Un soporte modular de microplaquetas de circuitos integrados.

Un soporte para disponer unas microplaquetas de circuitos integrados (51,

52) en una configuración tridimensionalen una placa de circuitos (49), donde dicho soporte comprende:

a) una plataforma (23) con una superficie superior y una superficie inferior;

b) un primer montante (25) en un primer lado de dicha plataforma (23) y un segundo montante (27) en unsegundo lado de dicha plataforma (23), dichos montantes (25, 27) proporcionan un asiento para dichaplataforma (23) y de este modo se crea un espacio debajo de la superficie inferior de dicha plataforma (23);

c) dicha plataforma (23) que tiene un patrón de puntos de conexión (29A, 29B) en su superficie superior pararecibir al menos una microplaqueta de circuitos integrados (51, 52) en la parte superior en el patrón de puntosde conexión (29A, 29B), un lado inferior de cada punto de conexión de dicho patrón de puntos de conexión(29A, 29B) está conectado a un agujero de interconexión (73A-D) de la plataforma que pasa debajo a travésde dicha plataforma (23) a una capa inferior en dicha plataforma (23) en donde dicho agujero de interconexión(73A-D) de la plataforma conecta con un camino conductor (75A-D) que se extiende hacia dicho montante (27)primero o segundo;

d) dichos montantes primero y segundo (25, 27) que tienen unos agujeros de interconexión (77) del montanteque se extienden hacia arriba a través de cada montante desde la parte inferior de dicho montante hasta laparte superior de dicho montante, en donde cada uno de dichos agujeros de interconexión (77) conecta con uncamino conductor específico (75A-D) en dicha plataforma (23) cuyo camino conductor específico (75A-D)conecta con un agujero de interconexión (73A-D) específico de la plataforma, que desciende desde un puntode conexión de los puntos de conexión del patrón de los puntos de conexión (29A-29B), en donde dichosagujeros de interconexión (77) del montante se extienden hacia arriba en dicho primer montante (25) hasta unborde superior de dicho primer lado de dicha plataforma (23) para así exponer una superficie superior dedichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba en dicha superficie superiorde dicha plataforma (23) y dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arribaen dicho segundo montante (27) se extienden hacia arriba hasta un borde superior de dicho segundo lado dedicha plataforma (23) para exponer un extremo superior de dichos agujeros de interconexión que se extiendenhacia arriba en dicha superficie superior de dicha plataforma (23);

e) en donde dicho soporte forma una unidad modular que puede aceptar al menos una microplaqueta (51) decircuitos integrados en dicho patrón de puntos de conexión (29A, 29B) en la superficie de dicha plataforma(23) en dicho patrón de puntos de conexión (29A, 29B), y conecta esa microplaqueta con una placa decircuitos impresos a la que dicho soporte está unido y proporciona en el espacio debajo de la superficie inferiorde dicho soporte un lugar para unir al menos una segunda microplaqueta (52) de circuitos integrados a unaplaca (49) de circuitos a la que está unido dicho soporte;

caracterizado porque

f) dichos agujeros de interconexión (73A-D, 77) son recubiertos electrolíticamente; y

g) en donde los espacios huecos dejados en dichos agujeros de interconexión son llenados con un material noconductor (91) para de este modo eliminar dichos espacios huecos y tener en cuenta la colocación de unpunto de conexión en la parte superior de dicho agujero de interconexión y así no tener que desplazar dichopunto de conexión de dichos agujeros de interconexión.

Un soporte modular de microplaquetas de circuitos integrados La presente aplicación reivindica la prioridad de acuerdo con USC § 119 (e) 35 de los EEUU la solicitud provisional con número de serie 60/360.473, presentada el 26 de Febrero de 2002 y titulada Un soporte modular de microplaquetas de circuitos integrados.

Una parte de la descripción de este documento de patente contiene un material que está sujeto a la protección de los derechos de propiedad intelectual. El propietario de los derechos de propiedad intelectual no tiene objeción alguna en que cualquier descripción de la patente sea una reproducción facsímil, tal como aparece en los archivos o registros de patentes de la Oficina de Patentes y Marcas, aunque por otra parte, se reserva todos los derechos de propiedad intelectual cualesquiera que sean.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un soporte de microplaquetas de circuitos integrados. Más particularmente, a un soporte que tiene en cuenta un aumento de la densidad de microplaquetas de circuitos integrados (IC) montados en una placa de circuitos impresos y entre otras cosas, que puede adaptarse para conectar una amplia variedad de diseños de paquetes de microplaquetas IC normales en una placa de circuitos impresos en una configuración tridimensional así como a un sistema y método para ensayar el soporte y las microplaquetas mientras que están conectadas todas en el conjunto de circuitos de un sistema mayor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las microplaquetas de semiconductores están típicamente conectadas a una placa de circuitos impresos o estructura similar que a su vez interconecta las microplaquetas dentro del resto del conjunto de circuitos del ordenador con el que la microplaqueta va a operar, que incluye otras microplaquetas en la placa de circuitos impresos. En el pasado las microplaquetas estaban extendidas en la placa de circuitos impresos en sus lados planos grandes en una sola configuración bidimensional. A lo largo de los años la tendencia en la industria de los ordenadores ha sido hacia unas configuraciones más densamente empaquetadas de microplaquetas en las placas de circuitos impresos. Entre las causas de esto está la creciente demanda de memorias de ordenador de acceso aleatorio mayores, la demanda de unos ordenadores más rápidos, la demanda de unos ordenadores más compactos y un deseo de disminuir los costes de placas de circuitos impresos aumentando la densidad de circuitos en la placa de circuitos impresos. En la mitad de la década hasta el final de los 80 la industria cambió de una tecnología que unía las microplaquetas de circuitos a una placa de circuitos integrados a través de unos agujeros en la placa de circuitos impresos a una que utiliza diversas tecnologías de montaje en superficie. Con la llegada de la tecnología de montaje exterior, los agujeros pasantes convencionales en las placas de circuitos impresos han sido sustituidos por unos puntos de conexión de montaje montados en la superficie de la placa de circuitos impresos. Las microplaquetas están conectadas a la placa mediante cables en diversas configuraciones tales como DIP, etc. Esto tiene en cuenta que funcionen varias placas de circuitos impresos en varios niveles con una red compleja de líneas entre las capas del circuito impreso. A su vez, esto tuvo en cuenta el aumento de la densidad de microplaquetas en una placa de circuitos impresos que no solamente disminuyera el tamaño de la placa sino que también aumentara la velocidad operativa del ordenador al reducir la distancia que las señales han de recorrer entre microplaquetas en la placa.

La tendencia hacia la tecnología del montaje exterior dio lugar en la práctica de la colocación de las microplaquetas en la placa de circuitos impresos en una variedad de configuraciones para aumentar la densidad de microplaquetas en la placa de circuitos y de este modo disminuir la distancia entre las microplaquetas para acelerar el funcionamiento del conjunto del sistema. La disposición en capas o la colocación de las microplaquetas una sobre otra para formar una configuración tridimensional es uno de los medios utilizados para aumentar la densidad de microplaquetas en la placa de circuitos impresos. La práctica de colocación o disposición en capas de las microplaquetas una sobre otra para formar una configuración tridimensional es particularmente adaptable a las microplaquetas de memoria dadas las repeticiones en sus circuitos. Un ejemplo de un avance significativo en el apilado de microplaquetas de semiconductores en una placa de circuitos impresos se describe en la Patente de EEUU 6.313.998, la cual está incorporada aquí por referencia al ser propiedad de la misma entidad que la de la solicitud actual. La Patente de EEUU 6.313.998 describe un soporte con cables y una única forma de colocación de una microplaqueta sobre otra.

No obstante, como es igualmente típico en la industria de los ordenadores la tecnología avanza rápidamente y la tendencia general en la industria es ahora hacia el uso de unas conexiones de tipo configuración de rejillas de bolas (BGA) para la mayoría de los paquetes de microplaquetas de semiconductores. Una disposición BGA típica consta de un conjunto de puntos de conexión BGA en la parte inferior del paquete de microplaquetas y de una configuración correspondiente de imágenes especulares en la placa de circuitos impresos. El paquete de microplaquetas está a

continuación conectado a la placa de circuitos impresos mediante unas bolas de soldadura. Los conectores de tipo BGA proporcionan varias ventajas, entre ellas la eliminación de los cables para conectar el paquete de microplaquetas a la placa. El uso de un conector BGA disminuye la distancia que la señal ha de recorrer y también elimina la impedancia y otras interferencias que pueden ser generadas por los cables. Existen otras ventajas bien conocidas por los expertos en la técnica.

Sin embargo, Los tipos BGA de conectores tienen sus propios problemas entre ellos que los hace no hábiles para ensayar el dispositivo conectado BOA mientras está conectado dentro del conjunto de circuitos de una placa u otro dispositivo. Por otra parte, los paquetes IC que están conectados por cables, son muy fáciles de probar mientras que el dispositivo se encuentra todavía conectado dentro del conjunto de circuitos ya que los cables largos pueden rápidamente tener sondas de ensayo unidas a ellos. Por otra parte, los dispositivos conectados BGA por la propia naturaleza de la conexión no es posible ensayarlos directa o incluso indirectamente mientras están conectados dentro del circuito. Una microplaqueta empaquetada BGA por su propia naturaleza está conectada por puntos de conexión ciegos, es decir unos puntos de conexión no expuestos, a los que no se puede acceder. Otro problema del tipo de conectores BGA es la necesidad de desarrollar nuevas técnicas que tengan en cuenta el apilamiento de microplaquetas ya que muchas, si no la mayoría de las técnicas utilizadas para apilar microplaquetas son para paquetes de circuitos integrados que utilizan cables y que no pueden adaptarse rápidamente al tipo de conectores BGA. Adicionalmente, la mayoría de los dispositivos de apilamiento de microplaquetas existentes y de los métodos usados para formar microplaquetas en una configuración tridimensional tienden a ser muy complicados. Típicamente no pueden trabajar con paquetes IC normales bien sean de tipo cable o de tipo BGA, y generalmente requieren la modificación del paquete de microplaquetas propiamente dicho para su puesta en práctica. Adicionalmente, muchas si no la mayoría de las metodologías de apilamiento existentes requieren unos pasos de fabricación y/o unas máquinas especiales con el fin de integrarlas en el conjunto de la placa de circuitos normales y unos procesos similares.

La industria continúa desarrollando nuevas técnicas de empaquetado para reducir el tamaño y aumentar la calidad de la señal. Entre los desarrollos más recientes están los paquetes a escala de microplaquetas (CSP) . Las microplaquetas basculantes son una variante de este tipo de empaquetamiento. Al igual que las conexiones BGA los empaquetamientos de microplaquetas basculantes o CSP descansan en puntos de conexión ciegos que no están expuestos.

De este modo, lo que es necesario es una técnica y un aparato que tenga en cuenta el apilamiento de paquetes de microplaquetas de semiconductores en una placa de circuitos que puede ser usada con paquetes conectados por las tecnologías de BGA, CSP o de otro tipo. Tal técnica y los dispositivos relacionados han de ser capaces de aceptar y conectar en una configuración tridimensional apilada en la placa de circuitos sin la necesidad de modificación de los paquetes de microplaquetas de semiconductores normales que podrían ser... [Seguir leyendo]

1. Un soporte para disponer unas microplaquetas de circuitos integrados (51, 52) en una configuración tridimensional en una placa de circuitos (49) , donde dicho soporte comprende:

a) una plataforma (23) con una superficie superior y una superficie inferior; b) un primer montante (25) en un primer lado de dicha plataforma (23) y un segundo montante (27) en un segundo lado de dicha plataforma (23) , dichos montantes (25, 27) proporcionan un asiento para dicha plataforma (23) y de este modo se crea un espacio debajo de la superficie inferior de dicha plataforma (23) ; c) dicha plataforma (23) que tiene un patrón de puntos de conexión (29A, 29B) en su superficie superior para recibir al menos una microplaqueta de circuitos integrados (51, 52) en la parte superior en el patrón de puntos de conexión (29A, 29B) , un lado inferior de cada punto de conexión de dicho patrón de puntos de conexión (29A, 29B) está conectado a un agujero de interconexión (73A-D) de la plataforma que pasa debajo a través de dicha plataforma (23) a una capa inferior en dicha plataforma (23) en donde dicho agujero de interconexión (73A-D) de la plataforma conecta con un camino conductor (75A-D) que se extiende hacia dicho montante (27) primero o segundo; d) dichos montantes primero y segundo (25, 27) que tienen unos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba a través de cada montante desde la parte inferior de dicho montante hasta la parte superior de dicho montante, en donde cada uno de dichos agujeros de interconexión (77) conecta con un camino conductor específico (75A-D) en dicha plataforma (23) cuyo camino conductor específico (75A-D) conecta con un agujero de interconexión (73A-D) específico de la plataforma, que desciende desde un punto de conexión de los puntos de conexión del patrón de los puntos de conexión (29A-29B) , en donde dichos agujeros de interconexión (77) del montante se extienden hacia arriba en dicho primer montante (25) hasta un borde superior de dicho primer lado de dicha plataforma (23) para así exponer una superficie superior de dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba en dicha superficie superior de dicha plataforma (23) y dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba en dicho segundo montante (27) se extienden hacia arriba hasta un borde superior de dicho segundo lado de dicha plataforma (23) para exponer un extremo superior de dichos agujeros de interconexión que se extienden hacia arriba en dicha superficie superior de dicha plataforma (23) ; e) en donde dicho soporte forma una unidad modular que puede aceptar al menos una microplaqueta (51) de circuitos integrados en dicho patrón de puntos de conexión (29A, 29B) en la superficie de dicha plataforma (23) en dicho patrón de puntos de conexión (29A, 29B) , y conecta esa microplaqueta con una placa de circuitos impresos a la que dicho soporte está unido y proporciona en el espacio debajo de la superficie inferior de dicho soporte un lugar para unir al menos una segunda microplaqueta (52) de circuitos integrados a una placa (49) de circuitos a la que está unido dicho soporte;

caracterizado porque f) dichos agujeros de interconexión (73A-D, 77) son recubiertos electrolíticamente; y g) en donde los espacios huecos dejados en dichos agujeros de interconexión son llenados con un material no conductor (91) para de este modo eliminar dichos espacios huecos y tener en cuenta la colocación de un punto de conexión en la parte superior de dicho agujero de interconexión y así no tener que desplazar dicho punto de conexión de dichos agujeros de interconexión.

2. El soporte de la reivindicación 1, en donde una microplaqueta (51, 52) de circuitos integrados está acoplada a dicha configuración de puntos de conexión (29A, 29B) .

3. El soporte de la reivindicación 2, en donde dicha microplaqueta (51, 52) de circuitos integrados está acoplada a dicha configuración de puntos de conexión (29A, 29B) con unos elementos de conexión seleccionados del grupo que consta de una configuración de rejillas de bolas y una configuración de microplaquetas a escala.

4. El soporte de la reivindicación 1, en donde:

a) dichos extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) que se extienden hacia arriba en dicho primer montante (25) están colocados en un borde periférico superior de dicho primer lado de dicha plataforma (23) en un primer patrón predeterminado, y dichos extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba en dicho segundo montante (27) están colocados en un borde periférico superior de dicho segundo lado de dicha plataforma (23) en un segundo patrón predeterminado; y b) una dimensión del área de dicha superficie superior de dicha plataforma (23) es tal que dicha superficie superior de dicha plataforma (23) puede alojar al menos una microplaqueta (51, 52) de circuitos integrados conectada por dicho patrón de puntos de conexión (29A, 29B) en dicha superficie superior mientras que deja descubierto y accesible dicho primer patrón predeterminado de los extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) que se extienden hacia arriba y dicho segundo patrón predeterminado de los extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) que se extienden hacia arriba.

5. El soporte de la reivindicación 1, en donde dichos montantes primero y segundo (25, 27) son una pluralidad de montantes (25, 27) que soportan dicha plataforma (23) .

6. El soporte de la reivindicación 1, en donde dichos puntos de conexión están directamente encima de dichos agujeros de interconexión.

7. El soporte de la reivindicación 1, en donde dicha segunda microplaqueta (52) de circuitos integrados está colocada en una superficie inferior de dicha superficie de dicha plataforma (23) y conecta con una microplaqueta

(49) de circuitos a través de los agujeros de interconexión y las líneas conductoras en dicha plataforma (23) y dichos montantes primero y segundo (25, 27) .

8. El soporte de la reivindicación 1 que además incluye unos puntos de conexión (41) para conectar eléctricamente al menos un condensador de desacoplamiento (43) a dicho soporte.

9. El soporte de la reivindicación 8, en donde dichos puntos de conexión (41) de dicho al menos un condensador de desacoplamiento (43) conectan con una capa de potencia o de toma de tierra en dicho soporte para de este modo conectar dicho al menos un condensador de desacoplamiento (43) en un circuito eléctrico.

10. El soporte de la reivindicación 8, en donde dichos puntos de conexión (41) de dicho al menos un condensador de desacoplamiento (43) conectan con los agujeros de interconexión (77) del montante en un montante, y cuando dicho soporte está unido a una placa (49) de circuitos dichos agujeros de interconexión (77) del montante conectan con las conexiones de potencia y de toma de tierra en dicha placa (49) de circuitos para de este modo conectar dicho al menos un condensador de desacoplamiento (43) en un circuito eléctrico.

11. El soporte de la reivindicación 10, en donde dichos puntos de conexión (41) están colocados en la parte superior de dicho montante.

12. El soporte de la reivindicación 1, en donde dicho soporte es una placa multicapa.

13. El soporte de la reivindicación 1, en donde dicho soporte está adaptado para ser fabricado mediante un proceso de moldeo por inyección.

14. El soporte de la reivindicación 1, en donde dicha segunda microplaqueta (52) de circuitos integrados conecta directamente con una placa (49) de circuitos debajo de la superficie inferior de dicha plataforma (23) de dicho soporte cuando dicho soporte está unido a una placa (49) de circuitos.

15. El soporte de la reivindicación 1, en donde dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba están adaptados para proporcionar la disipación de calor.

16. El soporte de la reivindicación 1, en donde:

a) dichos extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba en dicho primer montante (25) están colocados en un borde periférico superior de dicho primer lado de dicha plataforma (23) en un primer patrón predeterminado, y dichos extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba en dicho segundo montante (27) están colocados en un borde periférico superior de dicho segundo lado de dicha plataforma (23) en un segundo patrón predeterminado; b) una dimensión del área de dicha superficie superior de dicha plataforma (23) es tal que dicha superficie superior de dicha plataforma (23) puede alojar al menos una microplaqueta (51, 52) de circuitos integrados conectada por el patrón de los puntos de conexión (29A, 29B) en dicha superficie superior mientras que deja descubierto y accesible dicho primer patrón predeterminado de los extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba y dicho segundo patrón predeterminado de los extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba; c) en donde dichos extremos expuestos inferiores de dichos agujeros de interconexión (77) del montante de dicho primer montante (25) están en un patrón predeterminado que es una imagen especular de dicho primer patrón predeterminado, y dichos extremos expuestos inferiores de dichos agujeros de interconexión (77) del montante de dicho segundo montante (27) están en un patrón predeterminado que es una imagen especular de dicho segundo patrón predeterminado; y d) en donde un segundo soporte idéntico a dicho primer soporte en dimensiones y disposición de dichos patrones primero predeterminado y segundo predeterminado, y dichos patrones predeterminados primero y segundo de dicha imagen especular pueden ser apilados en dicho primer soporte y dichos extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) del montante de dicho primer soporte hacen un contacto eléctrico con dichos extremos expuestos inferiores de dicho segundo soporte.

17. El soporte de la reivindicación 16, en donde al menos una microplaqueta (51, 52) de circuitos integrados puede ser conectada a dicha placa en el espacio debajo de la superficie inferior de dicho primer soporte, al menos una microplaqueta (51, 52) de circuitos integrados puede ser conectada a dicha superficie superior de dicha plataforma

(23) en dicho primer soporte, y al menos una microplaqueta (51, 52) de circuitos integrados puede ser conectada a dicha superficie superior de dicha plataforma (23) de dicho segundo soporte y todas las microplaquetas (51, 52) de circuitos integrados pueden ser eléctricamente conectadas al conjunto de circuitos en dicha placa.

18. El soporte de la reivindicación 16, en donde una pluralidad de soportes semejantes pueden ser colocados uno sobre otro para formar una configuración tridimensional de soportes eléctricamente conectados entre sí.

19. El soporte de la reivindicación 16, en donde dichos extremos superiores expuestos de dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba en dichos montantes (25, 27) en dichos montantes (25, 27) de dicho segundo soporte proporcionan unos puntos de contacto para ensayar dichos soportes primero y segundo y cualesquiera microplaquetas (51, 52) de circuitos integrados unidas mientras que los mismos están conectados a la placa.

20. El soporte de la reivindicación 17, en donde dichos extremos superiores expuestos de dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba en dichos montantes (25, 27) de dicho segundo soporte proporcionan unos puntos de contacto para ensayar dichos soportes primero y segundo y cualesquiera microplaquetas (51, 52) de circuitos integrados unidas mientras que dichos soportes primero y segundo y cualesquiera microplaquetas (51, 52) de circuitos integrados unidas están conectadas en un circuito.

21. El soporte de la reivindicación 18, en donde dichos extremos superiores expuestos de dichos agujeros de interconexión (77) del montante que se extienden hacia arriba en dichos montantes (25, 27) de un soporte que está arriba del todo proporcionan unos puntos de contacto para ensayar dicha pluralidad de soportes apilados y cualesquiera microplaquetas (51, 52) de circuitos integrados unidas mientras que dicha pluralidad de soportes apilados y cualesquiera microplaquetas (51, 52) de circuitos integrados unidas están conectadas en un circuito.

22. El soporte de la reivindicación 1, en donde dichos extremos superiores expuestos de dichos agujeros de interconexión (77) del montante en dichos montantes (25, 27) comprenden unos puntos de acceso para el análisis de las señales.

23. El soporte de la reivindicación 1, en donde dichos extremos superiores expuestos de dichos agujeros de interconexión del montante en dichos montantes (25, 27) comprenden al menos un punto de toma de tierra contiguo a dichos extremos expuestos de dichos agujeros de interconexión (77) del montante en dichos montantes (25, 27) para facilitar el análisis o ensayo de las señales.

24. El soporte de la reivindicación 23, en donde dicho al menos un punto de toma de tierra es un área de toma de tierra contigua a dichos extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) del montante en dicho montante o al menos uno de dichos extremos expuestos superiores de dichos agujeros de interconexión (77) del montante es un punto de toma de tierra.