RU2703831C1 - Method of electrical and mechanical connection of boards and interposers in 3d electronic assemblies - Google Patents

Method of electrical and mechanical connection of boards and interposers in 3d electronic assemblies Download PDF

Info

Publication number
RU2703831C1
RU2703831C1 RU2019105880A RU2019105880A RU2703831C1 RU 2703831 C1 RU2703831 C1 RU 2703831C1 RU 2019105880 A RU2019105880 A RU 2019105880A RU 2019105880 A RU2019105880 A RU 2019105880A RU 2703831 C1 RU2703831 C1 RU 2703831C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boards
vertical
contact pads
electronic components
mechanical connection
Prior art date
Application number
RU2019105880A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Сергеевич Захаров
Александр Георгиевич Итальянцев
Дмитрий Сергеевич Кульков
Георгий Сергеевич Теплов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority to RU2019105880A priority Critical patent/RU2703831C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2703831C1 publication Critical patent/RU2703831C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Combinations Of Printed Boards (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electronic engineering and can be used in making 3D assemblies with hybrid electronic components. Method of electrical and mechanical connection of boards in 3D electronic assemblies consists in implementation of vertical switching lines due to soldering of mechanically stressed wire with peripheral contact pads of packaged assembly boards passed through end slots of boards in area of these contact pads, as well as by using walls from flexible dielectric material around through rod-shaped guide assemblies, forming volume around electronic components of each level of assembly for pouring compound.
EFFECT: technical result consists in increasing the ratio of payout area of circuit boards for installation of electronic component base (ECB), increasing number of external leads of assembly.
6 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении 3D сборок с гибридными электронными компонентами.The invention relates to electronic equipment and can be used in the manufacture of 3D assemblies with hybrid electronic components.

Предшествующий уровень техникиState of the art

При формировании 3D сборок с гибридными электронными компонентами, среди которых могут быть корпусированные и некорпусированные приборные чипы полупроводниковой микроэлектроники, пьзоэлектроники, микроэлектромеханических систем (МЭМС) и другие, конструкционно используют многоуровневое построение, когда все схемотехническое решение делится на части и каждая часть реализуется в плоскости на плате. Затем эти платы с электронными компонентами собирают в вертикальный пакет, с использованием вертикальных разделительных стенок, создающих пространство для электронных компонентов в каждом уровне, и с использованием элементов вертикальной коммутации, восстанавливающих единое схемотехническое решение. При необходимости пространство в каждом или в некоторых уровнях вокруг электронных компонентов заливают компаундом.In the formation of 3D assemblies with hybrid electronic components, which may include enclosed and non-housing instrument chips of semiconductor microelectronics, piezoelectronics, microelectromechanical systems (MEMS) and others, structurally use a multi-level construction, when the entire circuitry solution is divided into parts and each part is realized in a plane on circuit board. Then, these boards with electronic components are assembled in a vertical package, using vertical dividing walls, creating space for electronic components at each level, and using vertical switching elements that restore a single circuit design solution. If necessary, the space at each or at some levels around the electronic components is poured with a compound.

В решении [1] (фиг. 1) элемент вертикальной коммутации 1 между горизонтальными платами 2 с электронными компонентами 3 включает сквозное металлизированное отверстие 4, контактные площадки 5, гальванически связанные с металлизацией этого отверстия. Контактные площадки 5 с металлизированными отверстиями 4 расположены на периферии платы 2 в виде одного или нескольких контуров. Контактные площадки 5 выполнены одна над другой с обеих сторон платы 2. Вертикальные разделительные стенки 7 между платами 2 с электронными компонентами 3 сформированы из рамок интерпозеров 8, выполняющих роль промежуточных плат и, имеющих аналогичные элементы вертикальной коммутации 1. Платы и рамки интерпозеры собирают в вертикальный пакет механически и электрически соединяя их через припойные, как правило, свинцово-оловянные, реже золотые, шарики - бампы 6, которые можно отнести в состав элемента вертикальной коммутации 1. При необходимости увеличить высоту пространства для размещения электронных компонент может быть использовано несколько промежуточных рамок интерпозеров или могут быть использованы более толстые рамки интерпозеры 8. Сквозные металлизированные отверстия выполняются различными технологиями в зависимости от материала, из которого изготовлены платы 2 и рамки интерпозеры 8. В любом случае такие платы и рамки интерпозеры из-за наличия в них сквозных металлизированных отверстий - это самые критичные, трудоемкие и дорогостоящие конструкционные элементы сборки. Причем технические трудности и стоимость кратно возрастают при уменьшении диаметра металлизированных отверстий и контактных площадок вокруг них. Диаметр металлизированных отверстий определяет минимально допустимый шаг и число контактных площадок в сборке и, следовательно, допустимую сложность электронной компонентной базы (ЭКБ) и схемотехнического решения, которые могут быть использованы в сборке. Кроме того, при заданном технологией аспектном соотношении (отношение глубины отверстия к его диаметру), при уменьшении диаметра отверстий должна уменьшаться толщина плат и рамок интерпозеров и, следовательно, уменьшаться прочность плат с электронными компонентами. Следует также отметить, что с уменьшением диаметра металлизированных отверстий растет переходное сопротивление линий вертикальной коммутации, а вместе с ним и RC задержки в схеме.In the solution [1] (Fig. 1), the vertical switching element 1 between the horizontal boards 2 with electronic components 3 includes a through metallized hole 4, contact pads 5 galvanically connected with the metallization of this hole. Contact pads 5 with metallized holes 4 are located on the periphery of the board 2 in the form of one or more circuits. The contact pads 5 are made one above the other on both sides of the board 2. The vertical dividing walls 7 between the boards 2 with the electronic components 3 are formed from the frames of the interposers 8, acting as intermediate boards and having similar vertical switching elements 1. The boards and frames are assembled into the vertical the package mechanically and electrically connecting them through solders, usually lead-tin, less often gold, balls - bumps 6, which can be attributed to the vertical switching element 1. If necessary In order to increase the height of the space for placement of electronic components, several intermediate frames of interposers can be used or thicker frames of interposers can be used 8. Through metallized holes are made by different technologies depending on the material of which boards 2 and frames are made of interposers 8. In any case, such boards and frames, due to the presence of through metallized holes in them, are the most critical, time-consuming and expensive structural elements of failure rki. Moreover, technical difficulties and cost increase by a multiple when the diameter of the metallized holes and the contact pads around them decrease. The diameter of the metallized holes determines the minimum allowable pitch and the number of contact pads in the assembly and, therefore, the allowable complexity of the electronic component base (ECB) and circuitry that can be used in the assembly. In addition, for the aspect ratio specified by the technology (the ratio of the hole depth to its diameter), with a decrease in the diameter of the holes, the thickness of the boards and frames of the interposers should decrease, and, therefore, the strength of the boards with electronic components should decrease. It should also be noted that with a decrease in the diameter of the metallized holes, the transition resistance of the vertical switching lines increases, and with it the RC delays in the circuit.

Попытка увеличить число контактных площадок 5 за счет увеличения рядности в их контуре, как это сделано в [2] (фиг. 2) приводит к уширению рамок интерпозеров 8, к уменьшению полезной площади плат 2, на которой размещают электронные компоненты 3, к увеличению габаритов сборки в целом. Таким образом, выполнение вертикальных линий коммутации с помощью сквозных металлизированных отверстий приводит к комплексу взаимопротиворечивых следствий.An attempt to increase the number of pads 5 by increasing the row in their circuit, as was done in [2] (Fig. 2), leads to a broadening of the frames of the interposers 8, to a decrease in the usable area of the boards 2, on which the electronic components 3 are placed, to an increase in dimensions assembly in general. Thus, the implementation of vertical switching lines using through metallized holes leads to a set of mutually contradictory consequences.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1. Иллюстрация к электрическому и механическому соединению плат в 3D сборках по способу [1].FIG. 1. Illustration of the electrical and mechanical connection of boards in 3D assemblies by the method [1].

Фиг. 2. Иллюстрация к электрическому и механическому соединению плат в 3D сборках по способу [2].FIG. 2. Illustration of the electrical and mechanical connection of boards in 3D assemblies according to the method [2].

Фиг. 3. Общий вид сборки и элемент вертикальной коммутации по предлагаемому способу.FIG. 3. General view of the assembly and the element of vertical switching according to the proposed method.

Фиг. 4. Поперечное сечение и вид сверху сборки по предлагаемому способу.FIG. 4. The cross section and top view of the assembly by the proposed method.

Термины и определенияTerms and Definitions

3D сборка - электронный узел в виде трехмерной сборки монтажных плат с электронными компонентами, реализующий схемотехническое решение.3D assembly - an electronic unit in the form of a three-dimensional assembly of circuit boards with electronic components, which implements a circuitry solution.

МЭМС - микроэлектромеханическая система.MEMS - microelectromechanical system.

TSV технология - технология изготовления тонких сквозных металлизированных отверстий в пластинах монокристаллического кремния (Through-Silicon Vias).TSV technology - the technology for manufacturing thin through metallized holes in single-crystal silicon wafers (Through-Silicon Vias).

Интерпозер - промежуточная плата между платой с электронными компонентами и каким-либо элементом конструкции, в том числе другой платой с компонентами.Interposer - an intermediate board between a board with electronic components and any structural element, including another board with components.

Задача изобретения и краткое изложение его сущностиThe objective of the invention and a summary of its essence

Задача изобретения состоит в достижении заявляемого технического результата в виде увеличения доли полезной площади монтажных плат для установки ЭКБ, увеличении числа внешних выводов сборки.The objective of the invention is to achieve the claimed technical result in the form of increasing the share of usable area of circuit boards for installing electronic components, increasing the number of external conclusions of the assembly.

В предлагаемом решении (фиг. 3) элемент вертикальной коммутации 1' реализован с помощью прорези 9 на торце платы 2, на глубину до касания или проникновения в контактные площадки 5 периферийного контура. Контактные площадки 5 в предлагаемом решении в сквозном металлизированном отверстии не нуждаются. Для организации аналога вертикальных стенок 7 (фиг. 1) используется тонкая лента 10 (фиг. 3 и 4) из гибкого диэлектрического материала, ширина которой выбирается исходя из высоты пространства, необходимого для размещения электронных компонентов, причем вертикальные стенки 10 устанавливают с внутренней стороны по отношению к контуру контактных площадок 5 так, что металлизированные прорези 9 оказываются снаружи от вертикальных стенок 10 и доступны для организации их вертикальной коммутации. При этом вертикальную коммутацию выполняют не путем последовательного соединения соседних контактных площадок, а групповым методом - сразу для всех контактных площадок на одной вертикали для всех плат сборки. Для этого электрическую коммутацию всех прорезей на одной вертикали выполняют путем вложения в них механически напряженной натянутой проволоки 11 диаметром меньше ширины прорезей 9 и пайки проволоки 11 ко всем контактным площадкам 5, с которыми она соприкасается по всей вертикали. Для удобства совмещения плат 2 и организации вертикальных стенок 10 сборку плат 2 и вертикальных стенок 10 осуществляют с использованием нескольких вертикальных штырей 12, на которые продевают платы 2 через направляющие отверстия в них и вокруг которых организуют вертикальные стенки 10. Прорези в торце плат также выполняют групповым методом, например, с помощью тонкого диска с алмазной режущей кромкой, предварительно пакетировав платы. Пайка луженой проволоки, организующей сквозной вертикальный коммутационный канал, с лужеными контактными площадками выполняется одним из методов групповой пайки, например, с помощью специализированного фена.In the proposed solution (Fig. 3), the vertical switching element 1 'is implemented using a slot 9 at the end of the board 2, to a depth of touch or penetration into the contact pads 5 of the peripheral circuit. Contact pads 5 do not need a through metallized hole in the proposed solution. To organize an analogue of the vertical walls 7 (Fig. 1), a thin tape 10 (Figs. 3 and 4) of flexible dielectric material is used, the width of which is selected based on the height of the space necessary to accommodate the electronic components, and the vertical walls 10 are installed from the inside along relative to the contour of the contact pads 5 so that the metallized slots 9 are outside of the vertical walls 10 and are available for organizing their vertical switching. In this case, vertical switching is performed not by sequentially connecting adjacent contact pads, but by a group method - immediately for all contact pads on the same vertical for all assembly boards. To do this, the electrical switching of all the slots on the same vertical is performed by embedding in them a mechanically strained stretched wire 11 with a diameter less than the width of the slots 9 and soldering the wire 11 to all contact pads 5 with which it is in contact with the entire vertical. For convenience, combining boards 2 and organizing vertical walls 10, assembling boards 2 and vertical walls 10 is carried out using several vertical pins 12, onto which boards 2 are inserted through the guide holes in them and around which vertical walls are arranged 10. The slots in the ends of the boards are also made as a group by a method, for example, using a thin disk with a diamond cutting edge, having previously packaged the boards. Soldering of tinned wire, organizing a through vertical switching channel, with tinned contact pads is performed by one of the methods of group soldering, for example, using a specialized hair dryer.

Объем пространства вокруг электронных компонентов 3 может быть залит компаундом в процессе монтажа сборки или после пайки вертикальных линий коммутации 11 через отверстия в вертикальных стенках 10. Перфорация ленты для вертикальных стенок выполняется заранее - до их монтажа в составе сборки. В качестве одной из завершающих операций, выполняют заливку защитным компаундом внешних объемов 13 между платами 2 и вертикальными стенками 10 вместе с вертикальными линиями проволок 11, проходящих через эти объемы. На фиг. 4 представлено поперечное сечение и вид А-А (см. фиг. 4) сборки по предлагаемому способу.The amount of space around the electronic components 3 can be filled with a compound during installation of the assembly or after soldering the vertical switching lines 11 through the holes in the vertical walls 10. Perforation of the tape for vertical walls is performed in advance - before they are mounted as part of the assembly. As one of the final operations, the protective compound is filled with external volumes 13 between the boards 2 and the vertical walls 10 together with the vertical lines of the wires 11 passing through these volumes. In FIG. 4 shows a cross section and a view aa (see FIG. 4) of the assembly according to the proposed method.

Благодаря описанному способу электрического и механического соединения плат и интерпозеров в 3D электронных сборках удается выполнить сборку без трудоемкого изготовления сквозных металлизированных отверстий малого диаметра (порядка 50-100 мкм) в платах. Отметим, что для плат на основе стеклотекстолита, нитрида алюминия отверстия такого диаметра на сегодня вообще недостижимы, а для плат из монокристаллического кремния, требуют привлечения высокотехнологичных операций технологии TSV. Выполнение же относительно мелких прорезей шириной 50-100 мкм доступно вне зависимости от материала плат. Это означает, что уменьшение шага во внешнем контуре контактных площадок и, следовательно, число внешних выводов, практически до уровня кремниевых интерпозеров может быть достигнуто и в подложках на основе других, в том числе менее хрупких материалов. Дополнительно прочность сборки и, следовательно, надежность всего электронного изделия, возрастает при использовании натянутой проволоки, которая помимо коммутационных функций выполняет роль напряженной арматуры во внешней оболочке защитного компаунда. Кроме того, контур вертикальных стенок из тонкой ленты оставляет

Figure 00000001
площадь платы для электронных компонентов, чем внутренний контур рамки в способах-аналогах, особенно если она содержит несколько рядов контактных площадок как это показано на фиг. 2. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает достижение всех заявленных технических результатов.Thanks to the described method for the electrical and mechanical connection of boards and interposers in 3D electronic assemblies, it is possible to complete the assembly without the laborious manufacture of through metallized holes of small diameter (of the order of 50-100 microns) in the boards. Note that for boards based on fiberglass, aluminum nitride, openings of this diameter are generally unattainable today, and for boards made of single-crystal silicon, they require the use of high-tech operations using TSV technology. The execution of relatively small slots with a width of 50-100 microns is available regardless of the board material. This means that a decrease in the step in the external contour of the contact pads and, consequently, the number of external leads, almost to the level of silicon interposers, can be achieved in substrates based on other, including less brittle materials. Additionally, the strength of the assembly and, consequently, the reliability of the entire electronic product, increases when using a stretched wire, which, in addition to switching functions, plays the role of tensile reinforcement in the outer shell of the protective compound. In addition, the contour of the vertical walls of thin tape leaves
Figure 00000001
the area of the board for electronic components than the internal contour of the frame in analogous methods, especially if it contains several rows of contact pads as shown in FIG. 2. Thus, the proposed method ensures the achievement of all the claimed technical results.

Подробное описание чертежейDetailed Description of Drawings

Фиг. 1. Иллюстрация к электрическому и механическому соединению плат в 3D сборках по способу [1], в котором элемент вертикальной коммутации 1 между горизонтальными платами 2 с электронными компонентами 3 включает сквозное металлизированное отверстие 4, контактные площадки 5, гальванически связанные с металлизацией этого отверстия, припойные насадки (бампы) 6 на контактных площадках, а разделительные стенки 7 сформированы одной или несколькими рамками интерпозерами 8 с аналогичными элементами вертикальной коммутации.FIG. 1. Illustration of the electrical and mechanical connection of boards in 3D assemblies according to the method [1], in which the vertical switching element 1 between horizontal boards 2 with electronic components 3 includes a through metallized hole 4, pads 5 galvanically connected with the metallization of this hole, soldered nozzles (bumps) 6 on the contact pads, and the dividing walls 7 are formed by one or more frames by interposers 8 with similar vertical switching elements.

Фиг. 2. Иллюстрация к электрическому и механическому соединению плат в 3D сборках по способу [2], в котором платы 2 с электронными компонентами 3 и рамки интерпозеры 8 ценой уменьшения рабочего поля плат 2 для монтажа компонентов 3 содержат несколько рядов контактных площадок 5.FIG. 2. An illustration of the electrical and mechanical connection of boards in 3D assemblies according to the method [2], in which boards 2 with electronic components 3 and frames interposers 8 at the cost of reducing the working field of boards 2 for mounting components 3 contain several rows of pads 5.

Фиг. 3. Общий вид сборки и элемент вертикальной коммутации 1' к предлагаемому способу, в котором элемент вертикальной коммутации реализован с помощью прорези 9 на торце платы 2 до касания или проникновения в контактные площадки 5 и натянутой проволоки 11, припаянной групповым методом ко всем контактным площадкам на одной вертикали, а вертикальные стенки 10 выполнены из тонкой гибкой диэлектрической ленты вокруг вспомогательных вертикальных штырей 12. Объем снаружи вертикальных стенок 10 вместе с коммутационными проволочными линиями 11 залит компаундом 13 и образует дополнительный механический и защитный каркас сборки.FIG. 3. General view of the assembly and the vertical switching element 1 'to the proposed method, in which the vertical switching element is implemented using a slot 9 at the end of the board 2 until it touches or penetrates into the contact pads 5 and the tensioned wire 11 is soldered in a group method to all contact pads on one vertical, and the vertical walls 10 are made of thin flexible dielectric tape around the auxiliary vertical pins 12. The volume outside the vertical walls 10 together with the switching wire lines 11 is filled with a computer house 13 and forms an additional mechanical and protective frame assembly.

Фиг. 4. Поперечное сечение и вид сверху сборки по предлагаемому способу, на котором представлены платы 2 с электронными компонентами 3, контактные площадки 5 без сквозных металлизированных отверстий, тонкие вертикальные стенки 10 практически не уменьшающие полезную площадь платы 2, организованные вокруг вспомогательных вертикальных стоек 12, а также вертикальные проволочные линии коммутаций 11 и дополнительный внешний каркас на основе компаунда 13.FIG. 4. The cross section and top view of the assembly according to the proposed method, on which boards 2 with electronic components 3 are presented, contact pads 5 without through metallized holes, thin vertical walls 10 that practically do not reduce the useful area of the board 2, organized around auxiliary vertical posts 12, and also vertical wire lines of commutation 11 and an additional external frame based on compound 13.

Пример выполненияExecution example

В качестве примера реализации предлагаемого способа выполнена многоуровневая сборка в виде трехуровневого модуля на основе плат с планарными размерами 17,3×17,3 мм. Платы выполнены из высокотемпературного стеклотекстолита марки FR-4HiTg. Вертикальные стенки выполнены с использованием тонких (100 мкм) гибких полиимидных полосок, которые замкнуты в контур с помощью пайки, имеющихся на них участков металлизации. Заготовки вертикальных стенок в виде полиимидных полосок перфорированы отверстиями диаметром 1,2 мм, для последующей заливки через них компаунда. Двухсторонний контур внешних контактных площадок плат выполнен без сквозных металлизированных отверстий. Благодаря этому ширина контактной площадки составляет 150 мкм (вместо 400 мкм с металлизированным отверстием), а шаг их следования в контуре 300 мкм (вместо шага 800 мкм для контактных площадок с отверстием). Длина контактной площадки 300 мкм. В соответствии с нормами проектирования печатных плат, контур контактных площадок выполнен на расстоянии 0,25 мм от физического края платы. В связи с этим торцевые прорези выполнены на глубину 350 мкм. Прорези шириной 80-90 мкм выполнены с помощью дисков с внешней алмазной кромкой, используемых для разделения полупроводниковых пластин с приборами микроэлектроники на чипы. Сборка произведена с использованием технологической оснастки, имеющей четыре вертикальных стальных штыря диаметром 0,5 мм, на которые нанизывали платы и вокруг которых формировались вертикальные стенки. Механическое соединение плат в пакете осуществляли путем пайки металлизированных площадок вокруг направляющих отверстий в плате с вертикальными штырями. Контактные площадки на одной вертикали гальванически объединяли путем пайки к ним сквозной проволоки диаметром 60 мкм, пропущенной через все прорези на этой вертикали. Пайку проводили групповым методом с помощью специализированного фена. Монолитизация уровней и пространства с проволоками во вне контура вертикальных стенок проведена в едином цикле путем заливки конструкции в «опалубке» приспособления жидким компаундом.As an example of the implementation of the proposed method, a multilevel assembly is made in the form of a three-level module based on boards with planar dimensions 17.3 × 17.3 mm. The boards are made of high-temperature fiberglass brand FR-4HiTg. The vertical walls are made using thin (100 μm) flexible polyimide strips, which are closed into the circuit by soldering the metallization sections present on them. The blanks of the vertical walls in the form of polyimide strips are perforated with holes with a diameter of 1.2 mm, for subsequent filling of the compound through them. The two-sided circuit of the external contact pads of the boards is made without through metallized holes. Due to this, the width of the contact pad is 150 μm (instead of 400 μm with a metallized hole), and the step of their movement in the circuit is 300 μm (instead of the step of 800 μm for contact pads with a hole). The length of the contact pad is 300 microns. In accordance with the design standards of printed circuit boards, the contour of the contact pads is made at a distance of 0.25 mm from the physical edge of the board. In this regard, the end slots are made to a depth of 350 microns. Slots with a width of 80-90 μm are made using disks with an external diamond edge, used to separate semiconductor wafers with microelectronics devices into chips. The assembly was carried out using technological equipment having four vertical steel pins with a diameter of 0.5 mm, on which boards were strung and around which vertical walls were formed. The mechanical connection of the boards in the package was carried out by soldering metallized areas around the guide holes in the board with vertical pins. Contact pads on one vertical were galvanically combined by soldering to them a through wire with a diameter of 60 μm, passed through all the slots on this vertical. Soldering was carried out by a group method using a specialized hair dryer. The monolithization of levels and spaces with wires outside the vertical walls is carried out in a single cycle by pouring the structure into the formwork of the device with a liquid compound.

Цитируемая литератураCited literature

[1] Патент на изобретение US 6,618,267 В1 09 сентября, 2003.[1] Patent for the invention of US 6,618,267 B1 September 09, 2003.

[2] Патент на изобретение US 8,199,510 В2 12 июня, 2012.[2] Patent for the invention of US 8,199,510 B2 June 12, 2012.

Claims (6)

1. Способ электрического и механического соединения плат и интерпозеров в 3D электронных сборках, включающий вертикальное пакетирование плат и разделительных элементов, обеспечивающих замкнутое пространство между платами для электронных компонентов, механическое соединение плат и разделительных элементов в пакет, а также вертикальную электрическую коммутацию контактных площадок периферийного контура плат и разделительных элементов, отличающийся тем, что вертикальную коммутацию контактных площадок периферийного контура плат осуществляют путем пропускания механически напряженной натянутой проволоки через торцевые прорези в платах и последующей групповой пайки проволоки с контактными площадками в области их соприкосновения, при вертикальном пакетировании плат с электронными компонентами используют несколько вертикальных штырей, проходящих через направляющие отверстия в платах, разделительные элементы формируют из тонкой диэлектрической ленты вокруг вертикальных штырей, механическое соединение плат в пакете осуществляют путем пайки металлизированных площадок вокруг направляющих отверстий в плате с вертикальными штырями, а также за счет пайки натянутой проволоки в вертикальных линиях коммутации и внешнего каркаса на основе компаунда, заливку компаунда вокруг электронных компонентов осуществляют через боковые отверстия в вертикальных стенках.1. The method of electrical and mechanical connection of boards and interposers in 3D electronic assemblies, including vertical packaging of boards and separation elements, providing closed space between boards for electronic components, mechanical connection of boards and separation elements into a package, as well as vertical electrical switching of contact pads of the peripheral circuit boards and dividing elements, characterized in that the vertical switching of the contact pads of the peripheral circuit boards is carried out They are created by passing mechanically strained tensioned wire through the end slots in the boards and subsequent group soldering of the wire with the contact pads in the area of their contact, when vertically stacking the boards with electronic components, several vertical pins passing through the guide holes in the boards are used, the dividing elements are formed of thin dielectric tapes around the vertical pins, the mechanical connection of the boards in the package is carried out by soldering metallized areas docking around the guide holes in the plate with vertical pins, as well as by soldering a wire stretched in the vertical lines switching and outer carcass based compound, filling compound around the electronic components is carried out through the side openings in the vertical walls. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что направляющие отверстия плат выполняют отстоящими от края плат на расстояние больше, чем внутренняя кромка контактных площадок периферийного контура.2. The method according to p. 1, characterized in that the guide holes of the boards are spaced apart from the edge of the boards by a distance greater than the inner edge of the contact pads of the peripheral circuit. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ширину тонкой диэлектрической ленты выбирают исходя из высоты пространства, необходимого для размещения электронных компонентов.3. The method according to p. 1, characterized in that the width of the thin dielectric tape is selected based on the height of the space required to accommodate electronic components. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тонкая диэлектрическая лента может быть предварительно перфорирована для последующей заливки пространства вокруг электронных компонентов компаундом через боковые отверстия вертикальных стенок после установки платы вышележащего уровня или окончания всей сборки.4. The method according to p. 1, characterized in that the thin dielectric tape can be pre-perforated for subsequent filling of the space around the electronic components with a compound through the side openings of the vertical walls after installing the overlying board or the end of the entire assembly. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для выполнения вертикальных линий коммутации выбирают предварительно луженую проволоку, диаметр которой меньше ширины торцевых прорезей.5. The method according to p. 1, characterized in that for the implementation of the vertical switching lines choose a pre-tinned wire, the diameter of which is less than the width of the end slots. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что торцевые прорези в платах выполняют на глубину до касания или проникновения в контактные площадки.6. The method according to p. 1, characterized in that the end slots in the boards perform to a depth before touching or penetrating into the contact pads.
RU2019105880A 2019-03-01 2019-03-01 Method of electrical and mechanical connection of boards and interposers in 3d electronic assemblies RU2703831C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105880A RU2703831C1 (en) 2019-03-01 2019-03-01 Method of electrical and mechanical connection of boards and interposers in 3d electronic assemblies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105880A RU2703831C1 (en) 2019-03-01 2019-03-01 Method of electrical and mechanical connection of boards and interposers in 3d electronic assemblies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2703831C1 true RU2703831C1 (en) 2019-10-22

Family

ID=68318208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019105880A RU2703831C1 (en) 2019-03-01 2019-03-01 Method of electrical and mechanical connection of boards and interposers in 3d electronic assemblies

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2703831C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6991966B2 (en) * 2002-01-31 2006-01-31 Imbera Electronics Oy Method for embedding a component in a base and forming a contact
US20060249829A1 (en) * 2005-04-08 2006-11-09 Mitsuaki Katagiri Stacked type semiconductor device
RU2497320C1 (en) * 2012-02-13 2013-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Тегас Электрик" Composite printed-circuit board
RU2584575C1 (en) * 2014-12-25 2016-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "ЗЕЛНАС" Interposer and method of making same
US9418906B2 (en) * 2009-04-06 2016-08-16 Intel Corporation Space and cost efficient incorporation of specialized input-output pins on integrated circuit substrates
RU2645151C1 (en) * 2016-10-31 2018-02-16 Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" Method of manufacturing microelectronic unit
RU2654302C2 (en) * 2014-05-06 2018-05-17 Интел Корпорейшн Multi-layer body assembly with the built-in antenna
US20180288876A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 Dell Products, L.P. Information handling system interposer enabling specialty processor integrated circuit in standard sockets

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6991966B2 (en) * 2002-01-31 2006-01-31 Imbera Electronics Oy Method for embedding a component in a base and forming a contact
US20060249829A1 (en) * 2005-04-08 2006-11-09 Mitsuaki Katagiri Stacked type semiconductor device
US9418906B2 (en) * 2009-04-06 2016-08-16 Intel Corporation Space and cost efficient incorporation of specialized input-output pins on integrated circuit substrates
RU2497320C1 (en) * 2012-02-13 2013-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Тегас Электрик" Composite printed-circuit board
RU2654302C2 (en) * 2014-05-06 2018-05-17 Интел Корпорейшн Multi-layer body assembly with the built-in antenna
RU2584575C1 (en) * 2014-12-25 2016-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "ЗЕЛНАС" Interposer and method of making same
RU2645151C1 (en) * 2016-10-31 2018-02-16 Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" Method of manufacturing microelectronic unit
US20180288876A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 Dell Products, L.P. Information handling system interposer enabling specialty processor integrated circuit in standard sockets

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6291894B1 (en) Method and apparatus for a semiconductor package for vertical surface mounting
US5448511A (en) Memory stack with an integrated interconnect and mounting structure
KR101233751B1 (en) Micropede stacked die component assembly
KR100626618B1 (en) Semiconductor chip stack package and related fabrication method
US8513789B2 (en) Edge connect wafer level stacking with leads extending along edges
US6714418B2 (en) Method for producing an electronic component having a plurality of chips that are stacked one above the other and contact-connected to one another
CN104769714B (en) The semiconductor devices that semiconductor bare chip including being alternatively formed step stacks
US7829438B2 (en) Edge connect wafer level stacking
US10403599B2 (en) Embedded organic interposers for high bandwidth
TWI549254B (en) Microelectronic package with consolidated chip structures
US20020015340A1 (en) Method and apparatus for memory module circuit interconnection
KR101479440B1 (en) Stacked microelectronic packages
KR960008970A (en) Method of forming monolithic electronic module by stacking planar array of integrated circuit chips
JP6073529B2 (en) Bond wire off-board kink formation
WO2008085391A2 (en) Stacked packages
CN103811428B (en) Method and apparatus for having the flip-chip substrate of protection ring
KR20100137344A (en) Side stacking apparatus and method
JP2002305284A (en) Semiconductor-device stacked structure
US7372130B2 (en) Semiconductor device including a semiconductor chip formed on an insulating element such as a tape, and including an improved insulating arrangement
US20240321757A1 (en) Semiconductor package structure comprising rigid-flexible substrate and manufacturing method thereof
CN100433321C (en) Circuit board and circuit apparatus using the same
WO2014022485A1 (en) Reconstituted wafer-level microelectronic package
RU2703831C1 (en) Method of electrical and mechanical connection of boards and interposers in 3d electronic assemblies
EP3038150A1 (en) Chip scale package with flexible interconnect
KR20120026380A (en) Semiconductor chip and stack chip semiconductor package and the method of the same

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210330

Effective date: 20210330