(57)【要約】  様々な例示的な実施形態は、集積回路（ＩＣ）で使用するための補強材に関する。補強材はＩＣに取り付けることができ、平坦部分および平坦部分から０度でない角度で突出する１つまたは複数の梁部分を使用することができる。補強材は、ＩＣの側面に隣接する梁部分から形成されるフレームを代替的に含むことができる。補強材は、半田付け中、ＩＣの反りに耐えるためのさらなる剛性をＩＣパッケージに与えることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に平坦部分と、
平坦部分に連結され、平坦部分がある面に対して０度でない角度で突出する梁部分とを含む、集積回路（ＩＣ）で使用するための補強材。
【請求項２】
梁部分が平坦部分から上向きに突出するフレーム部分を含み、補強材がＩＣに取り付けられるように構成され、平坦部分がＩＣの上面にあり、補強材がＩＣに取り付けられるとき、梁部分がＩＣから遠ざかるように上向きに突出する、請求項１に記載の補強材。
【請求項３】
梁部分が平坦部分から下向きに突出するフレームを含み、補強材がＩＣに取り付けられるように構成され、平坦部分がＩＣの上面にあり、補強材がＩＣに取り付けられるとき、梁が平坦部分から遠ざかるように下向きに突出し、ＩＣの外周の少なくとも一部に隣接する、請求項１に記載の補強材。
【請求項４】
補強材がＩＣに取り付けられるとき、梁部分がＩＣの外周の少なくとも一部の周りで下向きに突出し、梁部分からＩＣの中心部に向かって内向きに、ＩＣの底面の下で突出する、内向き突出部分をさらに含む、請求項１に記載の補強材。
【請求項５】
補強材がＩＣに取り付けられるとき、梁部分が、平坦部分の上面に取り付けられ、上面部分から遠ざかるように上向きに突出する少なくとも１つの梁要素を含む、請求項１に記載の補強材。
【請求項６】
ＩＣと、
ＩＣに取り付けられた補強材とを含み、補強材が、
実質的に平坦部分と、
平坦部分に連結され、平坦部分がある面に対して０度でない角度で突出する梁部分とを含む、
集積回路（ＩＣ）パッケージ。
【請求項７】
梁部分が平坦部分から上向きに突出するフレーム部分を含み、補強材がＩＣに取り付けられるように構成され、平坦部分がＩＣの上面にあり、補強材がＩＣに取り付けられるとき、梁部分がＩＣから遠ざかるように上向きに突出する、請求項６に記載のＩＣパッケージ。
【請求項８】
梁部分が平坦部分から下向きに突出するフレームを含み、補強材がＩＣに取り付けられるように構成され、平坦部分がＩＣの上面にあり、補強材がＩＣに取り付けられるとき、梁が平坦部分から遠ざかるように下向きに突出し、ＩＣの外周の少なくとも一部に隣接する、請求項６に記載のＩＣパッケージ。
【請求項９】
補強材がＩＣに取り付けられるとき、梁部分がＩＣの外周の少なくとも一部の周りで下向きに突出し、梁部分からＩＣの中心部に向かって内向きに、ＩＣの底面の下で突出する、内向き突出部分をさらに含む、請求項６に記載のＩＣパッケージ。
【請求項１０】
補強材がＩＣに取り付けられるとき、梁部分が、平坦部分の上面に取り付けられ、上面部分から遠ざかるように上向きに突出する少なくとも１つの梁要素を含む、請求項６に記載のＩＣパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される様々な例示的な実施形態は、一般に、集積回路（ＩＣ）、ＩＣパッケージおよびその製造の分野、ならびにエリアアレイパッケージングの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）を有する多様な半導体チップが業界で知られている。ＩＣのいくつかの例には、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および特定用途向け標準品（ＡＳＳＰ）を含む。一般に、ＩＣおよびそのパッケージは、年々複雑になってきており、結果としてそれらの電力、速度および／またはサイズも増加してきている。また、ＩＣは一般に、回路基板または他のベース部品の取り付け位置に個別に半田付けされる多数のリードを有することによって取り付けられる。場合によっては、これらの半田付けされた接続部はすべて適切に形成されていないことがある。ＩＣは一般に平坦な取り付け面に取り付けられるものであるため、これは特にＩＣが適切に平坦になっていない場合に当てはまる。
【０００３】
反りとは、特に半田接合部によって形成される面を含む、ＩＣパッケージ全体における曲がり、または歪み、または全体的に平坦でないことをいう。ＩＣパッケージが平坦でないことにより、ＩＣパッケージと取り付け面との半田接合不良、半田接合部の接触不良または非接触、接合部の望ましくない膨らみ、または半田接合部の断続的な接触など、様々な問題が起きることがある。パッケージが湾曲または屈曲し、または平坦でないようにパッケージが全体的に反っている場合、平坦でなくなることがある。いくつかの場合、望ましい平坦度は非常に高い耐性となる。例えば、いくつかのＢＧＡパッケージに関するものなど、いくつかの用途では、最大反り耐性は約０．００８インチが望ましい。
【０００４】
ＩＣパッケージの反りの問題は、リフローとしても知られる半田付けプロセス、およびその再加工中に起きることが多い。この問題は、パッケージが大きいほど、サイズも大きくなるので悪化することがあり、また、半田付け温度が高くなるほど悪化する。近年、鉛フリー半田の使用が、ある種の製品タイプで、ますます普及してきている。この鉛フリー半田は一般に、従来の半田より高温の半田付け温度を必要とし、したがってＩＣパッケージの反りを悪化させる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＩＣパッケージの反りの問題に対する１つの従来のソリューションは、ＩＣの上面に平坦な補強材プレートを組み込むことであった。補強材プレートは基本的に、厚さが一定であり、全面にわたって完全に平坦な部品の形態を取り、上面から見て、おおよその外周がＩＣパッケージの外周のサイズである単純な長方形である。平坦な補強材プレートの中心部分は切り抜くことができる。しかし、これらの補強材の平板は、それらが全面にわたって平坦であり、したがって、温度変化または捻じれまたは曲げ力による反りへの耐性がある程度限られる、という短所を持っている。平板を、ＩＣパッケージ全体に反りに対する望ましい耐性を与えるのに十分な強度にするために、望ましくない厚さの補強板を作る必要があることがある。ＩＣの上面の厚い補強板はＩＣの厚さを増加させ、組み立てられたＩＣパッケージ全体を厚くさせ、したがってＩＣパッケージングの配置の選択肢を限定し、および／または最終的なシステムアセンブリにおいてプリント回路カードを分離するためにプリント回路カードを増やす可能性があるので、ＩＣの上面にある補強板が厚過ぎることは望ましくない。さらに、追加された補強材の厚さによって、空間をふさぐためにＩＣダイが大きくなり、それにより、熱伝導材料を充填する必要のある、より大きい分離部を形成し、最終的にＩＣからの熱の放散を妨げることになる。さらに、補強材が全面にわたって平坦な断面形状であることにより、増加された強度は材料の全容積が増えることによって不十分になり、したがって、最終的なＩＣパッケージにさらなる費用および重量が追加される。したがって、ＩＣパッケージの補強の分野では、望ましい薄い厚さおよび／または望ましい少量の材料を提供しながら、向上した性能および／または信頼性の高い取り付けを提供できることが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
望ましい薄い厚さおよび／または望ましい少量の材料を提供しながら、向上した性能を提供することができる、ＩＣパッケージの補強のための現在の必要性に鑑みて、様々な例示的な実施形態の簡略な概要を説明する。以下の概要では、いくらかの簡略化および省略を行う場合があり、様々な例示的な実施形態のいくつかの態様に焦点を当てて説明するが、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の概念を当業者が作製し使用することができるために十分な、好ましい例示的な実施形態の詳細な説明を、以下のセクションにおいて説明する。
【０００７】
様々な例示的な実施形態は、集積回路（ＩＣ）で使用するための補強材、またはＩＣおよび補強材を含むＩＣパッケージに関し、補強材は、実質的に平坦部分と、平坦部分に連結され、平坦部分がある面に対して０度でない角度で突出する梁部分を有する。
【０００８】
いくつかの他の例示的な実施形態は、集積回路（ＩＣ）で使用するための補強材、またはＩＣおよび補強材を含むＩＣパッケージに関し、補強材は、ＩＣの外周側面の少なくとも一部を囲むフレームを形成する。
【０００９】
このように、様々な例示的な実施形態によって、向上した性能および／または信頼性の高い取り付けが可能になることが明らかであろう。特に、いくつかの実施形態では、全体的に平坦部分と組み合わせた１つまたは複数の梁、もしくはフレームを形成する１つまたは複数の梁を使用する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態による側面梁を備えた補強材を有するＩＣパッケージの側面断面図である。
【図２】第２の実施形態による側面梁を備えた補強材を有するＩＣパッケージの側面断面図である。
【図３】図２に示す補強材の斜視図である。
【図４】図３に示す補強材の詳細な切取図である。
【図５】側面梁を備えた代替補強材の詳細な切取図である。
【図６】側面梁を備えた代替補強材の詳細な切取図である。
【図７】側面梁を備えた代替補強材の詳細な切取図である。
【図８】側面梁を備えた代替補強材の詳細な切取図である。
【図９】上面梁を備えた代替補強材の斜視図である。
【図１０】梁としての波形板を備えた代替補強材の斜視図である。
【図１１】囲みフレームを形成する梁を有する別の実施形態の斜視図である。
【図１２】囲みフレームを形成する梁および交差梁を形成するウェブを有する実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照すると、同様の番号は同様の部品または工程を示すが、様々な例示的な実施形態の広範な態様が開示されている。
【００１２】
多くの実施形態は、集積回路（ＩＣ）パッケージに取り付けることができる補強材に関し、補強材はＩＣの上面の面以外の方向に形成された構造を含む。本明細書を通してＩＣ（集積回路）およびＩＣパッケージングという用語は構成部品のアセンブリ全体を指すために互換的に使用され、一般にＩＣパッケージともいう。ＩＣパッケージの例には、例えばＴＳＯＰＳ、ＱＦＰｓ、ＳＯＩＣ、ＢＧＡ、ＣＣＧＡなどを含む。約４００を超える接続部のＩＣパッケージングは、例えばカラムグリッドアレイ（ＣＣＧＡ）、ピングリッドアレイ（ＰＧＡ）、およびボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）など様々なサブスタイルを含むことができる、エリアアレイ式のパッケージングの形態をほとんど例外なく取っていることに留意されたい。本明細書で説明される補強材ソリューションは、例えばＢＧＡなどを含むエリアアレイデバイスに適用可能である。本明細書で使用されるＩＣアセンブリという用語は、補強材が組み込まれ、または取り付けられたＩＣまたはＩＣパッケージのことをいうが、ＩＣおよびＩＣパッケージという用語が、補強材を備えたＩＣを含む部品のことをいうこともできる。
【００１３】
本明細書でいう面とは、実際に上面および底面の平坦面ならびにいくらかの厚さを有し、上面および底面の平坦面が技術的には平行な面に沿っている、平板の概念を含む。本明細書でいう平坦とは、このような厚さを有するが平坦であるプレートの概念を含む。本明細書で説明されるいくつかの実施形態では、補強材は比較的平らな平坦部分を有することも有さないこともできるが、補強材はＩＣの上面の面に対して０度でない、または平行でない角度で突出する形状または断面を備えた少なくとも１つの梁部分を有するものとして説明することができる。
【００１４】
図１はＩＣパッケージ１０の中心部を通る側面断面図である。ＩＣパッケージ１０は、複数の半田接合部１４によって取り付け位置に取り付けられた、プリント回路基板などのＩＣ１２を含む。ＩＣパッケージ１０は、ＩＣ１２の表面（この場合は上面）に接合された補強材２０を含む。補強材２０は平らな平坦部分２２および細長い梁部分２４を含み、この場合、梁部分２４はそれぞれ、ＩＣ１２の上面の面に対して垂直に９０度突出し、平らな平坦部分２２の外周で、ＩＣ１２の側面に平行に上向きに突出する長方形のフレームを形成する屈曲部分である。
【００１５】
図２はＩＣパッケージ２８の中心部を通る側面断面図である。ＩＣパッケージ２８は、複数の半田接合部１４によって取り付け位置に取り付けられた、プリント回路基板などのＩＣ１２を含む。ＩＣパッケージ２８は、ＩＣ１２の表面（この場合は上面）に接合された補強材３０を含む。補強材３０は平らな平坦部分３２および細長い梁部分３４を含み、この場合、梁部分３４はそれぞれ、ＩＣ１２の上面の面に対して垂直に９０度突出し、ＩＣ１２の側縁面に隣接して下向きに突出する長方形のフレームを形成する屈曲部分である。
【００１６】
図３は図２に示す実施形態の斜視図であり、図４は図２および３に示す実施形態の詳細な図である。図２から４に示す実施形態は、平坦部分３２および屈曲した突出部分の形態の梁部分３４を有する補強材３０を示す。この例では、屈曲した突出部分３４は、平坦部分３２の面に対して垂直に突出し、ＩＣ１２の全外周の周りを延びる。しかし、本明細書のいずれの実施形態でも、梁の角度は９０度または垂直な角度に限られる必要はなく、補強材の側面または縁部に結合された梁、またはＩＣの側面または縁部は、連続した輪を形成する必要はなく、またいずれかまたはすべての側面とする必要もない。また、図３に示すように、中心開口４２は、補強材３０の平坦部分３２の中心領域に開口を提供する。開口４２によって、材料の使用の削減、ならびに改善された熱放散のための領域が可能になる。
【００１７】
上記の実施形態の平坦部分と組み合わされた梁を提供することによって、平坦部分のみの剛性より高い、反り、湾曲および／または屈曲に耐える剛性が可能になる。これらの形状は、平板より剛性の高い、Ｌ形梁の形状を形成する。また、突出する梁部分がＩＣの外側の周りで下向きに突出する実施形態では、補強材は、特に図２から４の実施形態の場合、ＩＣの上面で比較的薄い高さを有しながら、高い剛性を提供することができる。
【００１８】
補強材要素は、適切な取り付け方法によって、ＩＣに取り付けることができる。適切な取り付け機構の例には、適切な接着剤の使用および／または突出する縁部の内側とＩＣの外周面とのある程度の締まり嵌めを含むことができる。補強材は適切な材料とすることができ、その例には、金属、プラスチック、セラミック、または高温プラスチックを含むそのような材料の高温バージョンを含むことができる。
【００１９】
図５は図４と同様の詳細な図であるが、図１の実施形態に対応する。図６は図４と同様であるが、ＩＣの下を延びるリップ３６を含む代替的な形状を示す。図７は、平らな平坦部分４２を有する代替補強材４０を示し、梁部分４４がまず一方向（上向き）に突出し、次いで後ろ向きに折り返されて、反対方向（下向き）に、ＩＣの側面の周りで突出する。
【００２０】
補強材は一体型構造とすることができ、または多数の個別の構造から組み立てることもできる。例えば、図８の実施形態は、一般に図２から４の実施形態の構成を有する、平らな平坦部分５２を有する補強材５０の実施形態を示すが、梁部分は、例えば接着剤または溶接によって、平坦領域に取り付けられている別個の梁５４である。図９は、平らな平坦部分６２を備えた補強材６０の実施形態を示し、梁要素６４は上向きに突出し、これもまた例えば接着剤または溶接によって取り付けられている。図８および９に示すような梁要素を、本明細書で示す実施形態の他の梁の上、またはそれらに加えて使用することができる。補強材６０はまた、中心開口６６が設けられている例も示し、ＩＣ１２の上面および溶接位置１４の上に取り付けられることも示している。
【００２１】
図１０は、梁要素７６が間に介在する上面平板および底面平板７２および７４を有する補強材７０の実施形態を示す。図１０に示す例では、梁要素７６は、単一、畝状、または波形のシートから形成されている。畝状の形状のほかに、例えばハニカムを含む、他の複雑な梁形状を使用することもできる。また、梁要素は、複数の交差角度の畝状の層など、複数層の形態を取ることができる。補強材７０として示す実施形態もまた、中心開口７８を特徴とし、半田付けリード１４を備えたＩＣ１２の上面に取り付けられて示されている。
【００２２】
梁を参照すると、梁部分および／または梁要素は、本明細書では互換性がある。また、そのような梁は、例えばＬ形梁、Ｃ形梁、Ｗ形梁、Ｉ形梁を含む多種多様な断面を有することができ、トラスを組み込むことができ、また、かさを減らすためにそれらの内側に形成された緩衝領域を有することもできる。平らな平坦部分または平板への言及も、本明細書の詳細な説明の項では互換性があり、そのような平坦部分または平板は、平坦でない領域を含むこともでき、かさを減らすためにそれらの内側に形成された緩衝領域を有することもできる。様々な実施形態は、例えば接合、接着、溶接または機械的取り付けなど任意の方法で取り付けられた、互いに一体型または別個の部品としての梁および／または平坦部分を有することができる。
【００２３】
図１１は、平板を全く使用しないが、ＩＣに取り付けられるときＩＣの外周の周りを延び、ＩＣの上面の上を延びない長方形のフレームを形成する梁から構成される、外周補強材フレーム８２を含む補強材８０の実施形態を示す。図１２は、図１１と同様であるが、外周フレームに加えて、外周フレームの梁の上側面の間に跨る交差部材を形成する、一対の薄いウェブ８６を有する実施形態８４を示す。ウェブ８４は、比較的薄い高さを有し、したがってＩＣの上面にあるが、最終的なＩＣパッケージに比較的薄い高さを加えるだけである。
【００２４】
平坦部分を有する実施形態では、平坦部分はＩＣのすべてを覆う必要はなく、中心部の切り抜きを有する図３に示す例のほかに、平坦部分は、ＩＣの一側面のみ、または角部または他の選択された領域を覆うことができる。さらに、突出部分はＩＣの全外周の周りで突出する必要はない。したがって、突出部分は、ＩＣの１つの側面、２つの側面、３つの側面または４つの側面すべてにわたって延びることができる。突出部分が存在するどの側面でも、突出部分は側面全体に沿って延びる必要はなく、ＩＣの一部分のみで下向きに突出する１つまたは複数の突出部分の形態を取ることができる。
【００２５】
以上、様々な例示的な実施形態を、そのいくつかの例示的な態様を特に参照しながら詳細に説明したが、本発明は他の実施形態も可能であり、その詳細を様々な明らかな点に関して修正することが可能であることが理解されよう。当業者には容易に理解されるように、変形および修正は本発明の趣旨および範囲内にとどまりつつ行うことができる。したがって、上記の開示、説明、および図面は例示的な目的に過ぎず、特許請求の範囲によってのみ定義される本発明を、どのようにも限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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