DE2342238A1

DE2342238A1 - Verfahren zur erzeugung elektrisch isolierter durchgangsverbindungen in einer leitenden platte fuer eine elektrische vielplatten-schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE2342238A1
Application number: DE19732342238
Authority: DE
Inventors: Howard Lee Parks
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1972-09-05
Filing date: 1973-08-21
Publication date: 1974-03-21
Also published as: AU5887673A; CA981809A; JPS4963967A; GB1443338A; NL7311996A; JPS5613039B2; FR2198348B1; IT993146B; ZA735282B; SE387514B; FR2198348A1; AU472212B2; US3813773A

Description

Dipl.-lng. A. Dr.-lng. H. y

Dr.-lng. W. Stackmar
München 22, Maximüionsti43

^P6852 21. Aug. 1973

BUNKER RAMO CORPORATION

900 Commerce Drive

Oak Brook, Illinois 60521

USA

Verfahren zur Erzeugung elektrisch isolierter Durchgangsverbindungen in einer leitenden Platte für eine elektrische Vielplatten-Schaltungsanordnung

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Vielzahl elektrisch isolierter Dui-chgangsverbindungen (Durchgangskörper) in einer leitenden Folio oder Platte gemäß einem vorbestimmten Muster. Derartige Folien bzw. Platten finden in einer elektrischen Vielplatten-Schaltungsanordmmg Verwendung.

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In den letzten Jahren wurden beträchtliche Anstrengungen unternommen, um das Zusammenpacken komplexer Hochgeschwindigkeits-Elektroniksysterne mit evtl. zu mehreren eingebauten aktiven Halbleiterschaltelementen zu optimieren. Die verfolgten Ziele waren unter anderen eine bestmögliche Raumausnutzung, ein hoher Zuverlässigkeitsgrad, die Schaffung weiter, bei hohen Frequenzen verwendbarer Bandbreitenverkettungen, minimale Kreuzkopplung und eine gesicherte Wärmeabfuhr. Gleichzeitig war man bestrebt, wirtschaftliche Herstellungsmethoden zu entwickeln.

Folgende US-Patente der Anmelderin behandeln verschiedene Aufbaumöglichkeiten und Herstellungsverfahren für elektronische Packungen: 3 351 702, 3 351 816, 3 351 953 und 3 499 219.

Mit vorliegender Erfindung soll ein verbessertes, wenig kostendes Verfahren zur Herstellung der Platten einer Vielplattenschaltungsanordnung geschaffen werden, die sich in der Regel aus einer oder mehreren elektrisch leitenden, zu einem Parallelepipet zusammengestapelten Platten oder Folien zusammensetzt. Die Schaltungsanordnung enthält gewöhnlich ein oder mehrere aktive Elemente (z.B. integrierte Schaltungselemente) und Leiter, die Koaxialverkettung eh in X-, Y- und Z-Achsenrichtung herstellen.

Eines der schwierigsten Probleme bei der Herstellung einer Vielplatten-Schaltungsanordnung ist die Schaffung zuverlässiger Z-Achse Verkettungen nicht nur innerhalb einer Platte (wafer), sondern insbesondere dort, wo eine Z-Achse Verkettung durch mehrere Platten zu erfolgen hat. Diese Probleme vergrößern sich noch, wenn die fertige Vielplatten-Schaltungsanordnung unter allen Umständen billig sein soll. Demgemäß soll mit vorliegender Erfindung ein Verfahren bereitgestellt werden, mit dem zu niedrigen Kosten sowohl zu-

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verlässige Z-Achse Verkettungen als auch zuverlässige X- und Y-Achse Verkettungen für eine Vielplatten-Schaltungsanordnung erzeugt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: "

Präzisionsstanzen einer Oberfläche einer leitenden Folie- bzw. Platte,um entsprechend einem vorbestimmten Muster eine Vielzahl in sich geschlossener Ausnehmungswege, die Durchgangsverbindungssegmente umgrenzen, zu erzeugen,

Einbringen eines dielektrischen Materials in die gestanzten (eingedrückten) geschlossenen Ausnehmungswege und

Abtragen einer ausreichenden Schichtdicke von der gegenüberliegenden Oberfläche der leitenden Folie bzw- Platte, um die Durchgangsverbindungssegmente elektrisch von der Folie bzw· Platte zu isolieren, wobei das dielektrische Material dazu dient, die so gebildeten Durchgangsverbindungen einerseits in der Folie bzw. Platte zu halten und sie andererseits von dieser elektrisch zu isolieren.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer teilweise auseinandergenommenen elektrischen Vielplatten-Schaltungsanordnung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann;

Fig. 2 einen Querschnitt, der zeigt, wie die Vielplatten-Anordnung von Fig. 1 zweckmäßig unter Druck innerhalb eines geeigneten Gehäuses gestapelt v/erden kann;

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Fig. 3 eine unvollständige Draufsicht eines Teils einer Komponentplatte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann;

Fig. 4- einen Querschnitt längs der Linie 4 - 4- in Fig. 3;

Fig. 5 eine unvollständige Draufsicht eines Teils einer Verkettungsplatte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein kann;

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6 - 6 in Fig. 5; Fig. 7 eine unvollständige Draufsicht eines Teils einer Anschlußplatte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein kann;

Fig. 8 einen Querschnitt längs der Linie 8 - 8 in Fig. 7;

Fig. 9 einen Querschnitt zur Darstellung eines typischen Stapels aus Komponent-, Verkettungs- uns Anschlußplatten, wie er in der Vielplatten-Schaltungsanordnung von Fig. 1 Verwendung finden kann;

Fig.10 ein Diagramm zur Erläuterung eines bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Anschlußplatte; und

Fig.11 ein Diagramm zur Erläuterung eines bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Verkettungsplatte.

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Fig. 1 zeigt eine teilweise auseinandergebaute elektrische Mehrplatten-Schaltungsanordnung, die gemäß vorliegender Erfindung hergestellt sein kann. Eine solche elektrische Schaltungsanordnung wird durch übereinanderstapeln einer Vielzahl von leitenden Platten erhalten, die so ausgeführt sind, daß sie miteinander zusammenwirken, um gewünschte koaxiale Verbindungen in X- Y- und Z-Riehtung zu bilden. Der in Pig. 1 dargestellte Plattenstapel 10 setzt sich aus einer Mehrzahl unterschiedlicher Platten zusammen, die im wesentlichen in die folgenden drei Klassen fallen: Komponentplatten 12, Verkettungsplatten 14- und Anschlußplatten 16. Wie später ersichtlich, dient eine Komponentplatte dazu, aktive Schaltungseinheiten, wie z.B. integrierte Schaltungen, LSI-Elemente usw., physikalisch zu * unterstützen und zu ihnen eine elektrische Verbindung zu schaffen. Jede Komponentplatte stellt Einrichtungen bereit, um die Anschlüsse einer aktiven Einheit mit Z-Achse Leitern oder Körpern (slugs) zur Verkettung mit benachbarten Platten zu verbinden. Die Verkettungsplatten besitzen sowohl Z-Achse Körper als auch X- Y-Leiter die sich in der Plattenebene erstrecken. Die Anschlußplatten 16 weisen eine gleichförmige Matrix von Z-Achse Körpern auf, die Durchgangsverbindungen bilden, um Platte- zu-Platte Verkettungen zu erhalten.

Die Vielplattenanordnung von 3?ig· 1 wird gebildet, indem geeignet ausgebildete Platten unter Druck so übereinander gestapelt werden, daß Z-Achse Körper der Anschlußplatten mit zu ihnen ausgerichteten Körpern in benachbarten Platten in Verbindung treten können. In dieser Weise werden von Platte zu Platte elektrische Verkettungen erhalten, wobei gewünschte Schaltungspunkte von außerhalb des Stapels zugänglich gemacht werden können.

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Wie nachfolgend in größerer Einzelheit beschrieben werden wird, werden die koaxialen X- Y- und Z-Verkettungen in der Anordnung von Fig· 1 typischerweise erhalten, indem ^ede der leitenden (z.B. Kupfer-) Platten so bearbeitet wird, daß die gewünschten X- Y- und £~Achse Leiter innerhalb des Profils der Platte durch Isolieren ausgewählter Inselabschnitte vom Rest des Plattenmaterials entstehen* Der isolierte Inselabschnitt wird physikalißch von der Platte gehalten und iet von dieser durch dielektrisches Material elektrisch isoliert, das zum Ersetzen des entferneten Platterinia^ terials eingeführt worden ist.

Bevor der innere Aufbau der Plattenanox*dnungen sowie ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der Platten beschrieben wird, sei anhand von Fig_£ 2 gezeigt, wie der Plattenstapel 10 von Fig. 1 typischer w ei ce innerhalb eines geeigneten Metallgehäuseε 20 angeordnet werden kann. Gemäß Fig. 2 ist ein Plattenstapel 10 in dem Gehäuse 20 zwischen einem Anschlußblock 24 und einer oberen Druckplatte 26 angeordnet· Der Anschlußblock 24 enthält Ausganganschlußlclemmeii 24a, die über isolierte Durchgangsleiter und eine Ausgangsanschlußplatte 16a so mit dem Stapel 10 elektrisch verbunden sind, daß eine günstige elektrische Verbindung des Stapels und des Gehäuses su äußeren elektrischen Schaltkreisen ir-cglicn ist. Der Stapel wird in Richtung der Z-Achse mittels eines elastischen Druckkissens 28 unter Druck gehalten, das gegen die Platte 26 drückt· Das Druckkissen 28 wird durch eine mittels Bolzen 32 befestigte Deckplatte 30 in Zusar drücktem Zustand gehalten. Die Deckplatte 30 und die wände 34 sind in Abständen mit langgestreckten Rippen -5S versehen, die senkrecht nach außen abstehen. Die Rippen 36 eige nen in bekannter V/eise zur Maxifliierung άβΰ liärßieübergar.gf: vom Genauso 20 zum umgebenden Kühlmedium« Um "einen put en War-'jieübergang vom fStapol 10 der Fir. 1 zu den Gehdun-.v;ändGii ?.u erhalten, sind mehrere Platten, wiv> s.,B. die Ansrchlußplatteu

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»it voraugsweise einstückig, mit den Platten ausgebildeten Ätetischen Fingern 37 versehen, die sich vom Plattenumfang nach außen erstrecken· Nach Einsetzen des Stapels in das Gehäuse berühren gemäß PIg. 2 die Finger die Innenoberfläche der Gehäusewände, um damit zu diesen einen guten Wärmeübergang zu schaffen. Zum· seitlichen Ausrichten des Stapels 10 in dem Gehäuse 20 sind an den Platten Keilnuten 38 (Fig. 1) vorgesehen, die mit Keilen 39 zusammenwirken.

Wie zuvor ausgeführt, können alle Platten als unter drei Typen fallend angesehen werden, nämlich als Komponentplatten 12, Verkettungsplatten 14 und.Anschlußplatten 16. Alle Platten besitzen einen ganz ähnlichen Grundaufbau insofern, als ,jede Platte aus einem leitenden Material, wie z.B. aus Kupfer, baeteht und innerhalb ihres Profile Abschnitte besitzt, die vom Rest der Platte elektrisch isoliert sind, um die gewünschten X-,Y- und Z-Verkettungen zu schaffen.

Pig» 3 und 4 zeigen einen Abschnitt einer Komponentplatte mit einer auf eie montierten und mit ihr verbundenen aktiven Schaltungseinheit 40. Die Komponentplatte 12 weist innerhalb ihres Profils eine Vielzahl von Z-Achse Körpern 42 auf. Jeder Körper 42 bildet eine vom Rest der Platte durch dielektrisches Material 44 isolierte Insel. Das dielektrische Material 44 ist in öffnungen angeordnet, die eich zwischen der Ober- und Unterseite 46 bzw. 48 der Platte erstrecken und an dieser Ober- bzw. Unterseite freiliegen. Jeder in Fig. 3 and 4 gezeigte Korper 42 wird also-innerhalb einer sich"durch die Platte erstreckenden öffnung durch dielektrisches Material 44 gehalten, das don Körper sowohl tragt als auch elektrisch von dem restlichen Plattenraaterial 50 isoliert· Die In Fig« 3 und 4 gezeigten Körper 42 sind vorteilhaft in einer gleichförmigen x-echtwinfcrligeu Matrix angeordnet, s.B. auf 50/1000 Zeil Hittelpunktatstand (on 50 mill centers) sowohl in X-&3 f. auch in Y-Richtung.

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Die Schaltungseinheit AO ist eine übliche, mit einer Vielzahl von Anschlüssen versehene Einheit. Es ist wesentlich, daß iJeder der Anschlüsse der aktiven Einheit »it einem anderen Z-Achse Körper 42 in der Komponentplatte 12 verbunden werden kann· Um ^eden der Anschlüsse der Einheit mit einem anderen Z-Achse Körper verbinden zu können, ist die Platte 12 so ausgebildet, daß an ihr ein Bereich von der aktiven Einheit 40 entsprechender Gestalt geschaffen wird, in dem X- Y- Leiter_;die sich innerhalb der Plattenebene von einer Vielzahl von Z-Achse Körpern erstrecken, enden. Beispielsweise ist ein Körper 52 mit- einem X- Y- Leiter 54 elektrisch verbunden, der sich in der Plattenebene erstreckt und an einem Anschlußpunkt 56 in dem Plattenbereich endet, in dem die Einheit 40 zu montieren ist. Wie erwähnt, erstreckt sich der Körper 52 zwischen der Ober- und Unterseite 46 bzw. 48 der Platte und liegt er an dieser Ober- bzw. Unterseite frei. Der mit dem Körper 52 verbundene X- Y- Leiter 54 erstreckt sich in der Plattenebene zwischen der Ober- und Unterse5.te 46 bzw» 48 in Abstand davon» Er endet unterhalb der Einheit 40 in dem Anschlußpunkt 56* der sich zur Plattenoberseite 46 erstreckt und an dieser freiliegt. Dielektrisches Material 57 umgibt den Körper 52, den Leiter 54 und den Anschlußpunkt 56, um diese von dem restlichen Plattenmaterial zu isolieren. Leitendes Material 60, wio z.B. eine geringe Menge eines Lötmittels verbindet den Anscbliißpunkt 56 mit einem Anschlußpunkt an der Einheit 40.

Es ist erkennbar, daß der Körper 52 einen zentralen Leiter bildet, der von dem leitenden Plattenmaterial 50 umgeben, jedoch von diesem durch dielektrisches Material isoliert ist, wodurch ein Koaxialleiter entsteht· V/ie spater vollständig klar werden wird, bilden in der fertigen Stapelschaltungsanordnung von Fig. 1 die X- Y- Leiter 5<'!- innerhalb jeder Platte ebenfalls zentrale Leiter von Koaxialverkettungen, da jeder Leiter koaxial von dem restlichen Material de?? Platte,

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in deren Profil er liegt, und von dem Material benachbarter Platten« die in dem Stapel oberhalb und unterhalb angeordnet sind, ungeben ist· Die Anzahl, Größe und die Abstände der Z-Achse Körper und der X-Y-Leiter in den verschiedenen Platten werden mit anderen Worten mit Bezug auf den für die Anordnung beabsichtigten Betriebsfrequensbereich gewählt, so daß alle Verkettungen innerhalb eines Stapels, d.h. sowohl , die innerhalb der Platten- als auch die zwischen den Platten als Koaxialverkettungen ausgeführt sind.

Fig. 5 zeigt einen !Peilabschnitt einer Verkettungsplatte 14, die, wie zuvor erwähnt, sowohl X- Y- als auch Z-Achse Verkettungen umgrenzt. Die Verkettungen in der Platte 14 sind wie die zuvor beschriebenen Verkettungen in der Platte 12 aufgebaut. Eine typische Platte 14 besitzt daher eine Vielzahl von Z-Achse Körpern 70» die sich zwischen der Oberseite 72 und der Unterseite 74 der Platte 14 erstrecken. Der Z-Achse Körper 70 iBt nit einem anderen Z-Achse Körper 76 zv B. mittels eines zurückgesetzten X- Y- Leiters 73 verbunden· Wie zuvor anhand der Pig. 3 und 4 beschrieben, sind sowohl die X- Y- Leiter und die Z-Achse Körper von dielektrischem Material 80 umgeben, das eine elektrische Isolation zum restlichen Plattonmaterial 82 schafft·

Fig· 7 und 8 zeigen eine Anschlußplatte 16, die eine Vielzahl von vorzugsweise in einer gleichförmigen rechtwinkligen Matrix angeordneten Z-Achse Körpern 86 besitzt. Jeder Z-Achse Körper 86 ist vollständig von dielektrischem Material 88 umgeben, das den Körper hält und ihn elektrisch von dem rest- · · liehen Plattenmaterial 90 isoliert» Jeder Z-Achse Körper 86 liegt an der Ober- und Unterseite 92 bzw, 94 der Platte frei. Verforrabare (malleable) Kontakte 96 sind vorteilhaft an bei·=- den Enden jedes Körpers 86, d.h. sowohl an der Oberseite 92 als auch an der Unterseite 94 angeordnet. Wie nachfolgend erkennbai», sind in dem Stapel periodisch Anschlußplatten ange-

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ordnet, um Z-Achse Verkettungen zu Platten oberhalb und unterhalb, die entweder Verkettungs- oder Komponentplatten sein können, herzustellen. Die verformbaren Kontakte 96 bestehen aus einem dehnbareren Material als die Z-Achse Kupferkörper , so daß beim unter Drucksetzen des Stapels innerhalb des Gehäuses 20 von Fig. 2 die Kontakte 96 durch den Angriff der ausgefluchteten Z-Achse Körper in benachbarten Platten verformt werden, um dadurch einen guten Zusammenschluß zwischen den Platten herzustellen.

Zusätzlich zu den auf beiden Oberflächen der Anschlußplatten 16 ausgebildeten Kontakte 96 sind ähnliche verformbare Kontakte 98 auf der restlichen Oberfläche 90 der Platte 16 vorgesehen, um einen guten Zusammenschluß zwischen xLen Plattenoberflächen zu schaffen.

Fig. 9 zeigt den Querschnitt eines typischen Stapels 10, wie er in Fig· 1 dargestellt ist und der Komponentplatten, Anschlußplatten und Verkettungsplatten besitzt. Die in Fig.9 dargestellte Komponentplatte 100 ist im wesentlichen identisch mit der in Fig. 3 und 4 gezeigten Komponentplatte. Die in Fig. 9 gezeigte Anschlußplatte 102 entspricht im wesentlichen der Anschlußplatte von Fig. 7 und 8 mit der Ausnahme, daß ein Abschnitt 104 aus ihr herausgeschnitten ist, um Raum für die aktive Einheit 40 zu schaffen.

Wie in Fig. 9 gezeigt, sind mehrere Füllplatten 106 über die Anschlußplatte 102 gestapelt, um die Höhe der aktiven Einheit 40 auszugleichen. Die Füllplatton 106 sind im wesentlichen identisch mit der Anschlußplatte 102 insofern, als sie eine Matrixanordnung von Z-Achse Körpern auf v/eisen. Mehrere der Füllplatten können zusammengeschmolzen werden, um einen Plattenstapel zu bilden. Die Füllplatten können auch infolge des von dem Gehäuse 20 ei ην/irk enden Druckes in Z-Richtung zusammengeschlossen werden. Im letzteren Falle werden die Püll-

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platten 106 so ausgewählt, daß nur alternierende Schichten verformbare Kontakte aufweisen, um sicherzustellen, daß die Z-Achse Verkettungen von einer Platte zur anderen immer zwischen einem verformbaren Kontakt und der gegenüberliegenden Oberfläche eines ausgefluchteten Z-Achse Körpers gebildet sind.

Über die Füllplatten 106 ist eine Standardaiiochlußplatte gestapelt, über der sich eine Verkettungsplatte 109 anschließt.

In Anbetracht der Tatsache,, daß der Druck in Z-Achsenrichtung möglicherweise nicht ausreichend durch Bereiche des Stapels übertragen wird, die mit don aktiven Einheiten vertikal ausfluchten, und um hochzuverlässige Zusammenschlüsse zwischen den Platten sicherzustellen, ist es vorteilhaft, alle erforderlichen Z-Achse Verkettungen in dem die aktiven Einheiten umgebenden Bereich und weniger in Bereichen anzuordnen, die mit den aktiven Einheiten vertikal ausfluchten.

Auch wenn die Vielplattenancrdnung von Fig. 1 bevorzugt aus einem Plattenstapel aufgebaut wird, indem alternierende Platten mit verformbaren Kontaktenvjagesehen sind, um Platte- zu-Platte Verkettungen herzustellen, so kann es in gewissen Situationen (z.B. bei Verwendung sowohl von Verkettungsplatten als auch von Füllplatten) zweckmäßiger sein* eine Gruppe von Platten zur Bildung einer Verbundplatte zusammenzuschmelzen. In solch einem Fall ist es lediglich erforderlich, eine Anschlußplatte zwischen die zusammengeschmolzene Plattengruppe und die nächsfcbenachbarte Platte einzuschaltee.

Fi.gr. 10 erläutert ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Anschlußplatte gemäß Fig. 7 und 8,

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Gemäß Fig. 10 wird im Verfahrensschritt 1 eine Metallfolie oder -platte 110 passender Größe und Dicke vorbereitet. Die Folie 110 besteht zweckmäßig aus Berylliumkupfer.

Als VerfahrensBchritt 2 schließt sich ein Präzisionsstanzen an, um in der Oberseite 112 der Folie 110 Ausnehmungen 114-gemäß einem vorbestimmten Muster der Z-Achse Körpersegmente 115 bzw. entsprechend dem Muster der in der Anschlußplatte auszubildenden Z-Achse Körper zu formen. Für diesen Zv/eck geeignete Präzisionsstanzverfahren sind allgemein bekannt*

Im Verfahrensschritt 3 werden die gestanzten Ausnehmungen 114· mit dielektrischem Material 116, wie beispielsweise mit dielektrischem Epoxiharz mit geeigneten mechanischen und elektrischen Eigenschaften, aufgefüllt. Überschüssiges dielektrisches Material wird beispielsweise durch Abschmirgeln entfernt.

Im Verfahrensschritt 4 werden verfonabare Kontakte- 120 auf jedem der Z-Achse Körpersegmente 115 sowie an Zwischenpositionen auf der Folien- bzw. Plattenoberseite 112 in Übereinstimmung zu der in Fig. 7 und 8 dargestellten Anschlußplatte ausgebildet. Diese verformbaren Kontakte 120 können mittel? bekannter, selektiver chemischer Ätz- und Elektroplattierverfahren erzeugt werden.

Im Verfahrensschritt 5 wird eine ausreichende Schichtdicke von der Unterseite 110 der Folie 110 beispielsweise durch Abschmirgeln oder Ätzen abgetragen, so daß eine neue Unterseite 118' entsteht, in der das dielektrische Material 116 freiliegt und dadurch ,'jedes der Z-Achse Körper-segmente 11S von der Folie elektrisch isoliex^t ist. Die so isolierten Z—Achse Körpersegmente 11S bilden dann die in der Folie bsw. Hatte gewünschten Z-Achse Körper.

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Im V erfahrene schritt 6 werden sodann verformbare Kontakte 120 an dem anderen Ende ^edes Z-Aehse Körpers und ebenfalls an geeigneten Zwischenpositionen auf der Unterseite 118' ausgebildet, wonach eine Anschlußplatte entsprechend der Ausbildung gemäß Fig. 7 und 8 erhalten ist.

Fig. 11 zeigt ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von X- und / oder Y-Achse Leitern zusammen mit Z-Achse Körpern in einer Platte, wie es z«B. für die in Fig. 3 und 4· dargestellte Koraponentplatte oder für die in Fig. 5 und 6 gezeigte Verkettungsplatte erforderlich ist.

Gemäß dem Verfahrensschritt 1 in Fig. 11 wird eine Metallfolie 122 passender Größe und Dicke vorbereitet, die vorzugsweise aus Berylliumkupfer besteht.

Im Verfahrensschritt 2 wird die Oberseite 124 einer Präzisionsstanzung unteivorf en , um erste Ausnehmungen 134 zu bilden, die das in der Folie bzw. Platte zu formende X- Y- und Z-Achse Verkettungsmuster bestimmen, und um ebenfalls zweite Ausnehmungen 133 geringerer Tiefe zu erzeugen, die festlegen, in welcher Tiefe die X- und Y-Leiter unterhalb der Folienoberfläche 124 verlaufen werden. Die Ausnehmungen 134 umgrenzen nicht nur die Z-Achse Körpersegmente 136, welche die Z-Achse Körper der Folie bzw. Platte bilden, sondern sie bestimmen auch die Breite der X- und Y-Leitersegmente 140, welche die in der Folie bzw· Platte vorzusehenden X- und Y-Achse Leiter bilden. Me Ausnehmungen I3S geringerer Tiefe bestimmen lediglich die Oberceite der X- und Y-Loitersegaieiite 140 und damit die Tiefe, in der diese unterhalb der oberen Folienoberfläche 124 verlaufen.

Im Verfahreneschritt 3 werden die Ausnehmungen 134 und 138 mit dielektrischem Material 144 aufgefüllt, wobei überschüssiges dielektrisches Material beispielsweise durch Abnchmir-βο1;ι entfernt wird·

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Ib Verfahrensschritt 4 wird eine ausreichende Schichtdicke von der Unterseite 126 beispielsweise durch Abschmirgeln oder Ätzen abgetragen, so daß eine neue Unterseite 126' entsteht, in der das dielektrische Material 144 freiliegt und dadurch sowohl die Z-Achse Segmente I36 als auch die X- und Y-Leitersegmente 140 elektrisch isoliert sind·

Im Verfahrensschritt 5 werden dann die unteren Oberflächen der X- und / oder Y-Leitersegmente 140 von der Unterseite 126¹ abgesetzt, was vorteilhaft durch selektives chemisches Ätzen erfolgen kann. Die entstandenen X- und Y-Leitersegmente 140 sind dann von beiden Polienoberflächen abgesetzt. Zusammen mit den Z-Achse Körpersegmenten I36 entsprechen sie dann den Σ-, Y- und Z-Verkettungen für die in Fig, 3 bis 6 dargestellten !Component- und Verkettungsplatten.

Verfahrensschritt 6 können die während des Verfahrensschritts 4 in den X- und / oder Y-Leitersegmenten 140 herausgeätzten Ausnehmungen mit einem dielektrischen Material 144 aufgefüllt werden. Mir die meisten Anwendungcfälle ist dies jedoch nicht erforderlich, da das zuvor zugegebene dielektrische Material 144 in der Regel ausreicht, um einen genügenden Halt und elektrische Isolation nu gewährleisten.

In einer typischen Ausführuixgeforrn kann das in Fig- 2 gezeigte Gehäuse 20 eine Höhe von etwa 4 cm aufweisen, während die Breite und Tiefe des Gehäuses jeweils etwa 7 cm betragen. Der Stapel 10 kann dann eino Höhe von ca 2,3 cm und eine Breite und Tiefe von etwa 4,8 era besitzen. Ein aktives Ochaltungs- elenent kann typischerweise eine .Größa von etwa 1,5 ca? aufweisen, so· daß etwa 4 Elemente von einer Koriponentplatte retragen werden können. Sur Bestimmung der für ein Schaltungselement erforuerlichen Plattenfläche (d.h. Zeilgröße) sollte berücksichtigt werden, wieviele freie (unverbundene) Z-Achse Körper erforderlich sind, um Systcnplattenlogik oberhalb ur-5

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Unterhalb der Zelle zu verketten. Im allgemeinen werden etwa 1,5 freie Z-Achse Körper für Jeden Elementenanschluß benötigt. Ein beispielhafter Schaltungsstreifen mit 44 Leitungen würde deshalb 44 χ 2,5 = 110 Z-Achse Körper zur Systemverkettung benötigen. In einer typischen 12 x. 12 Matrix von Körpern wurden beispieleweise 25 Körper mit den Elementen ausgefluchtet und damit unbrauchbar sein. Die restlichen 119 Körper wären zur Schaltungs- und Systemverkettung verfügbar. Die erforderliche Zellengröße ist deshalb von der standardisierten 5Ö/1OOO Zoll-Matrix (50-mill matrix) der Durchgangskörper und vom Faktor 2,5 χ Anzahl der Schaltungsleiter bestimmt. Es sei angenommen, daß die 44-Leiter Elementenzelle in der Plattenebene etv/a 1,5 cm x_#1 ,5 cm = 2,25 cm ^ und in der Höhe etwa 1,2 mm mißt.Da jedem Element im Durchschnitt 2 Verkettungsplatten zugeordnet sind, die einschließlich den Anschlußplatten insgesamt etwa 0,48 mm dick sind und die gleiche Zellenfläche (2,25 cn£) aufweisen, kann das Zellenvolumen durch Multiplikation der Zellenfläche mit der Summendicke einer Verkettungsplatte (typischerwoise etwa 0,48 mm), einer Komponentplatte (typischerweise etwa 1,2 mm) und zweier Anschlußwände (jede typischerweise 0,12? mm) berechnet werden. Beispielsweise ergibt sich darm 2,25 cm χ (0,48 mm + 1,2 mia + 0,254 ma) « 435 ram"⁵ (0,0276 cubic inch) / Element (2,3 Elemente / cm- .= 36 chips / cubic inch).

Da ein 44-Leiter MOS FEB Element etv/a 1CO Gatter oder mehr enthält, beträgt die Schaltungsdichte in dein Plattenstapel typischerweiße 100/435 mm-^ =- 23C Getter / cirr (3600 Gatter / cubic inch).

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Claims

~ 16 - Patentansprüche

1.y Verfahren zur Erzeugung einer Vielzahl im Abstand von einander angeordneter elektrisch isolierter Durchgangsverbindungen in einer leitenden Folie oder Platte gemäß einem vorbestimmten Muster, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Präzisionsprägen einer Oberfläche (112, 124) der leitenden Folie bzw. Platte (110, 122), um entsprechend dem vorbestimmten Muster eine Vielzahl in sich geschlossener Ausnehmungswege (114, 134), die Durchgangsverbindungssegmente (115» 136) bilden, zu erzeugen,

Einbringen eines dielektrischen Materials (116, 144) in die geprägten geschlossenen Ausnehmungswege und

Abtragen einer ausreichenden Schichtdicke von der gegenüber liegenden Oberfläche (118, 126) der. leitenden Jolie bzw. Platte, um die Durchgangsverbindungssegmente elektrisch von der Folie bzw. Platte zu isolieren, wobei das dielektrische Material dazu dient, die . so gebildeten Durchgongsverbindungen einerseits in der Folie bzw. Platte zu halten und sie andererseits von dieser elektrisch zn isolieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Abtragen der Schichtdicke durch Abschmirgeln oder Sandstrahlen erfolgt.

3- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Abtragen der Schichtdicks durch chemisches Atzen erfolgt.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß in der leitenden F-Qlie bzw. Platte (122) zusätzlich zumindest ein elektrisch isolierter Leitar (14-0) erzeugt wird, der einem vorbestimmten Weg folgend parallel zur Folie bzw. Platte verläuft,

5* Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der parallel zur Folie bzw. Platte (122) verlaufende, elektrisch isolierte Leiter (140) durch folgende Verfahrensschritte erzeugt v/ird:

Präzisionsprägen zusätzlicher Ausnehmungen (134-) . in der einen Oberfläche (124) die so geformt "sind, daß. sie auf dem vorbestimmten Weg ein Leitersegment (140) bilden und

Einbringen eines dielektrischen Materials (144-) in die zusätzlichen Ausnehmungen, wobei die zusätzlichen Ausnehmungen eids genügende Tiefe aufweisen, so daß das iieitersegment nach Abtragen der Schichtdicke von der gegenüberliegenden Folien- bzw. Plattenoberfläche (126) durch das dielektrische Material ebenfalls von der leitenden Folie bzw. Platte elektrisch isoliert und in der Folie bzw. Platte gehalten ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Oberfläche (124) an den den LeiterSegmenten (140) entsprechenden Stellen zusätzlich zweite Ausnehmungen (138) geringerer Tiefe piräzisionsgeprägt werden, um das Leitersegment von dieser Oberfläche abzusetzen*

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch die gegenüberliegende Oberfläche des Leitersegraentes (140) von der anderen Folien- bzw. Plattenoberfläche (12G¹) abgesetzt wird, nachdem die Schichtdicke

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abgetragen worden ist, so daß der resultierende Leiter von beiden Folien- bzw. Plattenoberflächen abgesetzt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Absetzen der gegenüberliegenden Oberfläche des Leitersegraentes (140) durch selektives chemisches Ätzen erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet» daß auch in die Ausnehmungen auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Lsitersegaientes (140) dielektrisches Material (144) eingebracht wird.

10. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens ein Ende jedes isolierten Durchgangsverbindungssegmentes (115, 136) ein leitender Kontakt (120) aufgebracht wird, dessen Material unter Druck stärker verformbar ist als das leitende Folien- bzw. Plattenmaterial.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet^ daß zusätzlich unter Druck verformbare Kontakte (120) auf zumindest eine Pollen- bzw. Plattenoberfläche (112, 118; 124, 126) zwischen den Durchgangsverbindungen (115, 136) aufgebracht werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsverbindungen (115, 136) und die zusätzlichen, unter Druck verformbaren Kontakte (120) in einem gleichmäßigen Master angeordnet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß gleichförmige Küster unter Druck verformbarer Kontakte (120) auf beide Enden der Durchgangsver-bindungssegmente (115, 136) und auf beide Pollen- bzw. Fl uttenoberflachen (112, 118; 124, 126) eufgebracht worden.

409812/0342

14·. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Herstellen der Durchgangsverbindungen (115, 136) und des zumindest einen isolierten Leiters (140) gleichzeitig erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9 oder 14-, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Vep des Leiters (140) so gewählt wird, daß der Leiter zumindest mit einer Durchgangsverbindung (115, 136) elektrisch verbunden ist.

4098 1 2/08A2