JP7479513B2 - チップモジュール及びエレクトロニクス装置 - Google Patents

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Description

この出願は、エレクトロニクス技術の分野に関し、特に、チップモジュール及びエレクトロニクス装置に関する。
技術の発展及びパッケージ化チップ上のインタフェースの増加に伴い、消費電力及びチップサイズが大きくなり、放熱性能に対していっそう高い要求が課されている。蓋付きパッケージ化チップの蓋はチップの放熱を妨げるので、蓋付きパッケージ化チップの放熱効果は乏しい。従って、パッケージ化チップ構造はまた、蓋付きパッケージ化チップから蓋なしパッケージ化チップへと発展している。パッケージ化チップが使用されるとき、パッケージ化チップは、チップモジュールを形成するように回路ボードに接続される必要がある。従来技術では、パッケージ化チップと回路ボードとの間の接続を実装するためにはんだボールが使用されている。この接続モードでは、パッケージ化チップの様々な部分の材料が異なり、膨張係数が異なるため、はんだ付けの間に反りが発生しやすく、はんだボールクラッキングの潜在的リスクが存在する。従って、パッケージ化チップと回路ボードとの間の接続の信頼性が低い。そのため、スロットを用いることによってパッケージ化チップと回路ボードとの間の接続を実装することができる。スロット内に弾性端子が設けられ、パッケージ化チップがスロット内に押し込まれることで、パッケージ化チップの接続部がスロット内の弾性端子と確実に接触してパッケージ化チップを回路ボードに接続する。従来技術においては、蓋付きパッケージ化チップの蓋に放熱器がプレスフィットされ、そして、蓋を用いることにより、蓋付きパッケージ化チップを確実に回路ボードに接続することができる。蓋なしパッケージ化チップの場合には、蓋なしパッケージ化チップは蓋を持たず、また、回路ボードに面しない側の蓋なしパッケージ化チップの一方の面の表面平坦性が乏しいので、放熱器の圧力を均等に分布させることができない。一方では、放熱器が斜めになりやすくてダイ（die）を取り付けることができず、蓋なしパッケージ化チップの乏しい放熱効果をもたらす。他方では、放熱器が斜めになると、ダイが破砕されて蓋なしパッケージ化チップにダメージを生じさせることがある。
この出願は、スロットを用いて蓋なしパッケージ化チップを回路ボードに確実に接続して、放熱器の放熱効果を向上させるための、チップモジュール及びエレクトロニクス装置を提供する。
第１の態様によれば、この出願はチップモジュールを提供する。当該チップモジュールは、回路ボードと、該回路ボードの片側の表面上に配置されたスロットと、蓋なしパッケージ化チップと、放熱器と、基板固定アセンブリとを含む。蓋なしパッケージ化チップは、基板と、該基板上でパッケージ化されたダイとを含む。スロットは回路ボードに電気的に接続され、蓋なしパッケージ化チップは、ダイに面しない側の基板の一方の面上に接続部を持ち、該接続部がスロットに挿入されることで、該接続部がスロット内の弾性端子に接続される。蓋なしパッケージ化チップの中央部の上記接続部がスロット内の弾性端子に確実に接続されるように、放熱器が、回路ボードに面しない側のダイの一方の面上にプレスフィットされて、蓋なしパッケージ化チップの中央部をスロットの方に押す。蓋なしパッケージ化チップのエッジの上記接続部がスロット内の弾性端子に確実に接続されるように、基板固定アセンブリが、ダイを避けて、回路ボードに面しない側の基板の一方の面の外縁にプレスフィットされて、蓋なしパッケージ化チップのエッジをスロットの方に押す。このソリューションでは、ダイを有する蓋なしパッケージ化チップの中央領域が、放熱器を用いてスロットの方に押されるとともに、蓋なしパッケージ化チップの基板のエッジ領域が、基板固定アセンブリを用いてスロットの方に押されることで、蓋なしパッケージ化チップとスロットとの間の接続の信頼性が高い。当該チップモジュールは、スロットを用いて蓋なしパッケージ化チップと回路ボードとの間の接続を実装することができ、接続信頼性が高い。さらに、蓋なしパッケージ化チップの放熱効果が良好であり、当該チップモジュールは、良好な放熱効果及び良好な性能を持つ。
蓋なしパッケージ化チップの強度を向上させるために、基板上に更に補強リブが配置され得る。補強リブとダイは基板の同じ側に配置され、補強リブはダイの周りに配置される。従って、基板の強度が高い。基板固定アセンブリは、基板に面しない側の補強リブの一方の面と接触することができる。このソリューションは、蓋なしパッケージ化チップの強度を高めることができる。
具体的に放熱器及び基板固定アセンブリが取り付けられるとき、放熱器とダイとの間の圧力Ｆ１、及び基板固定アセンブリと基板との間の圧力Ｆ２が、Ｆ１＞Ｆ２を満たし得る。通常、蓋なしパッケージ化チップは泣き（crying）反りを持ち、すなわち、蓋なしパッケージ化チップのダイ領域が回路ボードから遠ざかる方向に曲がっている。この出願の技術的ソリューションでは、ダイ領域に印加される圧力Ｆ１が、エッジ領域に印加される圧力Ｆ２よりも大きく設定される。従って、Ｆ１の力の一部を使って、蓋なしパッケージ化チップの泣き反りを補正することができ、これは、蓋なしパッケージ化チップを、更に確実にスロットに接続されたものとする。
基板固定アセンブリの具体的な構造は限定されるものではない。特定の一実装において、基板固定アセンブリは上部カバーとすることができ、該上部カバーは、ダイが放熱器と接触するように中空構造を持つ。このソリューションにおいて、上部カバーは、カバーとして用いられてもよいし、基板固定アセンブリとして基板にプレスフィットされてもよい。
具体的に上部カバーが配置されるとき、上部カバーは一体構造であってもよいし、複数のサブカバー部分を繋ぎ合わせて形成されてもよい。
チップモジュールを取り付けるために、更に下部カバーが含められる。下部カバーは、基板に面しない側の回路ボードの一方の面上に配置される。取り付けを容易にするため、上部カバーと下部カバーとの間に仮締めアセンブリが配置され、仮締めアセンブリが上部カバーと下部カバーとを近づけて、具体的に下部カバーを取り付けられるときに、斜めになることが起こりにくいように、下部カバーの基板への圧力を調整する。特に、大きいサイズのチップモジュールでアンチチルト効果が良好となる。
仮締めアッセンブリは、複数のオプション構造を有する。一技術的ソリューションにおいて、仮締めアセンブリは、仮締めねじと、該仮締めねじの外側にスリーブされたばねとを含む。従って、ばねがエネルギー貯蔵状態にあるとき、下部カバーと上部カバーが互いに近くなることができる。
上部カバーが基板上にプレスフィットされるとき、第１の締め付けねじを用いて上部カバーと下部カバーとが接続され得る。上部カバーによって基板に印加される圧力Ｆ２を、要求を満たすように制御するために、第１の締め付けねじの外側にばねがスリーブされる。該ばねはエネルギー貯蔵状態にあり、上部カバーが指定圧力で基板の方に押されるように、及び基板の接続部がスロット内の弾性端子に確実に接続されるように、上部カバーを基板の方に押す圧力を提供するために使用される。
あるいは、他の一技術的ソリューションにおいて、上部カバーは弾性金属を有することができ、該弾性金属が基板上にプレスフィットされる。このソリューションでは、第１の締め付けねじの外側にばねをスリーブする必要はなく、また、弾性金属の機械的特性はばねの機械的特性よりも良好である。弾性金属が圧縮されるときには過圧が生じにくく、信頼性が高い。
あるいは、他の一技術的ソリューションにおいて、上部カバーはブラケットと押圧金属とを含むことができ、該押圧金属が、回路ボードに面しない側の基板の一方の面上にプレスフィットされる。押圧金属とブラケットは、ばねセットを用いて接続される。ばねセットは圧縮状態にあり、押圧金属を基板上にプレスフィットするための圧力を提供するように構成される。このソリューションでも、第１の締め付けねじの外側にばねをスリーブする必要がない。押圧金属とブラケットとの間のばねセットは、押圧金属が指定圧力を基板に印加することを可能にすることができる。
放熱器の取り付け時に、放熱器は、第２の締め付けねじを用いて上部カバー及び／又は下部カバーに取り付けられ得る。放熱器によってダイに印加される圧力Ｆ１を、要求を満たすように制御するために、第２の締め付けねじの外側にもばねがスリーブされる。該ばねは、エネルギー貯蔵状態にあり、放熱器をダイの方に押す圧力を提供するために使用され、放熱器が指定圧力でダイの方に押され、蓋なしパッケージ化チップがスロットに確実に接続される。
具体的には、各ばねを仮締めばねとしてもよく、すなわち、仮締めばねのトルクを予め設定することができ、直接的な取り付けを通じて指定の圧力が形成され得る。あるいは、ばねは圧縮ばねであってもよく、ねじを取り付けるときにトルクスクリュードライバのトルクを調整することによって必要な圧力を得ることもできる。
放熱器の取り付け時に、代わりにラッチを仮実装構造として用いてもよい。具体的には、下部カバーに複数のラッチを固定することができ、放熱器のエッジが突出部を有し、放熱器から下部カバーの方向にラッチが放熱器の突出エッジとクランプされることで、放熱器を仮実装することができる。その後の放熱器の取り付け時に放熱器が斜めになることが防止され、さらに、放熱器でダイのエッジ又は尖ったコーナーを押すことによってダイに生じるダメージを抑制することができる。
下部カバーは、予め曲げられた下部カバーであってもよい。予め曲げられた下部カバーは自然状態にあり、すなわち、予め曲げられた下部カバーが取り付けられていないとき、予め曲げられた下部カバーのエッジは回路ボードから遠ざかる方向に曲がっている。このソリューションにおいて、予め曲げられた下部カバーの曲げ方向は、蓋なしパッケージ化チップの反り方向と逆であり、蓋なしパッケージ化チップの反りを打ち消し、チップモジュールが反るのを防止する。
あるいは、下部カバーはＩ字形の下部カバーであってもよい。チップモジュールが取り付けられた後、ねじがＩ字形下部カバーの外縁側が閉じ、下部カバーの中央部が隆起する。これは、蓋なしパッケージ化チップの反りを打ち消し、チップモジュールが反るのを防止する。
蓋なしパッケージ化チップの放熱効果を向上させるために、蓋なしパッケージ化チップの熱が放熱器に伝達されるように、放熱器に面する側の上部カバーの表面が熱伝導層を備えるとともに、放熱器に面しない側の上部カバーの表面が熱伝導層を備える。
他の一技術的ソリューションにおいて、基板固定アセンブリは複数の弾性押圧ブロックを含むことができ、放熱器は、弾性押圧ブロックを取り付けるための収容溝を持つことができ、弾性押圧ブロックが収容溝に配置される。弾性押圧ブロックは、蓋なしパッケージ化チップのエッジをスロットの方に押すように基板の外縁側にプレスフィットされ、それにより、蓋なしパッケージ化チップと回路ボードとの間の接続の信頼性を向上させる。弾性押圧ブロックは、ばね及び押圧ブロックを含み得る。該ばねが押圧ブロックと収容溝の底壁との間に配置されて圧縮状態にあることで、押圧ブロックが基板の方に押される。
第２の態様によれば、この出願は更にエレクトロニクス装置を提供する。当該エレクトロニクス装置は、上述の技術的ソリューションのうちのいずれかのソリューションでのチップモジュールを含む。当該エレクトロニクス装置のチップモジュールは良好な放熱効果を持ち、蓋なしパッケージ化チップと回路ボードとの間の接続が信頼できるものである。
従来技術におけるチップモジュールの構造の概略図である。 この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの構造の概略分解図である。 この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの構造の概略断面図である。 この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。 この出願の一実施形態に従った蓋なしパッケージ化チップの補強リブのレイアウトの概略図である。 この出願の一実施形態に従った蓋なしパッケージ化チップの補強リブの別のレイアウトの概略図である。 この出願の一実施形態に従った蓋なしパッケージ化チップの補強リブの別のレイアウトの概略図である。 この出願の一実施形態に従った、放熱器が取り外された後のチップモジュールの構造の概略上面図である。 この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの構造の概略図である。 この出願の一実施形態に従ったスロット構造の部分概略図である。 この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの部分断面図である。 この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。 この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。 この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。 この出願の一実施形態に従った上部カバーの構造の概略図である。 弾性金属とばねの機械的特性のカーブの図である。 この出願の一実施形態に従った上部カバーの別の構造の概略図である。 この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。 この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。
１ 下部カバー １１ 上部プレート
１２ 下部プレート １３ 挟み込みブロック
２ 回路ボード ２１ スロット
２１１ 弾性端子 ２１２ 制限ブロック
３ 蓋付きパッケージ化チップ ３１ 蓋
４ ヒートラジエータ ４１ 収容溝
５ 蓋なしパッケージ化チップ ５１ 基板
５１１ 補強リブ ５２ ダイ
６ 基板固定アセンブリ ６１ 上部カバー
６１１ 中空構造 ６１２ 弾性金属
６１３ ブラケット ６１４ 押圧金属
６１５ ばねセット ６２ 弾性押圧ブロック
６２１ 弾性片 ６２２ 押圧ブロック
７ 仮締めアセンブリ ７１ 仮締めねじ
７２ ばね ７３ 第１の締め付けねじ
７４ 第２の締め付けねじ ７５ ラッチ
８ 熱伝導層
この出願の目的、技術的ソリューション、及び利点をいっそう明瞭にするため、以下にて更に、添付の図面を参照してこの出願を詳細に説明する。
以下の実施形態で用いられる用語は、単に特定の実施形態を記述することを意図したものであり、この出願を限定することを意図したものではない。この明細書及びこの出願の添付の請求項で用いられる単数形の“一”、“ある”、及び“この”なる用語は、文脈において別段の規定がない限り、例えば“１つ以上の”などの表現も含むことを意図している。
この明細書に記載される“一実施形態”、“一部の実施形態”、又はこれらに類するものへの言及は、実施形態を参照して記載される特定の機構、構造、又は特性を、この出願の１つ以上の実施形態が含むことを意味する。従って、この明細書中の様々な箇所に現れる例えば“一実施形態において”、“一部の実施形態において”、“他の一部の実施形態において”、及び“他の実施形態において”などの記述は、必ずしも同じ実施形態に言及することを意味するわけではない。その代わりに、それらの記述は、別段の断りが具体的に強調されない限り、“実施形態のうち全てではないが１つ以上”を意味する。用語“含む”、“有する”、及びこれらの変形は全て、別段の断りが具体的に強調されない限り、“含むが、それに限定されない”を意味する。
エレクトロニクス技術の発展に伴い、エレクトロニクス装置の中核コンポーネントとして用いられるダイ（die）の性能が当業者の注目を集めている。従来技術において、例えば携帯電話、コンピュータ、スマートウェアラブル装置、又はスマート家電などのエレクトロニクス装置内のチップは、内部にダイを有している。ダイの保護を改善するため、及びダイの通信を実装するために、通常、ダイを蓋付きパッケージ化チップ内に置き、そして、該パッケージ化チップを回路ボード上に取り付けてチップモジュールを形成する必要がある。図１は、従来技術におけるチップモジュールの構造の概略図である。このチップモジュールは、下部カバー１、回路ボード２、蓋付きパッケージ化チップ３、及び放熱器４を含んでいる。蓋付きパッケージ化チップ３が、下部カバー１に面しない側の回路ボード２の一方の面上に取り付けられ、回路ボード２に面しない側の蓋付きパッケージ化チップ３の一方の面上に放熱器４がプレスフィットされる。回路ボード２の一方の面の表面にスロット２１が配置され、スロット２１が蓋付きパッケージ化チップ３に接続される。スロット２１内に弾性端子２１１が設けられる。回路ボード２上に配置されたスロット２１内の弾性端子２１１に蓋付きパッケージ化チップ３の接続部（図には示していない）が接続されるように、放熱器４が蓋付きパッケージ化チップ３に圧力を印加する。このソリューションでは、回路ボード２のスロット２１内の弾性端子２１１に蓋付きパッケージ化チップ３の接続部が確実に接続されるように、放熱器４が蓋付きパッケージ化チップ３の蓋３１に圧力を印加し、該圧力が、蓋３１の作用の下で、蓋付きパッケージ化チップ３の頂面全体にいっそう均等に印加され得る。蓋なしパッケージ化チップ５の登場に伴い、蓋なしパッケージ化チップ５は蓋３１を持たず、且つ回路ボード２に面しない側の蓋なしパッケージ化チップ５の一方の面（又は頂面として参照する）の表面の平坦さが乏しいため、放熱器４の圧力を均等に分布させることができない。従って、放熱効果が乏しい又はダイ５２がダメージを受けるという問題が生じる。故に、この出願は、蓋なしパッケージ化チップ５が回路ボード２のスロット２１に確実に接続され、それにより、蓋なしパッケージ化チップ５の耐用年数を改善するような、チップモジュール及びエレクトロニクス装置を提供する。以下、この出願の技術的ソリューションを、添付の図面及び実施形態を参照して詳細に説明する。
図２は、この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの構造の概略分解図である。図３は、この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの構造の概略断面図である。図２及び図３に示すように、当該チップモジュールは、回路ボード２、蓋なしパッケージ化チップ５、放熱器４、及び基板固定アセンブリ６を含んでいる。蓋なしパッケージ化チップ５は基板５１及びダイ５２を含む。ダイ５２は基板５１上でパッケージ化されている。蓋なしパッケージ化チップ５は回路ボード２に電気的に接続される。具体的には、回路ボード２上にスロット２１が配置され、スロット２１内に弾性端子２１１が設けられ、ダイ５２に面しない側の基板５１の一方の面が、ダイ５２に電気的に接続された接続部を有し、そして、該接続部がスロット２１内の弾性端子２１１に接続される。接続部はピンであってもよいし、パッドであってもよい。これは、この出願において特に限定されることではない。蓋なしパッケージ化チップ５と回路ボード２のスロット２１との間の信頼性ある接続を実装するために、回路ボード２に向かう圧力がダイ５２に印加されるように、回路ボード２に面しない側のダイ５２の一方の面上に放熱器４がプレスフィットされる。回路ボード２に向かう圧力が基板５１の外縁に印加されるように、ダイ５２を避けて、回路ボード２に面しない側の基板５１の一方の面の外縁に基板固定アセンブリ６がプレスフィットされる。換言すれば、基板固定アセンブリ６は、蓋なしパッケージ化チップ５のエッジに圧力を印加することで、蓋なしパッケージ化チップ５と回路ボード２のスロット２１との間に均等な圧力が存在するようにし、蓋なしパッケージ化チップ５のエッジと回路ボード２のスロット２１との間の接続が信頼性あるものとなる。このソリューションにおいて、チップモジュールは、良好な放熱効果を持つ蓋なしパッケージ化チップ５を有し、蓋なしパッケージ化チップ５を回路ボード２に確実に接続することができる。
図４は、この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。図４を参照するに、蓋なしパッケージ化チップ５の構造的強度を向上させ、反りの程度を低減させるために、基板５１上に更に補強リブ５１１（ring）が配置されている。補強リブ５１１は、ダイ５２に面する側の基板５１の一方の面上に位置し、すなわち、補強リブ５１１とダイ５２とが基板５１の同じ側に位置し、補強リブ５１１はダイ５２の周りに配置される。基板固定アセンブリ６は、回路ボード２に面しない側の補強リブ５１１の一方の面上にプレスフィットされ得る。このソリューションは、基板５１の強度を向上させることができるだけでなく、基板固定アセンブリ６が基板５１に直接固定されることを防ぎ、それにより基板５１へのダメージを抑制することもできる。
特定の一技術的ソリューションにおいて、ダイ５２と放熱器４との間の熱伝導性を改善し、蓋なしパッケージ化チップ５の放熱効果を改善するために、放熱器４とダイ５２との間に熱伝導層が配置され得る。具体的に、熱伝導層は、相変化材料層、炭素繊維層、グラファイト層、又はこれらに類するものとし得る。これは、この出願において特に限定されることではない。
図５－図７は、この出願の一実施形態に従った蓋なしパッケージ化チップ５の補強リブ５１１のレイアウトの概略図である。図５－図７を参照されたい。補強リブ５１１の具体的な構造は限定されるものではない。補強リブ５１１はリングである。図５に示すように、補強リブ５１１は円形リング補強リブであり、該円形リング補強リブがダイ５２の外縁側に配置される。図６に示すように、補強リブ５１１は方形リング補強リブであり、該方形リング補強リブがダイ５２の外縁側に配置される。図７に示すように、補強リブ５１１は、ダイ５２の外縁側で分散された複数の補強リブ部分パーツを更に含んでもよい。
なおも図３を参照するに、放熱器４とダイ５２との間の圧力はＦ１であり、基板固定アセンブリ６と基板５１との間の圧力はＦ２であり、Ｆ１及びＦ２は、Ｆ１＞Ｆ２を満たす。通常、蓋なしパッケージ化チップ５の製造時に、ダイ５２を基板５１上でパッケージ化する必要があるため、パッケージ化の後の蓋なしパッケージ化チップ５には泣き反りを持ち、すなわち、蓋なしパッケージ化チップ５は、基板５１からダイ５２への向きに突出する反りを持つ。放熱器４とダイ５２との間の圧力Ｆ１において、力の一部が反りを補正するのに用いられ、別の一部が、ダイ５２に対向する蓋なしパッケージ化チップ５の領域を回路ボード２の方に押し、その結果、Ｆ１がＦ２より大きくなる。この場合、蓋なしパッケージ化チップ５と回路ボード２のスロット２１との間に均等な圧力が存在し得る。従って、蓋なしパッケージ化チップ５と回路ボード２との間の接続の信頼性が向上する。
チップモジュールの特定の一設計において、放熱器４とダイ５２との間の圧力がＦ１であり、且つ基板固定アセンブリ６と基板５１との間の圧力がＦ２であるとき、Ｆ１：Ｆ２を３：２以上にすることが可能である。本発明者らが多数の実験及びシミュレーションを行って確認したことには、Ｆ１とＦ２が上述の比を満たすとき、実装効果が良好となることができ、蓋なしパッケージ化チップ５と回路ボード２との間の圧力が均等となる。
図４及び図８を参照するに、図８は、放熱器４が取り外された後のチップモジュールの構造の概略上面図である。具体的に基板固定アセンブリ６が配置されるとき、基板固定アセンブリ６を上部カバー６１としてもよい。上部カバー６１は中空構造６１１を持ち、それにより、蓋なしパッケージ化チップ５のダイ５２を避ける。また、上部カバー６１は基板５１に接触して基板５１に圧力を印加する。放熱器４がダイ５２に圧力を印加することができるように、中空構造６１１を用いて放熱器４がダイ５２と接触する。具体的に放熱器４が製造されるとき、放熱器４は、回路ボード２に向かう方向に突起を持つことができ、該突起が中空構造６１１を通り抜けてダイ５２と接触し得る。蓋なしパッケージ化チップ５のダイ５２と基板５１とに別々に圧力が印加され、ダイ５２と基板５１との間の公差を吸収することができる。従って、蓋なしパッケージ化チップ５と回路ボード２との間の電気接続の信頼性が向上する。確かなことには、特定の一技術的ソリューションにおいて、放熱器４が中空構造６１１を通ってダイ５２と接触し得る。あるいは、ダイ５２が中空構造６１１を通って放熱器４と接触してもよい。あるいは、放熱器４とダイ５２との間の接触領域が中空構造６１１内に位置する。
具体的に上部カバー６１が配置されるとき、上部カバー６１の具体的な構造は限定されるものではない。例えば、上部カバー６１は、一体構造を持つ一体に形成された上部カバー６１とし得る。あるいは、上部カバー６１は複数のサブカバー部分を含んでいてもよく、上部カバー６１は、該複数のサブカバー部分を繋ぎ合わせることによって形成され得る。
図９は、この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの構造の概略図である。チップモジュールを実装するために、チップモジュールの上部カバー６１と下部カバー１との間に仮締めアセンブリ７を配置することができ、仮締めアセンブリ７は、上部カバー６１に、下部カバー１に近づいていく傾向を持たせて、その後の実装操作を容易にすることができる。具体的には、基板５１側への上部カバー６１の圧力の値を容易に調節することができる。
具体的に仮締めアセンブリ７が配置されるとき、仮締めアセンブリ７は、仮締めネジ７１と、仮締めネジ７１の外側にスリーブされたばね７２とを含むことができ、仮締めねじ７１は、上部カバー６１と下部カバー１とを仮接続するのみである。具体的には、蓋なしパッケージ化チップ５の基板５１の接続部が、スロット２１内の弾性端子２１１と接触できなかったり、スロット２１内の弾性端子２１１と非接触であったりしてもよい。要するに、接続部はスロット２１内の弾性端子２１１に完全には固定されていない。仮締めねじ７１の外側にばね７２がスリーブされているので、仮締めねじ７１のトルクを制御することによって、上部カバー６１と下部カバー１との間の接続する力Ｆ３が制御される。接続する力Ｆ３、放熱器４とダイ５２との間の圧力Ｆ１、及び基板固定アセンブリ６と基板５１との間の圧力Ｆ２は、次の関係：Ｆ３＜Ｆ２＜Ｆ１を満たす。このソリューションは、大きいサイズのチップモジュールの実装に有利である。
具体的にばねが配置されるとき、ばねは仮締めばね（ねじりばね）とすることができ、すなわち、トルクが予め設定された後に、仮締めばね付きの仮締めねじが、上部カバー及び下部カバーに取り付けられ接続される。この場合、必要な接続する力Ｆ３が上部カバーと下部カバーとの間に存在することができる。このソリューションの実装プロセスは単純である。あるいは、ばねは一般的な圧縮ばねであってもよく、仮締めねじは、仮締めねじの取り付け時にトルクスクリュードライバを用いて取り付けられる。トルクスクリュードライバのトルクが要件を満たすとき、上部カバーと下部カバーとの間に必要な接続する力Ｆ３が存在する。このソリューションでは、ばねのコストが低い。あるいは、ばねが一般的な圧縮ばねである場合、ばねの圧縮ストロークを制御することによって接続する力Ｆ３を制御し得るが、このソリューションの精度は低い。
他の特定の一実施形態において、仮締めアセンブリ７は更に、例えば弾性金属又は弾性フックなどの構造を含み得る。詳細をこの出願で説明することはしない。
図１０は、この出願の一実施形態に従ったスロット２１の構造の部分概略図である。スロット２１は弾性端子２１１及び制限ブロック２１２を含んでいる。図４を参照するに、制限ブロック２１２は、蓋なしパッケージ化チップ５に向かう向きに蓋なしパッケージ化チップ５を制限する。制限ブロック２１２と弾性端子２１１との間の大きさ関係を適切に設定することにより、蓋なしパッケージ化チップ５の基板５１が制限ブロック２１２と接触するときに、基板５１の接続部が弾性端子２１１に確実に接続され、弾性端子２１１の弾性が損なわれることがない。従って、電気接続の信頼性及びチップモジュールの耐用年数が向上する。
なおも図９を参照するに、上部カバー６１が基板５１に指定圧力Ｆ２を印加するように、第１の締め付けねじ７３を用いて上部カバー６１と下部カバー１とが接続され得る。第１の締め付けねじ７３の外側にばね７２がスリーブされており、ばね７２は圧縮状態にある。該ばねは、基板５１を回路ボード２の方に押すことができるように、上部カバー６１を基板５１の方に押すための圧力を提供し得る。具体的には、第１の締め付けねじ７３の取り付け時に、第１の締め付けねじ７３のトルクに基づいて、上部カバー６１によって基板５１に印加される圧力Ｆ２の値が決まり得る。換言すれば、第１の締め付けねじ７３に印加する必要があるトルクは、製品要求を満たすために上部カバー６１が基板５１に印加する必要がある圧力Ｆ２に基づいて決定され得る。第１の締め付けねじ７３の取り付け後、蓋なしパッケージ化チップ５は回路ボード２の制限ブロック２１２と接触しており、接続部が弾性端子２１１に確実に接続されている。
放熱器４が取り付けられるとき、放熱器４は上部カバー６１に接続されることができ、あるいは、放熱器４は下部カバー１に接続されることができる。これは、この出願において限定されることではない。ただし、具体的に放熱器４が取り付けられるとき、放熱器４は、第２の締め付けねじ７４を用いて上部カバー６１又は下部カバー１に接続され得る。第２の締め付けねじ７４の外側にもばね７２がスリーブされており、該ばねは圧縮状態にある。該ばねは、ダイ５２が回路ボードの方に押されるように、放熱器４をダイ５２の方に押すための圧力を提供し得る。具体的には、第２の締め付けねじの取り付け時に、第２の締め付けねじ７４のトルクを調節することにより、放熱器４によってダイ５２に印加される圧力Ｆ１の値が決定され得る。換言すれば、第２の締め付けねじ７４に印加する必要があるトルクは、放熱器４がダイ５２に印加する必要がある圧力Ｆ１に基づいて決定され得る。
具体的に第１の締め付けねじの外側のばね及び第２の締め付けねじの外側のばねが配置されるとき、これらのばねは仮締めばね（ねじりばね）とすることができ、すなわち、トルクが予め設定された後に、仮締めばね付きの仮締めねじが取り付けられ、指定の圧力が形成され得る。このソリューションの実装プロセスは単純である。あるいは、ばねは一般的な圧縮ばねであってもよく、ねじは、ねじの取り付け時にトルクスクリュードライバを用いて取り付けられる。トルクスクリュードライバのトルクが要件を満たすと取り付けが完了する。このソリューションでは、ばねのコストが低い。あるいは、ばねが一般的な圧縮ばねである場合、ばねの圧縮ストロークを制御することによって圧力を制御し得るが、このソリューションの精度は低い。
図１１は、この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの部分断面図である。下部カバー１に更に複数のラッチ７５が固定されており、ラッチ７５が放熱器４のエッジの突起とクランプされることで、放熱器４を仮実装することができる。具体的には、放熱器４と下部カバー１が安定を保って傾きにくくなるように、下部カバー１の外縁側に均等に複数のラッチ７５が配置され得る。斯くして、放熱器４の応力集中の影響によってダイ５２がダメージを受けることが防止され、チップモジュールの耐用年数が向上する。特に、放熱器４は、上部カバー６１と下部カバー１が仮実装された後に取り付けられ得る。この場合、ラッチ７５を用いて放熱器４が下部カバー１に仮固定されるので、ある方向に第２の締め付けねじ７４を取り付けるときに、その後に放熱器４が取り付けられるときの方向とは逆方向に、放熱器４が固定構造の欠如のために傾くことが起こりにくい。このソリューションは、大きいサイズのチップモジュールの実装に有利である。
図１２は、この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。図４を参照して、図１２を参照するに、下部カバー１は、予め曲げられた下部カバー１である。予め曲げられた下部カバーが自然状態にあるとき、予め曲げられた下部カバー１のエッジは回路ボード２から遠ざかる方向に曲がる。換言すれば、実装されていないとき、下部カバー１は図１２に示すように曲がった形状にある。このソリューションでは、蓋なしパッケージ化チップ５が回路ボード２に取り付けられた後に、ダイ５２が位置する領域が回路ボード２に向かって変形する傾向がある。実装が完了した後、予め曲げられた下部カバー１は、蓋なしパッケージ化チップ５の上述の変形傾向を打ち消すことができ、その結果、図４に示したようにチップモジュールは平坦な状態のままとなる。これは、蓋なしパッケージ化チップ５と回路ボード２のスロット２１との間の接続の信頼性を改善する助けとなる。
図１３は、この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。具体的には、図１３は、下部カバーを実装されていない状態での構造的状態を示している。下部カバー１はＩ字形の下部カバーとし得る。具体的には、Ｉ字形下部カバーは、上部プレート１１、下部プレート１２、及び挟み込みブロック１３を含む。挟み込みブロック１３は、上部プレート１１と下部プレート１２との間に位置し、具体的には上部プレート１１と下部プレート１２との間の中央領域に位置し得る。このソリューションでは、蓋なしパッケージ化チップ５が回路ボード２に取り付けられた後に、ダイ５２が位置する領域が回路ボード２に向かって変形する傾向がある。図１４は、この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。具体的には、図１４は、下部カバーが実装されている状態での構造的状態を示している。下部カバー１が実装された後、上部プレート１１のエッジ領域と下部プレート１２のエッジ領域が互いに近づくように、ねじを用いてＩ字形下部カバーの外縁側が締め付けられる。この場合、挟み込みブロック１３の領域が隆起し、これは、蓋なしパッケージ化チップ５の上述の変形傾向を打ち消すことができ、その結果、図１４に示すようにチップモジュールは平坦な状態のままとなる。これは、蓋なしパッケージ化チップ５と回路ボード２のスロット２１との間の接続の信頼性を改善する助けとなる。
図１５は、この出願の一実施形態に従った上部カバーの構造の概略図である。図４を参照するに、上部カバー６１に更に複数の弾性金属６１２を配置してもよく、上部カバー６１の弾性金属６１２が基板５１上にプレスフィットされる。弾性金属６１２は、基板５１を回路ボード２の方に押す圧力を提供し得る。このソリューションでは、弾性金属６１２の弾性力を用いて、上部カバー６１と基板５１との間の圧力Ｆ２を調節することができる。このソリューションでは、弾性金属６１２の具体的な位置及び弾性性能を調節することによって、蓋なしパッケージ化チップ５に対する上部カバー６１の圧力が正確に制御され得る。図１６は、弾性金属とばねの機械的特性のカーブの図である。ばねの弾性力とばねの変形量との間には線形の成長関係がある。ばねの変形量が大きいほど、ばねの弾性力が強くなる。弾性金属の弾性力と弾性金属の変形量との間の関係は、最初はおおよそ線形の成長関係である。弾性金属の変形量がある値に達すると、弾性金属の弾性力は不変になる傾向があり、大きくは増加しない。この出願の技術的ソリューションにおいて、第１の締め付けねじ７３の外側にスリーブされたばねと比較して、弾性金属６１２は信頼性ある構造及びいっそう高い適応性を持ち、基板５１に対する上部カバー６１の過圧が発生しにくい。
図１７は、この出願の一実施形態に従った上部カバー６１の別の構造の概略図である。他の一技術的ソリューションにおいて、上部カバー６１は更にブラケット６１３及び押圧金属６１４を含んでいてもよく、ブラケット６１３が下部カバー１に固定的に接続される。押圧金属６１４とブラケット６１３との間にばねセット６１５が接続され、ばねセット６１５の圧力の下で押圧金属６１４が基板５１上にプレスフィットされる。ばねセット６１５の弾性力を調節することによって、上部カバー６１と基板５１との間の圧力Ｆ２が調節される。
図１８は、この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。チップモジュールの放熱能力を向上させるために、放熱器４に面する上部カバー６１の表面及び放熱器４に面しない側の上部カバー６１の表面の両方に熱伝導層８が設けられる。従って、蓋なしパッケージ化チップ５の基板５１の熱を、熱伝導層８及び上部カバー６１を通じて放熱器に伝達することができ、その結果、蓋なしパッケージ化チップ５の放熱効果が向上する。
さらに、チップモジュールが下部カバー１の方向にも放熱を行うことができるように、回路ボード２と下部カバー１との間にも熱伝導層８を配置してもよい。この場合、チップモジュールの全体的な放熱能力が高く、これはチップモジュールの動作効率を向上させる助けとなる。
熱伝導層８は具体的に金属層又はグラファイト層とし得る。これは、この出願において限定されることではない。熱伝導層８は、一体構造であってもよいし、全体として熱伝導層８を形成する複数のサブパーツを含んでいてもよい。
図１９は、この出願の一実施形態に従ったチップモジュールの別の構造の概略断面図である。この出願の他の一実施形態において、基板固定アセンブリ６は複数の弾性押圧ブロック６２であってもよく、弾性押圧ブロック６２は放熱器４に取り付けられる。放熱器４は収容溝４１を含み、収容溝４１の中に弾性押圧ブロック６２が配置される。具体的には、弾性押圧ブロック６２は弾性片６２１及び押圧ブロック６２２を含み、押圧ブロック６２２が弾性片６２１と基板５１との間に配置される。具体的には、弾性片６２１はばねとすることができ、複数の弾性押圧ブロック６２が、蓋なしパッケージ化チップ５のダイ５２を避けて基板５１の外縁側にプレスフィットされて、基板５１に圧力Ｆ２を印加することで、蓋なしパッケージ化チップ５が回路ボード２のスロット２１に確実に接続される。このソリューションでは、チップモジュールの構造が単純である。放熱器４が取り付けられるとき、先ず、放熱器４が下部カバー１に固定され、次いで、弾性押圧ブロック６２の弾性力が調節される。
以上の説明は、単にこの出願の特定の実装に過ぎず、この出願の保護範囲を限定することは意図していない。この出願に開示された技術範囲内で当業者が容易に考え付く如何なる変形又は置き換えも、この出願の保護範囲に入るものである。従って、この出願の保護範囲は請求項の保護範囲に従うものである。

Claims (16)

  1. 回路ボードと、該回路ボードの表面上に配置されたスロットと、蓋なしパッケージ化チップと、放熱器と、基板固定アセンブリと、を有するチップモジュールであって、
    前記蓋なしパッケージ化チップは、基板と、該基板の中央領域上でパッケージ化されたダイとを有し、前記蓋なしパッケージ化チップの接続部が、前記スロット内の弾性端子に接続され、前記放熱器は、前記回路ボードに面しない側の前記ダイの一方の面上にプレスフィットされ、前記基板固定アセンブリは、前記ダイを避けて、前記回路ボードに面しない側の前記基板の一方の面の外縁にプレスフィットされ、
    前記蓋なしパッケージ化チップの前記基板の前記中央領域及びエッジ領域の両方で前記接続部が前記スロット内の前記弾性端子に確実に接続されるように、前記放熱器と前記ダイとの間の圧力Ｆ１、及び前記基板固定アセンブリと前記基板との間の圧力Ｆ２が、Ｆ１＞Ｆ２を満たす、
    チップモジュール。
  2. 前記蓋なしパッケージ化チップは、前記基板上に配置された補強リブを有し、該補強リブと前記ダイとが前記基板の同じ側にあり、前記補強リブは前記ダイの周りに配置され、前記基板固定アセンブリは、前記基板に面しない側の前記補強リブの一方の面と接触している、請求項１に記載のチップモジュール。
  3. Ｆ１：Ｆ２が３：２以上である、請求項１又は２に記載のチップモジュール。
  4. 前記基板固定アセンブリは上部カバーであり、該上部カバーは、前記ダイを避ける中空構造を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のチップモジュール。
  5. 当該チップモジュールは更に、前記基板に面しない側の前記回路ボードの一方の面に配置された下部カバーを有し、仮締めアセンブリが、前記上部カバーと前記下部カバーとの間に接続され、且つ前記上部カバーと前記下部カバーとを互いに近付けるように構成される、請求項４に記載のチップモジュール。
  6. 前記仮締めアセンブリは、仮締めねじと、該仮締めねじの外側にスリーブされたばねとを有する、請求項５に記載のチップモジュール。
  7. 前記上部カバーは、前記下部カバーに、第１の締め付けねじを用いて接続され、該第１の締め付けねじの外側にばねがスリーブされ、該ばねは、前記上部カバーを前記基板の方に押すための圧力を提供するように構成される、請求項５に記載のチップモジュール。
  8. 前記放熱器は、前記上部カバー及び／又は前記下部カバーに、第２の締め付けねじを用いて接続され、該第２の締め付けねじの外側にばねがスリーブされ、該ばねは、前記放熱器を前記ダイの方に押すための圧力を提供するように構成される、請求項５に記載のチップモジュール。
  9. 前記下部カバーに複数のラッチが固定され、前記放熱器のエッジが突出エッジを持ち、前記ラッチが前記突出エッジとクランプされる、請求項５に記載のチップモジュール。
  10. 前記下部カバーは予め曲げられた下部カバーであり、該予め曲げられた下部カバーが自然状態にあるとき、該予め曲げられた下部カバーのエッジは、前記回路ボードから遠ざかる方向に曲がっている、請求項５に記載のチップモジュール。
  11. 前記下部カバーはＩ字形の下部カバーである、請求項５に記載のチップモジュール。
  12. 前記上部カバーが弾性金属を有し、該弾性金属が前記基板上にプレスフィットされている、請求項４に記載のチップモジュール。
  13. 前記上部カバーはブラケット及び押圧金属を有し、該押圧金属と該ブラケットとが、ばねセットを用いて接続され、該ばねセットは圧縮状態にあり、前記押圧金属を前記基板上にプレスフィットするための圧力を与えるように構成される、請求項４に記載のチップモジュール。
  14. 前記放熱器に面する側の前記上部カバーの表面及び前記放熱器に面しない側の前記上部カバーの表面が各々、熱伝導層を有する、請求項４乃至１３のいずれか一項に記載のチップモジュール。
  15. 前記基板固定アセンブリは複数の弾性押圧ブロックを有し、該複数の弾性押圧ブロックは前記放熱器に取り付けられ、該複数の弾性押圧ブロックは前記基板の外縁側にプレスフィットされている、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のチップモジュール。
  16. 請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のチップモジュールを有するエレクトロニクス装置。
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