特許第5883119号(P5883119)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許5883119エッジコネクタを有する積層チップ・オン・ボードモジュール
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5883119
(24)【登録日】2016年2月12日
(45)【発行日】2016年3月9日
(54)【発明の名称】エッジコネクタを有する積層チップ・オン・ボードモジュール
(51)【国際特許分類】
   H01L 25/065 20060101AFI20160225BHJP
   H01L 25/07 20060101ALI20160225BHJP
   H01L 25/18 20060101ALI20160225BHJP
【FI】
   H01L25/08 E
【請求項の数】12
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2014-506417(P2014-506417)
(86)(22)【出願日】2012年3月21日
(65)【公表番号】特表2014-512686(P2014-512686A)
(43)【公表日】2014年5月22日
(86)【国際出願番号】US2012029876
(87)【国際公開番号】WO2012145115
(87)【国際公開日】20121026
【審査請求日】2015年3月18日
(31)【優先権主張番号】61/477,820
(32)【優先日】2011年4月21日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】13/306,203
(32)【優先日】2011年11月29日
(33)【優先権主張国】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】504142411
【氏名又は名称】テッセラ,インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100099623
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
(74)【代理人】
【識別番号】100096769
【弁理士】
【氏名又は名称】有原 幸一
(74)【代理人】
【識別番号】100107319
【弁理士】
【氏名又は名称】松島 鉄男
(74)【代理人】
【識別番号】100114591
【弁理士】
【氏名又は名称】河村 英文
(74)【代理人】
【識別番号】100125380
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 綾子
(74)【代理人】
【識別番号】100142996
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 聡二
(74)【代理人】
【識別番号】100154298
【弁理士】
【氏名又は名称】角田 恭子
(74)【代理人】
【識別番号】100166268
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 祐
(74)【代理人】
【識別番号】100170379
【弁理士】
【氏名又は名称】徳本 浩一
(74)【代理人】
【識別番号】100161001
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 篤司
(74)【代理人】
【識別番号】100179154
【弁理士】
【氏名又は名称】児玉 真衣
(74)【代理人】
【識別番号】100180231
【弁理士】
【氏名又は名称】水島 亜希子
(74)【代理人】
【識別番号】100184424
【弁理士】
【氏名又は名称】増屋 徹
(72)【発明者】
【氏名】ゾーニ,ワエル
(72)【発明者】
【氏名】ハーバ,ベルガセム
【審査官】 ▲吉▼澤 雅博
(56)【参考文献】
【文献】 米国特許出願公開第2005/0116358(US,A1)
【文献】 特開2005−166892(JP,A)
【文献】 特開平11−345932(JP,A)
【文献】 国際公開第98/012568(WO,A1)
【文献】 特開2002−076252(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2005/0110125(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 25/065
H01L 25/07
H01L 25/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
モジュールにおいて、
対向する第1および第2の表面であって、各々が第1の方向および前記第1の方向に対して横断する第2の方向に延在している第1および第2の表面と、ソケットの対応する接点と嵌合するように構成されている前記第1および第2の表面の少なくとも1つのエッジに隣接する複数の互いに平行の露出したエッジ接点とを有するモジュールカードであって、前記モジュールカードは、各々が前記第1および第2の表面間に延在している第1および第2の開口を有する、モジュールカードと、
第1および第2の超小型電子素子であって、各超小型電子素子は、前記モジュールカードの前記第1の表面と向き合う前面と、前記前面と対向する裏面とを有し、前記第1の超小型電子素子は、前記第1の超小型電子素子の前記前面および前記裏面間に延在し且つ前記第2の方向に延在する横縁を有し、前記第2の超小型電子素子は、前記モジュールカードの前記第1の表面と向き合う前面を有し、前記第2の超小型電子素子の前記前面は、前記第1の超小型電子素子の前記裏面に向き合い且つ部分的に重なって、該裏面に取り付けられており、前記第2の超小型電子素子の前記前面は、前記第1の超小型電子素子の前記横縁を超えて前記第1の方向に突出しており、前記第1の超小型電子素子のチップ接点は、前記第1の超小型電子素子の前記前面に露出しており且つ前記第1の超小型電子素子の前記前面の中心に隣接して1列または互いに平行の2列に配置されており、前記第2の超小型電子素子のチップ接点は、前記第2の超小型電子素子の前記前面に露出しており且つ前記第2の超小型電子素子の前記前面の中心に隣接して1列または互いに平行の2列に配置されており且つ前記第1の超小型電子素子の前記横縁を超えて配置されており、前記第1の超小型電子素子の前記チップ接点の前記列は、前記第2の超小型電子素子の前記チップ接点の前記列に実質的に直交している、第1および第2の超小型電子素子と、
前記第1の開口内を通って延在し且つ前記第1の超小型電子素子の前記チップ接点に連結している第1のワイヤボンドおよび前記第2の開口内を通って延在し且つ前記第2の超小型電子素子の前記チップ接点に連結している第2のワイヤボンドであって、前記エッジ接点が、前記第1および第2のワイヤボンドを介して前記第1および第2の超小型電子素子に連結されている、第1および第2のワイヤボンドと
を備えている、モジュール。
【請求項2】
前記エッジ接点は、前記モジュールカードの前記第1および第2の表面の少なくとも1つに露出していることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール。
【請求項3】
前記第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つは、メモリ記憶素子を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載のモジュール。
【請求項4】
前記第1および前記第2の超小型電子素子の少なくとも1つのチップ接点から前記エッジ接点に延在する複数のリードをさらに備えており、前記リードは、前記第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つにおける前記メモリ記憶素子にアドレスを指定するのに用いられるアドレス信号を送るように構成されていることを特徴とする、請求項に記載のモジュール。
【請求項5】
複数の第3の超小型電子素子をさらに備えており、前記第3の超小型電子素子の各々は、前記モジュールカードに電気的に連結されていることを特徴とする、請求項に記載のモジュール。
【請求項6】
前記複数の第3の超小型電子素子は、積層形態に配置されており、前記第3の超小型電子素子の各々は、前記第3の超小型電子素子の隣接する1つの前面または裏面と向き合う前面または裏面を有していることを特徴とする、請求項に記載のモジュール。
【請求項7】
前記複数の第3の超小型電子素子は、平面形態に配置されており、前記第3の超小型電子素子の各々は、前記第3の超小型電子素子の隣接する1つの周面と向き合う周面を有していることを特徴とする、請求項に記載のモジュール。
【請求項8】
前記第2の超小型電子素子は、揮発性RAMを含んでおり、前記第3の超小型電子素子の各々は、不揮発性メモリを含んでおり、前記第1の超小型電子素子は、外部コンポーネントと前記第2および第3の超小型電子素子との間のデータの転送を主に制御するように構成されたプロセッサを含んでいることを特徴とする、請求項に記載のモジュール。
【請求項9】
前記第2の超小型電子素子は、揮発性フレームバッファメモリ記憶素子を含んでおり、
前記第3の超小型電子素子の各々は、不揮発性メモリを含んでおり、前記第1の超小型電子素子は、グラフィックプロセッサを含んでいることを特徴とする、請求項に記載のモジュール。
【請求項10】
前記第1および第2の超小型電子素子の各々は、半導体チップであることを特徴とする、請求項に記載のモジュール。
【請求項11】
モジュールにおいて、
対向する第1および第2の表面であって、各々が第1の方向および前記第1の方向に対して横断する第2の方向に延在している第1および第2の表面と、ソケットの対応する接点と嵌合するように構成されている前記第1および第2の表面の少なくとも1つのエッジに隣接する複数の互いに平行の露出したエッジ接点とを有するモジュールカードと、
前記モジュールカードの前記第1の表面と向き合う前面を有する第1および第2の超小型電子素子であって、前記超小型電子素子の各々は、前記モジュールカードに電気的に連結されており、前記第1の超小型電子素子の前記前面は前記モジュールカードの前記第1の表面に向き合い、前記第1の超小型電子素子のチップ接点は、前記第1の超小型電子素子の前記前面に露出しており且つ前記第1の超小型電子素子の前記前面の中心に隣接して1列または互いに平行の2列に配置されており、前記第2の超小型電子素子の前記前面は、前記第1の超小型電子素子の裏面に部分的に重なって、該裏面に取り付けられており、前記第2の超小型電子素子の前記前面は、前記第1の超小型電子素子の横縁を超えて第1の方向に突出しており、前記第2の超小型電子素子のチップ接点は、前記第2の超小型電子素子の前記前面に露出しており且つ前記第2の超小型電子素子の前記前面の中心に隣接して1列または互いに平行の2列に配置されており且つ前記第1の超小型電子素子の前記横縁を超えて配置されており、前記第1の超小型電子素子の前記チップ接点の前記列は、前記第2の超小型電子素子の前記チップ接点の前記列に実質的に直交している、第1および第2の超小型電子素子と、
を備えており、
前記第1の超小型電子素子の前記チップ接点および前記エッジ接点に電気的に連結している複数の第1のリードと、前記第2の超小型電子素子の前記チップ接点および前記エッジ接点に電気的に連結している複数の第2のリードとをさらに備えており、
前記モジュールカードは、前記第1および第2の表面間に延在している第1および第2の開口をさらに備えており、前記第1の開口は、前記第1の超小型電子素子の前記チップ接点と真っ直ぐに並んでおり、前記第2の開口は、前記第2の超小型電子素子の前記チップ接点と真っ直ぐに並んでおり、
前記第1のリードは、前記モジュールカードの導電要素から前記第1の超小型電子素子の前記チップ接点に延在する第1のリードボンドを備え、前記第2のリードは、前記導電要素から前記第2の超小型電子素子の前記チップ接点に延在する第2のリードボンドを備えていることを特徴とする、ジュール。
【請求項12】
前記第1の超小型電子素子の前記チップ接点は、前記第2の開口とは真っ直ぐに並んでおらず、前記第2の超小型電子素子の前記チップ接点は、前記第1の開口とは真っ直ぐに並んでいないことを特徴とする、請求項11に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[関連出願の相互参照]
本願は、2011年4月21日に出願された米国仮特許出願第61/477,820号および2011年11月29日に出願された米国特許出願第13/306,203号の出願日の利得を主張するものであり、これらの開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。以下の本願の譲渡人に譲渡された出願:いずれも2011年4月21日に出願された米国仮特許出願第61/477,877号、第61/477,883号、および第61/477,967号も、参照することによって、ここに含まれるものとする。
【0002】
[発明の分野]
本発明は、積層超小型電子アセンブリ、このようなアセンブリを製造する方法、およびこのようなアセンブリに有用な構成要素に関する。
【背景技術】
【0003】
半導体チップは、一般的に、個々の予めパッケージ化されたユニットとして供給されている。標準的なチップは、チップの内部回路に接続された接点を有する大きな前面を備えた平坦な矩形体を有している。各チップは、典型的には、パッケージ内に実装され、該パッケージが、印刷回路基板のような回路パネルに実装され、チップの接点が回路パネルの導体に接続されることになる。多くの従来設計では、チップパッケージは、チップ自体の面積よりも著しく大きい回路パネルの面積を占めている。
【0004】
本開示において前面を有する平坦なチップに関して用いられる「チップの面積」という用語は、前面の面積を指すことを理解されたい。「フリップチップ」設計では、チップの前面は、パッケージ基板、すなわち、チップキャリアの面と向き合っており、チップの接点は、半田ボールまたは他の接続要素によって、チップキャリアの接点に直接接合されるようになっている。次いで、このチップキャリアは、チップの前面の上に位置する端子を介して回路パネルに接合されることになる。「フリップチップ」設計は、比較的コンパクトな配置をもたらし、各チップは、例えば、本願の譲渡人に譲渡された特許文献1,2,3のいくつかの実施形態に開示されているように、チップの前面の面積と等しいかまたはいくらか大きい回路パネルの面積を占めることになる。なお、これらの文献の開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。
【0005】
いくつかの革新的な実装技術が、従来のフリップチップボンディングのコンパクト性に近いかまたは等しいコンパクト性をもたらしている。単一チップをチップ自体の面積と等しいかまたはいくらか大きい回路パネルの面積内に収容するパッケージは、一般的に、「チップサイズパッケージ」と呼ばれている。
【0006】
超小型電子アセンブリによって占有される回路パネルの平面面積を最小化することに加えて、回路パネルの全高さ、すなわち、回路パネルの面と直交する全寸法を短縮するチップパッケージを製造することも望まれている。このような薄い超小型電子パッケージによって、パッケージが実装された回路パネルを隣接する構造体に近接して配置し、これによって、該回路パネルを含む製品の全体の寸法を短縮することができる。
【0007】
単一パッケージまたは単一モジュール内に複数のチップを実装する種々の提案がなされてきている。従来の「マルチチップモジュール」では、チップは、単一パッケージ基板上に並んで実装され、次いで、該パッケージ基板が回路パネルに実装されるようになっている。しかし、この手法では、チップによって占有される回路パネルの総面積の縮小に限りがある。総面積は、依然として、モジュール内の個々のチップの全表面積よりも大きくなっている。
【0008】
複数のチップを「積層」配置に、すなわち、複数のチップを上下に重ねる配置にパッケージ化することも提案されてきている。積層配置では、いくつかのチップをこれらのチップの全面積よりも小さい回路パネルの面積内に実装することができる。いくつかの積層チップ配置が、例えば、特許文献1,3,4のいくつかの実施形態に開示されている。これらの開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。特許文献5は、チップを上下に積層し、チップに付随して設けられた、所謂、「配線フィルム」の導体によって、チップを相互接続するようになっている装置を開示している。この開示内容も、参照することによって、ここに含まれるものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】米国特許第5,148,265号明細書
【特許文献2】米国特許第5,148,266号明細書
【特許文献3】米国特許第5,679,977号明細書
【特許文献4】米国特許第5,347,159号明細書
【特許文献5】米国特許第4,941,033号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
マルチチップパッケージにおけるこれらの進歩にも関わらず、このようなパッケージの寸法を短縮し、性能を高めるための改良が依然として必要とされている。これらに基づいてなされる本発明は、以下に述べる超小型電子アセンブリの構成によって達成されることになる。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の一態様によれば、モジュールは、モジュールカードと、モジュールカードの第1の表面と向き合う前面を有する第1および第2の超小型電子素子とを備えている。モジュールカードは、第2の表面と、モジュールがソケット内に挿入されるときに該ソケットの対応する接点と嵌合するための第1および第2の表面の少なくとも1つのエッジに隣接する複数の互いに平行の露出したエッジ接点とをさらに有しているとよい。超小型電子素子の各々は、モジュールカードに電気的に接続されているとよい。第2の超小型電子素子の前面は、第1の超小型電子素子の裏面に部分的に重なって、該裏面に取り付けられているとよい。
【0012】
特定の実施形態では、第2の超小型電子素子は、その前面に露出した複数のチップ接点を有しており、該複数のチップ接点は、第1の超小型電子素子の横縁を超えて突出している。一実施形態では、エッジ接点は、モジュールカードの第1および第2の表面の少なくとも1つに露出している。例示的な実施形態では、エッジ接点の少なくともいくつかは、第2の表面に露出している。特定の実施形態では、モジュールは、第1および第2の超小型電子素子とモジュールカードの一部とを覆う封止材も備えている。一実施形態では、封止材は、オーバーモールド材である。例示的な実施形態では、第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つは、メモリ記憶素子を含んでいる。特定の実施形態では、第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つは、DRAM素子を含んでいる。
【0013】
一実施形態では、モジュールは、第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つのチップ接点からエッジ接点に延在する複数のリードも備えている。リードは、第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つにおけるメモリ記憶素子にアドレスを指定するのに用いられるアドレス信号を送るのに用いられるようになっているとよい。特定の実施形態では、エッジ接点の少なくともいくつかは、信号または基準電位の少なくとも1つをエッジ接点のそれぞれと第1および第2の超小型電子素子の各々との間に送るのに用いられるようになっている。例示的な実施形態では、モジュールカードは、30ppm/℃未満の熱膨張係数を有する材料から本質的になっている。
【0014】
例示的な実施形態では、モジュールは、第2の超小型電子素子の前面とモジュールカードの第1の表面との間に延在するスペーサも備えている。スペーサは、第1の表面と実質的に直交する垂直方向において、第1の超小型電子素子と実質的に同じ厚みを有しているとよい。一実施形態では、モジュールは、第1の超小型電子素子の前面をモジュールカードの第1の表面に接合する追従性ダイ取付け接着剤も備えている。特定の実施形態では、第1の超小型電子素子は、モジュールカードにフリップチップ接合されている。例示的な実施形態では、第2の超小型電子素子は、モジュールカードにフリップチップ接合されている。
【0015】
特定の実施形態では、モジュールカードは、第1および第2の表面間に延在する開口も備えている。モジュールは、開口内において第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つのチップ接点からエッジ接点に延在する複数のリードも備えているとよい。一実施形態では、開口は、第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つのチップ接点と真っ直ぐに並んでいる。例示的な実施形態では、開口は、第1および第2の超小型電子素子のそれぞれのチップ接点と真っ直ぐに並んでいる。特定の実施形態では、リードが、第1の表面に沿って延在している。一実施形態では、リードは、第2の表面に沿って延在している。
【0016】
一実施形態では、開口は、モジュールカードのエッジから離れる方向に延在する長い寸法を有している。例示的な実施形態では、開口は第1の開口であり、モジュールカードは、第1および第2の表面間に延在する第2の開口も備えている。第1および第2の開口の各々は、第1および第2の超小型電子素子のそれぞれのチップ接点と真っ直ぐに並んでいるとよい。特定の実施形態では、モジュールは、チップ接点とモジュールカードとの間のリードの一部を覆う封止材も備えている。一実施形態では、リードは、モジュールカード上の導電要素と、該導電要素から前記第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つのチップ接点に延在するワイヤボンドとを備えている。
【0017】
例示的な実施形態では、リードは、モジュールカード上の導電要素と、該導電要素から第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つのチップ接点に延在するリードボンドとを備えている。特定の実施形態では、複数のリードが、第1の超小型電子素子のチップ接点からエッジ接点に延在している。一実施形態では、複数のリードが、第2の超小型電子素子のチップ接点からエッジ接点に延在している。
【0018】
特定の実施形態では、モジュールは、複数の第3の超小型電子素子も備えている。第3の超小型電子素子の各々は、モジュールカードに電気的に接続されているとよい。例示的な実施形態では、複数の第3の超小型電子素子は、積層形態に配置されている。第3の超小型電子素子の各々は、第3の超小型電子素子の隣接する1つの前面または裏面と向き合う前面または裏面を有しているとよい。一実施形態では、複数の第3の超小型電子素子は、平面形態に配置されている。第3の超小型電子素子の各々は、第3の超小型電子素子の隣接する1つの周面と向き合う周面を有しているとよい。特定の実施形態では、第2の超小型電子素子は、揮発性RAMを含んでおり、第3の超小型電子素子の各々は、不揮発性フラッシュメモリを含んでおり、第1の超小型電子素子は、外部コンポーネントと第2および第3の超小型電子素子との間のデータの転送を主に制御するように構成されたプロセッサを含んでいる。例示的な実施形態では、第2の超小型電子素子は、揮発性フレームバッファメモリ記憶素子を含んでおり、第3の超小型電子素子の各々は、不揮発性フラッシュメモリを含んでおり、第1の超小型電子素子は、グラフィックプロセッサを含んでいる。
【0019】
本発明の他の態様によれば、モジュールは、モジュールカードと、第1および第2の超小型電子素子と、複数のリードとを備えている。モジュールは、第1の表面と、第2の表面と、モジュールがソケット内に挿入されるときに該ソケットの対応する接点と嵌合するための第1および第2の表面の少なくとも1つのエッジに隣接する複数の互いに平行の露出したエッジ接点とを有しているとよい。第1の超小型電子素子は、モジュールカードの第1の表面と向き合う裏面を有しているとよい。第2の超小型電子素子は、モジュールカードの第1の表面と向き合う前面を有しているとよい。各超小型電子素子は、モジュールカードに電気的に接続されているとよい。第2の超小型電子素子は、第1の超小型電子素子の前面に部分的に重なって、該前面に取り付けられているとよい。複数のリードは、第2の超小型電子素子のチップ接点からエッジ接点に延在しているとよい。
【0020】
特定の実施形態では、モジュールカードは、第1および第2の表面間に延在する開口をさらに備えている。複数のリードは、開口内に延在しているとよい。一実施形態では、第2の超小型電子素子は、モジュールカードにフリップチップ接合されている。例示的な実施形態では、コンポーネントは、互いに接合された前述の第1および第2のモジュールを備えている。モジュールの第2の表面は、互いに向き合っているとよい。
【0021】
本発明のさらに他の態様によれば、モジュールは、リードフレームと、該リードフレームの第1の表面と向き合う前面を有する第1および第2の超小型電子素子と、第1および第2に超小型電子素子とリードフレームの一部とを覆う封止材とを備えている。リードフレームは、第2の表面と、モジュールがソケット内に挿入されるときに、該ソケットの対応する接点に嵌合するための第1および第2の表面の少なくとも1つのエッジに隣接する複数の露出したモジュール接点とを有しているとよい。超小型電子素子の各々は、リードフレームに電気的に接続されているとよい。第2の超小型電子素子の前面は、第1の超小型電子素子の裏面に部分的に重なって、該裏面に取り付けられているとよい。
【0022】
一実施形態では、コンポーネントは、互いに接合された前述の第1および第2のモジュールを備えている。リードフレームの第2の表面が互いに向き合っているとよい。例示的な実施形態では、システムは、前述の複数のモジュールと、回路パネルと、プロセッサとを備えている。モジュールの露出した接点は、回路パネルに電気的に接続された嵌合ソケット内に挿入されるようになっているとよい。各モジュールは、1クロックサイクルにつきN個のデータビットを並列に転送するように構成されているとよい。プロセッサは、1クロックサイクルにつきM個のデータビットを並列に転送するように構成されているとよい。Mは、Nよりも大きいかまたは等しくなっているとよい。
【0023】
本発明のさらに他の態様は、本発明の先の態様によるモジュールおよび/またはコンポーネント、本発明の先の態様による複合チップ、または電気的に接続された他の電子コンポーネントと併用される先の態様によるモジュールおよび/またはコンポーネントと複合チップとの組合せを内蔵するシステムを提供することができる。例えば、システムは、携帯ハウジングとすることができる単一ハウジング内に配置され、および/または該単一ハウジングに実装されるようになっているとよい。本発明のこの態様における好ましいい実施形態によるシステムは、同等の従来システムよりも小型化することができる。
【0024】
本発明のさらに他の態様によれば、モジュールを製造する方法は、モジュールカードを準備するステップと、第1および第2の超小型電子素子をモジュールカードに実装するステップと、第1および第2の超小型電子素子をモジュールカードに電気的に接続するステップとを含んでいる。モジュールカードは、第1の表面と、第2の表面と、モジュールがソケット内に挿入されるときに該ソケットの対応する接点と嵌合するための第1および第2の表面の少なくとも1つのエッジに隣接する複数の露出したエッジ接点とを有しているとよい。第1および第2の超小型電子素子の前面は、モジュールカードの第1の表面と向き合っているとよい。第2の超小型電子素子の前面は、第1の超小型電子素子の裏面に部分的に重なって、該裏面に取り付けられているとよい。
【0025】
例示的な実施形態では、モジュールカードは、第1および第2の表面間に延在する開口をさらに備えている。モジュールは、開口内において第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つのチップ接点からエッジ接点に延在する複数のリードも備えているとよい。特定の実施形態では、リードは、モジュールカード上に導電要素を備えている。第1および第2の超小型電子素子をモジュールカードに電気的に接続するステップは、開口内に挿入されたボンディング工具によって、導電要素を第1および第2の超小型電子素子の少なくとも1つのチップ接点に電気的に接続することを含んでいるとよい。
【0026】
一実施形態では、リードは、導電要素からチップ接点に延在するワイヤボンドを含んでいる。例示的な実施形態では、リードは、導電要素からチップ接点に延在するリードボンドを含んでいる。特定の実施形態では、本方法は、封止材を超小型電子素子の裏面およびモジュールカードの第1の表面に射出成形するステップも含んでいる。一実施形態では、封止材は、第1の封止材である。本方法は、チップ接点とモジュールカードとの間のリードの部分が第2の封止材によって覆われるように、第2の封止材を開口内に射出成形するステップも含んでいるとよい。
【0027】
特定の実施形態では、第1および第2の超小型電子素子をモジュールカードに実装するステップは、追従性ダイ取付け接着剤をモジュールカードの第1の表面と第1の超小型電子素子の前面との間に施すことを含んでいる。例示的な実施形態では、本方法は、第2の超小型電子素子の前面とモジュールカードの第1の表面との間にスペーサを実装するステップを含んでいる。スペーサは、第1の表面と実質的に直交する垂直方向において第1の超小型電子素子と実質的に同じ厚みを有しているとよい。
【図面の簡単な説明】
【0028】
図1A】本発明の一実施形態による積層超小型電子アセンブリの略断面図である。
図1B図1Aの線1B−1Bに沿って切断された図1Aの積層アセンブリの底断面図である。
図1C図1Bの線1C−1Cに沿って切断された図1Bの積層アセンブリの側断面図である。
図2】フリップチップ接合された超小型電子素子を有する他の実施形態による積層超小型電子アセンブリの略断面図である。
図3】フェイスアップ実装された超小型電子素子を有する他の実施形態による積層超小型電子アセンブリの略断面図である。
図4】モジュールカードに単一窓を有し、該単一窓を通って2つの超小型電子素子に取り付けられるワイヤボンドが延在するようになっている他の実施形態による積層超小型電子アセンブリの略断面図である。
図5】リードボンドを有する他の実施形態による積層超小型電子アセンブリの略断面図である。
図6】細長の半田接続部を有する他の実施形態による積層超小型電子アセンブリの略断面図である。
図7】エッジの近くに配置された接点を備える超小型電子素子を有する他の実施形態による積層超小型電子アセンブリの略断面図である。
図8】一つの超小型電子素子が他の超小型電子素子の中央接点の列と実質的に直交して配向された中央接点の列を有する、図1Bの積層アセンブリの変更形態の底断面図である。
図9A】リードフレームを有する他の実施形態による積層超小型電子アセンブリの略断面図である。
図9B図9Aの線9B−9Bに沿って切断された図9Aの積層アセンブリの底断面図である。
図9C図9Bの線9C−9Cに沿って切断された図9Bの積層アセンブリの側断面図である。
図10A】封止材が図示されていない、複数の積層超小型電子素子を有する他の実施形態による積層超小型電子アセンブリの略上面図である。
図10B図10Aの線10B−10Bに沿って切断された図10Aの積層アセンブリの側断面図である。
図10C】互いに隣接する複数の超小型電子素子を有する他の実施形態による積層超小型電子アセンブリの略上面図である。
図11】互いに接合された2つのモジュールカードを備える他の実施形態による超小型電子アセンブリの略斜視図である。
図12】複数のモジュールを備える一実施形態によるシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
図1A図1Cを参照すると、本発明の実施形態によるモジュール10は、第1の超小型電子素子20、第2の超小型電子素子30、および露出したエッジ接点50を有するモジュールカード40を備えている。超小型電子素子20,30およびモジュールカード40の一部は、第1の封止材60によって覆われている。
【0030】
いくつかの実施形態では、第1および第2の超小型電子素子20,30の少なくとも1つは、半導体チップ、ウエハ、などとすることができる。例えば、第1の超小型電子素子20および第2の超小型電子素子30の一方または両方の例として、DRAMのようなメモリ記憶素子が挙げられる。本明細書に用いられる「メモリ記憶素子」という用語は、例えば、データを電気的インターフェイスを通じて転送するために、データを記憶して該データを読み出すために用いられる回路と共に列状に配置された多数のメモリセルを意味している。特定の例では、モジュールは、シングルインライン・メモリモジュール(SIMM)またはデュアルインライン・メモリモジュール(DIMM)の形態にある。
【0031】
第1の超小型電子素子20は、前面21、前面から遠く離れた裏面22、および前面と裏面との間に延在する横縁23を有している。電気接点24が、第1の超小型電子素子20の前面21に露出している。本明細書では、第1の超小型電子素子20の電気接点24は、「チップ接点」と呼ばれることもある。この開示に用いられる「電導要素が構造体の表面に「露出している(exposed)」という記述は、該電導要素が、構造体の外側から表面に向かって該表面と直交する方向に移動する理論点との接触に利用できることを示している。従って、構造体の表面に露出した端子または他の導電要素は、このような表面から突出していてもよいし、このような表面と同一面をなしていてもよいし、またはこのような表面に対して窪んでいるが、構造体の孔または凹みを通して露出していてもよい。第1の超小型電子素子20の接点24は、第1の超小型電子素子の中央領域25内において前面21に露出している。例えば、接点24は、前面21の中心に隣接して1列または互いに平行の2列に配置されている。
【0032】
第2の超小型電子素子30は、前面31、該前面から遠く離れた裏面32、および前面と裏面との間に延在する横縁33を有している。電気接点34が、第2の超小型電子素子30の前面31に露出している。本明細書では、第2の超小型電素素子30の電気接点34は、「チップ接点」と呼ばれることがある。第2の超小型電子素子30の接点34は、第2の超小型電子素子の前面31の中央領域35に露出している。例えば、接点34は、前面31の中心に隣接して1列または互いに平行の2列に配置されている。
【0033】
図1Aおよび図1Cに示されているように、第1および第2の超小型電子素子20,30は、互いに積層されている。いくつかの実施形態では、第2の超小型電子素子30の前面31および第1の超小型電子素子20の裏面22が、互いに向き合っている。第2の超小型電素素子30の前面31の少なくとも一部は、第1の超小型電子素子20の裏面22の少なくとも一部に重なっている。第2の超小型電子素子20の中央領域35の少なくとも一部は、第1の超小型電子素子20の横縁23を超えて突出している。従って、第2の超小型電子素子30の接点34は、第1の超小型電子素子20の横縁23を超えて突出した位置に配置されていることになる。
【0034】
超小型電子アセンブリ10は、互いに反対の方を向く第1および第2の表面41,42を有するモジュールカード40をさらに備えている。1つまたは複数の導電接点44が、モジュールカード40の第2の表面42に露出している。モジュールカード40は、1つまたは複数の開口、例えば、第1の開口45および第2の開口46をさらに備えている。図1Aおよび図1Cに示されているように、第1および第2の超小型電子素子20,30のそれぞれの前面21,31は、モジュールカード30の第1の表面41と向き合っている。
【0035】
モジュールカード40は、その一部または全体が、どのような適切な誘電体材料から作製されていてもよい。例えば、モジュールカード40は、繊維強化エポキシからなる厚い層のような比較的剛性のボード状材料、例えば、Fr−4またはFr−5ボードから構成されているとよい。用いられる材料に関わらず、モジュールカード40は、誘電体材料の単層または多層を含んでいるとよい。特定の実施形態では、モジュールカード40は、30ppm/℃未満の熱膨張係数(CTE)を有する材料から本質的になっている。
【0036】
図1に示されているように、モジュールカード40は、第1の超小型電子素子20の横縁23および第2の超小型電子素子40の横縁33を超えて延在しているとよい。モジュールカード40の第1の表面41は、第1の超小型電子素子20の前面21と並置されているとよい。
【0037】
図1A図1Cに示されている実施形態では、モジュールカード40は、第1の超小型電子素子20の中央領域25と実質的に真っ直ぐに並んだ第1の開口45と、第2の超小型電子素子30の中央領域35と実質的に真っ直ぐに並んだ第2の開口46とを備えており、これによって、第1および第2の開口のそれぞれを介して接点24,34にアクセスすることができるようになっている。第1および第2の開口45,46は、モジュールカード40の第1および第2の表面41,42間に延在している。図1Bに示されているように、開口45,46は、第1および第2の超小型電子素子20,30のそれぞれの対応するチップ接点24,25と真っ直ぐに並んでいる。
【0038】
モジュールカード40は、その第2の表面42に露出した導電接点44、および接点44と露出したエッジ接点50との間に延在する導電トレース55も備えているとよい。導電トレースは、接点44を露出したエッジ接点50に電気的に連結するものである。特定の実施形態では、接点44は、トレース55のそれぞれの端部分とすることができる。
【0039】
特定の実施形態では、モジュールカード40は、第1および第2の表面41,42の少なくとも1つの挿入エッジ43に隣接して複数の互いに平行の露出したエッジ接点50を有している。エッジ接点50は、モジュール10が(図12に示されている)ソケット内に挿入されたとき、該ソケットの対応する接点に嵌合するためのものである。図1Bに示されているように、挿入エッジ43は、開口45,46の各々がモジュールカード40の挿入エッジから離れる方向に延在する長い寸法Lを有するように、配置されているとよい。エッジ接点50のいくつかまたは全てが、モジュールカード40の第1または第2の表面41,42のいずれかまたは両方に露出しているとよい。
【0040】
露出したエッジ接点50および挿入エッジ43は、システムの他のコネクタの対応するソケット(図12)、例えば、マザーボードに設けられているようなソケット内に挿入されるように寸法決めされているとよい。このような露出したエッジ接点50は、このようなソケットコネクタ内の複数の対応するバネ接点(図12)に嵌合するのに適するようになっているとよい。このようなバネ接点は、露出したエッジ接点50の対応するものと嵌合するために、各スロットの一方の側または多数の側に配置されているとよい。一例では、エッジ接点50の少なくともいくつかは、エッジ接点のそれぞれと第1および第2の超小型電子素子20,30の各々との間に信号または基準電位の少なくとも1つを送るために用いられることになる。
【0041】
図1A図1Cに示されているように、電気接続部またはリード70が、第1の超小型電子素子20の接点24および第2の超小型電子素子30の接点34を露出したエッジ接点50に電気的に接続するようになっている。リード70は、ワイヤボンド71,72および導電トレース55を含んでいる。一実施形態では、リード70は、各超小型電子素子20,30をモジュールカード40に電気的に接続するものと考えることができる。特定の例では、リード70は、第1および第2の超小型電子素子20,30の少なくとも1つにおけるメモリ記憶素子にアドレスを指定するのに用いられるアドレス信号を送るために用いられる。
【0042】
本明細書に用いられる「リード」という用語は、2つの電導要素間に延在する電気接続部の一部または全体、例えば、第1の超小型電子素子20の接点24の1つから第1の開口45を通って露出したエッジ接点40の1つに延在するワイヤボンド71および導電トレース55からなるリード70を指している。
【0043】
一例では、モジュール10は、第1および第2の超小型電子素子20,30の少なくとも1つのチップ接点24,34から開口45,46内を通って露出したエッジ接点50に延在する複数のリード70を備えている。特定の実施形態では、リード70は、モジュールカード状の導電トレース55と、導電トレースから第1および第2の超小型電子素子20,30の少なくとも1つのチップ接点24,34に延在するワイヤボンド71,72を含んでいる。
【0044】
図1Bに示されているように、リード70の導電トレース55は、モジュールカード40の第2の表面42に沿って延在している。特定の例では、リード70の導電トレース55は、モジュールカード40の第1の表面に沿って延在していてもよいし、またはモジュールカードの第1および第2の表面41,42の両方に沿って延在していてもよい。導電トレース55の一部は、モジュールカード40の表面41または42に沿って、接点24,34のそれぞれから露出したエッジ接点50に向かって、開口45,46の長い寸法Lと略平行の方向に延在しているとよい。特定の実施形態では、導電トレース55は、モジュールカード40の表面41または42に沿って、接点24,34のそれぞれと露出したエッジ接点50との間のリード70の長さが最小化されるパターンに、配置されているとよい。
【0045】
ワイヤボンド71,72の各々は、第1の開口45または第2の開口46内を通って延在し、接点24または34をモジュールカード40の対応する接点44に電気的に連結するようになっている。ワイヤボンド71,72を形成するプロセスは、ボンディング工具を開口45,46内に挿入し、導電接点24,34をモジュールカード40の対応する導電接点44に電気的に接続することを含んでいる。
【0046】
特定の実施形態では、ワイヤボンド71,72の各々は、多重ワイヤボンド、例えば、実質的に互いに平行に配向された複数のワイヤボンドとすることができる。このような多重ワイヤボンド構造、例えば、複数のワイヤボンド71または72は、接点24または34とモジュール40の対応する接点44との間に電気的に平行の導電経路をもたらすことができる。
【0047】
スペーサ12が、第2の超小型電子素子30の前面31とモジュールカード40の第1の表面41の一部との間に配置されている。このようなスペーサ12は、例えば、二酸化珪素、シリコンのような半導体材料、または1つまたは複数の接着層のような誘電体材料から作製されているとよい。もしスペーサ12が接着剤から作製されているなら、該接着剤は、第2の超小型電子素子30をモジュールカード40に接続することができる。一実施形態では、スペーサ12は、(第1の超小型電子素子20の前面21と裏面22との間の厚みT2と実質的に等しい)モジュールカード40の第1の表面41と実質的に直交する垂直方向Vにおける厚みT1を有している。
【0048】
特定の実施形態では、スペーサ12は、モジュールカード40の第1の表面41と向き合う表面を有するバッファチップと置き換えられてもよい。一例では、このようなバッファチップは、モジュールカード40の第1の表面41に露出した接点にフリップチップ接合されている。このようなバッファチップは、モジュール10の外部のコンポーネントに関して超小型電子素子20,30の各々にインピーダンス分離をもたらすのを助長するように構成されているとよい。
【0049】
1つまたは複数の接着層14が、第1の超小型電子素子20とモジュールカード40との間、第1および第2の超小型電子素子20,30間、第2の超小型電子素子30とスペーサ12との間、およびスペーサ12とモジュールカード40との間に配置されているとよい。このような接着層14の例として、モジュール10の前述のコンポーネントを互いに接合するための接着剤が挙げられる。特定の実施形態では、1つまたは複数の接着層14は、モジュールカード40の第1の表面41と第1の超小型電子素子20の前面21との間に延在している。一実施形態では、1つまたは複数の接着層14は、第2の超小型電子素子30の前面31の少なくとも一部を第1の超小型電子素子20の裏面22の少なくとも一部に取り付けることができる。
【0050】
一例では、各接着層14は、部分的または全体的にダイ取付け接着剤から作製されているとよく、シリコーンエラストマーのような低弾性係数材料から構成されているとよい。一実施形態では、ダイ取付け接着剤は、追従性を有しているとよい。他の例では、各接着層14は、もし2つの超小型電子素子20,30が同一材料から形成された従来の半導体チップであるなら、全体的または部分的に、高弾性係数接着剤または半田の薄い層であってもよい。何故なら、この場合、これらの超小型電子素子は、温度変化に応じて均一に拡張および収縮する傾向にあるからである。用いられる材料に関わらず、接着層14の各々は、単層または多層とすることができる。スペーサ12が接着剤から作製されている特定の実施形態では、スペーサ12と第2の超小型電子素子30との間およびスペーサ12とモジュールカード40との間に位置する第1の接着層14は、省略されてもよい。
【0051】
モジュール10は、第1の封止材60および第2の封止材65も備えている。第1の封止材60は、例えば、第1および第2の超小型電素素子20,30のそれぞれの裏面22,32およびモジュールカード40の第1の表面41の一部を覆っている。特定の実施形態では、第1の封止材60は、オーバーモールドされている。1つまたは複数の封止材65は、開口45,46のそれぞれに露出した超小型電子素子20,30のそれぞれの前面21,31の一部、モジュールカード40の第2の表面42の一部、接点24,34,44、および接点24,34のそれぞれと対応する接点44との間に延在するワイヤボンド71,72を覆っている。特定の実施形態では、第2の封止材65は、チップ接点24,34とモジュールカード40との間に延在するリード70の一部を覆っている。
【0052】
特定の実施形態によるプロセスでは、第1の封止材60は、第1および第2の超小型電子素子20,30のそれぞれの裏面22,32およびモジュールカード40の第1の表面41上に射出成形されるようになっている。一例によるプロセスでは、第2の封止材65は、チップ接点24,34とモジュールカード40との間のリード70の一部が第2の封止材によって覆われるように、第1および第2の開口45,46内に射出成形されるようになっている。
【0053】
図2は、図1Aおよび図1Cに関して前述した実施形態の変更形態を示している。この変更形態では、モジュール210は、以下の点、すなわち、第1の超小型電子素子220が、モジュールカード240の第2の表面にワイヤーボンディングされるのではなく、モジュールカード240の第1の表面241にフリップチップ接合される以外は、前述のモジュール10と同じである。
【0054】
導電接点224は、第1の超小型電子素子220の前面221に露出している。導電接点またはチップ接点224は、例えば、導電塊273によって、モジュールカード240の第1の表面241に露出した導電接点247に電気的に接続されている。導電塊273の例として、比較的低融点を有する可溶金属、例えば、半田、錫、または複数の金属を含む共晶混合物を有する熔融可能な金属が挙げられる。代替的に、導電塊273の例として、湿潤可能な金属、例えば、銅または他の貴金属、または半田または他の可溶金属よりも高い融点を有する非貴金属が挙げられる。特定の実施形態では、導電塊273の例として、媒体内に散在した導電材料、例えば、導電ペースト、例えば、金属充填ペースト、半田充填ペースト、または等方性導電接着剤または異方性導電接着剤が挙げられる。
【0055】
図2に示されていない)導電トレースが、モジュールカード240の第1の表面241に沿って、導電接点247から(図1Bおよび図1Cに示されている挿入エッジ43のような)モジュールカードの挿入エッジにおける露出したエッジ接点に延在しているとよい。前述したモジュール10におけるように、第2の超小型電子素子230のチップ接点234は、モジュールカード240の開口246を通って延在するワイヤボンド272によって、モジュールカード240の対応する導電接点244に電気的に接続されている。導電トレースが、モジュールカード240の第2の表面に沿って、導電接点244から図1Bおよび図1Cに示されている挿入エッジ43のようなモジュールカードの挿入エッジにおける露出したエッジ接点に延在している。
【0056】
図3は、図1A図1Cに関して前述した実施形態の他の変更形態を示している。この変更形態では、モジュール10は、以下の点、すなわち、第1の超小型電子素子320が(その裏面322がモジュールカード340の第1の表面341と向き合っており、その前面321の少なくとも一部が第2の超小型電子素子330の前面331の少なくとも一部と向き合って部分的に重なるように)配置される点を除けば、前述のモジュール10と同じである。第1の超小型電子素子320の裏面322は、図1A図1Cに示されている接着層14のような1つまたは複数の接着層によって、モジュールカード340の第1の表面341に取り付けられている。導電接点324a,324b(総称的に、接点324)が、第1の超小型電子素子320の前面321に露出している。第1の超小型電子素子320のチップ接点324は、どのような構成の導電接点324aおよび/または324bであってもよい。
【0057】
第1の超小型電子素子320の導電接点324aは、第1の超小型電子素子の中央領域325内において前面321に露出している。例えば、接点324aは、前面321の中心に隣接して1列または互に平行の2列に配置されている。導電接点324aは、例えば、ワイヤボンド371aによって、モジュールカード340の第1の表面341に露出した導電接点347に電気的に接続されている。
【0058】
第1の超小型電子素子320の導電接点324bは、第1の超小型電子素子の横縁323の近くで前面321に露出している。例えば、接点324bは、第1の超小型電子素子320の横縁323に隣接して1列または互いに平行の2列に配置されている。導電接点324bは、例えば、ワイヤボンド371bによって、モジュールカード340の第1の表面341における露出した導電接点347に電気的に接続されている。
【0059】
図2と同様、(図3に示されていない)導電トレースが、モジュールカード340の第1および第2の表面341,342のそれぞれに沿って、導電接点347,344から図1Bおよび図1Cに示されている挿入エッジ43のようなモジュールカードの挿入エッジにおいて露出したエッジ接点まで延在している。
【0060】
図3に示されている実施形態は、第2の超小型電子素子330がワイヤボンド372によってモジュールカード340に電気的に接続される例として示されているが、他の実施形態では、第2の超小型電子素子は、種々の他の方法、例えば、(図5に示されているような)リードボンドまたは(図6,7に示されているような)半田によるフリップチップによって、モジュールカードに電気的に接続されてもよい。
【0061】
図4は、図1A図1Cに関して前述した実施形態の他の変更形態を示している。この変更形態では、モジュール410は、以下の点、すなわち、第1および第2の超小型電子素子420,430が、モジュールカードの個別の開口を通って延在するそれぞれのワイヤボンドによってモジュールカードに電気的に接続されるのではなく、モジュールカードの第1および第2の表面441,442間に延在する共通の開口446を通って延在するワイヤボンド471,472のそれぞれによってモジュールカード440に電気的に接続される点を除けば、前述のモジュール10と同じである。
【0062】
図4に示されているように、第1の超小型電子素子420の導電接点424は、第1の超小型電子素子の横縁423の近くで前面421に露出している。例えば、接点424は、第1の超小型電子素子420の横縁423に隣接して列状に配置されている。導電接点424は、例えば、ワイヤボンド471によって、モジュールカード440の第1の表面442に露出した導電接点444に電気的に接続されている。
【0063】
第2の超小型電子素子430の導電接点434は、第2の超小型電子素子の中央領域435内において前面431に露出している。例えば、接点434は、前面431の略中心において列状に配置されている。導電接点434は、例えば、ワイヤボンド472によって、モジュールカード440の第2の表面442に露出した導電接点444に電気的に接続されている。
【0064】
図4に示されている実施形態では、モジュール410は、単一の第2の封止材465を備えている。例えば、第2の封止材65は、単一の共通開口446内に露出した超小型電子素子420,430のそれぞれの前面421,431の部分、モジュールカード440の第2の表面442の一部、接点424,434,444、および接点424,434のそれぞれと対応する接点444との間に延在するワイヤボンド471,472を覆っている。
【0065】
図5は、図1A図1Cに関して前述した実施形態の他の変更形態を示している。この変更形態では、モジュール510は、以下の点、すなわち、第1の超小型電子素子520が(図2におけるのと同じ方法によって)モジュールカード540の第1の表面541にフリップチップ接合されており、第2の超小型電子素子530がワイヤボンドによるのではなく、導電トレースからチップ接点534に延在するリードボンド574a,574b(総称的に、リードボンド574)によってモジュールカード540に電気的に接続される点を除けば、前述のモジュール10と同じである。
【0066】
図5に示されているように、第2の超小型電子素子530の導電接点534a,534b(総称的に、導電接点534)は、第2の超小型電子素子の中央領域535内において前面531に露出している。例えば、接点534は、前面531の中心に隣接して1列または互いに平行の2列に配置されている。一方の導電接点534aは、例えば、リードボンド574aによって、モジュールカード540の第2の表面542における露出した導電接点544に電気的に接続されている。他方の導電接点534bは、例えば、リードボンド574bによって、モジュールカード540の第1の表面541における露出した導電接点547に電気的に接続されている。図5に示されているように、導電接点544,547は、リードボンド574a,574bのそれぞれの導電接点部分とすることができる。
【0067】
リードボンド574を形成するプロセスは、概して、本願の譲渡人に譲渡された米国特許第5,915,752号および第5,489,749号に記載されている。この開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。リードボンディングプロセスでは、熱超音波ボンディング工具のような工具によって、各リード570を下方に変位させ、対応する導電接点534に係合させるようになっている。このようなボンディング工具は、開口546を通って挿入され、リード570を対応する導電接点534に電気的に接続するものである。リード570の折れ曲がり易い部分は、このプロセス中に折れ曲がることになる。
【0068】
図6は、図1A図1Cに関して前述した実施形態の他の変更形態を示している。この変更形態では、モジュール610は、以下の点、すなわち、第1の超小型電子素子620が(図2におけるのと同じ方法によって)モジュールカード640の第1の表面641にフリップチップ接合され、第2の超小型電子素子630が、ワイヤボンドによるのではなく、第2の超小型電子素子の導電接点634とモジュールカードの第1の表面に露出した導電接点647との間に延在する導電塊675によって、モジュールカードの第1の表面にフリップチップ接合される点を除けば、前述のモジュール10と同じである。特定の実施形態では、モジュールカード640は、その第1および第2の表面641,642間の開口を通って延在するリード、例えば、図1Aに示されている開口45,46を通って延在するリードを有していない。
【0069】
前述したモジュール10と同様、第2の超小型電子素子630の導電接点634は、第2の超小型電子素子の中央領域635内において前面631に露出している。例えば、接点634は、前面631の中心に隣接して1列または互いに平行の2列に配置されている。
【0070】
導電塊675は、例えば、細長の半田接続部、半田ボール、または導電塊273を参照して前述した任意の他の材料とすることができる。このような導電塊675は、スペーサ612と第1の超小型電子素子620の横縁623との間の空間内を通って延在し、第2の超小型電子素子630をモジュールカード640に電気的に接続するようになっている。
【0071】
図7は、図6に関して前述した実施形態の他の変更形態を示している。この変更形態では、モジュール710は、以下の点、すなわち、第2の超小型電子素子730が、第2の超小型電子素子の中央領域内において前面に露出した導電接点間に延在する導電接点によるのではなく、第2の超小型電子素子の横縁733に隣接して配置された導電接点734とモジュールカードの第1の表面に露出した導電接点747との間に延在する導電塊775によって、モジュールカード740の第1の表面741にフリップチップ接合される点を除けば、前述のモジュール610と同じである。
【0072】
特定の例では、接点734は、該接点734が第1の超小型電子素子720の横縁723を超えて突出するように、第2の超小型電子素子730の横縁733に隣接して列状に配置されているとよい。一実施形態では、前述のモジュール610と同様、モジュールカード740は、その第1および第2の表面741,742間の開口を通って延在するリードを有していない。
【0073】
図8は、図1Bに関して前述した実施形態の他の変更形態を示している。この変更形態では、モジュール810は、以下の点、すなわち、第1の導電要素820の導電接点824の列が第2の導電要素830の導電接点834の列と実質的に直交している点を除けば、前述のモジュール10と同じである。このような実施形態では、第2の開口846は、図1Bに示されている第2の開口46と同様、モジュールカード840の挿入エッジ843から離れる方向に延在する長い寸法Lを有している。第1の開口845は、モジュールカード840の挿入エッジ843と実質的に平行でかつ第2の開口846の長い寸法Lと実質的に直交する方向に延在する長い寸法L’を有している。
【0074】
リード870は、図1Bに示されている導体トレースのパターンと同一の導電トレース855aのパターンを備えている。リード870は、モジュールカード840の第2の表面842に露出した導電接点844bから露出したエッジ接点850に延在する代替的パターンの導電トレース855bをさらに備えている。特定の実施形態では、導電トレース855bのいくつかは、第1の開口845の横縁848の周りに延在している。
【0075】
図9は、図1A図1Cに関して前述した実施形態の変更形態を示している。この変更形態では、モジュール910は、以下の点、すなわち、第1および第2の超小型電子素子920,930が、図1Aに示されているモジュールカード40のようなモジュールカード上に実装されるのではなく、リードフレーム980上に実装される点を除けば、前述のモジュール10と同じである。特定の実施形態では、第1および第2の超小型電子素子920,930の前面921,931は、リードフレーム980の第1の表面981に向き合っており、超小型電子素子の各々は該リードフレームに電気的に接続されている。
【0076】
リードフレームの例は、米国特許第7,176,506号および第6,765,287号に図示され、かつ記載されている。この開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。一般的に、リードフレーム980のようなリードフレームは、銅のような導電金属のシートから形成された構造体であり、該構造体は、複数のリードまたは複数の導電トレース部分985を含むセグメントにパターン化されている。一例示的実施形態では、第1および第2の超小型電子素子920,930の少なくとも1つは、超小型電子素子の下に延在するリード上に直接実装されている。このような実施形態では、超小型電子素子上の接点924,934は、半田ボールなどによって、それぞれのリードに電気的に接続されるようになっている。これらのリードを用いて、電子信号電位を超小型電子素子920,930に送るための種々の他の導電構造体への電気接続部を形成することができる。封止材960の形成を含む構造体の組立が完了すると、個々のリードまたは導電トレース部分985を形成するために、フレーム(図示せず)のような一時的な要素がリードフレーム980のリードから除去されることになる。
【0077】
第1の超小型電子素子920は、第1の超小型電子素子の前面921とリードフレームの第1の表面981との間に延在する1つまたは複数の接着層914によって、リードフレーム980に取り付けられている。このような接着層914は、図1A図1Cに関して前述した接着層14と同様であるとよい。スペーサ912が、スペーサの前面913とリードフレームの第1の表面981との間に延在する1つまたは複数の接着層914によって、リードフレーム980に取り付けられている。第2の超小型電子素子930の前面931の少なくとも一部は、第1の超小型電子素子920の裏面922およびスペーサ912の裏面915に部分的に重なっている。第2の超小型電子素子930の前面931は、1つまたは複数の接着層914によって、第1の超小型電子素子920の裏面922およびスペーサ912の裏面915に取り付けられている。
【0078】
図9A図9Cに示されているように、電気接続部またはリード970は、第1の超小型電子素子920の接点924および第2の超小型電子素子930の接点934を露出したモジュール接点950に電気的に接続している。リード970は、ワイヤボンド971,972およびリードフレーム980の導電トレース部分985を含んでいる。特定の例では、リード970は、第1および第2の超小型電子素子920,930の少なくとも1つにおけるメモリ記憶素子にアドレスを指定するのに用いられるアドレス信号を送るのに用いられるようになっている。
【0079】
一例では、リードフレーム980は、該リードフレームの第1の表面981とその反対側のリードフレームの第2の表面982との間に延在する第1の間隙945および第2の間隙946を画定している。第1の間隙945は、第1の超小型電子素子920のチップ接点924と真っ直ぐに並んでおり、ワイヤボンド971が、第1の間隙を通って、チップ接点924とリードフレームの第2の表面982との間に延在している。第2の間隙946は、第2の超小型電素素子930のチップ接点934と真っ直ぐに並んでおり、ワイヤボンド972が、第2の間隙を通って、チップ接点934とリードフレームの第2の表面982との間に延在している。
【0080】
モジュール910は、第1および第2の超小型電子素子920,930およびリードフレーム980の一部を覆う封止材960も備えており、この場合、露出したモジュール接点950は、封止材の挿入部分961の下面962に露出することになる。封止材960は、接点924,934、および接点924,934のそれぞれとリードフレーム980との間に延在するワイヤボンド971,972も覆っている。封止材960の挿入部分961は、モジュール910が(図12に示されている)対応するソケット内に挿入されたとき、該ソケットと嵌合するのに適切な寸法および形状を有している。
【0081】
特定の実施形態では、モジュール910は、第1および第2の表面981,982の少なくとも1つの挿入エッジ983に隣接して複数の互に平行の露出したモジュール接点950を有している。モジュール接点950は、モジュール910が(図12に示されている)ソケット内に挿入されたとき、該ソケットの対応する接点と嵌合するためのものである。モジュール接点950のいくつかまたは全てが、リードフレーム980の第1の表面981または第2の表面982のいずれかまたは両方に露出している。
【0082】
図10Aおよび図10Bは、図2に関して前述した実施形態の変形形態を示している。この変形形態では、モジュール1010は、以下の点、すなわち、モジュール1010がモジュールカード1040に実装された第3の超小型電子素子1090のスタックを備える点を除けば、前述のモジュール210と同じである。
【0083】
図2と同様、第1の超小型電子素子1020は、モジュールカード1040の第1の表面1041にフリップチップ接合されている。第1の超小型電子素子1020の導電接点またはチップ接点1024は、例えば、導電塊1073によって、モジュールカード1040の第1の表面1041に露出した導電接点1047に電気的に接続されている。第2の超小型電子素子1030のチップ接点1034は、モジュールカードの開口1046を通って延在するワイヤボンド1072によって、モジュールカード1040の対応する導電接点1044に電気的に接続されている。(図10Aおよび図10Bに示されていない)導電トレースが、モジュールカード1040の第1の表面1041および/または第2の表面1042に沿って、導電接点1044,1047からエッジ1043またはエッジ1043aのようなモジュールカードの挿入エッジにおける露出したエッジ接点1050に延在している。図10Bに示されているように、エッジ接点1050は、第1の表面1041、第2の表面1042、または両方の表面に露出している。
【0084】
どのような数の第3の超小型電子素子1090、例えば、図10Bに示されているような2つの第3の超小型電子素子1090a,1090bが積層されていてもよい。第3の超小型電子素子1090は、任意の相互接続構成によって、互いに接続されているかおよび/またはエッジ接点1050に接続されているとよい。例えば、下側の第3の超小型電子素子1090aは、フリップチップボンディング、ワイヤボンド、リードボンド、または他の相互接続構成によって、モジュールカード1040の表面に露出した接点に接続されているとよい。1つまたは複数の上側の第3の超小型電子素子1090bは、下側の第3の超小型電子素子1090aを通って延在する導電ビア、ワイヤボンド、リードボンド、または他の相互接続構成によって、モジュールカード1040の接点に接続されるようになっているとよい。
【0085】
例示的な実施形態では、モジュール1010は、固体メモリドライブとして機能するように構成されているとよい。このような例では、第1の超小型電子素子1020は、固体ドライブコントローラのような論理機能を果たすように主に構成された半導体チップであるとよく、第2の超小型電子素子1030は、揮発性RAM、例えば、DRAMのようなメモリ記憶素子であるとよい。第3の超小型電子素子1090は、各々、非揮発性フラッシュメモリのようなメモリ記憶素子であるとよい。第1の超小型電子素子1020は、第2の超小型電子素子1030および第3の超小型電子素子1090に含まれるメモリ記憶素子に対するデータの伝送に対してシステム1200(図12)のようなシステムの処理ユニットを取り除くように構成された専用プロセッサであるとよい。固体ドライブコントローラを含むこのような第1の超小型電子素子1020は、システム1200のようなシステムのマザーボード(例えば、図12に示されている回路パネル1202)上のデータバスに対する直接のメモリアクセスをもたらすことができる。
【0086】
他の実施形態では、モジュール1010は、例えば、ノートブックパーソナルコンピュータのPCIエキスプレススロット内に接続可能なグラフィックモジュールとして機能するように構成されてもよい。このような例では、第1の超小型電子素子1020は、グラフックプロセッサのような論理機能を果たすよう主に構成された半導体チップであるとよく、第2の超小型電子素子1030は、コンピュータグラフィックスレンダリングのための揮発性フレームバッファとして機能する揮発性RAM(例えば、DRAM)のようなメモリ記憶素子であるとよい。第3の超小型電子素子1090は、各々、非揮発性フラッシュメモリのようなメモリ記憶素子であるとよい。
【0087】
図10Cは、図10Aおよび図10Bに関して前述した実施形態の変更形態を示している。この変更形態では、モジュール1010’は、以下の点、すなわち、モジュール1010’が積層構成ではなく、互いに隣接してモジュールカード1040に実装された複数の第3の超小型電子素子1090’を備える点を除けば、前述のモジュール1010と同じである。モジュール1010と同様、第3の超小型電子素子1090’は、任意の相互接続構成、例えば、フリップチップボンディング、ワイヤボンド、リードボンド、または他の相互接続構成によって、モジュールカード1040の表面に露出した接点に接続されるようになっているとよい。モジュール1010’は、モジュール1010と同様の例示的な機能、例えば、半導体メモリドライブまたはグラフィックモジュールに対して用いることができる。
【0088】
図11は、前述した実施形態のいずれか、例えば、図1A図1Cに関して説明したモジュール10による第1および第2のモジュール1110a,1110bを備えるコンポーネント1100を示している。第1および第2のモジュール1110a,1110bは、モジュールのモジュールカード1140のそれぞれの第2の表面1142が互いに向き合うように、少なくとも1つの層1165によって互いに接合されている。特定の実施形態では、少なくとも1つの層1165は、図1Aおよび図1Bに示されている第2の封止材65のような単一の共通封止材であるとよい。他の例では、少なくとも1つの層1165は、図1Aおよび図1Cに関して説明した接着層14と同様の1つまたは複数の接着層であってもよい。
【0089】
コンポーネント1100は、コンポーネントの挿入エッジ1143に隣接して1列または互いに平行の複数列の露出したエッジ接点1150を有している。第1および第2のモジュール1110a,1110bの各々は、各モジュールカード1140の第1の表面1141に露出した列状のエッジ接点1150を有している。これらのエッジ接点は、コンポーネント1100が(図12に示されているソケットと同様の)ソケット内に挿入されたとき、該ソケットの対応する接点と嵌合するのに適するようになっている。
【0090】
図1A図10を参照して前述したモジュールおよびコンポーネントは、図12に示されているシステム1200のような多様な電子システの構築に利用することができる。例えば、本発明のさらに他の実施形態によるシステム1200は、他の電子ポーネント1208、1210と併せて、前述の複数のモジュールまたはコンポーネント1206を備えている。
【0091】
システム1200は、複数のソケット1205を備えている。各ソケット1205は、該ソケットが対応するモジュールまたはコンポーネント1206の対応する露出したエッジ接点または露出したモジュール接点と嵌合するのに適するように、該ソケットの片側または両側に複数の接点1207を備えている。図示されている例示的なシステム1200では、該システムは、回路パネルまたはマザーボード1202、例えば、柔軟な印刷回路基板を備えており、この回路パネルは、モジュールまたはコンポーネント1206を相互接続するための多数の導体1204を備えている。多数の導体1204の1つのみが、図12に示されている。しかし、これは、単なる例示にすぎず、モジュールまたはコンポーネント1206間に電気的接続をもたらすためのどのような適切な構造が用いられてもよい。
【0092】
特定の実施形態では、システム1200は、半導体チップ1208のようなプロセッサも備えているとよい。この場合、各モジュールまたはコンポーネント1206は、1クロックサイクルにつきN個のデータビットを並列に転送するように構成されているとよく、プロセッサは、1クロックサイクルにつきM個のデータビットを並列に転送するように構成されているとよく、Mは、Nよりも大きいかまたは等しくなっているとよい。
【0093】
一例では、システム1200は、1クロックサイクルにつき32データビットを並列に転送するように構成されたプロセッサチップ1208を備えており、このシステムは、図1A図1Cを参照して前述したモジュールのような4つのモジュール1206も備えており、各モジュール1206は、1クロックサイクルにつき8データビットを並列に転送するように構成されている(すなわち、各モジュール1206は、第1および第2の超小型電子素子を備えており、これらの2つの超小型電子素子の各々が1クロックサイクルにつき4データビットを転送するように構成されている)。
【0094】
他の例では、システム1200は、1クロックサイクルにつき64データビットを並列に転送するように構成されたプロセッサチップ1208を備えており、このシステムは、図12を参照して前述したコンポーネント1000のような4つのモジュール1206を備えており、各モジュール1206は、1クロックサイクルにつき16データビットを並列に転送するように構成されている(すなわち、各モジュール1206は、2組の第1および第2の超小型電子素子を備えており、4つの超小型電子素子の各々が1クロックサイクルにつき4データビットを並列に転送するように構成されている)。
【0095】
図12に示されている例では、コンポーネント1208は、半導体チップであり、コンポーネント1210は、ディイスプレイ スクリーンであるが、どのような他のコンポーネントがシステム1200に用いられてもよい。勿論、説明を明瞭にするために、2つの追加的なコンポーネント1208,1210しか図12に示されていないが、システム1200は、任意の数のこのようなコンポーネントを備えることができる。
【0096】
モジュールまたはコンポーネント1206およびコンポーネント1208,1210は、破線によって概略的に描かれているように、共通ハウジング1201内に実装され、必要に応じて、所望の回路を形成するために、互いに電気的に相互接続されるようになっているとよい。ハウジング1201は、例えば、携帯電話または携帯情報端末に用いることができる形式の携帯ハウジングとして描かれており、スクリーン1210は、ハウジングの表面に露出している。構造体1206が撮像チップのような光検知素子を含んでいる実施形態では、光を該構造体に導くために、レンズ1211または他の光学素子が設けられてもよい。ここでも、図12に示されている簡素化されたシステムは、単なる例示にすぎず、他のシステム、例えば、デスクトップコンピュータ、ルータ、などのような定置式構造体と一般的に見なさるシステムが、前述した構造体を用いて作製されてもよい。
【0097】
本発明によるモジュールまたはコンポーネント、例えば、(第1の超小型電子素子の表面が第2の超小型電子素子の裏面の少なくとも一部を覆っている)図1A図1Cを参照して前述したモジュール10の潜在的な利点は、特定の露出した電気接点(例えば、露出したエッジ接点50)を特定の超小型電子素子(例えば、第1の超小型電子素子20)の前面に露出した特定の電気接点(例えば、露出したエッジ接点50)に電気的に接続するリードを比較的短くすることができることにある。特に高接点密度および微細ピッチを有する超小型電子素子アセンブリでは、互いに隣接するリード間に寄生容量が生じることが考えられる。しかし、リード70が比較的短いモジュール10のような超小型電子アセンブリでは、特に互いに隣接するリード間の寄生容量が低減することになる。
【0098】
前述した本発明によるモジュールまたはコンポーネントの他の潜在的な利点は、例えば、データ入力/出力信号端子(例えば、露出したエッジ接点50)を第1および第2の超小型電子素子20,30のそれぞれの前面の電気接点24,34に電気的に接続する多数のリード、例えば、多数のリード70のそれぞれの長さをほぼ同等のものとすることができることにある。比較的同等の長さのリード70を有する複数のモジュールまたはコンポーネント1206を備えるシステム、例えば、システム1200では、各超小型電子素子と露出したエッジ接点との間のデータ入力/出力のそれぞれの伝搬遅れを比較的厳密に一致させることができる。
【0099】
前述した本発明によるモジュールまたはコンポーネントのさらに他の潜在的な利点は、例えば、共有クロック信号端子および/または共有データストローブ信号端子(例えば、露出したエッジ接点50)を第1および第2の超小型電子素子のそれぞれの前面の電気接点24,34に電気的に接続する多数のリード、例えば、リード70の長さをほぼ同等のものとすることができることにある。データストローブ信号端子またはクロック信号端子のいずれかまたは両方が、超小型電子素子20,30のそれぞれに対して実質的に同一のローディング・電気経路長さを有することができ、かつ各超小型電子素子に対する該経路長さを比較的短縮することができる。
【0100】
前述したモジュールまたはコンポーネントのいずれかまたは全てにおいて、第1または第2の超小型電子素子の1つまたは複数の裏面は、製造が完了した後、超小型電子アセンブリの外面に少なくとも部分的に露出することになる。従って、図1A図1Cに関して前述したアセンブリでは、第1および第2の超小型電子素子20,30の裏面22,32の一方または両方は、完成したモジュール10に部分的にまたは全体的に露出することになる。第1の封止材60のようなオーバーモールドまたは他の封止構造またはパッケージ構造が超小型電子素子に接触するかまたは隣接して配置されるようになっているが、裏面22,32は、部分的または全体的に露出していてもよい。
【0101】
前述した実施形態のいずれにおいても、超小型電子アセンブリは、金属、黒鉛、または任意の他の適切な熱伝導材料から作製されたヒートスプレッダを備えているとよい。一実施形態では、ヒートスプレッダは、第1の超小型電子素子に隣接して配置された金属層から構成されている。金属層は、第1の超小型電子素子の裏面上に露出しているとよい。代替的に、ヒートスプレッダは、第1の超小型電子素子の少なくとも裏面を覆うオーバーモールド材または封止材であってもよい。
【0102】
本発明をここでは特定の実施形態を参照して説明してきたが、これらの実施形態は、本発明の原理および用途の単なる例示にすぎないことを理解されたい。従って、例示的な実施形態に対して多くの修正がなされてもよいこと、および添付の請求項に記載される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の構成が考案されてもよいことを理解されたい。
【0103】
種々の従属請求項およびそこに記載される特徴は、元の請求項に記載されるのと異なる方法によって組み合わされてもよいことを理解されたい。また、個々の実施形態に関連して記載された特徴は、記載された実施形態の他の特徴と共有されてもよいことを理解されたい。
図1A
図1B
図1C
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9A
図9B
図9C
図10A
図10B
図10C
図11
図12