JP3605127B2 - 電気及び光相互接続を有する高密度相互接続ランドグリッドアレイパッケージデバイス及びその製造方法 - Google Patents

電気及び光相互接続を有する高密度相互接続ランドグリッドアレイパッケージデバイス及びその製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、パッケージ集積回路デバイスの分野、特に、電気及び光相互接続を有する高密度相互接続ランドグリッドアレイパッケージ（ＨＤＩＰとも称する）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子産業は、半導体デバイスに対する改善されたパッケージングを絶えず要求している。この要求は、縮小寸法のパッケージング及び半導体デバイスの動作速度を最適化するパッケージングに対してなされている。半導体デバイスの速度が上昇し続け、特にＧＨｚ範囲に入るに従い、電気及び光信号の両方に適応するパッケージデバイスに対する要望が増大し続けている。
【０００３】
所望パッケージングについての１つの要件は、それらの半導体デバイスの発生する熱によって起こされる熱的要件を処置しなければならないと云うことである。所望パッケージングについての他の要件は、半導体デバイスの絶えさる寸法縮小に対する及びパッケージを部品とする最終電子システムに対する適合性である。結果として、パッケージは、熱処消散を最適化する一方、電子システムに組み立てられるとき変位する容量をできるだけ少なくしなければならない。
【０００４】
光検出器及び（又は）光送信器を有する半導体デバイスとプリント配線板又は他のパッケージ半導体デバイス上の光導波管との間の光相互接続に対する更に他の要件は、その接続が（他の光導波管のような）追加コネクタを必要とせずかつその位置合わせプロセスが比較的簡単であると云うことである。
【０００５】
更に加わる要件は、パッケージング設計及び材料選択が組立プロセスの欠陥の減少を支援し、かつ新たな組立投資及びツーリングを必要としないと云うことである。
【０００６】
パッケージデバイスによって必要とされる物理的面積を減少させる１つの方法は、図１に示されている。非パッケージ半導体デバイスが、プリント配線板ＰＷＢに直接取り付けられかつワイヤボンディングをされる。次いで、にかわ又はエポキシ樹脂の保護オーバコート（図示されていない）が、この半導体デバイス、ワイヤボンド、及びこのプリント配線板の表面の対応する部分を覆い形成される。
【０００７】
この方法の利点は、パッケージデバイスに比較しての、この非パッケージ半導体デバイスによって必要とされる物理的面積の減少にある。１つの欠点は、そのワイヤボンドが長くなり、支持されず、製造プロセス全体を通して曲がり、破壊又は短絡し易いと云うことである。他の欠点は、正規動作中にその集積回路によって発生される熱の大部分をそのプリント配線板を通して消散しなければならないと云うことである。ほとんどのにかわ又はエポキシ樹脂は不良導体であるので、もしそのプリント配線板設計が特別の熱処置機能体を有していないならば、熱転送は禁止される。更に他の欠点は、この技術が、デバイス及び組立歩留、並びに、限定されたプリント配線板設計機能体寸法に起因して、比較的小数のボンディングパッドを備える半導体デバイスにしか適用されないと云うことである。
【０００８】
更に他の欠点は、その半導体デバイスとそのプリント配線板との間のいかなる光相互接続もこの半導体デバイスの頂面とこのプリント配線板との間に追加の相互接続光導波管を必要とすると云うことである。各光導波管は、個別に位置合わせされねばならないであろう。これらの光導波管は、にかわ又はエポキシオーバコートを塗布される前には支持されることはなく、このことはこれらの光導波管が破壊され、折れ、又はねじれる可能性を持たらす。
【０００９】
パッケージデバイスによって必要とされる物理的面積を縮小する他の方法は、図２に示されている。フィルムキャリヤ法（以下、ＴＡＢと称する）パッケージ半導体デバイスが、プリント配線板ＰＷＢに直接取り付けられる。ＴＡＢパッケージは、その半導体デバイスをプリント配線板に電気的に接続するためにワイヤボンディングに代わり使用される。次いで、ポリマ又はプラスチックの蓋である保護オーバコート（図示されていない）が、この半導体デバイス、ＴＡＢパッケージ、及びそのプリント配線板表面の対応する部分を覆い形成される。図１のデバイスの場合のように、この方法の利点は、従来のリードフレームパッケージデバイスに比較しての、非パッケージ半導体デバイスによって必要とされる物理的容積の減少にある。ワイヤボンドの代わりにＴＡＢを使用することの利点は、高い電気的性能、優れた物理的安定性、リード破壊又は短絡し難いことを含む。
【００１０】
図２のデバイスの１つの欠点は、これらのＴＡＢリードが長く、製造プロセス全体を通して曲がり、破壊し易く、時には短絡すると云うことである。他の欠点は、図１のデバイスについて先に論じたように、正規動作中にその集積回路によって発生される熱の大部分をそのプリント配線板を通して消散しなければならないと云うことである。更に他の欠点は、その半導体デバイスとそのプリント配線板との間のいかなる光相互接続もこの半導体デバイスの頂面とこのプリント配線板との間に追加の相互接続光導波管を必要とすると云うことである。各光導波管は、個別に位置合わせされねばならないであろう。これらの光導波管は、また、組立中の取扱いに耐えなければならないであろうが、この取扱いはこれらの光導波管が破壊され、折れ、又はねじれる可能性を有する。
【００１１】
なお更に、パッケージデバイスによって必要とされる物理的面積を縮小する他の方法は、図３に示されている。この方法は、その半導体デバイスがフェースアップなくフェースダウンであると云うことを除き、上に説明されかつ図２に示されたものと類似している。フェースダウンであるデバイスによって、そのＴＡＢリードは短くなり、このデバイスの中心から大きい半径へとファンアウトすることは、典型的に、ない。この短縮パッケージリード長が改善電気信号特性を可能にすることになる。この短縮リード長は、各リードとその隣のリードの中心間隔が小さいことを必要とする。結果として、このパッケージの組立ては、著しく複雑である。全てのＴＡＢパッケージは、従来なかった組立装置を必要するが、しかしフリップＴＡＢはもし費用有効性組立を行うとするならばこの装置を更に発展させることを必要とする。熱転送は、このＴＡＢパッケージに組み立てられたヒートシンク（図示されていない）を経由して達成されかつ熱グリースによって強化されることがある。この熱グリースは、このＴＡＢパッケージとそのヒートシンクとの間の界面に添加される。
【００１２】
図３のデバイスはフェースダウンしており、これはそのプリント配線板上の光導波管内の光信号をこのデバイスに直接アドレス可能とする。しかし、フリップＴＡＢの場合の組立プロセスは、このデバイスのこの光導波管への位置合わせを補償するように充分に徹底していない。
【００１３】
パッケージ半導体デバイスにとって必要とされる物理的面積は、パッケージデバイスのピンに適合するために必要とされる“フートプリント”（面積）を含む。多数のピンを有するパッケージデバイスは、典型的に、大きいフートプリントを必要とする。最近の傾向は、多くのデバイスを通していったん達成された機能がますます小数のデバイスに統合されてゆき、その結果、ますます多くのピン及び相当する大きいフートプリントを有するますます複雑な半導体デバイスになることを示唆している。これらの複雑な半導体デバイスを図１〜図３に示されたようなプリント配線板ＰＷＢに接続することはできるが、しかしこのような接続方式は熱消散の問題を全面的に扱うわけでもなく又はプリント配線板の表面面積の所望縮小を達成するわけでもない。
【００１４】
半導体デバイスのフートプリントを減少させる方法は、図４に示されている。半導体デバイスは、基板（小形プリント配線板）の頂面に取り付けられる。この半導体デバイスは、この基板の頂面上のボンディングパッド（図示されていない）にワイヤボンデングをされる。次いで、モールド化合物が、この半導体デバイス、ワイヤボンド、及びこの基板の対応する頂面上に形成される。この基板の頂面上のこれらのボンディングパッドは、この基板内の内部回路機構及びめっきスルーホールを経由してこの基板の底面上の広いボンディングパッドに電気的に接続される。この基板の底面に沿いボンディングパッドの多数の行又はアレイ（図示されていない）があり、これがこのデバイスのフートプリントの面積を縮小する。その半導体デバイスの周辺に対向するこの底面の面積を熱消散に利用するために、典型的には、この面積内には電気的に機能するボンディングパッドは存在しない（図示されていない）。次いで、各下側ボンディングパッドにソルダボールを受ける。次いで、完成デバイスがプリント配線板上の対応するボンディングパッド（図示されていない）上に位置決め及び整列され、その後、赤外線、気相、又は対流リフローが使用されて、この基板をこのプリント配線板（図示されていない）に機械的及び電気的に接続する。
【００１５】
プリントフート寸法の縮小及び現存の組立装置を利用する能力は、図４のデバイスの主要な利点である。このデバイスの欠点は、不適当な熱消散及び厚い基板を含むと云うことである。熱消散は、２つの要因から生じる問題である。その第１は、そのモールド化合物が熱の不良導体であると云うことである。したがって、その半導体デバイスによって発生される熱の多くをこの基板（小形プリント配線板）を通して放出しなければならない。ほとんどの基板は、良好なヒートシンクであるようには設計されていない。その熱は、その基板全体を通して拡がらざるを得ない。もしその基板が不良熱導体ならば、熱消散を支援するために、金属スラグ又は熱バイアをこの基板に挿入しなければならない。もし金属スラグ又は熱バイアが使用されるならば、これらは、典型的に、その半導体デバイスの直接下側のこの基板の面積内に配置され、これが電気的機能にとって利用可能なソルダボール接続の数を減少させる。このデバイスの他の欠点は、この基板の内部回路機構の長さである。追加される長さは、このデバイスが動作することのできる速度に制限的影響を及ぼすように思われる。
【００１６】
図４のデバイスの更に他の欠点は、その半導体デバイスとそのプリント配線板との間のいかなる光相互接続もこの半導体デバイスの頂面とその基板との間に追加の相互接続光導波管及びこれらの光導波管とこのプリント配線板との間に追加の光相互接続手段を必要とすると云うことである。各光導波管は、この基板内の半導体デバイスと個別に位置合わせされねばならないであろう。各光相互接続手段は、これらの光導波管及びプリント配線板と個別に位置合わせされねばならないであろう。この位置合わせ要件の複雑性に加えて、これらの光導波管は、また、組立中の取扱いに耐えなければならないであろうが、この取扱いはこれらの光導波管が破壊され、折れ、又はねじれる可能性を有する。組立が成功したと仮定するならば、光信号をモールド化合物を通して送信することになる。したがって、このパッケージのモールド化合物は、この光信号に透明であり、かつエネルギー損失をできるだけ少なくするものでければならない。このパッケージの光伝達及び最小厚さは、所望より少なく及び薄いことになる。
【００１７】
光相互接続を必要としないで半導体デバイスのフートプリントを減少させる他の方法は、図５に示されている。半導体デバイスは、そのボンディングパッドに取り付けられたソルダボールを有する。この半導体デバイスは、反転させられかつ基板（小形プリント配線板）の頂面上の対応するボンディングパッドに向き合って位置決めされる。これらのソルダボールが溶けてこの半導体デバイスをこの基板に電気的及び機械的に接続するまで、熱がこの半導体デバイス及び基板に加えられる。次いで、熱グリースがこの半導体デバイス上に堆積され、その後に蓋がこの熱グリース、半導体デバイス、及び基板の頂面の対応する面積上を覆い置かれる。図４のデバイスの場合のように、この基板の頂面上のボンディングパッドはこの基板の底面の広いボンディングパッドにめっきスルーホールを通して接続される。この基板の底面に沿いボンディングパッドの多数の行又はアレイ（図示されていない）があり、これがこのデバイスのフートプリントの面積を、通例のタブフレーム又はリードフレームに比較して縮小する。
【００１８】
その半導体の周辺に対向するこの底面の面積を熱消散に使用するので、典型的には、この面積内には電気的に機能するボンディングパッドは存在しない（図示されていない）。次いで、各下側ボンディングパッドがソルダボールを受ける。次いで、完成デバイスがプリント配線板上の対応するボンディングパッド（図示されていない）上に位置決め及び整列され、かつ熱がこれらのソルダボールに加えられてこれを溶かして、この基板をそのプリント配線板（図示されていない）に機械的及び電気的に接続する。
【００１９】
プリントフートの寸法もまた、図５のデバイスの主要な利点である。このデバイスの欠点は、不適当な熱消散、厚い基板、及び潜在的にシステムを汚染するグリースを使用することである。熱消散は、２つの要因から生じる問題である。その第１は、その熱グリース及びその蓋が熱の不良導体であると云うことである。したがって、その半導体デバイスによって発生される熱の一部をこの基板を通して放出しなければならない。ほとんどの基板は、良好なヒートシンクであるようには設計されていない。その熱は、その基板全体を通して拡がらさるを得ない。もしこの基板が不良熱導体ならば、熱消散を支援するために、金属スラグをこの基板に挿入しなければならない。もし金属スラグが使用されるならば、これらは、典型的に、その半導体デバイスの直向かいのこの基板の面積内に配置され、これが電気信号にとって利用可能な接続の数を減少させる。このデバイスの他の欠点は、この基板の内部回路機構の長さである。追加される長さは、このデバイスが動作することのできる速度に制限的影響を及ぼすように思われる。図５に示された技術は、その半導体デバイスが従来の周辺パッドではなくアレイボンディングパッドを有することを必要とする。これは、この技術で以てパッケージされるのに利用可能な半導体デバイスの数を著しく減少する。
【００２０】
更に他の欠点は、その半導体デバイスとそのプリント配線板との間のいかなる光相互接続もこの半導体デバイスの頂面とその基板との間に追加の相互接続光導波管及びこれらの光導波管とこのプリント配線板との間に追加の光相互接続手段を必要とすると云うことである。各光導波管は、この基板内の半導体デバイスと個別に位置合わせされねばならないであろう。各光相互接続手段は、これらの光導波管及びプリント配線板と個別に位置合わせされねばならないであろう。この位置合わせ要件の複雑性に加えて、これらの光導波管は、また、組立中の取扱いに耐えなければならないであろうが、この取扱いはこれらの光導波管が破壊され、折れ、又はねじれる可能性を有する。組立が成功したと仮定するならば、光信号をそのモールド化合物を通して送信することになる。したがって、このパッケージのモールド化合物は、この光信号に透明であり、かつエネルギー損失をできるだ少なくするものでなければならない。このパッケージの光伝達及び最小厚さは、所望より少なく及び薄いことになる。
【００２１】
図６は、図４及び図５のデバイスの基板の底面図の１例である。それらのソルダボールは、先に論じたように行に形成される。たとえこの半導体デバイスの周辺に対向する面積内にソルダボールがあっても、これらは、典型的に、電気的に機能しない。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
図１〜図３のデバイスは、パッケージング寸法を縮小する産業上の要件を扱う。しかし、これらのデバイスのどれも、熱消散の問題、又はますます大きくかつ複雑になる半導体デバイスのフートプリントを縮小する問題、もしくは半導体デバイスをプリント配線板又は他の半導体デバイスに光相互接続する問題を適正に扱わない。図４及び図５のデバイスは、通例の半導体デバイスのフートプリントよりはフートプリントを縮小する産業上の要件は扱うが、しかし、熱消散の問題又は高周波数電気的性能上の要件を適正に扱わない。加えて、図４及び図５のデバイスにとって必要とされる基板の製造における物理的寸法限界は、そのデバイスの総パッケージ寸法の縮小を更に妨げる。例えば、図４におけるバッケージの場合、１．５ｍｍを下回るアレイピッチをとるソルダボールで以て設計されるためには、その基板のめっきスルーホール直径及び回路幅を縮小しなければならないことになる。基板の機能体のこの縮小は、その製造能力を低減させることになる。
【００２３】
このように、半導体デバイスとプリント配線板又は他の半導体デバイスとの間の光相互接続も容易にする単一又は多数半導体デバイスに対する非常に薄い、電気的かつ熱的高性能パッケージを提供するパッケージング技術への要望が存在する。
【００２４】
【問題を解決するための手段】
ここに開示される本発明は、半導体デバイスとプリント配線板又は他の半導体デバイス又は光信号のなんらかの光源との間の光相互接続も容易にする単一又は多数半導体デバイスに対する非常に薄い、電気的かつ熱的高性能のパッケージを創作するために独特の仕方で種々の電子パッケージング技術を組合わせる高密度相互接続ランドグリッドアレイパッケージを含む。
【００２５】
本発明の１実施例においては、薄いかつ機械的に安定な基板又はパッケージング材料が、高熱伝導率をもまた有するように選択される。この基板又はパッケージング材料内の空洞は、この基板又はパッケージング材料に直接取り付けられる１つ又は複数の半導体デバイスに適応する。１つ又は複数の半導体デバイスの少なくとも１つが光受信器及び（又は）光送信器を有することになる。多層を有する薄膜オーバレイは、１つ又は複数の半導体デバイスをこの基板又はパッケージング材料と反対側に面するこの薄膜オーバレイの表面上のパッドのアレイに相互接続する。ソルダボール、伝導接着剤、又は弾性コネクタがこれらのパッドに取り付けられて、他のシステムハードウエアとの電気的かつ機械的接続手段を提供する。その光受信器及び（又は）光送信器は、いかなる追加の物理的接続をも必要としない。この光受信器及び（又は）光送信器とプリント配線板又は他のパッケージ半導体デバイス上の光受信器及び（又は）光送信器との間に交換される光信号は、この薄膜オーバレイの電気導体がこれらそれぞれの光受信器及び（又は）光送信器との間に配置されていない限りこの薄膜オーバレイを透過できなければならない。本発明の代替実施例は、その薄膜オーバレイを通してそれらの光受信器及び（又は）光送信器に達する孔を開口ためにレーザビーム又は他の適当な手段を使用することを提供する。
【００２６】
高密度相互接続ランドグリッドアレイパッケージ（以下、ＨＤＩＰと称する）デバイスは、小形、薄く、電気的に高速であり、通例のパッケージデバイスより高い熱消散特性を有する。このＨＤＩＰの薄膜オーバレイ及びそのランドグリッドアレイが現存のパッケージデバイスに比較してこのパッケージを小さいフートプリントを有することを可能にするので、このＨＤＩＰは小形である。本発明のＨＤＩＰ技術は、中心間ピッチが５０μｍにまで小さくなった周辺ボンディングパッド又はその半導体デバイス上のアレイフォーマットに納まるボンディングパッドのいずれかを備えるような半導体デバイスの使用を可能にする。
【００２７】
このＨＤＩＰの１つ又は複数の半導体デバイスが薄い機械的に安定なかつ高熱伝導率を有する基板又はパッケージング材料内の空洞内に置かれるので、このＨＤＩＰは現存のパッケージデバイスより薄い。このＨＤＩＰの１つ又は複数の半導体デバイスとそれらのソルダボール又は他の伝導手段との間の電気通路の距離が現存するデバイスの電気通路より短いので、このＨＤＩＰは高速である。このＨＤＩＰのデバイスがそのパッケージの外部材料に直接取り付けられるので、こＨＤＩＰは現存のデバイスより優れた熱消散特性を有する。したがって、その熱が１つの半導体デバイスから空中へ達するまでに走行しなければならない材料層の数及びパッケージングの全厚さは、できるだけ小さくされる。加えて、熱消散を増大させるために、ヒートシンクをその基板又はパッケージング材料に付加することもできる。
【００２８】
このＨＤＩＰは、また、パッケージ半導体デバイス内の光受信器及び（又は）光送信器をプリント配線板又は他のパッケージ半導体デバイス上の同様の光学的手段に相互接続する効率的方法でもある。相互接続するためになんらの追加の光学的手段も必要としない。加えてこのＨＤＩＰデバイスのソルダボール、バンプ又は電気パッドをそのパッケージと位置合わせするのに使用できるので、このＨＤＩＰは位置合わせするのが容易である。
【００２９】
本発明によるＨＤＩＰ技術は、広範囲の電子パッケージグ応用に適用可能である。ワイヤボンデイング又はＴＡＢ取付けはんだ継手の除去は、製造及び組立プロセスステップの減少のために、高いパッケージデバイス信頼性及び潜在的に低コストを当然持たらす。
【００３０】
【実施例】
本発明の新規な特徴と信じられる特性は、前掲の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本発明自体のみならず、本発明の他の特徴及び利点は、次の付図との関連において読まれるその実施例についての説明を参照することによって最も良く理解されることになる。これらの付図において、
図７はプリント配線板に取り付けられた、本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図、図８から図２２は、本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対する逐次プロセスステップの側断面図、図２３は本発明の１実施例により構成された完成ＨＤＩＰデバイスの側面図、図２４は基板又はパッケージング材料に対する半導体デバイスの概算配置の表示を含む、本発明の１実施例により構成された完成ＨＤＩＰデバイスの側面図、図２５は図２２の矢印線１−１及び２−２によって区画された円形領域内の拡大側断面図、図２６は本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの底面図、図２７は本発明の他の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図、図２８は本発明の更に他の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図、図２９は本発明の更になお他の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図、図３０は本発明の更になお他の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図、図３１は本発明の更になお他の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図、図３２は組み合わせたかつ位置合わせしたＨＤＩＰの対の正面図、図３３は２つの光学的に位置合わせしたしかし物理的に分離したＨＤＩＰの正面図、図３４は本発明の更に他の実施例のデバイスの側面図、図３５は本発明のなお更に他の実施例のデバイスの側面図である。
【００３１】
図７は、ＨＤＩＰデバイスを、全体的に１０で示す。ＨＤＩＰデバイス１０の寸法及び形状は、この応用の目的を説明するための単なる例である。実際には、ＨＤＩＰデバイスは、種々の寸法及び形状をとるようになる。
【００３２】
ＨＤＩＰデバイス１０は、半導体デバイス１６に適応する空洞１４を有する基板又はパッケージング材料１２を含む。電気接続用パッド（図示されていない）を有する半導体デバイス１６の表面は、空洞１４と反対側に面する。半導体デバイス１６のパッドは、薄膜オーバレイ１８を通してこれの底面上のパッド２０のアレイに接続される。プリント配線板ＰＷＢ内の光導波管２３は、半導体デバイス１６内のそれぞれ光受信器及び（又は）光送信器（図示されていない）と機械的及び光学的に位置合わせしている。図７に示された本発明の実施例において、ソルダボール２２が各ボンディングパッド２０上に形成され、その結果、完成されたデバイスが得られる。次いで、赤外線、対流、又は気相リフローが使用されて、各パッド２０をプリント配線板ＰＷＢ上の対応するパッド（図示されていない）に機械的及び電気的に接続するに充分にソルダボール２２を溶かす。
【００３３】
ＨＤＩＰデバイス１０を通る電気通路はプリント配線板ＰＷＢから来る信号で以て始まり、その後この信号はソルダボール２２を通り、薄膜オーバレイ１８内の信号通路をを通り、半導体デバイス１６内ヘ入る。プリント配線板ＰＷＢに帰る信号は、この順序の逆にこれらを通して伝搬する。薄膜オーバレイ１８内の通路は、パッケージ半導体デバイスにとって可能な最短かつ最高速通路である。更に、薄膜オーバレイ１８は、このオーバレイ内に電気的保護信号及び（又は）層を付加することによって、特別の電気的要件、例えば、高速伝送線に適応するように設計されることがある。半導体デバイス１６が基板又はパッケージング材料１２に直接取り付けられているので、半導体デバイス１６にとっての空中までの第１熱通路は非常に短い。第２熱通路は、薄膜オーバレイ１８、ソルダボール２２を通り、プリント配線板ＰＷＢに入る。この熱通路は、基板又はパッケージング材料１２にヒートシンク（図示されていない）を追加をすることによって強化される。
【００３４】
ＨＤＩＰデバイス１０を通る光通路は、プリント配線板ＰＷＢ又は他の類似の手段の表面内にある光導波管２３から到来する光信号で始まる。光導波管２３は、半導体デバイス１６の底面と垂直に位置合わせするようにターンしている。光導波管は半導体デバイス１６内の光受信器及び（又は）光送信器に面するので、追加の光接続手段は不要である。この光信号は、光導波管２３から到来し、その後この光信号は薄膜オーバレイ１８を通りかつ半導体デバイス１６内へ走行する。この光信号（すなわち、３ＧＨｚ）は、その受信速度で処理されるか又は低周波数（すなわち、４８ＭＨｚ）に低下させられる。
【００３５】
ＨＤＩＰデバイス１０の製造方法は、図８から図２２に示されるている。この方法は、セラミック、窒化アルミニウム、モールドプラスチック、化合物モールドプラスチック、柔軟性回路−モールドプラスチック、プリント配線板積層、金属、人工ダイヤモンド、もしくは１つ又は複数のこれらの材料又はこの材料の型式に類似の材料の組合わせで製作される基板又はパッケージング材料の選択で以て開始される。この基板又はパッケージング材料は、薄く、機械的に安定、かつ高熱伝導率を有さなければならない。この基板又はパッケージング材料は、また、熱消散を容易にするために熱スラグで以て形成されることもある。
【００３６】
いったん、基板又はパッケージング材料１２が選択されると、図８に示されたように、空洞１４がその半導体デバイスより僅かに大きい寸法に形成又はフライス削りされる。次に、図９に示されるように、少なくとも１つの光送信器及び（又は）光受信器を有する半導体デバイス１６が、手動又は機械（すなわち、自動チップ導入装置）によって、空洞１４内に位置決めされる。半導体デバイス１６は、接着剤又は他の類似手段によって基板１２の空洞１４内に固定される。もし接着剤が使用されるならば、この半導体デバイス取り付け材料は、この半導体デバイス特性及びそのシステムが最終的に使用される応用に従って、高又は低弾性係数を有し、熱伝導性又は熱不伝導性、及び導電性又は不導電性である。この接着剤は、その基板材料からのこの半導体デバイス材料の所望する分離に従って半導体デバイス１６の縁と空洞１４との間の隙間に充填されることもあり又は充填されないこともある。空洞１４と反対向きの半導体デバイス１６の表面は、このデバイスのボンデイングパッドを含み、かつ薄膜オーバレイ（図示されていない）の形成を容易にするために空洞１４を内部に形成されて有する基板１２の表面に揃えなければならない。
【００３７】
次に、図１０に示されるように、絶縁材料層２４が、その基板−半導体デバイス組合わせ全体を覆い形成又は堆積される。この絶縁材料には、液体樹脂及び（又は）これらの材料の薄膜又は組合わせがある。ポリエーテルイミド（ジェネラルエレクトリック社商品名ＵＬＴＥＭ）は、ともかく層２４に有効な絶縁材料として使用される１つの材料である。その添加方法もまた、液を塗布しかつ硬化させることから薄膜及び積層のシートを敷くことまで種々である。その薄膜は、熱可塑性材料又は熱硬化性材料であってよい。この点におけるオプショナルステップは、図１１に示されるように、絶縁材料層２４を覆うポリマ層２６の形成であろう。したがって、もし絶縁材料層２４がポリエーテルイミド層であるならば、ポリマ層２６として許容される材料は、ポリイミド材料（ジュボン社の商品名ＫＡＰＴＯＮ）であろう。一片の材料にされた絶縁材料層２４とポリマ層２６の材料の組合わせ（例えば、ポリマ層２６を被覆する絶縁材料層２４）は、材料の分離シート又は液体樹脂の代替である。
【００３８】
次のステップは、図１２に示されるように、絶縁材料層２４を覆うあらゆる層（例えば、オプショナルポリマ層２６）と絶縁材料層２４とを通して、かつ半導体デバイス１６のボンディングパッドにまで達するバイア２８を構成することを必要とする。レーザドリル又は他の適当な手段が、バイヤ２８を形成するのに使用される。次に、図１３に示されるように、メタライゼーション層３０が、絶縁材料層２４の頂上（もしオプショナル層が使用されるならばポリマ層２６の頂上）及びバイア２８内に堆積又は蒸着される。もし堆積が使用されるならば、堆積は、標準高密度相互接続（以下、標準ＨＤＩと称する）ドライ堆積技術か又はいずれかの他の材料堆積技術で以て遂行される。典型的メタライゼーション材料は、チタン、銅、及びチタンのような順序層であると云える。次いで、作像又はホトリソグラフィプロセスがメタライゼーション層３０に遂行され、その結果、図１４に示されるように、金属被覆パッド３２（３つだけ図示されている）及び金属被覆面又は回路３４（オプショナル）（１つだけ図示されている）が得られる。この結果のパターンは、その種々の数及び配置の金属被覆パッド３２及び金属被覆面又は回路３４を備えており、これを、様々な半導体デバイス及びパッケージに基づく要件に適合するように設計することができる。
【００３９】
要求される層数を持つ薄膜オーバレイ１８を作製するのに必要なだけ、メタライゼーション３０のパターン化を経た後は絶縁材料層２４を形成又は堆積したと同じステップを繰り返すことがあるが、これは、図１５に示されるように、パターン化メタライゼーション３０の頂上に絶縁材料層３６を形成又は堆積することで以て開始される。先に述べたように、この絶縁材料選択には、液体樹脂及び（又は）これらの材料の薄膜又は組合わせがある。その添加方法もまた、液を塗布しかつ硬化させることから薄膜及び積層を敷くことまで種々ある。この点におけるオプショナルステップは、図１６に示されるように、絶縁材料層３６を覆うポリマ層３８の形成であろう。したがって、もし絶縁材料層３６が部分的に硬化されたポリイミド樹脂であるならば、ポリマ層３８として許容される材料は、ポリイミド材料の全体的に硬化されたシートであろう。一片の材料にされた絶縁材料層３６とポリマ層３８の材料の組合わせは、材料の分離シート又は液体樹脂の代替である。
【００４０】
次のステップは、図１７に示されるように、絶縁材料層３６を覆うあらゆる層（例えば、オプショナルポリマ層３８）と絶縁材料層３６とを通して、かつ金属被覆パッド３２及び面３４（もしあれば）にまで達するバイア４０を構成することを必要とする。次に、図１８に示されるように、メタライゼーション層４２が、絶縁材料層３６の頂上（もしオプショナル層が使用されるならばポリマ層３８の頂上）及びバイア４０内に堆積又は蒸着される。もし堆積が使用されるならば、堆積は、標準ＨＩＤドライ堆積技術が又はいずれかの他の材料堆積技術で以て遂行される。作像又はホトリソグラフィプロセスがメタライゼーション層４２に遂行され、その結果、図１９に示されるように、金属被覆パッド４４（４つだけ図示されている）及び金属被覆面（もしあれば）が得られる。この結果のパターンは、その種々の数及び配置の金属被覆パッド４４及び金属被覆面（もしあれば）を備えており、これを、様々な半導体デバイス及びパッケージに基づく要件に適合するように設計することができる。図１９は、また、薄膜オーバレイを示すが、これは尺度を考慮していない。実際には、薄膜オーバレイ１８は、半導体デバイス１６及び基板又はパッケージ材料１２に比較して、遥かに厚さが薄い。
【００４１】
絶縁材料層を形成又は堆積することで以て開始されかつメタライゼーションのパターン化で終了するこれらのステップは、要求される層数を持つ薄膜オーバレイ１８を作製するのに必要なだけ繰り返される。最終メタライゼーション層がパターン化された後、最終メタライゼーションの金属被覆パッドが、適当な接続手段に対して用意される。この接続手段は、ソルダボール、金属隆起又はポリマ接続である。もしソルダボールを使用しようとするならば、この金属被覆パッドの表面をソルダボール取り付けのために金属めっきしなければならない。良好な電気的及び機械的接点を得易いように、このめっきは、すず−鉛合金、ニッケル、金、その他の金属、又はこれらの材料の組合わせである。図２０に示されるように、ソルダマスク４６（すなわち、０．０２５ｍｍの厚さのエポキシ樹脂基材ポリマ）が、金属被覆パッド４４のみを露出して、ポリマ層３８の頂上を覆って、このとき形成されることがある。図２１に示されるように、ソルダボール２２は、これらの金属被覆パッドに取り付けられる。
【００４２】
この点において、光通信への助援として、半導体デバイス１６の表面上の光受信器及び（又は）光送信器の真上で、レーザビーム又は他の類似の手段で以て少なくともソルダマスク層４６を通る孔４７が形成されることがある。もし必要ならば、この孔は、図２２に示されるように、層３８、３６、２６、及び２４を通して半導体デバイス１６の表面上の光送信器及び（又は）光受信器の表面まで下がるように延長される。この孔は、開口したままにされるか又は写真光学品質材料で裏込めされる。
【００４３】
完成ＨＤＩＰの側面図が図２３に示されている。注意するのは、薄膜オーバレイ１８が基板又はパッケージング材料１２及びソルダボール２２に比較して厚さが薄いと云うことである。図２４は、図２２に示されたデバイスを半導体デバイス１６の位置表示を含めて示す。
【００４４】
例として、もし半導体デバイス１６の寸法が１２．４×１２．４×０．４８ｍｍでありかつこのデバイスの取り付け手段が０．０２５ｍｍの接着剤であるならば、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｎ３、ＦＲ４又はＢＴ樹脂の基板又はパッケージング材料内の空洞は、１２．５×１２．５×０．５０５ｍｍの寸法を有さなければならない。（この空洞の外側の）基板又はパッケージの頂面とその底面との間の高さは、約１．４３５ｍｍでなければならない。２つの金属層を有する薄膜オーバレイは、厚さが３５μｍのポリアミド材料の第１絶縁材料層、厚さが４μｍのＴｉ−Ｃｕ−Ｔｉ合金の第１金属層、厚さが３５μｍのポリアミド材料の第２絶縁材料層、高さが４μｍのＴｉ−ＣｕＴ合金の第２金属層、及び厚さが３５μｍのソルダマスク層を必要とするであろう。この薄膜オーバレイの全厚さは、約０．１１０ｍｍとなるであろう。図２５に示されるように、ボンディングイパッドに取り付けられた直径０．６ｍｍのソルダボールは、この基板又はパッケージング材料の頂面（空洞と反対向き）とこのソルダボールの底との間の高さを２．１４ｍｍに延長する。図２５は、図２３のデバイスの矢印線１−１と２−２によって区画された円形領域の拡大側断面図である。
【００４５】
図２５に示されように、この例における２２５ピンアウトグリッドを容易にするために、この基板又はパッケージング材料は、約２７．０×２７．０ｍｍでなければならない。１５×１５パターンにある２２５ピンアウトグリッドは、１．５ｍｍのピッチをとるソルダボールに適応するために２１．０×２１．０ｍｍの面積を必要とするであろう。図２６は、図２３のデバイスの底面図を示す。注意するのは、これらのソルダボールが半導体デバイス１６の回りの下側及び真下でグリッドパターンに配置されていると云うことである。半導体デバイス１６の下側に信号通路及びソルダボールを位置決めすることは、このデバイスのフートプリントの表面を理論的最小に縮小する。かつ又、図２６のデバイスは１５×１５パターンに２２１個（２２５−４光学孔用空白）のソルダボールを有するが、このパターンアレイ寸法及びソルダボール間の距離を、いかなる半導体デバイスのピンアウト要件にもうまく合うように縮小又は拡大することができる。
【００４６】
本発明の他の実施例において、図２７に示されるように、半導体デバイス１６から空中までの熱通路は、ヒートシンク４８の付加によって強化される。ヒートシンク４８は、基板又はパッケージング材料１２及びヒートシンク４８の組成に応じて、基板又はパッケージング材料１２に溶接、はんだ付け、にかわ、圧着又はその他の適当な手段によって固定される。ヒートシンク４８の寸法及び形状は、特定の設計熱消散及び物理空間仕様に適合するために必要とされるに従って変えられる。ヒートシンク４８は、基板又はパッケージジング材料１２に１つ又は複数のヒートスラグを組み込んだこの基板又はパッケージング材料と組み合わせて使用されることもある。
【００４７】
図２８に示された本発明の更に他の実施例においては、基板又はパッケージング材料１２は、プリント配線板ＰＷＢ成層である。基板又はパッケージングング材料１２内の空洞１４は、その半導体デバイス取付け用金属ベース５０を露出するように設計されることがある。この金属は、この基板の熱膨張率をカスタム化しかつ全パッケージ熱消散特性をできるだけ大きくするように選択されることがある。木発明のこの実施例の種々の変更には、あらゆる型式の有機、無機材料、又はこれらの材料の複合であるパッケージング材料１２を含み、金属１８は金属材料の多層、又は金属と非金属材料の多層であることがあり、空洞１４は基板材料１２及び金属１８内に種々の深さに形成されることがあり、例えば、この空洞は金属１８の表面まで届かないことも又は金属１８内に部分的に入り込むこともある。
【００４８】
図２９に示された本発明のなお更に他の実施例において、第２半導体デバイス５２が基板又はパッケージング材料１２内に置かれ、かつ薄膜オーバレイ１８によって半導体デバイス１６及びボンディングパッド２０に接続される。必要とされるいくつかの追加のステップが単一半導体デバイスを有するＨＤＩＰの作製に対して先に論じた方法のステップを補足する。１つの追加ステップは、基板１２内に第２空洞５４を形成又はフライス削りすることを必要とするであろう。半導体デバイス５２は、空洞５４内に置かれかつ半導体デバイス１６と同じようにして固定されるであろう。もし半導体デバイス１６及び５２を相互接続しようとしないならば、薄膜オーバレイ１８を形成する方法及びその追加ステップも先に論じたのと同様であって、ただ、半導体デバイス５２に拡張されかつこれを考慮に入れるだけである。しかしもし半導体デバイス１６と半導体デバイス５２を相互接続しようとするならば、１つの追加ステップは、薄膜オーバレイ１８が、もとより、これら２つの半導体デバイス間に或る金属層相互接続を含むように修正されることを必要とする。
【００４９】
ＨＤＩＰを、なおまた、２つ以上の半導体デバイスを含むように拡張することもできる。基板又はパッケージング材料の寸法を、所望数の半導体デバイスを保持するために必要なだけ拡大することもできる。追加の空洞が、これら追加の半導体デバイスに対して拡大された基板又はパッケージング材料内に形成又はフライス削りされることを要する。もしこれらの半導体デバイスを相互接続しようとしないならば、その薄膜オーバレイを形成する方法及びその追加ステップも先に論じたのと同様であって、ただ、これら追加の半導体デバイスに拡張されかつこれを考慮に入れるだけである。しかしもしこれらの半導体デバイスのいくつか又は全てを相互接続しようとするならば、少なくとも１つの追加ステップは、その薄膜オーバレイが、もとより、これらの半導体デバイス間に或る金属層相互接続を含むように修正されることを必要とする。
【００５０】
図３０に示された本発明のなお更に他の実施例において、薄膜オーバレイ１８上のソルダボール２０は、圧力接点代替に適応するために金属パッド５４のアレイで以て置換される。本発明のこの実施例についての理想的組立の調査研究は、他のシステムハードウエア（例えば、プリント配線板）にスナップインしかつ感圧媒体を通して電気接点を確立するパッケージに対してであろう。必要な圧力を印加するためには、システム内へとそのパッケージを圧力荷重する図３０に示される機能体を備えるようにその基板が設計されるか、又はそのシステムが圧力誘導機能体を含むかのどちらかであろう。この“スナップイン”機能体は、システムハードウエア品質改善又は代替ソフトウエア応用に対するパッケージ変更用設計製品を容易にするであろう。ハードウエアモジュールを物理的に交換することによって特定のソフトウエアを利用するポータブル電子製品は、圧力型接点機構から特に利点を得るであろう。
【００５１】
図３１に示されるように、伝導通路５８を、ＨＤＩＰデバイス１０の後側から離れた代替通路をとれるように基板又はパッケージング材料１２を通して作製することも可能である。伝導通路５８を、基板又はパッケージング材料１２を通して、せん孔、レーザドリル、モールディング、又はその他の適当な手段によって形成することができ、次いで、その孔を伝導スラグ又は伝導材料で充填することもできよう。次いで、伝導パッド６０、典型的には、金属が、ＨＤＩＰデバイス１０の後側上の金属スラグ又は伝導手段の端に形成される。この結果のデバイスは、このモジュールの両側上の金属パッドが、従来のはんだ、伝導接着剤、又は或る型のＺ−軸、導電材料６８を通して、種々の型式のハードウエア（すなわち、柔軟性プリント配線板、堅牢性プリント配線板、又はディスプレイパネル６６）と電気接点を作ることを可能にする。
【００５２】
図３２は、２つの相互接続したＨＤＩＰである２つのマルチチップパッケージを示す。これらパッケージの各々は、対向するパッケージの光受信器及び（又は）光送信器と位置合わせした少なくとも１つの光受信器及び（又は）光送信器を有する（図示されていない）。ソルダボールが位置合わせ機構として使用される。光信号は、これら２つのパッケージ間を行ったり来たりする。
【００５３】
半導体デバイス（これは、検出器及び発光器を、それぞれ、含むことがある）内の光受信器及び（又は）光送信器に加えて、光信号をこれらの光受信器に向けて送りかつこれらの光送信器から外部の光源に向けて送るために、回折、屈折、及び反射光学要素がその薄膜オーバレイ内に含まれる又はその頂上に配置されることがある。
【００５４】
図３３は、本発明の１実施例による光相互接続を利用する２つのＨＤＩＰである２つのマルチパッケージを示す。
【００５５】
本発明は解説用の実施例を参照して説明されたが、この説明を限定的意味に解釈するべきではない。これら解説用実施例の種々の変形ばかりではなく、本発明の他の実施例は、この説明を参照するならば、その技術の習熟者にとって明白である。したがって、前掲の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲に適合するいかなるこのような変形又は実施例をも包含することを意図する。
【００５６】
例えば、本明細書に記載されたＨＤＩＰ光相互接続パッケージの開示された後は、図４及び図５について説明されたパッケージへ施される変更で以てこのＨＤＩＰの性能に接近することが可能であることは、明白である。これらの変更は、図３４及び図３５に示されている。
【００５７】
図４に類似している図３４は、その基板としてプリント配線板を、その半導体デバイス取付け技術としてワイヤボンディングを利用し、次いで透明プラスックでオーバモールドされ、かつソルダボールが取り付けられる。ＨＤＩＰ技術及び材料と比較されると、そのオーバモールディングの厚さは不利である。なおまた、この仕方で組み立てられるとき、図３４のパッケージは、電気的に機能するソルダボール接点の数を犠牲にする。そのプリント配線板内にヒートスラグを使用する場合の熱的性能、及び組立位置合わせ能力は、ＨＤＩＰ技術に類似する。
【００５８】
図３５は、図５について説明されたものと同じ材料及びプロセスを利用する。その半導体デバイスの面を覆う蓋は、光信号を伝達を可能にするために光に透明であることを要することになる。この技術の欠点は、その熱通路が図５で説明された熱グリースを通しての代わりにそのセラミックを通すのみであることに起因する熱性能と云うことになるある。この設計もまた、この仕方で組み立てられと、電気的に機能するソルダボール接点の数を犠牲にする。
【００５９】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
【００６０】
（１） パッケージと、
前記パッケージと反対側に面する半導体デバイスの表面の近旁に少なくとも１つの光受信器及び（又は）光送信器を有する前記半導体デバイスと、
前記半導体デバイスと反対側に面する薄膜オーバレイの層上の導電パッドに前記半導体デバイス上のボンディングパッドを電気的に接続する前記薄膜オーバレイと
を含むデバイス。
【００６１】
（２） 第１項記載のデバイスであって、外部ハードウエアに前記デバイスを接続するために前記導電パッド上に導電媒体を含むデバイス。
【００６２】
（３） 第２項記載のデバイスにおいて、前記パッケージは前記半導体デバイスの寸法に整合する又は前記寸法を超える空洞を含む、デバイス。
【００６３】
（４） 第３項記載のデバイスにおいて、前記パッケージは少なくとも１つのヒートスラッグを含む、デバイス。
【００６４】
（５） 第１項記載のデバイスにおいて、前記薄膜オーバレイは前記半導体デバイス上の前記光受信器及び（又は）光送信器と前記半導体デバイスと反対側に面する前記薄膜オーバレイの層との間の孔を含む、デバイス。
【００６５】
（６） 第５項記載のデバイスにおいて、前記孔は光学品質材料で裏込めされる、デバイス。
【００６６】
（７） 第１項記載のデバイスにおいて、前記薄膜オーバレイは絶縁材料の少なくとも１つの層と導電材料の少なくとも１つの層を含む、デバイス。
【００６７】
（８） 第７項記載のデバイスにおいて、前記半導体デバイスに隣接する前記薄膜オーバレイの層は絶縁材料の層である、デバイス。
【００６８】
（９） 第８項記載のデバイスにおいて、前記導電材料の層はそれぞれの導体の第１層にパターン化される、デバイス。
【００６９】
（１０） 第９項記載のデバイスにおいて、前記それぞれの導体の或るものはパッドでありかつ或るものは面である、デバイス
【００７０】
（１１） 第１０項記載のデバイスであって、前記半導体デバイスのボンディングパッドから前記絶縁材料の層を通して、かつ前記それぞれの導体の１つに達する導電材料で以て充填されらバイアを含むデバイス。
【００７１】
（１２） 第１１項記載のデバイスであって、前記それぞれの導体の第１層に隣接する絶縁材料の第２層と、それぞれの導体の第２層にパターン化された導電材料の第２層とを含むデバイス。
【００７２】
（１３） 第１２項記載のデバイスであって、前記それぞれの導体の第１層の導体から前記絶縁材料層の第２層を通して、かつ前記それぞれの導体の第２層の導体に達する導電材料で以て充填されたバイアを含むデバイス。
【００７３】
（１４） 第１０項記載のデバイスであって、絶縁材料の層とそれぞれの導体の層にパターン化された導電材料の層との少なくとも１つの追加の交互する対であって、絶縁材料の各追加の層はそれぞれの導体の先行層の近旁にある、前記追加の交互する対を含むデバイス。
【００７４】
（１５） 第１４項記載のデバイスであって、それぞれの導体の先行層の導体から、絶縁材料の近旁層を通して、かつそれぞれの導体の他の層の導体に達する導電材料で以て充填されたバイアを含むデバイス。
【００７５】
（１６） 第１５項記載のデバイスであって、それぞれの導体の最終層に取り付けられたソルダボールを含むデバイス。
【００７６】
（１７） 第１５項記載のデバイスであって、それぞれの導体の最終層に取り付けられた金属バンプを含むデバイス。
【００７７】
（１８） 第１５項記載のデバイスであって、それぞれの導体の最終層に取り付けられたポリマコネクタを含むデバイス。
【００７８】
（１９） 第７項記載のデバイスであって、前記絶縁材料の層と前記導電材料の層との間に少なくとも絶縁材料の第２層を含むデバイス。
【００７９】
（２０） 第１４項記載のデバイスであって、絶縁材料の各層と導電材料の次順の層との間に絶縁材料の少なくとも１つの追加の層を含むデバイス。
【００８０】
（２１） 第１項記載のデバイスであって、前記パッケージ内に少なくとも１つの追加の半導体デバイスを含むデバイス。
【００８１】
（２２） 第２１項記載のデバイスにおいて、前記薄膜オーバレイは前記半導体デバイスと反対側に面する前記薄膜オーバレイの層上の導電パッドに前記半導体デバイス上のボンディングパッドを接続する、デバイス。
【００８２】
（２３） 第２１項記載のデバイスにおいて、前記薄膜オーバレイが前記半導体デバイス上のボンディングパッドの或るものを互いに電気的に接続しかつ前記半導体デバイスと反対側に面する前記薄膜オーバレイの層上の導電パッドに前記半導体デバイス上のボンディングパッドの他のものを接続する、デバイス。
【００８３】
（２４） パッケージ内に半導体デバイスを置くステップであって、前記半導体デバイスは前記パッケージと反対側に面する前記半導体デバイスの表面の近旁に少なくとも１つの光受信器及び（又は）光送信器を有する、前記半導体デバイスを置くステップと、
前記半導体デバイスと反対側に面する薄膜オーバレイの層上の導電パッドに前記半導体デバイス上のボンディングパッドを電気的に接続するために前記半導体デバイスの表面に前記薄膜オーバレイを形成するステップと
を含む方法。
【００８４】
（２５） 第２４項記載の方法であって、前記パッケージ内に少なくとも１つの半導体デバイスを置くことを含む方法
【００８５】
（２６） 高密度相互接続ランドグリッドパッケージデバイスは、単一又は多数半導体デバイスに対する非常に薄い、電気的及び熱的に高性能パッケージを創作する特有の仕方において種々の電子パッケージング技術を組み合わせる。薄いかつ機械的に安定な基板又はパッケージング材料１２が、また、高熱導電率を有するように選択される。前記基板又はパッケージング材料１２内の空洞１４は、前記基板又はパッケージング材料１２に直接取り付けられる１つ又は複数の半導体デバイスに適応する。半導体デバイスの少なくとも１つは、少なくとも１つの光通信器及び（又は）光送信器を含む。多層を有する薄膜オーバレイ１８は、前記基板又はパッケージング材料と反対側に面する前記薄膜オーバレイ１８の表面上のパッド２０のアレイと前記１つ又は複数の半導体デバイスを相互接続する。他のシステムハードウエアとの直接電気的及び機械的取付け手段を提供するためにソルダボール２２又は伝導接着剤又は弾性コネクタが前記パッドに取り付けられる。本発明の１実施例においては、前記光通信器及び（又は）光送信器は、前記薄膜オーバレイを通して光信号を受信及び（又は）送信する。本発明の他の実施例においては、前記光通信器及び（又は）光送信器は、前記薄膜オーバレイを通して形成された孔４７を通して光信号を受信及び（又は）送信する。前記孔は、光学品質材料で以て裏込めされることがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリント配線板の表面上に取り付けられかつこれにワイヤボディングされた半導体デバイスの側面図。
【図２】プリント配線板の表面上に取り付けられかつこれにＴＡＢパッケージを介して電気的に接続された半導体デバイスの側面図。
【図３】プリント配線板の表面上にフリップＴＡＢパッケージを介して機械的にかつ電気的に取り付けられた半導体デバイスの側面図。
【図４】半導体デバイスパッケージのフートプリントを減少させるためにボールグリッドアレイ相互接続方式に取り付けられた半導体デバイスの側面図。
【図５】半導体デバイスパッケージのフートプリントを減少させるためにボールグリッドアレイ相互接続方式に取り付けられた半導体デバイスの他の側面図。
【図６】図４又は図５のデバイスの底面図。
【図７】プリント配線板に取り付けられた、本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図。
【図８】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、基板又はパッケージング材料内に空洞を形成又はフライス削りするステップの側断面図。
【図９】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、基板又はパッケージング材料内の空洞内に半導体デバイスを置くステップの側断面図。
【図１０】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、基板−半導体デバイス組立全体を覆い絶縁材料層を形成又は堆積するステップの側断面図。
【図１１】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、絶縁材料層を覆うポリマ層を形成するオプショナルステップの側断面図。
【図１２】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、ポリマ層と絶縁材料層とを通して半導体デバイスのボンディングパッドに達するバイアを構成するステップの側断面図。
【図１３】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、絶縁材料層の頂上（もしオプショナルに使用されるならばポリマ層の頂上）及びバイア内にメタライゼーション層を堆積又は蒸着するステップの側断面図。
【図１４】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、メタライゼーション層を処理して金属被覆パッド及び金属被覆面又は回路にバターン化するステップの側断面図。
【図１５】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、パターン化メタライゼーションの頂上に絶縁材料層を形成又は堆積するステップの側断面図。
【図１６】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、図１５のステップで形成された絶縁材料層を覆うポリマ層を形成又は堆積するステップの側断面図。
【図１７】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、図１５のステップで形成された絶縁材料層とこれを覆う層とを通して金属被覆パッド及び面にまで達するバイアを構成するステップの側断面図。
【図１８】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、図１５のステップで形成された絶縁材料層の頂上（もしその上にオプショナル層があればその頂上）及び図１７のステップで構成されたバイア内にメタライゼーション層を堆積又は蒸着するステップの側断面図。
【図１９】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、図１８のステップで得られたたメタライゼーション層を処理して金属被覆パッド及び金属被覆面又は回路にパターン化するステップの側断面図。
【図２０】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、最終メタライセーションのパターン化で得られた金属被覆パッドのみを露出するソルダマスクを形成するステップの側断面図。
【図２１】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、ソルダマスクを通して金属被覆パッド上にソルダボールを取り付けるステップの側断面図。
【図２２】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイス製造方法に対するプロセスにおいて、少なくともソルダマスクを通る孔を形成するステップの側断面図。
【図２３】本発明の１実施例により構成された完成ＨＤＩＰデバイスの側面図。
【図２４】基板又はパッケージング材料に対する半導体デバイスの適正な配置の表示を含む、本発明の１実施例により構成された完成ＨＤＩＰデバイスの側面図。
【図２５】図２２の矢印線１ー１及び２−２によって区画された円形領域内の拡大側断面図。
【図２６】本発明の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの底面図。
【図２７】本発明の他の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図。
【図２８】本発明の更に他の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図。
【図２９】本発明の更になお他の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図。
【図３０】本発明の更になお他の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図。
【図３１】本発明の更になお他の１実施例によるＨＤＩＰデバイスの側面図。
【図３２】１対の重ね合わせたかつ位置合わせしたＨＤＩＰの正面図。
【図３３】２つの光学的に位置合わせしたしかし物理的に分離したＨＤＩＰの正面図。
【図３４】本発明のなお他の実施例の側面図。
【図３５】本発明のなお更に他の実施例の側面図。
【符号の説明】
１０ ＨＤＩＰデバイス
１２ 基板又はパッケージング材料
１４ 空洞
１６ 半導体デバイス
１８ 薄膜オーバレイ、金属
２０ ボンディングパッド
２２ ソルダボール
２３ 光導波管
２４ 絶縁材料層
２６ ポリマ層
２８ バイア
３０ メタライゼーション層
３２ 金属被覆パッド
３４ 金属被覆面又は回路
３６ 絶縁材料層
３８ ポリマ層
４０ バイア
４２ メタライゼーション層
４４ 金属被覆パッド
４６ ソルダマスク
４７ （光学）孔
４８ ヒートシンク
５０ 金属ベース
５２ 半導体デバイス
５４ 第２空洞
５６ （基板上の）機能体
５８ 伝導通路
６０ 伝導パッド
６２、６４ プリント配線板
ＰＷＢ プリント配線板

Claims (2)

  1. 基板に空洞を形成するステップと、
    少なくとも１つの光通信器を備える半導体デバイスを前記基板の前記空洞内に配置するステップであって、前記少なくとも１つの光通信器は前記半導体デバイスの表面の近傍であってかつ前記基板から離れた側に置かれた、前記配置するステップと、
    前記半導体デバイスの前記表面上とおよび該半導体デバイスの前記表面に実質的に並行な前記基板の表面上とに多層薄膜オーバレイを形成するステップであって、該薄膜オーバレイによって、前記半導体デバイス上のボンドパッドが、前記オーバレイの層上に連続した行と列のアレイとしてパターン化された導電性のパッドに前記半導体デバイスから離れた側で接続される、前記形成するステップと、
    前記半導体デバイス上の少なくとも１つの光通信器と前記薄膜オーバレイの前記層との間であって前記半導体デバイスから離れた側に孔を形成するステップと、
    前記半導体デバイスと光導波管、別の半導体デバイス、または任意の光信号源との間の光学的相互接続を行う物質で前記孔を埋め戻すステップと、を有する方法。
  2. 空洞が形成された基板と、
    前記基板の前記空洞内に配置された、少なくとも１つの光通信器を備える半導体デバイスであって、前記少なくとも１つの光通信器が前記半導体デバイスの表面の近傍であってかつ前記基板から離れた側に置かれた前記半導体デバイスと、
    前記半導体デバイスの前記表面上とおよび該半導体デバイスの前記表面に実質的に並行な前記基板の表面上とに形成された多層薄膜オーバレイであって、該薄膜オーバレイによって、前記半導体デバイス上のボンドパッドが、前記オーバレイの層上に連続した行と列のアレイとしてパターン化された導電性のパッドに前記半導体デバイスから離れた側で接続された前記多層薄膜オーバレイと、
    前記半導体デバイス上の少なくとも１つの光通信器と前記薄膜オーバレイの前記層との間であって前記半導体デバイスから離れた側に形成された孔と、
    前記孔に埋められた物質であって、前記半導体デバイスと光導波管、別の半導体デバイス、または任意の光信号源との間の光学的相互接続を行う前記物質と、を有するデバイス。
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