DE2359152C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der elektrischen Anschlüsse einer integrierten Schaltung auf einem Halb­ leiterplättchen entsprechend dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist aus der Ver­ öffentlichung im IBM Technical Disclosure Bulletin Bd. 13, Nr. 3, August 1970, Seite 622 bekannt.

Solche Anschlüsse von integrierten Schaltungen dienen dazu, diese mit anderen elektrischen Bauelementen, beispielswei­ se mit den integrierten Schaltungen von anderen Halbleiter­ plättchen zu verbinden. Sie dienen aber auch zur Durchfüh­ rung von Prüfungen vor dem Zusammenbau des Halbleiterplätt­ chens mit dem Substrat.

Zur Durchführung solcher Tests werden Tastspitzen in Kon­ takt mit den Anschlüssen gebracht, und nach Herstellung des ohmschen Kontaktes mit den Anschlüssen werden den Tastspitzen entsprechende Spannungen und Ströme zugeführt.

Je nach der gewählten Anordnung der Anschlüsse muß bisher ein entsprechend angepaßtes Prüfwerkzeug mit den zugehörigen Tastspitzen bereitgestellt werden. Da andererseits zwischen den Tastspitzen ein bestimmter Winkelabstand eingehalten werden muß, wird dadurch wiederum die Anzahl der auf einem Halbleiterplättchen unterzubringenden Anschlüsse und damit auch die Anzahl der integrierten Schaltungen, die auf einem Halbleiterplättchen untergebracht werden können, begrenzt.

Diese Halbleiterplättchen angeordneten integrierten Schaltungen werden vornehmlich in Computern verwendet. Bei diesen Maschinen tritt im Betrieb eine beträchtliche Ände­ rung der Temperatur auf, die zur Folge hat, daß wegen des Unterschiedes der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwi­ schen dem Halbleiterplättchen und dem Substrat die Anschlüs­ se, die das Halbleiterplättchen mit dem Substrat verbinden, einer Schubspannung ausgesetzt sind. Die unter diesem Aspekt zu erwartenden Probleme werden gemäß der DE-OS 19 33 547 vermieden, wenn der Träger aus dem gleichen Halbleitermate­ rial wie die integrierten Halbleiterelemente besteht. Darin liegt jedoch ersichtlich eine erhebliche Einschränkung für den konstruktiven Aufbau, zu der man nicht in allen Fällen bereit oder in der Lage ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, für die elektrischen Anschlüs­ se einer derartigen integrierten Schaltung eine Anordnung anzugeben, die eine bessere Zugänglichkeit bei der Prüfung der Schaltung mittels Tastspitzen sowie eine gleichmäßigere Verteilung der auftretenden Schubspannungen bietet. Die zur Lösung dieser Aufgabe nach der Erfindung vorgesehenen Maß­ nahmen finden sich in den Patentansprüchen.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Anordnung durch die in Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Erfindung wird anhand eines durch die Zeichnungen er­ läuterten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch in Draufsicht ein Halbleiter­ plättchen mit integrierten Schaltungen und den in konzentrischen Kreisen angeordneten Anschlüssen sowie mit Tastspitzen;

Fig. 2 im Ausschnitt vergrößert einen Querschnitt des Halbleiterplättchens und des Substrats, auf dem es befestigt ist.

In Fig. 1 ist das quadratische Halbleiterplättchen mit 10 bezeichnet. Auf dem vorzugsweise aus Silizium bestehenden Halbleiterplättchen 10 sind die durch strichpunktierte Linien angedeuteten integrierten Schaltungen 11 angeordnet. Jeder der integrierten Schaltungen 11 ist mit einem metalli­ schen Anschluß 12 verbunden, der sich durch die isolierende Oberfläche 14 des Halbleiterplättchens, die beispielsweise mit Quarz bedeckt sein kann, erstreckt. Die intergrierten Schaltungen 11 sind dadurch mit einer Metallschicht verbun­ den, die unterhalb der isolierenden Fläche 14 liegt.

Die Anschlüsse 12 sind in vier konzentrischen Kreisen ange­ ordnet. Zwanzig Anschlüsse 12 bilden den inneren Kreis 15, und zwanzig Anschlüsse 12 bilden den benachbarten Kreis 16. Dreißig Anschlüsse 12 bilden den äußeren Kreis 17, und drei­ ßig Anschlüsse 12 bilden den innen anschließenden Kreis 18. Damit befinden sich hundert Anschlüsse 12 auf dem Halblei­ terplättchen 10. Die Anschlüsse 12 des inneren Kreises 15 sind jeweils 18° voneinander entfernt. Ebenso sind die An­ schlüsse des Kreises 16 jeweils 18° voneinander entfernt. Die Anschlüsse des Kreises 16 sind gegen die Anschlüsse des Kreises 15 versetzt angeordnet, so daß der Winkelabstand eines Anschlusses des Kreises 15 zum nächsten Anschluß des Kreises 19 9° beträgt.

Die Anschlüsse des äußeren Kreises 17 sind jeweils 12° von­ einander entfernt, ebenso wie die Anschlüsse des innen be­ nachbarten Kreises 18. Die Anschlüsse der Kreise 17 und 18 sind ebenfalls gegeneinander versetzt angeordnet, so daß der Winkelabstand zwischen einem Anschluß des Kreises 17 und dem nächsten Anschluß des Kreises 18 6° beträgt.

Durch diese Anordnung der Anschlüsse 12 können freitragende, einseitig eingespannte Tastspitzen 19 mit den Anschlüssen zweier benachbarter Kreise 17 und 18 und freitragende Tast­ spitzen 20 mit den Anschlüssen der benachbarten Kreise 15 und 16 in Eingriff gebracht werden. Die Tastspitzen 19 und 20 sind in voneinander verschiedenen, zueinander parallelen Ebenen angeordnet. Die Tastspitzen 19 sind an eine Seite eines ringförmigen Trägers und die Tastspitzen 20 an der an­ deren Seite des ringförmigen Trägers befestigt. Durch geeig­ nete Abmessungen der Durchmesser der gegenüberliegenden Sei­ en des Trägerringes kann die Länge der Tastspitzen 19 und 20 diesselbe sein.

Die Tastspitzen 19 und 20 dienen dazu, die intergrierten Schaltungen 11 des Halbleiterplättchens 10 zu prüfen vor dem Verbinden des Halbleiterplättchens 10 mit dem Substrat 21 (Fig. 2). Wenn die Schaltungen 11 zufriedenstellend ar­ beiten, wird das Halbleiterplättchen 10 mit dem Substrat 21 verbunden, das vorzugsweise aus einem geeigneten keramischen Material mit isolierenden Eigenschaften, wie Aluminiumoxid, besteht.

Das Halbleiterplättchen 10 wird mit dem Substrat 21 mit Hil­ fe der Anschlüsse 12 verbunden, die beispielsweise Kügelchen aus Lötzinn aufweisen. Die Anschlüsse 12 werden mit metalli­ sierten Bereichen 22 verbunden, die auf der Oberfläche 23 des Substrates 21 angeordnet sind. Die metallisierten Berei­ che 22 sind in derselben Konfiguration angordnet wie die Anschlüsse 12, so daß jeder Anschluß 12 in Kontakt mit ei­ nem metallisierten Bereich kommt. Die Bereiche 22 sind somit ebenfalls in vier konzentrischen Kreisen angeordnet.

Zum Ausrichten der Anschlüsse 12 auf die metallischen Berei­ che 22 dient der Anschluß 24 (Fig. 1) auf dem Halbleiter, plättchen 10. Das Verbinden der Anschlüsse 12 mit den Berei­ chen 22 kann in einer bekannten Technik zum Verbinden von Lötzinn-Kügelchen mit metallischen Elementen des Substrats bestehen.

Die metallischen Bereiche 22 sind jeweils mit verschiedenen und voneinander getrennten metallisierten Schichten 25 ver­ bunden. Jede der metallischen Schichten 25 führt zu geeigne­ ten Anschlußmitteln, z. b. zu Stiften. Diese Stifte können verschiedene Schichten 25 miteinander verbinden, wodurch die Schaltungen verschiedener Halbleiterplättchen miteinander verbunden werden. Wie aus den in Fig. 2 dargestellten Teilen der Schichten 25 ersichtlich ist, sind die dem metallisier­ ten Bereichen 22 zugeordneten Schichten 25 vertikal vonein­ ander getrennt. Damit weist das Substrat 21 dreißig Lagen 25 auf, die eine oberste Ebene von Metallschichten bilden. Dreißig weitere Lagen von Schichten 25 bilden eine darunter liegende Ebene. Zwanzig Lagen von Schichten 25 bilden die unterste Ebene, und zwanzig Lagen von Schichten 25 bilden eine darüber liegendende Ebene, wenn die Anschlüsse 12 in vier konzentrischen Kreisen 15 bis 18, wie oben beschrieben, angeordnet sind.

Wenn das Halbleiterplättchen 10 mit dem Substrat 21 durch die Anschlüsse 12 verbunden ist, sind die Schaltungen 11 elektrisch mit den metallischen Schichten 25 verbunden, und das Halbleiterplättchen 10 ist mechanisch auf dem Substrat 21 mit Hilfe der Anschlüsse 12 befestigt. Wenn die aus dem Substrat 21 und den darauf angeordneten Halbleiterplättchen 10 in einen Computer eingebaut wird, sind alle Anschlüsse des äußeren Kreises 17 derselben Schubspannung bei Wärme­ änderungen ausgesetzt. Ein Brechen der Anschlüsse 12 infolge einer zu großen Schubspannung ist daher ausgeschlossen.

Die Anschlüsse 12 des Kreises 18 sind einer geringeren Schub­ spannung ausgesetzt als die Anschlüsse 12 des Kreises 17, da die Anschlüsse 12 des Kreises 18 näher am Mittelpunkt des Halbleiterplättchens 10 liegen. Ebenso sind die Anschlüsse 12 des Kreises 16 einer noch geringeren Schubspannung ausge­ setzt. Die kleinste Schubspannung tritt bei den Anschlüssen 12 des inneren Kreises 15 auf, da diese Anschlüsse dem Mit­ telpunkt des Halbleiterplättchens am nächsten liegen.

Die Anschlüsse 12 können beliebig dazu benutzt werden, den Schaltungen 11 verschiedene Potentiale zuzuführen. Anderer­ seits können die Anschlüsse 12 dazu benutzt werden, die Schaltungen 11 mit einer der metallischen Schichten 25 des Substrats 11 zu verbinden. Sie können auch, abhängig von der Anzahl und Art der Schaltungen auf dem Halbleiterplätt­ chen 10 unbenutzt bleiben.

Selbstverständlich könnnen die Anschlüsse 12 auch in einem einzigen Kreis angeordnet sein. Um dieselben Schubspannun­ gen zu erhalten, ist es auch nicht notwendig, daß die An­ schlüsse jeweils mit gleichen Winkelabständen auf einem Kreis angeordnet sind. Es ist lediglich erforderlich, daß die Anschlüsse 12 denselben Abstand vom Mittelpunkt des Halbleiterplättchens 10 aufweisen.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein einheit­ liches Prüfwerkzeug bei Halbleiterplättchen verschiedener Größe und verschiedener Schaltungen verwendet werden kann. Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es einfacher ist, die Prüfspitzen mit den Anschlüssen zu ver­ binden. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Fläche des Halbleiterplättchens vergrößert werden kann, ohne daß die Anschlüsse einer größeren, thermisch bedingten Schubspan­ nung ausgesetzt sind.

Claims (2)

1. Anordnung der elektrischen Anschlüsse einer integrier­ ten Schaltung auf der einen Hauptfläche eines Halblei­ terplättchens, wobei die Anschlüsse auf konzentrischen Kreisen um den Mittelpunkt des Halbleiterplättchens liegen und zur elektrischen Verbindung entsprechende, auf einer Hauptfläche eines Substrates ausgebildetes Anschluß-Gegenstück vorgesehen sind und dabei gleich­ zeitig zur mechanischen Befestigung des Halbleiter­ plättchens kopfüber auf dem Substrat dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (12) der intergrierten Schaltung (11) auf den konzentrischen Kreisen (15 bis 18) um den Mit­ telpunkt des Halbleiterplättchens (10) jeweils in glei­ chen Winkelabständen angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (12) in vier konzentrischen Kreisen (15, 16, 18, 17) angeordnet sind und daß die Anschlüs­ se benachbarter Kreise mit jeweils in gleichen Winkel­ abständen um den halben Winkelabstand gegeneinander versetzt angeordnet sind.