集成電路堆疊系統及方法

專利名稱：集成電路堆疊系統及方法
技術領域：
本發明涉及聚集(aggregate)集成電路，更特別地，涉及在芯片級封裝中堆疊(stack)集成電路以及在板上提供這樣堆疊的集成電路。
背景技術：
多種技術被用于堆疊封裝的集成電路。一些方法要求特殊的封裝，而其它的技術則堆疊傳統的封裝。在一些堆疊中，所封裝的集成電路的引線(lead)用于建立堆疊，而在其它系統中，諸如導軌(rail)此類的附加結構提供封裝之間的互連的全部或部分。在一些其它的技術中，具有一定特征的撓性導體被用于有選擇地互連封裝的集成電路。
在過去的十年期間所采用的最主要的封裝配置已經將集成電路(IC)密封在塑料外包層(surround)中，所述塑料外包層典型地具有矩形的配置。所包封的集成電路通過從塑料封裝外緣露出的引線與應用環境相連。上述“引線封裝”已經是堆疊封裝的集成電路的技術最普遍采用的組成元件。
引線封裝在電子學中起重要的作用，但是使電子元件和組件微型化的努力已經驅動了保存電路板表面面積的技術的發展。因為引線封裝具有從封裝外緣露出的引線，所以引線封裝所占用的面積大于最小量的電路板表面面積。因此，可以替換引線封裝的、通常所說的芯片級封裝或“CSP”最近已贏得了市場份額。
CSP一般指的是通過排列在封裝的主表面上的一組觸點(contact)(常常是“凸起”或“球”)向集成電路提供連接的封裝。代替從封裝外緣露出的引線，觸點放置在主表面上，典型的是從封裝的平底面顯露出來。
CSP的目標是占用盡可能小的面積，優選的是，接近密封的IC的面積。因此，CSP引線或觸點不是常常延伸得超過封裝的外形周邊。封裝側上“引線”的不存在，使得大部分為引線封裝而設計的堆疊技術不能應用于CSP堆疊。
有幾種已知的用于堆疊以芯片級技術接合的封裝。本發明的受讓人已開發了早先的用于以節省空間的布局來聚集FBGA封裝的系統。
本發明的受讓人擁有用于在RAMBUS環境中在DIMM上堆疊BGA封裝的系統。
在由本發明的受讓人擁有的、編號為6,205,654 B1的美國專利中，描述了一種用于堆疊球柵格陣列封裝的系統，所述球柵格陣列封裝采用引線載體來將可連接的點從封裝中延伸出來。其它已知的技術向BGA-封裝的IC的堆疊添加了結構。還有一些其它的技術用封裝的角度放置(angular palcement)在DIMM上聚集CSP。上述技術提供了備選方案，但是要求有附加的成本和復雜性的布局。
Forthun的No.6,262,895 B1美國專利(“Forthun專利”)聲稱公開了一種用于堆疊芯片級封裝的IC的技術。該Forthun專利公開了一種“封裝”，其顯示出了部分地環繞(wrap)CSP的撓性電路。據說該撓性電路具有在該撓性電路的上下表面上的焊盤(pad)陣列。
Forthun“封裝”的撓性電路具有在它上表面上的焊盤陣列以及在它下表面上中心設置的焊盤陣列。在該撓性電路的下表面上有第三和第四陣列，它們在中心的下表面焊盤陣列的相對的兩側上。為了建立Forthun的封裝，CSP接觸設置在該撓性電路的上表面上的焊盤陣列。正如在Forthun專利中所述的那樣，在CSP的下表面上的觸點被擠過上表面焊盤中的“縫隙(slit)”并通過該撓性電路推進，從下表面陣列的焊盤突出，并因而從該封裝的底面突出。因此，CSP的觸點充當用于該封裝的觸點。該撓性電路的側邊部分地環繞CSP，以在CSP的上主表面上相鄰地放置第三及第四焊盤陣列，以從第三及第四焊盤陣列的結合建立用于到另一這樣的封裝的連接的第五焊盤陣列。因此，如上在Forthun的公開內容中所描述的那樣，用上述封裝建立的CSP的堆疊模塊會顯示出環繞該模塊中每一個CSP的撓性電路。
內存擴充是堆疊模塊解決方案提供了良好效果的許多領域中的一個。例如，眾所周知的DIMM板常常是以來自像是本發明的受讓人這樣的人的堆疊模塊組裝的。這在不增加插座(socket)的情況下增加了板的容量。
例如，諸如DIMM此類的內存擴充板，提供了沿著板的兩個主表面用于內存IC放置的多個部位，該板具有沿著板的至少一條邊散布的觸點陣列。盡管堆疊降低了每個內存單元的互連長度，并因此利用了這樣的一般規則小于信號的前沿長度一半的互連用作集總元件而不僅僅是傳輸線，但是它并沒有增加DIMM板上的器件的原始數目。因此，盡管每個內存單元的互連長度降低了，但是對物理地放置在DIMM板上的內存電路中所存儲的數據進行訪問的信號典型的是以相對高的阻抗來提供的，因為總線上的器件的數目是通過堆疊來增加的。
所需要的是用于在熱效率高、可靠的結構中堆疊電路的方法和結構，以及在內存擴充板和設計中采用的時候顯著降低互連長度和/或負載的方法和尋址系統，所述熱效率高、可靠的結構在比較高的頻率上執行良好，但是沒有顯示出非常的高度，但是允許用容易理解和管理的材料以合理的成本的生產。

發明內容
本發明將集成電路(IC)堆疊成保存PWB或其它板表面面積的模塊。本發明可以用于與有各種尺寸和配置的CSP或引線封裝一起提供良好效果，所述CSP或引線封裝的范圍是從具有數十個觸點的較大封裝的基座元件到諸如例如，如DSBGA此類的管芯尺寸的封裝這樣較小封裝。
可以根據本發明堆疊多個CSP。四個高度的CSP堆疊模塊對于在所公開的高性能內存訪問系統中使用來說是優選的，然而對于許多應用來說，根據本發明優選實施例設計的兩個高度的CSP堆疊或模塊是優選的。在根據本發明設計的堆疊模塊中所采用的IC是用撓性電路來連接的。那種撓性電路可以顯示出一個或兩個或更多的導電層，優選實施例具有兩個導電層。
形狀支架(form standard)提供了一種物理形狀，其允許在采用標準連接的撓性電路設計的同時，在CSP封裝的大家族中的多個不同封裝尺寸中產生有益效果。在優選的模塊中，撓性電路部分地環繞形狀支架。形狀支架可以采用許多配置，并可以在將撓性電路用于將IC連接到堆疊模塊中的另一個的場合中使用，其中該堆疊模塊具有兩個或更多的組件IC。例如，在包括四個層次(level)的CSP的堆疊模塊中，在優選實施例中采用了三個形狀支架，盡管可以使用更少的。在一個優選實施例中，形狀支架會被設計為導熱材料來提高熱性能，諸如銅之類的金屬會是優選的。
在根據本發明設計的替換優選實施例中，基座元件IC和一個或多個的支撐元件IC是通過具有兩個導電層的撓性電路來聚集的，所述兩個導電層被形成圖案以有選擇地連接所述兩個IC單元。更簡單的實施例可以使用具有一個導電層的撓性電路。連接在支撐元件上的撓性電路的一部分折疊在基座元件上，并在形狀支架附近以將支撐元件布置在基座元件上面，并且同時降低IC所占用的全部覆蓋區。撓性電路連接IC并提供模塊與諸如印刷線路板(PWB)此類的應用環境之間的熱和電通道。
在另一方面，本發明提供了較低容量的內存擴充尋址系統和方法，優選的是使用在此提供的CSP堆疊模塊。在本發明的一個優選實施例中，根據本發明的內存擴充系統和方法，將四個高度的堆疊CSP模塊布置在內存擴充板上，所述內存擴充系統和方法可以和CSP或其它IC堆疊模塊一起采用。高速轉換系統選擇與堆疊模塊的每一層次關聯的數據線以降低在內存訪問過程中對數據信號的負載效應。這順利地改變了板的負載所顯示出的阻抗特性。在一個優選實施例中，高速DQ選擇轉換器可以，例如，用高速FET轉換器來實現。根據一個優選實施例，FET多路復用器，例如在邏輯控制下，選擇與DIMM組裝的堆疊模塊的特定層次關聯的特定數據線，以連接到內存擴充系統中的控制芯片組。


圖1是高密度電路模塊的正視圖，該模塊是根據本發明優選的四個高度的實施例來設計的；圖2是堆疊的高密度電路模塊的正視圖，該模塊是根據本發明優選的兩個高度的實施例來設計的；圖3以放大圖的形式示出了圖2中標為“A”的區域；圖4以放大圖的形式示出了圖2中標為“B”的區域；圖5是根據優選實施例設計的堆疊模塊中典型連接區域的放大圖；圖6圖示了具有單個導電層的由撓性電路構成的撓性電路連接組；圖7圖示了根據本發明優選實施例，安裝在內存擴充板上的四個高度的堆疊模塊；圖8圖示了安裝有四個高度的模塊的內存擴充板或DIMM；圖9圖示了根據本發明設計的內存系統；圖10是模塊的正視圖，示出了本發明的替換優選實施例的特征；圖11是模塊的正視圖，示出了本發明的替換優選實施例的特征；圖12是示出了替換優選實施例的特征的模塊的正視圖；圖13是另一個圖示了本發明的替換優選實施例的特征的視圖；圖14是圖示了本發明的替換優選實施例的模塊的正視圖；圖15以放大圖的形式，圖示了圖14中標為“C”的區域；圖16以放大圖的形式圖示了，根據本發明的優選實施例中模塊和撓性電路之間的組成元件之間的替換的連接策略；圖17圖示了在該發明優選實施例中采用的撓性電路的典型的第一導電層；圖18圖示了在該發明優選實施例中采用的撓性電路的典型的第二導電層；圖19圖示了本發明的另一替換實施例；圖20是圖19中圖示的該發明的實施例的側視圖，是沿著標為200的箭頭的方向獲得的；圖21圖示了本發明另一實施例的早期裝配階段；
圖22圖示了本發明另一實施例的圖21階段之后的裝配階段；圖23圖示了本發明另一實施例的圖22階段之后的裝配階段；圖24圖示了本發明另一實施例的圖23階段之后的裝配階段；圖25圖示了本發明再另一實施例的早期裝配階段；圖26圖示了本發明另一實施例的圖25階段之后的裝配階段；圖27圖示了本發明另一實施例的圖26階段之后的裝配階段；圖28圖示了本發明另一實施例的圖27階段之后的裝配階段；圖29圖示了本發明再另一實施例的早期裝配階段；圖30圖示了本發明另一實施例的圖29階段之后的裝配階段；圖31圖示了圖30中所圖示的本發明的替換實施例，從略在模塊10之下的另一角度；圖32圖示了本發明另一實施例的早期裝配階段；圖33圖示了本發明另一實施例的圖32階段之后的裝配階段；以及圖34圖示了本發明另一實施例的圖33階段之后的裝配階段。
具體實施例方式
圖1是根據本發明優選實施例而設計的模塊10的正視圖。模塊10包括四個CSP層次四CSP 12、層次三CSP 14、層次二CSP 16、以及層次一CSP 18。所述層次中的每一個都具有上表面20和下表面22以及相對的側邊24和26，并且典型的包括被塑料殼體27所包圍的至少一個集成電路。該殼體不必是塑料的，但是在CSP技術中很大部分的封裝都是塑料的。技術人員應當理解，本發明可以設計來建立具有不同尺寸的CSP的模塊，以及在同一模塊10中組件CSP可以是不同的類型。例如，組件CSP中的一個可以是具有擁有呈現“側面”的明顯高度的側邊24和26的典型CSP，而同一模塊10的其它組件CSP可以設計在這樣的封裝中封裝所具有的側邊24和26更多的是作為邊緣而不是具有明顯高度的側面。
該發明用于具有多種類型和配置的CSP封裝，諸如，例如管芯尺寸的那些類型和配置，以及接近芯片級的那些類型和配置和本領域已知的各種球柵格陣列封裝。它也可以用于在一個主表面上顯示出裸管芯連接的那些類似CSP的封裝。因此在本申請的上下文中術語CSP”應當寬泛地考慮。總起來說，這些在此將稱為芯片級封裝集成電路(CSP)，并且一些優選實施例將就CSP來加以描述，但是，在示范性圖中所使用的特定配置不要理解成限制性的。
包括引線封裝和CSP以及封裝IC的其它配置在內的封裝的各種結合可以被該發明采用來產生良好效果。例如，圖1和2的正視圖是以具有特定剖面的CSP的形式來圖示的，所述特定剖面對本領域的人員來說是已知的，但是應當理解該圖僅僅是示范性的。
后面的圖示出了該發明的實施例，所述實施例采用了以引線封裝聚集的其它配置的CPS，作為可以使用本發明的許多替換的IC封裝配置和結合中的一些的實例。在模塊本身向應用環境提供凸起或球的陣列時，本發明的系統也可以用于引線封裝。
諸如，例如球柵格陣列(“BGA”)、微球柵格陣列、以及細距球柵格陣列(“FBGA”)封裝此類的典型CSP，具有由連接觸點構成的陣列，其中所述觸點體現為，例如在若干圖案和管腳間距中的任何一種中從塑料外殼的下表面22延伸出來的引線、凸起、焊球、或球。連接觸點的外部部分常常是以由焊料球來完成的。圖1中所示的是沿著所示出的組件CSP 12、14、16和18的下表面22的觸點28。觸點28提供了到各個封裝內的一個(或多個)集成電路或電路的連接。在本發明的實施例中，模塊10可以設計用來通過從各個CSP剝去圖1所示的作為觸點28的球并在觸點28處提供連接裝置來提供下剖面，其中，觸點28是由焊膏產生的，焊膏被應用于CSP的焊盤觸點或者應用到要連接到觸點28的撓性電路上的接觸部位，其中該焊盤觸點典型的是存在于在CSP裝置上提供的典型球觸點之下或之內。
在圖1中，撓性電路(“撓性”、“撓性電路”或“撓性電路結構”)30和32的累接(iteration)顯示為連接各種組件CSP。一些實施例可以采用一個以上的撓性電路。整個撓性電路可以是撓性的，或者，正如本領域的技術人員應當理解的那樣，在本發明中可以采用一個PCB結構作為替換的撓性電路，該PCB結構在某些區域被制成撓性的以允許在一些區域中的一致性(conformability)，而在其它區域內為了沿著接觸表面的平面度而被制成剛性的。例如，可以采用稱為剛柔結合(rigid-flex)的結構。
形狀支架34顯示為布置在層次四CSP 12之下的每個CSP的上表面20附近。形狀支架34可以用粘合劑35固定在各個CSP的上表面20上，其中粘合劑35優選的是導熱的。在替換實施例中，形狀支架34也可以只是放置在上表面20上，或是通過氣隙或者諸如散熱片或非熱層(non-thermal layer)此類的介質與上表面20分開的。在其它實施例中，形狀支架34可以相對于相應的CSP來倒轉，所以，例如，它會在CSP 18的上表面上開啟。此外，形狀支架可以在模塊10中的每一個CSP上采用，以提高散熱性。但是，在形狀支架34是諸如在優選實施例中所采用的銅此類的導熱材料的場合，在形狀支架34和各個CSP之間插入的層或間隙(而不是諸如粘合劑此類的導熱層)不是非常優選的。
在一個優選實施例中，如在圖1圖示的優選實施例中所顯示的那樣，形狀支架34是根據銅來設計的，以建立心軸，所述心軸在提供標準尺寸形狀的同時減輕熱累積，其中撓性電路布置在該標準尺寸的形狀的附近。形狀支架34可以采用其它形狀或形式，諸如，例如置于各個CSP殼體上的有角的“帽”，或如同另一實例，其可以折疊以在提供適當的用于該撓性電路的軸形狀的同時增加它的冷卻表面區域，其中，如后面的圖14中所示該撓性電路環繞形狀支架34的一部分。它也不必是熱增強的，盡管這樣的屬性是優選的。形狀支架34允許該發明與具有各種尺寸的CSP一起采用，同時將可與各種尺寸的CSP一起使用的單個連接結構組接合起來。因此，可以設計諸如撓性電路30和32的單個連接結構組(或者是采用使用單個撓性電路替代撓性電路對30和32的模式的單個撓性電路)并與形狀支架34方法和/或者在此所公開的系統一起使用，以用具有不同尺寸的封裝的CSP建立堆疊模塊。這會允許采用同一撓性電路組設計來由具有屬性Y上的第一任意尺寸X(其中Y可以是，例如，封裝寬度)的組件CSP建立堆疊模塊10的累接，以及由具有同一屬性Y上的最初的第二任意尺寸X的組件CSP建立模塊10。因此，可以用相同的連接結構(即，撓性電路)組將具有不同尺寸的CSP堆疊成模塊10。此外，正如本領域的人員應當理解的那樣，混合尺寸的CSP可以實現相同的模塊10，這樣對于實現堆疊上系統(system-on-a-stack)的實施例來說很有用，該實施例的一個實例在圖14中示出了。
優選的是，撓性電路30和32的部分通過粘合劑35固定在形狀支架34上或者可以放置在該封裝上的分離位置上，其中粘合劑35優選的是膠粘帶，但是可以是液體粘合劑。優選的是，粘合劑35是導熱的。
在優選實施例中，撓性電路30和32是具有至少兩個導電層的多層撓性電路結構。但是，其它實施例可以將撓性電路用作一個電路或只有單個導電層的兩個撓性電路。
優選的是，導電層是諸如合金110此類的金屬。多個導電層的使用提供了良好效果并在模塊10上建立了用于降低噪音或回彈效應(bounce effect)的分布電容，正如本領域的技術人員應當清楚的那樣，噪音或回彈效應會使信號完整性退化，特別是在比較高的頻率上。圖1的模塊10具有總起來標識為模塊陣列40的多個模塊觸點38。撓性電路之間的連接顯示為用撓性電路之間的觸點43來實現，其中觸點43顯示為球，但是可以是用焊盤和/或環構成的不明顯觸點，所述焊盤和/或環用焊膏連接到適當的連接。諸如由共形(conformal)介質參考41所指示的那樣的適當裝填物能夠在期望的場合為附加結構提供穩定性和共面性。介質41僅就CSP 14和16顯示出來并且僅僅顯示在一側上以保持視圖的清楚。
圖2示出了根據該發明的優選實施例的兩個高度的模塊10。圖2具有隨后在圖3中以放大圖示的形式顯示的標為“A”的區域，以及隨后在圖4中以放大圖示的形式顯示的標為“B”的區域。
圖3以放大圖的形式圖示了，圖2中標為“A”的區域。圖3示出了在優選實施例中，兩個高的模塊10中形狀支架34的一種布置和其與撓性電路32的關系。撓性電路32的內部層結構沒有在這個圖中顯示。還顯示了撓性電路32與形狀支架34之間的粘合劑35。技術人員應當注意粘合劑35不是必需的，而是優選的，并且對于本實施例來說它的應用位置可以確定為最好是在CSP之間的區域中，更少量的在形狀支架34的端點附近，像圖3中所示那樣。在圖3中還示出了形狀支架34與CSP 18之間的粘合劑36的應用。
圖4示出了示例性觸點28與模塊觸點38之間通過下撓性觸點44的連接，以說明從層次一CSP 18到模塊觸點38并由此到模塊可以連接的應用PWB或內存擴充板的優選固體金屬通路。如圖4中所示，下撓性觸點44優選的是由在第二導電層58的層次上的金屬構成，第二導電層58在第二外表面52的內部。正如本領域的技術人員應當理解的那樣，因此可以促進來自模塊10的熱傳遞。
撓性電路30在圖4中顯示為包括多個層。這僅僅是可以用于本發明的一個典型撓性電路。正如技術人員應當清楚的那樣，在所描述的撓性電路上的單個導電層和其它變型可以在本發明中采用來產生有益效果。撓性電路30具有第一外表面50和第二外表面52。撓性電路30具有在第一和第二外表面50和52內部的至少兩個導電層。在撓性電路30和撓性電路32中可以存在兩個以上的導電層。在圖示的優選實施例中，第一導電層或平面54和第二導電層或平面58在第一和第二外表面50和52的內部。中間層56位于第一導電層54與第二導電層58之間。可以存在一個以上的中間層，但是由聚酰亞胺構成的一個中間層是優選的。
圖5是優選實施例中在下撓性觸點44周圍的典型區域的放大圖示。窗口60和62分別在第一和第二外表面層50和52中開啟，以提供到駐留在該撓性電路中第二導電層的層次中的特定下撓性觸點44的接入。在模塊10的兩個高度的實施例中，上撓性觸點42是通過第二層次CSP 16的觸點28來接觸的。在所圖示的優選實施例中，下撓性觸點44和上撓性觸點42是由在該撓性電路中第二導電層58的層次上的導電材料(優選的是諸如合金110此類的金屬)所構成的特定區域。上撓性觸點42和下撓性觸點44在第二導電層58中加以區分，并可以連接到第二導電層58的導電平面或與其隔離。將下撓性觸點44與第二導電層58進行區分在圖5中是通過顯示在第二導電層58上的分界間隙63來表示的。在上或下撓性觸點42或44沒有完全與第二導電層58隔離的場合，分界間隙不延伸得完全環繞該撓性觸點。第一層次CSP 18的觸點28通過穿過第一外表面層50、第一導電層54、以及中間層56而開啟的窗口60，以接觸適當的下撓性觸點44。窗口62是穿過第二外表面層52開啟的，其中模塊觸點38通過第二外表面層52接觸適當的下撓性觸點44。
第二層次CSP 16和第一層次CSP 18的觸點28中的相應觸點在撓性電路30和32中第二導電層58的層次上進行連接，以互連所述兩個CSP的適當信號和電壓觸點。在優選實例中，傳送接地(VSS)信號的第二層次CSP 16和第一層次CSP 18的相應觸點28借助于通過中間層56的通孔，在撓性電路30和32的第一導電層54的層次上進行連接，以連接所述層次，正如隨后將更詳細說明的那樣。由此，CSP 16和18被連接。因此，當撓性電路30和32在第一層次CSP 18附近的位置的時候，CSP 16和18中的每一個的相應觸點28分別和上下撓性觸點42和44接觸。上撓性觸點42和下撓性觸點44中所選擇的觸點被連接。因此，通過和下撓性觸點44接觸，模塊觸點38既和CSP 16接觸又和CSP 18接觸。
在優選實施例中，模塊觸點38通過在第二外層52中開啟的窗口62來接觸下CSP觸點44。在一些實施例中，如圖16中所示的那樣，模塊10會顯示出模塊觸點陣列，該模塊觸點陣列與模塊10的組件CSP相比具有比較大的數目的觸點。在上述實施例中，一些模塊觸點38可以接觸沒有接觸第一層次CSP 18的觸點28之一而是連接在第二層次CSP 16的觸點28上的下撓性觸點44。這允許模塊10表現出比組件CSP所表現出的數據通路更寬的數據通路。模塊觸點38可以也和下撓性觸點44接觸，以提供一個位置，在沒有任何不用的觸點是可用的時候或者為了方便起見，通過這個位置可以使得該模塊中的不同IC變得有效。
在一個優選實施例中，第一導電層54被用作接地平面，而第二導電層58則提供作為信號傳導層和電壓傳導層的功能。技術人員應當注意第一和第二導電層的角色可以伴隨著開窗和匹配的互連的使用方面的附隨改變而顛倒。
圖6圖示了由撓性電路30和32構成的撓性電路連接組，該撓性電路連接組具有單個導電層64。參考圖6應當理解，撓性電路30和32延伸得比所示的更深，并具有這樣的部分在模塊10的構造中所述部分形成形狀支架34的彎曲區域66，然后被布置在該模塊的CSP18或各個CSP的殼體上，并因此布置在該形狀支架上，其中，彎曲區域66標記了該優選形狀支架的實例的橫向延伸。在模塊10的該單個導電層撓性電路實施例中，顯示有第一和第二外層50和52以及中間層56。在圖6中還顯示了在導電層64的層次上區分了的一組單層的下撓性觸點68。
形狀支架34顯示為通過粘合劑附著于第一層次CSP 18的殼體27。在一些實施例中，它可以也安置為直接接觸各個CSP的殼體27。形狀支架34可以采用許多不同的配置，以允許連接的撓性電路被準備來顯示出單個尺寸組，單個尺寸組在結合形狀支架34使用的時候，被用來建立由具有多種不同尺寸的CSP構成堆疊模塊10。在優選實施例中，形狀支架34會提供比CSP的上主表面要寬闊的橫向延伸，其中形狀支架34布置在該CSP之上。因而，來自一個廠商的CSP可以用相同的撓性電路來聚集成堆疊模塊10，其中該撓性電路被用來將來自另一個廠商的CSP聚集成不同的堆疊模塊10，盡管來自兩個不同廠商的CSP具有不同的尺寸。
此外，熱傳遞可以隨著形狀支架34的使用而得到改善，形狀支架34由諸如金屬或者優選的由銅或銅化合物或合金此類的熱傳遞材料構成，以提供用于熱能的有效散熱器。在更大數目的CSP聚集在單個堆疊模塊10中的場合，模塊10的這種熱增強特別地提供了改善熱性能的機會。
圖7圖示了根據本發明優選實施例安裝在內存擴充板70上的四個高度的堆疊模塊10。正如典型DIMM板那樣，圖7中所示的擴充板70具有沿著一個邊的一組觸點，像所圖示的一樣所述觸點設置在接插件72中。那些觸點將模塊10連接到邏輯系統，該邏輯系統在板74上或與其連接，在板74上安裝了擴充板70。應當理解，在此提供的內存擴充系統和方法的優選實施例中，如果該堆疊模塊每個由四個裝置構成的話，擴充板70會以每側九個這樣的模塊10，總共72個裝置來組裝。
圖8圖示了安置有四個高度的模塊10的內存擴充板70。正如技術人員應當清楚的那樣，在擴充板70上使用四個高度的堆疊模塊降低了用于所接入的裝置的數目的互連長度，卻增加了裝置的總數，因此，增加了由密集組裝的DIMM板所提供的阻抗，特別是電容性負載。
圖9圖示了根據本發明設計的內存系統80。在優選的模式中，系統80是和根據本發明設計的堆疊模塊10一起使用的。該優選實施例用于用4個高度的堆疊模塊10組裝的DDRII注冊的DIMM，盡管它可以和相等數目的DRAM一起使用，即72個在具有任何數目層次的堆疊中聚集的引線封裝或CSP封裝的裝置。
圖9中圖示的芯片組82典型的是包括對用系統80進行的內存訪問進行控制的微處理器或內存控制器。時鐘84提供給所圖示的內存擴充板70(1)、70(2)、70(3)、和70(4)中的每一個上的譯碼邏輯電路86。技術人員應當理解，系統80及其方法可以和一個或更多的DIMM或其它內存擴充板70一起使用。可以也采用的是，脫離內存擴充板來分開地訪問構成堆疊電路模塊的集成電路。如圖9中所示，內存擴充板70(1)、70(2)、70(3)、和70(4)中的每一個上的譯碼邏輯電路86提供了對于提供給各個存儲擴充板70的各個CS信號的譯碼。正如技術人員應當理解的那樣，在該系統中所采用的特定互連應該優選地設計成最小化并平衡該系統中采用的電路模塊的功耗。
正如在圖9中圖示的實例顯示的那樣，CS0、CS1、CS2、以及CS3從芯片組82提供給內存擴充板70(1)，而CS4、CS5、CS6、以及CS7則提供給70(2)，同樣地CS8、CS9、CS10、以及CS11提供給內存擴充板70(3)，CS12、CS13、CS14、以及CS15提供給內存擴充板70(4)。
在優選實施例中，內存擴充板70是以每側九個四個高度的CSP模塊10來組裝的。但是，圖9的圖示每個存儲擴充板70僅僅顯示一個模塊10，以保持該視圖的清楚。所示的模塊10被分解，以圖示模塊10的四個層次，在模塊10的一個優選結構中所述四個層次包括具有形狀支架34的CSP 18、16、14、以及12。
因此，譯碼邏輯電路86可以根據來自時鐘84的適當信號生成層次選擇信號，在一個優選實施例中該層次選擇信號是控制與若干數據線相關聯的多路復用轉換器90的多比特信號。在優選實施例中，轉換器90是高速轉換器，在該發明的優選模式的實踐中FET多路復用器會提供優選的多路復用轉換器90。多路復用轉換器90的扇出(fun-out)可以是提供從來自芯片組82的DQ線中選擇多種裝置數據線的選擇能力的任何東西。芯片組82與轉換器90之間的DQ線是由雙頭箭頭94(1)、94(2)、94(3)和94(4)來圖示的。如同堆疊模塊10的圖示一樣，每個內存擴充板70僅僅顯示了一個多路復用轉換器90，但是技術人員應當理解，在所圖示的該發明的優選實施例中的實踐中采用了多個多路復用轉換器90。多路復用轉換器90的數目應當取決于扇出率。例如，九個8∶32多路復用轉換器90的使用會是優選的(如果可得到)，或者作為一個實例，4∶8或1∶4的多路復用轉換器90也會提供便利。應當理解這里僅僅是實例，多種多路復用轉換器和比率可以用于多路復用轉換器90，盡管轉換器的類型和比率會影響負載圖。因此，FET多路復用器對于多路復用轉換器90來說是優選的，1∶4的比率是采用的優選比率中的一個。
圖9中的圖示僅僅是說明性的，不意味著是限制性的。例如，單個DIMM板或擴充板70可以在根據本發明的系統80采用，更大數目的擴充板70也可以采用。在系統80可能起作用的擴充板70的數目部分地是所必需訪問速率和信號一致性的函數。
典型的多路復用轉換器90具有多個輸入92(a)、92(b)、92(c)、以及92(d)，以提供用于典型的模塊10的每一層次的獨立數據線，模塊10被組裝在各個內存擴充板70上。因此，采用1∶4的轉換器90，會存在18個多路復用轉換器90的累接，其與對應所述18個四個高度的模塊10的組裝內存擴充板70(1)一一對應。因此圖9中所示的系統80提供了總共288個存儲裝置。應當指出，系統80可以和任何封裝類型的IC一起使用，并不必限于DDR或DDRII乃至CSP。
每一模塊10的組件CSP的每一層次的數據線連接在相應的典型多路復用轉換器90的一個輸入92上。響應于來自DIMM擴充板70上譯碼邏輯電路86的CS信號88，多路復用轉換器90將DQ信號94中適當的一個連接到該內存擴充板70上的模塊10的四個層次中的一個。正如本領域的技術人員應當清楚的那樣，在一些系統中，通過多路復用轉換器90的數據總線的這種轉換，可以實現所必需的更多的控制信號連接，以調節一個或更多時鐘周期的例如數據等待時間、CAS等待時間、以及脈沖時間。在優選模式中，擴充板70可以將模塊10的所有組成裝置保持得好像模塊10的每一個組成裝置是目標一樣，而不是必須在每一次不同的CS被選擇的時候轉換終端。在一些應用中，優選的是，端接數據線的末端至越過上一個DIMM擴充板70。其它特征可以實現系統80的效率的提高，例如通過對芯片選擇線進行譯碼來建立更多的CS束。
在系統80中，提供給芯片組82的電容性負載應當接近轉換多路復用器90的輸入電容乘DIMM槽的數目加一個DRAM裝置負載加一乘多路復用轉換器90的輸出電容的結果。在大的系統中，這會顯著降低電容性負載，因而允許在更高速率情況下的更多DIMM槽和/或更密集組裝的DIMM。內存訪問系統80提供了改善高速內存性能的機會，并允許使用內存擴充配置，否則由于傳統DIMM系統中的電容性負載是不能使用內存擴充配置的。
圖10是模塊的正視圖，圖示了本發明的替換優選實施例的特征。所圖示的模塊10由基座元件120和支撐元件140和160組成。在所圖示的實施例中，基座元件120和支撐元件140和160顯示為CSP裝置，但是該發明并不限于CSP的布置，可以被用來聚集多種封裝類型。在所圖示的實施例中，基座元件120和支撐元件140和160各自具有上表面20和下表面22以及外圍或側面或邊24和26，它們可以用作側邊，或者如果該CSP特別薄的話可以用作邊緣。
圖10圖示了在堆疊的布置中的基座元件120和支撐元件140和160，所述組成元件的上主表面是近似地以這種背對背的配置來放置的。支撐元件140和160的上表面20與基座元件120的上表面20之間顯示了粘合劑層35，為了圖示的清楚性，粘合劑層35是以放大的比例來顯示的。觸點28是從基座元件120以及支撐元件140和160的下表面22浮起的。模塊觸點38顯示為是沿著模塊10的底部，并為該模塊提供了到PWB或PCB或其它安裝部位的連接。
支撐元件140和160優選地是通過顯示為膠粘帶的粘合劑35而固定在基座元件120的上表面20上，但是也可以采用液體粘合劑或將可以將其放置在該封裝上的分離位置上。優選的是，粘合劑35是導熱的。包括焊劑在內的粘合劑可以用來在模塊10的裝配中產生有益效果。層35可以也是導熱的介質，以增強模塊10的元件之間的熱流。可選擇的是，一個或者多個機械夾鉗可以用來使基礎和支撐元件結合在一起。該模塊本身的觸點可以更靠近該模塊的基座元件或支撐元件，盡管典型且優選的是，模塊觸點會更靠近基座元件。支撐元件可以也遍布基座元件的邊，或可以布置在基座元件的周邊之內。盡管在這視圖中沒有示出，格式標準34的使用是優選的。
圖11示出了具有基座元件120與支撐元件140之間的引線310(即，像這個實施例中的支撐元件160那樣)的引線封裝裝置的聚集。圖11還圖示了附在基座元件120上側邊的撓性電路30的放置，支撐元件140和160放置在撓性電路30的相對的上面而不是以上如圖10所示的放置在下面。撓性電路30優選的是采用圖11中通過參考符號35圖示的導熱粘合劑附著于基座元件120的上表面20上。共形介質41在圖11中指示為放置在觸點28之間，以輔助建立模塊10的結構區域的共形性。優選的是，共形介質41是導熱的并且是沿著基座元件120的下表面22放置的，盡管為了保持該視圖的清楚，在圖11中顯示的僅僅是其在基座元件120的少數幾個觸點28之間的位置。
圖12圖示了本發明的另一個替換實施例。所示的是基座元件120和支撐元件140。替換在之前顯示的單個封裝支撐元件160的是引線堆疊170，包括上IC 190和下IC 210。
圖13圖示的模塊使用了采用撓性電路30互連的CSP基座元件120以及CSP支撐元件140和160。散熱片340布置在基座元件120與支撐元件140和160之間。如圖13中所示，散熱片340和其中使用了模塊10的應用的外殼36的一部分接觸。
圖14是本發明的替換的優選實施例。在圖14中示出的是基座元件120以及支撐元件140和160，所有圖示的IC都是以CSP的形式封裝的，支撐元件140和160延伸得超過了基座元件120的物理邊界。形狀支架34提供了一種標準形狀，撓性電路30在該標準形狀附近形成弧。正如早些時候描述的那樣，形狀支架可以采取多種形式，并且在這個實施例中，形狀支架34被折疊，以在提供適當的軸向圓周和用于撓性電路30的標準形狀的同時增加冷卻表面面積。還示出了共形底層填料(underfill)41的大范圍優選的使用。
圖15以放大圖的形式示出了圖14中標為“C”的區域的細節，并示出了支撐元件的示范性觸點28和撓性電路30的支撐撓性觸點57之間的一種典型連接。在這個圖示中，支撐撓性觸點57顯示為在撓性電路30的第一導電層54的層次上。圖15示出了在和最右邊示出的觸點28接觸的支撐撓性觸點57與第二導電層58之間的通孔59。導電層的層次之間的通孔的使用允許用于連接基座元件120與支撐元件的策略中的撓性，并且允許，例如，從支撐元件140或160的觸點到所選擇的模塊觸點38的連接。通常，支撐元件140和/或160會具有不直接連接到基座元件120，卻具有與整個模塊10的工作有關的功能性的信號。在該情況下，模塊觸點38提供到支撐元件140或160的信號連接，而沒有到基座元件120的相應的直接連接。這樣的連接策略在圖16中示出。
圖17示出了用于在與圖14所示類似的優選實施例中第一導電平面54的層次上的導電區域的線圖的抽象。正如技術人員應當注意的那樣，在圖17中所示的線圖中，用參考符號65標識的連接范圍粗略地對應于支撐元件140的連接區域，而用參考符號67標識的連接范圍則粗略地對應于圖14中所示的支撐元件160。連接范圍69提供了用于基座元件120的連接。連接范圍65和67提供了支撐撓性觸點57以及跡線(trace)，該跡線與通孔59結合提供了用于將支撐元件140和160互連到基座元件120的連接裝置。該視圖是抽象了的，實際的走線線路中的許多被去掉了，以有助于該視圖的清楚性。
圖18示出了用于在與圖14所示類似的優選實施例中的第二導電層或平面58的層次上的導電區域的走線圖的抽象。
在用來連接基座元件120的圖17和18的區域中，示出了一個使用通孔59來更加充分地使用優選實施例的兩個導電層的實例。連接范圍55和61指示了通孔59以及跡線，跡線提供了用于將支撐元件140和160互連到基座元件120的連接裝置的部分(為了視圖的清楚而沒有在該圖示中示出)。
在圖18的圖示中，找到了可以由基座元件120使用的下撓性觸點44的標識。參考前面的圖5和16，基座元件120具有穿過窗口60并因此穿過第一導電層54，接觸所標識的下撓性觸點44的觸點28，下撓性觸點44在圖18中所示的第二導電層的層次上。應當理解，這是啟發式的說明，具有的意義僅僅是一個說明在該發明的一些優選實施例中找到的特征的實例。
在第二導電層58的層次上的所標識的下撓性觸點54通過跡線71連接到通孔59。通孔59朝著基座元件120的殼體以相對向上的方向通過。由于通孔59向上地通過撓性電路30，它在范圍69中通過通孔59的標識而接觸如圖17中所示的第一導電層54的層次上的導電區域。然后所標識的通孔59連接到跡線73，跡線73提供到所圖示的實施例中的多種其它觸點的連接網絡。因此，通過使用所說明的通過中間層的通孔而為兩個導電層的使用給予了附加的撓性。
通過中間層56走線至互連跡線或撓性觸點或在不同導電層上的導電區域的通孔可以是“在焊盤上的”或與它們所連接的支撐或基礎撓性觸點一致。上述通孔還可以是“脫離焊盤的”并位于與撓性觸點關聯的窗口附近，其中信號將從所述撓性觸點傳送到另一導電層。這給連接方案和布置走線提供了更多的靈活性。
圖19圖示了本發明的另一個替換實施例。在圖19所圖示的是基座元件120，支撐元件140在相對于基座元件120的倒轉的位置上。形狀支架34顯示為位于基座元件120與支撐元件140之間(相對于這個實施例，一起稱為“所圖示的CSP”)，輻射形狀(radiating form)部分192在基座元件120的橫向延伸外面的區域內向上和向下延伸。在各種實施例中，輻射形狀部分192可以采取各種形狀和形式。例如，輻射形狀部分192部分地延伸到圍繞所圖示的CSP、基座元件120和支撐元件140的周邊，或可以僅僅布置在所圖示的CSP的一個或更多的側面上，或可以延伸到完全圍繞所圖示的CSP的周邊。作為附加的范例，輻射形狀部分192可以具有設計來增加它們的表面面積的空腔或葉片或其它不連續的特征。
在這個實施例中，散熱(heat spreader)部分194是形狀支架34的中心部分，其放置在所圖示的CSP之間，可以延伸得超過指定IC中的一個或兩個的橫向延伸，如虛線所示。散熱部分194和輻射形狀部分192可以由相似的材料組成，或者它們可以由不同的適當的導熱材料組成。此外，散熱部分194和輻射形狀部分192可以各種不同的方式來制作。例如，所圖示的IC的可以首先被附到扁平配置的撓性電路30上，輻射形狀部分192放置在每一個所圖示的IC附近，然后散熱部分194被放置在基座元件120和所選擇的輻射形狀部分192的頂上，并用粘合劑或其它適當的附著方法來固定，諸如，例如膠粘帶、液體粘合劑、焊接(solder)、熔接(weld)、或夾緊此類的。因此，撓性電路30可以折疊以產生圖19中所示的相對位置。粘合劑或其它適當的附著方法可以用來將與支撐元件140關聯的輻射形狀部分192穩固在散熱部分194上。正如本領域的技術人員應當理解的那樣，在理解本說明書之后，輻射形狀部分192和散熱部分194可以是以設計實現形狀支架34的方式相互鄰接地放置的分離的部件。此外，正如技術人員應當理解的那樣，在替換實施例中，輻射形狀部分192可以布置成圍繞所圖示的CSP中的一個或兩個，而沒有所圖示的CSP之間的散熱器件194。
在這個實施例中，撓性電路30通過觸點28連接到基座元件120，并環繞形狀支架34的一側以連接到支撐元件140的觸點28。在這個實施例中，形狀支架34的輻射形狀部分192具有設計來提供用于撓性電路30的適當軸形狀的曲邊196，該軸形狀環繞形狀支架34的一部分。此外，在這個實施例中，形狀支架34具有布置在撓性電路30的橫向延伸外面的輻射形狀部分192上的安裝腳198。共形底層填料的使用沒有顯示，以簡化該圖示，但是一些實施例可以使用如參考圖14描述的那樣的共形底層填料。
圖20是圖19中圖示的該發明的實施例的側視圖，是沿著標為200的箭頭方向獲得的。撓性電路30顯示為環繞形狀支架34的曲邊196。模塊觸點38在撓性電路30上以將模塊10連接到它的工作環境。在優選實施例中，撓性電路30是具有至少兩個導電層的多層撓性電路結構。但是，其它實施例可以將撓性電路用作為僅僅具有單個導電層的一個電路或兩個電路。安裝腳198采用設計來為模塊10提供穩定性和到其工作環境的機械連接的方式延伸到撓性電路30的橫向延伸的外面。
圖21-24圖示了裝配過程中本發明的另一實施例。
圖21圖示了本發明另一個實施例的早期裝配階段。基座元件120和支撐元件140優選的是CSP。撓性電路30顯示為連接有基座元件120和支撐元件140。在這個實施例中，該連接是通過多種手段來實現的，可以通過其它手段來實現，諸如，例如焊接、隨后回流的焊膏、粘合劑、層壓粘合劑、和/或這些的結合以及其它已知的連接方案。此外，在其它實施例中，基座元件120和支撐元件140可以在稍后的階段中附著上去，并可以在這個階段用其它方案來保持在適當位置，諸如，例如粘合劑或膏劑此類的。
圖22圖示了本發明另一個實施例的圖21所示階段之后的裝配階段。盡管裝配本發明的典型實施例的優選方案是通過該圖及其相關圖來圖示的，但是該順序不是限制性的，并且正如技術人員應當在理解本說明書之后意識到的那樣，本發明的不同實施例可以不同的順序來裝配。基座元件120具有上表面224。輻射形狀部分192顯示為布置在基座元件120和支撐元件140(“所圖示的CSP”)的周圍。在這個實施例中，輻射形狀部分192具有在此形成的散熱片222。優選的是，在輻射形狀部分192和所圖示的CSP之間存在熱傳導。在不同實施例中，輻射形狀部分192可以放置成與所圖示的CSP相鄰或與之接觸，或可以通過粘合劑或干涉配合(interference fit)來聯接，或可以附著在撓性電路30上。在其它實施例中，輻射形狀部分192可以在所圖示的CSP附近但不接觸它們。距離‘D’分開了輻射形狀部分192的臨近邊。距離D被設計來便于在模塊10的稍后的裝配階段中的撓性電路的折疊。在特定實施例中，距離D可以通過求形狀部分192或所圖示的CSP的附加高度來設計，無論哪一個更大。如果特定實施例包含散熱部分194的話，總計的高度可以通過散熱部分194的高度來增加。此外，距離D可以通過這樣的因素來增加例如環繞曲邊196所需的附加距離(參考圖24描述了其實例)，或者若有的話，折疊和裝配所需的‘松弛’，或者若有的話，在裝配后所希望的‘松弛’。
圖23圖示了本發明另一個實施例的在圖22的階段之后的裝配階段。在這個實施例中，散熱部分194顯示為放置在基座元件IC 120的上表面224上。但是，在其它實施例中，形狀支架34可以不同的順序來裝配，諸如，例如將形狀支架34的散熱部分194放置在所圖示的CSP上，或者如同另一個典型裝配順序，將兩個或更多的部件放置在所圖示的CSP中的任一個或兩個的頂部之上。形狀支架34的散熱部分194可以用粘合劑固定在各個CSP的上表面224上，該粘合劑優選的是導熱的。在替換實施例中，散熱部分194也可以僅僅是放在上表面224上或通過氣隙或者通過諸如散熱片或非熱層此類的介質來與上表面224分離。散熱部分194的橫向延伸優選地是大于所圖示的CSP中的一個或兩個的橫向延伸，并且，在這個實施例中優選的是，在每一橫向方向上等于輻射形狀部分192的最大橫向延伸。但是，在其它實施例中，散熱部分194的橫向延伸可以在任一方向上大于輻射形狀部分192的橫向延伸或在任一方向上小于所圖示的CSP的橫向延伸。
圖24圖示了本發明另一個實施例的圖23的階段之后的裝配階段。圖24(a)中的圖示是來自略在模塊10之上的視角的，是在撓性電路30已經折疊以將支撐元件140放置在基座元件120之上的堆疊的、倒轉的位置中之后查看得到的圖。在這個實施例中，撓性電路30被圖示為具有在輻射形狀部分192的曲邊196之上的彎曲布置中的部分。模塊10在這個實施例中可以通過許多方案來穩固，諸如，例如粘合劑、層壓粘合劑、以及焊接。圖24(B)中的圖示是來自略在模塊10之下的角度的。安裝腳198顯示為從輻射形狀部分192延伸。模塊觸點38存在于模塊10的底表面面242上，以將模塊10連接到其工作環境。優選的是，安裝腳198所具有的尺寸使得其在垂直于底表面242的方向上延伸與模塊觸點38相同的距離。
圖25-28以裝配的不同階段圖示了本發明另一個實施例。
圖25圖示了本發明再另一個實施例的早期裝配階段。這個階段與根據圖21所描述的階段相似，基座元件120和支撐元件140附著在撓性電路30上。
圖26圖示了本發明再另一個實施例的圖25的階段之后的裝配階段。盡管裝配該發明的典型實施例的優選方案是通過該圖及其相關圖來圖示的，但是該順序不是限制性的，并且正如技術人員應當在理解本說明書之后意識到的那樣，本發明的不同實施例可以不同的順序來裝配。基座元件120具有上表面224。輻射形狀部分192顯示為布置在基座元件120和支撐元件140(“所圖示的CSP”)的周圍。分離距離D和從輻射形狀部分194到撓性電路30的連接可以遵循相對于圖22做出的說明。在這個實施例中，形狀支架34的輻射形狀部分194是具有形狀彎曲(form curve)262和形狀翼片(form tab)264的金屬部件，該金屬部件將參考圖27更詳細地加以描述。在其它實施例中，輻射形狀部分194可以由適當的剛性導熱材料制成，諸如，例如，各種金屬、合金、以及合成物。
圖27圖示了本發明另一個實施例的圖25的階段之后的裝配階段。在優選實施例中，散熱部分194由銅制成，并且厚度約1mm。圖27中的圖示具有與圖26中的圖示相同的定向。在這個實施例中，散熱部分194顯示為放置在基座元件IC 120的上表面224上。形狀支架34的散熱部分194可以用粘合劑固定在各個CSP的上表面224上，該粘合劑優選的是導熱的。在替換實施例中，散熱部分194也可以僅僅是放在上表面224上或通過氣隙或者通過諸如散熱片或非熱層此類的介質來與上表面224分離。散熱部分194的橫向延伸優選地大于所圖示的CSP中的一個或兩個的橫向延伸，并且，在這個實施例中優選的是，在所顯示的三個橫向方向上的每一方向上大于輻射形狀部分192的最大橫向延伸，其中在所述三個橫向方向上，散熱部分194具有支架(mount)272。優選的是，支架272具有導熱性質。在這個實施例中，散熱部分194具有從它的四個側邊中的三個上延伸出來的支架272。在這個實施例中，第四側邊沒有支架272，而是代替地存在側邊緣276，側邊緣276優選的是與由相鄰形狀彎曲262提供的外面的邊緣齊平。優選的是，散熱器件194以設計來提升熱傳導的方式接觸形狀彎曲262。支架272優選的是在相對于基座元件120的上表面224向下的方向上延伸(圖26)，優選的是延伸得超過輻射形狀部分192。撓性電路30具有部分‘F’，該部分在根據圖27中圖示的隨后的裝配階段中進行折疊。在散熱器件194之下的輻射形狀元件192的形狀翼片264優選的是與散熱器件194的下表面(在這個圖示中不可見)接觸，以設計來提供機械支撐和熱傳導性的方式。
圖28圖示了本發明另一個實施例的圖27的階段之后的裝配階段。圖28(a)中的圖示是來自略在模塊10之上的視角的，是在撓性電路30已經在部分F處折疊以將支撐元件140放置在基座元件120之上堆疊的、倒轉的位置中之后查看得到的圖。在這個實施例中，撓性電路30被圖示為具有在輻射形狀部分192的形狀彎曲262之上的彎曲布置中的部分。模塊10在這個布置中可以通過許多方案來固定，像是，例如，粘合劑、層壓粘合劑、焊接、夾緊、以及焊接。圖28(b)中的圖示是來自略在模塊10之下的視角的。支架272被圖示為從輻射形狀部分192延伸。模塊觸點38存在于模塊10的底表面242上，以將模塊10連接到其工作環境。優選的是，支架272在垂直于底表面242的方向上向下延伸與模塊觸點38相同的距離，但是優選的是在基座元件120的橫向延伸的外面。但是，在其它實施例中，支架272可以延伸得小于或大于模塊觸點38，這取決于封裝方案和工作環境。支架272的底部安裝表面274優選的是焊接至在模塊10的工作環境中所使用的電路板的接地平面。但是，在其它實施例中，支架272擁有在不同方向上延伸的不同形狀，并且支架272可以焊接或焊接或擱在在模塊10的工作環境中的多種表面上，像是，例如，電路板、在電路板上形成的支架、底盤、壁或者氣密封裝容器的其它內部表面等等。在理解本說明書之后，本領域的技術人員應當理解，模塊10可以采用設計來在苛刻的工作環境中提供高可靠性的各種密封電子封裝的形式來加以封裝。
圖29-31以裝配的不同階段圖示了本發明的另一實施例。
圖29圖示了本發明的再另一實施例的早期裝配階段。在這個實施例中，撓性電路30撓性電路30具有撓性延伸292和294。支撐元件140和160布置在撓性延伸292和294上，并且，在所圖示的裝配階段中，可以通過不同方式來附著上去，像是，例如，焊接、焊膏、粘合劑、以及層壓粘合劑。
圖30圖示了本發明另一個實施例的圖29的階段之后的裝配階段。盡管裝配該發明的典型實施例的優選方案是通過這個及相關的圖來圖示的，但是該順序不是限制性的，并且正如技術人員應當在理解本說明書之后意識到的那樣，本發明的不同實施例可以不同的順序來裝配。在這個實施例中，撓性延伸292和294圖示為環繞形狀支架34。在這個圖示中不可見的基座元件120在形狀支架34的下面，其上表面224與形狀支架34相鄰。在這個實施例中，形狀支架34具有折疊的部分304和306，被設計用來提供放置有支撐元件140和160的支撐和熱吸收表面。在這個圖示中，支撐元件140和160相對于圖29中它們的圖示是倒轉的，這是因為撓性延伸292和294的折疊。盡管在這個實施例中，撓性電路30顯示為具有兩個撓性延伸，但是這不是限制性的，其它的實施例可以包含一個或兩個或三個或更多的撓性延伸，所述撓性延伸被設計來為撓性電路提供到彼此和/或基座元件120和/或模塊10的工作環境的連接。此外，盡管在這個實施例中，形狀支架34具有兩個折疊的部分304和306，其它的實施例還是可以具有一個或兩個或三個或更多的折疊的部分，并且這樣的部分可以被設計來提供用于支撐元件140和160的支撐和/或熱吸收，并且可以被設計來提供用于支撐元件140和/或160的附著和/或支撐和/或熱吸收的表面，支撐元件140和/或160可以是水平或垂直的，或布置在相對于基座元件120的其它角度上。盡管在這個實施例中示出了折疊的部分304和306，形狀支架34可以采用折疊的配置來制作，或者由固體材料或采用各種形狀的空腔來成形的材料制作，所述各種形狀的空腔被設計來提供熱輻射和/或制造的方便。在這個實施例中，折疊的部分206是用一個輪廓來成形的，以為可能具有不同高度的支撐元件140和160作準備。形狀支架34具有部分地圍繞其外部邊緣而布置的輻射部分302。
圖31從略在模塊10之下的另一視角，圖示了圖30中所示的本發明的替換實施例。
圖32-34以裝配的過程圖示了本發明的另一個實施例。
圖32圖示了本發明另一實施例的早期裝配階段。撓性電路30顯示為連接有基座元件120和支撐元件140。
圖33圖示了本發明另一個實施例的圖32的階段之后的裝配階段。盡管裝配該發明的典型實施例的優選方案是通過該圖及其相關圖來圖示的，但是該順序不是限制性的，并且正如技術人員應當在理解本說明書之后意識到的那樣，本發明的不同實施例可以不同的順序來裝配。輻射形狀部分192顯示為布置在基座元件120和支撐元件140(“所圖示的CSP”)的周圍。在這個實施例中，散熱部分194顯示為放置在基座元件IC 120的上表面224上及相應的輻射形狀部分192的頂部上。在這個實施例中，散熱部分194具有輻射管腳332，輻射管腳332被設計來提供用于熱輻射的增大的表面面積，以及為形狀支架34和所裝配的模塊10提供機械支撐。在這個實施例中，布置在散熱器件194的內部部分附近的輻射管腳332具有扁平的內邊334，以在撓性電路30被折疊以將模塊10放置到其已完成配置中的時候(在隨后的裝配階段中)，提供一個用于接觸支撐元件140或在其附近的放置的齊平的表面。在散熱部分194的中心表面336的下面了提供更多的輻射管腳。在這個實施例中，輻射管腳332被圖示為具有統一的尺寸和間隔，但是，這并不是限制性的，輻射管腳332可以具有不同的尺寸和間隔，并且可以在不同的方向上延伸。
圖34圖示了本發明另一個實施例的圖33的階段之后的裝配階段。圖34(a)中的圖示是來自略在模塊10之上的視角的，是在撓性電路30已經折疊以將支撐元件140放置在基座元件120之上的堆疊的、倒轉的位置中之后查看得到的圖。在這個實施例中，撓性電路30被圖示為具有在輻射形狀部分192的形狀彎曲邊緣196之上的彎曲布置中的部分。圖34(b)中的圖示是來自略在模塊10之下的視角的。模塊觸點198圖示為從輻射形狀部分192延伸。模塊觸點38存在于模塊10的底表面242上，以將模塊10連接到其工作環境。在這個實施例中，輻射管腳332具有扁平邊緣342，扁平邊緣342被設計來在模塊10的橫向延伸上的提供扁平輪廓。在模塊10是緊靠封裝單元的壁或可以存在于模塊10的工作環境中的其它表面放置的時候，這樣的扁平輪廓可以增強熱傳遞特性。盡管本發明已經詳細加以描述了，對于本領域的技術人員來說應當是顯而易見的是，該發明可以多種具體形式來加以具體化，以及各種改變、替換和更改可以在不偏離該發明的精神和范圍的情況下做出。所描述的實施例僅僅是說明性的而不是約束性的，因此，該發明的范圍是由下面的權利要求來指示的。
權利要求
1.一種高密度電路模塊，包括第一CSP，其具有側向周邊以及上主表面和下主表面以及第一和第二邊緣，所述邊緣勾畫出了所述上主表面的橫向延伸；第二CSP，其處在相對于所述第一CSP的倒轉堆疊布置處，所述第二CSP具有側向周邊以及上主表面和下主表面；散熱元件，其被布置為部分地處于所述第一和第二集成電路之間；第一輻射形狀元件，其被布置為至少部分地沿著所述第一CSP的側向周邊的第一部分，所述第一輻射形狀元件的一部分熱連接到所述散熱元件；撓性電路，其連接所述第一和第二CSP，并被布置為將所述撓性電路的第一部分放置在所述第一集成電路的下主表面之下，并將所述撓性電路的第二部分放置在所述第二集成電路之上。
2.如權利要求1所述的高密度電路模塊，還包括第二輻射形狀元件，其被布置為至少部分地沿著所述第二CSP的側向周邊，所述第二輻射形狀元件的一部分熱連接到所述散熱元件。
3.如權利要求1所述的高密度電路模塊，其中，所述散熱元件具有至少一個在所述散熱元件的至少一個邊緣上形成的導熱支架。
4.如權利要求3所述的高密度電路模塊，其中，所述至少一個導熱支架在所述第一CSP的橫向延伸的外面延伸至所述第一CSP的下主表面之下的層次。
5.如權利要求3所述的高密度電路模塊，其中，所述至少一個導熱支架是與電路板上的熱吸收安裝表面進行熱傳遞的。
6.一種高密度電路模塊，包括第一CSP，其具有側向周邊以及第一和第二邊緣，所述邊緣限制上主表面和下主表面，以勾畫所述上主表面的橫向延伸；第二CSP，其處在相對于所述第一CSP的倒轉堆疊布置處，所述第二CSP具有側向周邊以及上主表面和下主表面；至少一個輻射形狀元件，其被布置為至少部分地沿著所述第一和第二CSP中的至少一個的側向周邊，所述至少一個輻射形狀元件的一部分熱連接到所述第一和第二CSP中的所述至少一個；撓性電路，其連接所述第一和第二CSP，并被布置為將所述撓性電路的第一部分放置在所述第一集成電路的下主表面之下，并將所述撓性電路的第二部分放置在所述第二集成電路之上。
7.如權利要求6所述的高密度電路模塊，還包括在所述第一和第二集成電路之間的散熱元件。
8.如權利要求6所述的高密度電路模塊，其中，所述至少一個輻射形狀元件中具有空腔，以在所述輻射形狀元件中形成熱輻射形狀。
9.如權利要求8所述的高密度電路模塊，其中，所述熱輻射形狀是管腳。
10.一種高密度電路模塊，包括第一CSP，其具有側向周邊和以及第一和第二邊緣，所述邊緣限制上主表面和下主表面，以勾畫所述上主表面的橫向延伸；第二CSP，其處在相對于所述第一CSP的堆疊布置處，所述第二CSP具有側向周邊以及上主表面和下主表面；散熱元件，其在所述第一和第二集成電路之間，所述散熱元件具有從其至少一個側邊延伸并與主機系統的熱吸收部分熱耦合的至少一個導熱支架；撓性電路，其連接所述第一和第二CSP，并被布置為將所述撓性電路的第一部分放置在所述第一集成電路的下主表面之下。
11.如權利要求10所述的高密度電路模塊10，還包括具有曲面的形狀支架，所述撓性電路被所述曲面部分地包住。
12.一種封裝的高密度集成電路模塊，包括如權利要求1所要求的高密度電路模塊，其被包在被氣密地密封的封裝中。
13.一種封裝的高密度集成電路模塊，包括如權利要求10所要求的高密度電路模塊，其被包在氣密密封的封裝中。
14.一種封裝的高密度集成電路模塊，包括如權利要求6所要求的高密度電路模塊，其被包在氣密密封的封裝中。
15.一種制作高密度電路模塊的方法，包括步驟(a)在撓性電路上不連續的位置上放置第一和第二CSP，從而使得在所述第一CSP的底部主表面上的第一組CSP觸點和在所述第二CSP的底部主表面上的第二組CSP觸點都連接到多個撓性觸點中相應的觸點上；(b)至少部分地沿著所述第一和第二CSP中的至少一個的側向周邊固定至少一個輻射形狀支架元件；(c)在所述第一CSP的頂部主表面上固定散熱形狀支架元件；(d)折疊所述撓性電路從而使得所述第二CSP的頂部主表面與所述散熱形狀支架元件相鄰。
16.如權利要求15所述的方法，還包括步驟在所述第二CSP的頂部主表面與所述散熱形狀支架元件之間固定粘合劑。
17.如權利要求15所述的方法，其中，步驟(b)包括至少部分地圍繞所述第一和第二CSP來固定所述輻射形狀支架元件。
18.如權利要求15所述的方法，其中，步驟(b)包括利用層壓粘合劑來固定。
19.如權利要求15所述的方法，其中步驟(c)包括利用層壓粘合劑來固定。
全文摘要
本發明將集成電路(IC)堆疊成保存PWB或其它板的表面區域的模塊。在另一方面，該發明提供了一種比較低的容量的內存擴充尋址系統和方法，并且優選的是采用同在此提供的CSP堆疊模塊10。在根據該發明的優選實施例中，形狀支架34提供了一種物理形狀，該物理形狀允許在CSP封裝的廣大家族中的各種封裝尺寸中的許多封裝尺寸，用于在采用標準連接的撓性電路設計32的同時產生有益效果。在優選實施例中，形狀支架34會被設計為是諸如銅此類的熱傳遞材料的，以提高熱性能。在替換實施例中，形狀支架34可以包括具有安裝腳198的散熱部分192。在一個內存尋址系統的優選實施例中，高速轉換系統選擇與堆疊模塊10的每一層次相關聯的數據線，來在存儲器訪問中降低對數據信號的負載效應。
文檔編號H05K1/18GK1961421SQ200580017467
公開日2007年5月9日 申請日期2005年3月30日 優先權日2004年3月31日
發明者詹姆斯·卡迪, 詹姆斯·懷爾德, 戴維·羅珀, 道格拉斯·小韋赫里 申請人:斯塔克泰克集團有限公司