專利名稱：集成電路元件用連接模塊及適用于它的集成電路元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及從集成電路元件的背面引出信號線的連接模塊以及適用于連接模塊的集成電路元件。
裝配在印刷電路板上的半導體集成電路元件的高速信號輸入輸出一般通過形成在印刷電路板上的微帶線(Microstrip line)或帶狀線(Stripline)進行。即，將印刷電路板多層化，形成帶狀線或微帶線，作為阻抗匹配的傳輸線路使用。
但是，在上述結構中印刷電路板的介電常數、布線圖形的電容、電感等都必須滿足適于高速信號傳送的條件，這樣，系統的開發設計需要高度的技術，不僅如此，還必須解決噪聲和串音的問題，從技術性和經濟性看都存在較大問題。
為使高速系統工作，需要使用電源電壓不同的各種各樣半導體器件，為此，向這些半導體器件供電的各層必須相互隔離設置在印刷電路板內，但是，采用這樣的結構，又將引起信號傳送電路的電氣特性變壞，因此，當要達到更高速的系統時就面臨技術上的困難。此外，上述結構也易產生噪聲和串音，這也成為系統高速化的障礙。
例如在液晶顯示裝置中高速傳送數據時采用的傳送方式中有LVDS(Low-Voltage Differential Signaling)接口，這種LVDS接口是被EIA644/IEEE1596.3標準化的小振幅高速差動接口，對應于最高頻率500MHz的通信。LVDS規格的差動驅動器(半導體器件)內藏4信道的電路，各信道輸出100MHz的差動信號，可以到達400Mbps的數據傳送率。
將這樣的LVDS差動驅動元件實裝在印刷電路板時，必須在印刷電路板上信號線間設置地線形成微帶線，構成仿真同軸電路，排除串音和噪聲。
但是，由于該仿真同軸電路并不是完全的同軸電路，即使制作在上述多層化的印刷電路板上，也不能避免串音與噪聲的混入，其結果是高速傳送的方形波產生訛音，不一定適于數據的高速傳送。
同樣的問題也產生在力圖高速化的微處理機領域，現在CPU與芯片組間的傳送頻率為133MHz～200MHz，將來將達到400MHz～800MHz，現在的印刷電路板技術能否適應這樣高速的信號傳送存在諸多疑問。
本發明的目的之一是提供連接模塊，以實現對集成電路元件的高速信號傳送。
本發明的目的之二是提供帶上述那樣的連接模塊的集成電路元件。
本發明的目的之三是提供適于安裝連接模塊結構的集成電路元件。
本發明涉及與集成電路元件50,50A,50B相連接的連接模塊30,30A,30B，集成電路元件具有背面電極52，背面電極位于襯底的背面51上，背面是與襯底面對印刷電路布線板70一面相反的一面。該連接模塊包含連接器1,1A,1B和便于將連接器安裝在集成電路元件的上的安裝結構2,2A,2B,12,12A,12B，連接器具有與背面電極電氣連接的接點15。
括號內的英文數字表示下面敘述的實施方式中對應的構成要素，本發明并不僅僅限于該實施方式，以下，該項相同。
本發明采用背面具有背面電極的集成電路元件，其背面位于與布線襯底相對的襯底面的相反一側，由布線襯底外的電路實現對集成電路元件的高速信號傳送。即，本發明的連接模塊用將連接器安裝在集成電路元件上的辦法，實現從集成電路元件的信號線引出，而連接器具有與集成電路元件背面電極相連接的接點。這樣，由確保布線襯底外的傳送線路的辦法，排除信號間的串話與噪聲，實現良好的高速信號傳送。
特別是，當傳送50MHz以上頻率的高速信號時，采用連接模塊分派引出信號線，上述效果更加明顯。
集成電路元件最好在其與布線襯底相對的一面有電極63,64，而在其背面有背面電極52，這時，高速傳送必要的信號(例如，50MHz以上的信號)分派給背面電極。通過布線襯底外的信號傳送電路很好的實現高速信號傳送。
所述連接模塊最好包含有與連接器連接的布線部材3,90。
按照這種結構，由與連接器相連的布線部材通過布線襯底外的傳送電路，可以實現與其他電子部件的信號傳送。
上述布線部材最好具有仿真同軸結構。
按照這種結構，構成的信號傳送路可以排除信號間的串話和噪聲的影響。
這種情況下，仿真同軸結構可以由微帶線或帶狀線構成，也可將信號線設置在地線之間構成，也可由雙絞電纜構成其他類型的連接結構。
上述安裝結構最好包含有能夠固定在集成電路元件的背面、可與連接器插合的連接部件2,2A,2B。
按照這種結構，將連接部件固定在集成電路元件的背面，將連接器插合進連接部件，使連接器與集成電路元件的背面電極達成電氣連接。
所述安裝結構中最好進一步包含鎖定機構12,22；12A,12B,24，以使連接器與連接部件保持插合狀態。
按照這種結構，由于鎖定機構使連接器與連接部件保持插合狀態可以確保連接模塊與集成電路元件保持電氣連接狀態，由此，可以確保布線襯底外信號傳送電路的可靠性。
所述連接部件最好組合進冷卻機構80以冷卻集成電路元件。
按照這種結構，由于安裝在集成電路元件背面的連接部件添加了冷卻機構，集成電路元件就沒有散熱不良的問題，因此本發明的連接模塊適用于發熱量較多的集成電路元件，確保布線襯底外的信號傳輸電路。
冷卻機構也可由另一方法構成，即在連接模塊上形成散熱片，使連接模塊兼有熱沉的功能，此外，冷卻機構也可以是安裝在連接模塊上的冷卻風扇。
本發明的集成電路元件，包括集成電路元件本體和安裝在集成電路本體背面的連接模塊，集成電路元件的背面有背面電極，集成電路元件的背面位于與布線襯底相對的襯底面的相反一側。
按照這種結構，集成電路元件能夠通過布線襯底外的信號傳送電路進行信號的授受，這樣，由于依靠對高速信號限制較少的布線襯底以外的良好信號傳送電路進行傳送，可以實現集成電路元件的高速工作。
與本發明一種實施方式相關的集成電路元件包含集成電路元件本體和連接部件。集成電路元件的背面有背面電極、其背面位于與布線襯底相對的襯底面的相反一側，連接部件固定在集成電路元件本體的背面上，并能與連接器插合，連接器具有與背面電極電氣連接的接點。
按照本發明，連接部件固定在集成電路元件本體的背面，因此，由所述連接模塊的連接器與該連接部件連接，很容易用作布線襯底外的信號傳送電路。
連接部件也可以與集成電路元件的模制樹脂一起形成。所謂的集成電路元件的模制樹脂是另體的連接部件，它通過粘結劑、超聲波溶接、由插合爪的插合等適當的固定手段固定在集成電路元件本體上。
參照附圖和下面關于實施方式的說明可以清楚了解本發明的目的、特征及效果。
下面簡要說明附圖

圖1A和圖1B是說明與本發明第1實施方式相關的連接模塊構成的立體圖。
圖2是表示將連接器插合到連接部件狀態的剖視圖。
圖3是將連接器的外殼剖開，顯示其內部結構的立體圖。
圖4是連接器及FPC電纜的仰視圖。
圖5A是從圖4的ⅤA-ⅤA切斷線看的剖視圖，圖5B是從圖4的ⅤB-ⅤB切斷線看的剖視圖。
圖6是說明與本發明第2實施方式相關的連接模塊構成的立體圖。
圖7A顯示將連接器安裝在連接部件上的狀態的立體圖，圖7B是說明連接器拆卸操作的立體圖。
圖8A和圖8B是說明與本發明有關的第3實施方式相關的連接模塊結構的立體圖。
圖9顯示由對絞電纜形成仿真同軸傳輸線路例子的立體圖。
連接模塊30具有連接部件2和連接器1，連接部件2呈偏平長方體形狀、由粘接劑固定在半導體集成電路元件50的背面51上，連接器1可以對連接部件2自由裝卸，連接部件2在背面電極52的上方，具有一個能與連接器1插合的插合凹糟21，在插合凹糟21的上方形成鎖定用孔22，以使在與連接器1插合后將連接器1鎖定在連接部件2上。
連接器1具有支架11和插合片12,FPC(撓性印制電路)電纜3從支架11的后面引出，插合片設在支架11上，斷面呈逆L字形狀。在插合片12的前端形成鎖定爪13，它與鎖定孔22插合鎖定連接器1。從圖1A的狀態將連接器1推進入連接部件2，連接器1的支架11插入插合凹處21，在插入終端位置鎖定爪13陷入鎖定孔22內，成為圖1B狀態，連接器1鎖定于連接部件2。
圖2示出連接器1插合進連接部件2的剖面圖。圖3是切開連接器1的支架11顯示其內部結構的立體圖。連接器1具有貫通支架11后面的多個接點15。靠接點自身的彈簧彈力，接點15的前端與集成電路元件50的背面電極52壓接形成接點15a。多個接點15的各接點15a配置在支架11下面形成的凹糟11a內。
接點15的后端15b從支架11的后面引出到外面，并與在FPC電纜3的下面3b(與插合片12相反一面的表面)形成的微帶導體31的接合面32焊接。
集成電路元件50經由樹脂57將多層布線襯底55和半導體芯片56模制構成。多層布線板55的內部形成多層導電膜58，通過形成在通孔59內的導電膜58達到層間的連接。在多層布線板55面對襯底面55a一側的中央部位形成凹糟60，在凹糟60內收容半導體芯片56，由模制樹脂61密封。
通過焊線62將半導體芯片56與多層布線板55的導電膜58電氣連接，在多層布線板55面對襯底面55a處避開凹糟60的地方二維配置著從樹脂57顯露出的多個接合面63，在各接合面63上配置著焊球64，多層布線板55內的導電膜58與通孔59構成連接多個焊線62和接合面63之間的內部布線，多個焊線62與半導體芯片56連接。
背面電極52顯露在集成電路元件50的背面51，背面電極52通過多層布線板55內的電導膜58以及焊線62與半導體芯片56電氣連接。
集成電路元件50載置在印刷電路布線板70上，放入反射糟內，由此溶融焊球64使集成電路元件50連接到印刷電路布線板70上。
圖4是連接器1和FPC電纜3的俯視圖。接點15的后端15b引出到支架11的外面，與在FPC電纜3的下面3b形成的微帶導體31的接合面32分別用焊錫連接。微帶導體31以地線31G夾著信號線31S形成多根平行的線，而且，各微帶導體31的連接器1一側接合面32顯露出來，而在FPC電纜3與連接器1相反的一側的端部接合面33顯露出來。
圖5A是從圖4的ⅤA-ⅤA切斷面線看的剖視圖，圖5B是從圖4的ⅤB-ⅤB切斷面線看的剖視圖。圖5A和圖5B是按圖1A和1B中FPC電纜3的姿態的上下關系將FPC電纜3的剖面的一部分放大后展示出來。FPC電纜3的表面無論上面3a和下面3b都用絕緣披覆膜35覆蓋，僅在接合面32、33處披覆膜35被去掉。如上所述，信號線31S被地線31G夾住，在地線31G中央位置的多個地方，在FPC電纜3上形成貫通孔36，就是說，通孔36從FPC電纜3的下面3b開始，貫通構成地線31G的微帶導體31和FPC電纜3的基材37，到達FPC電纜3的上面3a，在FPC電纜3的上面3a一側，在基材37的整個面上形成導電膜38，導電膜38位于與FPC電纜3的連接器1相反一側，與地電位連接。
按照上述實施方式的結構，集成電路元件50在其背面51上有背面電極52，通過連接器1FPC電纜3與背面電極52相連接，這樣集成電路元件50的信號線除了通過印刷電路布線板70引出外，還可以通過FPC電纜3引到外面。這樣，如果事先構成多層布線襯底55，使50MHz以上的高速傳送必須的信號(例如從LVDS驅動器來的信號)可以通過背面電極52授受的話，就可以通過印刷電路布線板70以外的傳送電路傳送高速信號。這樣，通過FPC電纜3高速傳送的信號不受通過印刷電路布線板70傳送信號的影響，可以防止因串話和噪聲引起的波形混亂。而且，由于FPC電纜3具有仿真同軸傳送路形態(仿真同軸傳送路由地線31G夾住信號線31S配置的微帶導體31形成)，可以有效的排除信號間的串音及外部噪聲的影響。
圖6是說明與本發明第2實施方式相關的連接模塊30A結構的立體圖。在圖6中，與圖1A和圖1B所示各部相同的部分，都標以與圖1A和圖1B中相同的參考符號。
在該實施方式中，在背面51上具有背面電極52的集成電路元件50A具有與第1實施方式中集成電路元件50同樣的內部構造，只是在背面51上一體化的設有長方形連接部件2A是不同的。就是說在將集成電路元件50A的內部多層布線襯底和半導體芯片樹脂模制化時，同時成型連接部件2A。在該實施方式中，該連接部件2A就平面來看其大小比集成電路元件50A的本體(除掉連接部件2A的部分)還要小。
在與連接器1A相對的位置上形成可與連接器1A插合的插合凹糟21A，而連接器1A與連接部件2A一起構成連接模塊30A，在該插合凹糟21A內背面電極52顯露出來。在連接部件2A上，與連接器1A插入方向平行的兩側面23處分別形成鎖定用凹糟24。
另一方面，連接器1A具有支架11A，一對鎖定爪12A,12B和一對壓縮螺旋彈簧18A、18B，支架11A可以插入到連接部件2A插合凹糟21A內，鎖定爪12A、12B設在該支架11A的兩側面，壓縮螺旋彈簧18A、18B將鎖定爪12A、12B固定在鎖定位置。
在支架11A的兩側面，有上下一對的支架凸起16A、16B凸出來，安裝在該支架凸起16A、16B上的軸19A、19B分別支掌起鎖定爪12A、12B，使它可以自由轉動。鎖定爪12A、12B的前端有插合端12a與連接部件2A的鎖定用凹糟24插合，在其后端有操作部12b接受從螺旋彈簧18A,18B來的向外的力，在它們之間的位置上支撐著軸19A,19B。
從支架11A的后面引出FPC電纜3，該FPC電纜3的結構以及FPC電纜3與支架11A內接點的連接結構都與第1實施方式相同。連接器1A的接點結構也與第1實施方式的接點15的結構相同。
圖7A顯示將連接器1A安裝進連接部件2A狀態的立體圖。在安裝連接器1A時，從圖6所示狀態，用手指挾住鎖定爪12A、12B的操作部，使鎖定爪12A、12B的插合端12a處于擴展開的狀態，將連接器1A推進到連接部件2A里。將支架11A插入插合凹糟21A直到插入完了位置后，將手離開鎖定爪12A、12B，這樣，由于螺旋彈簧18A,18B的作用，鎖定爪12A,12B的插合端12a就與鎖定用凹糟24插合，成為圖7A的狀態。連接器1A與連接部件2A保持在插合狀態。
取出連接器1A時，如圖7B所示，用手指從兩側挾住一對鎖定片12A、12B的操作部12b，解除鎖定片12A,12B與鎖定用凹糟的插合狀態，在這種狀態下，使連接器1A從連接部件2B后退即可。
圖8A和圖8B是說明與本發明第3實施方式相關的連接模塊30B結構的立體圖。在圖8A和圖8B中，與上述圖1A和圖1B所示相同的部分，都標以同樣的參考符號。
在該實施方式中，在背面51上含有背面電極52的集成電路元件50B(全體對應于集成電路元件本體)的相對方向的一對側面上形成插合凹糟68,69以與連接部件2B插合，集成電路元件50B的內部結構與第1實施方式的集成電路元件50一樣。
連接部件2B形成扁平長方體形狀，在與插合凹糟68,69相對應的位置上設置有一對插合爪25凸出向著集成電路元件50B，在插合爪25的先端(下端)有向內呈L字形彎曲的爪部25a，由爪部25a與在插合凹糟68,69下方形成的段部的插合，使連接部件2B與集成電路元件50B牢牢固定一起，這種固定狀態如圖8B所示。
在這種實施方式中，在連接部件2B的中央位置設置了冷卻風扇80，以從背面51處冷卻集成電路元件50B。與第1及第2實施方式一樣，在連接部件2B面對背向電極52的位置上形成可收容連接器1B的插合凹糟21B，連接器1B與連接部件2B一起構成連接模塊30B。
連接器1B除沒有插合片12外，具有與第1實施方式連接器1相同的結構，FPC電纜3與連接器1B連接。
圖8B示出連接器1B插入插合凹糟21的狀態，在這種狀態下連接器1B所具有的多個接點分別與集成電路元件50B的背面電極52電連接。
該實施方式的結構中，安裝在集成電路元件50B的背面51上的連接部件2B上設置了冷卻風扇80，這樣，集成電路元件50B可以得到有效的冷卻，因此，即使集成電路元件50B發熱量很多，也不會發生誤動作。
以上，就本發明的三種實施方式進行了說明，本發明還可以具有其他的實施方式，例如，在上述第3實施方式中，雖然連接器1B必須設置鎖定機構，但是也可以用具有圖1A及圖1B所示的插合片12的連接器1代替連接器1B，這種情況下，與圖1A和圖1B的連接部件2一樣，預先在連接部件2B上形成鎖定用孔22，使插合片12插合在鎖定用孔即可。
此外，在上述實施方式中，我們以與集成電路元件的背面51平行的方向上引出FPC電纜3構成的連接器為例進行了說明，假如集成電路元件的周圍不具備引出FPC電纜3所需的充足的空間，也可以采用沿與集成電路元件50的背面51垂直方向上引出布線的結構，這時，連接部件最好具備在背面51上沿垂直方向(上方)開口的連接插合凹糟。
另外，在上述實施方式中，以在FPC電纜3上形成微帶導體構成仿真同軸傳輸線為例進行了說明，也可以如圖9所示將信號用導線90S和接地用導線90G捻合成對絞電纜構成仿真同軸傳送路，此外，也可以用扁形電纜和FFC電纜(撓性扁形電纜)形成從連接器1到其他電子部件的信號傳送路，由此構成仿真同軸傳送路，當然也可以用同軸電纜進行連接器1等與其他電子部件間的信號傳送。
在上述第3實施方式中，在連接部件中設置了冷卻風扇進行集成電路元件的冷卻，也可以在連接部件中形成冷卻風扇，并將該連接部件兼用作冷卻集成電路元件的散熱器。
在上述實施方式中，連接部件與集成電路元件的結合采用了粘接、一體成型或者用插合爪的機械結合等方法，除此之外，也可用超聲焊接、壓入等其他的結合手段。在使用超聲波熔接的時候，在集成電路元件的背面預先形成孔，而在連接部件一側，與這些孔相對應，預先形成樹脂凸起，在連接部件放置到集成電路元件背面的狀態下，從外部加上超聲波使樹脂凸起溶融，從而使連接部件和集成電路元件接合。使用壓入方法時，在集成電路元件50上預先形成壓入糟或壓入孔，在連接部件一側設置能壓入壓入槽或壓入孔的凸起即可。
在上述實施方式中采用連接部件將連接器安裝在集成電路元件上，假如不使用連接部件，也可以用粘接、超聲波溶接、插合爪等適當的安裝手段將連接器直接安裝在集成電路元件背面。
以上，就本發明的實施方式進行了詳細的說明，這些僅僅是為了說明本發明技術內容的具體例子，本發明并不僅限于這些具體例子，本發明的精神與范圍由發明的權利范圍限定。
權利要求
1．一種連接模塊，其特征在于，是與集成電路元件相連接的連接模塊；集成電路元件的背面有背面電極，所謂背面就是與集成電路元件襯底面對印刷電路布線板一面相反的面；連接模塊包含連接器和將連接器安裝在集成電路元件上的安裝結構，連接器具有與背面電極電氣連接的接點。
2．根據權利要求1所述的連接模塊，其特征在于，還包含與連接器連接的布線部材。
3．根據權利要求2所述的連接模塊，其特征在于，所述布線部材具有仿真同軸結構。
4．根據權利要求1所述的連接模塊，其特征在于，安裝結構可以固定在集成電路元件的背面，并包含可與所述連接器插合的連接部件。
5．根據權利要求4所述的連接模塊，其特征在于，所述安裝結構還包含使所述連接器與所述連接部件保持插合狀態的鎖定結構。
6．根據權利要求4所述的連接模塊，其特征在于，在所述連接部件中組合了為了冷卻集成電路元件的冷卻結構。
7．一種集成電路元件，其特征在于，是帶有連接模塊的集成電路元件，包括集成電路元件本體和連接模塊；集成電路元件本體的背面有背面電極，所謂背面就是與面向印刷電路布線板的襯底面相反的一面；連接模塊是安裝在該集成電路元件主體的所述背面的、根據權利要求1至6中任一權利要求所述的連接模塊。
8．根據權利要求7所述的集成電路元件，其特征在于，所述背面電極是能夠輸入輸出50MHz以上頻率信號的電極。
9．一種集成電路元件，其特征在于，是包含集成電路元件本體和連接部件的集成電路元件；集成電路元件本體的背面有背面電極，所謂背面就是與面向印刷電路布線板的襯底面相反的一面；連接部件固定在該集成電路元件本體的所述背面并可與連接器插合，連接器具有與所述背面電極電氣連接的點。
全文摘要
與背面51上有背面電極52的集成電路元件50,50B,50B連接的連接模塊30,30A,30B,所謂背面51是與面向印刷電路布線板70的襯底面相反的一面。連接模塊具有連接器1,1A,1B和安裝結構2,2A,2B,12,12A,12B,連接器1,1A,1B具有與背面電極52電氣連接的接觸點15,安裝結構2,2A,2B,12,12A,12B將連接器1,1A,1B安裝在集成電路元件50,50B,50B上。
文檔編號H01R13/639GK1320966SQ0111545
公開日2001年11月7日 申請日期2001年4月26日 優先權日2000年4月27日
發明者宮澤雅昭, 保坂泰司 申請人:日本壓著端子制造株式會社