Архитектура создания гибких корпусов
Описывается архитектура создания гибких корпусов, которая подходит для искривленных форм корпусов. В одном примере корпус кремниевых кристаллов имеет некоторое множество кремниевых кристаллов, заделанных в гибкой подложке, гибкий прокладочный слой поверх заделанных кристаллов, тонкопленочный теплораспределительный слой поверх подложки, противоположный гибкому прокладочному слою, причем гибкой подложке с кристаллами и прокладкой придана искривленная форма и гибкая подложка отверждена так, что гибкая подложка сохраняет свою форму. Изобретение обеспечивает сборку низкопрофильных и высокоинтегрированных систем. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрываемое изобретение относится к области создания корпусов полупроводниковых микросхем и, в частности, к созданию их корпусов, которое является гибким в отношения искривленных форм корпуса.
Уровень техники
Полупроводниковые и микромеханические кристаллы или микросхемы часто снабжаются корпусом для защиты их от воздействия окружающей среды. Корпус обеспечивает физическую защиту, прочность, внешние соединения и, в некоторых случаях, охлаждение для кристалла, находящегося внутри корпуса. Обычно микросхема или кристалл прикрепляются к подложке, и затем поверх кристалла помещается крышка, которая прикрепляется к подложке. В качестве альтернативы, кристалл прикрепляется к подложке, и затем на кристалле формируется подложка корпуса.
Существует тенденция добавлять больше функций каждому кристаллу и помещать в один корпус более чем один кристалл. Это делает корпуса более крупными и также повышает уровень специализации корпусов. В то время как изделие с очень большим объемом производства, такое как сотовый телефон, может выиграть от компонентов, созданных для высокоспециализированной цели, изделие с низким объемом производства от этого не выигрывает. Для изделий с более низким объемом производства и более специализированных, менее дорогостоящим может быть выбор из множественных существующих более мелких кристаллов. Это делает возможной более высокую гибкость в функциях, которыми наделяется изделие, и позволяет использовать в изделии меньшие кристаллы в корпусном исполнении.
В существующих на сегодняшний день технологиях создания корпусов микросхем, для размещения различных кристаллов и соединения этих кристаллов друг с другом используются жесткое, предварительно пропитанное стекловолокно или кремний. Это обеспечивает прочную платформу для закрепления кристаллов и для слоев межсоединений, используемых этими кристаллами. Однако жесткая подложка требует широкое, плоское и жесткое место для ее монтажа в устройстве. По мере того, как расширяются использование сети "Интернет" в различных вещах, дальнейшая автоматизация и возможности связи между устройствами, требуется микроэлектроника для более широкого разнообразия различных вещей. Эти микроэлектронные приложения могут включать в себя одежду, писчие принадлежности, медицинские устройства и широкий диапазон небольших умещающихся в кармане и носимых (одеваемых или находящихся при человеке) вещей. Много таких вещей не обеспечивают широкое, плоское, жесткое место для корпуса устройства.
Краткое описание чертежей
Варианты реализации изобретения проиллюстрированы в порядке примера, а не в порядке ограничения, на фигурах прилагаемых чертежей, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к аналогичным элементам.
Фигура 1А представляет собой схематический вид сбоку в разрезе гибкого корпуса, соответствующего одному варианту реализации изобретения.
Фигура 1В представляет собой увеличенный вид участка фигуры 1А, соответствующий одному варианту реализации изобретения.
Фигуры с 2А по 2G представляют собой последовательность схематических видов сбоку для стадий формирования гибкого корпуса, показанного на Фигуре 1А, соответствующих одному варианту реализации изобретения.
Фигура 2H представляет собой схематический вид сверху гибкого корпуса, показанного на Фигуре 2G, соответствующий одному варианту реализации изобретения.
Фигура 2I представляет собой вид сверху гибкого корпуса, показанного на Фигуре 2G, после свертывания, соответствующий одному варианту реализации изобретения.
Фигура 2J представляет собой вид сверху, частично обрезанный, гибкого корпуса, показанного на Фигуре 2G, после изгибания, соответствующий одному варианту реализации изобретения.
Фигура 3 представляет собой схематический вид сбоку в разрезе альтернативного гибкого корпуса, соответствующего одному варианту реализации изобретения.
Фигура 4 представляет собой схематический вид сверху гибкого корпуса, показанного на Фигуре 3, соответствующий одному варианту реализации изобретения.
Фигуры с 5А по 5F представляют собой схематические виды сбоку в разрезе для стадий приводимой в качестве примера последовательности технологических операций по выполнению фотолитографии на формовочном компаунде с целью создания трассировки проводных соединений, показанной для корпуса на Фигуре 4, соответствующие одному варианту реализации изобретения.
Фигура 6 представляет собой схематический вид сбоку в разрезе альтернативного гибкого корпуса, соответствующего одному варианту реализации изобретения.
Фигура 7 представляет собой схематический вид сверху гибкого корпуса, показанного на Фигуре 6, соответствующий одному варианту реализации изобретения.
Фигуры с 8А по 8Е представляют собой последовательность схематических видов сбоку для стадий формирования гибкого корпуса, показанного на Фигуре 6, соответствующих одному варианту реализации изобретения.
Фигура 9 представляет собой структурную схему вычислительного устройства, включающего в себя корпус со встроенным экраном электромагнитных помех, соответствующий одному варианту реализации изобретения.
Подробное описание изобретения
Описывается способ для сборки низкопрофильных (имеющих профиль малой высоты) и высоко интегрированных систем для применения носимых устройств. Множественные слои гибкой тонкопленочной подложки с заделанными в них кремниевыми устройствами связаны между собой через одну или более гибких прокладок. Кремниевые устройства могут включать в себя, среди прочего, центральные процессоры, память, датчики и контроллеры управления электропитанием. Низкопрофильный гибкий корпус имеет один или более тонкопленочных теплораспространяющих слоев сверху или снизу этой корпусной системы.
Это обеспечивает высоко интегрированные и низкопрофильные устройства, использующие тонкие пленки с заделанными в них кристаллами и гибкие прокладки. Тепловые условия для кремниевых устройств улучшаются за счет использования тонкопленочных теплораспространяющих слоев. Кроме того, могут быть объединены сильно неоднородные устройства. Устройство и функциональные возможности по вводу/выводу данных могут быть сегментированы с использованием различных кремниевых устройств и посредством перераспределения функциональных IP-блоков (блоков обработки информации). Система в целом является гибкой для того, чтобы изгибаться в различных местах и может быть выведена на рынок за более короткое время по сравнению с высокосложными корпусами однокристальных систем (SOC-систем), которые имеют значительно большую занимаемую на кремнии площадь.
Когда корпус изогнут для того, чтобы уместиться в нетрадиционном месте расположения, ограничения, связанные с охлаждением, могут ограничивать мощность и производительность системы, такой как SoC-процессор. При использовании формованной области корпусной сборочной единицы с расположенными стопкой кристаллами как в качестве тепплораспределителя, интегрированного на уровне корпуса, так также и в качестве дополнительного "земляного" слоя, обеспечивающего улучшенные пути возврата сигнала и экранирование от помех всей корпусной сборочной единицы, теплота может с большей легкостью быть рассеяна от кремниевых устройств. Для более высокой производительности с этим тепплораспределителем, интегрированным на уровне корпуса, может быть сопряжен дополнительный теплоотвод.
Фигура 1А представляет собой схематический вид сбоку в разрезе корпуса (101) для кремниевых кристаллов, который способен вмещать разнообразие различных форм-факторов. Корпус имеет два слоя (L1), (L2) для того, чтобы показать, как множественные кристаллы могут быть объединены во множественные слои. Однако в некоторых вариантах реализации изобретения требуется один единственный слой (L1). Основание (102) корпуса представляет собой теплораспространяющий слой, образованный из теплопроводного материала, такого как серебряное или медное покрытие. Между этими двумя слоями (L1), (L2) расположена гибкая прокладка (108).
Эти два слоя сформированы каждый из гибкой подложки (110), (112). Кремниевые кристаллы встраиваются в эту подложку, которая может быть выполнена из разнообразия различных материалов, таких как формовочный компаунд из полисмолы. Первый слой (L1) показан как имеющий первый кристалл (104), прикрепленный к гибкой прокладке (108), и стопку (106) кристаллов, сопряженную с этой прокладкой. Кристаллы могут быть прикреплены с использованием поверхностного монтажа, шариковой сетки, термокомпрессионной сварки, сварки активированных поверхностей или любого другого подхода к прикреплению. В стопке кристаллов нижний кристалл прикрепляется к верхнему кристаллу с использованием контактных площадок на нижнем кристалле и сквозных отверстий, проходящих через кремний, на верхней стопке. В качестве альтернативы, для сопряжения этих двух кристаллов может быть использована прокладка или любая другая желаемая технология.
Во втором слое (L2), два дополнительных кристалла (114), (116) также заделаны в гибкую подложку таким же образом как кристаллы в первом слое. Это позволяет всем кристаллам быть сопряженными с любыми другими кристаллами или любым требуемым внешним устройством. В этом примере все проводные соединения выполнены через гибкую прокладку, которая пролегает между этими двумя уровнями. Кристаллы встраиваются в слои (110), (112) герметизирующего вещества таким образом, чтобы они удерживались надежно на своем месте и в соединении с прокладкой. В этом примере в качестве подложки в корпусе служат слои герметизирующего вещества. Прокладка и герметизирующее вещество являются гибкими, так что корпусу может быть придана любая требуемая форма. Теплораспространяющий слой (102) накладывается на один или оба из слоя герметизирующего вещества для того, чтобы рассеивать теплоту от кристаллов во внешнюю окружающую среду. Как показано на фигуре, он прикреплен к нижнему слою (L1).
На Фигуре 1В более подробно показан участок корпуса, показанного на Фигуре 1А. Как показано на фигуре, гибкая прокладка (108) может иметь металлические трассировочные слои (142). Металлические трассировочные слои могут находиться в одном или более слоях прокладки. Между металлическими слоями может быть использован диэлектрический материал (146). Металлические слои могут включать в себя контактные площадки (148) для прикрепления к контакту или контактным участкам (не показанным на фигуре) кристаллов (114) или стопок (106) кристаллов и контактные площадки для соединения со сквозными отверстиями (140). Это сквозное отверстие может быть расточено, протравлено или просверлено в слое герметизирующего вещества для того, чтобы сформировать соединения с внешней системой или компонентом. Это сквозное отверстие может также использоваться для соединения с теплораспределителем для того, чтобы проводить теплоту от прокладки и от кристалла, соединенного с прокладкой, к теплораспределителю. Это сквозное отверстие может также иметь контакт, который образует соединение с другой частью корпуса в случае, когда корпус согнут или свернут в свою конечную конфигурацию, как это более подробно описывается ниже.
На Фигурах с 2А по 2Н показана упрощенная последовательности технологических операций сборки для гибкой или свертываемой системы в корпусе (SiP-системы) (101) для носимых вариантов применения. Фигура 2А представляет собой схематический вид сбоку в разрезе временного кристаллодержателя (103). К этому кристаллодержателю посредством клея, припоя или любым другим способом прикрепляются одно или более кремниевых устройств (114), (116), таких как центральный процессор, РСН, датчики, микросхема беспроводной связи и DRAM-память (память динамического оперативного запоминающего устройства). Временной кристаллодержатель (103) может представлять собой металл, кремний или любой другой подходящий жесткий материал. Кремниевые устройства могут также включать в себя заделанные кристаллы (106) в конфигурации, имеющей вид стопки. Расположенные стопкой кристаллы могут иметь вертикальные проходящие через кремний сквозные отверстия - межсоединения друг с другом. Любое из кремниевых устройств может иметь контакт на верхней или нижней поверхностях для соединения с другими устройствами в корпусе или с внешними устройствами.
На Фигуре 2В кристаллы заделываются в подложку (112). Тонкопленочная гибкая подложка представляет собой гибкое герметизирующее вещество, которое защищает кристаллы и электрически изолирует кристаллы и любые другие слои друг от друга. Герметизирующее вещество может быть образовано из любого из разнообразия различных материалов, включающих в себя полиэфир (Майлар), полиимид (Кантон), арамид, стекловолоконные эпоксидные и силиконовые композиты. Альтернативные материалы включают в себя полисилоксаны, эпоксидные смолы, акрилаты, например, полиметилметакрилат, как отверждаемые под действием ультрафиолетового излучения, так и инициируемые посредством О2/Н2О, полиуретаны, бензоциклобутены (ВСВ), полиимид, полиамид, полиэтилен высокой плотности (HDPE-полиэтилен), бисмалеимид-триазиновая (ВТ) смола, жидкокристаллический полимер (LCP), арамид и полидиметилсилоксан (PDMS). В зависимости от выбора материала гибкое герметизирующее вещество во время этого этапа процесса может быть полуотверждено.
На Фигуре 2С выполняются вертикальные каналы (138) через герметизирующее вещество к временному кристаллодержателю (103). Вертикальные каналы могут быть просверлены механическим способом или оптическим способом посредством лазера или выполнены любым другим способом. Эти вертикальные каналы могут иметь любую требуемую схему размещения или конструкцию в зависимости от конкретного варианта осуществления изобретения. В дополнение к этому, могут быть просверлены дополнительные каналы для улучшения гибкости корпуса. В герметизирующем веществе могут быть просверлены или прорезаны прорези, позволяющие герметизирующему веществу вдавливаться в эту прорезь при его сгибании или свертывании. Прорези могут быть с прямыми боками или с расположенными под углом так, что прорезь является более широкой у своего устья.
На Фигуре 2D эти каналы заполняются проводником, таким как медь, для создания проводящих сквозных отверстий через герметизирующее вещество. Это может быть сделано с использованием любого из разнообразия различных процессов заполнения и осаждения, включающих в себя химическое и плазменное осаждение из паровой фазы. Сквозные отверстия могут быть заполнены или покрыты металлом в зависимости от требуемых электрических характеристик. На Фигуре 2Е, на верхнюю часть каждого сквозного отверстия накладываются точки (150) электрического контакта, и кристаллодержатель удаляется. Кристаллодержатель может быть удален посредством разъединения клеевого соединения, травления или другими способами.
Фигура 2F представляет собой схематический вид сбоку, выполненный с пространственным разделением деталей, множественных слоев (L1), (L2) корпуса. Тонкопленочная гибкая подложка приготавливается в виде одного или больше, в этом случае двух, тонких слоев (110), (112) с кремниевыми устройствами (104), (106), (114), (116), заделанными в подложку.
На Фигуре 2F также показана прокладка (108) между этими двумя слоями (110), (112). Электрические межсоединения между кремниевыми устройствами в тонкопленочных гибких слоях (L1/L2), служащих подложкой, могут быть выполнены с использованием металлических трассировочных слоев в слое гибкой прокладки. Гибкий прокладочный слой имеет заделанные в него перераспределяющие металлические слои (142) (слои e-RDL), которые обеспечивают электрический тракт между кремниевыми устройствами. Тонкопленочная гибкая подложка и прокладка могут быть выполнены из компаунда из материала на основе эластомера. Хотя на фигуре показаны два слоя, можно использовать больше или меньше слоев, добавляя дополнительные слои подложки с прокладкой между каждым уровнем. Это допускает большее количество тонкопленочных гибких слоев, служащих подложкой.
Гибкий или поддающийся свертыванию корпус (100) также включает в себя один или более тонкопленочных теплораспространяющих слоев или теплораспределителей (102) в основании корпуса или на верхнем слое. Тонкопленочный теплораспространяющий слой может быть выполнен из композитов на основе серебра или меди или нанокомпозитов для обеспечения эффективного теплораспределения по устройству. В другом варианте реализации изобретения тонкопленочный теплораспространяющий слой может также, или в качестве альтернативы, быть прикреплен к верхнему слою корпуса. В другом варианте реализации изобретения, теплораспространяющий слой, например, серебряная или медная пластина, может быть сформирован непосредственно на задней поверхности основного слоя (110) корпуса посредством процессов нанесения гальванического покрытия, напыления или осаждения.
Как было упомянуто выше, для повышения гибкости корпуса, на одном или обоих элементах из числа: герметизирующего вещества или участков гибкой подложки корпуса, могут быть прорезаны прорези. Эти прорези прорезаются в герметизирующем веществе на внутренней стороне свертываемого участка, в этом примере снизу кристалла. Это может быть сделано перед нанесением на эту поверхность необязательного теплораспределителя и перед размещением между этими двумя подложками гибкой прокладки. Прорези могут быть вырезаны в виде v-образных каналов или канавок в поперечном направлении или, другими словами, параллельно оси, вокруг которой сгибается или свертывается корпус.
На Фигуре 2G компоненты соединяются вместе. Это - упрощенная схема для указания взаимных положений компонентов после соединения и, по существу, то же самое, что и Фигура 1А. Слои, служащие подложкой, с заделанными в них кристаллами соединяются с прокладкой и сопрягаются с перераспределяющими слоями в прокладке. В одном примере, прокладка и перераспределяющие слои сформированы на одном из слоев, служащих подложкой, таких как слой-основание (110). Второй слой, служащий подложкой, может затем быть прикреплен к слою-основанию. Тонкопленочная подложка, прокладка и теплораспространяющие слои могут быть выровнены и интегрированы посредством любого из разнообразия различных процессов сварки, включающих в себя, например, сварку активированных поверхностей (SAB-сварку) или термокомпрессионную сварку (ТСВ-сварку). При желании, затем либо на одну, либо на другую внешние поверхности может быть добавлен теплораспространяющий слой посредством, например, нанесения металлического покрытия.
Фигура 2H представляет собой вид сверху в плане собранного корпуса, показанного на Фигуре 2G. Как показано на Фигуре 2G и 2I, кремниевые устройства чередуются в расположении на этих двух подложках. Это обеспечивает более высокую степень гибкости устройства и больший угол изгиба. Кремниевые устройства располагаются в конфигурации с чередованием таким образом, чтобы один кристалл не находился непосредственно поверх другого кристалла, и таким образом, чтобы между каждым кристаллом в пределах одной и той же подложки имелось пространство.
На Фигуре 2H показаны два кристалла (104), (106) на нижней подложке (110) и два кристалла (114), (116) на верхней подложке (112). Кристаллы соединены с упрощенным контуром соединительных линий (118), соединяющих кремниевые устройства друг с другом и также с любыми внешними устройствами. В проиллюстрированном примере, имеется две группы внешних соединителей: 120, 122, по одной с каждого конца корпуса. Это делает возможными более удобные соединения в некоторых вариантах применения. Например, электропитание может подаваться на одном конце, а данных на другом. Две различных соединительных области могут быть разделены любым подходящим образом для того, чтобы удовлетворять любому требуемому форм-фактору. Также показаны поверхностные контактные площадки (150), которые соединяются с верхними частями сквозных отверстий (140). Поверхностные контактные площадки особенно полезны для внешних соединений при искривленной, согнутой или изогнутой конфигурации корпуса.
На Фигуре 2I корпус (101) свернут в цилиндрическую форму, так чтобы слой-основание (110) и тонкопленочный теплораспределитель (102) находился на наружной стороне цилиндрической упаковки. Низкопрофильному гибкому корпусу сначала придают форму посредством подходящего процесса, такого как свертывание. После этого, получивший форму корпус может затем быть отвержден для сохранения требуемой формы. Процесс отверждения может быть использован, например, для того, чтобы отвердить материал подложки таким образом, чтобы он сохранял свою форму.
Фигура 2J представляет собой схему в разрезе альтернативной искривленной формы корпуса, которая может быть сформирована вместо свернутой формы, показанной на Фигуре 2I. На Фигуре 2J показаны два слоя (110), (112) герметизирующего вещества, которые выполнены в искривленной или волнистой форме. Этому корпусу с кривизной позволяет изгибаться отчасти использование прорезей (152), прорезанных сквозь один или оба из слоев герметизирующего вещества. Эти прорези снижают сжатие герметизирующего вещества при изгибе герметизирующего вещества. Кремниевым устройствам (116), (106), (114) не нужно изгибаться. Их чередующееся расположение позволяет герметизирующему веществу изгибаться вокруг устройств. Контактные площадки (150) делают возможными внешние соединения.
Гибкий и поддающийся свертыванию корпус имеет разнообразие различных применений. Цилиндрическая конфигурация позволяет использовать SiP-систему в разнообразии различных носимых вариантах применения, таких как интеллектуальная ручка с разнообразными возможностями в отношении связи, аутентификации или безопасности. Такого рода корпус может также использоваться в других носимых вариантах применения, таких как ткань, очки, туфли, бумажники и браслеты. Корпус может, вместо этого, быть изогнут с приданием других искривленных форм, которые не являются цилиндрическими. Корпус может быть искривлен в больше чем одном направлении таким образом, чтобы он был способен вписаться в другие искривленные формы.
Фигура 3 представляет собой схематический вид сбоку в разрезе альтернативной конфигурации с чередованием, предназначенной для гибкого корпуса. Корпус имеет подложку (302) корпуса. Кремниевые устройства соединены с подложкой посредством шариковой сетки, сетки контактных участков или другой технологии прикрепления. Кристаллы затем заделываются в слой герметизирующего вещества (304), которое покрывает кристаллы и подложку. Герметизирующее вещество может представлять собой те же самые материалы, что упомянуто выше, или в этом примере может быть использован формовочный компаунд, так же как тот, что показан на Фигурах 1А и 1В. После этого, поверх первого слоя формовочного компаунда выполняются металлические контактные площадки и разводка (324). Дополнительные кремниевые устройства соединяются с металлическими контактными площадками способом, аналогичным тому, как с подложкой соединяются эти устройства. Поверх устройств и первого формовочного компаунда формируется второй слой формовочного компаунда (306), герметизирующий корпус и удерживающий устройства на своем месте.
Как и в примере, показанном на Фигуре 2J, в верхней части верхнего формовочного компаунда (306) могут быть прорезаны прорези. Дополнительные прорези могут быть прорезаны в верхней части нижнего формовочного компаунда (304) перед добавлением слоев (324) межсоединений.
На Фигуре 4 показан той же самой корпус на виде сверху, на котором верхний слой формовочного компаунда (306) является прозрачным. На этом виде можно видеть каждое из кремниевых устройств. Металлические контактные площадки и трассировочные слои на формованной части показаны на виде сверху таким образом, чтобы показывать то, как кремниевые устройства могут быть соединены с использованием контактных площадок для шариков припоя или соединений посредством проводного соединения.
Электрические тракты в формовочном компаунде корпуса обеспечивают дополнительный путь для установления прямых электрических соединений между модулями или кристаллами в многокристальной корпусной сборочной единице (или в многокристальной корпусной сборочной единице с кристаллами, расположенными стопкой). Это может быть использовано вместо специального прокладочного слоя. Как показано на Фигуре 3, формовочный компаунд используется в качестве подложки для трассировочных слоев и контактных площадок.
Как было описано, нижние кристаллы сначала прикрепляются к подложке корпуса. Остальная структура затем заформовывается. После этого на формовочном компаунде может быть использована фотолитография для формирования металлических контактных площадок и металлической разводки. Эти металлические контактные площадки и металлическая разводка на формовочном компаунде функционируют таким образом, чтобы электрически соединять кристаллы в корпусе, имеющем множественные микросхемы. В дополнение к металлической разводке, активная сторона или задняя сторона кристалла могут иметь электрическое соединение, использующее проходящие через кремний сквозные отверстия. Металлические контактные площадки могут быть соединены с использованием шариков припоя или проводного соединения (322) или любым другим требуемым способом.
Подложка может представлять собой традиционную миниатюрную печатную плату (с сердцевиной или без сердцевины) с наложенными слоями диэлектрической и металлической трассировки, расположенными стопкой, и слоем, резистентным припою, на верхней и нижней поверхностях. Подложка может представлять собой традиционную подложку корпуса, приспособленную к гибкости. Подложка может также представлять собой гибкую печатную плату с металлической трассировкой или металлическими перераспределяющими слоями (например, проводной сеткой или металлическими проводниками) герметизированными внутри эластомерного компаунда. Как было упомянуто выше, формовочный компаунд может представлять собой, среди прочего, любой полимер/формовочный компаунд из полисмолы или эластомерный компаунд.
На Фигуре 3 показана на виде сбоку в разрезе многокристальная корпусная сборочная единица с множественными кристаллами, прикрепленными к подложке (302) корпуса. Эти кристаллы обеспечивают достаточно компонентов для того, чтобы сформировать мощную связную вычислительную систему. Кремниевые устройства включают в себя: процессор (310), набор микросхем или сопроцессор (318), память (314), радиостанцию (320), запоминающие устройства/датчики (316), контроллер (312) электропитания и любые другие требуемые компоненты. Металлические контактные площадки и металлическая разводка наложены на формовочный компаунд и функционируют в качестве электрических межсоединений между разнообразными модулями или кремниевыми устройствами на этом многокристальном корпусе.
Металлический трассировочный слой увеличивает общее количество электрических трактов для межмодульной связи и может использоваться в многослойных или однослойных корпусах. Увеличение количества электрических трактов способствует интегрированию с более высокой плотностью модулей в многокристальной корпусной сборочной единице для носимых устройств. Меньшее количество электрических трактов может ограничивать количество модулей, которые могут быть эффективно интегрированы в одну многокристальную корпусную сборочную единицу. Соединения, выполненные на формовочном компаунде, могут быть более короткими и более прямыми. Модули могут быть непосредственно соединены друг с другом посредством металлической разводки на формовочном компаунде, не имея необходимость проходить через промежуточный кристалл или подложку корпуса. Это повышает скорость и эффективность связи между модулями в корпусе.
В дополнение к этому, толщина и количество металлических слоев подложки корпуса могут быть уменьшены за счет перемещения некоторых металлических трассировок с подложки (302) корпуса в формованную часть (304) корпуса. Это уменьшает количество требующейся подложки, что уменьшает стоимость многокристальной корпусной сборочной единицы.
Фигуры с 5А по 5F представляют собой схематические виды сбоку в разрезе, показывающие приводимую в качестве примера последовательность технологических операций по выполнению фотолитографии на формовочном компаунде с целью создания трассировки проводных соединений, показанной, например, на Фигуре 4. На Фигуре 5А на формовочный компаунд наносится пассивирующий слой. Заделанные кристаллы и подложка корпуса для простоты не показаны. Пассивирующий слой может быть выполнен из двуокиси кремния (SiO2) и других диэлектрических или изолирующих материалов. На Фигуре 5В на пассивирующий слой наносится фоторезистный слой, который экспонируется и проявляется для создания требуемого рисунка. На Фигуре 5С, на пассивирующий слое создается рисунок, основанный на имеющем рисунок фоторезисте, за счет удаления открытого пассивирующего слоя. На Фигуре 5D, фоторезистный слой удаляется, оставляя имеющий рисунок пассивирующий слой.
На Фигуре 5Ε на пассивирующий слой наносится медный слой или слой другого проводящего материала. После этого металлическая трассировка завершается посредством сошлифовывания меди вниз до уровня пассивирующего слоя. Это оставляет рисунок из меди с диэлектриком между медью. Медь может быть сформирована в контактные площадки, линии и получить любую другую требуемую форму на основе того, что является возможным для фоторезиста. Металлические трассировочные слои могут быть выполнены любым другим требуемым способом. Эта последовательность технологических операций приведена только в качестве примера. Те же самые технологии могут быть использованы для формирования перераспределяющего слоя на прокладке, показанной на Фигуре 1. В дополнение к этому, поверх рисунка, показанного на Фигуре 5Е, можно нанести еще слои для того, чтобы создать более сложные слои межсоединений и множественные уровни рисунков.
Фигура 6 представляет собой схему в разрезе другого гибкого корпуса или части корпуса. Этот корпус имеет подложку (602) с "земляным" слоем (604). Корпус может иметь еще много слоев для соединения кремниевых устройств между собой или он может обеспечивать только заземление или электропитание или и то и другое. С подложками, используя матрицу шариковой сетки или сетки контактных участков, соединяются одно или более кремниевых устройств (606), (607). После этого поверх этих кристаллов формируется первый слой формованного компаунда (608).
Корпус, который показан, включает в себя сборочную единицу с расположенными стопкой кристаллами, где верхний кристалл (610) сопряжен с соответствующим нижним кристаллом (606). В зависимости от конкретного варианта осуществления изобретения может иметься больше чем одна стопка. Кристаллы располагаются стопкой с соединениями, идущими от шарика припоя на верхнем кристалле к проходящему через кремний сквозному отверстию нижнего кристалла. Однако может быть использовано и любое другое соединение кристаллов, включая и те, что показаны на Фигурах 1 и 3.
Корпусная сборочная единица заформовывается формовочным компаундом (608) нижнего слоя, который распространяется по широкой площади поверхности подложки (602) корпуса по сравнению с площадью поверхности нижних кристаллов (606). Высота по оси "z" формовочного компаунда нижнего слоя немного больше чем высота по оси "z" нижних кристаллов, так что формовочный компаунд полностью покрывает нижние кристаллы.
В примере, показанном на Фигуре 6, формованная область нижнего слоя корпуса может быть использована в качестве интегрированного теплораспределителя. В качестве формовочного компаунда нижнего слоя корпуса могут быть использованы специальные изоляционные материалы с хорошими характеристиками теплопередачи. На верхнюю часть формованной области нижнего слоя корпусной сборочной единицы может быть наложен, нанесен гальваническим способом, напылен или осажден дополнительный теплопроводный слой (616), например, металл, такой как медь или алюминий, для того, чтобы посредством процесса теплопроводности дополнительно распределять теплоту по всей площади поверхности формованной области нижнего слоя. Теплота от нижнего кристалла может быть проведена по формовочному компаунду нижнего слоя и распределена по всей площади поверхности, имеющейся у поверхности металлического слоя формованной области, чтобы быть рассеянной посредством естественного процесса рассеяния тепла.
Поверх верхней части формованной области (608) нижнего слоя может быть сформирован второй тонкий слой формовочного компаунда (612) с высокой теплопроводностью для защиты металлических слоев (616) и еще для обеспечения хорошего рассеяния тепла для всей корпусной сборочной единицы. Металлические слои (616) включают в себя теплораспределительные слои и соединительные интерфейсы или перераспределительные слои между кристаллами, такие как между кристаллами (606), (610) с левой стороны схемы и кристаллом (607) с правой стороны схемы.
В одном варианте реализации изобретения, металлический слой (616) на формованной области нижнего слоя корпуса имеет электрическое соединение с "земляным" слоем (604) подложки корпуса, использующее проводное соединение или просверленные лазером сквозные отверстия (614) через формовочный компаунд (608) нижнего слоя. Это соединение обеспечивает дополнительные каналы рассеяния тепла внутри корпуса через теплораспределительный слой (616). Это соединение также обеспечивает дополнительные тракты возврата сигналов (для улучшения электрических характеристик) и экранирование от электромагнитных помех от других кремниевых устройств связи в пределах этой SiP-системы (Системы в корпусе).
Фигура 7 представляет собой вид сверху в плане корпуса, на котором формованная область верхнего слоя является прозрачной. Два кремниевых устройства показаны как находящиеся рядом друг с другом. Оба окружены теплораспределительным слоем (616). Проходящие через формованную часть сквозные отверстия (614) могут быть покрыты металлом для улучшения проводимости. Может иметься больше чем три сквозных отверстия, которые показаны. Сквозные отверстия могут также быть добавлены между этими двумя кристаллами.
Формовочный компаунд (608), (612) в обоих слоях представляет собой проводник тепла, имеющий высокие характеристики теплопередачи, и может также представлять собой электрический изолятор. Это позволяет устройствам (606), (610) охлаждаться через формовочный компаунд. Корпус может быть закончен дополнительным теплораспределительным слоем (не показанным на фигуре), таким как металлический (например, медный) слой. На верхнюю часть формовочного компаунда (612) может быть нанесен металл, который функционирует в качестве расположенного на формованной части теплораспределитель. Этот металлический слой может иметь электрическое соединение с заземляющими контактами подложки корпуса для того, чтобы обеспечить дополнительные тракты возврата сигналов и слой, экранирующий электромагнитные помехи.
Добавленный теплораспределительный слой (616) увеличивает возможности по естественному рассеянию тепла, имеющиеся у многокристальной корпусной сборочной единицы с расположенными стопкой кристаллами. Это позволяет многокристальной корпусной сборочной единицы с расположенными стопкой кристаллами вмещать интегральные модули с более высоким TDP, предназначенные для носимых устройств. Добавленный теплораспределительный слой также повышает эффективность экранирования от помех в многокристальной корпусной сборочной единице с расположенными стопкой кристаллами. Требования к базовому "земляному" слою для подложки корпуса (или печатной платы) можно эффективным образом снизить. Это дает возможность также уменьшить толщину подложки и количество слоев, уменьшая полную стоимость корпуса.
Фигуры с 8А по 8Ε представляют собой схематические виды сбоку в разрезе для упрощенной последовательности технологических операций по изготовлению корпуса, показанного на Фигурах 8 и 9. На Фигуре 8А, кристаллы (806), (808) прикрепляются к подложке (802) корпуса. Подложка была уже сформирована и включает в себя "земляной" слой (804) и соединительные площадки для кристаллов. Кристаллы могут быть прикреплены, с использованием любой из технологий, упомянутых выше, в зависимости от подразумеваемого применения и природы этих кристаллов. Два из кристаллов (808) располагаются стопкой. В зависимости от конструкции всей системы может быть использовано большее или меньшее количество стопок кристаллов.
На Фигуре 8В поверх подложки и кристаллов формируется нижний слой (810) формовочного компаунда. Формовочный компаунд в проиллюстрированном примере покрывает большую часть подложки и покрывает нижние уровни кристаллов. На Фигуре 8С на формовочном компаунде (810) формируется медный слой или любой другой подходящий теплопроводный слой (812). Это - интегрированный теплораспределитель, описанный выше. В качестве возможного варианта, участок теплораспределительного слоя может быть использован для трассировочных слоев и металлических контактных площадок.
На Фигуре 8D в теплораспределительном слое и формованной части выполняются проходящие через формованную часть сквозные отверстия. Эти сквозные отверстия простираются на всю глубину вниз до "земляного" слоя (804) подложки (802). После этого сквозные отверстия заполняются или покрываются металлом для обеспечения того, чтобы они были электропроводными и соединяли теплораспределительный слой с "земляным" слоем. На Фигуре 8Ε поверх кристаллов и теплораспределительного слоя добавляется второй слой формовочного компаунда (816). Этот слой покрывает всю подложку и может действовать в качестве защитного слоя над всей остальной частью этой конструкции.
После того, как получена конструкция, показанная на Фигуре 8Е, всей SiP-системе может быть придана форма любой подходящей конфигурации, соответствующей требуемому форм-фактору. Эта SiP-система может быть свернута, как на Фигуре 2I, изогнута, искривлена или сложена так, как требуется.
Описанные здесь RDL-слои могут иметь первый диэлектрический слой, самый близкий к микросхеме, проводящий слой с металлическими дорожками и слой, задерживающий припой. Микросхема соединена с этими металлическими дорожками посредством сквозных отверстий через первый диэлектрический слой. Металлические дорожки могут быть выполнены из любого из разнообразия различных металлов, включающих в себя медь, алюминий, титан, вольфрам, никель, палладий, золото, или металлических сплавов, включающих в себя один или более металлов из числа: меди, алюминия, титана, вольфрама, никеля, палладия и золота. RDL-слой может быть в форме подложки корпуса, BBUL-слоя (Наплавленного слоя без неровностей) или чередующихся рисунков диэлектрических и проводящих слоев, сформированных поверх кристалла. Конкретный выбор RDL-слоя может быть приспособлен для того, чтобы удовлетворять любому из разнообразия различных типов корпуса.
Описанный здесь формовочный или формуемый компаунд, может быть образован из любого из разнообразия различных материалов, в зависимости от типа корпуса и его предполагаемого использования. Подходящие формовочные компаунды могут включать в себя, или могут состоять из, пластмассы, такой как термореактивный полимер или эпоксидная смола или наполненная эпоксидная смола, такая как термореактивный формовочный компаунд. В качестве альтернативы, для защиты кристалла может быть использован не полностью заполненный или другой материал.
Описанный здесь металлический слой для теплораспределения, дополнительных трактов трассировки и экранирования помех может представлять собой медь, алюминий, золото или любой другой электропроводный материал, включая неметаллы. Он может быть нанесен посредством напыления, осаждения или разнообразия других способов. Этот металлический слой может физически контактировать и иметь электрическое соединение со слоем заземления RDL-слоя.
Описанные здесь корпуса, могут быть дополнительно закончены дополнительными покрытиями или крышками. Корпус может быть покрыт другим слоем формовочного компаунда или он может быть покрыт формованной полимерной крышкой или и тем и другим, в зависимости от конкретного типа корпуса. В дополнение к этому, в корпус могут быть добавлены дополнительные кристаллы, RDL-слои, пассивные элементы или другие элементы для того, чтобы образовать систему в корпусе, или многокристальные корпуса различных типов. Металлические уровни могут быть для защиты покрыты полимером или диэлектрическими смолами, и сквозные отверстия могут быть заполнены для обеспечения защиты и физической прочности корпуса. В качестве альтернативы, сквозные отверстия могут быть заполнены металлом, а не покрыты металлом.
На Фигуре 9 проиллюстрировано вычислительное устройство (100) в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Вычислительное устройство (100) вмещает в себя системную плату (2). Плата (2) может включать в себя ряд компонентов, включая процессор (4) и, по меньшей мере, один модуль (6) связи, но не ограничиваясь ими. Модуль связи сопряжен с одной или более антеннами (16). Процессор (4) имеет физическое и электрическое сопряжение с платой (2). По меньшей мере один из: либо радиочастотного, либо цифрового модуля с кристаллом, экранирован с использованием структуры из облицованных металлом сквозных отверстий в корпусе и металлического слоя и имеет электрическое сопряжение с платой (2) через корпус. В некоторых вариантах осуществления изобретения, любой один или больше компонентов, контроллеров, концентраторов или интерфейсов формируются на кристаллах с использованием покрытых металлом проходящих через формованную часть сквозных отверстий так, как это описано выше.
В зависимости от вариантов его применения, вычислительное устройство (100) может включать в себя другие компоненты, которые могут иметь или могут не иметь физическое и электрическое сопряжение с платой (2). Эти другие компоненты включают в себя: энергозависимое запоминающее устройство (например, динамическое оперативное запоминающее устройство (DRAM)) (8), энергонезависимое запоминающее устройство (например, постоянное запоминающее устройство (ROM)) (9), флэш-память (не показанную на фигуре), графический процессор (12), процессор цифровой обработки сигналов (не показанный на фигуре), криптопроцессор (не показанный на фигуре), набор (14) микросхем, антенну (16), устройство (18) отображения, такое как устройство отображения, оснащенное сенсорным экраном, контроллер (20) сенсорного экрана, батарею (22), кодер-декодер аудиосигнала (не показанный на фигуре), кодер-декодер видеосигнала (не показанный на фигуре), усилитель (24) мощности, устройство (26) глобальной системы определения местоположения (GPS-устройство), компас (28), акселерометр (не показанный на фигуре), гироскоп (не показанный на фигуре), громкоговоритель (30), фотокамеру (32) и запоминающее устройство (10) большой емкости (такое как накопитель на жестком магнитном диске, компакт-диск (CD) (не показанный на фигуре), цифровой универсальный диск (DVD) (не показанный на фигуре), и так далее), но не ограничиваются этими компонентами. Эти компоненты могут быть соединены с системной платой (2), установлены на системной плате или объединены с любым из других компонентов.
Модуль (6) связи делает возможной беспроводную и/или проводную связь для передачи данных вычислительному устройству (100) и от него. Термин "беспроводный" и его производные может использоваться для описания схем, устройств, систем, способов, технологий, каналов связи и так далее, которые могут передавать данные посредством использования модулированного электромагнитного излучения через нетвердую среду. Этот термин не подразумевает того, что связанные с ним устройства не содержат никаких проводов, хотя в некоторых вариантах реализации изобретения они могли бы и не содержать их. Модуль (6) связи может воплощать любой из ряда стандартов или протоколов беспроводной или проводной связи, включающих в себя, но не в качестве ограничения: Wi-Fi (семейство стандартов IEEE 802.11 Института инженеров по электротехнике и электронике (США)), WiMAX (семейство стандартов IEEE 802.16), IEEE 802.20, стандарт Долгосрочной эволюции (LTE), Ev-DO, HSPA + (Высокоскоростной пакетный доступ +), HSDPA + (Высокоскоростной пакетный доступ по нисходящим каналам связи +), HSUPA + (Высокоскоростной пакетный доступ по восходящим каналам связи +), EDGE, GSM (Глобальную систему мобильной связи), GPRS (Общий сервис пакетной радиопередачи), CDMA (Множественный доступ с кодовым разделением каналов), TDMA (Множественный доступ с разделением каналов по времени), DECT (Стандарт цифровой усовершенствованной беспроводной связи), Bluetooth, Ethernet, производные от них, так же как и любые другие протоколы беспроводной и проводной связи, которые обозначаются как 3G (Третьего поколения), 4G (Четвертого поколения), 5G (Пятого поколения), и далее. Вычислительное устройство (100) может включать в себя множество модулей (6) связи. Например, первый модуль (6) связи может быть выделен для беспроводной связи на более близком расстоянии, такой как стандарты Wi-Fi и Bluetooth, а второй модуль (6) связи может быть выделен для беспроводной связи на более дальнем расстоянии, такой как стандарты GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO и другие.
Система (100) в целом или любая часть системы может быть сконструирована в виде изгибаемого, гибкого или поддающегося свертыванию корпуса. Одна часть системы может быть устроена на жесткой плате, в то время как другая часть системы устроена на гибкой или профилированной плате.
На различных вариантах осуществления изобретения, вычислительное устройство (100) может представлять собой переносной персональный компьютер, "нетбук" (специальный портативный персональный компьютер для работы в сети), ноутбук, "ультрабук" (сверхтонкий ноутбук), "смартфон" (мобильный телефон, наделенный некоторыми функциями персонального компьютера), планшет, персональный цифровой секретарь (PDA), ультрамобильный персональный компьютер, мобильный телефон, принтер, сканер, монитор, абонентскую приставку, блок управления развлечениями, цифровую фотокамеру, портативный аудиоплейер или цифровой видеомагнитофон. В других вариантах осуществления изобретения, вычислительное устройство (100) может представлять собой любое другое электронное устройство, такое как авторучка, бумажник, наручные часы или электробытовой прибор, который обрабатывает данные.
Варианты реализации изобретения могут быть воплощены как часть одного или более кристаллов памяти, контроллеров, центральных процессоров (CPU), микрокристаллов или интегральных схем, соединенных между собой с использованием объединительной платы, интегральной схемы прикладной ориентации (ASIC-схемы) и/или вентильной матрицы с эксплуатационным программированием (FPGA-матрицы).
Ссылки на "один вариант реализации изобретения", "вариант реализации изобретения", "приводимый в качестве примера вариант реализации изобретения", "различные варианты реализации изобретения" и так далее указывают на то, что вариант(ы) реализации изобретения, описываемые таким образом, может (могут) включать в себя конкретные функции, структуры или характеристики, но не каждый вариант реализации изобретения обязательно включает в себя эти конкретные функции, структуры или характеристики. Кроме того, некоторые варианты реализации изобретения могут иметь некоторые, все или никакие из функций, описанных для других вариантов реализации изобретения.
В нижеследующем описании и формуле изобретения может использоваться термин "сопряженный" наряду с его производными. Термин "сопряженный" используется для указания на то, что два или больше элементов "сотрудничают" или взаимодействуют друг с другом, но они могут иметь или могут не иметь промежуточных физических или электрических компонентов между ними.
Использование, для описания некоторого общего элемента, порядковых прилагательных "первый", "второй", "третий" и так далее в том значении, в котором они используются в формуле изобретения, если иное явно не заявлено, просто указывает на то, что ссылка осуществляется на различные экземпляры аналогичных элементов, и не предназначено для того, чтобы означать, что описанные таким образом элементы должны быть в данной последовательности, будь то во временном отношении, пространственном отношении, в отношении ранжировании или в любом другом отношении.
Чертежи и вышеприведенное описание приводят примеры вариантов реализации изобретения. Специалисты в данной области техники должны понимать, что один или более описанных элементов вполне может быть объединен в единственный функциональный элемент. В качестве альтернативы, некоторые элементы могут быть разбиты на множественные функциональные элементы. Элементы из одного варианта реализации изобретения могут быть добавлены в другой вариант реализации изобретения. Например, порядки выполнения описанных здесь процессов, могут быть изменены и не ограничены тем, как они здесь описаны. Более того, нет необходимости осуществлять действия любой схемы последовательности технологических операций в показанном порядке; да и нет необходимости обязательно выполнять все эти действия. Кроме того, те действия, которые не зависят от других действий, могут быть выполнены параллельно с этими другими действиями. Объем вариантов реализации изобретения ни в коей мере не ограничен этими конкретными примерами. Возможны многочисленные изменения, будь то заданные явным образом в этой спецификации или нет, такие как различия в конструкции, размере и использование материала. Объем вариантов реализации изобретения является, по меньшей мере, столь широким, как задано нижеследующей формулой изобретения.
Нижеследующие примеры относятся к дополнительным вариантам реализации изобретения. Разнообразные признаки различных вариантов реализации изобретения могут комбинироваться разнообразным образом, при котором некоторые признаки включаются в варианты реализации изобретения, а другие исключаются для того, чтобы удовлетворять разнообразие различных вариантов применения. Некоторые варианты реализации изобретения относятся к способу, который включает в себя этапы, на которых: заделывают некоторое множество кремниевых кристаллов в гибкую подложку, формируют гибкий прокладочный слой поверх заделанных кристаллов, формируют тонкопленочный теплораспространяющий слой поверх подложки, противоположный гибкому прокладочному слою, придают форму подложке с кристаллами и прокладкой, и отверждают подложку, имеющую приданную форму.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя этап, на котором на один из этого множества кремниевых кристаллов стопкой укладывают другой кристалл, или выполняют в одном из этого множества кристаллов проходящее через кремний сквозное отверстие и осуществляют электрическое соединение этого сквозного отверстия с этим уложенным стопкой кристаллом.
В дополнительных вариантах реализации изобретения, гибкая прокладка содержит заделанный в нее перераспределяющий металлический слой для обеспечения электрического тракта к гибкой подложке. Гибкая прокладка содержит эластомер, несущий металлический слой. Этап, на котором формируют гибкую прокладку, содержит этап, на котором формируют множество чередующихся металлических и диэлектрических слоев. Тонкопленочный теплораспространяющий слой содержит композит на основе меди.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя этап, на котором скрепляют это множество кремниевых кристаллов с гибкой прокладкой.
В дополнительных вариантах реализации изобретения этап, на котором скрепляют, содержит этап, на котором осуществляют сварку активированных поверхностей или термокомпрессионную сварку. Этап, на котором придают форму, содержит свертывание.
Некоторые варианты реализации изобретения относятся к корпусу, который включает в себя некоторое множество кремниевых кристаллов, заделанных в гибкой подложке, гибкий прокладочный слой поверх заделанных кристаллов, тонкопленочный теплораспространяющий слой поверх подложки противоположный гибкому прокладочному слою, причем гибкой подложке с кристаллами и прокладкой придана искривленная форма, и гибкая подложка отверждена так, что гибкая подложка сохраняет свою форму.
В дополнительных вариантах реализации изобретения, по меньшей мере, один кристалл из этого множества кремниевых кристаллов уложен стопкой поверх другого кристалла.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя проходящее через кремний сквозное отверстие для соединения этого уложенного стопкой кристалла с другим кристаллом.
В дополнительных вариантах реализации изобретения гибкая прокладка содержит заделанный в нее перераспределяющий металлический слой для обеспечения электрического тракта к гибкой подложке. Гибкая прокладка содержит эластомер, несущий металлический слой. Гибкая прокладка содержит множество чередующихся металлических и диэлектрических слоев. Тонкопленочный теплораспространяющий слой содержит композит на основе меди. Множество кремниевых кристаллов имеет электрическое сопряжение и скреплено с гибкой прокладкой. Это скрепление осуществлено посредством сварки активированных поверхностей или термокомпрессионной сварки.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя некоторое второе множество кремниевых кристаллов, заделанных во вторую гибкую подложку, причем вторая подложка находится в электрическом контакте с гибкой прокладкой напротив первой кремниевой подложки. Дальнейшие варианты реализации изобретения включают в себя тонкопленочный теплораспространяющий слой поверх второй подложки противоположный гибкой прокладке.
Некоторые варианты реализации изобретения относятся к электронной вычислительной системе, которая имеет источник электропитания, устройство отображения и полупроводниковый модуль вычислительного устройства, имеющий некоторое множество кремниевых кристаллов, заделанных в гибкую подложку, гибкий прокладочный слой поверх заделанных кристаллов, и тонкопленочный теплораспространяющий слой поверх подложки, противоположный гибкому прокладочному слою, причем гибкой подложке с кристаллами и прокладкой придана искривленная форма, и гибкая подложка отверждена так, что гибкая подложка сохраняет свою форму.
Некоторые варианты реализации изобретения относятся к способу, который включает в себя этапы, на которых прикрепляют некоторое множество кристаллов к подложке, заформовывают прикрепленные кристаллы, формируют металлические контактные площадки и трассировку на формовочном компаунде и соединяют, по меньшей мере, один кристалл из этого множества кристаллов со сформированными металлическими контактными площадками и трассировкой.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя этап, на котором формируют металлические контактные площадки и трассировку, содержащий этап, на котором используют фотолитографию.
В дополнительных вариантах реализации изобретения, этап, на котором формируют металлические контактные площадки и трассировку, содержит этапы, на которых наносят металл на снабженный рисунком пассивирующий слой и сошлифовывают металлический слой. Этап, на котором соединяют, содержит этап, на котором соединяют, используя проводное соединение между контактной площадкой на соответствующем кристалле и сформированной металлической контактной площадкой на формовочном компаунде. Этап, на котором соединяют, содержит этап, на котором соединяют проходящее через кремний сквозное отверстие в соответствующем, по меньшей мере, одном кристалле со сформированной металлической контактной площадкой. Прикрепляют дополнительный кристалл поверх сформированных металлических контактных площадок на формовочном компаунде.
Некоторые варианты реализации изобретения относятся к корпусу, который включает в себя некоторый первый кристалл, некоторый первый слой формовочного компаунда поверх первого кристалла, слой межсоединений поверх первого слоя формовочного компаунда, некоторый второй кристалл поверх этого слоя межсоединений и имеющий электрическое сопряжение с этим слоем межсоединений, и некоторый второй слой формовочного компаунда поверх второго кристалла.
В дополнительных вариантах реализации изобретения, первый кристалл имеет электрическое сопряжение с этим слоем межсоединений. Первый кристалл имеет электрическое сопряжение с этим слоем межсоединений через проходящее через кремний сквозное отверстие в первом кристалле, которое простирается от верхней поверхности первого кристалла к схемам внутри первого кристалла. Второй кристалл имеет электрическое сопряжение с этим слоем межсоединений через монтажные площадки, сформированные на донной части второго кристалла.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя гибкую подложку под первым кристаллом.
В дополнительных вариантах реализации изобретения гибкая подложка является теплопроводной и имеет тепловое сопряжение с первым кристаллом.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя проходящее через формованную часть сквозное отверстие для сопряжения слоя межсоединений с гибкой подложкой.
В дополнительных вариантах реализации изобретения гибкая подложка содержит перераспределяющий слой и имеет электрическое сопряжение с первым кристаллом. Перераспределяющий слой сопряжен с первым кристаллом посредством проводных соединений. Второй кристалл не находится над первым кристаллом, и второй кристалл смещен от первого кристалла в боковом направлении.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя область электрического контакта поверх первого формовочного компаунда, сопряженную со слоем межсоединений, для соединения второго кристалла с внешним устройством.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя гибкую прокладку поверх первого слоя формовочного компаунда, и при этом слой межсоединений сформирован поверх гибкой прокладки.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя некоторый третий кристалл поверх слоя межсоединений, и при этом второй кристалл и третий кристалл сопряжены посредством слоя межсоединений.
В дополнительных вариантах реализации изобретения, слой межсоединений содержит металлическую контактную площадку для электрического соединения со вторым кристаллом.
Некоторые варианты реализации изобретения относятся к электронной вычислительной системе, которая включает в себя: источник электропитания, устройство отображения и полупроводниковый модуль вычислительного устройства, имеющий некоторый первый кристалл, некоторый первый слой формовочного компаунда поверх первого кристалла, слой межсоединений поверх первого слоя формовочного компаунда, некоторый второй кристалл поверх этого слоя межсоединений и имеющий электрическое сопряжение с этим слоем межсоединений, и некоторый второй слой формовочного компаунда поверх второго кристалла.
Некоторые варианты реализации изобретения относятся к способу, который включает в себя этапы, на которых прикрепляют некоторое множество кристаллов к подложке, заформовывают прикрепленные кристаллы и подложку посредством теплопроводного формовочного компаунда и наносят поверх формовочного компаунда теплопроводный слой в качестве теплораспределителя.
В дополнительных вариантах реализации изобретения, формовочный компаунд наполнен теплопроводными материалами для отвода тепла от кристаллов к теплораспределителю. Теплораспределитель выполнен из теплопроводного материала, такого как медь или алюминий.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя перед этапом нанесения этап, на котором формируют теплопроводящее сквозное отверстие через формовочный компаунд для того, чтобы соединять теплораспределитель с подложкой.
В дополнительных вариантах реализации изобретения, подложка содержит "земляной" слой, и это сквозное отверстие сопряжено с "земляным" слоем подложки.
Некоторые варианты реализации изобретения относятся к корпусу, который включает в себя: подложку, кристалл на подложке и соединенный с подложкой, теплопроводный формовочный компаунд поверх кристалла и подложки и теплораспределитель поверх формовочного компаунда.
В дополнительных вариантах реализации изобретения, формовочный компаунд наполнен теплопроводными материалами. Теплораспределитель выполнен из теплопроводного материала, такого как медь или алюминий.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя теплопроводное сквозное отверстие через формованную часть для того, чтобы соединять теплораспределитель с подложкой.
В дополнительных вариантах реализации изобретения, подложка содержит "земляной" слой, и теплораспределитель сопряжен с "земляным" слоем подложки.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают в себя множество теплоотводящих ребер, имеющих тепловое сопряжение с теплораспределителем.
В дополнительных вариантах реализации изобретения, формовочный компаунд содержит множество прорезей, позволяющих корпусу изгибаться.
Некоторые варианты реализации изобретения относятся к электронной вычислительной системе, которая включает в себя: источник электропитания, устройство отображения и полупроводниковый модуль вычислительного устройства, имеющий: подложку, кристалл на подложке и соединенный с подложкой, теплопроводный формовочный компаунд поверх кристалла и подложки и теплораспределитель поверх формовочного компаунда.
1. Способ изготовления корпусов кремниевых кристаллов, содержащий этапы, на которых:
заделывают некоторое множество кремниевых кристаллов в гибкую подложку;
формируют гибкий прокладочный слой поверх заделанных кристаллов;
формируют тонкопленочный теплораспространяющий слой поверх подложки, противоположный гибкому прокладочному слою;
придают форму подложке с кристаллами и прокладкой и
отверждают подложку, имеющую приданную форму.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором на один из этого множества кремниевых кристаллов стопкой укладывают другой кристалл.
3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют в одном из этого множества кремниевых кристаллов проходящее через кремний сквозное отверстие и осуществляют электрическое соединение этого сквозного отверстия с этим уложенным стопкой кристаллом.
4. Способ по п. 1, в котором гибкая прокладка содержит заделанный в нее перераспределяющий металлический слой для обеспечения электрического тракта к гибкой подложке.
5. Способ по п. 1, в котором гибкая прокладка содержит эластомер, несущий металлический слой.
6. Способ по п. 1, в котором этап, на котором формируют гибкую прокладку, содержит этап, на котором формируют множество чередующихся металлических и диэлектрических слоев.
7. Способ по п. 1, в котором тонкопленочный теплораспространяющий слой содержит композит на основе меди.
8. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором скрепляют это множество кремниевых кристаллов с гибкой прокладкой.
9. Способ по п. 1, в котором этап, на котором скрепляют, содержит этап, на котором осуществляют сварку активированных поверхностей или термокомпрессионную сварку.
10. Способ по п. 1, в котором этап, на котором придают форму, содержит формование со свертыванием, изгибание или складывание.
11. Корпус кремниевых кристаллов, содержащий:
некоторое множество кремниевых кристаллов, заделанных в гибкой подложке;
гибкий прокладочный слой поверх заделанных кристаллов;
тонкопленочный теплораспространяющий слой поверх подложки, противоположный гибкому прокладочному слою,
причем гибкой подложке с кристаллами и прокладкой придана искривленная форма и гибкая подложка отверждена так, что гибкая подложка сохраняет свою форму.
12. Корпус по п. 11, в котором по меньшей мере один кристалл из этого множества кремниевых кристаллов уложен стопкой поверх другого кристалла.
13. Корпус по п. 11, дополнительно содержащий проходящее через кремний сквозное отверстие для соединения этого уложенного стопкой кристалла с другим кристаллом.
14. Корпус по п. 11, в котором гибкая прокладка содержит заделанный в нее перераспределяющий металлический слой для обеспечения электрического тракта к гибкой подложке.
15. Корпус по п. 11, в котором гибкая прокладка содержит эластомер, несущий металлический слой.
16. Корпус по п. 11, в котором гибкая прокладка содержит множество чередующихся металлических и диэлектрических слоев.
17. Корпус по п. 11, в котором тонкопленочный теплораспространяющий слой содержит композит на основе меди.
18. Корпус по п. 11, в котором множество кремниевых кристаллов имеет электрическое сопряжение и скреплено с гибкой прокладкой.
19. Корпус по п. 11, в котором скрепление осуществлено посредством сварки активированных поверхностей или термокомпрессионной сварки.
20. Корпус по п. 11, дополнительно содержащий некоторое второе множество кремниевых кристаллов, заделанных во вторую гибкую подложку, причем вторая гибкая подложка находится в электрическом контакте с гибкой прокладкой напротив первой гибкой подложки.
21. Корпус по п. 11, дополнительно содержащий тонкопленочный теплораспространяющий слой поверх второй подложки, противоположный гибкой прокладке.
22. Электронная вычислительная система, содержащая:
источник электропитания;
устройство отображения и
корпус полупроводникового вычислительного устройства, имеющий некоторое множество кремниевых кристаллов, заделанных в гибкую подложку, гибкий прокладочный слой поверх заделанных кристаллов и тонкопленочный теплораспространяющий слой поверх подложки, противоположный гибкому прокладочному слою, причем гибкой подложке с кристаллами и прокладкой придана искривленная форма и гибкая подложка отверждена так, что гибкая подложка сохраняет свою форму.
