JP3126174B2 - 可撓性相互接続モジュール - Google Patents

可撓性相互接続モジュール

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JP3126174B2 JP03244904A JP24490491A JP3126174B2 JP 3126174 B2 JP3126174 B2 JP 3126174B2 JP 03244904 A JP03244904 A JP 03244904A JP 24490491 A JP24490491 A JP 24490491A JP 3126174 B2 JP3126174 B2 JP 3126174B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、電子部品および回路実装
手法に関しており、特に、コンピュータの構造に使用す
るような密度の高い、回路およびサブアセンブリの組立
に役立つ実装手法に関している。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】最近のコンピュータの性能
は、主としてメイン・チップセット・アセンブリの性能
および各コンピュータのキャッシュ・メモリ・アクセス
時間により異なる。この性能は、サブアセンブリのＩＣ
チップを相互接続する信号経路などの、コンピュータ・
パッケージの遅延により制限される。該経路には、個々
のチップ・パッケージ、相互接続基板、マザーボード、
および各種コネクタおよびケーブルを含む。
【０００３】コンピュータの動作周波数が１００ＭＨｚ
に近づくにつれて、実装遅延は、ますます最新コンピュ
ータの動作および性能における限定要因になりつつあ
る。こうした理由から、高性能メイン・フレーム・コン
ピュータでは、最小の性能損失で、次レベルのサブアセ
ンブリ、すなわちバックプレーン、に組み付けられるコ
ンパクトな高周波数ユニットにおいて、コンピュータの
重要チップを実装したり組み立てるための様々な手法を
用いてきた。
【０００４】該電子回路およびサブアセンブリを組み立
てるために、多くの実装手法を用いてきた。該実装手法
のための主要な要求条件には、高速回路性能、有効伝熱
および放熱だけでなく、回路高密度、便宜的構造、試験
および修理手法を含む。多くの従来の実装手法では、特
定アプリケーションに対して１つ以上の該要求条件を満
たしている。
【０００５】ＴＡＢすなわちテープ自動化ボンディング
として知られる現在一般的な製造手法は、回路サブアセ
ンブリの大量生産に特に有益であることが立証されてい
る。ＴＡＢ手法では、各導体の内部接点が半導体チップ
の適切な接点に接続されるパターンの導体フレームを用
いている。外部接点は、まず試験目的に用いられ、次に
プリント回路基板などの次に高いレベルの回路サブアセ
ンブリとの永続的な結合接続のために用いられる。
【０００６】この手法の特定の便宜的変形は、取外し可
能テープ自動化ボンディングを意味するところのＤＴＡ
Ｂとして知られており、１９８９年８月３１日に提出さ
れ共通の譲受人に譲渡された米国特許出願第０７／４０
１，０５３号に開示されている。ＤＴＡＢでは、外部フ
レーム端とプリント回路基板との間の電気的接続のため
の取外し可能な圧力接点を用いる。エラストマは、制御
される取外し可能な電気的接続のために、フレーム接点
と圧力キャップとの間で使用することができる。
【０００７】伝熱手法は、回路の密度および速度が、発
熱および熱分解可能な部品での値のすぐ近くになるにつ
れて重要になる。ヒート・シンクは、一般に、個々の部
品または実質的に同一の部品群からの熱を、空中または
他の冷却媒体に伝えるために使用される。
【０００８】最も一般的に使用される伝熱手法では、回
路構成部品の活性のある側をプリント回路基板の方に向
けて配置し、ヒート・シンクを裏側に取り付ける。別の
アプローチでは、プリント回路基板または他の基板を通
る放熱経路がもうけられる。該手法は、取り扱いが面倒
であり、高くつき、個々の部品の修理可能性を実質的に
そこなう。
【０００９】
【解決しようとする問題点及び解決手段】先行技術の前
述および他の短所は、ヒート・スプレッダ手段を含む電
子モジュール」と、多数のＩＣチップ」と、各チップと
電気接触するチップ相互接続フレーム」と、各チップ相
互接続フレームと電気接触する多層可撓性導体モジュー
ル」と、可撓性導体モジュールと電気接触するマザーボ
ード・アセンブリ」と、チップを可撓性導体モジュール
とヒート・スプレッダ導体との間に圧縮して保つための
取付手段」とをもたらす本発明により、扱われ克服され
た。
【００１０】別の面では、本発明は、ヒート・スプレッ
ダと接触する多数のＩＣチップを取り付けたり、各チッ
プの活性側を多層可撓導体モジュールと相互接続した
り、マザーボード・アセンブリを可撓導体モジュールと
相互接続したり、チップを可撓導体モジュールとヒート
・スプレッダとの間に圧縮させて保つことにより、電子
モジュールを実装する方法を与えている。
【００１１】本発明のこれらおよび他の特徴および利点
は、１つ以上の図面を伴う以下の詳細説明からさらに明
らかになる。図および説明では、数字は発明の各種の特
徴を示し、図および説明の全体において同様な数字は同
様な特徴を指している。
【００１２】
【実施例】本発明に依れば、図１は、ＩＣチップ１２
を、多層プリント回路基板１４などの可撓導体モジュー
ルに取り付ける様子を示す回路サブアセンブリ部分１０
の断面図である。多層可撓プリント回路基板１４は、便
宜的に、多数の内部導電金属層を有する従来の可撓プリ
ント回路基板にすることができる。
【００１３】ＩＣチップ１２は、活性部品および電気接
続を含む活性表面が、下方、すなわち多層可撓プリント
回路基板１４の方を向くように配置される。ＩＣチップ
１２の反対側の表面は、ヒート・スプレッダ２６の方に
上方に向けられる。ＩＣチップ１２とヒート・スプレッ
ダ２６との接触は、例えば、アメリカ合衆国テキサス州
ダラスにあるサーマロイ社のサーマルコートなどのシリ
コーン・グリースや、アメリカ合衆国マサチューセッツ
州チングスボロ（Ｔｙｎｇｓｂｏｒｏ）のクリエイティ
ブ・マテリアルズ社のシリコーン接着剤１０２−３２な
どのシリコーン接着剤の層を与えることにより、さらに
効率的な伝熱に対して扱うことができる。
【００１４】ＩＣチップ１２は、多層可撓性プリント回
路基板１４からの圧力により、ＩＣチップ１２との間に
はさまれたエラストマ２８によりヒート・スプレッダ２
６に押し付けられている。ＩＣチップ１２は、ＴＡＢフ
レーム１６により多層可撓性プリント回路基板１４に電
気的に接続されている。ＴＡＢフレーム１６は、従来の
ＴＡＢフレームにすることができ、その場合、内部リー
ド線はシングル・ポイント・サーモソニックまたは熱圧
着ギャング・ボンディングなどの従来手法を用いてＩＣ
チップ１２に結合され、外部リード線は多層可撓性プリ
ント回路基板１４にハンダ結合される。
【００１５】図１に示す発明の望ましい実施例では、Ｔ
ＡＢフレーム１６の外部リード線が、多層可撓性プリン
ト回路基板１４の適切な接点に、圧力により取外し可能
に接続されるように、すでに述べたＤＴＡＢ手法を用い
ることができる。この圧力接触を保つために必要な圧縮
は、ヒート・スプレッダ２６と多層可撓性プリント回路
基板１４の間にはさまれたエラストマ３２により与えら
れる。
【００１６】多層プリント回路基板１４は、回路サブア
センブリ１０のすべての部分を整列させるように作用す
る整列ピン３３を伴う締結具３６および３８などの一連
の締結具によりヒート・スプレッダ２６に対して引っ張
られるバッキング・プレート３４により、エラストマ３
２、ＴＡＢフレーム１６およびエラストマ２８に押し付
けられる。
【００１７】回路サブアセンブリ部１０の動作中に、Ｉ
Ｃチップ１２から発生する熱は、ヒート・スプレッダ２
６との接触により除去される。ＩＣチップ１２は、ＴＡ
Ｂフレーム１６により、多層可撓性プリント回路基板１
４および任意の関連する回路に相互接続される。
【００１８】回路サブアセンブリ部１０の組立中に、Ｉ
Ｃチップ１２はまずＴＡＢフレーム１６に結合される。
ＩＣチップ１２は、ＴＡＢフレーム１６の外部リード線
との接触により試験してから、より大きなサブアセンブ
リに組み付けることができる。この段階における修理に
は、一般にＴＡＢフレーム１６とＩＣチップ１２の接続
の修理および／または該当する場合にはＴＡＢフレーム
１６の交換がある。
【００１９】ＩＣチップ１２は、ヒート・スプレッダ２
６と多層可撓性プリント回路基板１４の間に置かれ、バ
ッキング・プレート３４を多層可撓性プリント回路基板
１４の方に押し付けてエラストマ２８および３２を圧縮
している締結具３６および３８により定置に保持され
る。ＴＡＢフレーム１６と多層可撓性プリント回路基板
１４との電気的接続は、この圧力により達成される。他
の試験または実際の使用後の、ＩＣチップ１２の修理ま
たは交換は、締結具３６および３８を取り外すことによ
り容易に行うことができる。
【００２０】回路サブアセンブリ部１０は、別のＩＣお
よび多層可撓性プリント回路基板１４を介して相互接続
される他の部品を含む大きなアセンブリの一部にするこ
とができる。多数の回路サブアセンブリ部１０、３７お
よび３９を含む大きなサブアセンブリを、回路アセンブ
リ１８として図２に示す。
【００２１】今度は図２を参照するが、多層可撓性プリ
ント回路基板１４は、回路サブアセンブリ部１０のＩＣ
チップ１２と回路サブアセンブリ部３７および３９の他
のＩＣとの間の共用相互接続をもたらす。共用バッキン
グ・プレート３４は、関連する整列ピン３３を伴う締結
具３６および３８により、回路サブアセンブリ部１０の
まわりの部分でヒート・スプレッダ２６に固定される。
【００２２】バッキング・プレート３４の多層可撓性プ
リント回路基板１４に対する圧力により、この可撓性回
路基板が、図１に示すエラストマ２８および３２などの
適切なエラストマに対して比較的均一に分布される圧力
を保ち、広範囲の部品厚公差をもたらすことを確実にし
ている。ＩＣと多層可撓性プリント回路基板１４との間
の取外し可能な電気的接続、およびマザーボード２０と
の間の接続については、後でもっと詳細に説明する。
【００２３】さらに、バッキング・プレート３４からの
圧力は、ＩＣとヒート・スプレッダ２６との間の良好な
熱伝導に必要な接触をもたらす。重要部品をさらに冷却
するために、ヒート・スプレッダ２６に空冷フィン４０
を追加することができる。
【００２４】多層プリント回路基板１４は、延長接点２
２などの多層可撓性プリント回路基板１４の１つ以上の
金属層の一体延長部により、大きなプリント回路基板ま
たはマザーボード２０などの他のアセンブリに接続する
ことができる。接点２２は、エラストマ４１によりマザ
ーボード２０に押し付けられる。エラストマ４１は、そ
の一端で、図示されていない従来の手段によりヒート・
スプレッダ２６に固定されたヒート・スプレッダ・コネ
クタ４２および４３によりマザーボード２０に固定さ
れ、他端で、ねじまたは締結具４４および４６などの他
の締結具によりマザーボード２０に固定される。
【００２５】組立中、回路サブアセンブリ部１０、３７
および３９の適切な試験および共用ヒート・スプレッダ
２６との組付後に、ヒート・スプレッダ２６は、ヒート
・スプレッダ・コネクタ４２および４３により、マザー
ボード２０に固定される。これにより、サブアセンブリ
全体の試験および部品の再作業または交換を、必要に応
じて行うことができる。
【００２６】述べたばかりのアセンブリ構成では、その
不活性側を共用ヒート・スプレッダ２６、およびしたが
って空冷フィン４０と接触させることにより、様々な厚
さのものでも、ＩＣおよび他の部品を直接冷却できるこ
とに留意することは重要である。サブアセンブリの組立
および／または再作業に関する取付応力は、マザーボー
ド２０までは伝わらない。回路アセンブリ１８のすぐ下
のマザーボード２０の回路基板部分は、実質的にサブア
センブリ相互接続には使用しないので、この部分を他の
相互接続に使用することができ、それにより潜在的な回
路密度が増加する。
【００２７】本発明の望ましい実施例に依れば、マザー
ボード２０と多層可撓性プリント回路基板１４の間の電
源および接地接続は、延長接点２２内で回路トレースを
使用することなく達成することができる。特に、同軸電
源コネクタ２４などの同軸電源コネクタにより、マザー
ボード２０から直接、多層可撓性プリント回路基板１４
に電源および接地接続をもたらすのに便利である。
【００２８】該同軸電源コネクタは、バッキング・プレ
ート３４の開口部（図示していない）などの適切な位置
に置くことができる。しかし、該同軸電源コネクタを、
マザーボード２０と多層可撓性プリント回路基板１４と
の間に直接アクセスのある位置に置くことが最も便宜的
である。そのような１つの位置として、回路サブアセン
ブリ部１０の締結具３８とサブアセンブリ部３７の締結
具４８との間に置かれた同軸電源コネクタ２４のための
位置を図２に示す。
【００２９】同軸電源コネクタ２４の設計および動作の
詳細は、図３に示すその拡大横断面図から理解できる。
【００３０】今度は図３を参照するが、同軸電源コネク
タ２４は、多層可撓性プリント回路基板１４とマザーボ
ード２０との間の電源および接地接続をもたらす横断面
図に示してある。同軸電源コネクタ２４には、接地相互
接続として便宜的に使用することのできる外部導電シリ
ンダ５０と、電源接続に便宜的に使用することのできる
内部導電シリンダ５２とを含む。多数の電源バス接続を
必要とする回路アセンブリで、多数の内部導電シリンダ
を使用することができる。
【００３１】各導電シリンダは、多層可撓性プリント回
路基板１４上の接地接点５４およびマザーボード２０上
の接地接点５６などの、多層可撓性プリント回路基板１
４およびマザーボード２０上の適切な導電パッドと接触
する。同軸電源コネクタ２４は、多層可撓性プリント回
路基板１４、マザーボード２０、締結具５８、および／
または絶縁座金６０などの適切な絶縁座金により一緒に
保持される。
【００３２】今度は図４を参照するが、ＴＡＢフレーム
取付パッド部分６２、６４、６６、６８、７０および７
２を含む多層可撓性プリント回路基板１４の特定例の平
面図が示してある。ＴＡＢフレーム取付パッド部分６
２、ＩＣチップ１２への信号経路を与えるための、図１
に示すような、ＴＡＢフレーム１６との相互接続に使用
する多層可撓性プリント回路基板１４の上面上のパッド
にすることができる。締結具３６および３８、および図
２に示すような締結具３８および４８の間にある同軸電
源コネクタ２４が、ＴＡＢフレーム取付パッド部分６２
のまわりにある。
【００３３】図２に示すようなエラストマ４１による接
点２２の圧縮により、多層可撓性プリント回路基板１４
とマザーボード２０との間の相互接続のために与えられ
たＴＡＢフレーム取付パッド部分７４が、多層可撓性プ
リント回路基板１４の周囲に示されている。
【００３４】本発明は、高速動作および回路で発生され
る不必要な熱の効率的な伝熱を必要とする一方で、すべ
ての組立レベルにおいて再作業および修理の要求される
電子サブアセンブリの組立において非常に有益である。
本発明は、図４に示すようなメモリ・ボードや、最新ワ
ークステーションなどの高性能コンピュータ用メイン・
コンピュータ・チップセットに特に適している。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成され、作用
するものであるから、上記した課題を達成しうるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】集積回路チップ１２をＴＡＢフレーム１６によ
る電気的相互接続を含めて多層可撓性印刷回路板１４に
マウントした状態を示す回路アセンブリ部１０の断面
図。
【図２】熱拡散コネクタ４２及び４３、ファスナ４４及
び４６によりマザーボード２０に直接接続されている、
多層可撓性プリント回路板１４にそれぞれマウントされ
た複数の集積回路チップ１２を含む回路アセンブリ１８
の断面図。
【図３】多層可撓性プリント回路板１４とマザーボード
２０との間の電源とグランドの接続を行う同軸電源コネ
クタ２４の拡大断面図。
【図４】図１、図２、図３に示された多層可撓性プリン
ト回路板の平面図。
【符号の説明】
１２は集積回路チップ、２６は熱拡散手段、２０はマザ
ーボードである。
フロントページの続き (73)特許権者 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎ ｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ローレンス・ハンロン アメリカ合衆国カリフォルニア州メン ロ・パーク，オーク・ハースト・プレイ ス287 (72)発明者 ファリッド・マッタ アメリカ合衆国カリフォルニア州マウン テン・ビュー，フィルモア3373 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 25/04

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下記（イ）乃至（ト）を具備する接続モジ
    ュール。 （イ）熱拡散手段。 （ロ）複数の集積回路チップ。 （ハ）前記各チップに電気的に接続されるチップ相互接
    続フレーム。 （ニ）前記各チップ相互接続フレームに電気的に接続さ
    れる可撓性導体モジュール。 （ホ）前記可撓性導体モジュールに電気的に接続される
    ボード・アセンブリ。 （ヘ）前記可撓性導体モジュールと前記チップとの間に
    挿入される弾性手段。 （ト）前記可撓性導体を前記チップに押し付けるバッキ
    ングプレートを具備し、前記チップを 前記可撓性導体モ
    ジュールと前記熱拡散手段との間の押圧内に維持するた
    めのマウンティング手段。
  2. 【請求項２】前記マウンティング手段は、前記熱拡散手
    段と前記バッキングプレートとの間で、前記チップと前
    記弾性手段と前記可撓性導体モジュールとを整列させ押
    圧する手段を具備することを特徴とする請求項１に記載
    の接続モジュール
  3. 【請求項３】前記可撓性導体モジュールの周縁部と前記
    ボード・アセンブリとを接続する手段を具備することを
    特徴とする請求項１又は２に記載の接続モジュール
  4. 【請求項４】前記マウンティング手段は、前記可撓性導
    体モジュールの非周縁部分と前記ボード・アセンブリと
    を直接的に接続する同軸接続手段を具備することを特徴
    とする請求項１又は２又は３に記載の接続モジュール。
  5. 【請求項５】下記（イ）乃至（ホ）の工程からなる接続
    モジュールの形成方法。 （イ）複数の集積回路チップを熱拡散手段に取り付ける
    工程。 （ロ）前記チップを可撓性導体モジュールに接続する工
    程。 （ハ）前記可撓性導体モジュールをボード・アセンブリ
    に接続する工程。 （ニ）前記チップに前記可撓性導体モジュールを押し付
    けるバッキング・プレートを設置する工程。 （ホ）可撓性導体モジュールと前記チップとの間に、前
    記可撓性導体モジュール と前記熱拡散手段との間で前記
    チップに対する押圧力を維持するため、弾性手段を設置
    する工程。
  6. 【請求項６】前記可撓性導体モジュールの周縁部を前記
    マザーボードに接続する部材を取り付ける工程を有する
    ことを特徴とする請求項５に記載の接続モジュールの形
    成方法。
  7. 【請求項７】前記可撓性導体モジュールの非周縁部分と
    前記ボード・アセンブリとを同軸接続手段により直接的
    に接続する工程を有することを特徴とする請求項５又は
    ６に記載の接続モジュールの形成方法。
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