JPH02295159A - チツプ・キヤリアと集積半導体チツプを有するモジユール - Google Patents

チツプ・キヤリアと集積半導体チツプを有するモジユール

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JPH02295159A
JPH02295159A JP2079070A JP7907090A JPH02295159A JP H02295159 A JPH02295159 A JP H02295159A JP 2079070 A JP2079070 A JP 2079070A JP 7907090 A JP7907090 A JP 7907090A JP H02295159 A JPH02295159 A JP H02295159A
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chip carrier
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Werner Straehle
ワーナー・シユトレーレ
Richard W North
リチヤード・ダブリユ・ノース
Gordon Kelley
ゴードン・ケリー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本発明は、チップ・キャリアと集積半導体チップを有す
るモジュール、及びモジュール・スタックに関するもの
である。
Ｂ．従来の技術及び解決しようとする課題現在市販され
ている集積半導体チップ（ＩＣチップ）、特にメモリ・
チップは、カードにスタックされたわずかな数のモジュ
ール（ＤＩＰデュアル・インライン・パッケージ）をデ
ータ処理システムに組み込むために、大量のスペースを
必要とする。
各モジュールの全体の高さを低《すると、データ処理シ
ステムに必要なスペースは変えずに、メモリ・スペース
を大幅に増大させることができる。
さらに、このようなチップやモジュールの製造では、そ
の試験時間が製造原価のかなりの部分を占め、現在、総
製造原価の約３分の１を占めている。
したがって、半導体工場でそれに費やされる時間を最小
限にまで減少させるべきである。
ＩＢＭテク、ニカル・ディスクロージャ・ブルテン、Ｖ
ｏｌ．８、Ｎｏ．１０　（１９６Ｅ３年３月）、ｐ．１
３１４には、導体を有する数層のセラミック層からなる
セラミック・キャリアと、モノリシック回路を収納する
片面の凹部とを有するモジュールが開示されている。モ
ノリシック回路は、セラミック層中の導体によりキャリ
アの反対面に接続されている。キャリアの凹部のある面
には、回路の冷却特性を改善するための薄い金属箔が設
けられている。上記の論文に記載されたチップ・キャリ
アは、製造が複雑で、したがって非常に高価である。チ
ップの接続が比較的困難で、特別な装置が必要である。
チップ・キャリアの全体のレイアウトは、望ましい寸法
に対して極端に高さが大きく、シたがってこのような構
造は、特にメモリ・チップを脊するモジュールに使用す
るには不適である。
上述のように、プラスチックで成形されたメモリ及びプ
ロセッサのＤＩＰも知られている。これらのモジュール
も、比較的高さがあり、また成形後、すなわち製品の完
成後でないと最終的に検査ができないという欠点がある
。完成した部品の高さが高いため、カードにスタックで
きるモジュールの数が限定されるだけでなく、部品を取
り付けたカード上に設けなければならない減結合キャパ
シタへの経路を長くしなければならない。さらに、メモ
リ・モジュールのスタック中の欠陥のあるモジュールを
交換するのに長い時間を要する。
したがって、できるだけ平坦で、同時に製造が簡単なモ
ジュールを提供することが不可欠である。
Ｃ．課題を解決するための手段 この課題は、実質的に互いに平行な上面と下面を存する
チップ・キャリアを備えたモジュールにより解決される
。このチップ・キリアは、円形でも方形でもよいが、チ
ップの形状に合った形にするのが普通であり、したがっ
て現在一般に方形が用いられている。チップ・キャリア
の下面には、少なくとも１つの凹部と、凹部の領域内で
キャリアの上面まで延びる少なくとも１つのスロットが
設けられている。この凹部はチップを収納するためのも
ので、チップの接触パッドがチップ・キャリアに面して
いる。スロットは、チップ上の接触パッドがスロットの
領域内に位置するように凹部中に設けられている。した
がって、凹部中のスロットは、チップ上の接触パッドの
配置に応じて任意の位置に設けることができる。たとえ
ば、１つのスロットだけを中央または１縁部に設けるこ
とも、大型のチップでは３つの垂直に配置したスロット
を設けることもできる。垂直に取り付けたモジュールで
、接触ピンの片側をチップ・キャリアに取り付けたもの
では、スロットをピンに隣接させることが好ましい。チ
ップ・キャリアの少なくとも上面に設けた導体は、メッ
キしたズルー・ホールにより、チップ・キャリアの下面
の導体に接続することができる。上面には、チップを接
続するための端子を設けることが不可欠である。したが
って、スルー・ホールは導体と見なされる。さらに、モ
ジュールは、スロットを通してチップ上の接触パッドを
キャリアの下面の導体に接続するリード線を有する。チ
ップ上の接触パッドは、ワイヤ・ボンディング、ＴＡＢ
　（テープ自動ポンディング）等の周知の方法で導体に
接続することができる。チップは、接着等の適当な方法
で凹部に保持する。チップの背面もチップ・キャリアの
下面も、チップの背面が空気の流れによって効果的に冷
却されるように、封止してはならない。通常、チップ・
キャリアの上面は、導体の損傷を防止するために、リー
ド線とチップの接触パッドの部分を封止する。
チップの背面とキャリアの下面は、チップ全体がキャリ
アに埋めこまれ保護されるように、１つの面になるよう
にするとよい。
別の有利な実施例によれば、リード線を通すスロットの
縁部を面取りする。これにより、接触パッドとチップ・
キャリアの表面上の導体を接続するとき、チップ上の接
触パッドに容易に近．づけるようになる。チップを埋め
込んだキャリアの厚みは０．８ないし１．２ｍｍｓ凹部
におけるキャリアの厚みは０．２ないし０．５ｍｍが好
ましい。
キャリアは、多層積層板またはセラミック材料製とする
ことが好ましい。高耐熱性ポリイミドの場合は、凹部は
切削により製作するが、多層積層板の場合は、各層に望
ましい形状及び配置の凹部またはスロットをあらかじめ
設けておくことができる。積層材料は、片面または両面
をメタライズすることができる。試験“（バーンイン）
、はんだ付け、及びその後の処理中に安定なキャリアに
は、強化ポリイミドまたはセラミックが必要である。
モジュールは、受動部品または能動部品あるいはその両
方を含むことができるが、このような構造の利点は、こ
れらの部品がチップに隣接して配置できることである。
このような環境では、たとえば減結合キャパシタの効果
が特に顕著である。
たとえば、電圧に適合させるため、能動部品もキャリア
上のチップに隣接して配置することができる。
上記の種類のモジュールは、高さがきわめて低く、チッ
プ上の接触パッドからチップ・キャリアの上面の端子ま
での線がほぼ同じ長さできわめて短かく、減結合キャパ
シタがチップに隣接して配置され、チップの背面が効果
的に冷却され、その構造が１メガビットを超える将来の
チップに適しているという利点を有する。このように設
計したチップはさらに、チップ・キャリアで相互接続し
たいくつかのモジュールを同時に処理し試験できるため
、製造が容易で安価であるという利点も有する。
本発明に従って設計したモジュールは、高さが特に低い
モジュール・スタックを製造することができる。この目
的のため、各モジュールは、少なくとも１つのキャリア
との接点及び接続すべき次のモジュールとの接点にスズ
のはんだを埋めこんで、Ｓ字型のコネクタ・クリップで
接続する。これにより、モジュールのスタックは１ステ
ップではんだ付けが可能になる。４つのこのようなモジ
ュールの高さはきわめて低く、わずかに２５または５０
％が欠陥のないチップを使用して、たとえば１メガビッ
トの機能性メモリを形成することができると考えられる
。
本発明の別の有利な実施例によれば、隣接して配置し、
互いに永久的に結合したいくつかのモジュールを、ＩＤ
カードやクレジット・カード等として使用することがで
きる。この場合、各モジュールは、上面にモジュールを
相互接続する導体を含む、１つの共通のキャリアを有す
る。導体は、少なくとも片而または積層板の間に配置す
ることができる。このようなカードは、１つのプロセッ
サまたは１つのメモリ・チップを収納する。
その全体の厚みは、互いに隣接して設けたモジュールの
厚みよりわずかに厚くなる。強化ポリイミドを使用する
ことにより、十分なカードの安定性が得られる。
Ｄ．実施例 第１図を参照すると、第ＩＡ図は、上面２、スロット３
、及びチップ・キャリアの長辺上に設けた概略的に示し
た接触パッド７を有するチップ・キャリア１を示す。チ
ップ・キャリア１は方形で、後に収納するチップの形状
に適合している。言うまでもなく、他の適合した形状も
同様に適している。第１図に示すチップ・キャリア１の
スロット３は、キャリアが、中央に接触パッドを設けた
チップを収納する働きをするので、キャリアの中心に垂
直な位置にある。他のチップの構成については、スロッ
トを側面に設けることもでき、チップ・キャリアに複数
のスロットを設けることもできる。
第ＩＢ図は、チップ・キャリアの断面図である。
この図では、チップの配線にさらに容易に近づけるよう
に、上而２に位置するスロット３が面取りされている。
スロット３は、チップ・キャリア１の下面６の凹部５で
成端している。凹部５は、チップを収納して確実に保持
するため、水平部の幅をスロット３の幅より長くする。
チップ・キャリアの縦断而図（第ＩＣ図）では、垂直方
向の凹部５の幅も、凹部５中に配置するチップが容易に
収納でき確実に保持できるように、スロット３の幅より
長い。スロット３の短辺に沿った面取りは、その辺を横
切ってリード線を通さない限り必要ない。
ある点では、接着剤、シール材等を挿入できるように、
凹部をチップより僅かに大きくすることができる。
チップ・キャリアは、強化ポリイミドまたはセラミック
材料製とする。ポリイミドを使用する場合は、積層板の
各層に、スロソト３または凹部５の寸法に相当する開口
を設けておくと、再加工の必要がなく有利である。いく
つかの成形し、または打ち抜いた層からなるセラミック
材料でも、同様の結果が得られる。このようなレイアウ
トの場合、チップ・キャリアの厚みは、後で述べるよう
にチップを集積する場合でも、０．８ないし１．２ｍｍ
とする。凹部５の領域でのチップ・キャリア１の厚みは
、僅か０．２ないし０．５ｍｍである。
第２図は、モジュール１０の平面図で、チップ・キャリ
ア１の上面２を示したものである。チップ・キャリア１
の上面２上には、チップ・キャリアの縁部で接触パッド
７に接続された導体８が設けてある。チップ・キャリア
１の下面８にも、チップ・キャリア中のバイアを通って
、上面の導体をこ接続された導体（図示せず）が設けて
ある。チップ・キャリア１の上面２の導体８は、リード
線により、スロット３を通ってチツプ９の上面の接触ノ
寸ツド１１に接続されている。チップθ上の接触／くツ
ド１１は、ワイヤ・ボンデイング、ＴＡＢ等、周知の方
法で導体８に接続される。キャリアｉ上に、能動部品２
０（減結合キヤ／ｆシタ、ダイオード）をチップに隣接
して設けることができる。
第３八図ないし第３Ｄ図は、完成したモジュ−ルの断面
図である。第３Ａ図及び第３Ｂ図では、それぞれ１つの
チップ９がチップ・キャリア１に固定されている。第３
Ａ図と第３Ｂ図は、第３Ａ図のモジュールがカードには
んだ付けされている（ＳＭＴ表面装着技術）のに対し、
第３Ｂ図のモジュールはビンを有し、それによってモジ
ュールが穴をあけたカードにはんだ付けされている（Ｐ
ＩＨピン・イン・ホール）点で異なる。
チップ９は、接着剤１６により、凹部５中に固定される
。リード線１２は、スロット３を通って、チップ９の上
面の接触パッドをチップ・キャリア１の上面２の導体に
接続する。スロット３は、リード線１２の通る部分４が
面取りされている。チツプ９の上面及びリード線１２は
、シール手段１３により封止されている。チップ・キャ
リア１の長辺には、端子とチップ・キャリア１の上面２
との接点と、モジュールを取り付けるキャリア・プレー
トを何する端子が固定される点にスズのはんだ１５を埋
め込んで、Ｓ字型のコネクタ・クリップが設けられてい
る。チップ９の背面１９は、キャリア１の下面６と同一
平面を形成し、した力（，てチツプは、キャリア１中の
凹部５により完全をこ保護される。背面１９は開放され
ているので、チツプ９は空気により十分に冷却される。
第３Ｂ図で＆ま、ピン１７がスズはんだの代りに用％ｓ
られてｔ１る。
コネクタ・クリップを有するモジューノレを仕上曇デて
から、キャリア・プレートに最終的娠こ固定するので、
成形したスズはんだの融点Ｌ後の＆まんだ付け工程の温
度より高くする。
このことを、第３Ｃ図及び第３Ｄ図のモジュール・スタ
ックと関連して具体的龜こ示す。各モジュール１０の構
造は、第３Ａ図のモジューノレ１０の＋ｍ造と同じであ
る。第３Ｄ図の下端のモジエーノレ１０のみに、第３Ｄ
図のモジューノレ１０と同様のピン１７が設けられてお
り、これ番こより、モジュール１０がキャリア・プレー
トに固定される。このようなモジュール・スタックは、
本発明によるモジェールを使用することにより容易龜こ
形成される。
これらは、きわめて平坦である。第８Ｃ図及び第３Ｄ図
のモジニール・スタ・ソクは、高さ力ｆキャ−』ア・プ
レートの上面から測って約１０ｍｍである。
このことは、高さが減少するとパッケージ密度が倍増す
るので、大きな利点である。
第４図は、２つの隣接したモジュールを導体８で接続し
たカードの概略図である。導体８は、表面上に配置して
も、積層板の間に配置してもよい。
モジュール１０中のチップは異なるもの、たとえばプロ
セッサとメモリ・チップであってもよい。
カーＰ１８は、各モジュールのチップ・，キャリアと同
じ材料製とする。カード１８には、上面と下面の両面に
導体を設けることができる。これらの導体は、パイア辷
より接続する。このような、たとえばポリイミド製のカ
ードは、０．８ないし１．２ｍｍの厚み全体にわたって
十分な安定性を有し、ＩＤカードまたはクレジット・カ
ードとして使用することができる。この目的のため、カ
ード１８は、文字及び磁気ストライプを含む適当な材料
を用いて封止する。
Ｅ．発明の効果 個々のモジュールの積み重ねを容易化したことにより、
スタック構成の高さ及び占有空間を減少できる。
図、及び横断面図である。
第２図は、モジュールの平面図である。
第３Ａ図ないし第３Ｄ図は、モジュールの断面図、及び
互いに積み重ねた４つのモジュールを有するモジュール
・スタックの断面図である。
第４図は、ＩＤカードまたはクレジット・カードとして
使用するための、互いに隣接して配置した２つのモジュ
ールを有するカードの概略を示す平面図である。
１・・・・チップ・キャリア、３・・・・スロット、５
・・・・凹部、７・・・・接触パッド、８・・・・導体
、１０・・・・モジュール、１７・・・・ピン、１８・
・・・カード。
ＦＩＧ． 凹部 ＦＩＧ．　　１日 ＦＩＧ． ３Ａ ＦＩＧ． ３Ｂ ＦＩＧ． ３Ｃ ＦＩＧ． ３Ｄ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 実質的に互いに平行に延びる上面及び下面、下面の凹部
    、凹部内で上面まで延びる少なくとも１つのスロット、
    及び少なくとも上面に設けた導電体を有するチップ・キ
    ャリアと、 チップ・キャリアに面した接触パッドを有し、接触パッ
    ドがスロットの領域内に位置するように凹部中に配置さ
    れた集積半導体チップと、 スロットを介して、チップ上の接触パッドをキャリアの
    上面の導体に接続するリード線とを含む、モジュール。
JP2079070A 1989-04-10 1990-03-29 チツプ・キヤリアと集積半導体チツプを有するモジユール Expired - Lifetime JPH0744239B2 (ja)

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DE3911711.1 1989-04-10

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