JPH0513661A - 三次元回路モジユールとその構造 - Google Patents

三次元回路モジユールとその構造

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スタガ端子の設置により、配線板上の個々の
配線を、同一の回路モジュールの平行積層構造内のあて
先へ導くための配線を提供する。 【構成】 特に半導体メモリにおいて有用な、三次元回
路構造が記載されている。回路構造は、積層構造内の隣
接するモジュール間のコネクタによって、一枚の母板上
に取り付けられたモジュールの積層構造から成る。コネ
クタはモジュール上のスタガ端子およびスルー端子と共
に使用される。スタガ端子は特定のモジュール上のあて
先へ導かれる配線に使用され、スルー端子はモジュール
上のあて先へ導かれる配線に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子回路組立品、特に
三次元構造に組立て可能な電子回路モジュールに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】プリント配線板は、回路組立品内の部品
の取付けおよび相互接続のために広く使用されている。
このような配線板は、片面配線板、両面配線板および多
層板を含む多様な形に加工され、導体や接続装置によっ
て、具体的にはマイクロプロセッサ、メモリ、ディジタ
ルコントローラ等である集積回路の様に最も複雑な電子
素子上の、端子の数および間隔と適合する。
【０００３】空間を節約するために、しばしばプリント
配線板を三次元構造にすることが望ましい。これは、背
面に取り付けられたコネクタへ配線板を差し込むこと、
配線板を他の配線板へ垂直または平行に取り付けるこ
と、および他の種々の配列によって行われる。
【０００４】配線板を互いに平行に取り付ける方法は、
隣接する配線板の間に必要な接続が提供されるならば、
特に効果的な三次元構造達成方法となり得る。このよう
な相互接続の提供のために種々の手段が有効である。
【０００５】例えば、１９８５年４月のエレクトロニッ
ク・パッケージング・アンド・プロダクション（Electr
onic Packaging andProduction ）の刊行物の８４頁か
ら始まる”高密度パッケージング達成に使用する相互接
続のための三次元系（A 3-DSystem for Interconnectio
n Meet the Challengeof High Density Packaging）”
と題する論文に記述されている相互接続スペーサ、カリ
フォルニア州ソラナビーチのテレダイン・キネティック
ス（Teledyne Kinetics ）社およびイリノイ州シカゴの
シンク（Cinch ）社等により製造される積層コネクタ、
およびペンシルバニア州ハットボロのＰＣＫエラストマ
ー社およびバージニア州リッチモンドのＡＴ＆Ｔ等によ
り製造されるエラストマーコネクタがある。
【０００６】積層コネクタとエラストマーコネクタの両
方には、接続される配線板上のどの接続領域にも配置可
能であり、配線板の端部に位置する必要が無いという利
点がある。
【０００７】配線板間の相互接続手段によって平行に取
り付けられた構造の配線板を使用する場合、配線板上の
接続は、必要な回路が接続領域から適切なあて先へ導か
れるように配線されねばならない。しばしば、いくつか
の回路が隣接する回路にバス接続され得る（多重に接続
される）一方、他の回路は個々に特定の配線板へ導かれ
ねばならない場合がある。
【０００８】例えば、平行配線板上に配置された個々の
メモリチップを有する半導体メモリにおいて、アドレ
ス、データ、および電力の各回路は全配線板へバス接続
され得るが、読み込みおよび書き込み回路は別個に各配
線板へ導かれる必要がある。上述の種類のコネクタはい
ずれも、個々に導かれる回路と同様バス接続にも適切で
ある。一例が、上記の参考文献の最終項に記述されてい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】互いに平行に積層され
た配線板を使用するシステムを配列する場合に必要な、
配線板の異なる設計様式の数を、最低限にすることが望
ましい。さらに、一つの積層構造内の各配線板には、同
じ設計様式が使用され得ることが望ましい。しかし、上
述の半導体メモリにおけるように、個々の配線を特定の
配線板へ導くことが必要な場合は、それによってこのよ
うな配線が出発点から、同一の配線板を使用したあて先
に導かれ得るようないくつかの配線を考案する必要があ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、個々の配線
を、同一の回路モジュールまたは配線板の平行積層構造
内のあて先に導くための配線を提供する。これは、配線
板上に互い違いに端子を設置し、これにより配線板の一
つの面上のこのような端子に接続された個々の配線を、
配線板の他方の面上の異なる位置に移動させることによ
って達成される。
【００１１】さらに本発明は、このような回路モジュー
ルまたは配線板が、このような個々の回路が全て導かれ
ている”母板”の片面または両面上に積層され得るよう
な配線を提供する。
【００１２】
【実施例】ここでは便宜上、本発明が特に有用である、
簡単な半導体メモリのための一連の回路モジュールに関
して記述する。しかし本発明はこの応用例に限られるも
のではなく、同様のモジュールに導かれる個々の配線を
必要とする、全ての型の回路のモジュール設計に使用可
能である。
【００１３】図１においてメモリチップ１１は、配線板
１２上の導線（例、導線１４）に接続しているチップ１
１上の端子（例、端子１３）によって、配線板１２上に
取り付けられている。図面を明解にするため、四本のア
ドレスリード線、四本のデータリード線、二本の電力リ
ード線、一本の読み込みリード線、および一本の書き込
みリード線のみを有する一つのメモリチップからなる非
常に単純化したモジュールを示す。
【００１４】このように単純化されたモジュールは本発
明の説明には適するが、本発明は、より多くの接続を有
する、一つのモジュールに複数のチップが含まれる、モ
ジュールの両面上にチップがある、およびその他の様な
種々のモジュール構造についても使用可能である。
【００１５】チップ１１から伸びるアドレス、データお
よび電力リード線の様な、他のモジュール内の対応する
リード線へのバス接続構造内に接続されるリード線は、
配線板の反対側の面上の同じ位置に接続領域を提供す
る、配線板１２の上の端子１５に接続される。この様な
端子をここではスルー端子と称する。
【００１６】チップ１１から伸びる読み込みおよび書き
込みリード線のように独立して接続されるリード線は、
配線板の反対側の面上の異なる位置に接続領域を提供す
る、配線板１２上の端子１６に接続される。このような
端子をここでスタガ端子と称する。
【００１７】図２において、メモリチップ２１は母板２
０上に取り付けられ、チップ２１から種々のリード線
が、スルー端子２５およびスタガ端子２６を通して、図
１に示されるモジュール１０上の等価の接続へ、正確に
対応して接続される。
【００１８】しかし母板２０はさらに、バス接続された
アドレス、データおよび電力リード線を適切な回路部品
および電源（図示せず）へ接続する導線２２、および、
母板２０上に取り付けられたメモリチップ２１とモジュ
ール１２上に取り付けられたメモリチップ１１のための
個々の読み込みおよび書き込みリード線を、適切な回路
部品（図示せず）へ接続するリード線２３を有する。
【００１９】モジュール１０上の１７、および母板２０
上の取付孔２７は、モジュール１０を母板２０上に重ね
て取り付ける際に使用される。
【００２０】一般的なメモリ配列は種々の選択を要求可
能であり、メモリのための駆動およびレジスタ回路もま
た母板２０上に位置する。このような回路は母板上のど
の位置にも設置可能であり、追加のコネクタによって母
板２０上のリード線２２、および２３へ接続可能であ
る。このような配列は当業者には周知である。
【００２１】図３に示すように、スルー端子３０（図１
の参照番号１５、図２の参照番号２５）は配線板３１の
向かいあう二つの面上の同じ位置に、接続領域３０ａお
よび３０ｂを有する。一方図４に示すように、スタガ端
子１６は配線板３１の対向する二つの面上の異なる位置
に、接続領域１６ａおよび１６ｂを有する。
【００２２】図４において、スタガ端子４０（図１の参
照番号１６、図２の参照番号２６）はある端子の接続領
域４０ａが、隣接する端子の接続領域４０ｂと対向する
ように配列される。このようなスタガ端子を有するモジ
ュールが積層された場合、このような端子を通る回路
は、積層構造内の各層において位置が一つずつ移動す
る。しかし、対向する接続表面を相互接続するための、
他の配列も有用である。
【００２３】図５において、同様のモジュール１０ー
１、１０ー２、１０ー３が、母板２０上に取り付けられ
ており、コネクタ５０はスペーサ、およびモジュールと
母板上の対向する接続領域を相互接続するための手段と
して機能する。このようなコネクタには、上述の積層コ
ネクタ、エラストマーコネクタ、または他の適当なコネ
クタが使用できる。
【００２４】モジュール１０ー１と１０ー２は母板２０
の一つの面上に、モジュール１０ー３は他方の面上に取
り付けられている。モジュールが母板のいづれの面にも
取付可能であることは最も便利であり、必要であれば、
全モジュールが一つの面上に位置することも、または全
モジュールが他方の面上に位置することも可能である。
ボルト５１は積層構造を、一体に保持する。
【００２５】ボルト５１はまた、端子１５の代わりに電
力を母板２０からモジュール１０へ供給する機能、およ
びモジュール１０と母板２０によって生成される熱の放
散を補助するためのヒートシンクとしての機能を行う。
これらの目的のために、孔１７および２７は、それぞれ
モジュール１０と母板２０上の回路部品と適当に電気的
に接続しているめっきスルーホールとして加工され、こ
のような孔は、ボルト５１と適切な電気的および熱的接
続が成される大きさを有する。
【００２６】図１において、スタガ端子１６ａはチップ
１１の読み込み端子に接続しており、スタガ端子１６ｂ
の前面接続領域と並んでいる後面接続領域を有する。同
様に、スタガ端子１６ｂの後面接続領域はスタガ端子１
６ｃの前面接続領域と並び、スタガ端子１６ｃの後面接
続領域はスタガ端子１６ｄの前面接続領域と並ぶ。最終
的にスタガ端子１６ｄの後面接続領域は、点線１８で示
される延長接続によって、スタガ端子１６ａの前面接続
領域と並ぶ。
【００２７】チップ１１の”書き込み”端子に関連する
接続も同様である。スタガ端子のこの特定の構造は、一
つの積層構造が最高四つの層（母板２０と三つのモジュ
ール１０）から成る場合のための配列である。与えられ
た配線に必要なスタガ端子の数は、積層構造を成す層の
数と等価である。しかしスタガ端子の数から可能とされ
る全ての数の層が存在する必要はない。
【００２８】図２において、母板２０上の端子２６ａ、
２６ｂ、２６ｃ、２６ｄも、上述のモジュール１０上の
端子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄと同様に配列され
る。種々のメモリチップの”読み込み”端子を駆動させ
るためにこれらの端子を適切な回路（図示せず）へ接続
するリード線２３が追加される。
【００２９】母板２０上のチップ２１の”読み込み”回
路のためのリード線２８が、母板２０自身の上で成端し
ているため、リード線２８を積層構造内のどのモジュー
ル１０へも延長する必要がない。従って、スタガ端子２
６ａの接続領域は断線していても良い。。しかし、モジ
ュール１０上に全メモリチップを取付け、母板２０上に
メモリチップ２１を設置しないことが要求される場合
は、リード線２８は、図示するようにスタガ端子２６ａ
の接続領域に接続していることが必要である。
【００３０】図６において、スタガ端子に関連する種々
の相互接続と、積層構造内に介在するコネクタとの関係
が示される。図２に示される母板２０上のリード線２８
ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄにそれぞれ接続している四
本のリード線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが積層構造内を通ってい
る。
【００３１】これらのモジュールと母板が図１および図
２に示されるように配列されているとすれば、リード線
Ａは母板２０上のチップ２１に接続し、リード線Ｂはモ
ジュール１０ー１上のチップ１１に接続し、リード線Ｃ
はモジュール１０ー２上のチップ１１に接続し、リード
線Ｄはモジュール１０ー３上のチップ１１に接続してい
る。
【００３２】モジュール１０ー３が積層構造の上部に設
置されるように構造が再配列されたとしても、リード線
Ｄはなお、このようなモジュール上のチップ１１に接続
している。
【００３３】上記の例において、三つのスタガ端子が、
リード線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち三本を積層構造の各層に
おいて位置一つ移動させ、第四のスタガ端子が第四のリ
ード線を第一の位置に戻す。スタガ端子の他の多くの配
列が可能である。例えば、リード線が対を成すように要
求される場合、スタガ端子は、積層構造の各層において
一対のリード線を二本共に位置二つ移動させ、残りの一
対を第一の位置に戻すように配列される。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配線板上に互い違いに設置したスタガ端子により、配線
板の一つの面上の個々の配線を、配線板の他の面上の異
なる位置に移動させ、それによって個々の配線を、同一
の配線板を使用した平行積層構造内のあて先へ導くこと
が可能な配線が提供される。またスルー端子によって配
線を複数のあて先へ導く。さらにモジュールの積層にあ
たり、コネクタが接続手段として以外にスペーサとし
て、またボルトが構造の保持以外に電力供給手段および
ヒートシンクとして機能する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って配線された回路接続を有する一
般的な回路モジュールを示すダイヤグラムである。
【図２】本発明に従って配線され、図１のモジュールを
取付け可能な母板を示すダイヤグラムである。
【図３】図１のモジュールおよび図２の母板に使用され
るスルー端子の詳細を示す、部分断面図である。
【図４】図１のモジュールおよび図２の母板に使用され
るスタガ端子の詳細を示す、部分断面図である。
【図５】図２の母板の両面に積層された図１のモジュー
ルを示す斜視図である。
【図６】図５の積層構造における一組の個々の回路のパ
スを、より明解に示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 回路モジュール １１ メモリチップ １２ 配線板 １３ 端子 １４ リード線 １５ スルー端子 １６ スタガ端子 １７ 取付け孔 １８ 延長接続リード線 ２０ 母板 ２１ メモリチップ ２２ リード線 ２３ リード線 ２５ スルー端子 ２６ スタガ端子 ２７ 取付け孔 ２８ リード線 ３０ スルー端子 ３１ 配線板 ４０ スタガ端子 ５０ コネクタ ５１ ボルト Ａ リード線 Ｂ リード線 Ｃ リード線 Ｄ リード線

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 積層状に取り付けられた複数の回路モジ
    ュールと、 前記積層構造内の隣接する回路モジュール上の、対向す
    る一組の第一および第二の接続領域を接続する手段とか
    ら成り、 各回路モジュールが、その上に導体と少なくとも一組の
    スタガ端子を有する実質的に平面状の配線板であり、各
    スタガ端子は回路モジュールの一方の面上に第一の接続
    領域を、他面上に第二の接続領域を有し、スタガ端子の
    第一の接続領域が、異なるスタガ端子の第二の接続領域
    と対向し、各モジュール上のスタガ端子の少なくとも一
    つが、導線によってモジュール上に取り付けられた第一
    の利用手段に接続している、 ことを特徴とする三次元回路構造。
  2. 【請求項２】 各回路モジュールがさらに、その上に少
    なくとも一つのスルー端子を有し、各スルー端子が回路
    モジュールの一方の面上に第一の接続領域を、他方の面
    上に第二の接続領域を有し、スルー端子の第一の接続領
    域が、同一の端子の第二の接続領域と対向し、各スルー
    端子が導線によって第一の利用手段に接続していること
    を特徴とする、請求項１記載の回路構造。
  3. 【請求項３】 少なくとも一つの回路モジュールが、少
    なくとも一つのスタガ端子またはスルー端子を第二の利
    用手段に接続する手段を有することを特徴とする、請求
    項１または２記載の回路構造。
  4. 【請求項４】 各第一の利用手段が半導体メモリを含
    み、第二の利用手段が半導体メモリの読み込み、書き込
    み、および電力供給手段を含むことを特徴とする請求項
    ３記載の回路構造。
  5. 【請求項５】 その上に導体と少なくとも一組のスタガ
    端子を有する実質的に平面状の配線板からなり、各スタ
    ガ端子が回路モジュールの一方の面上に第一の接続領域
    を、他方の面上に第二の接続領域を有し、スタガ端子の
    第一の接続領域が、異なるスタガ端子の第二の接続領域
    と対向し、各モジュール上のスタガ端子の少なくとも一
    つが、一本の導線によってモジュール上に取り付けられ
    た第一の利用手段に接続しており、それにより、このよ
    うな接続手段によって積層状に組み立てられた場合に、
    一つの回路モジュール上の第一の接続領域が、隣接する
    回路モジュール上の対向する第二の接続領域に接続され
    ることを特徴とする、同様のモジュールの積層構造内の
    接続手段に関連して使用される回路モジュール。
  6. 【請求項６】 さらに、その上に少なくとも一つのスル
    ー端子を含み、各スルー端子が回路モジュールの一方の
    面上に第一の接続領域を、他方の面上に第二の接続領域
    を有し、スルー端子の第一の接続領域が、同一の端子の
    第二の接続領域と対向し、各スルー端子が導線によって
    第一の利用手段に接続していることを特徴とする、請求
    項５記載の回路モジュール。
  7. 【請求項７】 さらに、少なくとも一つのスタガ端子、
    またはスルー端子を第二の利用手段に接続する手段を含
    むことを特徴とする、請求項６記載の回路モジュール。
  8. 【請求項８】 第一の利用手段が半導体メモリを含むこ
    とを特徴とする、請求項６または７記載の回路モジュー
    ル。
  9. 【請求項９】 第二の利用手段が、半導体メモリの読み
    込み、書き込みおよび電力供給のための手段を含むこと
    を特徴とする請求項７記載の回路モジュール。
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