DE19832970A1 - Integrierte elektronische Schaltung und Verfahren zum Versehen einer integrierten elektronischen Schaltung mit Anschlüssen - Google Patents

Integrierte elektronische Schaltung und Verfahren zum Versehen einer integrierten elektronischen Schaltung mit Anschlüssen

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine integrierte elektronische Schaltung mit Anschlußelementen zu ihrer elektrischen Verbindung. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Schaltung dadurch aus, daß sich zwischen wenigstens einem Teil der Anschlußelemente (80) und Funktionselementen der Schaltung eine Schicht (50) befindet und daß die Schicht (50) eine anisotrope elektrische Leitfähigkeit aufweist, die senkrecht zu der Schicht (50) höher ist als innerhalb der Schicht (50). DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen der integrierten elektronischen Schaltung.

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte elektronische Schal­ tung mit Anschlußelementen zu ihrer elektrischen Verbindung und ein Verfahren zum Versehen einer integrierten elektroni­ schen Schaltung mit Anschlußelementen.
Bei dem Verbinden einer integrierten elektronischen Schaltung mit äußeren Leiterbahnen, insbesondere Leiterbahnen, die sich auf einer Leiterplatte befinden, besteht das Problem, daß thermische Belastungen aufgrund von unterschiedlichen thermi­ schen Ausdehnungskoeffizienten der integrierten elektroni­ schen Schaltung einerseits und der Leiterplatte andererseits zu einer Zerstörung von Leiterbahnen führen. Zur Lösung die­ ses Problems ist bekannt, zwischen der integrierten elektro­ nischen Schaltung und einer sie tragenden Leiterplatte wenig­ stens eine Scheibe aus Silikon-Kautschuk anzuordnen. Eine derartige Lösung ist jedoch verhältnismäßig aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere soll eine in­ tegrierte elektronische Schaltung geschaffen werden, die auf eine möglichst einfache Weise mit Leiterbahnen verbunden wer­ den kann. Diese Verbindung soll gegenüber thermischen und me­ chanischen Belastungen möglichst stabil sowie gegen Um­ welteinflüsse geschützt sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine gattungsgemäße integrierte elektronische Schaltung so ausge­ staltet wird, daß sich zwischen wenigstens einem Teil der An­ schlußelemente und Funktionselementen der Schaltung eine Schicht befindet und daß die Schicht eine anisotrope elektri­ sche Leitfähigkeit aufweist, die senkrecht zu der Schicht hö­ her ist als innerhalb der Schicht.
Die Erfindung sieht vor, wenigstens einen Flächenbereich ei­ ner integrierten elektronischen Schaltung mit einer Schicht zu versehen, die in einer ausgewählten Richtung eine höhere Leitfähigkeit aufweist als in anderen Richtungen. In der aus­ gewählten Richtung werden die Funktionselemente und die An­ schlußelemente elektrisch miteinander verbunden. In den ande­ ren Richtungen wirkt die Schicht als Isolator. Außerdem schützt die Schicht die integrierte elektronische Schaltung.
Der Begriff Schicht ist in seiner allgemeinsten Bedeutung ge­ meint. Er umfaßt flächig ausgebildete Materialbereiche, die eine für eine mechanische und elektrische Isolation ausrei­ chende Dicke aufweisen.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der integrierten elektronischen Schaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Schicht aus einem Material mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit besteht, daß die Schicht mit Kapillarlöchern versehen ist und daß wenigstens ein Teil der Kapillarlöcher mit einem die Funktionselemente mit den Anschlußelementen elektrisch verbindenden, leitfähigen Material gefüllt ist.
Das leitfähige Material verbindet Kontakte in einer die elek­ tronische Schaltung definierenden Ebene mit weiteren Kontak­ ten, das heißt mit Anschlußelementen, die sich in einer ande­ ren Ebene befinden. Zwischen der Ebene der integrierten elek­ tronischen Schaltung und der anderen Ebene befindet sich die mit Kapillarlöchern versehene Schicht.
Unter Kapillarlöchern werden Löcher verstanden, in denen ein Kapillareffekt, das heißt ein Ansteigen einer Flüssigkeit, auftreten kann.
Der Schutz vor mechanischen und thermischen Belastungen läßt sich noch dadurch vergrößern, daß die Schicht aus einem ver­ formbaren Material, insbesondere einem verformbaren Polymer, besteht.
Je nach dem beabsichtigten Einsatzgebiet ist es zweckmäßig, daß es sich hierbei um eine elastische oder eine plastische Verformbarkeit handelt.
Die mit einem leitfähigen Material gefüllten Kapillarlöcher bilden elektrische Leiter mit einem geringen spezifischen Wi­ derstand, so daß die Dicke der Schicht in einem weiten Be­ reich frei gewählt werden kann. Es ist jedoch produk­ tionstechnisch besonders einfach, die integrierte elektroni­ sche Schaltung so herzustellen, daß die Dicke der Schicht etwa 1 µm bis 300 µm beträgt.
Bei den konventionellen integrierten elektronischen Schaltun­ gen, wie beispielsweise CMOS-Schaltungen, ist es zweckmäßig, daß senkrecht zu einer Ebene der integrierten elektronischen Schaltung Leiterbahnen geschaffen werden, die Durchmesser in einem Bereich von 100 nm bis 5 µm aufweisen. Bei derartigen Leiterbahnen handelt es sich vorzugsweise um Zuleitungen zu Funktionselementen der integrierten elektronischen Schaltung. Es ist jedoch gleichfalls zweckmäßig, auch andere, dickere Leitungen, wie sie beispielsweise für eine Stromzuführung eingesetzt werden, durch die Schicht hindurch zu leiten.
Je nach Einsatzgebiet, gewünschter Querschnittsfläche der senkrechten Leiterbahn sowie des Durchmessers der Kapillarlö­ cher umfaßt eine Leiterbahn ein mit leitfähigem Material ge­ fülltes Kapillarloch oder mehrere mit leitfähigem Material gefüllte Kapillarlöcher.
Insbesondere für den bevorzugten Fall, daß die Leiterbahnen parallele und benachbarte Kapillarlöcher umfassen, kann der Durchmesser der Kapillarlöcher unabhängig von der gewünschten Querschnittsfläche der Leiterbahn gewählt werden.
Produktionstechnisch ist es besonders zweckmäßig, Kapillarlö­ cher mit Durchmessern zwischen 1 nm bis 300 µm herzustellen.
Kapillarlöcher mit Durchmessern im Nanometer-Bereich weisen den Vorteil auf, daß sie sich auch für den Einsatz in hochin­ tegrierten, Quanteneffekte ausnutzenden Schaltungen eignen.
Bei den konventionellen Schaltungen, wie beispielsweise CMOS-Schaltungen, ist es zweckmäßig, Kapillarlöcher mit Durchmes­ sern zwischen 5 µm und 250 µm einzusetzen.
Eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Kapillarlö­ cher innerhalb der Schicht hat den Vorteil, daß Herstel­ lungstoleranzen - beispielsweise bei der Längenposition der Löcher - ausgeglichen werden können. Ferner hat dies den Vor­ teil, daß eine größtmögliche Freiheit bei der Positionierung der vertikalen Leiterbahnen besteht.
Für eine weitere Erhöhung der Flexibilität der Einsatzmög­ lichkeiten ist es besonders vorteilhaft, daß die Kapillarlö­ cher so angeordnet sind, daß der Abstand zweier benachbarter Kapillarlöcher im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Ka­ pillarlöcher ist.
Die Erfindung sieht ferner vor, ein Verfahren zum Versehen einer integrierten elektronischen Schaltung mit Anschlüssen so durchzuführen, daß ein für die Aufnahme von Funktionsele­ menten der integrierten elektronischen Schaltung bestimmter Bereich der integrierten elektronischen Schaltung mit einer Schicht versehen wird und daß vor einer Verbindung der Funk­ tionselemente mit den Anschlüssen Kapillarlöcher in der Schicht erzeugt werden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform geschieht dies dadurch, daß die Kapillarlöcher erzeugt werden, bevor die Schicht mit dem Bereich verbunden wird.
Es ist jedoch auch möglich, das Verfahren so durchzuführen, daß die Kapillarlöcher erzeugt werden, nachdem die Schicht mit dem Bereich verbunden wurde.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbil­ dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen so­ wie der nachfolgenden Darstellung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine integrierte elektronische Schaltung 10, die auf einer Leiterplatte 20 aufgebracht ist.
Zwischen der integrierten elektronischen Schaltung 10 und der Leiterplatte 20 befindet sich eine Kapillarlöcher 30, 40 auf­ weisende Schicht 50 aus einem isolierenden, vorzugsweise ver­ formbaren, Material.
Auf einer Hauptfläche, die der Leiterplatte 20 zugewandt ist, weist die integrierte elektronische Schaltung 10 Kontakte 60, 70 auf. Die Zeichnung zeigt eine besonders einfach herstell­ bare Ausführungsform, bei der alle Kapillarlöcher 30, 40 mit einem flüssigen, elektrisch leitfähigen Material, beispiels­ weise einem Silberleitlack, gefüllt sind. Hierdurch wird die Verformbarkeit der Schicht etwas verringert, bleibt jedoch grundsätzlich bestehen. Alternativ ist es möglich, daß im we­ sentlichen nur unterhalb der Kontakte 60, 70 die Kapillarlö­ cher 40 mit dem leitfähigen Material gefüllt sind. Diese Va­ riante hat den Vorteil, daß die Schicht 50 ähnlich verformbar ist wie ein nicht gefülltes Material.
Die Leiterplatte 20 ist auf ihrer Hauptfläche, die der inte­ grierten elektronischen Schaltung 10 abgewandt ist, mit An­ schlußelementen 80 versehen, wobei die Anschlußelemente bei­ spielsweise durch Lötpunkte gebildet sind.
Diese Schaltung kann vorzugsweise auf die im folgenden be­ schriebene Weise hergestellt werden:
Für die elektrische Funktion der elektronischen Schaltung 10 maßgebliche Teile sowie die Kontakte 60, 70 werden erzeugt. Unabhängig davon werden die Kapillarlöcher 30, 40 der Schicht 50 mit dem flüssigen, elektrisch leitfähigen Material ge­ füllt.
Danach wird die integrierte elektronische Schaltung 10 auf der Hauptfläche, auf der sich die Kontakte 60, 70 befinden, mit der Schicht 50 in Kontakt gebracht.
Anschließend wird die der integrierten elektronischen Schal­ tung 10 abgewandte Hauptfläche der Schicht 50 mit der Leiter­ platte 20 verbunden. Anschließend wird die Hauptfläche der Leiterplatte 20, die der Schicht 50 abgewandt ist, mit den Anschlußelementen 80 verbunden.

Claims (12)

1. Integrierte elektronische Schaltung mit Anschlußelementen zu ihrer elektrischen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwi­ schen wenigstens einem Teil der Anschlußelemente (80) und Funktionselementen der Schaltung eine Schicht (50) befindet und daß die Schicht (50) eine anisotrope elektrische Leitfä­ higkeit aufweist, die senkrecht zu der Schicht (50) höher ist als innerhalb der Schicht (50).
2. Integrierte elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (50) aus einem Material mit einer geringen elektri­ schen Leitfähigkeit besteht, daß die Schicht (50) mit Kapil­ larlöchern (30, 40) versehen ist und daß wenigstens ein Teil der Kapillarlöcher (40) mit einem die Funktionselemente mit den Anschlußelementen (80) elektrisch verbindenden, leitfähi­ gen Material gefüllt ist.
3. Integrierte elektronische Schaltung nach einem der Ansprü­ che 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (50) aus einem verformbaren Material besteht.
4. Integrierte elektronische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (50) aus einem elastisch verformbaren Material be­ steht.
5. Integrierte elektronische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (50) aus einem plastisch verformbaren Material be­ steht.
6. Integrierte elektronische Schaltung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (50) 1 µm bis 300 µm beträgt.
7. Integrierte elektronische Schaltung nach einem der Ansprü­ che 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ka­ pillarlöcher (30, 40) einen Durchmesser zwischen 1 nm bis 300 µm aufweisen.
8. Integrierte elektronische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kapillarlöcher (30, 40) 5 µm bis 250 µm be­ trägt.
9. Integrierte elektronische Schaltung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ka­ pillarlöcher (30, 40) im wesentlichen gleichmäßig auf der Schicht (50) verteilt sind.
10. Integrierte elektronische Schaltung nach einem der An­ sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ka­ pillarlöcher (30, 40) so angeordnet sind, daß der Abstand zweier benachbarter Kapillarlöcher (30, 40) im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kapillarlöcher (30, 40) ist.
11. Verfahren zum Versehen einer integrierten elektronischen Schaltung mit Anschlußelementen (80), dadurch gekennzeichnet, daß ein für die Aufnahme von Funktionselementen der integrierten elektro­ nischen Schaltung bestimmter Bereich der integrierten elek­ tronischen Schaltung mit einer Schicht (50) versehen wird und daß vor einer Verbindung der Funktionselemente mit den An­ schlußelementen (80) Kapillarlöcher (30, 40) in der Schicht (50) erzeugt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ka­ pillarlöcher (30, 40) erzeugt werden, bevor die Schicht (50) mit der Schaltung (10) verbunden wird.
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