DD245099A1

DD245099A1 - Stapelanordnung gedruckter schaltungen

Info

Publication number: DD245099A1
Application number: DD28510585A
Authority: DD
Inventors: Peter Hanuschik; Siegfried Hellner
Original assignee: Hermsdorf Keramik Veb
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1987-04-22

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der gedruckten Schaltungen. Ziel der Erfindung ist es, ohne grossen Aufwand die Stapelanordnung so zu gestalten, dass die einzelnen Schaltungsplatten ohne weiteres herausloesbar sind, gute Kuehlmoeglichkeiten gegeben sind und alle vorhandenen Bauelementeplaetze ausgenutzt werden koennen. Aufgabe ist es daher, ein neues Bausteinkonzept fuer eine dreidimensionale Stapelanordnung anzugeben. Erfindungsgemaess sind die einzelnen gedruckten Schaltungsplatten auf ihren Ober- und Unterseiten an dafuer vorgesehenen Stellen durch Kontaktklammern elektrisch kontaktiert, wobei jeweils die an der Oberseite angebrachte Kontaktklammer so geformt ist, dass sie die jeweilige Schaltungsplatte an einer Schmalseite klemmend und federnd haltert. Die langen Fortsetzungen der Kontaktklammern sind an den Schenkeln der Kontaktklammern unterer Ebenen befestigt, wobei die Schenkel der untersten Kontaktklammern in Oeffnungen einer Basistraegerplatte geeignet angebracht sind. Die Erfindung findet Anwendung bei der Realisierung komplexer Schaltungsanordnungen. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der gedruckten Schaltungen. Sie bezieht sich auf eine Stapelanordnung gedruckter Schaltungen, die zur Realisierung komplexer Schaitungsanordnungen angewendet wird. Dazu sind Halterungs- und Kontaktierungsmittel für jede der Schaltungsplatten vorhanden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur-Erhöhung der Packungsdichte von Anordnungen gedruckter Schaltungen ist es allgemein-beka«r+t₇-diese auf geeignete Weise in einem Stapel anzuordnen. Weiterhin können die Träger der Bauelemente als dünne Keramikfolien ausgebildet und zu einem Block verpreßt sein (Messen + Prüfen/Automatik 17 (1981)11, S.776-777; Elektronik 29 (1980) 21, S. 125-128). Auf der Oberseite des so erhaltenen Moduls sind dann eine Vielzahl von IC-Chips angebracht. Bei den derart aufgebauten Bauelementeanordnungen ist ein relativ großer Aufwand zur Kühlung erforderlich. Auf Grund der im allgemeinen auch damit erreichten noch unzureichenden Kühlung, können oftmals nicht alle Bauelementeplätze besetzt werden. Desweiteren ist eine Reperatur bzw. das Auswechseln einzelner Lagen des Moduls nicht möglich.

Die anfangs genannten Stapelanordnungen zeichnen sich dadurch aus, daß Haltemittel vorhanden sind die die einzelnen Schaltungsplatten selbst und im Abstand zueinander festlegen. Die Haltemittel werden oftmals auch zur elektrischen Kontaktierung der Schaltungsplatten untereinander bzw. zu einem übergeordneten Träger verwendet. Die Konstruktion der Haltemittel ist häufig kompliziert (DE 3414591; DE 3321 320), erfordert daher einen erhöhten Herstellungsaufwand und erschwert ebenfalls eine ggf. erforderliche Vereinzelung der Schaltungsplatten zur Wartung, Reparatur oder Auswechselung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Stapelanordnung gedruckter Schaltungen zu finden, bei der die einzelnen Schaltungsplatten ohne weiteres herauslösbar sind, bei.der gute Kühlmöglichkeiten gegeben sind, ohne daß dazu ein erhöhter Aufwand erforderlich wird und bei der alle vorhandenen Bauelementeplätze voll auslastbar sind. Auch im zusammengesetzten Zustand soll die Stapelanordnung gute Möglichkeiten zur Wartung und Austauschbarkeit einzelner Bauelemente bieten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, ein neues Bausteinkonzept für eine dreidimensionale Stapelanordnung gedruckter Schaltungen anzugeben, wobei die einzelnen Schaltungsplatten zweiseitig nutzbar sein sollen, um insbesondere eine weitestgehende Trennung von logischen Einheiten und Verdrahtungseinheiten zu realisieren.

Bei der erfindungsgemäßen Stapelanordnung gedruckter Schaltungen sind für jededer Schaltungsplatten Halterungs- und Kontaktierungsmittel vorhanden.

Die einzelnen gedruckten Schaltungsplatten sind auf ihren Ober-und Unterseiten an dafür vorgesehenen Stellen durch Kontaktklammem elektrisch kontaktiert, wobei jeweils die an der Oberseite angebrachte Kontaktklammer so geformt ist, daß sie die jeweilige Schaltungsplatte an einer Schmalseite klemmend und federnd haltert. Die langen Fortsetzungen der Kontaktklammern sind an den Schenkeln der Kontaktklammern unterer Ebenen befestigt, wobei die Schenkel der untersten Kontaktklammern in Öffnungen einer Basisträgerplatte geeignet angebracht sind.

In Ausgestaltung der Erfindung weisen die Kontaktklammern an den Enden, die mit definierten Stellen der Substratseiten elektrisch kontaktiert sind, U-förmige Gestalt auf, wobei die Öffnungen der U vom Substrat weggerichtet sind.

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß die jeweils an der Oberseite der Schaltungsplatten angebrachte Kontaktklammer an den Stellen, wo sie die jeweilige Schaltungsplatte an einer Schmalseite klemmend und federnd haltert, so U-förmig in Richtung auf diese Schmalseite ausgeweitet ist, daß die Sohle des U die Schmalseite berührt.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird außerdem derart vorgenommen, daß sowohl die langen Fortsetzungen der Kontaktklammern an den Schenkeln der Kontaktklammern unterer Ebenen als auch die Schenkel der untersten Kontaktklammern in Öffnungen der Basisträgerplatte an-bzw. eingelötet sind.

Es ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, die einzelnen Schaltungsplatten untereinander zu verkleben, wo die Fläche der Schaltungsplatten im Stapel von unten nach oben abnimmt. Die unterste Schaltungsplatte ist dabei wiederum mit den beschriebenen Kontaktklammern kontaktiert. Die oberen Schaltungsplatten sind untereinander mittels Bonddrahtverbindungen

kontaktiert. ° . .

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Stapelanordnung.'

Es sollen mehrere Schaltungsplatten 1 zu einerruStapel vereinigt werden. Die Schaltungsplatten bestehen vorzugsweise aus Si-Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 0,5 mm. Die Realisierung von Bauelementen und Verdrahtungstrukturen kann auf bzw. in diesen Halbleiterscheiben auf vielfältigste Art und Weise vollzogen sein. Insbesondere kann es eine aktive Seite geben, in deren Oberfläche Bauelemente durch eine Halbleitertechnologie integriert wurden. Auf den einzelnen Oberflächen der Schaltungsplatten 1 können weiterhin diskrete Bauelemente und Schichtbauelemente an- bzw. aufgebracht sein. Im Zentrum einer solchen Halbleiterscheibe werden z.B. auf einer 60 χ 60 mm² großen Fläche 36 Hochleistungschips untergebracht. Die Anschlüsse werden in Dünnschichttechnik an die Peripherie der Schaltungsplatt 1 geführt. Die Masse- und Potentialzuführungen wurden in Dünnschichttechnik realisiert.

Nachdem die einzelnen Schaltungsplatten 1 in der beschriebenen Weise aufgebaut wurden, kann die eigentliche Stapelung beginnen. Dazu werden Kontaktklammern, die aus verzinnten Cu-Draht bestehen, so geformt, wie aus der Zeichnu ng ersichtlich ist. Auf den Ober- und Unterseiten der Schaltungsplatten 1 sind Kontaktierungsstellen 7 vorgesehen, an die die U-förmig 8 geformten Kontaktklammern gelötet sind. Die Kontaktklammern, die an der Unterseite der untersten Schaltungsplatte angelötet sind, führen direkt in Öffnungen 6 der Basisträgerplatte 5 und sind dort eingelötet 10. Die an den Oberseiten der Schaltungsplatten 1 angebrachten Kontaktklammern 2 sind unmittelbar nach dem Abschnitt, der an der Oberseite der Schaltungsplatten angelötet ist, zu einem U-förmigen Abschnitt 9 geformt. Die Sohle diese U-förmigen Abschnittes berührt die Schmalseite 3 der gedruckten Schaltungsplatte.

Auf Grund der Steifigkeit und der Elastizität der Kontaktklammer wird an dieser Berührungsstelle eine Halterung erreicht. Die langen Fortsetzungen 4dieser Konktaktklammern und die Kontaktklammern, die an der Unterseite von oberen Schaltungsplatten angelötet sind, sind an Schenkeln der Kontaktklammern unterer Ebenen befestigt, insbesondere aufgesteckt und angelötet und in Fortsetzung ebenfalls in die Öffnungen 6 der Basisträgerplatte 5 eingelötet.

Die beschriebenen Kontaktklammern realisieren somit

— die elektrische Verschaltung der Ober- und Unterseite einer einzelnen Schalungsplatte

— die elektrische Verschaltung der einzelnen Schaltungsplatten untereinander

— die elektrische Verschaltung der Schaltungsplatten über die Basisträgerplatte zu externen Schaltungseinheiten

— die elastische und federnde Halterung der einzelnen Schaltungsplatten.

Zusätzlich ergibt sich die Möglichkeit Bonddrahtverbindungen zwischen den einzelnen Schaltungsplatten 1 und der Basisträgerplatte 5 herzustellen.

Durch einfaches Auslöten lassen sich die einzelnen Schaltungsplatten bei Bedarf wieder vereinzeln. Trotz des relativ geringen Abstandes (5mm), der sich zwischen den Schaltungsplatten in der Stapelanordnung realisieren läßt, ist eine gute Kühlung der Anordnung ohne zusätzliche Maßnahmen gegeben, so daß auch alle vorhandenen Bauelementeplätze belegt werden können, ohne daß auf die abgegebene Wärme Rücksicht genommen werden muß. Einzelne Bauelemente lassen sich ggf. sogar im zusammengesetzten Zustand der Stapelanordnung auswechseln. Auch die Möglichkeiten zur Wartung sind gegeben.

Die Trennung von logischen Einheiten (auf der Oberseite) und von Verdrahtungseinheiten (auf der Unterseite) auf den einzelnen Schaltungsplatten ist ohne weiteres zu realisieren.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Stapelanordnung gedruckter Schaltungen, bei der Halterungs- und Kontaktierungsmittel für jede der Schaltungsplatten vorhanden sind, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen gedruckten Schaltungsplatten (1) auf ihren Ober- und Unterseiten an dafür vorgesehenen Stellen durch Kontaktklammern elektrisch kontaktiert sind, wobei jeweils die an der Oberseite angebrachte Kontaktklammer (2) so geformt ist, daß sie die jeweilige Schaltungsplatte (1) an einer Schmalseite (3) klemmend und federnd haltert und daß die langen Fortsetzungen (4) der Kontaktkiammern an den Schenkeln der Kontaktklammern unterer Ebenen befestigt sind, wobei die Schenkel der untersten Kontaktklammern .in Öffnungen (6) einer Basisträgerplatte (5) geeignet angebracht sind.
2. Stapelanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kontaktkiammern an den Enden, die mit definierten Stellen der Schaltungsplatten (1) elektrisch kontaktiert (7) sind, U-förmige Gestalt (8) aufweisen, wobei die Öffnungen der U vom Substrat weggerichtet sind.
3. Stapelanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die jeweils an der Oberseite der Schaltungsplatten (1) angebrachte Kontaktklammer (2) an den Stellen, wo sie die jeweilige Schaltungsplatte an einer Schmalseite (3) klemmend und federnd haltert, so U-förmig (9) in Richtung auf diese Schmalseite (3) ausgeweitet ist, daß die Sohle des U die Schmalseite berührt.
4. Stapelanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl die langen Fortsetzungen der Kontaktklammern (4) an den Schenkeln der Kontaktkiammern unterer Ebenen als auch die Schenkel der untersten Kontaktklammern in Öffnungen der Basisträgerplatte an-bzw. eingelötet (10) sind.
5. Stapelanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Schaltungsplatten (1) untereinander verklebt sind, wobei die Fläche der Schaltungsplatten (1) im Stapel von unten nach oben abnimmt.
6. Stapelanordnung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß an der untersten Schaltungsplatte die gemäß den Punkten 2 und 3 gestaltete Kontaktkiammer (2) angebracht ist und daß die oberen Schaltungsplatten untereinander mittels Bonddrahtverbindungen kontaktiert sind.

Hierzu 1 Seite Zeichnung .