(57)【要約】      （修正有）【課題】ダイスタックアッセンブリの放熱性を改善したヒートシンクを備えた集積回路用パッケージの形成方法の提供。【解決手段】集積回路アッセンブリ３００は、ダイスタックアッセンブリ２８０と、該ダイスタックアッセンブリの側面に熱結合した放熱装置３９０とを備えている。このダイスタックアッセンブリ２８０は、複数の集積回路２１０を有し、且つ、該集積回路の上に別の集積回路が配置されている。別の形態として、放熱装置３９０は、ダイスタックアッセンブリを取り囲むように、ダイスタックアッセンブリ２８０と熱結合したカプセルを備えている。ここでのダイスタックアッセンブリも、複数の集積回路を有し、且つ、該集積回路の上に別の集積回路が配置されている。また、集積回路間に配置され、上記放熱装置と熱結合する熱伝導性中間層３２０が少なくとも１つ設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の集積回路を有し、且つ、該集積回路の上に別の集積回路が配置されているダイスタックアッセンブリと、
放熱装置とを備え、
上記放熱装置は、上記ダイスタックアッセンブリの側面に熱結合されており、
上記放熱装置の熱伝導率は、少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴とする集積回路アッセンブリ。
【請求項２】
上記放熱装置は、上記ダイスタックアッセンブリの水平面に熱結合されていることを特徴とする請求項１に記載の集積回路アッセンブリ。
【請求項３】
上記集積回路間に配設され、且つ上記放熱装置に熱結合した熱伝導性中間層を少なくとも１つ備えていることを特徴とする請求項１に記載の集積回路アッセンブリ。
【請求項４】
上記熱伝導性中間層は、アルミニウム、金、銅、銀およびこれらの合金、並びに、炭素および炭素同素体の少なくとも１つの材料を含有していることを特徴とする請求項３に記載の集積回路アッセンブリ。
【請求項５】
上記ダイスタックアッセンブリは、チップキャリア上に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の集積回路アッセンブリ。
【請求項６】
上記放熱装置は、上記ダイスタックアッセンブリを密閉するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の集積回路アッセンブリ。
【請求項７】
上記放熱装置は、アルミニウム、金、銅、銀およびこれらの合金、並びに、炭素および炭素同素体の少なくとも１つの材料を含有していることを特徴とする請求項１に記載の集積回路アッセンブリ。
【請求項８】
上記集積回路同士は、互いに電気的に接続していることを特徴とする請求項１に記載の集積回路アッセンブリ。
【請求項９】
上記側面は、金属化されていることを特徴とする請求項１に記載の集積回路アッセンブリ。
【請求項１０】
上記放熱装置の熱伝導率は、少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴とする請求項１に記載の集積回路アッセンブリ。
【請求項１１】
集積回路アッセンブリ用のパッケージであって、
複数の集積回路を有し、且つ、該集積回路の上に別の集積回路が配置されているダイスタックアッセンブリであり、チップキャリア上に配設されているダイスタックアッセンブリと、
上記ダイスタックアッセンブリの側面に熱結合されており、熱伝導率が少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋである放熱装置と、
上記ダイスタックアッセンブリにおける上記側面を除く表面領域を取り囲むように設けられたカプセルとを備えていることを特徴とする集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項１２】
上記放熱装置は、上記ダイスタックアッセンブリの水平面に熱結合されていることを特徴とする請求項１１に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項１３】
上記集積回路間に配設され、且つ上記放熱装置に熱結合した熱伝導性中間層を少なくとも１つ備えていることを特徴とする請求項１１に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項１４】
上記熱伝導性中間層は、アルミニウム、金、銅、銀およびこれらの合金、並びに、炭素および炭素同素体のうちの、少なくとも１つを含有していることを特徴とする請求項１３に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項１５】
上記熱伝導性中間層は、上記集積回路を超えて広がっていることを特徴とする請求項１３に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項１６】
上記カプセルは、上記放熱装置の少なくとも一部に形成されており、且つ、上記ダイスタックアッセンブリを取り囲むように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項１７】
上記カプセルは、熱伝導性材料を含有していることを特徴とする請求項１６に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項１８】
上記カプセルは、熱伝導性材料が充填された樹脂を含有していることを特徴とする請求項１６に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項１９】
上記熱伝導性材料は、炭素および炭素同素体と、酸化アルミニウムと、窒化アルミニウムと、窒化ホウ素とからなる群から選択される材料であることを特徴とする請求項１５に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項２０】
上記ダイスタックアッセンブリは、複数の側面によって規定されており、
上記複数の側面のみが、上記カプセルによって取り囲まれていることを特徴とする請求項１６に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項２１】
上記ダイスタックは、複数の側面によって規定されており、
上記ダイスタックがはみ出している上記側面のみが、上記カプセルによって取り囲まれていることを特徴とする請求項１５に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項２２】
上記集積回路同士は、互いに電気的に接続していることを特徴とする請求項１１に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項２３】
上記側面は、金属化されていることを特徴とする請求項１１に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項２４】
上記放熱装置の熱伝導率は、少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴とする請求項１１に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項２５】
集積回路アッセンブリ用パッケージの製造方法であって、
複数の集積回路を有し、且つ、該集積回路の上に別の集積回路が配置されているダイスタックアッセンブリを準備する工程と、
上記ダイスタックアッセンブリの側面に、熱伝導率が少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋである放熱装置を熱結合する工程とを含むことを特徴とする、集積回路アッセンブリ用パッケージの製造方法。
【請求項２６】
上記ダイスタックアッセンブリの側面を金属化し、金属化した該側面に、上記放熱装置を熱結合する工程を含むことを特徴とする請求項２５に記載の製造方法。
【請求項２７】
上記ダイスタックアッセンブリをチップキャリアに実装する工程を含むことを特徴とする請求項２５に記載の製造方法。
【請求項２８】
上記ダイスタックアッセンブリをカプセル材料で取り囲む工程を含むことを特徴とする請求項２５に記載の製造方法。
【請求項２９】
上記ダイスタックアッセンブリ内の任意の信号線に、はんだ材料を充填することを特徴とする請求項２５に記載の製造方法。
【請求項３０】
上記ダイスタックアッセンブリの水平面に、上記放熱装置を熱結合する工程を含むことを特徴とする請求項２５に記載の製造方法。
【請求項３１】
上記放熱装置の熱伝導率は、少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴とする請求項２５に記載の製造方法。
【請求項３２】
第１の集積回路の領域上に、熱伝導性中間層およびプレカットテープを配置する工程（ａ）と、
上記プレカットテープの上および上記熱伝導性中間層の上に、第２の集積回路を配置する工程（ｂ）と、
上記第２の集積回路上で上記工程（ａ）および上記工程（ｂ）を繰り返して、第３の集積回路を合体させる工程（ｃ）と、
上記ダイスタックアッセンブリを構成する最後の集積回路が配置されるまで、上記工程（ａ）と、上記工程（ｂ）と、上記工程（ｃ）とを繰り返す工程（ｄ）とを含むことを特徴とする請求項２５に記載の製造方法。
【請求項３３】
上記プレカットテープは、上記集積回路のうちの少なくとも１つの集積回路に形成されている信号線のパターンと一致するホールを有しており、該ホールは、該パターンと位置合わせされていることを特徴とする請求項３２に記載の製造方法。
【請求項３４】
上記プレカットテープの上および上記熱伝導性中間層の上に、上記集積回路のうちの少なくとも１つの集積回路が配置され、配置された該集積回路の信号線領域は、上記プレカットテープの上記ホールと位置あわせされることを特徴とする請求項３３に記載の製造方法。
【請求項３５】
上記熱伝導性中間層は、上記集積回路を超えて広がっており、上記放熱装置と熱結合していることを特徴とする請求項３２に記載の製造方法。
【請求項３６】
上記放熱装置は、上記ダイスタックアッセンブリを取り囲む熱伝導性のカプセル材料によって構成されていることを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。
【請求項３７】
上記ダイスタックアッセンブリは複数の側面によって規定されており、
上記複数の側面のみを、上記カプセル材料によって取り囲むことを特徴とする請求項３６に記載の製造方法。
【請求項３８】
上記ダイスタックは、複数の側面によって規定されており、
上記ダイスタックがはみ出している上記側面のみが、上記カプセル材料によって取り囲まれていることを特徴とする請求項３６に記載の製造方法。
【請求項３９】
上記カプセル材料は、熱伝導性材料が充填された樹脂を含有していることを特徴とすることを特徴とする請求項３６に記載の製造方法。
【請求項４０】
上記熱伝導性材料は、炭素および炭素同素体と、酸化アルミニウムと、窒化アルミニウムと、窒化ホウ素とからなる群から選択される材料であることを特徴とする請求項３９に記載の製造方法。
【請求項４１】
上記熱伝導性中間層は、アルミニウム、金、銅、銀およびこれらの合金、並びに、炭素および炭素同素体のうちの、少なくとも１つを含有していることを特徴とする請求項３２に記載の製造方法。
【請求項４２】
上記プレカットテープは、少なくとも片面が粘着材によって被覆されていることを特徴とする請求項３２に記載の製造方法。
【請求項４３】
集積回路アッセンブリ用のパッケージであって、
複数の集積回路を有し、且つ、該集積回路の上に別の集積回路が配置されているダイスタックアッセンブリと、
上記ダイスタックアッセンブリに熱結合するとともに、該ダイスタックアッセンブリを取り囲むように構成された、カプセルを有する放熱装置と、
少なくとも一部が集積回路間に配置されている少なくとも１つの熱伝導性中間層であって、少なくとも一部が上記集積回路を超えて広がっている熱伝導性中間層とを備えており、
上記熱伝導性中間層は、上記放熱装置と熱結合していることを特徴とする集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項４４】
複数ある集積回路間それぞれに、上記熱伝導性中間層が配置されていることを特徴とする請求項４３に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項４５】
上記熱伝導性中間層は、アルミニウム、金、銅、銀およびこれらの合金、並びに、炭素および炭素同素体のうちの、少なくとも１つを含有していることを特徴とする請求項４３に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項４６】
複数のプレカットテープが、複数の上記集積回路間に配置されていることを特徴とする請求項４３に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項４７】
上記プレカットテープは、少なくとも片面が粘着材によって被覆されていることを特徴とする請求項４６に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項４８】
上記集積回路同士は、互いに電気的に接続していることを特徴とする請求項４３に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【請求項４９】
上記ダイスタックアッセンブリは、チップキャリアに実装されていることを特徴とする請求項４３に記載の集積回路アッセンブリ用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔本発明の背景〕
〔本発明の分野〕
本発明は、一般的には、集積回路装置の分野、特に、ヒートシンクを備えた集積回路用パッケージに関する。本発明はさらに、放熱装置の形成方法を含む、集積回路用パッケージの形成方法に関する。
【０００２】
〔関連技術の説明〕
例えば集積回路、電力増幅器等のマイクロ電子デバイスの性能レベルは、近代技術の需要に対応するために向上し続けている。クロック速度などの性能レベルは、例えばマイクロ電子デバイス上にパターン形成されたトランジスタなどの構造の数および密度と密接に関連している。マイクロ電子デバイスによる処理が早ければ、高いクロック速度が求められ、また逆にクロック速度が高ければ、単位時間当たりのスイッチングおよび電力損失が増加する。マイクロ電子デバイスの性能レベルは、トランジスタ寸法の微細化および構造密度の増加に伴って、継続的に改善されるべきである。しかし、密接にパッケージされた微細な構造は多量の熱を放熱し、これによって性能レベルが制限される場合がある。熱は、一般的にはヒートシンクによって、デバイスの微細な選択領域から放熱される場合が多い。
【０００３】
従って、マイクロ電子デバイスの設計における制限因子として、温度制御が浮上してきている。高出力電力増幅器およびマルチチップモジュールなどの現代のデバイスは、特に多量の熱を発する。効果的に熱伝導させなければ、一般的にこれらのデバイスは高温で動作することになり、最終的には性能および信頼性が低下する。このような効果は、半導体パッケージ内にて容易に観察することができる。
【０００４】
積層された半導体ダイを有する半導体パッケージは、半導体「チップ」または「集積回路」とも称され、益々需要が高まってきている。このようなパッケージによって、同一の機能を果たすダイ（例えば２つのメモリダイ）、あるいは異なる機能を果たすダイ（例えばプロセッサダイおよびメモリダイ）を、１つのパッケージ内に統合することができる。これによって密度が増加し、また、例えば携帯電話、ＰＤＡ、カムコーダ、およびその他無線の消費者製品において、パッケージサイズ、特に微細なパッケージサイズが重要であるアプリケーションにおいて特に有用である。
【０００５】
さらに、集積回路装置の動作速度の上昇もまた、急速な進歩を遂げている。集積回路装置の集積密度の増加に伴って、生成される熱量もまた増加する。さらに、集積回路装置を含むマイクロ電子部品を搭載したモジュールを小型化する需要の高まりによって、集積回路装置によって過剰に生成される熱を除去する必要性、および益々限定されてきている領域内においていかに熱を除去するかという問題を複雑化させる。これにより、マイクロ電子デバイスおよびモジュールに関連する全体的な熱密度が増加する。さらに、プリント回路基板上には、メモリデバイスおよびチップ型回路素子を含む多くの集積回路装置が搭載され、モジュール上に搭載される素子数は増加する傾向にある。結果として、従来のヒートシンクを用いることのできる表面領域が減少する。
【０００６】
集積回路装置は、従来ではパッケージ内にまとめられた後、プリント回路基板上に搭載されて、マルチチップモジュールを形成する。集積回路パッケージは、通常は、ある種のカバーキャップまたはカプセル材料を集積回路装置上に備えることによって、集積回路装置を保護すると共に動作用の広い平面を備える必要がある。しかし、集積回路上に備えるあらゆるカバーキャップまたはカプセルによって、周囲環境までの熱抵抗経路を増やし、集積回路の動作温度を上昇させ、結果としてマルチチップモジュールの熱密度が増加させることになる。
【０００７】
このようなカバーまたはキャップ、そして一般的に、パッケージ内において生成される多量の熱による影響を緩和するために、様々な手段が用いられている。用いられている手法の１つとして、キャップとの間において、熱導電性の薄い油性層によってキャップされた集積回路がある。集積回路の動作温度を下げる別の手段として、キャップの最上部またはカプセルの最上部にヒートシンクを取り付ける手段がある。一例としては、パッケージ最上部にフィンを有するヒートスプレッダを取り付ける、すなわちカプセルまたはキャップの最上部にヒートスプレッダを備えることが挙げられる。
【０００８】
このようなカバーまたはキャップの影響を緩和し、そして一般的に、パッケージ内の集積回路の全体的な動作温度を下げるための別の手段として、パッケージ内に内部ヒートスプレッダを備える手段がある。従来の別の放熱手段として、ダイスタック（die stack）の上部表面領域と、ダイスタックが備えられた基板の表面領域とに結合されたヒートシンクを用いるという手段がある。このような設計は、ダイスタックの上部表面領域から、基板上を移動し、はんだ結合およびプリント回路基板まで伸びる放熱経路を改善させることを目的としている。しかしこの設計は、主に、パッケージと比較してプリント回路基板が十分に低温である場合に功を奏する。しかし、従来の熱移動経路は、パッケージの最上面を経由して、当該最上面から周辺環境へ、そして、さらにパッケージ最上部に備えられた別のヒートシンクにまで伸びている。
【０００９】
それにも関わらず、特にダイスタックパッケージ内においてパッケージ内を垂直方向に伸びる優先的な放熱経路は、最上部の集積回路が、その下にある集積回路よりも遥かによく冷却されるという問題がある。この理由の１つとして、底面から最上面までのパッケージの熱抵抗が、周辺環境に対する全体的な抵抗の大部分を占めていることが挙げられる。ダイスタック内において生成されるあらゆる熱を周囲雰囲気中に放出するために、熱はスタック全体を通過していく必要があるため、上記熱抵抗は重要である。
【００１０】
つまり、生成され、後にダイスタックの最上面を介して放出される熱は、パッケージ内の最上層に到達するまでに様々な部品の多数の層を介さなければならない。例えば、熱放出経路は、集積回路間のあらゆる接着層、そして多くの場合にスペーサを介して、ダイスタック内の集積回路を通過する。当然ながらこのような優先的な放熱経路は、スタック内の最下部にある集積回路を冷却するために、熱はスタック全体およびあらゆる中間層を通って伝播し、上面を介して周辺環境へと放出されなければならず、結果としてスタック内の最下部にある集積回路を十分に冷却するためには特に困難が伴う傾向があるということを意味している。
【００１１】
最下部の集積回路からダイスタックを介して最上部の集積回路へと優先的に熱移動する際の別の不都合点として、下部の集積回路から上部の集積回路へと次々に熱が伝播する際に、上部にある各集積回路が下部の集積回路によって加熱される可能性があるという点がある。さらに、積層された集積回路を用いて、ヒートスプレッダを取り付けるために用いられる放熱面として、最上面が同時に機能できないようにする場合もある。例えば、センサアレイ型の集積回路は、集積回路パッケージの上面にヒートシンクが取り付けられないようにする。
【００１２】
多くの場合、ヒートシンクは、従来は集積回路パッケージ上において、ダイスタックの上部集積回路の表面領域に対して平行に取り付けられている。このようなヒートシンクは、上部集積回路の表面領域に対して一般的に平行している水平面に熱を放散させ、結果として熱の経路が、各ダイスタック素子を介して優先的かつ垂直になるように機能する。さらに、集積回路間におけるあらゆる中間的な界面（intermediate interface）が、ダイスタックの全体的な熱抵抗に関与する。これによって、最下部にある集積回路の熱が、スタックを通過して最上部の集積回路へと放熱される可能性が制限される。ダイスタックの熱抵抗を上昇させる中間的な界面の例としては、スペーサまたは粘着材が挙げられる。
【００１３】
〔本発明の概要〕
本発明は、いわゆる垂直放熱装置と呼ばれる放熱装置を提供することによって、上述した問題点を解決するものである。本発明は、ダイスタックパッケージに常に関与する熱抵抗に係る問題を克服するためのものである。ここで、ダイスタックパッケージの熱の主な放射経路は、スタックの垂直方向である。垂直方向とは、最も底部にある集積回路から、スタックを通って、最も上部にある集積回路に至る方向をいう。
【００１４】
本発明はまた、ダイスタックアッセンブリ内で最も上部にある集積回路が、センサアレイのように熱放出面を兼ねることはない。さらに、本発明によれば、高いアスペクト比を有するダイスタックアッセンブリに最適で効率的である。すなわち、集積回路の厚さあるいはダイスタックアッセンブリの相対的な全長と比較して設置面積が非常に小さいダイスタックアッセンブリに対して、特に有用かつ効果的である。垂直ヒートスプレッダまたは放熱装置によって、上部にある集積回路の放熱に負担あるいは負荷をかけることなく、ダイスタックアッセンブリ内の集積回路を選択的に冷却することが可能になる。
【００１５】
本発明の利点と考えられるさらに別の点は、本発明が、ダイスタックアッセンブリ内の集積回路内の電気負荷の急増、特にダイスタックアッセンブリの最下部および最内部領域における負荷の急増に関連して急増する熱を放熱できるという点である。集積回路に対して求められる周波数が益々高まっていくにつれて益々多くの熱が生成されるため、この熱を放熱して、集積回路の電気的信頼性を向上させる必要がある。本発明は、ヒートパッケージの端に垂直放熱装置と呼ばれる放熱装置を接触させたことによって、上記のような障害を克服することができる。
【００１６】
本発明の特徴の一つとしては、本発明に係る集積回路アッセンブリは、ダイスタックアッセンブリと、該ダイスタックアッセンブリの側面に熱結合した放熱装置とを備えている点にある。このダイスタックアッセンブリは、複数の集積回路を有し、且つ、該集積回路の上に別の集積回路が配置されている。そして、上記放熱装置の熱伝導率は、少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００１７】
本発明の別の特徴としては、集積回路アッセンブリ用のパッケージにある。このパッケージには、チップキャリア上に配設されているダイスタックアッセンブリが設けられており、ダイスタックアッセンブリは、複数の集積回路を有し、且つ、該集積回路の上に別の集積回路が配置されている。そして、このパッケージには、さらに、ダイスタックアッセンブリの側面に熱結合されており、熱伝導率が少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋである放熱装置が設けられている。そして、このパッケージには、さらに、ダイスタックアッセンブリにおける上記側面を除く表面領域を取り囲むように設けられたカプセルが設けられている。
【００１８】
本発明のさらに別の特徴としては、集積回路アッセンブリ用パッケージの製造方法にある。この製造方法には、まず第１の工程として、複数の集積回路を有し、且つ、該集積回路の上に別の集積回路が配置されているダイスタックアッセンブリを準備する工程がある。そして、次に続く工程として、上記ダイスタックアッセンブリの側面に、熱伝導率が少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋである放熱装置を熱結合する工程がある。
【００１９】
そして、本発明のさらなる別の特徴としては、集積回路アッセンブリ用のパッケージにある。このパッケージには、複数の集積回路を有し、且つ、該集積回路の上に別の集積回路が配置されているダイスタックアッセンブリが設けられている。そして、このパッケージには、さらに、上記ダイスタックアッセンブリに熱結合するとともに、該ダイスタックアッセンブリを取り囲むように構成された、カプセルを有する放熱装置が設けられている。そして、さらに、少なくとも一部が集積回路間に配置されている少なくとも１つの熱伝導性中間層であって、少なくとも一部が上記集積回路を超えて広がっている熱伝導性中間層が設けられている。
【００２０】
〔図面の簡単な説明〕
上述した本発明の特徴は、添付図面と共に以下の説明を参照することによって明らかとなるであろう。添付図面においては、同様の符号は同様の部品を表している。しかしこれらの添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと考えられるものではないことに留意されたい。本発明は、同様に効果的なその他の実施形態も許容する。本発明について、実施形態および図面を参照しながら、以下にさらに詳しく説明する。
【００２１】
図１は、従来のメモリモジュールである、集積回路アッセンブリの概略平面図である。
【００２２】
図２は、集積回路アッセンブリ用パッケージの概略断面図である。
【００２３】
図３は、本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの概略断面図である。
【００２４】
図４は、本発明の別の形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの概略断面図である。
【００２５】
図５は、本発明の別の形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの概略平面図である。
【００２６】
図６は、本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの上面図である。
【００２７】
図７は、本発明の一形態に係る集積回路アッセンブリ用パッケージであり、図６に示す切断線Ｂ−Ｂにおいて図６に示す集積回路アッセンブリ用パッケージを切断した状態を示した矢視断面図である。
【００２８】
図８は、本発明の別の形態に係る集積回路アッセンブリ用パッケージであり、図６に示す切断線Ｂ−Ｂにおいて図６に示す集積回路アッセンブリ用パッケージを切断した状態を示した矢視断面図である。
【００２９】
図９は、本発明の一形態に係る集積回路アッセンブリ用パッケージであり、図５に示す切断線Ａ−Ａにおいて図６に示す集積回路アッセンブリ用パッケージを切断した状態を示した矢視断面上面図である。
【００３０】
図１０は、本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの上面図である。
【００３１】
図１１は、本発明の別の形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの上面図である。
【００３２】
図１２は、本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージをアッセンブリするために用いられる一部の部品の上面図である。
【００３３】
図１３は、本発明の一形態による、共にアッセンブリされた図１２に示されている部品の上面図である。
【００３４】
〔好ましい実施形態の詳細な説明〕
本発明のこれらの形態は、集積回路アッセンブリ用パッケージを介した改善された熱移動に対して特定の利点を有している。図１を参照すると、マルチチップモジュール、この場合は従来のメモリモジュール１００の概略平面図が示されている。示されているメモリモジュールは、集積回路アッセンブリのパッケージが用いられる場所の単なる一例である。メモリモジュール１００は、集積回路アッセンブリ用パッケージ１４０を有している。パッケージ１４０は、メモリデバイスなどの集積回路装置を有していてよい。このメモリデバイスは、ＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリ）であってよい。メモリモジュール１００は、従来は、集積回路アッセンブリ用パッケージ１４０を複数有している。パッケージ１４０の隣には、終端抵抗およびキャパシタ等の、その他のデバイス１６０が備えられていてよい。これらのデバイス１６０は、プリント回路基板１２０上にも配置されている。
【００３５】
プリント回路基板１２０は、コンタクトパッドアレイ１８０を有している。このコンタクトパッドアレイ１８０は、適切な接合ソケット（mating socket）と電気的に接続するために、プリント回路基板１２０の各面の辺縁に沿って備えられている。図１は、本発明を用いることのできるマルチチップモジュールの従来の実施形態を示している。図１は、本発明の一アプリケーションに当業者の目を向けさせるために示されているが、メモリモジュール以外のアプリケーションもまた本発明を用いることができる。本発明を利用できるその他のアプリケーションの例としては、中央演算処理装置すなわちＣＰＵを用いたマザーボード、映像および音源モジュール、あるいは集積回路装置のパッケージが用いられた任意の種類のアプリケーションが挙げられる。
【００３６】
図２は、従来の集積回路アッセンブリ用パッケージ２００の概略断面図を示している。パッケージ２００は、ダイスタックアッセンブリ２８０を有している。このダイスタックアッセンブリ２８０は、チップキャリアまたは基板２４０に取り付けられており、互いに上下に配置された複数の集積回路２１０を有している。カプセル２３０は、ダイスタック２８０を囲んでいる。ダイスタックアッセンブリ２３０は、集積回路２１０間に中間層２２０を有していてよい。中間層２２０は、集積回路パッケージの形成時において、集積回路２１０とチップキャリアまたは基板２４０とを結合するためなど、２つの別々の部品を結合するために用いることができる。中間層２２０はまた、様々な種類のスペーサ、あるいは粘着性結合部または接着剤を有していてよい。
【００３７】
集積回路アッセンブリ用パッケージ２００は、パッケージ２００をプリント回路基板（図示せず）に接続するための手段をさらに備えていてよい。この手段は、チップキャリアまたは基板２４０上において、ボールグリッドアレイすなわちＢＧＡ２５０として図示されている。図２は、従来の集積回路用パッケージ、特に従来のダイスタックアッセンブリを示している。
【００３８】
次に、図３には、本発明の一実施形態による集積回路用パッケージの概略断面図を示している。集積回路アッセンブリ用パッケージ３００は、ダイスタックアッセンブリ２８０を有している。このダイスタックアッセンブリ２８０は、チップキャリア２４０に取り付けられており、互いに上下に配置された複数の集積回路２１０を有している。放熱装置３９０は、ダイスタックアッセンブリ２８０の側面３１５に熱結合されている。放熱装置３９０は、少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋで熱伝導率を有する。別の一実施形態では、放熱装置３９０の熱伝導率は、少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋであってよい。
【００３９】
ダイスタックアッセンブリによって生成される熱は、ダイスタックアッセンブリ内の垂直経路ではなく水平経路に沿って放出された後、放熱装置に対して垂直方向に放出される。このため上記放熱装置は、垂直ヒートスプレッダまたは垂直放熱装置とも称される。この垂直ヒートスプレッダまたは垂直放熱装置は、上部にある集積回路の放熱に負担あるいは負荷をかけることなく、ダイスタックアッセンブリ内の集積回路を選択的に冷却することができる。これは、下部および内部集積回路２１０によって生成されたあらゆる熱が、各集積回路２１０に熱結合された放熱装置３９０に、回路の側面を介して伝導されるからである。
【００４０】
側面３１５を金属化して、集積回路２１０の側面を介した熱伝導を高め、かつ結合領域を形成することによって、放熱装置３９０がダイスタックアッセンブリ２８０の側面３１５に、より容易に接続されるようにしてもよい。側面３１５を金属化することによって、放熱装置３９０をダイスタックアッセンブリ２８０の側面３１５にはんだ付けすることができる。ダイスタックアッセンブリの側面に放熱装置３９０を配置することによって、ダイスタックアッセンブリ２８０内において生成されるあらゆる熱を、ダイスタックアッセンブリ２８０を介して放熱装置３９０に側方方向に向けた後、放熱装置３９０を介して放出することができる。さらに放熱装置３９０は、図３に示されているように、ダイスタックアッセンブリ２８０の上方まで伸びていてもよく、これによって、集積回路アッセンブリ用パッケージ３００の最上面からも熱を放出することができる。
【００４１】
集積回路アッセンブリ用パッケージ３００は、ダイスタックアッセンブリの残りの表面領域３３５を囲むためのカプセル２３０をさらに有している。上記残りの表面領域は、放熱装置３９０あるいはチップキャリア２４０のいずれにも取り付けられていない、ダイスタックアッセンブリのあらゆる領域を含んでいることに留意されたい。パッケージ３００をプリント回路基板に取り付ける手段は、ここでは、ボールグリッドアレイすなわちＢＧＡ２５０によって示されている。しかし、例えばピングリッドアレイあるいはランドグリッドアレイなど、パッケージをプリント回路基板に取り付けるその他の手段あるいはその他のデバイスもまた想定され、これらも本発明の範囲内である。さらに、シリコン貫通ビア（silicon thru via）あるいはワイヤボンディングなどの従来の手段を用いて、ダイスタックアッセンブリ２８０内の集積回路２１０同士を互いに電気的に接続することもできる。
【００４２】
複数ある集積回路２１０間それぞれに熱伝導性中間層３２０を配置し、そして、熱伝導性中間層３２０を放熱装置３９０に熱結合させることによって、垂直放熱装置３９０への熱伝導を改善することができる。従って、熱伝導性中間層３２０をより効果的に追加することによって、ダイスタック２８０の最内部から生成される熱が除去される。熱伝導性中間層３２０は、アルミニウム、金、銅、銀、およびこれらの合金などの材料を含有していてよい。
【００４３】
熱伝導のために従来用いられているその他の材料もまた適している。上記熱伝導性中間層の熱伝導率は、１００Ｗ／ｍ・Ｋあるいはそれ以上であってよい。上記放熱装置はさらに、アルミニウム、金、銅、銀、およびこれらの合金などの材料を含有していてよい。上記放熱装置はさらに、グラファイトおよびグラファイト箔をさらに含有していてもよい。これまであまり用いられてきていない材料であるが、主にその高い熱伝導性および電気絶縁特性により、ダイヤモンドやその近縁種（例えば多結晶ダイヤモンド）もまた、熱伝導性中間層３２０と放熱装置３９０との両方に適している。
【００４４】
図４は、本発明の別の形態による集積回路アッセンブリ用パッケージの概略断面図を示している。図３および図４に示されている集積回路アッセンブリ用パッケージは類似しているため、全ての部品について同一の符号で示し、新たに説明することはしていない。集積回路アッセンブリ用パッケージ４００は、ダイスタックアッセンブリ２８０を有している。このダイスタックアッセンブリ２８０は、チップキャリア２４０に取り付けられており、互いに上下に配置された複数の集積回路２１０を有している。
【００４５】
放熱装置４９０は、ダイスタックアッセンブリ２８０の側面３１５の少なくとも１つおよび水平面３２５に熱結合されている。さらに、放熱装置４９０の熱伝導率は、少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋである。別の一実施形態では、放熱装置４９０の熱伝導率は、少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋであってよい。
【００４６】
側面３１５および／または水平面３２５をも金属化して、集積回路２１０の側壁および最上面を介した熱伝導を高め、かつ結合領域を形成することによって、ダイスタックアッセンブリ２８０の側面３１５および／または水平面３２５に、放熱装置４９０をより容易に接続することができる。
【００４７】
集積回路アッセンブリ用パッケージ３００は、ダイスタックアッセンブリの残りの表面領域３４５を囲うためのカプセル２３０をさらに有している。本発明の本形態では、上記残りの表面領域は、放熱装置４９０に取り付けられていない残りの側面３１５である。複数の熱伝導性中間層３２０を集積回路２１０間に取り付け、そして放熱装置４９０に熱結合することによって、放熱装置４９０への熱伝導を改善することができる。このように、熱伝導性中間層３２０をより効果的に追加することによって、ダイスタック２８０の最内部から生成される熱が除去される。
【００４８】
さらに、垂直放熱装置４９０を、ダイスタックアッセンブリ２８０の２つ以上の側面３１５に熱結合することによって、より多くの放熱装置をパッケージ４００に内蔵することができる。後に、放熱装置３９０または４９０の側面または水平面に、従来用いられている別の外部ヒートシンクを結合することによって、図３または図４のいずれかに示されている放熱装置３９０または４９０の効果を高めることができる。さらに、上記放熱装置をチップキャリアまたは基板に結合し、後にパッケージがはんだ付けされるプリント回路基板を介した放熱を改善することができる。
【００４９】
本発明の別の実施形態によると、集積回路アッセンブリは、ダイスタックアッセンブリを有している。上記ダイスタックアッセンブリは、図３および図４に示されているダイスタックアッセンブリなど、互いに上下に配置された複数の集積回路を有している。上記集積回路アッセンブリは、ダイスタックアッセンブリの側面に熱結合されていると共に熱伝導率が少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋである放熱装置を有している。別の一実施形態では、上記放熱装置の熱伝導率は、少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋであってよい。
【００５０】
本発明の別の実施形態では、上記放熱装置は、集積回路アッセンブリのダイスタックアッセンブリの水平面および側面の少なくとも１つに熱結合されている。上記側面および／または水平面を金属化して、ダイスタックアッセンブリを通過して放熱装置へと伸びる熱伝導経路を改善し、また放熱装置とダイスタックアッセンブリとの熱結合を簡素化することができる。
【００５１】
本発明のさらに別の実施形態では、集積回路アッセンブリは、ダイスタックアッセンブリがチップキャリアまたは基板上にあるときにダイスタックアッセンブリを封入する放熱装置を有していてよい。本発明の別の実施形態では、集積回路アッセンブリのダイスタックアッセンブリは、集積回路間において、熱伝導性中間層を少なくとも１つ有していてよい。熱伝導性中間層に上記放熱装置を熱結合することによって、ダイスタックアッセンブリの最内部および最下部にある集積回路からの熱除去を改善することができる。上記のような熱伝導性中間層を有する集積回路アッセンブリは、放熱装置そして周辺環境へと熱を側方方向に向けるため、最内部および最下部にある集積回路における放熱を改善することができると考えられる。
【００５２】
集積回路アッセンブリの上記熱伝導性中間層は、アルミニウム、金、銅、銀、およびこれらの合金のうちの任意の材料から形成することができる。熱伝導させるために従来用いられているその他の材料もまた適している。上記放熱装置は、アルミニウム、金、銅、銀、これらの合金、炭素、および炭素同素体などの材料をさらに含有していてよい。これまであまり用いられてきていない材料であるが、その高い熱伝導性および電気絶縁特性により、ダイヤモンドおよびその近縁種（例えば多結晶ダイヤモンド）もまた、熱伝導性中間層と放熱装置との両方に適している。いずれの実施形態においても、シリコン貫通ビアあるいはワイヤボンディングなどの従来の手段を用いて、上記ダイスタックアッセンブリ内の集積回路同士を互いに電気的に接続することも可能である。
【００５３】
次に図５を参照すると、本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージ５００の概略平面図が示されている。図５に示されている、熱伝導性中間層５２０を有するダイスタックアッセンブリ２８０は、通常は、破線で示されているようには見えない。従来のカプセルは不透明な材料からなるため、通常は、ダイスタックアッセンブリ２８０を囲んでいるカプセル５９０によって、ダイスタックアッセンブリは見えない。しかし、例えばセンサアレイを用いた一部のアプリケーションは、透明または部分的に透明なモールドまたはカプセルを有している場合がある。
【００５４】
本発明の本実施形態では、集積回路用パッケージ５００は、チップキャリア２４０に取り付けられたダイスタックアッセンブリ２８０だけではなく、互いに上下に配置された複数の集積回路２１０間にある複数の熱伝導性中間層５２０をさらに有している。熱伝導性中間層５２０は、ダイスタックアッセンブリ２８０の側面３１５の上方、すなわち集積回路２１０の側壁を越えて伸びていてよい。
【００５５】
本発明の本実施形態では、上記放熱装置は、ダイスタックアッセンブリ２８０を囲むカプセル５９０を有している。カプセル５９０を有する上記放熱装置は、ダイスタック２８０の側面３１５および水平面３２５に熱結合されている。従って上記カプセルは、熱伝導率が少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋである熱伝導性材料を含有していてよい。別の一実施形態では、上記カプセルを含む放熱装置の熱伝導率は、少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋであってよい。
【００５６】
本発明の一実施形態では、上記カプセルは、熱伝導性材料が充填された樹脂などの熱伝導性材料を含有している。上記樹脂は、例えばエポキシベースであってよい。上記熱伝導性材料は、樹脂の熱伝導を高め、かつカプセルまたはモールド形成のために容易に利用可能である、酸化アルミニウムあるいはその他の添加物であってよい。これらの一部の例としては、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素が挙げられる。さらに上記充填材料は、グラファイト、グラファイトフレーク、およびカーボンナノチューブなどの炭素および炭素同素体を含んでいてよい。
【００５７】
熱伝導性中間層５２０は、熱伝導性カプセル５９０を含む放熱装置内に伸びていてよく、これによって、ダイスタック２８０と熱伝導性カプセル５９０を含む放熱装置との熱結合が改善される可能性がある。このような構成の利点としては、最下部および最内部にある集積回路２１１および２１２において生成された熱が、熱伝導性中間層５２０を介してして、熱伝導性カプセル５９０を有する放熱装置へと側方方向に放出されるという点がある。
【００５８】
本発明のこの形態によって、最上部の集積回路へ伸びる垂直放熱経路の全体的な熱抵抗が低下する。これは、下部および／または最内部の集積回路２１１、２１２内において局所的な電気負荷の急増（electrical load spike）が生じる場合には、負荷の急増に関連して生成される熱が急増し、ダイスタックアッセンブリ２８０全体の動作温度が上昇する傾向があるため、特に有益である。図５に示されている本発明の本構成によって、電気負荷の急増に起因して生成されるあらゆる熱が、熱伝導性中間層５２０を介して、熱伝導性カプセル５９０を有する放熱装置へと効果的に放熱され、そして周辺環境へと放出される。
【００５９】
図６は、図５に示されている集積回路アッセンブリ用パッケージ５００の上面図を示している。ここでもまた、熱伝導性中間層５２０を有するダイスタックアッセンブリ２８０は通常、破線で示されているように最上部からは通常見えない。従来のカプセルは不透明な材料からなるため、ダイスタックアッセンブリ２８０を囲んでいるカプセル５９０によって、ダイスタックアッセンブリは見えない。しかし、図６以降の図に示されるように、ダイスタックアッセンブリ２８０の一部は、本発明の別の実施形態では見えるようになっていてよい。
【００６０】
ダイスタックアッセンブリ２８０内の集積回路２１０同士は、信号線を介して互いに電気的に接続することができる。上記信号線は、本実施形態ではシリコン貫通ビア２６０によって示されているが、ワイヤボンディングなどのその他の手段も考えられる。熱伝導性中間層５２０によって集積回路２１０の大部分を覆い、集積回路２１０との接触表面領域を増やすことによって、熱伝導性カプセル５９０を有する放熱装置へと中間層５２０を介して放熱および放出される熱量を増やすことができる。
【００６１】
図７〜図１１には、本発明の様々な実施形態が示されている。特に、熱伝導性カプセルを有する放熱装置を備えた集積回路アッセンブリ用パッケージの様々な実施形態が示されている。図７〜図１１には、カプセル形状および熱伝導性中間層構造など、集積回路アッセンブリ用パッケージのその他の特徴および態様が示されている。
【００６２】
まず図７を参照すると、図７は、本発明の一形態に係る集積回路アッセンブリ用パッケージ５００であり、図６に示す切断線Ｂ−Ｂにおいて図６に示す集積回路アッセンブリ用パッケージを切断した状態を示した矢視断面図である。この断面は、シリコン貫通ビア２６０に沿った断面であり、ダイスタックアッセンブリ２８０の形成時において集積回路２１０がいかに互いに接続されるかを示している。熱伝導性中間層５２０は、本実施形態における信号線領域のいずれも覆っていない。総合すると、熱伝導性中間層５２０は、ダイスタックアッセンブリ２８０内および集積回路アッセンブリ用パッケージ５００内における内部的水平ヒートスプレッダとなる。この実施形態では、熱伝導性中間層５２０は、熱伝導性カプセル５９０を有する放熱装置に熱結合されている。
【００６３】
図８は、本発明の別の形態に係る集積回路アッセンブリ用パッケージであり、図６に示す切断線Ｂ−Ｂにおいて図６に示す集積回路アッセンブリ用パッケージを切断した状態を示した矢視断面図である。図７および図８に示されている集積回路アッセンブリ用パッケージは類似しているため、全ての部品について同一の符号で示し、新たに説明することはしていない。この態様では、熱伝導性中間層５２１は、チップキャリア２４０または基板と、ダイスタックアッセンブリ２８０内において最下部にある集積回路２１１との間にある。
【００６４】
この構成によって、チップキャリア２４０と最下部の集積回路２１１との間において生成される熱が、熱伝導性中間層５２０を介して、熱伝導性カプセル５９０を有する放熱装置へとより効果的に放出される。なお、例えば、熱伝導性中間層５２０のいずれかを、ダイスタックアッセンブリ２８０内の各集積回路２１０間にある中間層あるいはスペーサのいずれとも置き換えないなど、その他の同様の形態も想定され、それらは本発明の範囲内である。ダイスタック内における熱伝導性中間層の細かい構成は、所望の熱移動仕様要件、およびパッケージ５００を工学するための特定のアプリケーションに応じて変更することができる。
【００６５】
本発明の別の形態は、チップキャリアに取り付けられたダイスタックアッセンブリを備えた集積回路アッセンブリ用パッケージに見られる。上記ダイスタックアッセンブリは、互いに上下に配置された複数の集積回路を有している。カプセルを有する放熱装置は、ダイスタックアッセンブリに熱結合されており、かつこれを囲んでいる。集積回路間において、これら集積回路を超えて伸びている熱伝導性中間層の少なくとも１つは、放熱装置に熱結合されている。
【００６６】
本発明の一実施形態では、複数の熱伝導性中間層は、上記集積回路間に配置されており、またアルミニウム、金、銅、銀、これらの合金、炭素、および炭素同素体のうちの少なくとも１つを含有している。上記集積回路間には、粘着性プレカットテープなどの粘着層が配置されており、これによって集積回路同士が互いに接続され、ダイスタックアッセンブリが形成される。上記集積回路同士はまた、例えば信号線を介して互いに電気的に接続されていてもよい。従来の電気的接続は、シリコン貫通ビアおよびワイヤボンディングを含んでいる。
【００６７】
図９は、本発明の一形態に係る集積回路アッセンブリ用パッケージ５００であり、図５に示す切断線Ａ−Ａにおいて図６に示す集積回路アッセンブリ用パッケージを切断した状態を示した矢視断面上面図であるこの図では、熱伝導性中間層５２０の位置が示されている。熱伝導性中間層５２０は、信号線（ここではシリコン貫通ビア２６０として示されている）を有していない集積回路２１０の領域上に配置することができる。熱伝導性中間層５２０によって、シリコン貫通ビア２６０を有していない集積回路２１０の表面領域全体を覆うことができる。しかし、パッケージ内におけるダイスタックアッセンブリの熱移動の必要性に応じて、より少ない領域を覆うようにしてもよい。この実施形態では、ここでは粘着性プレカットテープ２７０として示されている粘着層は、集積回路２１０の信号線領域を覆っている。これによって、ダイスタックアッセンブリ内の２つの集積回路を結合させている。集積回路アッセンブリ用パッケージおよびダイスタックアッセンブリを形成する方法について、図９以降の図において説明する。
【００６８】
図１０は、本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージ５５０の上面図を示している。この実施形態では、熱伝導性カプセル５９０を有する放熱装置は、ダイスタックアッセンブリ２８０の側面３１７のみを囲んでいる。言い換えると、ダイスタックアッセンブリの側面３１７のみを囲んでおり、カプセルによって囲まれた水平面３２５は囲っていないため、集積回路２１３の最上部が周辺環境に露出している。熱伝導性層５２０は、熱伝導性カプセル５９０を有する放熱装置に熱結合されており、かつこれによって囲まれている。
【００６９】
このように上記構成は、熱伝導性中間層５２０を介して熱伝導性カプセル５９０を有する放熱装置へと水平に伸びる放熱経路を備えている。これは、ダイスタックアッセンブリ内の最上部にある集積回路上にセンサ装置が配置されているために放熱面として同時には用いられないか、あるいはカプセルによって覆われていないパッケージにとって特に有用である。ダイスタックアッセンブリの最上面のみが示されているため、図９に示されているような、集積回路の信号線領域上に配置される粘着性プレカットテープは図示されていない。従来、粘着性プレカットテープは、集積回路間において層をなしている。
【００７０】
図１１は、本発明の別の形態による、図１に示されている集積回路アッセンブリ用パッケージの一態様の上面図である。図１０および図１１に示されている集積回路アッセンブリ用パッケージは類似しているため、全ての部品について同一の符号で示し、新たに説明することはしていない。図１０に示されている実施形態の態様では、集積回路アッセンブリ用パッケージ５７５は、熱伝導性カプセル５９０を有する放熱装置によって側面３１７のみが囲まれたダイスタックアッセンブリ２８０を有している。ダイスタックアッセンブリ２８０の側面３１７は、ここに示されている最上部の集積回路２１３などの集積回路を超えて熱伝導性中間層５２０が伸びている側面を含んでいる。
【００７１】
言い換えると、ダイスタックアッセンブリ２８０の水平面３２５および側面３１９は、熱伝導性カプセル５９０を有する放熱装置によって囲まれていない。囲まれていない側面３１９は、ここに示されている最上部の集積回路２１３などの集積回路を超えて熱伝導性中間層５２０が伸びていない側面を含んでいる。熱伝導性中間層５２０およびカプセル５９０のこのような構成は、パッケージ５７５の一部のみがカプセル５９０を有している特定のアプリケーションにとって望ましい。
【００７２】
本発明の別の形態によると、以下に説明する工程を含む、集積回路アッセンブリ用パッケージの形成方法がある。最初の工程では、互いに上下に配置された複数の集積回路を有するダイスタックアッセンブリが備えられる。別の工程では、上記ダイスタックアッセンブリがチップキャリア上に実装される。しかし一部の実施形態では、チップキャリアまたは基板は不要である。この一例として、最下部のダイがチップキャリアを用いずに直接プリント回路基板に接続された、いわゆるダイレクトフリップチップアッセンブリが挙げられる。さらに別の工程では、放熱装置が、ダイスタックアッセンブリの側面に熱結合されている。上記放熱装置の熱伝導率は、少なくとも３Ｗ／ｍ・Ｋである。別の一実施形態では、上記放熱装置の熱伝導率は、少なくとも１０Ｗ／ｍ・Ｋであってよい。
【００７３】
本発明のさらに別の実施形態では、上記方法は、上記ダイスタックアッセンブリの側面を金属化する工程、および金属化された上記側面と上記放熱装置とを熱結合する工程をさらに含んでいる。放熱装置とダイスタックアッセンブリとを熱結合するその他の方法も可能である。このような方法としては、粘着材、モールド、糊、フィルム、および相変化材料が含まれる。さらに上記ダイスタックアッセンブリは、カプセルによって囲まれていてよい。
【００７４】
上記方法は、ダイスタック内の任意の信号線にはんだ材料を充填して、信号線同士を電気的に接続する別の工程を含んでいてよい。上記放熱装置もまた、別の工程において、ダイスタックアッセンブリの水平面に熱結合されてよい。図３および図４に示し、かつ説明されている実施形態およびその変形例は、これらの方法に従って形成することができる。図５〜図１１に示し、かつ説明されているその他の実施形態もまた、これらの方法に従って、そして以下に説明する本発明の別の形態に従って形成されるダイスタックアッセンブリを内蔵することによって、形成することができる。
【００７５】
次に図１２を参照すると、本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージをアッセンブリするために用いられる部品の一部の上面図が示されている。特に、ダイスタックアッセンブリの一形成方法が示されている。３つの部品、すなわち集積回路２１０、熱伝導性中間層５２０、および粘着性プレカットテープ２７０が、本発明の一形態に従ってダイスタックアッセンブリをアッセンブリするために一般的に用いられる。集積回路２１０は、ここではシリコン貫通ビア２６０によって示されている信号線パターンを有している。
【００７６】
粘着性プレカットテープ２７０は、集積回路２１０上の信号線パターン２６０と適合するホール２７５を有している。上記プレカットテープは、粘着材によって被覆された１つまたは２つの面をさらに有している。さらに、集積回路間に複数のプレカットテープが配置されていてもよい。熱伝導性中間層５２０は、信号線パターン２６０のない集積回路２１０の領域１２００を覆うほどに幅広いものであってよい。
【００７７】
さらに、上記熱伝導性中間層は、熱伝導性中間層をダイスタックアッセンブリの集積回路に熱的かつ機械的に結合するための、熱界面材料あるいは粘着層を有していてよい。例えば、熱伝導性材料の薄片（foil）を、熱界面材料および／または粘着層によって被覆してよい。
【００７８】
しかし、熱伝導性中間層として、粘着材によって被覆された熱伝導性の薄片のみを用いる代わりに、別々の熱伝導性中間層および粘着性プレカットテープを用いる理由の１つとしては、中間層に適しているほとんどの材料が導電性でもあると同時に、最終的なパッケージアッセンブリ内において、ダイと、層と交差しているダイ信号線との間をショートさせるということが考えられる。従って、粘着性プレカットテープなどの、電気的絶縁性の第２の材料が用いられる。しかし、上記構成の詳細は、パッケージの所望の電気的および熱的仕様に応じて、当業者が決定することができる。
【００７９】
図１３は、本発明の一形態に従ってアッセンブリされた、図１２に示されている部品の上面図を示している。図１２および図１３に示されている、集積回路アッセンブリ用パッケージをアッセンブリするために用いられる部品は類似しているため、全ての部品について同一の符号で示し、新たに説明することはしていない。粘着性プレカットテープ２７０は、プレカットテープのホール２７５が、ここではシリコン貫通ビア２６０によって示されている信号線パターンと一列に並ぶように、集積回路２１０上に配置されている。粘着性プレカットテープ２７０の２つの層は、集積回路２１０上の両方の信号線領域２６０を覆っていてよい。しかし図示されているのは、粘着性プレカットテープ２７０の１つの層のみである。別の方法では、上記ダイスタックアッセンブリは、あらかじめアッセンブリされたダイスタックアッセンブリをチップキャリアに取り付ける代わりに、キャリア上のダイによって形成可能である。
【００８０】
本発明の別の形態によると、以下に説明する工程を含む、ダイスタックアッセンブリの形成方法が提供される。最初の工程では、複数の集積回路が備えられる。別の工程では、第１の集積回路の領域上に、熱伝導性中間層およびプレカットテープが配置される。上記熱伝導性中間層は、図１２および図１３に示されているようなプレカットテープを有していない集積回路の領域上に配置される。次に、プレカットテープおよび第１の集積回路の熱伝導性中間層上に、第２の集積回路が配置される。この時点までに、２つの集積回路ダイスタックアッセンブリが構成されている。
【００８１】
第３の集積回路は、上記配置工程を繰り返すことによってダイスタックに内蔵することができる。上記配置工程とはすなわち、粘着性プレカットテープおよび熱伝導性中間層を第２の集積回路上に配置し、次に第２の集積回路、粘着性プレカットテープ、および熱伝導性層上に、第３の集積回路を配置する工程である。最後の集積回路が配置されるまで上記工程を必要に応じて繰り返し、ダイスタックアッセンブリ内における特定の数量および／またはタイプの集積回路に対応した、あるいはダイスタックアッセンブリの所定の高さのみに対応したダイスタックアッセンブリを完成させることができる。
【００８２】
信号線パターンを有する集積回路アッセンブリに対しては、上記方法は、信号線パターンと適合するホール（穴）を有する粘着性プレカットテープと、粘着性プレカットテープの配置工程中において、上記ホールと信号線パターンとを位置合わせする工程とをさらに含んでいる。さらに上記方法は、集積回路の信号線領域と粘着性プレカットテープ内のホールとが一列に並ぶように、粘着性プレカットテープおよび熱伝導性中間層上に配置された集積回路を含んでいる。
【００８３】
本発明の別の形態では、上記熱伝導性中間層は、上記集積回路を超えて伸び、かつ上記放熱装置に熱結合されていてよい。別の工程では、上記方法は、ダイスタックアッセンブリを熱伝導性カプセルによって覆うことによって、上記放熱装置を形成する工程をさらに含んでいてよい。本工程の変形例として、側面のみを熱伝導性カプセルによって囲む工程、あるいは、熱伝導性層が集積回路を超えて伸びている側面のみを熱伝導性カプセルによって囲む工程が含まれる。図１０および図１１に示されている実施形態は、本発明のこれらの方法に従って形成することができる。
【００８４】
アルミニウム、金、銅、銀、これらの合金、炭素、および炭素同素体は、熱伝導性中間層を形成することのできる材料である。熱伝導のために従来用いられているその他の材料もまた適している。上記熱伝導性中間層の厚さは、５〜５００マイクロメータであってよい。上記熱伝導性中間層の厚さは、上記集積回路の厚さの０．５〜１倍であってよい。上記粘着性プレカットテープの厚さもまた、５〜５００マイクロメータであってよい。上記粘着性プレカットテープの厚さもまた、従来の範囲である２０〜１００マイクロメータであってよい。
【００８５】
本発明のいずれの実施形態によって用いられるカプセルも、熱伝導性材料を含んでいてよい。本カプセルまたは、熱伝導性材料によって充填された樹脂（例えばエポキシベースの樹脂）を含有していてよい。これらの熱伝導性材料としては、例えば炭素および炭素同素体（例えばグラファイト／グラファイトフレーク）、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および窒化ホウ素が挙げられる。当然ながら、その他の熱伝導性の付加物もまた想定され、それらも本発明の範囲内である。
【００８６】
上記放熱装置はまた、アルミニウム、金、銅、銀 これらの合金、炭素、および炭素同素体などの材料から形成することができる。これまであまり用いられてきていない材料であるが、その高い熱伝導性および電気絶縁特性により、ダイヤモンドおよびその近縁種（例えば多結晶ダイヤモンド）もまた、熱伝導性中間層と放熱装置との両方に適している。
【００８７】
本発明は、ダイスタックアッセンブリ内の最上部にある集積回路が放熱面として同時に用いられないアプリケーションに対して、特定の利点を有している。このようなアプリケーションの一例としては、センサアレイを用いたダイスタックアッセンブリが挙げられる。センサアレイ入力に対して最上部のチップを用いるアプリケーションの一部の例は、イメージセンサ、圧力センサ、加速度計、および角速度センサを備えた集積回路パッケージ内に見られる。
【００８８】
さらに本発明は、アスペクト比の高いダイスタックアッセンブリ、すなわち、集積回路の厚さあるいはダイスタックアッセンブリの相対的な全長と比較して設置面積（footprint）が非常に小さいダイスタックアッセンブリに対して、特に有用かつ効果的である。このような場合、スタック内における垂直方向のみしか放熱に用いられない場合は、比較的長い高さに結合された最小設置面積によって、放熱が特に問題となる。上記垂直ヒートスプレッダまたは放熱装置によって、上部にある集積回路の放熱に負担あるいは負荷をかけることなく、ダイスタックアッセンブリ内の集積回路を選択的に冷却することが可能になる。
【００８９】
本発明の利点と考えられる別の点は、従来用いられている別の外的ヒートシンクを上記放熱装置に結合できるという点である。この別の外的ヒートシンクは、カプセルであってよい。従来用いられている外的ヒートシンクに本発明を結合する構成によって、周辺環境に放出される熱の効果を増大させ、パッケージの動作温度を低下させることができる可能性がある。
【００９０】
本発明の利点と考えられるさらに別の点は、本発明が、ダイスタックアッセンブリ内の集積回路内の電気負荷の急増、特にダイスタックアッセンブリの最下部および最内部領域における負荷の急増に関連して急増する熱を放熱できるという点である。これによって、負荷が急増している間の最高温度が最低限に抑えられる。集積回路に対して求められる周波数が益々高まっていくにつれて益々多くの熱が生成されるため、この熱を放熱して、集積回路の電気的信頼性を向上させる必要がある。本発明によって、動作周波数をさらに高め、従って集積回路パッケージの速度を向上させることが可能である。
【００９１】
本発明は、パッケージ内における集積回路の周波数および密度が高い従来のメモリモジュール、例えばＳＩＭＭまたはＤＩＭＭ、特にＦＢＤまたはＤＤＲ３型のメモリモジュールに用いることができる。しかし本発明は、メモリタイプのモジュールに限定されるものと解釈されるべきではない。
【００９２】
集積回路装置を用いるその他のタイプのモジュールもまた、本発明の範囲内である。例えば、任意の中央処理装置すなわちＣＰＵ型モジュール、マイクロプロセッサモジュール、グラフィック型モジュール、さらには音源モジュール、およびこれらの任意の集積回路装置は、本発明の範囲内である。すなわち、放熱する必要のある、あらゆるタイプの集積回路アッセンブリまたは集積回路のパッケージは、本発明を用いることができる。
【００９３】
以上の説明は、本発明の有利かつ典型的な実施形態のみに関するものである。従って、本願において開示された特徴、請求項、および図面は、本発明の様々な実施形態を個々に、および任意の組み合わせで実施するためには必須となり得る。以上の説明は、本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく、本発明の別の、かつさらなる実施形態を考案できる。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】従来のメモリモジュールである、集積回路アッセンブリの概略平面図である。
【図２】集積回路アッセンブリ用パッケージの概略断面図である。
【図３】本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの概略断面図である。
【図４】本発明の別の形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの概略断面図である。
【図５】本発明の別の形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの概略平面図である。
【図６】本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの上面図である。
【図７】本発明の一形態に係る集積回路アッセンブリ用パッケージであり、図６に示す切断線Ｂ−Ｂにおいて図６に示す集積回路アッセンブリ用パッケージを切断した状態を示した矢視断面図である。
【図８】本発明の別の形態に係る集積回路アッセンブリ用パッケージであり、図６に示す切断線Ｂ−Ｂにおいて図６に示す集積回路アッセンブリ用パッケージを切断した状態を示した矢視断面図である。
【図９】本発明の一形態に係る集積回路アッセンブリ用パッケージであり、図５に示す切断線Ａ−Ａにおいて図６に示す集積回路アッセンブリ用パッケージを切断した状態を示した矢視断面上面図である。
【図１０】本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの上面図である。
【図１１】本発明の別の形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージの上面図である。
【図１２】本発明の一形態による、集積回路アッセンブリ用パッケージをアッセンブリするために用いられる一部の部品の上面図である。
【図１３】本発明の一形態による、共にアッセンブリされた図１２に示されている部品の上面図である。
【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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【図１３】
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【外国語明細書】
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