JPS61279164A - マルチチツプ・モジユ−ル - Google Patents

マルチチツプ・モジユ−ル

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JPS61279164A
JPS61279164A JP12046885A JP12046885A JPS61279164A JP S61279164 A JPS61279164 A JP S61279164A JP 12046885 A JP12046885 A JP 12046885A JP 12046885 A JP12046885 A JP 12046885A JP S61279164 A JPS61279164 A JP S61279164A
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JP
Japan
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module
micro
connector
wiring
package
Prior art date
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Pending
Application number
JP12046885A
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English (en)
Inventor
Michio Asano
浅野 道雄
Masakazu Yamamoto
雅一 山本
Moritoshi Yasunaga
守利 安永
Akira Masaki
亮 正木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61279164A publication Critical patent/JPS61279164A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/50Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15312Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はマルチチップ・モジュールに係り、特ニモシュ
ールの配線基板としてシリコンウェハを用いたモジュー
ルの構造に関する。
〔発明の背景〕
シリコンウェハをモジュールの配線基板として用いたマ
ルチチップ・モジュールは、プロシーディンゲス オブ
 ザ 1983  カスタム インチグレイティラド 
サーキット コンフエレンス(Proceedj−ng
s of The 1983 Custom Tnte
gratedCjrcuits Conference
) p p、 142 146 *日立1984年5月
号T’ p−89を特開昭59−23531号に開示さ
れているが、モジュールの信号ピンはワイアボンドによ
りモジュール基板の周囲からとり出していた。しかし、
数10個のLSIチップを搭載したモジュールを実現し
ようとすると、モジュール基板の中央部におかれたLS
Iチップは、シリコンウェハ上の配線抵抗が大きいため
、出力に直列にボンディング・パッドまでの長い配線に
よる抵抗がはいることになる。従って、このLSI出力
をそのままモジュールの出力とすることはできず、モジ
ュール基板の周辺のボンディング・パッド近くにモジュ
ールの出力バッファ用チップを置く必要があり、モジュ
ール基板」二の長い配線と合わせて出力回路の遅延時間
が問題になっていた。
さらに、1000ビン以」二の多数の信号ピンを必要と
するモジュールにおいては、モジュールを搭載するパッ
ケージとして、文献(2)に示されているリードフレー
ムのような、パッケージの周辺からピンをとり出す構造
を用いることはできず、パッケージの全面にピンを立て
るピン・グリッド・アレー構造を採らざるを得ない。す
ると、ピン・グリッド・アレーの中央部の信号ピンへは
、モジコール基板の周囲からボンディング・ワイヤによ
りパッケージ−1〕の電極に接続した後、パッケージ−
にで再び長い配線を行なう必要があった。このため、パ
ッケージ−1ユの配線による静電容置が大きくなり、さ
らにパッケージ−にを長い信号配線が平行して走るので
、隣接した配線からのクロストーク・ノイズが問題にな
っていた。
また、多数のT、 S Tチップをモジュール化しよう
とすると、モジコール基板を大きくする必要があり、配
線の長いネットが発生する。シリコンウェハを用いたモ
ジュール基板は配線抵抗が大きくなるため配線遅延時間
が大きくなり、モジュール基板の大きさには制限があっ
た。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、モジュール基板としてシリコンウェハ
を用いながら、多数の信号ピンをとり出すことができ、
しかも遅延時間の増大やクロストーク・ノイズを生ずる
ことの少ないモジュールに提供することにある。さらに
本発明の別の目的は、シリコンウェハーLの長距離配線
の配線遅延時間を小さくすることのできるモジュールを
提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、モジュール基板−LのLSIチップの間にマ
イクロ・コネクタを置き、これによりモジュールの信号
をパッケージ−1−の信号パッドに接続することにより
、パッケージのピンへの配線を短くしたことを特徴とす
るものである。さらに、モジュールL遠くに置かれたL
SIチップ間の長距離配線は抵抗の大きなシリコンウェ
ハー1−で行なうのではなく、L記マイクロ・コネクタ
を介してセラミック基板−ヒで配線することを特徴とす
るものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第1図は本発明の一実施例のモジュールの断面図であり
、第2図はそのモジュール基板の平面図である。図にお
いて1がフリップチップ型の■、SIチップ、2がモジ
ュール基板であり、LSIチツプ1はモジュール基板2
にフェースダウン・ボンディングにより接続する。3が
そのハンダ・バンプである。4はパッケージのセラミッ
ク」大板であり、5はパッケージのピンである。セラミ
ック基板4からピン5への配線は第3図に示すように、
セラミック基板Hの配線パターン6とスルーホール7に
よって接続する。8はモジュール基Fj2とパッケージ
のセラミック基板4を電気的に接続するためのマイクロ
・コネクタである。モジュール基板2の上で遠くに実装
されたL S Iチン1間を接続する長距離配線はパッ
ケージのセラミック基板4の」二にパターンを形成し、
T、STチップ周辺におかれたマイクロ・コネクタ8に
より接続することにより行なう。9はパッケージのキャ
ップ、10は空冷フィンである。また11はマイクロ・
コネクタ8が電源を供給するには電流容量が不十分な嚇
合にモジュール基板2に電源を供給するための、マイク
[I・コネクタ8より抵抗が小さく、電流容量の大きな
コネクタである。モジュール基板2とキャップ9は熱伝
導性グリースで接着し、キャップ9とセラミック基板4
、キャップ9と空冷フィン10はハンダ付けにより接着
する。この時組立て順により融点の異なるハンダを用い
る。
LSIチップで発生した熱は、ハンダ・バンプ3、シリ
コンウェハから成るモジュール基板2、キャップ9、空
冷フィン10を通して放熱される。第3図はマイクロ・
コネクタ8を含む部分を拡大したモジュールの断面の一
部である。コネクタ8は絶縁性のゴム12に多数の金属
線13を埋込んだ非等方電導性ゴムであり、モジュール
基板1〕の信号電極14とセラミック基板−1;の信号
電極〕−5に対して]本以ヒの金属線13が接触し、そ
の間を電気的に接続する。従って電極14と15の間の
位置合せを行なうのみで、コネクタ8と電極14゜15
の間の位置合せは不要である。
第4図は本発明の実装例で、別のマイクロ・コネクタを
用いたモジュールのマイクロ・コネクタ8を含む部分の
拡大断面図の一部である。本実施例のマイクロ・コネク
タ8はセラミック材料より成り、その表裏にモジュール
基板の電極14とセラミック基板の電極15に対応した
位置にハンダ・バンプにより接続するための電極16を
設け、その間をスルーホール17に接続したものである
マイクロ・コネクタ8はモジュール基板2にLFdチッ
プ1をフェースダウン・ボンディングする時に、同時に
ハンダ接続する。18はそのハンダ・バンプである。そ
してモジュールを組立てる時にセラミック基板4にもハ
ンダ・バンプにより接続する。
第5図は本発明の実施例でさらに別のマイクロ・コネク
タを用いたモジュールのマイクロ・コネクタ8を含む部
分の拡大断面図の一部である。本実施例のマイクロ・コ
ネクタ8は、2枚のシリコン単結晶基板に異方性エツチ
ングの手段により、各々錐状空洞20を空けたものと筒
状空洞21を空けたものをはり合わせてカップ状の空洞
とし、この空洞にD(融点金属22を充填したメスと、
オスのマイクロ・ピン23より成る。マイクロ・ピンは
例えば、アイ・イー・イー・イー トランザクションズ
 オン コンポネント、ハイブリッドス アンド マニ
ュファクチュアリング テクノロジー(IFIEE T
ransactions on Components
Hybrids、and  Manufacturin
g  Technology、)Vow。
CHMT−5,Nn2.pp、271.−280(19
82)に示されている手段によりセラミック基板4に立
てる。マイクロ・コネクタの接続は、まずモジュール基
板2の電極24に対して錐状空洞20の開口部を位置決
めした後、低融点金属ボールをカップ状空洞に充填し、
さらにセラミック基板4に立てたマイクロ・ピン23を
各々カップ状空洞に挿入する。この後、低融点金属ボー
ルを溶融させて、第5図の如くモジュール基板上の電極
24とマイクロ・ピン23を電気的に接続する。
第6図は、第5図のマイクロ・コネクタを変形したもの
であり、マイクロ・コネクタのメスを直接モジュール基
板2の」二に形成する。すなわち、モジュール基板2に
異方性エツチングの手段により錐状の穴25を掘り、こ
の表面にメッキ26を施してモジュール基板2の表面の
配線と接続するとともに、低融点金属22とのぬれ性を
よくする。
マイクロ・コネクタは、錐状空洞25に低融点金属ボー
ルを充填し、さらにマイクロ・ピン23を挿入した後、
低融点金属ボールを溶融させてモジュール基板2とセラ
ミック基板4を接続する。
以−Hの実施例ではモジュール基板2の1−のLSIチ
ップ1の間にマイクロ・コネクタ8を置くようにしたが
、モジュール基板2の表面には、モジュールの検査や論
理の修正を行なうために、■、STの信号を引き出した
補修用パッドが存在する。従ってモジュールの信号も必
ずこの補修用パッドに引き出されており、これをパッケ
ージのセラミック基板への接続に使用することができる
。この実施例を第7図に示す。第7図において30が補
修用パッドであり、この上にワイア・ボンディングによ
り金属線31を立て、この金属線31をハンダ付けによ
りパッケージのセラミック基板4に接続する。32がそ
のハンダである。本実施例によればモジュール基板1−
にマイクロ・コネクタを実装するためのスペースが不要
になる。なお、本実施例のワイア・ボンディングにより
モジュール基板上に金属線を立てる手段は、第1図の実
施例のマイクロ・コネクタとして用いることもできる。
本発明のマルチチップ・モジュールの構造は、チップ寸
法がウェハの大きさである、いオ)ゆるウェハ スケー
ル インテグレーションWSI(Idafer 5ca
le Integratjon)  のパッケージング
にも用いることができる。すなわち、L S Iチップ
はフェースダウン・ボンディングによりモジュール基板
に接続するのではなく、モジュール基板であるシリコン
ウェハ上に直接、半導体プロセスにより製造される。こ
の場合にもシリコンウェハ上の任意の位置にマイクロ・
コネクタを置き、シリコンウェハlの信号をパッケージ
上の信号パッドに接続することにより、配線長を短くで
き、従って遅延時間を小さくすることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、LSIチップからパッケージのピンま
での配線を非常に短くすることができ、LSIチップか
らモジュールのピンまでの配線が長いことによる遅延時
間の増大やクロストーク・ノイズの発生を低減すること
ができる。
また、T、Srチップ間の長距離配線をセラミック基板
上に移すことにより配線遅延時間を減少することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のモジュールの断面図、第2
図は第1図に示すモジュールのモジューワ ル基板の平面図、第3図から第へ図はそれぞれモジュー
ルのマイクロ・コネクタを含む部分の断面拡大図である
。 1・・・T、Srチップ、2・・・モジュール基板、3
゜18・・・ハンダ・バンプ、4・・・パッケージのセ
ラミック基板、5・・・パッケージのピン、6・・・セ
ラミック基板上の配線、7・・・スルーホール、8・・
・マイクロ・コネクタ、9・・・キャップ、10・・・
空冷フィン、11・・・電源用コネクタ、13・・・非
等方電導性コネクタの金属線、i4..24・・・モジ
ュール基板の電極、15・・・パッケージのセラミック
基板の電極、16・・・マイクロ・コネクタの電極、1
7・・・スルーホール、22・・・低融点金属、23・
・・マイクロ・ビン、30・・・モジュール基板の補修
用パッド、31百 1  図 不 2 図 第3図 篤4図 百 5 図 yiz   冨7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、1個以上のLSIチップをウェハに実装するマルチ
    チップモジュールにおいて、上記ウェハ上のLSIチッ
    プの間または周辺に1個以上のマイクロ・コネクタを設
    け、該マイクロ・コネクタによりパッケージ基板上の電
    極と接続するマルチチップ・モジュール。 2、上記LSIチップ間の長距離配線を上記パッケージ
    基板上で上記マイクロ・コネクタを介して行なうことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載のマルチチップ・
    モジュール。 3、上記マイクロ・コネクタとして非等方電導性ゴムを
    用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2
    項記載のマルチチップ・モジユール。 4、上記マイクロ・コネクタとして両面にハンダ・バン
    プによる接続用電極を設け、該電極間をスルーホールに
    より接続したセラミック素子を用いたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項又は第2項記載のマルチチップ・
    モジュール。 5、上記マイクロ・コネクタとして低融点金属だめを形
    成し、該低融点金属だめに低融点金属を充填したメス・
    コネクタとマイクロ・ピンを用いたことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項又は第2項記載のマルチチップ・モ
    ジュール。
JP12046885A 1985-06-05 1985-06-05 マルチチツプ・モジユ−ル Pending JPS61279164A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992021150A1 (en) * 1991-05-23 1992-11-26 Motorola, Inc. Integrated circuit chip carrier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992021150A1 (en) * 1991-05-23 1992-11-26 Motorola, Inc. Integrated circuit chip carrier
US5293067A (en) * 1991-05-23 1994-03-08 Motorola, Inc. Integrated circuit chip carrier

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