Многокристальная микросхема

Изобретение относится к области микроэлектроники. Многокристальная микросхема, включающая стопу кристаллов одинакового размера, имеющих проводящие области, выходящие на лицевую грань стопы и соединенные с контактными площадками кристаллов, плату-основание, соединенную со стопой кристаллов и имеющую необходимую разводку межсоединений и внешние выводы, расположенные с нижней стороны платы-основания, предназначенные для монтажа многокристальной микросхемы на печатную плату, при этом на верхней стороне платы-основания выполнены миниатюрные проводящие острия, расположение которых соответствует проводящим областям на одной лицевой грани стопы кристаллов, и электрически соединены с ними. Изобретение обеспечивает уменьшение размеров многокристальной микросхемы и повышение ее надежности. 4 ил.

 

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении многокристальных микросхем 3D-конструкции типа «система-в-корпусе», в том числе при изготовлении многофункциональных устройств, таких как компьютеры, видеокамеры, переводчики и другие изделия - как показано на Фиг. 3. Техническим результатом изобретения являются уменьшение размеров изделия и увеличение надежности контактных соединений при изготовлении многокристальной микросхемы благодаря жесткой фиксации взаимного расположения контактов на плате-основании и ответных проводящих областей на полупроводниковых кристаллах. Выполнение контактных узлов из жестких материалов позволяет изготовить их минимально возможных размеров, которые достижимы микроэлектронной технологией, а групповые методы изготовления обеспечивают высокую воспроизводимость и надежность контактных узлов, что особенно важно для устройств высокой функциональной сложности с высокой плотностью внутренних межсоединений и большим числом внешних выводов.

Область техники

Изобретение направлено на решение проблем изготовления многокристальных микросхем, конструкция которых объединяет несколько полупроводниковых кристаллов, смонтированных на общую плату-основание и электрически соединенных между собой, и содержит внешние выводы, предназначенные для сборки микросхемы на печатную плату одним из известных методов. Монтаж кристаллов вплотную друг к другу в виде стопы и групповое формирование соединений к ним с помощью прецизионных заостренных контактов, размещенных на плате-основании, позволяет уменьшить размеры и повысить надежность внутренних межсоединений многокристальной микросхемы.

Уровень техники

Конструкция многокристальной микросхемы, содержащая полупроводниковые кристаллы, расположенные вплотную друг к другу в виде стопы и механически и электрически соединенные с платой-основанием с помощью жестких прецизионных контактов, позволяет уменьшить размеры и повысить надежность контактов многокристальной микросхемы.

Из литературы [1] известна конструкция трехмерной интегральной схемы, представляющей собой многокристальный модуль (МКМ), в котором полупроводниковые кристаллы микросхем расположены друг над другом. Внешние выводы от контактных площадок кристаллов выведены на поверхность основания сборки и соединяются между собой в соответствии с заданной электрической схемой. В описанной конструкции выводы кристаллов к боковой поверхности сборки могут быть выполнены проволочными перемычками, флип-чипом или TAB. Такой способ создания соединений приводит к увеличению габаритных размеров изделия, снижает плотность упаковки МКМ, увеличивает паразитные параметры выводов (сопротивление, емкость и индуктивность) и снижает надежность контактов.

Другое техническое решение предложено в патенте [2], где описан многокристальный модуль, представляющий собой пакет кристаллов (микросхем), соединенных между собой с помощью боковых плат с отверстиями, соответствующим выводам микросхем и обеспечивающим присоединение выводов к боковым платам и проводящие дорожки для межсоединений. Такая конструкция увеличивает плотность сборки микросхем по сравнению с традиционными методами планарного (2D) монтажа микросхем на печатную плату. Однако необходимость сверления отверстий, совмещения штыревых выводов с отверстиями в боковых коммутационных платах, использования процессов пайки при формировании соединений и применение дополнительной несущей платы препятствуют уменьшению размеров изделия, а наличие паяных соединений снижает надежность межсоединений.

Предлагаемая конструкция позволяет устранить эти проблемы, т.к. стопа полупроводниковых кристаллов соединяется с коммутационной платой-основанием микросхемы посредством заостренных проводящих контактов, сформированных микроэлектронными методами в соответствии с расположением проводящих областей, выведенных на торцы кристаллов, как показано на Фиг. 1. В предлагаемой конструкции заостренные контакты на плате-основании, сформированные методами микроэлектронной технологии, могут быть уменьшены до размера менее 1 мкм, что позволяет коммутировать проводящие области на полупроводниковых кристаллах таких же размеров, что, в свою очередь, позволяет уменьшить размеры контактных площадок на кристаллах и, соответственно, размеры самих используемых кристаллов.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в уменьшении размеров микросхемы и увеличении надежности внутренних соединений между элементами многокристальной микросхемы. Уменьшение размеров микросхемы достигается тем, что полупроводниковые кристаллы одинакового размера собираются в стопу, а контактные площадки кристаллов выведены на одну (лицевую) грань стопы, кик изображено на Фиг. 4. При этом некоторые или все кристаллы могут быть распложены «лицевыми» плоскостями (плоскостями, содержащими активные приборы), попарно друг к другу. Стопа кристаллов лицевой гранью соединена с платой-основанием микросхемы, на которой выполнены миниатюрные проводящие острия, расположенные напротив проводящих областей, выведенных на торцы кристаллов, образующих лицевую грань стопы (см. Фиг. 1) Плата-основание может быть выполнена из диэлектрического материала, например, из керамики AlO2, AlN или другого, на котором сформирована система межсоединений и внешние выводы (штырьковые, ленточные, шариковые и др.), изготовленные одним из известных методов на стороне, противоположной монтажу полупроводниковых кристаллов, как показано на Фиг. 2. Плата-основание выполняет функцию коммутации кристаллов между собой и соединяет необходимые электрические цепи с внешними выводами многокристальной микросхемы. При этом, поскольку проводящие острия могут быть изготовлены методами микроэлектроники с использованием фотолитографии, вакуумного напыления и прецизионного травления металлических слоев, их размеры могут быть уменьшены до 1 мкм и менее, что позволяет использовать полупроводниковые кристаллы уменьшенных размеров с минимально возможными размерами контактных площадок. Применение кристаллов, использующих уменьшенные контактные площадки, позволяет дополнительно сократить габаритные размеры многокристальной микросхемы. Электрическое соединение проводящих областей, выведенных на лицевую грань стопы кристаллов, с системой коммутации, расположенной на плате-основании, обеспечивается через проводящие контакты-острия, расположенные на плате-основании. Изготовленные методами микроэлектроники контактные узлы обеспечивают высокую воспроизводимость и надежность электрических соединений.

Таким образом, предложенная конструкция позволяет уменьшить габаритные размеры многокристальной микросхемы и повысить ее надежность.

Краткое описание чертежей

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг. 1 - Многокристальная микросхема до сборки: стопа кристаллов (1), проводящее острие (2) с лицевой стороны платы-основания (3), внешний вывод (4) многокристальной микросхемы.

Фиг.2 - Многокристальная микросхема - вид со стороны монтажа на печатную плату: стопа кристаллов (1), проводящее острие (2) с лицевой стороны платы-основания, плата-основание (3), внешний вывод (4).

Фиг. 3 - Многофункциональное устройство, реализованное в виде многокристальной микросхемы: кристалл фоточувствительной матрицы (5), кристалл-микрофон (6), стопа кристаллов (1), реализующая усиление и обработку видео- и звуковых сигналов, кристалл солнечной батареи (7), плата-основание (3), с системой проводящих острий (2), внешний вывод микросхемы (4).

Фиг. 4 - Стопа кристаллов (1) с полупроводниковыми кристаллами, расположенными «лицевыми» плоскостями друг к другу и проводящими областями, выходящими на «лицевую» грань стопы, предназначенная для монтажа на плату-основание.

Пример осуществления изобретения

Разработана конструкция, в которой при изготовлении многокристальной микросхемы использована стопа кристаллов, состоящая из восьми одинаковых по размерам кристаллов БИС СОЗУ, с контактными площадками, выведенными на дорожку реза с одной стороны кристалла. Стопа кристаллов смонтирована на керамическую плату-основание, на которой сформированы: двухуровневая система металлизации, проводящие острия из вольфрама, служащие контактами к проводящим шинам, выходящим на край кристаллов, внешние штырьковые выводы, соединенные с системой металлизации через сквозные отверстия в плате-основании. Такая конструкция уменьшает размер и увеличивает надежность многокристальной микросхемы.

Литература

1. Патент US 2007/0120267 A1. Multi chip module. МКИ H01L 23/34, H01L 23/52. Hiroshi Kuroda, Kazuhiko Hiranuma.

2. Патент US 36916. Apparatus for stacking semiconductor chips. МКИ H01L 23/34, H01L 23/02, H01L 23/04, H05K 7/00. Mark Moshayedi.

Многокристальная микросхема, включающая стопу кристаллов одинакового размера, имеющих проводящие области, выходящие на лицевую грань стопы и соединенные с контактными площадками кристаллов, плату-основание, соединенную со стопой кристаллов и имеющую необходимую разводку межсоединений и внешние выводы, расположенные с нижней стороны платы-основания, предназначенные для монтажа многокристальной микросхемы на печатную плату, выполненные одним из известных методов, отличающаяся тем, что с целью уменьшения размеров многокристальной микросхемы и повышения ее надежности на верхней стороне платы-основания выполнены миниатюрные проводящие острия, расположение которых соответствует проводящим областям на одной лицевой грани стопы кристаллов, и электрически соединены с ними.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к компонентам электронных устройств, а именно к способам и устройствам для сборки пакетов для мобильных устройств. Пакетная сборка включает в себя специализированную интегральную схему (ASIC) и микроэлектромеханическую систему (MEMS), имеющую активную сторону и неактивную сторону, MEMS соединена непосредственно с ASIC через один или более межэлементных соединителей, MEMS, ASIC и один или более межэлементных соединителей образуют полость, такую, что активный участок MEMS находится в пределах полости, вторую MEMS и второй один или более межэлементных соединителей, при этом вторая MEMS соединена непосредственно с ASIC через второй один или более межэлементных соединителей, причем вторая MEMS, ASIC и второй один или более межэлементных соединителей образуют вторую полость между второй MEMS, ASIC и вторым одним или более межэлементных соединителей, а межэлементное соединение первого одного или более соединений соединено с уровнем перераспределения (RDL) ASIC.

Изобретение относится к устройству хранения и обработки данных и способу его изготовления. .

Изобретение относится к масштабируемому интегрированному устройству обработки данных, в частности микрокомпьютеру. .

Группа изобретений относится к технике связи, в частности к устройствам для приема и передачи радиочастотных сигналов. Предложены схема настраиваемого индуктора, радиочастотный приемопередатчик или приемник с резонатором, имеющим такую схему, устройство связи, способ настройки упомянутой схемы индуктора.

Группа изобретений относится к технике связи, в частности к устройствам для приема и передачи радиочастотных сигналов. Предложено перестраиваемое индукторное устройство, размещаемое на кристалле микросхемы или подложке, способ использования индукторного устройства, а также приемник, приемопередатчик, устройство связи.

Один вариант воплощения изобретения включает в себя полупроводниковый аппарат, содержащий перераспределяющий слой (RDL-слой), включающий в себя рельефную токопроводящую дорожку перераспределяющего слоя, имеющую две боковые стенки перераспределяющего слоя, причем перераспределяющий слой, содержащий материал, выбранный из группы, содержащей Cu (медь) и Au (золото), защитные боковые стенки, непосредственно контактирующие с этими двумя боковыми стенками перераспределяющего слоя, затравочный слой, включающий в себя этот материал, и барьерный слой, при этом (а) токопроводящая дорожка перераспределяющего слоя имеет ширину токопроводящей дорожки перераспределяющего слоя, ортогональную по отношению к этим двум боковым стенками перераспределяющего слоя и простирающуюся между ними, и (b) затравочный и барьерный слои каждый включают в себя ширину, параллельную ширине токопроводящей дорожки перераспределяющего слоя и более широкую, чем эта ширина.

Изобретение относится к технологии многоуровневых полупроводниковых устройств. Способ изготовления многослойного полупроводникового устройства включает формирование кромок на первом и втором кристаллах, формирование слоев перераспределения, проходящих по меньшей мере по одному из соответствующих первого и второго кристаллов и соответствующим кромкам, укладывание второго кристалла поверх первого кристалла, просверливание одного или более переходных отверстий через кромки после укладки, которые взаимодействуют с первым и вторым кристаллами через кромки.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при изготовлении больших интегральных схем (БИС), в том числе БИС на основе комплементарных транзисторов со структурой металл-окисел-полупроводник (КМОП БИС), программируемых матричных БИС, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), однократно программируемых постоянных запоминающих устройств (ППЗУ).

Изобретение относится к полупроводниковым устройствам. В полупроводниковом устройстве, включающем в себя множество единичных ячеек, расположенных в ряд в одном направлении, и группу межсоединений, которая содержит первое межсоединение и второе межсоединение, второе межсоединение имеет модуль Юнга выше, чем модуль Юнга первого межсоединения, и расположено вдоль концевого участка в упомянутом одном направлении.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к печатным платам с высокой плотностью размещения компонентов, которые используются, например, в устройствах для определения местоположения и азимута.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве электровакуумных приборов, вакуумных интегральных СВЧ-схем и других микросхем.

Изобретение относится к соединению устройств ввода-вывода информации или других сигналов между этими устройствами. .

Изобретение относится к соединению устройств ввода-вывода или устройств центрального процессора или передаче информации или других сигналов между этими устройствами.

Изобретение относится к области микроэлектроники. Многокристальная микросхема, включающая стопу кристаллов одинакового размера, имеющих проводящие области, выходящие на лицевую грань стопы и соединенные с контактными площадками кристаллов, плату-основание, соединенную со стопой кристаллов и имеющую необходимую разводку межсоединений и внешние выводы, расположенные с нижней стороны платы-основания, предназначенные для монтажа многокристальной микросхемы на печатную плату, при этом на верхней стороне платы-основания выполнены миниатюрные проводящие острия, расположение которых соответствует проводящим областям на одной лицевой грани стопы кристаллов, и электрически соединены с ними. Изобретение обеспечивает уменьшение размеров многокристальной микросхемы и повышение ее надежности. 4 ил.

Наверх