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技術 接続要素を有する高周波チップパッケージ

出願人 テッセラ,インコーポレイテッド
発明者 ベローズ,マスードワーナー,マイケルスミス,リーアービッシュ,グレンカン,テッキュパーク,ジェ・エムクボタ,ヨーイチ
出願日 2003年12月24日 (15年11ヶ月経過) 出願番号 2004-569225
公開日 2006年4月27日 (13年7ヶ月経過) 公開番号 2006-514438
状態 特許登録済
技術分野 プリント板への電気部品等の実装構造 半導体または固体装置の組立体 IC用リードフレーム
主要キーワード 底部パッド 下方ラン 取り付け端子 プリアセンブル 十字形パターン 中間チップ 導電性コンポーネント 能動端子
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課題・解決手段

無線周波チップパッケージは、接続要素、例えばチップ(72、84)を有する回路基板(52)又は可撓性回路テープを、底部平面要素(20)、例えば大きな熱伝導プレート(22)及びプレート平面から上方へ突き出るリード(40、42)を含むリードフレーム一緒アセンブルすることによって形成される。アセンブリテップは、接続要素(52)の底部側にあるチップ(72)の裏面(78)を熱導体(22)と近接させ、接続要素上の導電性トレース(60)をリードと連結する。結果のアセンブリは封止され、リードの底端(45)に端子露出されて残される。封止されたアセンブリは、回路基板(102)へ表面実装されてよい。リード(40、42)は、接続要素(52)と回路基板(102)との間にロバスト電気接続を提供する。

概要

背景

半導体チップは、通常、パッケージとして提供される。パッケージは、製造の間、そして外部基板、例えば、回路基板又は他の回路パネル上にチップを取り付ける間のチップの取り扱いを容易にする。例えば、多くの半導体チップは、表面実装に適したパッケージとして提供される。これらのパッケージは、典型的には、端子外部構造の底面に露出された外部構造を有する。端子はチップキャリアの底面に露出される。表面実装作業において、パッケージは回路基板上に置かれ、パッケージ上の各々の端子が回路基板上の対応するコンタクトパッド整列するようにされる。はんだ又は他のボンディング材料が、端子とコンタクトパッドとの間に提供される。はんだを溶融又は「リフロー」するか、他の方法でボンディング材料を活性化するようにアセンブリを加熱することによって、パッケージを定位置へ永久的に結合することができる。この一般的なタイプの多数のパッケージが、様々な用途に提案されてきた。最も一般的には、そのようなパッケージは、通常「チップキャリア」と呼ばれる誘電要素を含む。「チップキャリア」は、誘電要素上にメッキ又はエッチングされた金属構造体として形成された端子を有する。これらの端子は、典型的には、チップキャリア自身に沿って延びる薄いトレースのような特徴、及びチップのコンタクトと端子又はトレースとの間に延びる微細リード又はワイヤによって、チップ自身のコンタクトへ接続される。これらのパッケージは、さらに、チップをカバーすると共にチップキャリアの上部をカバーするオーバーモールディング又は封止材を含むことができる。

無線周波(「RF」)信号を生成又は処理するために使用されるチップは、通常、「RFチップ」と呼ばれ、無線装置、例えば携帯電話及び無線データ通信装置で使用される。無線装置の採用が増加するにつれて、RFチップでの使用に特に適したパッケージの必要性が増加している。RFチップは、典型的には、動作中にかなりの熱量を生成する。さらに、RFチップは、外部回路への低インピーダンス接続を必要とし、またある場合には、かなりの電流を処理できる接続を必要とする。さらに、RFチップのパッケージは、望ましくは、電磁界の望まれない伝搬がRFチップと周囲との間で起こらないようにする電気シールドを組み込まれる。例えば、送信機で使用される無線周波電力増幅器チップは、顕著なスプリアスRF放出を生成することができる。回路の他の要素は、これらの放出から保護されなければならない。逆に、受信機で使用される無線周波増幅器は、他のコンポーネントによって生成されたRF放出から絶縁されるべきである。

RFチップ自身とは別個の他のコンポーネント、例えば、インダクタカップラチョークキャパシタ、及び抵抗器を含むユニットとして、RFチップをパッケージすることが望まれる。無線装置全体微小化を容易にするため、パッケージ全体をできるだけ小さくしなければならない。さらに、そのようなパッケージは、低コスト及び高信頼性で製造可能でなければならない。これらの要因を全て考慮することは、従来まで、かなりの困難な問題を提起してきた。

概要

無線周波チップパッケージは、接続要素、例えばチップ(72、84)を有する回路基板(52)又は可撓性回路テープを、底部平面要素(20)、例えば大きな熱伝導プレート(22)及びプレート平面から上方へ突き出るリード(40、42)を含むリードフレーム一緒アセンブルすることによって形成される。アセンブリステップは、接続要素(52)の底部側にあるチップ(72)の裏面(78)を熱導体(22)と近接させ、接続要素上の導電性トレース(60)をリードと連結する。結果のアセンブリは封止され、リードの底端(45)に端子が露出されて残される。封止されたアセンブリは、回路基板(102)へ表面実装されてよい。リード(40、42)は、接続要素(52)と回路基板(102)との間にロバスト電気接続を提供する。

目的

本発明の1つの態様は、少なくとも1つの下方チップ、最も好ましくは、無線周波チップ、及び下方チップの上で延びる接続要素を含む超小型電子パッケージを提供する。パッケージは、望ましくは、さらに、接続要素の上に配置された少なくとも1つの上方チップを含む。接続要素は、下方チップを越えて水平方向を外側へ延びる。最も好ましくは、接続要素は、1つ又は複数の誘電層、及び誘電層に沿って延びる1つ又は複数のトレース層を含む。例えば、接続要素は単一層又は多層剛性回路基板であるか、又は通常、「テープ」と呼ばれる可撓性回路パネルであってよい。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

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請求項1

(a)少なくとも1つの下方チップと、(b)前記少なくとも1つの下方チップの上に延び、少なくとも1つの水平方向で前記少なくとも1つの下方チップを越えて延びる接続要素と、(c)前記少なくとも1つの下方チップの下でパッケージの底面の少なくとも一部分を定め、前記底面に露出した複数の端子と前記底面に露出した熱導体とを含む底部平面要素であって、前記熱導体が前記端子の各々の面積よりも大きい面積を有し、前記熱導体が前記少なくとも1つの下方チップと少なくとも部分的に整列し、前記端子の少なくとも幾つかが、前記接続要素によって前記少なくとも1つの下方チップの前記コンタクトの少なくとも幾つかへ電気的に接続される、底部平面要素とを含む超小型電子パッケージ

請求項2

前記接続要素が少なくとも1つの導電層及び前記少なくとも1つの導電層に沿って延びる導電性トレースを含み、前記端子の少なくとも幾つかが、前記トレースによって前記少なくとも1つの下方チップの前記端子の少なくとも幾つかへ接続される請求項1に記載のパッケージ。

請求項3

前記接続要素の上に配置された少なくとも1つの上方チップをさらに含む請求項2に記載のパッケージ。

請求項4

前記接続要素が上面と、底面と、該上面に露出した上部パッドと、該底面に露出した底部パッドとを有し、前記上部パッドの少なくとも幾つかが前記底部パッドの少なくとも幾つかへ電気的に接続され、前記チップが前記パッドへ接続されたコンタクトを有し、前記少なくとも1つの下方チップの少なくとも幾つかのコンタクトが、前記接続された上部及び底部パッドを介して前記少なくとも1つの上方チップの少なくとも幾つかのコンタクトへ電気的に接続される請求項3に記載のパッケージ。

請求項5

前記下方チップの各々が能動RFチップであり、少なくとも1つの前記上方チップが1つ又は複数の受動コンポーネントを含む請求項3に記載のパッケージ。

請求項6

前記下方チップの各々がコンタクトを有する前面及び裏面を有し、下方チップの各々の前面が前記接続要素の方へ上方に向いており、下方チップの各々の裏面が前記熱導体に近接して存在する請求項3に記載のパッケージ。

請求項7

前記端子が複数の能動端子を含み、前記底部平面要素が前記能動端子から前記接続要素へ上方に突き出る複数の能動リードを含む請求項2に記載のパッケージ。

請求項8

前記能動リードが前記能動端子と一体的に形成される請求項7に記載のパッケージ。

請求項9

前記能動リードが前記トレースよりも厚い請求項8に記載のパッケージ。

請求項10

前記底部平面要素が前記熱導体とほぼ共面の1つ又は複数のグラウンドバスを含む請求項7に記載のパッケージ。

請求項11

前記グラウンドバスと一体的に形成されたグラウンドリードをさらに含み、前記グラウンドリードが前記グラウンドバスから前記接続要素へ上方に突き出る請求項8に記載のパッケージ。

請求項12

前記グラウンドバスが前記熱導体から横方向に間隔を空けられ、前記底部平面要素が前記熱導体と前記グラウンドバスとの間に延びるグラウンド支柱を含む請求項10に記載のパッケージ。

請求項13

前記熱導体が複数のエッジを有し、前記1つ又は複数のグラウンドバスが前記熱導体の1つ又は複数のエッジに沿って延び、前記能動コンタクトが前記熱導体の1つ又は複数の他のエッジに沿った1つ又は複数の行として配置される請求項8に記載のパッケージ。

請求項14

(a)上面及び底面を有し、誘電層と該誘電層に沿って延びるトレースとを含む接続要素と、(b)前記接続要素から遠い表面を有し、前記表面が前記接続要素の下のレベルで下方基準面を定める、前記接続要素の前記底面へ取り付けられた少なくとも1つの下方チップと、(c)前記下方基準面以下に配置された複数の能動端子と、(d)能動リードが前記トレースの少なくとも幾つかへ接続され、少なくとも幾つかが前記トレースよりも厚いものであって、前記能動端子と前記接続要素との間に延びる細長ストリップの形態をした複数の能動リードとを含む超小型電子パッケージ。

請求項15

前記接続要素と前記少なくとも1つの下方チップとをカバーする封止材集合体をさらに含み、前記能動リードが前記封止材の中に埋め込まれる請求項14に記載のパッケージ。

請求項16

前記封止材の集合体が前記下方基準面以下で底面を定め、前記能動端子が集合体の前記底面に露出されている請求項15に記載のパッケージ。

請求項17

前記封止材の集合体が前記底面から上方へ延びるエッジ面を定め、前記能動端子が前記エッジ面に配置される請求項16に記載のパッケージ。

請求項18

前記接続要素の前記上面へ取り付けられた少なくとも1つの上方チップをさらに含む請求項14に記載のパッケージ。

請求項19

前記トレースが40μm厚未満であり、前記能動リードが少なくとも50μm厚である請求項14に記載のパッケージ。

請求項20

(a)上面及び底面を有し、誘電層と該誘電層に沿って延びるトレースを含む接続要素と、(b)前記接続要素から遠い表面を有し、前記遠い表面が前記接続要素の下のレベルで下方基準面を定める、前記接続要素の前記底面へ取り付けられた少なくとも1つの下方チップと、(c)端子は前記下方基準面以下に配置されるものであって、前記接続要素とは別個の複数の端子と、(d)リードは前記トレースの少なくとも幾つかへ接続されるものであって、前記端子と前記接続要素との間に延びる複数のリードとを含む超小型電子パッケージ。

請求項21

底部平面誘電層をさらに含み、前記端子が前記底部平面誘電層へ取り付けられる請求項20に記載のパッケージ。

請求項22

前記接続要素が、前記少なくとも1つの下方チップを越えて少なくとも1つの方向で水平方向の外側へ突き出る請求項20に記載のパッケージ。

請求項23

前記接続要素の前記上面へ取り付けられた少なくとも1つの上方チップをさらに含む請求項22に記載のパッケージ。

請求項24

前記少なくとも1つの上方チップが1つ又は複数の受動コンポーネントを含む集積受動チップであり、前記受動チップが接続要素の水平方向寸法よりも小さい水平方向寸法を有する請求項23に記載のパッケージ。

請求項25

前記少なくとも1つの下方チップが能動RFチップである請求項24に記載のパッケージ。

請求項26

前記下方基準面の下にさらに配置され、前記少なくとも1つの下方チップの下へ延びる熱導体を含む請求項20に記載のパッケージ。

請求項27

(a)上面、底面、及び複数のエッジを有するプレートと、(b)1つ又は複数の一時的要素と、(c)前記一時的要素によって前記プレートへ接続され、前記プレートから水平方向に間隔を空けられた複数の能動端子と、(d)前記能動端子から前記プレートの上面の上へ上方に、及び前記プレートの方へ水平方向を内側へ、突き出る複数の能動リードとを含む単位的金属リードフレーム

請求項28

各々の一時的要素の前記少なくとも一部分が前記プレートから水平方向に離れて配置され、能動端子がそのような一時的要素へ接続される請求項27に記載のリードフレーム

請求項29

前記能動端子の少なくとも幾つかが、前記プレートの前記エッジの少なくとも幾つかに沿って延びる行として配置され、前記一時的接続要素が、能動端子の前記行の横に延びるストリップを含み、各々のそのような行が1つの前記ストリップと前記プレートとの間に配置される請求項28に記載のリードフレーム。

請求項30

前記プレートの前記エッジが能動エッジ及びグラウンドエッジを含み、能動端子の前記少なくとも1つの行が、少なくとも1つの前記能動エッジに沿って延び、少なくとも1つのグラウンドバスがさらに含まれて、前記グラウンドバスが、少なくとも1つの前記グラウンドエッジに沿って延びると共に前記グラウンドエッジから水平方向に間隔を空けられ、グラウンド支柱が各々の前記グラウンドバスを前記プレートへ接続する請求項29に記載のリードフレーム。

請求項31

複数のグラウンドリードをさらに含み、前記グラウンドリードが、少なくとも1つの前記グラウンドバスから上方に突き出ており、前記プレートの方へ水平方向を内側へ突き出ている請求項30に記載のリードフレーム。

請求項32

(a)複数の端子と、(b)前記端子から上方へ突き出る垂直伸長能動リードと、(c)インダクタと、(d)前記端子と前記インダクタとを物理的に接続する一時的要素とを含むリードフレーム。

請求項33

前記インダクタから上方に突き出るインダクタリードをさらに含み、前記インダクタリード及び前記能動リードが相互にほぼ共面の上端を有する請求項32に記載のリードフレーム。

請求項34

(a)(i)上面及び底面を有する接続要素を組み込まれ、また前記底面へ取り付けられた1つ又は複数の下方チップを組み込まれたサブアセンブリと、(ii)熱導体を含む底部平面要素とをアセンブルするステップであって、前記1つ又は複数の下方チップが前記熱導体の上に存在し、前記接続要素が前記熱導体及び前記1つ又は複数の下方チップの上に配置されるように、前記アセンブリステップが実行される、ステップと、(b)前記接続要素を、前記熱導体とほぼ共面の能動端子へ電気的に接続するステップとを含む超小型電子パッケージを作る方法。

請求項35

前記底部平面要素が前記能動端子から上方に突き出る能動リードを含み、それによって前記接続要素が前記アセンブリステップで前記能動リードと並置され、前記電気的接続ステップが前記接続要素の導電性要素を前記能動リードへ電気的に接続することを含む請求項34に記載の方法。

請求項36

前記底部平面要素を提供する前記ステップが、前記能動リード、前記能動端子、及び前記熱導体を含む単位的リードフレームを提供することを含み、前記アセンブリステップの後、前記熱導体から能動端子及び能動リードを切り離すステップをさらに含む請求項35に記載の方法。

請求項37

前記能動端子及び熱導体を露出して残すように前記能動リード、接続要素、及びチップを封止するステップをさらに含み、前記切り離すステップが、前記封止ステップの後、前記リードフレームの一時的要素を除去することを含む請求項36に記載の方法。

請求項38

(a)(i)1つ又は複数の下方チップが接続要素から遠い表面を有し下方基準面を定めるものであって、上面、底面、及び前記底面へ取り付けられた1つ又は複数の下方チップを有する接続要素を組み込まれたサブアセンブリと、(ii)前記下方基準面以下に存在する能動端子を含む別個の底部平面要素とをアセンブルするステップと、(b)前記接続要素を前記端子へ電気的に接続するステップとを含む超小型電子パッケージを作る方法。

請求項39

前記底部平面要素が前記端子から上方に突き出る端子リードを有し、前記端子リードが上端を有し、前記接続要素がトレースを有する導電層を含み、前記トレースが前記底面に露出されるランドへ延び、前記ランドを前記端子リードの前記上端と係合するように前記アセンブリステップが実行される請求項38に記載の方法。

請求項40

前記底部平面要素がインダクタを含み、前記インダクタを前記接続要素に接続するステップをさらに含む請求項38に記載の方法。

請求項41

前記底部平面要素がリードフレームを含む請求項38に記載の方法。

請求項42

(a)パッケージ要素の各々が、上方を向いた上面及び下方を向いた底面を有し、前記パッケージ要素の各々が、1つ又は複数の誘電層及び複数の導電性要素を含み、上部パッケージ要素が底部パッケージ要素の上に存在して前記パッケージ要素の間に内部空間を定め、前記底部パッケージ要素の前記導電性要素が、前記底部パッケージ要素の底面に露出された底部端子を含み、前記上部パッケージ要素の前記導電性要素が、前記上部パッケージ要素の前記上面に露出された上部端子を含む底部パッケージ要素及び上部パッケージ要素と、(b)前記上部パッケージ要素の前記導電性要素が、前記1つ又は複数のチップと前記上部パッケージ要素の上の空間との間で起こる無線周波エネルギー放射伝搬を実質的に妨害するものであって、前記内部空間の中に配置され、少なくとも1つの前記パッケージ要素の前記端子の少なくとも幾つかへ接続された1つ又は複数のチップとを含むパッケージされたチップ。

請求項43

前記上部及び底部パッケージ要素の少なくとも幾つかの前記端子が、相互に電気的に接続される請求項42に記載のパッケージされたチップ。

請求項44

前記1つ又は複数のチップが、無線周波アナログ信号を処理するように構成された少なくとも1つのチップを含む請求項42に記載のパッケージされたチップ。

請求項45

前記1つ又は複数のチップが、少なくとも1つの無線周波電力増幅器を含む請求項42に記載のパッケージされたチップ。

請求項46

前記1つ又は複数のチップが第1のチップ及び第2のチップを含み、前記チップの各々がコンタクトを有する前面、裏面、及び前記前面と裏面との間に延びるエッジを有し、前記第1及び第2のチップが対面配列で積層され、前記第2のチップの前記裏面が前記パッケージ要素の1つに対面している請求項42に記載のパッケージされたチップ。

請求項47

前記第2のチップの前記面が前記第1のチップの前記面よりも大きく、前記第2のチップが少なくとも1つの水平方向に前記第1のチップを越えて延びる請求項46に記載のパッケージされたチップ。

請求項48

(a)少なくとも1つのエッジを有する少なくとも1つのチップと、(b)前記パッケージ要素の各々が、上方を向いた上面及び下方を向いた底面を有し、上部パッケージ要素が前記チップ及び底部パッケージ要素の上に存在して、前記パッケージ要素が、それらの間に内部空間を定め、前記チップが前記内部空間の中に配置され、前記底部パッケージ要素の前記導電性要素が、前記底部パッケージ要素の底面に露出された底部端子を含み、前記上部パッケージ要素の前記導電性要素が、前記上部パッケージ要素の前記上面に露出された上部端子を含み、前記チップが、少なくとも1つの前記パッケージ要素の少なくとも幾つかの前記端子へ接続されたものであって、底部パッケージ要素及び上部パッケージ要素と、(c)前記上部及び底部パッケージ要素の少なくとも幾つかの前記導電性要素が、前記リードを介して相互に接続され、前記パッケージ要素の1つ又は両方から前記内部空間の中へ伸びるリードとを含むパッケージされたチップ。

請求項49

少なくとも1つの前記パッケージ要素の上の前記導電性要素がトレースを含み、少なくとも幾つかの前記リードが前記トレースと一体的に形成される請求項48に記載のパッケージされたチップ。

請求項50

少なくとも幾つかの前記リードがワイヤボンドを含む請求項48に記載のパッケージされたチップ。

請求項51

前記リードが、前記チップと前記底部パッケージ要素との間に延びる底部リード、及び前記チップと前記上部パッケージ要素との間に延びる上部リードを含む請求項48に記載のパッケージされたチップ。

請求項52

前記リードが、一方の前記パッケージ要素の少なくとも幾つかの導電性要素を他方の前記パッケージ要素の少なくとも幾つかの導電性要素へ直接接続する相互接続リードを含む請求項48に記載のパッケージされたチップ。

請求項53

相互接続柱をさらに含み、前記相互接続柱が、前記上部パッケージ要素と前記底部パッケージ要素との間に延び、また前記パッケージ要素上の少なくとも幾つかの導電性要素を相互に接続する請求項48に記載のパッケージされたチップ。

請求項54

ボール相互接続構造体をさらに含み、前記ボール相互接続構造体が前記上部パッケージ要素と前記底部パッケージ要素との間に延び、また前記パッケージ要素上の少なくとも幾つかの導電性要素を相互に接続する請求項48に記載のパッケージされたチップ。

請求項55

(a)前記パッケージ要素の各々が、上方を向いた上面及び下方を向いた底面を有し、上部パッケージ要素が複数の導電性要素を含み、上部チップキャリア底部チップキャリアの上に存在して前記チップキャリアの間に内部空間を定め、前記上部パッケージ要素の前記導電性要素が、前記上部パッケージ要素の前記上面に露出された上部端子を含む、底部パッケージ要素及び上部パッケージ要素と、(b)前記内部空間の中に配置され、少なくとも1つの前記パッケージ要素の少なくとも幾つかの前記端子へ接続された1つ又は複数のチップと、(c)前記上部パッケージ要素の前記導電性要素が、前記内部空間の中に配置された前記1つ又は複数のチップと前記上部パッケージ要素の上に配置された前記1つ又は複数のチップとの間で起こる無線周波エネルギーの放射伝搬を実質的に妨害するものであって、前記上部パッケージ要素の上に配置され、前記上部パッケージ要素の少なくとも幾つかの前記端子へ接続された1つ又は複数のチップとを含むパッケージされたチップ。

請求項56

前記底部パッケージ要素の前記導電性要素が、前記底部パッケージ要素の前記底面に露出された底部端子を含む請求項55に記載のパッケージされたチップ。

請求項57

相互接続柱をさらに含み、前記相互接続柱が前記上部パッケージ要素と前記底部パッケージ要素との間に延びて前記パッケージ要素上の少なくとも幾つかの導電性要素を相互に接続する請求項55に記載のパッケージされたチップ。

請求項58

リードをさらに含み、前記リードが前記内部空間の中へ伸び、前記上部及び底部パッケージ要素の少なくとも幾つかの前記導電性特徴が前記リードを介して相互に接続される請求項55に記載のパッケージされたチップ。

請求項59

前記リードが、前記第2のチップと前記底部パッケージ要素との間に延びる底部リード、及び前記第2のチップと前記上部パッケージ要素との間に延びる上部リードを含む請求項58に記載のパッケージされたチップ。

請求項60

キャップパネルをさらに含み、前記キャップパネルが前記上部パッケージ要素の上に存在して、前記キャップパネルと前記上部パッケージ要素との間に上部空間を定め、前記キャップパネルが、アンテナの少なくとも一部分を定める導電性要素を含む請求項55に記載のパッケージされたチップ。

請求項61

前記キャップパネルの前記導電性要素が、前記アンテナと前記上部空間との間に配置されたシールドを定める請求項60に記載のパッケージされたチップ。

請求項62

前記上部及び底部パッケージ要素及び前記キャップパネルが単位的シート一体的部分を含み、前記単位的シートが少なくとも2つの折り畳み部分を有する請求項55に記載のパッケージされたチップ。

請求項63

(a)無線周波電力増幅器(RFPA)を含む第1のチップと、(b)前記第1のチップと垂直積層関係で配置された少なくとも1つの他のチップと、(c)回路パネルへ取り付けるように構成された底部端子と、前記チップ間の相互接続と、前記第1のチップと前記少なくとも1つの他のチップとの間で起こる無線周波エネルギーの放射伝搬を実質的に妨害するように構成されたシールドとを含む、前記チップを保持するパッケージとを含む電子アセンブリ

請求項64

前記第1のチップと前記アセンブリの外部空間との間にシールドをさらに含む請求項63に記載の電子アセンブリ。

請求項65

前記パッケージがアンテナの少なくとも一部分をさらに含む請求項64に記載の電子アセンブリ。

請求項66

前記底部端子が回路パネルへ表面実装されるように構成される請求項63に記載の電子アセンブリ。

請求項67

前記シールドが、前記第1のチップから放射されるRFエネルギーから前記少なくとも1つの他のチップを遮蔽するように構成される請求項63に記載の電子アセンブリ。

請求項68

請求項63に記載の電子アセンブリを含む携帯電子通信装置

請求項69

請求項68に記載の携帯電子通信装置を含むハンドセット

請求項70

請求項69に記載のハンドセットを含むセルラ移動通信装置

請求項71

(a)少なくとも10ミリワットRF電力を生成するように構成された無線周波電力増幅器(RFPA)を含む第1のチップと、(b)弾性表面波チップを含む第2のチップと、(c)回路パネルへ取り付けるように構成された底部端子と、前記第1のチップと前記第2のチップとの間のシールドとを含み、前記第1及び第2のチップを保持するパッケージとを含む電子アセンブリ。

請求項72

前記第1のチップと前記アセンブリの外部空間との間にシールドをさらに含む請求項71に記載の電子アセンブリ。

請求項73

前記パッケージがアンテナの少なくとも一部分をさらに含む請求項71に記載の電子アセンブリ。

請求項74

前記パッケージが約0.5cm3未満の容積を占める請求項71に記載の電子アセンブリ。

請求項75

前記シールドが、前記第1のチップから放射されるRFエネルギーから前記少なくとも1つの第2のチップを遮蔽するように構成される請求項71に記載の電子アセンブリ。

請求項76

前記底部端子が、回路パネルへ表面実装されるように構成される請求項71に記載の電子アセンブリ。

請求項77

請求項71に記載の電子アセンブリを含む携帯電子通信装置。

請求項78

請求項77に記載の携帯電子通信装置を含むハンドセット。

請求項79

請求項78に記載のハンドセットを含むセルラ移動通信装置。

請求項80

(a)少なくとも1つの下方チップと、(b)前記少なくとも1つの下方チップの上に延び、前記少なくとも1つの下方チップを越えて水平方向に延びる上部パッケージ要素であって、前記少なくとも1つの下方チップのチップが取り付けられた上部パッケージ要素と、(c)前記上部パッケージ要素から下方へ延びる複数のリードとを含み、前記上部パッケージ要素及び前記リードが、前記少なくとも1つの下方チップと前記上部パッケージ要素の上の空間との間で起こる無線周波エネルギーの放射伝搬を実質的に妨害するパッケージされたチップ。

請求項81

前記リードがエンクロージャを形成し、前記エンクロージャが前記少なくとも1つの下方チップのエッジの周りに延びて、前記リードが前記少なくとも1つの下方チップと前記エンクロージャの外部空間との間で起こる無線周波エネルギーの放射伝搬を実質的に妨害する請求項80に記載のパッケージされたチップ。

請求項82

前記リードが、予備成形はんだ特徴、柱、ワイヤボンド、及び前記チップキャリアと一体的に形成されたリードからなるグループから選択される請求項80に記載のパッケージされたチップ。

請求項83

前記1つ又は複数の下方チップの少なくとも1つが、無線周波(RF)送信機RF電力増幅器、RFエネルギースイッチ、及びフィルタからなるグループから選択された少なくとも1つの機能要素を含む請求項80に記載のパッケージされたチップ。

請求項84

前記少なくとも1つの下方チップが弾性表面波タイプのフィルタを含む請求項83に記載のパッケージされたチップ。

請求項85

前記パッケージ要素の上に配置された1つ又は複数の上方チップをさらに含み、前記1つ又は複数の上方チップが、RF受信機低雑音増幅器、RFミクサ、IFミクサ、サンプラ発振器、及び信号プロセッサからなるグループから選択された少なくとも1つの機能要素を含む請求項84に記載のパッケージされたチップ。

技術分野

0001

本願は、超小型電子要素に関し、例えば、半導体チップパッケージする技術に関する。

背景技術

0002

半導体チップは、通常、パッケージとして提供される。パッケージは、製造の間、そして外部基板、例えば、回路基板又は他の回路パネル上にチップを取り付ける間のチップの取り扱いを容易にする。例えば、多くの半導体チップは、表面実装に適したパッケージとして提供される。これらのパッケージは、典型的には、端子外部構造の底面に露出された外部構造を有する。端子はチップキャリアの底面に露出される。表面実装作業において、パッケージは回路基板上に置かれ、パッケージ上の各々の端子が回路基板上の対応するコンタクトパッド整列するようにされる。はんだ又は他のボンディング材料が、端子とコンタクトパッドとの間に提供される。はんだを溶融又は「リフロー」するか、他の方法でボンディング材料を活性化するようにアセンブリを加熱することによって、パッケージを定位置へ永久的に結合することができる。この一般的なタイプの多数のパッケージが、様々な用途に提案されてきた。最も一般的には、そのようなパッケージは、通常「チップキャリア」と呼ばれる誘電要素を含む。「チップキャリア」は、誘電要素上にメッキ又はエッチングされた金属構造体として形成された端子を有する。これらの端子は、典型的には、チップキャリア自身に沿って延びる薄いトレースのような特徴、及びチップのコンタクトと端子又はトレースとの間に延びる微細リード又はワイヤによって、チップ自身のコンタクトへ接続される。これらのパッケージは、さらに、チップをカバーすると共にチップキャリアの上部をカバーするオーバーモールディング又は封止材を含むことができる。

0003

無線周波(「RF」)信号を生成又は処理するために使用されるチップは、通常、「RFチップ」と呼ばれ、無線装置、例えば携帯電話及び無線データ通信装置で使用される。無線装置の採用が増加するにつれて、RFチップでの使用に特に適したパッケージの必要性が増加している。RFチップは、典型的には、動作中にかなりの熱量を生成する。さらに、RFチップは、外部回路への低インピーダンス接続を必要とし、またある場合には、かなりの電流を処理できる接続を必要とする。さらに、RFチップのパッケージは、望ましくは、電磁界の望まれない伝搬がRFチップと周囲との間で起こらないようにする電気シールドを組み込まれる。例えば、送信機で使用される無線周波電力増幅器チップは、顕著なスプリアスRF放出を生成することができる。回路の他の要素は、これらの放出から保護されなければならない。逆に、受信機で使用される無線周波増幅器は、他のコンポーネントによって生成されたRF放出から絶縁されるべきである。

0004

RFチップ自身とは別個の他のコンポーネント、例えば、インダクタカップラチョークキャパシタ、及び抵抗器を含むユニットとして、RFチップをパッケージすることが望まれる。無線装置全体微小化を容易にするため、パッケージ全体をできるだけ小さくしなければならない。さらに、そのようなパッケージは、低コスト及び高信頼性で製造可能でなければならない。これらの要因を全て考慮することは、従来まで、かなりの困難な問題を提起してきた。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の1つの態様は、少なくとも1つの下方チップ、最も好ましくは、無線周波チップ、及び下方チップの上で延びる接続要素を含む超小型電子パッケージを提供する。パッケージは、望ましくは、さらに、接続要素の上に配置された少なくとも1つの上方チップを含む。接続要素は、下方チップを越えて水平方向を外側へ延びる。最も好ましくは、接続要素は、1つ又は複数の誘電層、及び誘電層に沿って延びる1つ又は複数のトレース層を含む。例えば、接続要素は単一層又は多層剛性回路基板であるか、又は通常、「テープ」と呼ばれる可撓性回路パネルであってよい。

0006

パッケージは、最も好ましくは、コンポーネントのアセンブリをさらに含む。このアセンブリは、ここでは底部平面要素と呼ばれ、複数の端子及び熱導体を含む。好ましくは、熱導体は、各々の端子の面積よりも実質的に大きい面積を有する要素である。熱導体は、最も望ましくは、少なくとも1つの下方チップと少なくとも部分的に整列し、下方チップが熱導体の上に存在し、熱導体と熱伝達関係にある。端子は、最も好ましくは、熱導体とほぼ共面であり、これらコンポーネントの全てが下方チップよりも低い垂直レベルに存在する。端子及び熱導体はパッケージの底面に露出され、パッケージが取り付けられるとき、これらの要素を、回路基板又は他の外部基板の対応する要素へ結合することができる。

0007

特に好ましい配列において、下方チップは能動半導体チップ、最も好ましくはRFチップ、例えばRF電力増幅器チップであり、上方チップは1つ又は複数の集積受動チップを含む。そのような集積受動チップは、多数の受動コンポーネント、例えば抵抗器、キャパシタ、及びインダクタを組み込まれている。本発明のこの態様に従った好ましい構造体において、端子は、下方半導体チップによって占拠される区域の外側で、パッケージの周辺に隣接して配置される。リードは、これらの端子から接続要素へ上方に延びる。したがって、接続要素は、下方チップの上の平面で水平方向に信号を搬送し、リードは信号を端子へ下方に搬送する。言い換えれば、チップキャリアは、下方チップのコンタクトから接続要素の周辺へ信号トレース水平移動又は「ファンアウト」を処理する。上方チップは任意のサイズであってよい。典型的には、集積受動チップ内に組み込まれる受動コンポーネントの全ては、比較的小さなサイズの集積受動チップとして提供されてよい。特に好ましい配列において、熱導体、端子、及びリードは、単位的リードフレームの要素として製造される。したがって、リードは、端子と接続要素との間に低インピーダンス接続を提供するロバストで厚い構造体にすることができる。さらに、接続要素上の経路設計は、比較的複雑でなくなり、比較的大きくて広いトレースに余裕を提供することができる。以下でさらに説明するように、上方チップは下方チップの直ぐ上に取り付けることができ、したがって上方及び下方チップ間の通信は、非常に短い線、例えば上方及び下方チップの整列コンタクト間の直接垂直接続によって処理可能である。好ましい接続要素は、チップ自身よりも実質的に安価な単位面積当たりコストを有する。したがって、チップ自身のほかに接続要素を使用して信号の水平移動を提供することは、パッケージのコストを実質的に低減する。

0008

本発明の更なる実施形態に従ったパッケージは、誘電要素、及び誘電要素に沿って延びるトレースを組み込まれた接続要素を含み、接続要素は上面及び底面を有する。パッケージは、接続要素の底面に取り付けられた少なくとも1つの下方チップを含み、少なくとも1つの下方チップはコネクタから遠い表面を有し、該表面はコネクタの下のレベルで低い基準面を定める。本発明のこの態様に従ったパッケージは、低い基準面以下に配置された複数の能動端子を含み、さらに能動端子と接続要素との間に延びる細長ストリップの形態をした複数の能動リードを含む。能動リードはトレースの少なくとも幾つかへ接続される。最も望ましくは、能動リードの少なくとも幾つかは、接続要素上のトレースよりも厚い。そのような構造体は、リードフレームの要素として能動リードを設けることによって製造可能である。本発明のこの態様に従ったパッケージは、接続要素の上面に取り付けられた1つ又は複数の上方チップをさらに含み、望ましくは、能動リード及び少なくとも1つの下方チップを取り巻く封止材をさらに含む。

0009

本発明のさらに他の態様は、上面及び底面を有すると共にエッジを有するプレートを組み込まれた単位的金属リードフレームを提供する。本発明のこの態様に従ったリードフレームは、1つ又は複数の一時的要素及び複数の能動端子をさらに含む。複数の能動端子は、例えばプレートの1つ又は複数のエッジに沿った行として、プレートから水平方向に間隔を空けられる。最も好ましくは、能動端子は一時的要素を介してのみプレートへ接続される。リードフレームは、望ましくは、複数の能動リードをさらに含む。これらの能動リードは、能動端子から上方へ突き出ており、またプレートの上面の上へ突き出ている。最も好ましくは、これらの能動リードは、さらに、プレートの方へ内側に延びる。望ましくは、一時的要素は、能動端子を越えてプレートに対して外側へ延びる。例えば、能動端子がプレートのエッジに沿って延びる行として配置される場合、一時的要素は能動端子の行の横で延びるストリップを含んでよく、能動端子の各々の行は1つのそのようなストリップとプレートとの間に配置される。以下で説明するように、これらの構造体は、他のコンポーネントのアセンブリの後、プレートから能動端子及び能動リードを切り離すことを容易にする。本発明のこの態様に従ったリードフレームは、前述したようにパッケージの製造に使用することができる。

0010

本発明の更なる態様は、超小型電子パッケージを作る方法を提供する。本発明のこの態様に従った方法は、望ましくは、上面及び底面を有する接続要素を組み込まれたサブアセンブリアセンブルするステップを含み、1つ又は複数の下方チップが、熱導体、及び熱導体とほぼ共面の能動端子を含む底部平面アセンブリを有する底面へ取り付けられる。アセンブリステップは、望ましくは、下方チップが接続要素と熱導体との間に存在し、したがって接続要素が熱導体の上に配置され、また1つ又は複数の下方チップの上に配置されるように実行される。方法は、接続要素を能動端子へ電気的に接続するステップをさらに含む。最も好ましくは、底部平面アセンブリは能動端子から上方へ突き出る能動リードを含み、したがって接続要素はアセンブリステップで能動リードと並置される。言い換えれば、底部平面アセンブリは、望ましくは、例えば熱導体の平面から上方へ突き出る能動リードを有する前記のリードフレームのような構造体を含み、アセンブリステップは、能動リードの間へ下方チップを降下させて熱導体と近接させるように実行される。このプロセスで使用されるサブアセンブリは、上面へ取り付けられた1つ又は複数の上方チップをさらに含んでよい。

0011

本発明の1つの態様によれば、底部パッケージ要素及び上部パッケージ要素を含むパッケージされたチップが提供される。パッケージ要素の各々は、上方を向いた上面及び下方を向いた底面を有する。各々のパッケージ要素は、1つ又は複数の誘電層及び複数の導電性要素をさらに含む。

0012

上部パッケージ要素は底部パッケージ要素の上に存在し、上部パッケージ要素と底部パッケージ要素との間に内部空間を定める。底部パッケージ要素の導電性要素は、底部パッケージ要素の底面に露出された底部端子を含む。上部パッケージ要素の導電性要素は、上部パッケージ要素の上面に露出された上部端子を含む。

0013

1つ又は複数のチップは、内部空間に配置され、少なくとも1つのパッケージ要素の少なくとも幾つかの端子へ接続される。上部パッケージ要素の導電性要素は、無線周波エネルギーが1つ又は複数のチップと上部パッケージ要素の上の空間との間で放射伝搬しないように実質的に妨害する。

0014

本発明の好ましい態様によれば、上部及び底部パッケージ要素の少なくとも幾つかの端子が、相互に電気的に接続される。望ましくは、少なくとも1つのチップが、無線周波アナログ信号を処理するように構成され、例えば無線周波電力増幅器であってよい。

0015

本発明の特定の好ましい態様によれば、第1のチップ及び第2のチップがパッケージされたチップの中に含まれ、各々のチップは、コンタクトを有する前面、裏面、及び前面と裏面との間で延びるエッジを有し、第1及び第2のチップは向き合った配列で積層され、第2のチップの裏面はパッケージ要素の1つに対面する。

0016

好ましい配列によれば、第2のチップの面は第1のチップの面よりも大きく、第2のチップは少なくとも1つの水平方向で第1のチップを越えて延びる。

0017

本発明の他の態様によれば、少なくとも1つのエッジを有する少なくとも1つのチップ、底部パッケージ要素、及び上部パッケージ要素を含むパッケージされたチップが提供される。パッケージ要素の各々は、上方を向いた上面及び下方を向いた底面を有する。上部パッケージ要素は、チップ及び底部パッケージ要素の上に存在し、パッケージ要素は、それらの間に、チップが配置される内部空間を定める。

0018

本発明のそのような態様によれば、底部パッケージ要素の導電性要素は、底部パッケージ要素の底面に露出された底部端子を含む。上部パッケージ要素の導電性要素は、上部パッケージ要素の上面に露出された上部端子を含む。

0019

チップは、少なくとも1つのパッケージ要素の少なくとも幾つかの端子へ接続される。リードは、パッケージ要素の1つ又は両方から内部空間の中へ延びる。本発明のそのような態様によれば、上部及び底部パッケージ要素の少なくとも幾つかの導電性要素は、リードを介して相互に接続される。

0020

本発明のこの態様に従った好ましい配列において、少なくとも1つのパッケージ要素上の導電性要素はトレースを含み、リードの少なくとも幾つかはトレースと一体的に形成される。代替的に、又は追加的に、リードの少なくとも幾つかはワイヤボンドを含む。1つの実施形態において、リードは、チップと底部パッケージ要素との間に延びる底部リード、及びチップと上部パッケージ要素との間に延びる上部リードを含む。望ましくは、リードは、1つのパッケージ要素の導電性要素の少なくとも幾つかを、他のパッケージ要素の導電性要素の少なくとも幾つかへ直接接続する相互接続リードをさらに含む。

0021

本発明の好ましい態様によれば、パッケージされたチップは、相互接続柱をさらに含む。この相互接続柱は、上部パッケージ要素と底部パッケージ要素との間に延びて、パッケージ要素上の導電性要素の少なくとも幾つかを相互に接続する。

0022

他の態様によれば、パッケージされたチップは、ボール相互接続構造体をさらに含む。このボール相互接続構造体は、上部パッケージ要素と底部パッケージ要素との間に延びて、パッケージ要素上の導電性要素の少なくとも幾つかを相互に接続する。

0023

望ましくは、特定の好ましい態様によれば、1つ又は複数のチップは、上部パッケージ要素の上に配置され、上部パッケージ要素の少なくとも幾つかの端子へ接続され、上部パッケージ要素の導電性要素は、無線周波エネルギーが、内部空間に配置された1つ又は複数のチップと上部パッケージ要素の上に配置された1つ又は複数のチップとの間で放射伝搬されないように実質的に妨害する。

0024

本発明の好ましい態様によれば、キャップパネルが提供される。このキャップパネルは、上部パッケージ要素の上に存在し、キャップパネルと上部パッケージ要素との間で上部空間を定める。キャップパネルは、アンテナの少なくとも一部分を定める導電性要素を含む。望ましくは、キャップパネルの導電性要素は、アンテナと上部空間との間に配置されるシールドを定める。

0025

本発明の他の好ましい態様によれば、上部及び底部パッケージ要素及びキャップパネルは、少なくとも2つの折り畳み部分を有する単位的シート一体化部分を含む。

0026

本発明の他の態様によれば、無線周波電力増幅器(RFPA)を含む第1のチップ、及び第1のチップへの垂直積層関係で配置された少なくとも1つの他のチップを含む電子アセンブリが提供される。パッケージは、チップを保持するために使用される。パッケージは、回路パネルへ取り付けるように構成された底部端子、チップ間の相互接続、及び無線周波エネルギーが、アセンブリの第1のチップと少なくとも1つの他のチップとの間で放射伝搬することを実質的に妨害するように構成されたシールドを含む。シールドは、望ましくは、第1のチップとアセンブリの外部空間との間に設けられる。パッケージは、望ましくは、アンテナの少なくとも一部分を含む。シールドは、望ましくは、第1のチップから放射されたRFエネルギーから少なくとも1つの他のチップを遮蔽するように構成される。

0027

特定の好ましい態様によれば、電子アセンブリは、携帯電子通信装置ハンドセット、及びハンドセットを含むセルラ移動通信装置の一部分を形成する。

0028

本発明のさらに他の態様によれば、少なくとも10ミリワットRF電力を生成するように構成された無線周波電力増幅器(RFPA)を有する第1のチップを含む電子アセンブリが提供される。弾性表面波チップを含む第2のチップも、アセンブリ内に設けられる。第1及び第2のチップはパッケージによって保持され、このパッケージは、回路パネルへ取り付けるように構成された底部端子、及び第1のチップと第2のチップとの間のシールドを含む。シールドは、望ましくは、第1のチップから放射されたRFエネルギーから第2のチップを遮蔽するように構成される。

0029

望ましくは、パッケージは約0.5cm3未満の容積を占める。

0030

本発明のさらに他の好ましい態様によれば、少なくとも1つの下方チップを含むパッケージされたチップが提供される。下方チップの上に延び、下方チップを越えて水平方向に延びる上部パッケージ要素が設けられる。少なくとも1つの下方チップが、上部パッケージ要素へ取り付けられる。複数のリードが、上部パッケージ要素から下方へ延びる。そのような配列において、上部パッケージ要素及びリードは、無線周波エネルギーが、下方チップと上方パッケージ要素の上の空間との間で放射伝搬しないように実質的に妨害する。

0031

この態様のさらに好ましい変形は、下方チップのエッジの周りに延びるエンクロージャを含む。リードは、無線周波エネルギーが、下方チップとエンクロージャの外部空間との間で放射伝搬しないように実質的に妨害する。本発明の好ましい態様によれば、リードは、例えば予備成形はんだ特徴、柱、ワイヤボンド、及びチップキャリアと一体的に形成されたリードからなるグループから選択される。

0032

特に好ましい態様において、少なくとも1つの下方チップは、例えば無線周波(RF)送信機、RF電力増幅器、RFエネルギースイッチ、及びフィルタからなるグループから選択された機能要素を含む。フィルタは、例えば弾性表面波タイプのフィルタであってよい。

0033

本発明のさらに他の特に好ましい態様によれば、1つ又は複数の上方チップがパッケージ要素の上に配置される。1つ又は複数の上方チップは、例えばRF受信機低雑音増幅器、RFミクサ、IFミクサ、サンプラ発振器、及び信号プロセッサからなるグループから選択された1つ又は複数の機能要素を含む。

0034

本発明のこれら及び他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面と関連させて以下で記述される詳細な説明から容易に明らかとなるであろう。

発明を実施するための最良の形態

0035

本発明の1つの実施形態に従ったリードフレーム20(図1)は、銅のような金属、例えば50〜500ミクロン厚ほどの銅から単位的構造体として形成される。この実施形態に従ったリードフレームは、中央熱導体又はプレート22を含む。プレート22は、一般的に長方形であり、ここではプレートの能動エッジと呼ばれる一対の対向するエッジ24、及びグラウンドエッジと呼ばれる更なる一対の対向するエッジ26を有する。プレートは、上面28及び底面30を有する。リードフレームは、グラウンドバス32と呼ばれる一対の小さな長方形プレートをさらに含む。グラウンドバス32は、中央プレートのグラウンドエッジ26と平行に延びている。グラウンドバス32の一方又は両方は、完成したアセンブリ内のグラウンド接続として使用可能であるか、電力を供給する電力バスとして使用可能である。今後、グラウンドバスという用語は、どのような方法であれ、それが使用される構造体を意味する。グラウンドバスは、中央プレート22から外側へ突き出るグラウンド支柱34のセットによって、中央プレート22へ接続される。一時的要素又はレール36は、各々の能動エッジ24に沿って延びる。各々の一時的要素は、追加の一時的要素又はレール38によってグラウンドバス32へ接続される。中央プレート22、グラウンドバス32、支柱34、及び一時的要素36及び38は、全て共通平面の中にある。

0036

そのようなリードフレーム又は一般的に他の平面構造体を参照して、この開示で使用されるとき、「水平」という用語は、構造体の平面方向、即ち、図1図面シートに沿った方向、及び図2の左右への方向を意味するように使用される。「垂直」及び対応する「上方」及び「下方」という用語は、この平面を横断する方向を意味する。さらに、「水平方向を外側へ」という用語は中央プレート22から離れる方向を意味し、「内側へ」という用語はプレートの中央へ向かう水平方向を意味する。

0037

グラウンドリード40のセットは、各々のグラウンドバス32から上方へ突き出る。各々のグラウンドバスに関連づけられたグラウンドリードは、さらに、グラウンドバスからプレート22へ水平方向を内側へ突き出る。図1で最も良く分かるように、各々のグラウンドバス32に関連づけられたグラウンドリード40は、グラウンドバスを中央プレート22へ接続するグラウンド支柱34と交互に存在する。図2で最も良く分かるように、各々のグラウンドリード40は、その内端上方ランド41を定める。

0038

中央プレート22の各々の能動エッジ24に沿って、能動リード42の行が設けられる。各々の行の能動リードは、そのような行に隣接した能動エッジに沿って延びる一時的要素36と一体化されている。各々の能動リードは、一時的要素から内側へ突き出され、さらに一時的要素の上の平面上へ上方へ突き出される。図3で最も良く分かるように、各々の能動リードは、プレート22の平面の上で、リードの内端で上方ランド43を定め、プレートから遠く一時的要素36に隣接して、リードの外端下方ランド45又は能動端子を定める。能動リードの上方ランド43は、望ましくは、グラウンドリードの上方ランド41と共面であり、下方ランド45は、望ましくは、プレート22の底面30と共面である。

0039

リードフレーム20は、望ましくは、前述したようなリードフレームの多数を組み込まれた連続又は半連続テープ、ストリップ、又はシートの形態で提供される。例えば、図1において、前述したリードフレーム20は、隣接したリードフレーム20aの部分と連結して示される。リードフレームは、一時的要素36に沿って、及びグラウンドバス34の外端及び隣接した一時的要素38に沿って、相互に連結している。

0040

サブアセンブリ50(図4図6)は、回路パネルの形態をした接続要素52を組み込まれている。この回路パネルは、上面56及び底面58を定める誘電層54を有する。回路パネルは一般的に長方形であり、ここではグラウンドエッジと呼ばれるエッジ53、及びここでは能動エッジと呼ばれるエッジ55を定める。誘電要素54は、上面56に導電性要素又はトレース60を有し、また底面58に導電性要素又はトレース62を有する(図5)。接続要素上の導電性特徴は、典型的には、可撓性回路で通常使用されるように、5〜50μm厚ほどの金属層から形成される。これらの特徴は、可撓性回路又は回路基板の製造で使用される既知のエッチング又はメッキプロセスによって形成可能である。回路パネルは、その上面で取り付けパッド64を定め、その底面で取り付けパッド65を定める。図5でさらに分かるように、回路パネルは、その上面と底面との間に延びる導電性貫通バイア66を含む。バイア65の幾つかは、上面のパッド64を底面の対応パッド66へ直接相互接続する。他のバイア、例えばバイア65(図6)は、上面トレース60aを底面トレース62aへ相互接続する。サブアセンブリ50は、望ましくは、同一の誘電層上に形成された多数の接続要素を組み込まれた連続ストリップ又はテープ(図示せず)の形態で提供される。これらの接続要素の特徴は、前述したリードフレームのストリップ又はテープ内の隣接したリードフレーム間反復距離に等しい反復距離で提供される。

0041

回路パネルは、普通に使用されるタイプの誘電層を有することができる。例えば、回路パネルは、FR−4又はFR−5エポキシ補強グラスファイバボード、BT樹脂及び/又はポリイミドの誘電層54を含むことができる。BT樹脂及び/又はポリイミドは、補強又は非補強回路パネルで使用可能である。代替的に、回路パネルは、可撓性誘電層を有するテープとして形成可能である。

0042

接続要素52は、比較的大きなパッド又はランド70のセットを設けられる。これらのパッド又はランド70は、接続要素の周辺部の底面58上にあり、エッジ53及び55に隣接している。トレース及び他の金属特徴は、これらのランドを、前述したパッド64及び66の幾つか又は全てに相互接続する。底面58上の導電性特徴は、大きくてほぼ長方形のグラウンド平面62bを含む。グラウンド平面62bは、グラウンドエッジ53の間に延び、グラウンドエッジに幾つかのランド70を組み込まれている。グラウンド平面62bは、底面で幾つかのパッド66からの電気絶縁を提供する開口63(図5及び図6)を有してよい。底面の導電性特徴又はトレースは、一対の大きなRFパッド62c(図6)及び広いRFトレース62dをさらに含む。RFトレース62dは、これらのパッドへ接続され、能動エッジ55に隣接したランド70へ延びる。上面の少数のトレース60のみが示される。これらのトレースは、回路の経路設計に要求されるパッド及びバイアを相互接続するため必要に応じて設けられてよい。

0043

サブアセンブリは、一対の下方チップ72をさらに含む。各々の下方チップは前面74を有し、コンタクト76がそのような前面で露出される。各々の下方チップは、さらに、裏面78、及び前面と裏面との間で延びるエッジ80を有する。下方チップは、接続要素の底面58に取り付けられ、はんだボール82又は他の導電性ボンディング材料によって底面のパッド66へ接続される。1つの例として、チップを接続要素へ連結するため、フラックスレスはんだプロセスを使用することができる。そのようなフラックスレスプロセスは、例えば、チッ素雰囲気又は他の不活性雰囲気又は真空下で実行可能である。他の例において、表面に金を有するか、金で形成されたスタッドバンプ又はボールを、スズの接触面を有する接続要素52の対応ランド66又は他の特徴へ拡散結合することができる。望ましくは、チップが依然としてダイスされる前のウェーハ形態にあるとき、金のスタッドバンプがワイヤボンダによってチップ上に形成される。そのようなプロセスは、金のスタッドバンプが、所望の高レートで適用され、バンプピッチ及び高さが良好に制御されることを可能にする。金のスタッドバンプがランド上に設けられ、両立するボンディング面がチップ上に設けられる逆の変形も使用されてよい。

0044

下方チップ72は、接続要素の中央に隣接して並んで取り付けられ、したがってエッジ53及び55から離れている。言い換えれば、接続要素は下方チップを越えて水平方向を外側へ延び、したがってランド70は下方チップを越えて外側へ突き出る。サブアセンブリはさらに上方チップ84を含む。上方チップ84は、コンタクト88を有する前面86、裏面又は上向き面90、及び前面と裏面との間に延びるエッジ92を有する。上方チップは、下方チップと実質的に同じ方法で接続要素の上面56に取り付けられ、したがって上方チップのコンタクト88は、例えばはんだボール又は他の導電性ボンディング材料94によって、接続要素の上面のパッド64へ結合される。チップは、通常のボンディング手法、例えば、フリップチップボンディングで普通に使用される手法によって、接続要素へアセンブルされてよい。このようにしてチップを取り付けたとき、チップは相互に接続され、また接続要素のランド70に接続される。上方チップ84は下方チップ72の上に取り付けられるので、上方及び下方チップのコンタクトの幾つか又は全ては、相互に整列することができる。上方チップ及び下方チップ間の相互接続の幾つか又は全ては、短い直線貫通接続になることができ、各々のそのような直線貫通接続は、下方チップのコンタクト82及びそれと整列した上方チップのコンタクト88の間に延びる単一の導電性バイア65によって定められる。

0045

この実施形態において、下方チップ72は能動の無線周波チップ、例えば無線周波電力増幅器チップであり、上方チップ84は受動コンポーネント、例えば抵抗器及びキャパシタを有するが、能動コンポーネントを有しない集積受動チップである。図示された状態において、例えばランド70をテスト取付具のコンタクトに係合することによって、サブアセンブリが適切に機能するかをテストすることができる。さらに、接続要素52の上に、追加のコンタクトポイント又はテストランド(図示せず)を設けることができる。さらに、接続要素自身が、受動コンポーネント、例えば抵抗器、キャパシタ、及び特にインダクタを含んでよい。前述した国際出願PCT/US02/27509のある実施形態で説明されているように、インダクタは、回路パネルのトレース及び他の導電性要素によって形成することができ、また、例えば回路パネルのトレースとチップの1つにある導電性要素とを相互接続することによる要素間相互接続によって形成することができる。例えば、インダクタは、上方又は受動チップ84の導電性要素と組み合わせたパネル又は接続要素52の導電性要素によって定められてよい。

0046

本発明の実施形態に従ったアセンブリ方法において、サブアセンブリ50は、前述したリードフレーム20へアセンブルされる。図4及び図6で最も良く分かるように、サブアセンブリ50はリードフレームの上に整列され、接続要素のグラウンドエッジ53に隣接したランド70は、グラウンドリードの上方ランド41の上にあり、能動エッジ55に隣接したランド70は、能動リードの上方ランド43の上にある。サブアセンブリを下方へ移動するか、リードフレームを上方へ移動することによって、サブアセンブリはリードフレームに対して相対的に下方へ進められ、接続要素のランドをリードフレームの上方ランドに係合する。ランドを相互に係合する前に、はんだボール又は他の導電性ボンディング材料96が、接続要素のランド70の上又はリードフレームのランドの上に提供される。例えば、下方チップ72を取り付けるためはんだボールを適用するために使用された同じプロセスで、はんだボール96を適用してよい。代替的に、リードフレームとサブアセンブリとをアセンブルする前に、リードフレームを「スズメッキする」か、上方ランド41及び43の上に、はんだ又は他のボンディング材料の薄いコーティングを設けてよい。拡散ボンディング材料のセット、例えば、接続要素のランド70上のスズ層及びリードフレームのランド41及び43上の金層、又は逆にしたものが使用されてよい。接続要素のランド70は、リードフレームのランドへ結合され、それによって接続要素の導電性要素をリードフレームの能動リード及びグラウンドリードへ電気的に接続する。下方チップの裏面78は、リードフレームの中央プレート又は熱導体22と直接当接されてよい。代替的に、望ましくは比較的薄くて熱伝導性ダイアタッチ層が、下方チップの裏面と中央プレートとの間に設けられてよい。ダイアタッチは金属ダイアタッチであってよく、例えば、はんだが使用されてよい。代替的に、金属間ボンドが使用されてよい。例えば、リードフレームの熱導体22は銅から形成され、下方チップ72のメタライズド面に協力ボンディング面を与えるスズ、はんだ、又は他の金属ボンディング材料の薄い層を設けられてよい。下方チップ72の裏面は、望ましくは、金のコーティングでメタライズされ、下方チップ72が熱導体22のスズメッキされた面へ連結されたとき、スズ−金又ははんだ−金のコンタクトが形成される。逆の配列も使用可能であり、下方チップの裏面がスズのコーティングによってメタライズされ、熱導体が金でコーティング、例えばメッキされる。望ましくは、このプロセスは、リードフレームが他の隣接リードフレーム一緒に依然として連続ストリップ又はテープの形態である間、及びコネクタ50も連続ストリップ又はテープの形態である間に実行され、したがって単一の作業で複数のサブアセンブリが複数のリードフレーム又は底部平面要素と一緒に結合される。

0047

サブアセンブリがリードフレームと連結された後、結果のアセンブリは、保護樹脂、例えば、エポキシ、ポリイミド、又は他の誘電合成物でオーバーモールディングすることによって封止される。このプロセスは、通常の鋳型の中で実行されてよい。望ましくは、リードフレームの底面は、このプロセスの間、膜又は他の一時的カバー(図示せず)によって保護されるか、鋳型(図示せず)の表面の1つによって保護され、モールディングプロセスでは、これらの底面に樹脂が付着しないようにする。

0048

図9Aで示される上記の実施形態の変形において、グラウンドリード40aの幾つか又は全ては、熱導体22へ取り付けられ、そこから水平方向を外側へ延び、接続要素52の対応リードへ結合される上方リード41aを定める。そのような場合、リードフレーム20の1つ又は複数のグラウンドバス32は、熱導体へ接続されるとき除去可能であり、グラウンドへの導電性相互接続が熱導体を介してさらに提供される。

0049

封止の後、ストリップ又はテープ内の様々なリードフレーム上に形成された封止アセンブリは、相互から分断又は「単独化」される。単独化プロセスの間、一時的要素36及び38及びグラウンドバス32の外側マージンは、リードフレームの残り部分から切除される。これらの一時的要素及び外側マージンはアセンブリのアウトボードエッジに存在するから、それらは単独化プロセスの間に他のコンポーネントを損傷することなく除去可能である。さらに、これらの要素が除去される時点で、アセンブリの他の要素が封止材によって支持及び保持される。結果のアセンブリ(図7図9)は、封止材の集合体100に埋め込まれた接続要素52及びチップ84及び72を有する。集合体は、熱導体の平面近くの底面120、グラウンドバス32に隣接する底面から上方に突き出るグラウンドエッジ面122、及び能動端子45の行で底面から上方に突き出る能動エッジ面124を有する。この状態で、各々の能動リード42及び能動端子45は、他の能動リード及び能動端子から電気的に絶縁されるが、封止材集合体100によって定位置に維持される。グラウンドリード40及び能動リード42(図9)の上方部分も封止材の中に埋め込まれ、これらのリードは接続要素52に対して定位置に固定される。しかし、グラウンドバス32及び能動リードによって定められた下方ランド45は、集合体の底面120で露出されたままである。同様に、中央プレート又は熱導体22の底面も、集合体の底面で露出されたままである。熱導体、グラウンドバス、及び端子は、下方チップ72の裏面によって定められた下方基準面91の下に存在する。モールディングに使用された実際の条件に依存して、これらの面は、封止材集合体の周囲底面に対して凹まされるか、周囲封止材の下へ少し突き出るか、図8及び図9で分かるように封止材の底面と同じ高さであってよい。しかし、グラウンドバスの表面、中央プレート、及び能動リードの下方ランドはアクセス可能に残され、したがってそれらは、パッケージの底、即ち、図8及び図9で下方に面した表面へ適用されるボンディング材料によって接触可能である。図7及び図9で最も良く分かるように、下方ランド又は能動端子45は、封止材集合体100のエッジ124に隣接して配置され、したがってパッケージのエッジに隣接して配置される。グラウンドバス32も、封止材集合体100の他のエッジ122に隣接して配置される。

0050

結果のパッケージは、回路基板102又は他の回路パネルへ表面実装することができる。望ましくは、回路基板は、グラウンドバス32、下方ランド又は能動端子45、及び中央プレート22のパターンに対応するパターンで配列されたグラウンドコンタクト104、能動コンタクトパッド106(図9)、及び大きな熱コンタクトパッド(108)を有する(図8)。パッケージは、はんだ接合によって回路基板へ結合可能である。望ましくは、はんだ110又は他のボンディング材料の層が、中央プレート又は熱導体22と熱パッド108との間に設けられ、ボンディング材料112の小さな集合体が、グラウンドコンタクトパッド104とグラウンドバス32との間に設けられる。ボンディング材料114の他の集合体が、他のコンタクトパッド106と能動端子45との間に設けられる。ここで再び、ボンディング材料は、リードフレーム上の事前スズメッキ又はコーティングとして提供されてよい。回路基板は、能動端子45に関連づけられたコンタクトパッド106の各々への適切な信号接続を有する。したがって、能動端子45は、パッケージされたアセンブリの能動信号コンタクトとして働く。グラウンドバス32及び中央プレート22は、グラウンドコンタクトとして働く。さらに、ボンディングされたプレート22は、下方チップ72及びパッケージの他の要素から回路基板へ熱を伝導する熱導体として働く。プレート又は熱導体22は、大きな表面積及び高い熱伝導率を有する。ボンディング材料の大きな集合体110は、プレートから回路基板上の熱パッド108への同様な低抵抗通路を提供する。能動リード42及びグラウンドリード40は、接続要素52の導電性要素と回路基板との間にロバストな接続を提供する。中央プレート又は熱導体22は、下方チップ72の下で電磁シールドを提供する。さらに、大きなグラウンド平面62B(図6)及び接続要素52上の他の金属コンポーネントは、下方チップの上部の上で追加のシールドを提供する。

0051

図10のアセンブリは、図7図9に関して前に説明したアセンブリとほぼ同じである。しかし、図10のアセンブリは、2つの下方チップ172及び2つの上方チップ184を含む。下方又は能動チップ172は、無線周波チップ、例えばヒ化ガリウム技術で製造された高性能チップ、及び相補型金属酸化物半導体(CMOS)チップ、例えば電力制御チップを含む。上方チップ184は、望ましくは、集積受動デバイスを含む。1つの上方チップ184は、下方チップ172の各々に関連づけられる。関連づけられたチップのコンタクトは相互に整列され、図4図6を参照して前に説明した接続と類似の直線貫通接続を、上方及び下方チップの間に提供する。接続要素152は、幾つかの金属層、例えば4層の金属層を含む多層積層基板MLC)を含んでよい。上方チップ184及び下方チップ172は、前述した方法と同じようにして接続要素152へ取り付けられたフリップチップである。

0052

接続要素152及びチップ172及び184のアセンブリは、リード140をパッド170へ結合し、下方チップの裏面をリードフレームの熱導体123へ当接するか、下方チップの裏面を熱導体へ結合することによって、前述した方法と同じようにしてリードフレームへ取り付けられる。

0053

連結されたアセンブリの封止及び単独化は、望ましくは、図7図9に関して前に説明した方法とほぼ同じようにして実行される。しかし、この実施形態において、エッジ面121がグラウンドバス32の内側に存在するように、即ち、グラウンドリード140の端子を形成するグラウンドバス32が、封止材集合体の隣接したエッジ面を越えて外側へ突き出るように、封止材100が適用される。グラウンドバスへ接続されたグラウンドリード140は、封止材の外側上方へ突き出され、アセンブリの底部平面の上で封止材の内側へ延びる。能動リード(図示せず)は類似の構成を有し、これらのリードに関連づけられた端子も、封止材集合体のエッジを越えて外側へ突き出る。アセンブリが回路パネルへ取り付けられたとき、はんだフィレット177が端子の上面、即ち、グラウンドバス32の上面及び能動リードに関連づけられた端子の上面に形成されてよい。はんだフィレットは、端子を回路パネルへ接続するはんだと一体化されてよい。はんだフィレットは、回路パネルへの向上した熱伝導を含めてパッケージからの向上した熱消散を提供する。

0054

図11の実施形態において、パッケージの底部平面要素は、リードフレームではなくチップキャリアによって定められる。チップキャリア200は、中央熱導体204及び端子206を有する底部平面誘電層202を含む。この実施形態における端子及び熱導体は、誘電層を通って延びる孔210によって、誘電層の底面208に露出される。誘電層は、さらに、その中を通って延びるボンドウィンドウ212を有する。端子206に関連づけられたリード214は、端子と一体的に形成されてよい。リード214は、端子206及び熱導体210の平面でボンドウィンドウを横切って延びてよい。この状態において、アセンブリの前に、例えば脆い要素(図示せず)によって、リードの内端216を熱導体204へ一時的に接続してよい。サブアセンブリ50と類似したサブアセンブリ250が、そのようなキャリアと一緒にアセンブルされてよく、リード214が上方へ曲げられて、接続要素252の周辺でランド270へ結合されてよい。例えば、ボンディングツールがボンドウィンドウを通って進められ、リードを曲げて結合する。リードボンディング作業は、例えば米国特許第5,915,752号に開示される作業とほぼ同じである。この米国特許の開示は、ここで参照して本明細書に組み込まれる。結果のアセンブリは、底部平面要素の端子206及び誘電要素202の上面に被さる封止材集合体218を形成するように封止される。封止プロセスは、例えば、誘電要素206の上面の上に封止材を導入する前にボンドウィンドウ212をカバーすることによって、端子206及び熱導体204を露出したままに残すように実行される。この実施形態においても、接続要素252上の導電性要素(図示せず)は、チップと接続要素のランド270との間の接続として働く。ここで再び、接続要素252は、下方チップ272を越えて水平方向を外側へ延びる。

0055

さらに他の実施形態(図12)に従ったパッケージは、底部平面要素300を使用する。底部平面要素300は、図11を参照して前に説明した対応要素と類似した誘電層302、端子306、及び熱導体308を組み込まれる。しかし、この実施形態において、接続要素352の導電性特徴を端子306へ接続するリード314は、接続要素352の導電性要素と一体的に形成されたストリップとして提供される。リード314は、接続要素352のエッジから外側へ突き出てよい。代替的に、リード314は、最初、接続要素の誘電層内でボンドウィンドウ312を横切って延びてよく、前述したプロセスと同様のプロセスを使用して、ボンディングツールによって接続要素の平面から下方へ変位されてよい。接続要素と端子との間で上方及び下方へ延びるリードを提供する他の方法が使用されてよい。例えば、接続要素から別個に、及び底部平面要素から別個に形成されたワイヤボンド又は他のリードが使用されてよい。図12で示されるように、封止材集合体318及び他のコンポーネントは、導電性電気シールド又は入れ物320によってカバーされてよい。更なる変形において、ヒートシンクが封止材集合体の上面にのみ設けられてよい。ヒートシンク、シールド、又は入れ物320は、上方チップ84の裏面上に直接配置されるか、熱伝導性グリース又は他の流動可能材料322の層によってそこへ接続されてよい。更なる変形において、アセンブリがパネルへ取り付けられるとき、入れ物320の底部エッジが回路パネルへはんだ付けされて、グラウンド接続を提供し、またパネルへの熱伝導を向上してよい。そのような入れ物は、図10を参照して前に説明したフィレットと類似したはんだフィレットを設けられてよい。はんだフィレットは入れ物の側面に沿って上方へ延びる。

0056

任意数の下方チップ及び任意数の上方チップが使用されてよい。さらに、能動RFチップ及び集積受動チップ以外のチップが使用されてよい。例えば、論理チップメモリチップなどのチップが、集積受動チップに加えて、又はそれに代えて設けられてよい。さらに、パッケージは、接続要素又は底部平面要素へ取り付けられた離散的電気コンポーネントを含んでよい。前述した実施形態において、チップは、前面又はコンタクト保有面を接続要素へ向けて取り付けられる。しかし、1つ又は複数のチップが前面を接続要素へ向けなくてもよく、そのようなチップのコンタクトは、リード、例えばワイヤボンドによって接続要素へ電気的に接続される。

0057

接続要素は、任意数の誘電層及び任意数の導電性特徴層を含んでよい。例えば、接続要素は、内部導電層及びその上面及び下面に層を有する多層構造体であってよい。単なる例として、内部導電層は、トレース層又は1つ又は複数のグラウンド平面、又は他の導電性平面を含んでよい。代替的に、図13で分かるように、接続要素450は、その上面に単一の誘電層及び単一の導電性特徴層を組み込まれてよい。単一の層は、上面でパッド464及びトレース460を定める。導電性特徴の幾つか又は全ては、誘電層内の孔465を介して露出され、誘電層の底面458に露出された更なるパッド466を定めてよい。同様に、誘電層のエッジに隣接したランド470は、前述したように底部平面アセンブリへ接続するため、誘電層内の孔471を介して露出されてよい。類似の構造体は、底面だけに配置された導電性要素を有してよく、両方の表面上に露出されるパッドを同じように定めてよい。

0058

本発明の更なる実施形態(図14)に従ったリードフレームは、複数の端子リード542を含む。各々の端子リード542は、図3を参照して前に説明した能動リード42の対応する特徴と類似した下方ランド又は端子545及び上方ランド543を有する。図14のリードフレームは、さらに、インダクタ501を含む。各々のインダクタは、図14の図面の平面に垂直な軸の周りで一巻き又は部分巻き協力的に定める一連のストリップ503を含む。各々のインダクタについて一対のインダクタリード505が設けられる。各々のインダクタリードは、ストリップの1つへ接続された下方端507及び上方ランドを形成する上方端509を有する。インダクタリードの上方ランドは、端子リードの上端と共面である。図14のプロセス進行中の状態において、リードフレームの要素は、一時的要素536によって相互間で物理的に接続される。この実施形態に従ったリードフレームは、図1図9を参照して前に説明した方法と同じようにして、接続要素又はサブアセンブリ(図示せず)へアセンブル可能である。接続要素は、端子リードに対応するランドを有し、インダクタリードに対応する追加ランドを有する。したがって、接続要素をリードフレームへアセンブルすることは、回路内のインダクタを接続要素上のトレースへ接続する働きをする。ここで再び、アセンブルの後、一時的要素536が除去され、相互から及びインダクタから絶縁された端子が残される。リードフレームと一体的に形成されたインダクタの使用は、リードフレームの比較的厚い金属から形成されたインダクタを提供し、したがってインダクタは非常に低い内部抵抗、及び対応的に高いQ値を有する。図14に示される渦巻きインダクタは単なる例であって、リードフレームの導電性要素をインダクタの部品として使用し、他のタイプのインダクタ、例えば前記の国際出願で説明されるインダクタを作ることができる。さらに、インダクタリードは、接続要素又は回路パネルではなく1つ又は複数のチップへ接続可能である。

0059

図14の実施形態において、回路基板へのグラウンド接続として使用される端子及びリードは、他の端子及びリードの間に介在する。言い換えれば、構造体の特定のエッジに集中したグラウンド特徴を提供することは必須ではない。さらに、図14の実施形態は、図1の実施形態で使用された熱導体又は中央プレートを省略している。熱導体は、さらに、他の実施形態、例えば図11及び図12の実施形態で省略されてよい。熱導体が省略される場合、下方チップの底面は任意的にパッケージの底面で露出されてよく、したがってパッケージが回路パネル上に取り付けられるとき、下方チップの底面は回路パネルの要素へ結合可能である。言い換えれば、下方チップの底面は、パッケージを回路パネルへ接続するように働く端子と共面であってよい。そのような配列において、表面実装の作業中又はパッケージをパネルへ取り付けるために使用される他の作業中にボンディングを容易にするため、下方チップの底面はスズメッキ又は他の方法でメタライズされてよい。

0060

図15及び図16で示される実施形態において、接続要素652はチップキャリアである。このチップキャリアは、誘電層658、チップキャリアの上側に露出されるランド654を定める上方パターン化金属層、及び下側に露出されるランド656、及び同じく接続要素又はチップキャリアの下側に露出される相互接続端子670を定める下方パターン化金属層を含む。下方パターン化金属層は、さらに、グラウンドバス691(図16)を定め、グラウンドバス691は接続要素652の底面に露出される。金属層の1つ又は両方は、さらに、トレース653を定める。トレース653は相互接続端子672をランド及びバイアに接続し、このバイアはランド656の幾つか又は全てをランド654と相互接続する。ここで再び、接続要素は、2つ以上の誘電層を含んでよく、また3つ以上の金属層を含んでよい。代替的に、図13を参照して前に説明したように、接続要素は、チップキャリアの両方の側に露出されたランドを定める1つだけの金属層を含んでよい。

0061

底部平面要素660は、図11を参照して前に説明した底部平面要素200とほぼ同じ下方チップキャリアとして提供される。したがって、底部平面要素660は、誘電層662及び誘電層の上方にあるパターン化金属層664を含む。このパターン化金属層は、能動端子672、相互接続端子671、能動端子を相互接続端子へ接続するトレース692、及び追加のコンポーネント取り付け端子676を定める。追加のコンポーネント取り付け端子は、追加のトレース(図示せず)によって相互接続端子671の幾つかへ接続される。能動端子672は、誘電層662内の孔を介して底部平面要素の底面に露出される。追加のコンポーネント取り付け端子676の幾つか又は全ては、誘電層内の孔を介して底面に露出されてよい。同じパターン化金属層は、さらに、熱導体620を定めてよい。熱導体620は、さらに、誘電層内の大きな開口を介してチップキャリアの底面に露出される。図16から最も良く分かるように、金属層は連続金属層の形態であってよい。この連続金属層は、熱導体620を定め、端子及びトレースによって占拠される領域を除いて誘電層上面のほぼ全ての上に延びる。連続金属層は、端子及びトレースを取り巻くが、金属層内の小さなギャップによって、これらの特徴から電気的に絶縁される。連続金属層は、効果的なRFシールドを提供する。

0062

1つ又は複数の下方チップ611、例えば能動無線周波チップは、接続要素652の下に配置され、前述したように、接続要素652の下側のランド656へ導電的に取り付けられる。1つ又は複数の上方チップ613、例えば1つ又は複数の集積受動コンポーネントを含む受動チップは、上方パターン化金属層654のランド654へ導電的に取り付けられる。

0063

図15で最も良く分かるように、大きなはんだボール622は、相互接続端子671と672との間に延び、それによって底部平面要素又は下方チップキャリア660上の能動端子672及び追加のコンポーネント取り付け端子676を接続要素652及びチップ611及び613へ接続する。能動端子672の幾つか又は全ては、はんだボール622aによって、接続要素上の相互接続端子670へ直接接続されてよい。言い換えれば、能動端子の幾つか又は全ても、相互接続端子として働く。大きなはんだボール622b(図16)の幾つかも、連続金属層及び熱導体620を、接続要素又は上方チップキャリア652のグラウンドバス691に接続する。大きなはんだボール622は、下方チップ613が上方チップキャリア652へ取り付けられる区域の外側に置かれるが、望ましくは、下方チップ613の複数の周辺エッジの側面に置かれる。1つ又は複数の離散的デバイス686、例えば受動電子コンポーネント、例えばキャパシタ、抵抗器、及びインダクタは、下方チップキャリア660の追加の要素取り付け端子676へ結合され、相互接続端子670及び671及び大きなはんだボール622の幾つかを介してチップ611及び613の1つ又は両方へ接続される。この実施形態において、離散的デバイス686は、接続要素又は上方チップキャリア652によってカバーされる領域の外側に配置され、接続要素652のレベルまで、又はそのレベルを越えて上方に突き出る。この配列は、全体的パッケージの高さを比較的小さく維持しながら、パッケージが比較的厚い離散的デバイスを収容できるようにする。

0064

底部平面要素又は下方チップキャリアと接続要素又は上方チップキャリアとの間の接続を形成するはんだボールを使用することは、接続要素内又は底部平面要素内のボンドウィンドウの必要性を除く。それによって、これら要素のコストが削減される。さらに、そのような接続が望ましい。なぜなら、接続要素を選択的にメタライズする必要性が除かれるからである。

0065

図15及び図16のパッケージは、最初に、チップ611及び613を接続要素652へ結合し、次に、はんだボール622を使用して接続要素652を下方チップキャリア660へ結合することによってアセンブルすることができる。下方チップ611の裏面は、望ましくは、接続要素652が下方チップキャリア660へ結合されるとき、同時に下方チップキャリア660の熱導体620へ結合される。その後で、結果のアセンブリが封止され、接続要素652の表面に被さって下方チップキャリア660と接続要素652との間に延びる封止材集合体618が形成されてよい。離散的コンポーネント686は、封止前の任意の時点で端子676へ結合可能である。代替のアセンブリプロセスは、上方及び下方チップ、接続要素652、及び下方チップキャリア又は底部平面要素660を整列させ、次に、整列された要素をリフローして、1つのステップでアセンブリの要素間にボンド接続を形成することを含む。

0066

使用中、能動端子672、熱導体620、及び任意的に、下方チップキャリア660の追加の要素端子676は、前述した方法と同じようにして、ランドグリッドアレーを形成するはんだ又は他のボンディング材料の薄い集合体又は層によって回路基板又は他の回路パネルの対応する端子へ結合される。ここで再び、熱導体又は連続層620は、望ましくは、回路パネル上の大きなグラウンドされたパッドへ取り付けられ、熱導体がグラウンド接続及びRFシールド要素の両方として働くようにされる。この実施形態の変形において、パッケージがパネルへ取り付けられるとき、下方チップの裏面が回路パネルへ直接結合されるように、熱導体は省略されてよく、下方チップの裏面はパッケージの底面に露出されてよい。

0067

図17の実施形態は、図15及び図16で示される実施形態と同様であるが、図15及び図16で示される大きなはんだボール622の代わりに、上方チップキャリア752から突き出る柱722が上方チップキャリア752を下方チップキャリア760と相互接続することが異なる。柱722は、望ましくは、エッチングによって銅又は他の金属材料から形成される。このエッチングは、例えば、米国特許第6,177,636号及び「特徴の高さを修正された回路の形成」と題する共通に譲渡された米国仮出願で説明されるような方法で行われる。この米国暫定出願は、2003年10月6日に出願された代理人ドケット第Tessera3.8−358として識別され、一連番号はまだ割り当てられていない。これら米国特許及び米国暫定出願の開示は、ここで参照して本明細書に組み込まれる。下方チップ711と相互接続するために使用されるランド730は、最初に形成された金属柱の高さを低くするため、そのような暫定出願で開示されたプロセスによって形成されてよい。

0068

望ましくは、銅柱722は、接着促進金属、例えばニッケルでメッキされ、次に耐腐食性を得るため金でメッキされる。次に、金メッキされた柱722は、ボンディング材料、例えば、はんだ、スズ、共融組成物などの集合体732によって、下方チップキャリア760の端子772へ結合される。図18の実施形態は、図17で示される実施形態と同様であるが、貫通柱822が、上方チップキャリア852から下方へではなく、下方チップキャリア860から上方へ延びるように形成されることが異なる。柱822は、ボンディング材料832によって上方チップキャリア852の対応する端子870へ連結される。

0069

図19は、本発明の他の実施形態に従ったアセンブリ1400を示す。この実施形態において、1つ又は複数のチップ1414及び1415は、下方パッケージ要素又は底部平面要素1418と上方パッケージ要素又は接続要素1430との間の内部空間に配置される。図示された特定の実施形態において、下方パッケージ要素1418は、シート状誘電要素1419を含むチップキャリアであってよい。パターン化金属導電層1420が、そのような誘電要素の上面に配置される。この金属層は、底面の下の要素へ相互接続するため、下方チップキャリア1418の底面1424で誘電層1419内の孔を介して露出される下方端子1422を定める。金属層1420は、さらに、熱導体、例えば図15を参照して前に説明した熱導体を含む。熱導体は、誘電層1418内の孔によって、下方チップキャリアの底面に露出される。ここで再び、熱導体は、任意的に、ほぼ連続した層の形態であってよい。連続した層は、金属層の他のコンポーネントの周りに延び、前述したような大きなグラウンド平面を提供する。他の変形において、他のパッケージ要素、例えばリードフレーム、底面に1つの金属層を有するか複数の金属層を有するシート状誘電要素、又は複数の誘電層を有し、また1つ又は複数の導電層、例えば前に説明した層及び’509出願で説明される層を有する多層回路パネルが、下方パッケージ要素として使用されてよい。

0070

1つ又は複数のチップは、前に説明したように、集積受動デバイスを有する受動チップ1415である。さらに、受動チップは1つ又は複数の離散的受動デバイス1441を設けられることが可能であり、デバイス1441は受動チップの前面コンタクト保有面1417へ取り付けられる。1つ又は複数のチップは、1つ又は複数の集積能動デバイスを有する「能動チップ」1414である。受動チップ1415は、望ましくは、表面実装手段、例えば、はんだボール又ははんだバンプアレー、ランドグリッドアレーなどを介して能動チップ1414へ取り付けられるフリップチップである。能動チップ1414は、上向き前面コンタクト保有面1435、及び下方チップキャリア1418への接触関係で配置される下向き裏面1437を有する。

0071

能動チップ1414の下向き裏面1437は、望ましくは、高い熱伝導率を有するボンディング材料、例えば金属ボンディング材料によって、下方チップキャリア1418の金属層1420へ取り付けられる。受動チップ1415は、上方チップキャリア1430へ取り付けられる裏面1416を有する。上方チップキャリア1430は、受動チップ1415の上に配置される。図19において、上方チップキャリア1430は多層パネルとして示される。この多層パネルは、トレースを含む金属特徴1438の複数の層、パネル底面のボンドパッド1429、パネル上面の端子1431、及びバイア1434を有する。バイア1434は、パネル内を通って延び、トレース及びバイアは、ボンドパッド1429の少なくとも幾つかを端子1431の少なくとも幾つかへ導電的に相互接続する。上部チップキャリアの金属特徴1438は、望ましくは、ほぼ連続した伝導性平面、例えば熱スプレッダ1403又はアセンブリ内で使用される動作周波数電磁放射への障壁を形成するのに十分な他の特徴を含む。他の形態のパッケージ要素、例えばリードフレーム又は1つ又は複数の金属層を有するシート状誘電要素が使用可能である。好ましくは、これらの他の形態は類似の特徴を含む。

0072

好ましくは、上方チップ1418よりも大きな面積を有し、少なくとも1つのエッジに対して上方チップ1418から突き出ている。受動チップ1418を上方チップキャリア1430へ取り付けるため、高い熱伝導率を有する材料1432が、好ましくは、受動チップ1418と上方チップキャリア1430との間に配置され、上方チップ1415がスプレッダ1403と熱伝達するようにされる。

0073

図19で示されるように、受動チップ1415上のコンタクト1401の幾つか又は全ては、底部リード1426によって下方チップキャリア1418へ電気的に接続される。底部リード1426は、ワイヤボンド及び/又は下方チップキャリア1418のトレースと一体的に形成されたリードを含んでよい。例えば、底部リード1426は、金属層1420の一部分として、端子1422と一体的に形成されてよい。これらのリードは、変形可能なリードであってよく、脆い要素によって誘電要素1419に対して定位置へ一時的に保持される端部を有してよい。そのような脆いリードの例は、図11を参照して前に説明された。図11を参照して前に説明した方法と同じようにして、下方チップキャリアの誘電要素の中にボンドウィンドウ1440を設けることができる。アセンブリの間、ボンドウィンドウを介して挿入されたツールは、チップキャリア1418の誘電要素への脆い接続からリード1426を切り離し、そのリードを曲げて、受動チップ1415上のコンタクトパッドへリードを取り付ける。

0074

図19でさらに示されるように、受動チップ1415は、ワイヤボンドの形態をした上部リード1428によって、上方チップキャリア1430へ相互接続される。上部リード1428は、上方又は受動チップ1415のコンタクト1401と上方チップキャリア上のボンドパッド1429との間で接続される。ボンドパッドは、チップキャリア1430の上面の端子1431へ導電的に相互接続される。

0075

上部リード1428及び底部リード1428は、上方チップキャリアの端子1431の幾つか又は全てを、下方チップキャリアの端子1422の幾つか又は全てと接続するように配列されてよい。そのような接続の幾つか又は全ては、チップ1414及び1415の機能要素を通過しない「直線貫通」接続であってよい。例えば、上部リード及び底部リードの両方が、受動チップの共通コンタクト1401へ接続されるか、受動チップ上の低抵抗導体によって接続される2つのコンタクト1401へ接続される場合、直線貫通接続が行われる。上部及び下部インターポーザの導電性要素間を通過する信号が、チップの1つ又は複数の機能要素を介して回送されるように、他の相互接続を配列することができる。

0076

封止材1436が、望ましくは、上方チップキャリア1430と下方チップキャリアとの間に提供される。提供される封止材は、前述したような特性を有する。図19のアセンブリは、最初に、チップ1414及び1415を含むサブアセンブリを作り、次にボンディング材料層1432を有する上方チップキャリア1430へサブアセンブリを結合し、チップ1415のコンタクト1401の幾つか又は全てを、上部リード1428を有する上方チップキャリアのコンタクトパッド1428へワイヤボンディングすることによって形成されてよい。ワイヤボンディングステップの後、下部チップキャリアが下方チップ1414の裏面1437へ置かれ、底部リード1426が上方又は受動チップのコンタクトパッド1401の幾つか又は全てへ接続される。次に、封止材が上方及び下方チップキャリアの間に導入される。これらステップの幾つか又は全ては、上方チップキャリア、下方チップキャリア、又は両方が大きなテープ又はシートの一部分である間に実行されてよい。テープ又はシートは、1つ又は複数のアセンブリ1400を含む個々のユニットを提供するため、アセンブリの間又は後で切断される。

0077

アセンブリ1400は、はんだ接合プロセス又は前述したプロセスと類似した他の金属ボンディングプロセスを使用して、接触面1480に配置されたコンタクトパッド1481及び熱導体取り付け要素1482を有する回路パネルへ取り付けることができる。それは、下方チップキャリア1418の端子1422とコンタクトパッド1481との間に金属接続を形成し、下方チップキャリアの熱導体とパネルの熱導体取り付け要素1482との間に大きな接続を形成するためである。前述したように、熱導体及びパネルの取り付け要素1482は、能動チップ1414の裏面の大きな面積でアセンブリに熱伝導を提供し、能動チップから伝達された熱を回路パネルの中へ拡散する。

0078

1つ又は複数の追加のチップ又は他の超小型電子要素1490が、上方チップキャリアの端子1431に取り付けられてよい。典型的には、追加の要素は、アセンブリ内のチップと相互作用するように配列される。図示されるように、チップ1490は、表面実装手法、例えば、はんだボールグリッドアレー又はランドグリッドを介して上方チップキャリア1830へ取り付けられたフリップチップである。代替的に、チップ1490は、上方チップキャリアの上で上向きに取り付けることができ、ワイヤボンドなどを介して上方チップキャリア端子1431へ相互接続される。

0079

特に好ましい配列において、上方及び下方チップキャリア間の空間に配置されたチップ1414及び1415は、無線周波数エネルギーを放出又は放射する1つ又は複数の放出チップを含む。無線周波電力増幅器(「RFPA」)は、放出チップの1つの例である。RFPAは、空気又は他の一般的に非導電性メディアを介して信号を電波として送信するため、無線周波数のアナログ信号を増幅し、一般的にアンテナへ信号を提供する。RFPAの増幅出力のほぼ全ては、一般的に、導線によってそのようなアンテナへ結合されることを意図されるが、依然として、幾らかの無線周波エネルギーは、チップ又は導線から電波として放出又は放射される場合がある。この場合、追加の超小型電子要素1490は、望ましくは、信号の受信又は処理に関連した1つ又は複数の機能要素を含む。限定としてではなく、そのような機能要素は、RF受信機、低雑音増幅器、フィルタ、RFミクサ、IFミクサ、サンプラ、発振器、及び信号プロセッサを含む。上方チップキャリア1430がグラウンド平面、例えば熱導体1403又は他のシールド要素を含む場合、チップキャリアの間に配置されたチップ1414及び1415から上方チップキャリアの上の空間へ起こる迷走RF放出が実質的に妨害され、したがって追加の超小型電子要素1490は、そのような迷走放出から保護される。下方チップキャリア1418の熱導体及び他の導電性コンポーネントも、同様にチップキャリアの間の空間から下方へ起こる迷走RF放出を実質的に妨害する。リード1426及び1428は、例えばグラウンドされたリード間スペースがRF放出の波長よりも小さい場合、アセンブリのエッジへ向かうRF放出を実質的に妨害する。幾つかの場合、上方及び下方チップキャリアの間に延びる追加のグラウンドされたリード、又は他の導電性要素、例えば上方チップキャリアの近傍から下方チップキャリアの近傍へ延びる連続又は、ほぼ連続した導電性壁構造体を設けて、エッジへ向かうRF放出を妨害することが望ましいかも知れない。上方及び下方チップキャリアの導電性要素間の垂直距離RF放射の波長よりも小さい他の場合には、これらの要素だけで、エッジ方向の放出を妨害するであろう。理解すべきは、図19において、他の図面と同じく、アセンブリのサイズ、特にアセンブリの垂直方向の寸法が、図示を目的として大きく誇張されていることである。単なる例として、チップキャリア間の実際の垂直距離は、約1〜2ミリメートル以下であってよい。

0080

追加の超小型電子要素1490は、より大きいプリアセンブルされたモジュールを形成するように、アセンブリ1400へ取り付けられてよい。プリアセンブルされたモジュールは処理されて、回路パネルへアセンブルすることができる。更なる変形において、上方チップキャリア1430の上に取り付けられた追加の要素が、他のマルチチップアセンブリを含んでよい。例えば、図19の特定の実施形態において、上方チップキャリアの端子1431は、下方チップキャリアの端子1422のパターンに対応するパターンで設けられた端子1431aを含み、したがって超小型電子要素1490に加えて、又はそれに代えて、アセンブリ1400に等しい他の完全なアセンブリを、これらの端子の上に取り付けることができる。例えば、要素1490の上に他のアセンブリ(図示せず)を支持するため、大きなはんだボール1433を使用することができる。プリアセンブルされたユニットとして、又は回路パネルへアセンブルする間に、複数のアセンブリ1400を相互の上に積層することができる。

0081

図20のアセンブリ1500は、以下で説明することを除いて図19のアセンブリ1400と同じである。図20のアセンブリ1500において、複数の上方チップ1515、例えば受動チップは、複数の下方チップ、例えば能動チップ1514の上に配置される。チップ1515及び1514は、相互に接続される。上方チップ1515の前面の一部分は、下方チップ1514のエッジから突き出て、エッジを越えて延びている。この実施形態においても、複数のリードが下方チップキャリア1518を受動チップ1515へ相互接続し、受動チップを上方チップキャリア1530へ接続する。ここで再び、リードは、下方チップキャリア1518上の端子1522を受動チップ1515のコンタクト1523へ相互接続する底部リード1542、及び受動チップのコンタクト1523を上方チップキャリアのボンディングパッド1529、したがって端子1531へ相互接続する上部リード1544を含む。この実施形態において、上部リード1544の幾つか又は全ては、底部リード1542と一体的に形成される。前述したように、底部リード1542は、下方チップキャリア上の金属層の特徴、例えばトレース又は端子1522と一体的に形成可能であり、ボンディングツールによって端子1523へ結合可能である。そのような場合、上部リード1544はリード1542の連続であることができ、ボンディングツールによって端子1529へ結合される。下方チップキャリア1518のボンディングウィンドウ1540は、必要なリード長を収容するため十分大きく作られる。このタイプのリードは、必然的に、下部チップキャリアと上部チップキャリアとの間で接続される直線貫通を提供する。図19を参照して前に説明されたリード形成手法は、他のリードを形成するために使用されてよい。

0082

図21は、図19及び図20で図示及び説明されたアセンブリの他の変形を示す。図21のアセンブリにおいて、底部リード1642は、再び下方チップキャリアの導電性特徴と上部チップのコンタクトとの間で延びる。しかし、図19及び図20の実施形態で使用された上部リードの幾つか又は全ては、下方チップキャリア1630から上方チップキャリアへ直接延びる相互接続リード1644によって置換される。再び、リード1642及び1644は、下方チップキャリア1618の導電性特徴と一体的に形成されることができ、ボンドウィンドウ1640を介しリードへ押圧されるツールによって結合可能である。代替的に、リードは、離散的リード、例えばワイヤボンド、又は離散的リードと下方チップキャリアと一体的に形成されたリードとの組み合わせであってよい。リードが下方チップキャリアと一体的に形成されるとき、それらのリードは、図21で示される断面に垂直な軸に沿った異なるロケーションに置かれてよい。そのような方法において、ボンディングツールはリードの1つを選択し、それを上方チップ1615へ結合して底部リード1642を形成することができる。次に、異なった時点で、ボンディングツールは他のリードを選択し、それを上方チップキャリア1630へ結合して相互接続リード1644を形成することができる。アセンブリが、図21で示されるような底部リード及び相互接続リードのみを含む場合、上部チップキャリア1630及びチップ間の接続は、リードのセットを提供することによって作ることができる。各々のセットは底部リード1642及び相互接続リード1644を含み、各々のセットのリードは、下方チップキャリア1618上の導電性特徴によって相互に接続される。例えば、そのようなセットの両方のリードは、下方チップキャリアの同じ端子1622へ接続されてよい。代替的に、両方のリードは、トレース(図示せず)によって接続されてよいが、端子1622から絶縁される。

0083

図22は、上方又は受動チップ1715が上方チップキャリア1730の窪みに配置される他の変形を示す。上方チップキャリアのコンタクトパッド1729は、上方チップ1715のコンタクト1701とほぼ共面である。この実施形態において、上方チップキャリアは、望ましくは、基板タイプの要素、例えばセラミック基板である。窪みは、例えば既知のプロセスに従って所望の形状を有する基板プリカーサ材料をモールディングすることによって上方チップキャリア1730内に形成される。代替的に、基板を最初に形成し、次に、例えばエッチング又は機械処理によって材料を除去し、窪み1702を形成する。更なる代替において、上方チップキャリアのコンタクトパッド1729を定める導電性特徴を有するリング形基板を、ほぼ平坦な基板と結合することによって、上方チップキャリアを形成し、リング形基板が窪みを定め、平坦基板の導電性特徴1710がコンタクトパッド1729へ接続されるようにすることができる。

0084

底部リード1742及び上部リード1744は、下方チップキャリア1718を上方チップ1715及び上方チップキャリア1730へ相互接続する。リードは、下方チップキャリアと一体的に形成され、前述したようなリード変形によって結合されることができる。下部及び上部リード1742及び1744は個別的リードであるか、例えば図20を参照して前に説明したように、連続ストリップ構成であってよい。上方チップコンタクト1701及び上方チップキャリアコンタクトパッド1729の、ほぼ共面の構成は、ボンディング作業を容易にする。代替的に、リード1742及び1744はワイヤボンドであるか、前述した他のリード構成の任意のものであってよい。更なる変形(図24)において、平坦な上方チップキャリア基板1830が、基板の底面から突き出る柱の形態をしたコンタクトパッド1829を設けられることができる。上方チップ1815がそのような基板の底面に配置されるとき、柱は上方チップの1つ又は複数のエッジに隣接して配置され、柱の先端は上方チップのコンタクト1801とほぼ共面にされる。

0085

他の変形が図24に示される。図24で示されるように、上方チップキャリア1930及び下方チップキャリア1918は、パターン化された金属層1920を有する折り畳まれた誘電シート1919、例えば前述したテープの一部分である。言い換えれば、パターン化金属層1920を有する単一のシートが折り畳まれ、下方チップキャリア1918及び上方チップキャリア1930を提供する。したがって、上方及び下方チップキャリア間の境界は、シート内の折り畳み部分1921である。折り畳まれたシートを含む超小型電子パッケージ、及びそれを作る方法は、例えば同時係属共通譲渡米国特許出願第10/077,388号、第10/281,550号、第10/654,375号、第60/408,644号、第60/443,438号、及びPCT国際出願PCT/US03/25256の実施形態で詳細に説明されている。全てのそのような出願の開示は、ここで参照して本明細書に組み込まれる。また米国特許第6,225,688号の実施形態でも説明されている。この米国特許の開示も、ここで参照して組み込まれる。

0086

図24の実施形態において、上方又は受動チップ1915は、上方チップキャリア1930の内側又は下向き面に取り付けられた裏面1932、及び前述したように、能動チップ1914がフリップチップで取り付けられたコンタクトを有する前面1917を有する。下方チップキャリア1918は、複数の端子1922が露出された底面を有する。同様に、上方チップキャリア1930は、複数の端子1924が露出された上面を有する。

0087

1つの製造プロセスにおいて、能動チップ1914が受動チップ1915に取り付けられる。次に、取り付けられたチップは、例えば、封止材又は熱伝導性ボンディング材料1938によって、下方チップキャリア1918を形成する誘電シート部分上の金属層1920に含まれる熱導体又はグラウンドプレートへ取り付けられ、その後で、誘電シートが折り畳まれて、上方又は受動チップ1915の裏面1932が上方チップキャリア1930へ取り付けられる。代替的に、最初に受動チップ1915の裏面1932を上方チップキャリア1930へ取り付け、次にシート1919を折り畳み、次に能動チップの裏面1934を下方チップキャリア1918の金属層1920へ取り付けることによって、アセンブルされたチップ1914及び1915を取り付けることができる。

0088

複数の底部リード1942は、下方チップキャリア1918を受動チップ1915へ相互接続する。図示されるように、リード1942は下方チップキャリアと一体的に形成され、シート1919が折り畳まれて上方及び下方チップキャリアを形成した後で、ボンドウィンドウ1940を介して各々のリードを変形するボンディングツールによって受動チップ1915へ結合されることができる。図19を参照して前に説明した実施形態と同じように、チップ1914及び1915は、望ましくは、1つ又は複数の放出チップ、例えばRFPAを含む。図19を参照して前に説明した実施形態と同じように、上方及び下方チップキャリア上の導電性特徴と他の特徴、例えば下方チップキャリア1918と受動チップ1915との間に延びるリード1942との組み合わせは、無線周波放射が、上方及び下方チップキャリア1918及び1930間の内部空間と外部空間との間を実質的に通過しないようにするシールドを提供する。更なるRFシールドを提供するため、テープは、シールド特徴、例えばチップキャリア間を延び、したがって折り畳み部分1921に沿って延びる、ほぼ連続したグラウンド平面を含むことができる。テープは、図26に関連して以下で説明するような1つ又は複数の追加の導電層を含んで、シールド特徴を提供することができる。ここで再び、追加の導電要素、例えば折り畳み部分から遠い上方チップキャリアと下方チップキャリアとの間に延びる追加のリードが設けられ、追加のRFシールドを提供することができる。

0089

能動チップ1914及び受動チップ1915間の電気相互接続は、受動チップ及び能動チップの前面1917及び1935上に設けられたコンタクトを介して行われる。下方チップキャリア1918及び受動チップ1915間の相互接続は、端子1922から延びる底部リード1942を介して行われる。この実施形態において、下方チップキャリア1918の端子1922を上方チップキャリア1930の端子1924へ相互接続するためには、別個に形成されたリードを必要としない。なぜなら、上方及び下方チップキャリアを構成する折り畳まれたシートは、パターン化された金属層1920を有するからである。金属層1920は、シートに沿って延びると共に折り畳み部分1921の周りに延びるトレースの形態で相互接続を提供する。望ましくは、端子1922の選択されたものは、パターン化された金属層1919によって、端子1924の選択されたものだけに選択的に相互接続され、上方チップキャリアと下方チップキャリアとの間に信号の通路が提供され、また共通相互接続、例えば電力及びグラウンドの通路が提供される。

0090

図25は、チップキャリアを含む複数のキャリアが、パターン化された金属層(図示せず)を有する折り畳み可能誘電シート2000のフラップのセットとして提供される実施形態を示す平面図である。そのような誘電シート及びパターン化金属層は、一般的に、図24を参照して前に説明される。キャリア2001、2002、2003、2004、及び2005は、複数の機能ブロックを支持し、各々の機能ブロックは、取り付けられたチップ又は他の電子要素、例えばアンテナを有する。シート2000の各々のキャリアは、例えば図24に関して前に説明したような多層折り畳み積層パッケージの下方チップキャリア又は上方チップキャリアのような構造及び機能を有する。キャリアの各々は、機能ブロックを支持するようにパターン化される。機能ブロックは、特定の誘電シート2000内で一意であるか、他のチップキャリアと同じであってよい。実施形態において、誘電シート2000の一部分は、電力増幅器(PA)2001、受信機(RX)2002、アンテナ(ANT)2004、及び送信機(TX)2005を支持するようにパターン化することができる。キャリア304上のブロック「ANT」はアンテナを表す。このアンテナは、望ましくは、例えば誘電シート上の導電トレースのパターンでキャリアと一体的に形成可能である。図25では特に示されていないが、誘電シート2000の一部分は、図24を参照して前に説明したように、金属層内のパターンを配線することによって相互接続される。誘電シート2000は、ほぼ十字形パターンであり、折り畳み部分2021で折り畳まれて、5つの重ねられた層を有する多層折り畳み積層チップパッケージを形成することを意図される。十字形折り畳みパッケージは、例えば同時係属共通譲渡米国特許出願第10/077,388号で説明される。この米国特許出願の開示は、ここで参照して本明細書に組み込まれる。

0091

電力増幅器からの干渉を減らすため、受信機キャリア2002は、望ましくは、パッケージの電力増幅器及び/又はアンテナキャリア2001、2003、及び2004によって放出される放射からシールドされるように折り畳まれる。例えば、受信機チップキャリア2002は、キャリア2002へ取り付けられたチップが、電力増幅器のキャリア2001へ取り付けられたチップに対面しないように折り畳まれる。送信機キャリア2005は、好ましくは、送信機キャリアのチップが受信機キャリア上のチップと対面しないように、折り畳まれた受信機キャリア2002の上に折り畳まれる。その後で、電力増幅器、受信機、及び送信機の3レベル積層の上にアンテナキャリア2025を折り畳むことができ、折り畳まれたパッケージの上向き面にアンテナが存在するようにされる。各々の場合に、少なくとも1つのキャリアに組み込まれた導電性シールド要素は、放出源、例えばPA2001又はアンテナ2003と、放出から保護されるチップ又は他のコンポーネントとの間に存在する。

0092

図26図28は、本発明の実施形態に従った折り畳み積層パッケージにおける他の変形を示す。図26で示されるように、2層折り畳み積層パッケージ2100は、2つの金属層2120及び2121を有する誘電要素2102から構成される。パッケージは、上方チップキャリア2130、上方チップキャリアと一体的に形成された下方チップキャリア2118、上方チップキャリアの上に配置された1つ又は複数の上方チップ2116、及び上方チップキャリアと下方チップキャリアとの間に配置された1つ又は複数の下方チップ2114を含む。望ましくは、下方チップ2114は、RFPA又は他の放出源を含む。上方チップ2116は、望ましくは、図19に関連して前に説明したように、受信又は信号処理機能に関連した1つ又は複数の機能要素を含む。

0093

シートの第1の金属層2120はパターン化され、チップ及び/又は他の要素を相互に接続するように働く。第2の金属層2121は、シートの広い区域の上でほぼ連続しており、グラウンド平面として働くか、代替的に、導電性バックプレーンとして働く。第2の金属層2121は、その連続性のために、上方チップキャリア2130及び下方チップキャリア2118間の内部空間にある下方チップ2114及びコンポーネントの電磁シールドとして働く。図26で示されるように、チップは上向き位置に取り付けられ、ワイヤボンドによって、折り畳まれたシートの金属層のそれぞれの部分へ相互接続される。

0094

図27で示される更なる変形において、3レベル折り畳み積層パッケージ2200が提供される。この変形において、第1の金属層2210、それに接着された誘電層2215、及び第1の金属層2210の反対側で誘電層へ接着された第2の金属層2220内に形成されたパターンを有する単位的金属シート要素2200が提供される。単位的金属シート要素は、図27で示される構造体を提供するため2回折り畳まれる。アンテナは、パッケージのキャップパネル2210内にパターン2202のセットとして設けられ、外側に露出及び面している。アンテナは、渦巻きコイルダイポール、又は他の導体パターンを組み込まれる。代替的に、アンテナは、’509出願に説明されるものであってよい。図26に関して前に説明したように、金属層2220のほぼ連続した部分2221は、シールド要素及び望ましくはグラウンド平面としても機能し、無線周波エネルギーの放射を実質的に妨害する。特に、アンテナパターン2202から放射された無線周波エネルギーは、金属層2221と上方チップキャリア2230との間に配置された上方チップ2216へ達しないように妨害される。さらに、上方チップキャリア2230の端子と上方チップ2216との間に延びるリード2244も、放射がチップ2216へ達しないように妨害を助ける。さらに、金属層2221及びリード2244も、上方チップ2216によって放出された放射が、実質的に金属層2221の上の区域へ達しないようにする。

0095

1つの実施形態において、下方チップ2214は、無線周波送信機機能、例えば無線周波送信機、無線周波電力増幅器(RFPA)、及び/又は送信フィルタを有する機能要素を含む。上方チップ2216は、望ましくは、受信及び/又は信号処理機能に関連した1つ又は複数の機能要素を含む。限定としてではなく、そのような機能要素は、RF受信機、低雑音増幅器、フィルタ、RFミクサ、IFミクサ、1つ又は複数のアナログディジタル変換器要素、例えばサンプラ(サンプル及び保持回路)、量子化器、発振器、及び信号プロセッサを含む。代替的に、又はそれらに加えて、上方チップ2216は、RFPAの制御回路、例えば送信機制御回路を含む。送信機制御回路は、例えばバイポーラ及びCMOSトランジスタの両方を含む相補型金属酸化物半導体(CMOS)技術又は「biCMOS」チップとして提供されるディジタルチップであってよい。

0096

好ましくは、RFPAは十分なエネルギーをアンテナへ出力し、通信信号が、普通に利用できる無線インタフェースを介して送信されるようにする。したがって、RFPAは、少なくとも10ミリワットの無線周波電力、さらに好ましくは100ミリワット以上、最も好ましくは500ミリワット以上の電力を出力するように構成される。

0097

1つの実施形態において、上方チップ2216は、無線周波信号の受信機で使用されるように構成された1つ又は複数の弾性表面波(SAWフィルタデバイスを含む。そのようなSAWフィルタデバイスは、望ましくは、参照して本明細書に組み込む同時係属米国仮特許出願第60/449,673号で説明されるように、チップキャリアへ取り付けられる。

0098

下方チップ2214、上方チップ2216、及びアンテナを含むパッケージは、望ましくは、薄く作ることができる。例えば、各々のチップキャリア及びキャップパネルは約200μm以下の厚さを有し、各々のチップは約200μm未満の厚さを有し、各々のチップの面積は、約0.5cm2未満の範囲にある。したがって、これらの要素を含むパッケージは、約[(3×0.2)+(2×0.2)]×0.5(cm3)=0.5cm3未満の範囲にある。

0099

図28は、図27で示されるパッケージ構造体2300の変形を示す。図28において、上方チップは、図26図27で示されるワイヤボンドではなく、上方チップキャリア2330のパターン化金属層への表面実装手法によってフリップチップで取り付けられる。

0100

望ましくは、図25図28で例示された変形に従ったパッケージ構造体は、携帯電子通信装置、例えばハンドセットに組み込まれる。例えば、パッケージ構造体は、セルラ移動通信装置、例えば携帯電話、又は代替的に、セルラ移動データ端末、例えば無線通信インタフェースを有する携帯ディジタルアシスタントのハンドセットに組み込むことができる。

0101

図29及び図30は、図19図23を参照して前に図示及び説明した実施形態の変形を示す。しかし、図29及び図30では、より大きな受動チップ2415が下方チップキャリア2418へ取り付けられる。この実施形態において、能動チップ2414は、受動チップへフリップチップで取り付けられる。図29で示されるように、上部リード2444は、上方チップキャリア2430の底面上のトレース2422と一体的に形成される。上部リードは、例えば上方チップキャリア2430内に設けられたボンドウィンドウ2440を介するボンディングツールによる変形によって、受動チップ2415へ相互接続される。底部リード2442は、ワイヤボンドとして提供される。図30で示されるように、複数の受動チップ2515が設けられる。上部リードは、上方チップキャリア2530の上面2532から延び、上方チップキャリア2530は多層基板タイプのキャリアとして提供される。そのような場合、受動チップ2515を下方チップキャリア2518へ相互接続する底部リード2542と同じように、上部リード2544はワイヤボンドによって受動チップ2515へ相互接続される。図31は、上方チップキャリア2630も、取り付けられた複数のチップ2614を有する更なる変形を示す。

0102

図32及び図33は、取り付けられたチップを有する複数のチップキャリアが設けられた実施形態を示す。チップキャリアは、大きなはんだボール2702によって導電的に接続される。はんだボール2702は、下方チップキャリア2718の上部側の金属層2720と、中間チップキャリア2730の下部側の金属層との間で延びる。同様に、導電相互接続は、大きなはんだボール2704によって提供される。はんだボール2704は、中間チップキャリア2730の上部側の金属層と、上方チップキャリア2750の下部側の金属層との間で延びる。アセンブリは、パターン2708を有する回路基板2712へ取り付けられる。大きなはんだボール2702及び2704によって提供される導電相互接続は、単にグラウンド平面又は共通平面を支持するためか、代替的に、下方、中間、及び上方チップキャリア上のデバイス間で信号を送信するためであってよい。図32でさらに示されるように、導電相互接続は、上方チップキャリア2750及び中間チップキャリア2730間のワイヤボンドの状態で提供される。上方チップキャリア2750内のボンドウィンドウ2740は、それを目的として設けられる。

0103

大きなはんだボール2702及び2704も、それぞれのチップキャリアと外部空間との間に存在するデバイスから無線周波エネルギーが放射伝搬しないように妨害を実質的に援助する。さらに、中間及び上方チップキャリアは、放射の妨害を援助するグラウンド平面を設けられてよい。図33を特に参照すると、上方チップキャリア2850の導電性パターン2806によって形成されたアンテナの下に、グラウンド平面が設けられる。そのような実施形態において、下方チップキャリアの下側に、例えば回路パネルと相互接続するための追加のはんだボール2801が設けられる。

0104

他の実施形態において、大きなはんだボール2702、2704、2802、2804の代わりに、それぞれのチップキャリアを相互接続するための導電性柱が設けられてよい(図示せず)。そのような実施形態において、柱はほぼ円筒形又は切頭錐形を有するか、代替的に多角形断面を有する。

0105

前述した実施形態において、集積受動チップとは別個の回路パネルの形態をした接続要素の使用は、顕著な経済的利点を提供する。回路パネルは、単位面積当たりのコストが低い。しかし、更なる変形において、受動チップが接続要素として働く配列で、これまで説明した特徴及び方法を使用することができる。例えば、そのような実施形態において、前述したリードフレーム使用することができる。

0106

これまで説明した特徴の、これら及び他の変形及び組み合わせは、本発明から逸脱することなく利用することができるので、好ましい実施形態の前記の説明は、本発明の限定としてではなく、例として考慮されるべきである。

0107

本発明は、電子デバイスの製造に使用することができる。

図面の簡単な説明

0108

本発明の1つの実施形態に従ったリードフレームの平面図である。
図1の線2−2に沿って取られた断面図である。
図1の線3−3に沿って取られた部分断面図である。
図2に類似した図であるが、製造プロセスステップのサブアセンブリと組み合わせたリードフレームを示す図である。
図4に示されるサブアセンブリの部分断面図である。
図3のサブアセンブリ及びリードフレームから形成されたアセンブリの平面図である。
製造の後半の段階におけるアセンブリを示す平面図である。
回路基板と組み合わせた図7のアセンブリを示す断面図である。
図7の線9−8に沿って取られた図8のアセンブリ及び回路基板の部分断面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージを示す断面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージを示す断面図である。
図10に類似した図であるが、本発明の更なる他の実施形態に従ったパッケージを示す図である。
本発明の他の実施形態で使用される接続要素の部分断面図である。
図1に類似した図であるが、本発明の更なる実施形態に従ったリードフレームを示す図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
図15で示される本発明の実施形態に従ったパッケージされたチップの部分カット斜視図である。
本発明のさらに他の実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明のさらに他の実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明の実施形態に従ったパッケージされたチップの高レベル略平面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明の更なる実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明のさらに他の実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明のさらに他の実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明のさらに他の実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明のさらに他の実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。
本発明のさらに他の実施形態に従ったパッケージされたチップの概略断面図である。

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