DE112009002155T5

DE112009002155T5 - Hauptplatinenbaugruppe mit einem Gehäuse über einem direkt auf der Hauptplatine angebrachten Chip

Info

Publication number: DE112009002155T5
Application number: DE112009002155T
Authority: DE
Inventors: Damion Searls; Weston C. Roth; Margaret D. Ramirez; James D. Jackson; Rainer E. Thomas; Charles A. Gealer
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: SK Hynix NAND Product Solutions Corp
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: JP6232681B2; RU2480862C2; WO2010027890A3; KR20130051517A; GB2475658A; JP2014030042A; JP2012502476A; TW201026184A; RU2011113546A; US10251273B2; GB2475658B; TWI444120B; WO2010027890A2; CN102150262B; GB201104809D0; US20190182958A1; DE112009002155B4; US20100061056A1; BRPI0913484A2; CN102150262A

Abstract

Es werden Ausführungsformen einer Baugruppe auf Systemebene offenbart, die einen Integrierten-Schaltkreis(IC)-Chip enthält, der direkt auf einer Hauptplatine angebracht ist. Ein IC-Chip, der direkt auf einer Hauptplatine oder einer anderen Leiterplatte angebracht ist, kann als ein Direct Chip Attach(DCA)-Chip bezeichnet werden. Ein Gehäuse ist über mindestens einem Abschnitt des DCA-Chips angeordnet und mit der Hauptplatine gekoppelt. Das Gehäuse enthält einen oder mehrere weitere IC-Chip, die auf einem Substrat angeordnet sind. Es werden noch weitere Ausführungsformen beschrieben und beansprucht.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die offenbarten Ausführungsformen betreffen allgemein Computersysteme und insbesondere eine Platinenbaugruppe auf Systemebene.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein handgehaltenes Computergerät – wie zum Beispiel ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein mobiles Internetgerät usw. – enthält in der Regel mehrere Komponenten, die auf einer Leiterplatte auf Systemebene angeordnet sind. Die oben angesprochenen Komponenten können Integrierte-Schaltkreis(IC)-Bauelemente, passive elektrische Komponenten und verschiedene Eingabe/Ausgabe(E/A)-Geräte sowie beliebige Kombinationen dieser und/oder anderer Komponenten enthalten. Viele dieser Komponenten – wenn vielleicht auch nicht alle – können auf der Leiterplatte auf Systemebene (die man auch als eine Hauptplatine bezeichnen kann) montiert werden. Die Hauptplatine enthält elektrische Pfade, um diese verschiedenen Komponenten miteinander zu einem Computersystem zu verbinden.
Für handgehaltene Computergeräte kann eine Platinenbaugruppe auf Systemebene mit einem kleinen Formfaktor wünschenswert sein. Eine Lösung zum Erreichen eines kleinen Formfaktors ist die Verwendung einer Package-on-Package(PoP)-Architektur, die allgemein ein oberes IC-Gehäuse enthält, das über einem unteren IC-Gehäuse angeordnet und elektrisch mit diesem gekoppelt ist, wobei jedes Gehäuse einen oder mehrere IC-Chips enthält, die auf einem Substrat oder einem sonstigen Chipträger angeordnet sind. Jedoch kann eine PoP-Komponente die Gesamthöhe (oder -dicke) der Baugruppe vergrößern. Des Weiteren kann die relativ geringere Schichtanzahl, die sich üblicherweise in dem unteren Substrat einer PoP-Komponente findet (z. B. 2–4 Schichten, im Vergleich zur Hauptplatine, die 6 oder mehr Schichten haben kann), die Routing-Flexibilität zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse begrenzen. Umgekehrt vergrößert das Nebeneinandermontieren dieser beiden Gehäuse auf der Hauptplatine die Oberfläche der Baugruppe.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist ein Schaubild, das einen Aufriss einer Ausführungsform einer Baugruppe veranschaulicht, die eine Hauptplatine mit einem Gehäuse enthält, das über einem direkt auf der Hauptplatine angebrachten IC-Chip angeordnet ist.
1B ist ein Schaubild, das einen Aufriss einer anderen Ausführungsform einer Baugruppe veranschaulicht, die eine Hauptplatine mit einem Gehäuse enthält, das über einem direkt auf der Hauptplatine angebrachten IC-Chip angeordnet ist.
1C ist ein Schaubild, das einen Aufriss einer anderen Ausführungsform einer Baugruppe veranschaulicht, die eine Hauptplatine mit einem Gehäuse enthält, das über einem direkt auf der Hauptplatine angebrachten IC-Chip angeordnet ist.
2 ist ein Blockschaubild, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Hauptplatinenbaugruppe veranschaulicht, die eine Hauptplatine mit einem Gehäuse enthalt, das über einem direkt auf der Hauptplatine angebrachten IC-Chip angeordnet ist.
3A–3E sind Schaubilder, die Ausführungsformen des Verfahrens zum Herstellen einer in 2 gezeigten Hauptplatinenbaugruppe veranschaulichen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es werden Ausführungsformen einer Baugruppe auf Systemebene offenbart, die einen Integrierten-Schaltkreis(IC)-Chip, der direkt auf einer Hauptplatine angebracht ist, und ein Gehäuse, das über mindestens einem Abschnitt des IC-Chips angeordnet ist, enthält. Ein IC-Chip, der direkt mit einer Hauptplatine oder einer anderen Leiterplatte gekoppelt ist, kann als ein Direct-Chip Attach(DCA)-Chip bezeichnet werden. Das Gehäuse ist ebenfalls an der Hauptplatine angebracht, und dieses Gehäuse kann einen oder mehrere weitere IC-Chips enthalten, die auf einem Substrat oder weiteren Chipträger angeordnet sind. Die Hauptplatine stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem DCA-Chip und dem darüber angeordneten Gehäuse sowie eine elektrische Verbindung zwischen dem DCA-Chip und einer oder mehreren weiteren Komponenten, die auf der Hauptplatine angeordnet sind, her. Die Hauptplatine kann außerdem eine elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse und einer oder mehreren der anderen auf der Hauptplatine angeordneten Komponenten herstellen. Beispielsweise kann der DCA-Chip ein Verarbeitungssystem enthalten, und das Gehäuse kann einen oder mehrere Speicherbausteine enthalten. Außerdem werden Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen der oben angesprochenen Hauptplatinenbaugruppe offenbart.
Wenden wir uns nun 1A zu, wo eine Ausführungsform einer Baugruppe 100 veranschaulicht ist. Die Baugruppe 100 enthält eine Anzahl von Komponenten, die auf einer Hauptplatine 110 angeordnet sind. Die Hauptplatine 110 enthält eine erste Seite 112 und eine gegenüberliegende zweite Seite 114, und verschiedene Komponenten können auf einer oder auf beiden der ersten und zweiten Seite 112, 114 angeordnet sein. Die Hauptplatine enthält außerdem eine Anzahl elektrischer Pfade (z. B. Leiterbahnen, Durchkontaktlöcher, plattierte Durchgangslöcher usw.), die eine oder mehrere der auf der Hauptplatine 110 angeordneten Komponenten miteinander zu einem Computersystem verbinden. Die Hauptplatinenbaugruppe 100 kann eine beliebige Art von Computersystem umfassen, wie zum Beispiel ein handgehaltenes Computergerät (z. B. ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein mobiles Internetgerät usw.) oder ein mobiles Computergerät (z. B. ein Laptop, ein Net-Top-Computer usw.). Jedoch sind die offenbarten Ausführungsformen nicht auf handgehaltene und sonstige mobile Computergeräte beschränkt, und diese Ausführungsformen können auch in anderen Arten von Computersystemen, wie zum Beispiel Desktop-Computern und Servern, Anwendung finden.
Die Hauptplatine 110 kann eine beliebige geeignete Art einer Leiterplatte oder eines sonstigen Substrats umfassen, das in der Lage ist, eine elektrische Verbindung zwischen einer oder mehreren der verschiedenen auf der Leiterplatte angeordneten Komponenten herzustellen. In einer Ausführungsform umfasst zum Beispiel die Hauptplatine 110 eine gedruckte Leiterplatte (PCB), die mehrere Metallschichten umfasst, die durch eine Schicht aus dielektrischem Material voneinander getrennt und durch elektrisch leitfähige Durchkontaktlöcher miteinander verbunden sind. Eine oder mehrere der Metallschichten können in einer gewünschten Schaltkreisstruktur ausgebildet sein, um – eventuell im Zusammenspiel mit weiteren Metallschichten – elektrische Signale zwischen den mit der Leiterplatte 110 gekoppelten Komponenten zu routen. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen nicht auf die oben beschriebe PCB beschränkt sind und dass des Weiteren die Hauptplatine 110 jedes andere geeignete Substrat umfassen kann.
Direkt auf der ersten Seite 112 der Hauptplatine 110 ist ein IC-Chip 120 angeordnet. Der IC-Chip 120 kann jede beliebige Art eines Integrierten-Schaltkreis-Bauelements umfassen. In einer Ausführungsform enthält der IC-Chip 120 ein Verarbeitungssystem (entweder mit einem einzelnen Kern oder mit mehreren Kernen). Zum Beispiel kann der IC-Chip einen Mikroprozessor, einen Grafikprozessor, einen Signalprozessor, einen Netzprozessor, einen Chipsatz usw. umfassen. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen nicht auf eine bestimmte Art oder Klasse von IC-Bauelementen beschränkt sind.
Der IC-Chip 120 ist elektrisch mit der Hauptplatine 110 durch eine Anzahl von Zwischenverbindungen 125 gekoppelt. Die Zwischenverbindungen 125 können jede beliebige Art von Strukturen und Materialien umfassen, die in der Lage sind, eine elektrische Verbindung zwischen dem Chip 120 und der Hauptplatine 110 herzustellen. Außerdem können die Zwischenverbindungen 125 den IC-Chip 120 direkt an der Hauptplatine 110 anbringen, entweder allein oder in Verbindung mit anderen Strukturen oder Strukturelementen, die den Chip und die Leiterplatte, koppeln. In einer Ausführungsform koppeln die Zwischenverbindungen 125 den Chip 120 elektrisch mit der Leiterplatte 110 und unterstützen außerdem die mechanische Befestigung des Chips an der Hauptplatine. Jedoch können in anderen Ausführungsformen die Zwischenverbindungen 125 einen minimalen Beitrag zur mechanischen Befestigung des Chips 120 an der Hauptplatine 110 leisten. In einer weiteren Ausführungsform kann außerdem eine Schicht aus Unterfüllmaterial die mechanische Befestigung des Chips 120 an der Hauptplatine 110 unterstützen, wie weiter unten noch beschrieben wird. Wie bereits angemerkt, kann ein IC-Chip, der direkt mit einer Leiterplatte in der oben angesprochenen Konfiguration gekoppelt ist, als ein Direct-Chip Attach(DCA)-Chip bezeichnet werden.
Wie oben angesprochen, können die Zwischenverbindungen 125 jede geeignete Art einer Zwischenverbindung umfassen und können jegliche geeignete elektrisch leitfähige Materialien umfassen. Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Zwischenverbindungen 125 eine Anordnung von Löthöckern, die sich zwischen dem Chip 120 und der Hauptplatine 110 erstrecken (eventuell in Kombination mit einer Anordnung von Kupfersäulen und/oder Kupferinseln, die auf dem Chip 120 und/oder der Leiterplatte 110 angeordnet sind), und es kann ein Lotaufschmelzprozess zum Ausbilden der Zwischenverbindungen 125. verwendet werden. Freilich versteht es sich, dass noch viele andere Arten von Zwischenverbindungen und Materialien möglich sind (z. B. Drahtbonds, die sich zwischen dem Chip 120 und der Hauptplatine 110 erstrecken).
Außerdem ist auf der Hauptplatine 110 ein Gehäuse 150a angeordnet. Das Gehäuse 150a ist über mindestens einem Abschnitt des DCA-Chips 120 angeordnet. In einer Ausführungsform liegt die Peripherie von DCA-Chip 120 vollständig innerhalb einer Peripherie des Gehäuses 150a, und in einer weiteren Ausführungsform sind der DCA-Chip 120 und das Gehäuse 150a konzentrisch aufeinander ausgerichtet (wie in 1A gezeigt). Das Gehäuse 150a enthält ein Substrat 160a mit einer ersten Seite 162a und einer gegenüberliegenden zweiten Seite 164a. Außerdem enthält das Gehäuse 150a mindestens einen IC-Chip 170a, der auf der ersten Seite 162a des Substrats (oder eventuell dem gegenüberliegenden zweiten Chip 162b, wie weiter unten noch beschrieben wird) angeordnet ist. Außerdem ist zu beachten, dass, in einigen Ausführungsformen, auch andere Komponenten auf dem Gehäuse 150a angeordnet sein können. Zu anderen Komponenten, die auf dem Gehäuse 150a angeordnet sein können, gehören zum Beispiel ein Spannungsregler und passive elektrische Bauelemente, wie zum Beispiel Kondensatoren, Filter, Induktionsspulen usw.
Der IC-Chip 170a kann jede beliebige Art eines Integrierten-Schaltkreis-Bauelements umfassen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der IC-Chip 170a einen Speicher. Zum Beispiel kann der IC-Chip 170a jede beliebige Art eines dynamischen Direktzugriffsspeichers (DRAM), jede beliebige Art eines statischen Direktzugriffsspeichers (SRAM) oder jede beliebige Art eines Flash-Speichers umfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Gehäuse 150a ein Festkörperlaufwerk (SSD) umfassen, das mehrere IC-Chips mit einem Speichercontroller und einen oder mehrere Speicher-Chip aufweisen kann (obgleich das Gehäuse 150a in anderen Ausführungsformen keinen Speichercontroller zu enthalten braucht). Wie dem Leser jedoch einleuchtet, kann der IC-Chip 170a auch jede beliebige andere Art oder Klasse von IC-Bauelementen umfassen.
Der IC-Chip 170a ist elektrisch mit dem Substrat 160a durch eine Anzahl von Zwischenverbindungen 175a gekoppelt. Die Zwischenverbindungen 175a bilden elektrische Verbindungen zwischen dem Chip 170a und dem Substrat 160a, und diese Zwischenverbindungen können außerdem die mechanische Befestigung des Chips an diesem Substrat unterstützen. Um die Befestigung des Chips 170a an dem Substrat 160a zu unterstützen, kann eine (in den Figuren nicht gezeigte) Unterfüllschicht zwischen dem Chip 170a und dem Substrat 160a angeordnet sein. Die Zwischenverbindungen 175a können jede geeignete Art einer Zwischenverbindung umfassen und können alle geeigneten elektrisch leitfähigen Materialien umfassen. Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Zwischenverbindungen 175a eine Anordnung von Lothockern, die sich zwischen dem Chip 170a und dem Substrat 160a erstrecken (eventuell in Kombination mit einer Anordnung von Kupfersäulen und/oder Kupferinseln, die auf dem Chip 170a und/oder dem Substrat 160a angeordnet sind), und ein Lotaufschmelzprozess kann zum Ausbilden der Zwischenverbindungen 175a verwendet werden. Freilich versteht es sich, dass viele andere Arten von Zwischenverbindungen und Materialien möglich sind (z. B. Drahtbonds, die sich zwischen dem Chip 170a und dem Substrat 160a erstrecken).
Das Substrat 160a – mitunter als ein „Gehäusesubstrat” bezeichnet – kann jede geeignete Art eines Substrats umfassen, das in der Lage ist, elektrische Verbindungen zwischen dem IC-Chip 170a und der darunterliegenden Hauptplatine 110 herzustellen. Das Substrat 160a kann außerdem eine tragende Stütze für den Chip, 170a bilden. Beispielsweise umfasst in einer Ausführungsform das Substrat 160a ein Mehrschichtsubstrat – das abwechselnde Schichten eines dielektrischen Materials und eines Metalls enthält –, die um eine Kernschicht (entweder ein dielektrischer oder ein Metallkern) herum aufgebaut sind. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Substrat 160a ein kernloses Mehrschichtsubstrat. Andere Arten von Substraten und Substratmaterialien können ebenfalls mit den offenbarten Ausführungsformen verwendet werden (z. B. Keramikmaterialien, Saphir, Glas usw.). Des Weiteren kann gemäß einer Ausführungsform das Substrat 160a abwechselnde Schichten aus dielektrischem Material und Metall umfassen, die um den Chip 170a selbst herum aufgebaut sind. Dieser Prozess wird mitunter als ein „höckerloser Aufbauprozess” bezeichnet. Wenn eine solche Verfahrensweise angewendet wird, so kann auf die Zwischenverbindungen 175a verzichtet werden (da die Aufbauschichten direkt über dem Chip 170a angeordnet sein können).
Das Substrat 160a – und somit das Gehäuse 150a – ist durch eine Anzahl von Zwischenverbindungen 165a elektrisch mit der Hauptplatine 110 gekoppelt. Die Zwischenverbindungen 165a bilden elektrische Verbindungen zwischen dem Gehäuse 150a und der Hauptplatine 110, und diese Zwischenverbindungen können außerdem die mechanische Befestigung des Gehäuse 150a an dieser Leiterplatte unterstützen. In einer weiteren Ausführungsform, wie weiter unten noch beschrieben wird, kann eine Schicht aus Unterfüllmaterial die mechanische Befestigung des Gehäuse 150a an der Hauptplatine 110 unterstützen. Die Zwischenverbindungen 165a können jede geeignete Art einer Zwischenverbindung umfassen und können alle geeigneten elektrisch leitfähigen Materialien umfassen. Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Zwischenverbindungen 165a eine Anordnung von Löthöckern, die sich zwischen dem Substrat 160a und der Hauptplatine 110 erstrecken (eventuell in Kombination mit einer Anordnung von Kupfersäulen und/oder Kupferinseln, die auf dem Substrat 160a und/oder der Leiterplatte 110 angeordnet sind), und ein Lotaufschmelzprozess kann zum Ausbilden der Zwischenverbindungen 165a verwendet werden. In einer Ausführungsform ist die Höhe der aufgeschmolzenen Zwischenverbindungen 165a so gewählt, dass ein Spalt 180a zwischen dem DCA-Chip 120 und der Unterseite 164a des Gehäuses 150a vorhanden ist. Gemäß anderen Ausführungsformen ist die Höhe der aufgeschmolzenen Zwischenverbindungen 165a so gewählt, dass mindestens Abschnitte des Chips 120 die Unterseite 164a berühren.
Zusätzlich zum DCA-Chip 120 und dem Gehäuse 150a können eine oder mehrere zusätzliche Komponenten entweder auf einer oder auf beiden Seiten 112, 114 der Hauptplatine 110 angeordnet sein. Beispielsweise können, wie in den Figuren gezeigt, Komponenten 130a, 130b, 130c auf der ersten Seite 112 der Hauptplatine 110 angeordnet sein, und Komponenten 140a, 140b können auf der gegenüberliegende Seite 114 der Hauptplatine angeordnet sein. Eine Anzahl (in den Figuren nicht gezeigter) elektrischer Anschlüsse, wie zum Beispiel Metallinseln oder -absätze, können auf der ersten und der zweiten Seite 112, 114 der Hauptplatine angeordnet sein, um elektrische Verbindungen mit diesen zusätzlichen Komponenten zu bilden. Zu zusätzlichen Komponenten, die auf der Hauptplatine 110 angeordnet sein können, gehören andere IC-Bauelemente (z. B. Verarbeitungsbausteine, Speicherbausteine, Signalverarbeitungsbausteine, Drahtlosverbindungselemente usw.), Stromversorgungskomponenten (z. B. ein Spannungsregler, eine Stromversorgung wie zum Beispiel eine Batterie, und/oder passive Bauelemente, wie zum Beispiel ein Kondensator), ein oder mehrere E/A-Gerate (z. B. eine Antenne, ein Mikrofon, eine Tastatur oder andere Dateneingabegeräte, wie zum Beispiel ein berührungsempfindlicher Bildschirm und/oder eine Grafikanzeige usw.) sowie beliebige Kombinationen dieser und/oder anderer Bauelemente.
Wie oben angesprochen, bildet die Hauptplatine 110 elektrische Pfade, welche die Komponenten 120, 130a–c, 140a–b und 150a, die auf dieser Leiterplatte angeordnet sind, miteinander zu einem Computersystem verbinden. In einer Ausführungsform bildet die Hauptplatine 110 mindestens einen elektrischen Pfad, der den DCA-Chip 120 mit dem Gehäuse 150a elektrisch koppelt. In einer weiteren Ausführungsform bildet die Hauptplatine 110 mindestens einen elektrischen Pfad, der den DCA-Chip 120 elektrisch mit einer weiteren Komponente koppelt, die auf der Hauptplatine angeordnet ist (z. B. eine der Komponenten 130a–c, 140a–b). In einer weiteren Ausführungsform bildet die Hauptplatine 110 mindestens ein elektrischer Pfad, der das Gehäuse 150a elektrisch mit einer weiteren der Komponenten koppelt, die auf der Hauptplatine angeordnet sind. Zum Beispiel kann die Hauptplatine 110 enthalten: einen elektrischen Pfad 190a, der den DCA-Chip 120 und das Gehäuse 150a koppelt; einen elektrischen Pfad 190b, der den DCA-Chip 120 mit der Komponente 130a koppelt; einen elektrischen Pfad 190c, der das Gehäuse 150a mit der Komponente 130c koppelt; und einen elektrischen Pfad 190d, der das IC-Gehäuse 150a mit der Komponente 140b koppelt, die auf der gegenüberliegende Seite 114 der Hauptplatine angeordnet ist. Die elektrischen Pfade 190a–d können alle geeigneten leitfähigen Strukturen umfassen (z. B. beliebige Kombinationen von Leiterbahnen, Durchkontaktlöchern, plattierten Durchgangslöcher usw.), die aus einem beliebigen geeigneten leitfähigen Material (z. B. Kupfer) hergestellt sind. Die veranschaulichten elektrischen Pfade 190a–d sind als Beispiele gezeigt, um das Verständnis der offenbarten Ausführungsformen zu unterstützen. Es versteht sich jedoch, dass in der Praxis die Hauptplatine mehrere zusätzliche elektrische Pfade enthalten kann (eventuell Hunderte oder sogar Tausende dieser Pfade), um eine oder mehrere der verschiedenen auf der Hauptplatine angeordneten Komponenten miteinander zu verbinden.
In einer weiteren Ausführungsform kann eine (in den Figuren nicht gezeigte) Strahlungsabschirmung auf der Hauptplatine 110 angeordnet sein und sich über den DCA-Chip 120 und das Gehäuse 150a (oder 150b oder 150c) erstrecken. Der DCA-Chip 120 und/oder das Gehäuse 150a können elektromagnetische Strahlung abgeben, und die Strahlungsabschirmung kann das Entweichen dieser elektromagnetischen Strahlung unterdrücken, um elektromagnetische Interferenzen mit empfindlichen elektrischen Komponenten in der Nähe des Chips 120 und des Gehäuses 150a zu verhindern. Die Strahlungsabschirmung kann jedes geeignete elektrisch leitfähige Material umfassen (z. B. elektrisch leitfähige Metalle, wie zum Beispiel Nickel, Silber, Aluminium, Kupfer und Legierungen dieser und/oder anderer Metalle), und diese Abschirmung kann jede geeignete Form und Konfiguration aufweisen. In einer Ausführungsform ist die Strahlungsabschirmung elektrisch mit der Hauptplatine 110 gekoppelt und geerdet. Außerdem kann, in anderen Ausführungsformen, die Strahlungsabschirmung zusätzlich die Ableitung von Wärme von dem Gehäuse 150a und/oder dem DCA-Chip 120 unterstützen. In einer weiteren Ausführungsform können andere thermische Lösungen auf der Hauptplatine 110 (z. B. ein Hitzeverteiler, ein Kühlkörper usw.), entweder allein oder in Kombination mit einer Strahlungsabschirmung, angeordnet sein.
Es ist hervorzuheben, dass die offenbarten Ausführungsformen nicht auf die in 1A gezeigte Konfiguration beschränkt sind und dass des Weiteren auch andere Arten von Gehäusen über dem DCA-Chip 120 angeordnet sein können. Zusätzliche Ausführungsformen sind in jeder der 1B und 1C veranschaulicht, die unten beschrieben werden. Bezugszahlen, die zum Bezeichnen bestimmter Strukturelemente der in 1A gezeigten Baugruppe 100 verwendet werden, werden in den 1B und 1C für gleiche Elemente dieser Baugruppen beibehalten. Des Weiteren kann auf die Beschreibung gleicher Elemente, die bereits in der Besprechung von 1A beschrieben wurden, im folgenden Text verzichtet werden.
Wenden wir uns zuerst 1B zu, wo eine weitere Ausführungsform der Baugruppe 100 veranschaulicht ist. Die Ausführungsform von 1B ähnelt der von 1A, aber die Baugruppe von 1B enthält ein Gehäuse 150b, das in einer Chip-down-Konfiguration angeordnet ist. Genauer gesagt, umfasst das Gehäuse 150b ein Substrat 160b mit einer ersten Seite 162b und einer gegenüberliegenden zweiten Seite 164b. Das Gehäuse 150b ist durch eine Anzahl von Zwischenverbindungen 165b elektrisch mit der Hauptplatine gekoppelt. Ein IC-Chip 170b ist auf der zweiten Seite 164b des Substrats angeordnet und durch eine Anzahl von Zwischenverbindungen 165b elektrisch mit dem Substrat 160b gekoppelt. Der IC-Chip 170b ist dem DCA-Chip 120 zugewandt. In einer Ausführungsform besteht ein Spalt 180b zwischen dem IC-Chip 170b und dem DCA-Chip 120, obgleich in anderen Ausführungsformen Abschnitte des IC-Chips 170b den darunterliegenden DCA-Chip 120 kontaktieren können. Außerdem kann in einer weiteren Ausführungsform, wie weiter unten noch beschrieben wird, eine (in 1B nicht gezeigte) Unterfüllschicht zwischen dem Substrat 160b und der Hauptplatine 110 angeordnet sein, und diese Unterfüllschicht kann auch in dem Raum zwischen dem DCA-Chip 120 und der Hauptplatine 110, dem Spalt 180b zwischen dem Chip 170b und dem Chip 120 und/oder dem Raum zwischen dem Chip 170b und dem Substrat 160b vorhanden sein. Außerdem können in einer weiteren Ausführungsform zusätzlich zu dem IC-Chip 170b ein oder mehrere zusätzliche IC-Chips auf der gegenüberliegende Seite 162b des Substrats 160b angeordnet sein.
Wenden wir uns als nächstes 1C zu, wo eine weitere Ausführungsform der Baugruppe 100 veranschaulicht ist. Die Ausführungsform von 1C ähnelt der von 1A, aber die Baugruppe von 1C enthält ein Gehäuse 150c, auf dem ein Chipstapel angeordnet ist. Genauer gesagt, umfasst das Gehäuse 150c ein Substrat 160c mit einer ersten Seite 162c und einer gegenüberliegenden zweiten Seite 164c. Das Gehäuse 150c ist elektrisch mit der Hauptplatine 110 durch eine Anzahl von Zwischenverbindungen 165c gekoppelt. Eine Anzahl von Chips 170c, die in einer Stapelkonfiguration angeordnet sind, sind auf dem Substrat 160c angeordnet. Die Chips 170c können an dem Substrat 160c und aneinander mittels Klebeschichten 178c befestigt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Abstandshalter zwischen jeweils zwei benachbarten Chips 170c angeordnet sein. Eine Anzahl von Zwischenverbindungen 175c – in diesem Beispiel Drahtbonds – können jeden der Chips 170c elektrisch mit dem Substrat 160c und/oder miteinander koppeln. In einer Ausführungsform umfassen alle Chips 170c die gleiche Art eines integrierten Schaltkreises, während in anderen Ausführungsformen die Chips 170c voneinander verschieden sein können. In einer Ausführungsform umfasst jeder der IC-Chips 170c einen Speicherbaustein. In einer weiteren Ausführungsform umfasst mindestens einer der Chips 170c einen Speichercontroller, und die anderen Chips 170c in dem Stapel umfassen Speicherbausteine. In einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse 150c ein Festkörperlaufwerk (SSD). Gemäß einer Ausführungsform besteht ein Spalt 180c zwischen dem Substrat 160c und dem DCA-Chip 120, obgleich in anderen Ausführungsformen Abschnitte des Chips 120 das darüberliegende Substrat 160c kontaktieren können. Außerdem kann in einer weiteren Ausführungsform, wie weiter unten noch beschrieben wird, eine (in 1C nicht gezeigte) Unterfüllschicht zwischen dem Substrat 160c und der Hauptplatine 110 angeordnet sein, und diese Unterfüllschicht kann auch in dem Raum zwischen dem DCA-Chip 120 und der Hauptplatine 110 und/oder in dem Spalt 180c zwischen dem DCA-Chip 120 und dem Substrat 160c vorhanden sein.
Wenden wir uns nun 2 zu, wo Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen einer Hauptplatinenbaugruppe, wie zum Beispiel beliebige der Ausführungsformen der in den 1A–1C gezeigten Baugruppe 100, veranschaulicht sind. Verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens von 2 sind in den 3A bis 3E weiter veranschaulicht, und auf diese Figuren ist entsprechend den Verweisen im folgenden Text Bezug zu nehmen. Außerdem ist zu beachten, dass Bezugszahlen, die zum Bezeichnen bestimmter Strukturelemente der in 1A gezeigten Baugruppe 100 verwendet werden, in den 3A bis 3E für gleiche Elemente dieser Baugruppen beibehalten werden, und auf die Beschreibung dieser gleichen Elemente kann im folgenden Text verzichtet werden.
Wenden wir uns zuerst Block 210 in 2 zu, wo ein Chip direkt auf einer Hauptplatine angebracht ist. Dies ist in 3A veranschaulicht, wo der IC-Chip 120 durch eine Anzahl von Zwischenverbindungen 125 direkt an der Hauptplatine 110 angebracht wurde. Ein Aufschmelzvorgang kann ausgeführt werden, um Zwischenverbindungen 125 zwischen dem DCA-Chip 120 und der Hauptplatine 110 herzustellen. Gemäß anderen Ausführungsformen braucht jedoch kein Aufschmelzvorgang unmittellbar nach dem Aufsetzendes Chips 120 auf die Hauptplatine 110 ausgeführt zu werden. In einer weiteren Ausführungsform, wie in Block 205 dargelegt und wie in 3A gezeigt, können eine oder mehrere andere Komponenten (z. B. Komponenten 140a, 140b, die auf der gegenüberliegenden Seite 114 der Hauptplatine angeordnet sind) vor der Anbringung des DCA-Chips 120 an der Hauptplatine 110 angebracht werden. Jedoch werden in anderen Ausführungsformen keine Komponenten an der Hauptplatine vor dem DCA-Chip 120 angebracht.
Wie in Block 220 dargelegt, wird ein Gehäuse an der Hauptplatine angebracht, und dieses Gehäuse wird über mindestens einem Teil des zuvor angebrachten DCA-Chips angeordnet. Dies ist in den 3B und 3C veranschaulicht, wo das Gehäuse 150a über dem DCA-Chip 120 angeordnet und mit der Hauptplatine durch Zwischenverbindungen 165a gekoppelt ist. Ein Seitenaufriss ist in 3B gezeigt, während in 3C eine Draufsicht gezeigt ist. Wie am besten in 3C zu sehen, sind das Gehäuse 150a und der DCA-Chip 120 in der veranschaulichten Ausführungsform allgemein konzentrisch aufeinander ausgerichtet, und der Chip 120 und die Zwischenverbindungen 125 liegen innerhalb der Struktur der Zwischenverbindungen 165a. In einer weiteren Ausführungsform, wie in Block 225 dargelegt, können zusätzliche Komponenten auf der Hauptplatine 110 zusammen mit dem Gehäuse 150a angeordnet werden. Dies ist in 3B veranschaulicht, wo außerdem Komponenten, 130a–130c auf der Hauptplatine 110 angeordnet sind (im Interesse der Klarheit und einfacheren Veranschaulichung wurden die Komponenten 130a–c aus 3C weggelassen). In einer Ausführungsform wird ein Aufschmelzvorgang ausgeführt, um Zwischenverbindungen 165a herzustellen, die sich zwischen dem Gehäuse 150a und der Hauptplatine 110 erstrecken, und um die Komponenten 130a–c mit der Hauptplatine 110 zu koppeln. In einer weiteren Ausführungsform kann ein einzelner Aufschmelzvorgang ausgeführt werden, um Zwischenverbindungen 125 und Zwischenverbindungen 165a herzustellen, und in einer weiteren Ausführungsform können mittels dieses einzelnen Aufschmelzvorgangs außerdem Komponenten 130a–c an der Hauptplatine 110 angebracht werden. Jedoch kann in anderen Ausführungsformen ein Aufschmelzvorgang ausgeführt werden, bei dem nur die Zwischenverbindungen 165a hergestellt werden (und es kann zuvor ein Aufschmelzvorgang ausgeführt werden, um Zwischenverbindungen 125 herzustellen).
Wenden wir uns Block 230 zu, wo ein Unterfüllmaterial auf der Hauptplatine angeordnet werden kann. Dies ist in 3D veranschaulicht, wo Material zwischen dem Gehäuse 150a und der Hauptplatine 110 angeordnet ist, um eine Unterfüllschicht 105 zu bilden, wobei diese Unterfüllschicht 105 außerdem den Raum 180a zwischen dem DCA-Chip 120 und dem Substrat 160a sowie den Raum zwischen dem DCA-Chip 120 und der Hauptplatine 110 ausfüllt. Das Unterfüllmaterial 105 kann jedes geeignete Material umfassen, wie zum Beispiel flüssige oder zuvor aufgetragene Epoxidverbindungen. Des Weiteren kann dieses Unterfüllmaterial mittels jeder geeigneten Technik aufgetragen werden (z. B. Kapillarfluss, Strahlauftrag, eine vorgeformte Folie usw.). In. einer Ausführungsform wird nach dem Auftragen der Unterfüllschicht 105 ein Erwärmungsprozess ausgeführt, um die Unterfüllschicht auszuhärten. In einer weiteren Ausführungsform wird die Unterfüllschicht während eines Aufschmelzvorgangs ausgehärtet (z. B. während des Aufschmelzvorgangs zum Herstellen der Zwischenverbindungen 165a). In einer weiteren Ausführungsform kann das Unterfüllmaterial in zwei Stufen aufgebracht werden. Zum Beispiel kann in einem Schritt eine Unterfüllschicht unter dem DCA-Chip 120 angeordnet werden, und in einem zweiten Schritt kann eine Unterfüllschicht unter dem Gehäuse 150a angeordnet werden.
In einer weiteren Ausführungsform, wie in Block 240 dargelegt, können nach der Unterfüllung (und/oder nach der Anbringung des Gehäuses) ein oder mehrere zusätzliche Prozesse ausgeführt werden. Zum Beispiel können zusätzliche Komponenten (z. B. Komponenten 130a–c und/oder Komponenten 140a–b) an der Hauptplatine 110 angebracht und elektrisch mit dieser gekoppelt werden. Auch hier können, wie oben angesprochen, eine oder mehrere dieser Komponenten in einer früheren Phase der Baugruppe an der Hauptplatine angebracht werden. Gemäß einer Ausführungsform werden die elektrischen Zwischenverbindungen, die zum Koppeln einer oder mehrerer dieser zusätzlichen Komponenten 130a–c, 140a–b ausgebildet werden, in demselben Aufschmelzvorgang aufgeschmolzenen, der zum Ausbilden der Zwischenverbindungen 125 und/oder der Zwischenverbindungen 165a verwendet wird. Zu weiteren zusätzlichen Prozessen, die ausgeführt werden können, gehören die mechanische Befestigung von Komponenten (z. B. die Befestigung durch Niete, Klammern, Schrauben und andere Befestigungsmittel usw.) sowie Tests.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können mehrere anmerkungswürdige Strukturelemente aufweisen. Zum Beispiel kann die Gesamthöhe oder -dicke H (siehe 1A) der Baugruppe 100 relativ gering sein (z. B. kann die Dicke H ungefähr 1,6 mm betragen, während die entsprechende Dicke einer üblichen PoP-Baugruppe ungefähr 2,7 mm betragen kann). In einem weiteren Beispiel kann die Hauptplatine 110 eine relativ größere Anzahl von Metallschichten aufweisen (z. B. 6 oder mehr), was eine größere Routing-Flexibilität zwischen dem DCA-Chip 120 und dem Gehäuse 150a (und/oder anderen Komponenten, die auf der Hauptplatine 110 angeordnet sind) erbringen kann. Außerdem dürfte die Anwendung der offenbarten Ausführungsformen nicht zu einem Anstieg der Gesamtgröße oder -fläche der Hauptplatinenbaugruppe führen.
Die obige detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und stellen keine Einschränkung dar. Sie dienen vor allem einem klareren und umfassenderen Verständnis der offenbarten Ausführungsformen, und es dürfen keine unnötigen Einschränkungen aus ihnen herausgelesen werden. Dem Fachmann fallen zahlreiche Hinzufugungen, Löschungen und Modifikationen der im vorliegenden Text beschriebenen Ausführungsformen sowie alternative Anordnungen ein, ohne den Geist der offenbarten Ausführungsformen und den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

Computersystem, das Folgendes umfasst: eine Hauptplatine; einen Integrierten-Schaltkreis-Chip, der direkt an der Hauptplatine angebracht ist (DCA-Chip); ein Gehäuse, das an der Hauptplatine angebracht und über mindestens einem Abschnitt des DCA-Chips angeordnet ist; und mindestens eine weitere Komponente, die auf der Hauptplatine angeordnet ist; wobei die Hauptplatine mindestens einen elektrischen Pfad enthält, der den DCA-Chip mit dem Gehäuse koppelt, und mindestens einen weiteren elektrischen Pfad enthält, der den DCA-Chip mit der mindestens einen weiteren Komponente koppelt.
Computersystem nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse Folgendes umfasst: ein Substrat; und einen ersten Integrierten-Schaltkreis(IC)-Chip, der auf dem Substrat angeordnet ist.
Computersystem nach Anspruch 2, das des Weiteren einen zweiten IC-Chip umfasst, der auf dem Substrat ungeordnet und über den ersten IC-Chip gelegt ist.
Computersystem nach Anspruch 3, wobei sowohl der erste IC-Chip als auch der zweite IC-Chip einen Speicher umfasst.
Computersystem nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse ein Festkörperlaufwerk (SSD) umfasst.
Computersystem nach Anspruch 5, wobei das SSD einen Speichercontroller enthält.
Computersystem nach Anspruch 2, wobei der erste IC-Chip dem DCA-Chip zugewandt ist.
Computersystem nach Anspruch 1, wobei der DCA-Chip ein Verarbeitungssystem umfasst, das Gehäuse mindestens einen Speicherchip enthält und die mindestens eine weitere Komponente ein Drahtloskommunikationsgerät umfasst.
Computersystem nach Anspruch 8, das des Weiteren Folgendes umfasst: eine Grafikanzeige, die auf der Hauptplatine angeordnet ist, wobei die Hauptplatine einen elektrischen Pfad enthält, der die Grafikanzeige mit dem DCA-Chip und/oder dem Gehäuse koppelt; und eine Stromversorgung, die auf der Hauptplatine angeordnet ist, wobei die Hauptplatine den DCA-Chip und das Gehäuse elektrisch mit der Stromversorgung koppelt.
Computersystem nach Anspruch 8, das des Weiteren ein Dateneingabegerät umfasst, das auf der Hauptplatine angeordnet ist.
Computersystem nach Anspruch 1, das des Weiteren ein Unterfüllmaterial umfasst, das zwischen dem Gehäuse und der Hauptplatine angeordnet ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: direktes Anbringen eines Integrierten-Schaltkreis-Chips (DCA-Chips) auf einer Hauptplatine; Anordnen eines Gehäuses an einer Stelle, die mindestens einen Abschnitt des DCA-Chips bedeckt, und Anbringen des Gehäuses an der Hauptplatine; Herstellen eines elektrischen Pfades durch die Hauptplatine zwischen dem DCA-Chip und dem Gehäuse; und Herstellen eines elektrischen Pfades durch die Hauptplatine zwischen dem DCA-Chip und einem Anschluss, der auf der Hauptplatine angeordnet ist, wobei der Anschluss dem Koppeln einer weiteren Komponente dient.
Verfahren nach Anspruch 12, das des Weiteren das elektrische Koppeln einer Komponente mit dem Anschluss umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren das Durchführen eines Aufschmelzvorgangs umfasst, um das Gehäuse an der Hauptplatine zu befestigen, wobei die Komponente während des Aufschmelzvorgangs elektrisch mit dem Anschluss gekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, das des Weiteren das Einfüllen eines Unterfüllmaterials in einen Raum zwischen dem DCA-Chip und der Hauptplatine und in einen Raum zwischen dem Gehäuse und der Hauptplatine umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Unterfüllmaterial einen Raum zwischen dem DCA-Chip und dem Gehäuse ausfüllt.
Verfahren nach Anspruch 12, das des Weiteren das Durchführen eines einzelnen Aufschmelzvorgangs umfasst, um den DCA-Chip an der Hauptplatine anzubringen und das Gehäuse an der Hauptplatine anzubringen.