2. 【請求項２】 上記した各集積回路パッケージ間の接合
   が、接合材料を介して隣り合う２つの集積回路パッケー
   ジの上記リードを接合するものである請求項１記載の集
   積回路パッケージ立体組立構造。
3. 【請求項３】 上記接合材料が、はんだを含むものであ
   る請求項２記載の集積回路パッケージ立体組立構造。
4. 【請求項４】 上記接合材料が、導電接着剤を含むもの
   である請求項２記載の集積回路パッケージ立体組立構
   造。
5. 【請求項５】 上記集積回路パッケージ立体組立構造
   が、さらに、接合インターフェース層を備え、この接合
   インターフェース層が複数個の導体を有し、かつ各導体
   がそれぞれ２つの端部を有するものであって、 上記した各集積回路パッケージ間の接合が、前記接合イ
   ンターフェース層を介して行われるとともに、上記した
   各集積回路パッケージの１つの上記リードがそれぞれ前
   記導体の一端に接続され、上記した各集積回路パッケー
   ジの他の上記リードがそれぞれ前記導体の他端に接続さ
   れるものである請求項１記載の集積回路パッケージ立体
   組立構造。
6. 【請求項６】 上記接合インターフェース層が、リード
   フレームを含み、上記導体が前記リードフレームのリー
   ドである請求項５記載の集積回路パッケージ立体組立構
   造。
7. 【請求項７】 上記接合インターフェース層が、プリン
   ト回路板を含み、上記導体が前記プリント回路板の配線
   である請求項５記載の集積回路パッケージ立体組立構
   造。
8. 【請求項８】 上記接合インターフェース層が、フィル
   ムキャリアを含み、上記導体が前記フィルムキャリアの
   リードである請求項５記載の集積回路パッケージ立体組
   立構造。
9. 【請求項９】 上記した各集積回路パッケージのうち、
   隣り合う２つの集積回路パッケージ間が、上記リードの
   一部分のみを接合するものである請求項１記載の集積回
   路パッケージ立体組立構造。