特表 2024-503891 アンダーフィルの使用のための電圧調整モジュール設計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-29

(54)【発明の名称】アンダーフィルの使用のための電圧調整モジュール設計

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20240122BHJP

【ＦＩ】

H01L25/08 Y

H01L25/08 C

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023544035

(86)(22)【出願日】2022-01-20

(85)【翻訳文提出日】2023-09-19

(86)【国際出願番号】 US2022013175

(87)【国際公開番号】W WO2022159613

(87)【国際公開日】2022-07-28

(31)【優先権主張番号】63/140,547

(32)【優先日】2021-01-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510192916

【氏名又は名称】テスラ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】クリティヴァサン，ヴィジャヤクマール

(72)【発明者】

【氏名】リシ，サミュエル

(72)【発明者】

【氏名】リ，ヨン グオ

(57)【要約】

電圧調整モジュール設計が提供される。一態様では、電圧調整モジュール（ＶＲＭ）は、降圧電圧に基づく調整電圧を出力するように構成された第１の層と、第１の層と積層された第２の層と、第１の層上のボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）などの複数の接点とを含む。第２の層は、第１の層に降圧電圧を提供するように構成された複数の能動部品を含む。第１および第２の層は、重なり合う凹部を有し、第１の層の凹部は、第２の層の凹部よりも大きい実装面積を有する。複数のＶＲＭは、座ぐり穴を含む開口部を形成するように配置することができる。ボルトなどのファスタ（ｆａｓｔｅｒ）を開口部に配置することができる。第１の層の、開口部に配置された締結具からの隙間は、第２の層よりも大きくすることができる。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電圧調整モジュール（ＶＲＭ）であって、
降圧電圧に基づく調整電圧を出力するように構成された第１の層であって、第１の凹部を有する、第１の層と、
前記第１の層と積層された第２の層であって、前記第２の層が、電圧を受け取り、前記電圧に基づいて前記降圧電圧を生成し、前記降圧電圧を前記第１の層に提供するように構成された複数の能動部品を備え、前記第２の層が、前記第１の凹部と重なる第２の凹部を有し、前記第１の凹部が前記第２の凹部よりも大きな実装面積を有する、第２の層と、
前記第１の層上にあり、前記調整電圧を出力するように構成された複数の接点とを備える、電圧調整モジュール（ＶＲＭ）。

【請求項2】

前記複数の接点が、ボールグリッドアレイを含む、請求項１に記載のＶＲＭ。

【請求項3】

前記ボールグリッドアレイがアンダーフィルで封入されている、請求項２に記載のＶＲＭ。

【請求項4】

前記第１の層および前記第２の層と積層された第３の層をさらに備え、前記第３の層が複数の能動部品を備える、請求項１に記載のＶＲＭ。

【請求項5】

前記第３の層が、前記第２の凹部の前記面積と実質的に同じ面積を有する第３の凹部を有する、請求項４に記載のＶＲＭ。

【請求項6】

前記第１の層が、前記降圧電圧の前記電流を乗算するように構成された複数の個別部品を備える、請求項１に記載のＶＲＭ。

【請求項7】

前記個別部品が、受動回路素子を備える、請求項６に記載のＶＲＭ。

【請求項8】

マルチチップモジュールであって、
複数の集積回路（ＩＣ）ダイと、
電圧調整モジュール（ＶＲＭ）アレイであって、前記ＶＲＭアレイが、開口部が前記ＶＲＭアレイの隣接するＶＲＭのグループ間に座ぐり穴を含むように配置され、前記ＶＲＭの各ＶＲＭが、前記複数のＩＣダイのそれぞれのＩＣダイと積層された、ＶＲＭアレイと、
前記ＶＲＭアレイの隣接するＶＲＭの前記グループ間の前記開口部に配置された締結具と、を備える、マルチチップモジュール。

【請求項9】

前記ＶＲＭアレイの前記ＶＲＭの各々が、アンダーフィルに封入されたボールグリッドアレイを含む、請求項８に記載のマルチチップモジュール。

【請求項10】

ＶＲＭの前記グループの前記ＶＲＭの前記各々が、第１の層および前記第２の層を有し、前記締結具からの隙間が、前記第２の層よりも前記第１の層で大きく、前記第１の層が、受動部品を有し、前記第２の層が能動部品を有する、請求項８に記載のマルチチップモジュール。

【請求項11】

マルチチップモジュールであって、
複数の集積回路（ＩＣ）ダイと、
複数の電圧調整モジュール（ＶＲＭ）であって、前記ＶＲＭの各ＶＲＭが、前記複数のＩＣダイのそれぞれのＩＣダイと積層されている、複数の電圧調整モジュール（ＶＲＭ）と、
前記複数のＶＲＭのＶＲＭ間の開口部に配置された複数の締結具と、を備え、
前記複数のＶＲＭのうちの第１のＶＲＭが、
降圧電圧に基づく調整電圧を出力するように構成された第１の層であって、前記第１の層が第１の凹部を有する、第１の層と、
前記第１の層と積層された第２の層であって、前記第２の層が、電圧を受け取り前記第１の層に前記降圧電圧を供給するように構成された複数の能動部品を備え、前記第２の層が、前記第１の凹部と重なる第２の凹部を有し、前記複数の締結具のうちの第１のファスタ（ｆａｓｔｅｒ）からの隙間が、前記第２の層よりも前記第１の層で大きく、前記第１の締結具が、前記開口部の第１の開口部に配置され、前記第１の開口部が、前記第１の凹部および前記第２の凹部によって少なくとも部分的に画定されている、第２の層と、
前記第１の層上にあり、前記第１のＶＲＭと積層された前記複数のＩＣダイのうちの第１のＩＣダイに電気的に接続された複数の接点であって、前記第１のＩＣダイに前記調整電圧を提供するように構成された、複数の接点とを備える、マルチチップモジュール。

【請求項12】

前記複数の接点が、ボールグリッドアレイを含む、請求項１１に記載のマルチチップモジュール。

【請求項13】

前記ボールグリッドアレイがアンダーフィルで封入されている、請求項１２に記載のマルチチップモジュール。

【請求項14】

前記第１の層の前記隙間が、前記アンダーフィルが前記第１の凹部を詰まらせることを妨げるように構成されている、請求項１３に記載のマルチチップモジュール。

【請求項15】

前記アンダーフィルが、前記第１の層の縁部から前記締結具に向かって延びるフィレットを形成する、請求項１３に記載のマルチチップモジュール。

【請求項16】

前記フィレットが前記第１の層の前記縁部から前記締結具に向かって延びる距離が、前記第１の層の前記隙間と前記第２の層の前記隙間との間の距離よりも小さい、請求項１５に記載のマルチチップモジュール。

【請求項17】

前記第１の層が、前記降圧電圧の前記電流を乗算するように構成された複数の受動回路素子を備える、請求項１１に記載のマルチチップモジュール。

【請求項18】

前記締結具がボルトを含む、請求項１１に記載のマルチチップモジュール。

【請求項19】

前記ＶＲＭを能動的に冷却するように構成された冷却システムをさらに備える、請求項１１に記載のマルチチップモジュール。

【請求項20】

システムオンウェハ（ＳｏＷ）が前記ＩＣダイを含む、請求項１１に記載のマルチチップモジュール。

【請求項21】

前記第１の層および前記第２の層に対向する前記ＳｏＷの側面に形成された放熱構造をさらに備える、請求項２０に記載のマルチチップモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年１月２２日に出願された「ＶＯＬＴＡＧＥ ＲＥＧＵＬＡＴＩＮＧ ＭＯＤＵＬＥ ＤＥＳＩＧＮ ＦＯＲ ＵＮＤＥＲＦＩＬＬ」と題する米国仮特許出願第６３／１４０，５４７号の利益を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体があらゆる目的のために本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、一般には電子機器に関し、より具体的には電圧調整モジュール（ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ：ＶＲＭ）に関する。

【背景技術】

【0003】

マルチチップモジュールは、複数の特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）デバイスと、ＡＳＩＣの各々に電力を供給するように構成された複数のＶＲＭとを含むことができる。所与のＶＲＭは、ボールグリッドアレイ（ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ：ＢＧＡ）を介してＡＳＩＣデバイスのうちの１つに電気的に結合することができる。ＢＧＡを保護するために、アンダーフィルを使用してＢＧＡを封入することができる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

一態様では、電圧調整モジュール（ＶＲＭ）であって、降圧電圧に基づく調整電圧を出力するように構成された第１の層であって、第１の凹部を有する、第１の層と、第１の層と積層された第２の層であって、第２の層が、電圧を受け取り、電圧に基づいて降圧電圧を生成し、降圧電圧を第１の層に提供するように構成された複数の能動部品を備え、第２の層が、第１の凹部と重なる第２の凹部を有し、第１の凹部が第２の凹部よりも大きな実装面積を有する、第２の層と、第１の層上にあり、調整電圧を出力するように構成された複数の接点とを備える、電圧調整モジュール（ＶＲＭ）が提供される。

【0005】

複数の接点は、ボールグリッドアレイを含むことができる。

【0006】

ボールグリッドアレイは、アンダーフィルで封入することができる。

【0007】

ＶＲＭは、第１の層および第２の層と積層された第３の層をさらに含むことができ、第３の層は複数の能動部品を含むことができる。

【0008】

第３の層は、実質的に第２の凹部の面積である面積を有する第３の凹部を有することができる。

【0009】

第１の層は、降圧電圧の電流を乗算するように構成された複数の個別部品を備えることができる。

【0010】

個別部品は、受動回路素子を備えることができる。

【0011】

別の態様では、マルチチップモジュールであって、複数の集積回路（ＩＣ）ダイと、電圧調整モジュール（ＶＲＭ）アレイであって、ＶＲＭアレイが、開口部がＶＲＭアレイの隣接するＶＲＭのグループ間に座ぐり穴を含むように配置され、ＶＲＭの各ＶＲＭが、複数のＩＣダイのそれぞれのＩＣダイと積層された、ＶＲＭアレイと、ＶＲＭの隣接するＶＲＭのグループ間の開口部に配置された締結具とを備える、マルチチップモジュールが提供される。

【0012】

ＶＲＭのアレイのＶＲＭの各々は、アンダーフィルに封入されたボールグリッドアレイを含むことができる。

【0013】

ＶＲＭのグループの各ＶＲＭは、第１の層および第２の層を有することができ、締結具からの隙間が、第２の層よりも第１の層で大きく、第１の層は受動部品を含み、第２の層は能動部品を含む。

【0014】

さらに別の態様では、マルチチップモジュールは、複数の集積回路（ＩＣ）ダイと、複数の電圧調整モジュール（ＶＲＭ）であって、ＶＲＭの各ＶＲＭが、複数のＩＣダイのそれぞれのＩＣダイと積層されている、複数の電圧調整モジュール（ＶＲＭ）と、複数のＶＲＭのＶＲＭ間の開口部に配置された複数の締結具とを備え、複数のＶＲＭのうちの第１のＶＲＭは、降圧電圧に基づく調整電圧を出力するように構成された第１の層であって、第１の層が第１の凹部を有する、第１の層と、第１の層と積層された第２の層であって、第２の層が、電圧を受け取り第１の層に降圧電圧を供給するように構成された複数の能動部品を備え、第２の層が、第１の凹部と重なる第２の凹部を有し、複数の締結具のうちの第１のファスタ（ｆａｓｔｅｒ）からの隙間が、第２の層よりも第１の層で大きく、第１の締結具が、開口部の第１の開口部に配置され、第１の開口部が、第１の凹部および第２の凹部によって少なくとも部分的に画定されている、第２の層と、第１の層上にあり、第１のＶＲＭと積層された複数のＩＣダイのうちの第１のＩＣダイに電気的に接続された複数の接点であって、第１のＩＣダイに調整電圧を提供するように構成された、複数の接点とを備える。

【0015】

複数の接点は、ボールグリッドアレイを含むことができる。

【0016】

ボールグリッドアレイは、アンダーフィルで封入することができる。

【0017】

第１の層の隙間は、アンダーフィルが第１の凹部を詰まらせることを妨げるかまたは防止するように構成することができる。

【0018】

アンダーフィルは、第１の層の縁部から締結具に向かって延びるフィレットを形成してもよい。

【0019】

フィレットが第１の層の縁部から締結具に向かって延びる距離は、第１の層の隙間と第２の層の隙間との間の距離よりも小さくすることができる。

【0020】

第１の層は、降圧電圧の電流を乗算するように構成された複数の受動回路素子を備えることができる。

【0021】

締結具はボルトを含むことができる。

【0022】

マルチチップモジュールは、ＶＲＭを能動的に冷却するように構成された冷却システムをさらに備えることができる。

【0023】

システムオンウェハ（ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｗａｆｅｒ：ＳｏＷ）は、ＩＣダイを含むことができる。

【0024】

マルチチップモジュールは、第１の層および第２の層に対向するＳｏＷの側面に形成された放熱構造をさらに備えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本開示の態様に従って構成されたマルチチップモジュールの一実施形態を示す側断面ブロック図である。

【0026】

【図2A】本開示の態様による処理システムを示す図である。

【図2B】本開示の態様による処理システムを示す図である。

【0027】

【図3】図２Ａおよび図２Ｂのシステムオンウェハモジュールの部分断面図である。

【0028】

【図4A】本開示の態様によるボルト用の凹部を含むＶＲＭの部分平面図である。

【図4B】本開示の態様によるボルト用の凹部を含むＶＲＭの部分平面図である。

【0029】

【図4C】本開示の態様によるアレイに配置された複数のＶＲＭの平面図である。

【0030】

【図5A】本開示の態様によるアンダーフィルのためのＶＲＭ設計の断面図である。

【図5B】本開示の態様によるアンダーフィルのためのＶＲＭ設計の断面図である。

【0031】

【図6】本開示の態様によるＡＳＩＣに取り付けられたＶＲＭの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下の発明を実施するための形態では、特定の実施形態の様々な説明を提示する。しかしながら、本明細書に記載された技術革新は、例えば、特許請求の範囲によって定義および包含されるように、多数の異なる方法で実施することができる。この説明では、同様の参照番号および／または用語が同一または機能的に同様の要素を示し得る図面を参照する。図に示されている要素は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないことが理解されよう。さらに、特定の実施形態は、図面に示されているよりも多くの要素および／または図面に示されている要素のサブセットを含むことができることが理解されよう。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴の任意の適切な組み合わせを組み込むことができる。

【0033】

特定の実施態様では、基板上のシステムの機械的アーキテクチャは、複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）デバイスに加えて、基板上の電圧調整モジュール（ＶＲＭ）の高密度の実装を含む。基板上のＶＲＭのサイズ、レイアウト、密度、間隔などに影響を及ぼすいくつかの設計上のトレードオフおよび／または課題がある。１つの特定の課題は、ＶＲＭ内部層内に、能動部品および受動部品、ＶＲＭを基板に締結するための段付きボルト、ならびにアンダーフィルのための空間を割り当てることに関する。本開示は、そのような課題に対する技術的解決策を提供する。

【0034】

本開示の態様は、ＶＲＭの底部ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）取り付け層上に凹んだ領域を有するＶＲＭ設計に関する。この設計の特定の利点としては、ＶＲＭが、バックエンドアセンブリプロセスを可能にする重要な要因であるアンダーフィルおよびボルトの隙間の仕様を満たすことができるように、ＶＲＭレイアウト内の物理的スペースを節約するのを助けることが挙げられる。さらに、本開示の態様はまた、特に能動部品のＶＲＭ内部層空間の仕様を維持することができ、基板上の全体的なＶＲＭ実装密度は大きく影響されない。

【0035】

前世代のＢＧＡタイプのＶＲＭは、高い実装密度を可能にすることができる柔軟な設計を有していない。工具の位置合わせおよびドリル穴の真位置公差に至るまで、製造上の課題は多岐にわたる。対照的に、本開示の態様による設計は独特であり、前述の課題を解決するためには使用されていない。

【0036】

本開示の態様は、比較的高い実装密度を有するバックエンドアセンブリを含む製品に統合することができるＶＲＭアーキテクチャに関する。アーキテクチャは、近接して配置された製品に統合することができる。特定の実施態様では、ＶＲＭは、寸法安定性を達成するために機械加工に耐えることができる材料で形成することができる。ＶＲＭに使用することができる材料の非限定的な例としては、プリント回路基板（ＰＣＢ）、有機基板、および／またはエンジニアリングモールドコンパウンドでオーバーモールドされたＰＣＢまたは有機基板が挙げられる。ＶＲＭアーキテクチャは、部品配置を改善したりすることができ、かつ／またはバックエンドアセンブリを可能にする、凹んだ座ぐり穴機構を含むことができる。ＶＲＭの機械的アーキテクチャは、ＡＳＩＣ性能の強化および／または最適化のための電力供給に影響を及ぼし得る１つの側面である。例えば、ＶＲＭの実装密度が低いと、ＡＳＩＣ性能が著しく低下する可能性がある。

【0037】

ＶＲＭは、少なくとも第１の層および第２の層を含む複数の層を含むことができる。これらの層のうちの１つまたは複数は、トランジスタなどの能動部品を含むことができる。能動部品は受信電圧を降圧し、降圧電圧を出力することができる。ＶＲＭの別の層は、コンデンサおよび／またはインダクタなどの受動部品を含むことができる。この層は、その上のボールグリッドアレイなどの電気接点に調整電圧を出力することができる。調整電圧は、降圧電圧に基づく。

【0038】

受動部品を有する層は、能動部品を有する１つまたは複数の層の各々の凹部と重なる凹部を有する。受動部品を有する層の凹部は、能動部品を有する層の対応する凹部よりも大きい実装面積を有することができる。したがって、受動部品を有する層の凹部の実装面積は、能動部品を有する層の凹部の実装面積よりも、下にある部品上の面積が大きい。受動部品を有する層の凹部は、ＶＲＭの層の凹部によって少なくとも部分的に画定された開口部に配置されたボルトなどの締結具からのより大きな隙間を提供することができる。そのようなＶＲＭのアレイは、マルチチップモジュールに含めることができる。例えば、ＶＲＭはそれぞれのＡＳＩＣと積層され、それぞれのＡＳＩＣに調整電圧を供給することができる。ＶＲＭの角部および隣接するＶＲＭ間の凹部によって少なくとも部分的に画定された締結具のための開口部は、それぞれ座ぐり穴機構を形成することができる。例えば、４つのＶＲＭの角にある凹部は、開口部を画定することができる。別の例として、４つのＶＲＭの角の凹部および１つまたは複数の介在構造が、開口部を画定することができる。より大きな締結具の隙間を有する凹部を有する受動部品を有するＶＲＭの層は、座ぐり穴機構を少なくとも部分的に画定することができる。座ぐり穴機構により、能動部品を含む１つまたは複数のＶＲＭ層の面積を犠牲にすることなくＶＲＭを密に実装することができる。

【0039】

本開示の実施形態は、マルチチップモジュールのためのＶＲＭ設計に関する。いくつかの実施形態では、マルチチップモジュールは、システムオンウェハ（ＳｏＷ）の再配線層または集積ファンアウト（ＩｎＦＯ）パッケージに取り付けることができる。一実施形態では、マルチチップモジュールは、マルチチップモジュール内の集積回路（ＩＣ）ダイを熱的に冷却するために、放熱構造上に取り付けられかつ放熱構造に機械的に結合される複数のＩＣまたはソケットを取り付けることを可能にするモジュール式ダイレクトクランプ構造を含む。一実施形態では、ＩＣダイまたはソケットは、ＩｎＦＯ基板の放熱構造とは反対側に取り付けられる。

【0040】

マルチチップモジュールのＩｎＦＯ基板および／または放熱構造への実装には、複数のチップを保持するように構成されたフレームを使用することができる。例えば、フレームは、以下でより詳細に説明するように、２個、４個、６個、８個、１０個、１２個、またはそれ以上のＩＣダイを保持するようなサイズおよび形状とすることができる。さらに他の実施形態では、１６個、２５個、または３６個のＩＣダイがフレームによって補助されてもよい。一実施形態では、フレームは長方形または正方形であり、ＩＣダイの各辺を囲み、マルチチップモジュールのための安定した実装システムまたは手段を提供する。モジュール内のＩＣダイの各角には、取り付けピン、ねじ、または他の締結具が基板および冷却システムにフレームを取り付けることを可能にするために、フレーム内の貫通保持部があってもよい。図に示すように、１つまたは複数のコーナークランプを使用して、マルチチップモジュールフレームをパッケージの残りの部分に固定することができる。

【0041】

図１は、本開示の態様に従って構成された処理システム１００を示す側断面図である。処理システム１００は、マルチチップモジュールとすることができる。図１の処理システム１００は、基板構造１０４上に取り付けられた複数の高出力ＶＲＭ１０２を含む。ＶＲＭ１０２は、直流（ＤＣ）供給電圧１０８、例えば、４０ボルト、４８ボルト、または別の比較的高い電圧によって供給され、それぞれの複数のＩＣダイ１０６に調整電圧をそれぞれ提供する。いくつかの実施形態では、複数のＶＲＭ１０２の各々は、約０．８ボルトの出力を生成し、それぞれの複数のＩＣダイ１０６に約６００ワット以上の電力を供給する。しかしながら、本開示の態様はこれに限定されず、ＶＲＭ１０２は、約０．６～１．３ボルトの範囲、０．８～１．１ボルトの範囲、または実施形態に応じて別の適切な電圧範囲内の出力を生成することができる。したがって、特定の実施形態では、複数のＶＲＭ１０２の各々は、複数のＩＣダイ１０６に対して約１００アンペアを超える電流を生成する。特定の用途では、ＶＲＭは、４００アンペア～８００アンペアの範囲の電流を複数のＩＣダイ１０６に供給することができる。

【0042】

図２Ａおよび図２Ｂは、本開示の態様による処理システム２００を示す図である。図２Ａは、処理システム２００の分解図である。図２Ｂは、処理システム２００の組立図である。本開示の特徴は、処理システム２００および／または任意の他の適切な処理システムにおいて実施することができる。処理システム２００は、高い計算密度を有することができ、処理システム２００によって生成された熱を放散することができる。処理システム２００は、特定のアプリケーションにおいて毎秒数兆回の動作を実行することができる。処理システム２００は、ニューラルネットワークトレーニングおよび／もしくは処理、機械学習、人工知能などの高性能コンピューティングならびに／もしくは計算集約型アプリケーションで使用され、ならびに／またはそれらのために特に構成され得る。一実施形態では、処理システム２００は、ニューラルネットワークトレーニングに使用することができる。処理システム２００は、冗長性を実現することができる。いくつかの用途では、処理システム２００は、車両（例えば、自動車）の自動操縦システムに使用されるデータを生成するためのニューラルネットワークトレーニングに使用することができる。

【0043】

図２Ａに示すように、処理システム２００は、放熱構造２０２と、ＳｏＷ２０４と、縁部補強材２０６と、ＶＲＭ２０８と、冷却システム２１０と、制御ブロード（ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｒｏａｄ）２１２とを含む。図２Ｂは、図２Ａに対して処理システム２００を上下逆にして示している。処理システム２００は、図２Ｂでは制御基板２１２なしで示されている。

【0044】

放熱構造２０２は、ＳｏＷ２０４から熱を放散させることができる。放熱構造２０２は、ヒートスプレッダを含むことができる。そのようなヒートスプレッダは、金属板を含むことができる。代替的または追加的に、放熱構造はヒートシンクを含むことができる。放熱構造２０２は、銅および／またはアルミニウムなどの金属を含むことができる。放熱構造２０２は、代替的または追加的に、望ましい放熱特性を有する任意の他の適切な材料を含むことができる。特定の用途では、放熱構造２０２は、銅ヒートスプレッダおよびアルミニウムヒートシンクを含むことができる。熱伝達抵抗を低減および／または最小化するために、放熱構造２０２とＳｏＷ２０４との間に熱界面材料を含めることができる。

【0045】

ＳｏＷ２０４は、ＩＣダイのアレイを含むことができる。ＩＣダイは、成形材料に埋め込むことができる。ＳｏＷ２０４は、高い計算密度を有することができる。ＩＣダイは、シリコンダイなどの半導体ダイであってもよい。ＩＣダイのアレイは、任意の適切な数のＩＣダイを含むことができる。例えば、ＩＣダイのアレイは、１６個のＩＣダイ、２５個のＩＣダイ、３６個のＩＣダイ、または４９個のＩＣダイを含むことができる。ＳｏＷ２０４は、例えば、ＩｎＦＯウェハとすることができる。ＩｎＦＯウェハは、ＩＣダイのアレイ上に複数のルーティング層を含むことができる。例えば、ＩｎＦＯウェハは、特定の用途において４、５、６、８、または１０のルーティング層を含むことができる。ＩｎＦＯウェハのルーティング層は、ＩＣダイ間および／または外部部品への信号接続を提供することができる。ＳｏＷ２０４は、比較的大きな直径、例えば１０インチ～１５インチの範囲の直径を有することができる。一例として、ＳｏＷ２０４は、１２インチの直径を有することができる。

【0046】

縁部補強材２０６は、処理システム２００の構造的完全性に寄与することができる。縁部補強材２０６は、ＶＲＭ２０８を支持し、ＶＲＭ２０８を適所に保持することができる。

【0047】

ＶＲＭ２０８は、各ＶＲＭがＳｏＷ２０４のＩＣダイと積層されるように配置することができる。処理システム２００では、ＶＲＭ２０８の高密度の実装が存在する。したがって、ＶＲＭ２０８はかなりの電力を消費する可能性がある。ＶＲＭ２０８は、直流（ＤＣ）供給電圧を受け取り、より低い出力電圧をＳｏＷ２０４の対応するＩＣダイに供給するように構成されている。

【0048】

冷却システム２１０は、ＶＲＭ２０８に能動的な冷却を提供することができる。冷却システム２１０は、制御基板２１２に能動的な冷却を提供することができる。冷却システム２１０は、熱伝達流体が流れるための流路を有する金属を含むことができる。一例として、冷却システム２１０は、銅などの機械加工された金属を含むことができる。冷却システム２１０は、高い冷却効率のために、ろう付けされたフィンアレイを含むことができる。組み立てられた処理システム２００では、冷却システム２１０を放熱構造２０２にボルト留めすることができる。これにより、ＳｏＷ２０４の構造的支持を提供することができ、および／またはＳｏＷ２０４の破損の可能性を低減することができる。熱伝達抵抗を低減および／または最小化するために、冷却システム２１０と制御基板２１２との間に熱界面材料を含めることができる。

【0049】

制御基板２１２は、電気部品を含むことができる。制御基板２１２の電子機器は、ＶＲＭ２０８のための制御信号を提供することができる。制御基板２１２は、ＳｏＷ２０４の動作を制御するための電子機器を含むことができる。

【0050】

図３は、図２Ａおよび図２ＢのＳｏＷモジュール２００の部分断面図である。図３を参照すると、ＳｏＷモジュール２００は、放熱構造２０２と、ＳｏＷ２０４と、ＶＲＭ２０８と、冷却システム２１０とを含む。ＳｏＷモジュール２００は、ＶＲＭ２０８と冷却システム２１０との間の熱インターフェース構造２１４と、ＶＲＭ２０８を定位置に締結するように構成された複数のボルト２１６とをさらに含む。

【0051】

図４Ａおよび図４Ｂは、本開示の態様によるボルト３０６用の凹部３０８を含むＶＲＭ３０２の部分平面図を示す。図４Ｃは、本開示の態様によるアレイ３００に配置された複数のＶＲＭ３０２の平面図を示す。図４Ｃに示すように、４つの隣接するＶＲＭ３０２の凹部３０８は、ボルトを配置することができるボルト穴３１０を形成することができる。ボルト穴３１０は、図４Ｃの４つのＶＲＭ３０２の凹部３０８によって少なくとも部分的に画定される。ボルト穴３１０は、ＶＲＭ３０２の凹部３０８によって少なくとも部分的に画定された開口部の一例である。そのような開口部は、ＶＲＭ３０２の凹部３０８の間の空間によって形成することができる。そのような開口部は、ＶＲＭ３０２の凹部３０８内の１つまたは複数の介在構造の間の空間によって形成することができる。

【0052】

図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、凹部３０８は、１つまたは複数のＶＲＭ３０２に隣接してボルト３０６を挿入し、ＶＲＭ３０２を定位置に固定するための隙間を提供するためにキープアウトゾーンを画定する。例えば、キープアウトゾーンは、ＶＲＭ３０２の縁部とボルト３０６との間の最小距離または隙間Ｄによって画定されてもよい。図示のように、ボルト３０６は段付きボルトとすることができる。ボルトの代わりに、任意の他の適切な締結具を使用することができる。

【0053】

図４Ａにも示すように、ＢＧＡ３０４は、ＳｏＷ２０４（図２Ａ～図３参照）への電気接続を提供するためにＶＲＭ３０２の一端に設けられる。図示のように、ＢＧＡ３０４は、ＶＲＭ３０２の縁部から最小距離または隙間Ｅだけ離間されてもよく、対角方向におけるＢＧＡ３０４内のボール間のピッチＦを画定してもよい。上述したように、ＢＧＡ３０４は、ＳｏＷ２０４上に設置されたときにＢＧＡ３０４を封入し、ＢＧＡ３０４に構造的支持を提供し、それによってＢＧＡ３０４への損傷を防止するように構成されたアンダーフィルを適用することができる。一実施態様では、隙間Ｄは約６００μｍであってもよく、隙間Ｅは約５００μｍであってもよく、ピッチＦは約５５０μｍであってもよい。しかしながら、他の実施形態では、これらの距離の各々は、より大きくてもよく、またはより小さくてもよい。

【0054】

ボルト３０６とＶＲＭ３０２の縁部との間の隙間Ｄによって画定されるキープアウトゾーンのサイズに影響を及ぼし得る、いくつかの競合する設計上の考慮事項が存在し得る。例えば、凹部３０８に隣接するＢＧＡ３０４のボールを保護するために、アンダーフィルは、ＢＧＡ３０４とボルト３０６との間に一定量の空間を占めることができる。いくつかの実施形態では、アンダーフィルは、液体形態で塗布され、固化してＢＧＡ３０４を封入する成形材料またはポリマーを含んでもよい。ＶＲＭ３０２の縁部とボルト３０６との間に十分な空間（例えば、キープアウトゾーンまたは隙間Ｄ）がない場合、アンダーフィルは凹部３０８を詰まらせる可能性があり、これにより、１つまたは複数の凹部３０８によって形成されたボルト穴３１０を通るボルト３０６の挿入が困難または不可能になる可能性がある。特定の実施態様では、約１．１ｍｍの隙間Ｄによって画定されたキープアウトゾーンを設けるように指定することができる。隙間Ｄは、１．１ｍｍ＋／－約３％とすることができる。キープアウトゾーンは、実装に応じて大きくても小さくてもよい。

【0055】

キープアウトゾーンのサイズを大きくするための１つの選択肢は、隣接するＶＲＭ３０２間に追加の間隔を設けることである。しかしながら、これは、ＶＲＭ３０２によって占有される全体的な面積を増加させるという欠点を有する可能性がある。特定の実施態様では、ＶＲＭ３０２を配置することができる領域（例えば、縁部補強材２０６内）は固定されており、したがって、個々のＶＲＭ３０２のサイズまたはマルチチップモジュールに含めることができるＶＲＭ３０２の数を減らすことなく、ＶＲＭ３０２間の間隔を広げることはできない。例えば、図４Ｃに示すように、特定のマルチチップモジュールは、ＶＲＭ３０２にそれぞれ結合されたＡＳＩＣのアレイを含むことができる。図示されているように、図４Ｃには２５個のＡＳＩＣおよび２５個のＶＲＭがある。ＶＲＭ３０２のサイズを維持し、アンダーフィルが凹部３０８を詰まらせないように十分に大きいキープアウトゾーンを提供するために、ＡＳＩＣおよびＶＲＭ３０２の数を、４×４アレイの１６に減少させることができる。この減少は、マルチチップモジュールの全体的な性能に大きく影響する。

【0056】

図４Ｂを参照すると、図４ＡのＢＧＡ３０４から凹部３０８に最も近い３つのボールの列を除去し、それによって隙間Ｄを増加させることによって、キープアウトゾーンのサイズを増加させることができる。しかしながら、ＶＲＭ３０２の機能の一部を犠牲にすることなく個々のＶＲＭ３０２のサイズまたはＶＲＭ３０２の数を減らすことは、困難または非現実的な場合がある。例えば、ＶＲＭ３０２の部品は、アンダーフィルによる凹部３０８の目詰まりを回避するのに十分な大きさのキープアウトゾーンを提供するために、部品がＶＲＭ３０２の縮小された領域内にすべて収まらないように密に詰め込まれている場合がある。例えば、ＶＲＭ３０２のサイズまたはＶＲＭ３０２の数を低減することにより、ＡＳＩＣに供給することができる電力量が減少し、ＡＳＩＣ性能の低下につながる可能性がある。いくつかの実施態様では、隙間Ｄは１．１ｍｍ＋／－約３％であってもよく、隙間Ｅは約５５０ミクロン＋／－約２０％であってもよい。

【0057】

本開示の態様は、ＶＲＭ３０２間の間隔を増加させることなく、かつＶＲＭ３０２の機能性を犠牲にすることなく、アンダーフィルによる凹部３０８の目詰まりを妨げるか、または実質的に防止することができるＶＲＭ３０２の設計に関する。図５Ａおよび図５Ｂは、本開示の態様によるアンダーフィルのためのＶＲＭ４００設計の断面図を示す。ＢＧＡに最も近いＶＲＭ４００の層は、ＶＲＭ４００の能動層よりも大きい凹部を有することができる。したがって、ＢＧＡに最も近い層の十分な隙間によってＢＧＡを保護することができ、能動層は、ＢＧＡに最も近い層よりも小さな凹部でより高い密度を維持することができる。

【0058】

図５Ａを参照すると、ＶＲＭ４００は、第１の層４０２と、第２の層４０４と、第３の層４０６と、ＢＧＡ４０８とを含む。ＶＲＭ４００は、ＶＲＭ４００の角に形成された複数の凹部４１２をさらに含む。複数の隣接するＶＲＭ４００の凹部４１２は、例えば、図４Ｃに示すように、ボルト穴を形成することができる。第２の層４０４および第３の層４０６はそれぞれ、ＳｏＷ２０４によって使用できる電圧まで入力電圧を降圧および／または反復するように構成された能動部品（例えば、トランジスタなどのシリコン部品）を含んでもよい。したがって、第２の層４０４および第３の層４０６は能動層と呼ぶことができる。特定の実施態様では、第２の層４０４および／または第３の層４０６の少なくとも一部は、ＡＳＩＣデバイスを使用して入力電圧を降圧して実装することができ、これらの層４０４および４０６のフォームファクタに制限をもたらす。特に、ＡＳＩＣデバイスの使用は、第２の層４０４および第３の層４０６のための特定の実装面積に限定され得る。

【0059】

一例では、ＶＲＭ４００は、４８Ｖの入力電圧を受け取り、０．８Ｖまたは１．１Ｖの出力をＳｏＷ２０４に提供することができる。実装に応じて、任意の他の適切な入力電圧および／または出力電圧を使用することができる。したがって、第２の層４０４および第３の層４０６は、降圧変圧器として機能するように構成されてもよい。いくつかの実施態様では、第２の層４０４および第３の層４０６は、ＶＲＭ４００によって受け取られた入力電圧を降圧するように構成された１つまたは複数の電流分割器および／または１つまたは複数の電流乗算器を含むことができる。

【0060】

第１の層４０２は複数の電流増倍器部品を含んでもよく、これは第２の層４０４および第３の層４０６に含まれる能動部品ではなく個別部品であってもよい。個別部品は、受動回路素子とすることができる。例えば、第１の層４０２の個別部品は、１つまたは複数の抵抗器、１つまたは複数のコンデンサ、１つまたは複数のインダクタ、またはこれらの任意の適切な組み合わせを含むことができる。個別部品は能動部品よりも配置に柔軟性があり、それにより、第２の層４０４および第３の層４０６と比較して、第１の層４０２の部品のレイアウト設計に、より柔軟性を持たせることができる。個別部品の特定の配置により、第１の層４０２の面積を小さくすることができる。したがって、ＶＲＭ４００の機能に大きな影響を与えることなく、第１の層４０２の面積を縮小することができる。

【0061】

図５Ｂは、図５ＡのＶＲＭ４００の凹部４１２付近の部分４１０の拡大図を示す。図５Ｂを参照すると、第２の層４０４および第３の層４０６のサイズを調整することなく第１の層４０２のサイズを縮小することにより、能動部品を含む第２の層４０４および第３の層４０６のサイズを縮小することなく、ＢＧＡ４０８に隣接するボルトの周囲のキープアウトゾーンのサイズを増大させるために、凹部４１２に段差または切り欠き４１４を設けることができる。第１の層４０２の凹部は、第２の層４０４および第３の層４０６の凹部よりも実装面積が大きい。第１の層４０２の凹部は、第２の層４０４および第３の層４０６の凹部よりも大きいボルト隙間を提供することができる。一緒に、第１の層４０２の凹部によって形成された切り欠き４１４は、隣接するＶＲＭ４００（例えば、図４Ｃを参照）の第２の層４０４および第３の層４０６の凹部と共に、座ぐり穴を形成し得る。したがって、ＢＧＡ４０８を保護するためにアンダーフィル（例えば、図６に示すアンダーフィル５０２を参照）を設けることができ、第１の層４０２の切り欠き４１４によって設けられるキープアウトゾーンのサイズを大きくすることにより、アンダーフィルが凹部４１２を詰まらせるのを防止することができる。また、第１の層４０２に隣接するＢＧＡ４０８を保護するためにアンダーフィルが塗布されているため、アンダーフィルがこれらの層４０４および４０６に到達する危険性がほとんどまたは全くないので、第２の層４０４および第３の層４０６のサイズを維持することができる。したがって、ＶＲＭ４００の性能ならびに第２の層４０４および第３の層４０６の密度が維持されることを確実にするために、能動部品を有する第２の層４０４および第３の層４０６のサイズを維持することができる。

【0062】

アンダーフィルは、第１の層４０２の縁部からボルトに向かって延びるフィレットを形成してもよい。いくつかの実施態様では、フィレットが第１の層４０２の縁部から凹部４１２および隣接するＶＲＭの同様の凹部によって形成されたボルト穴の中心に向かって延びる距離は、第２の層４０４および第３の層４０６における凹部４１２の隙間と第１の層４０２における凹部４１２の隙間との間の距離よりも小さい。すなわち、フィレットは、第２の層４０４および第３の層４０６がボルト穴の中心に向かって延びる距離よりもさらにボルト穴の中心に向かって延びなくてもよい。しかしながら、いくつかの他の実施形態では、フィレットは、第２の層４０４および第３の層４０６よりもボルトに向かってさらに延びてもよい。

【0063】

図６は、本開示の態様による、ＡＳＩＣ５００に取り付けられたＶＲＭ４００の断面図を示す。図６に示すように、ＶＲＭ４００は、ＶＲＭ４００とＡＳＩＣ５００との間に複数の電気接続を提供するように構成されたＢＧＡ４０８を含む。ＢＧＡ４０８は、ＢＧＡ４０８を構造的に支持し、物理的に保護するアンダーフィル５０２によって封入される。図６に示すように、アンダーフィル５０２は、ＶＲＭ４００の角部の凹部４１２によって形成されたボルト穴に向かって、ＶＲＭ４００の縁部からＡＳＩＣ５００に沿って延びるフィレットを形成する。上述したように、切り欠き４１４の存在により、アンダーフィル５０２によって形成されたフィレットは、切り欠き４１４を含まない同様のＶＲＭほどはボルト穴の中心に向かって延在しない。
結論

【0064】

前述の開示は、本開示を、開示された正確な形態または特定の使用分野に限定することを意図するものではない。したがって、本明細書に明示的に記載されているか暗示されているかにかかわらず、本開示に対する様々な代替の実施形態および／または修正が本開示に照らして可能であると考えられる。このように本開示の実施形態を説明してきたが、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく形態および詳細に変更を行うことができることを認識するであろう。したがって、本開示は特許請求の範囲によってのみ限定される。

【0065】

上記の明細書では、特定の実施形態を参照して本開示を説明してきた。しかしながら、当業者が理解するように、本明細書に開示される様々な実施形態は、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、他の様々な方法で修正または実施することができる。したがって、この説明は例示的なものと見なされるべきであり、開示された換気アセンブリの様々な実施形態の製造方法および使用方法を当業者に教示するためのものである。本明細書に示し説明する開示の形態は、代表的な実施形態として解釈されるべきであることを理解されたい。同等の要素、材料、プロセスまたはステップが、本明細書に代表的に図示および記載されたものに対して置き換えられてもよい。さらに、本開示の特定の特徴は、他の特徴の使用とは無関係に利用することができるが、これらはすべて、本開示のこの説明の利益を得た後の当業者には明らかであろう。本開示を説明および特許請求するために使用される「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「組み込む（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ）」、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、「である（ｉｓ）」などの表現は、非排他的な方法で解釈されることを意図しており、すなわち、明示的に説明されていない項目、構成要素または要素も存在することを許容する。単数形への言及は、複数形にもまた関連すると解釈されたい。

【0066】

さらに、本明細書に開示された様々な実施形態は、例示的かつ説明的な意味で解釈されるべきであり、決して本開示を限定するものと解釈されるべきではない。すべての接合についての言及（例えば、取り付け、固定、結合、接続など）は、読者の本開示の理解を助けるためにのみ使用され、特に本明細書に開示されるシステムおよび／または方法の位置、向き、または使用に関して限定を生じさせ得るものではない。したがって、接合についての言及がある場合、それは広く解釈されるべきである。さらに、そのような接合についての言及は、２つの要素が互いに直接接続されていることを必ずしも意味するものではない。さらに、すべての数値用語、例えば、限定するものではないが、「第１」、「第２」、「第３」、「一次」、「二次」、「主」、または任意の他の通常および／もしくは数値用語もまた、本開示の様々な要素、実施形態、変形形態および／または修正形態の読者の理解を助けるために、識別子としてのみ捉えられるべきであり、特に、別の要素、実施形態、変形形態および／または修正形態に対する、またはそれと比較した任意の要素、実施形態、変形形態および／または修正形態の順序、または優先順位に関していかなる制限も生じ得ない。

【0067】

特定の用途に応じて有用であるように、図面／図に示された要素のうちの１つまたは複数はまた、より分離または統合された方法で実装されてもよく、または特定の場合には除去または動作不能にされてもよいことも理解されよう。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【国際調査報告】