DE2415047B2 - Multichip-verdrahtung mit anschlussflaechenkonfigurationen zur kontaktierung von vier gleichen halbleiterspeicher-chips - Google Patents

Multichip-verdrahtung mit anschlussflaechenkonfigurationen zur kontaktierung von vier gleichen halbleiterspeicher-chips

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Description

Die Erfindung betrifft eine Multichip-Verdrahtung mit Anschlußflächenkonfigurationen zur Kontaktierung von vier gleichen Halbleiterspeicher-Chips, insbesondere in Flip-Chip-Technik, auf einem mit Außenkontakten versehenen Träger.
Halbleiterspeichersysteme bestehen aus einer Vielzahl monolithisch integrierter Schaltkreise, die in der Regel in Einzelgehäusen verkapselt sind. Die Weiterverdrahtung erfolgt meist durch mehrlagige gedruckte Schaltungen, in deren metallisierte Bohrungen die Anschlußstifte der Einzelgehäuse eingelötet werden. Einzelgehäuse beanspruchen jedoch relativ viel Platz auf der Verdrahtung, was mit hohen Kosten verbunden ist und durch die Länge der elektrischen Verbindungsleitungen zu langen Speicherzugriffszeiten führt.
Die Entwicklung der Flip-Chip-Technik ermöglichte es, sog. Multichip-Verdrahtungen hoher Packungsdichte herzustellen. Hierbei werden mehrere Halbleiterspeicher-Chips auf einem mit Außenkontakten versehenen Träger verdrahtet und zu einem Multichip-Baustein zusammengefaßt. Durch die kürzeren Verbindungsleitungen konnten dadurch die Speicherzugriffszeiten verkürzt werden. Eine maßgebliche Kosteneinsparung war jedoch nicht möglich, da solche Hybridschaltungen bisher eine mindestens zweitägige bzw. zweiseitige Verdrahtung benötigten. Derartige zweilagige und zweiseitige Multichip-Verdrahtungen, bei welchen die Verbindung der beiden Verdrahtungsebenen durch Stifte hergestellt wird, sind beispielsweise aus der Zeitschrift IBM Journal of Research and Development, Vol. 13, Nr. 3, Mai 1969, Seite 228, Figur 4 bekannt.
Aus »Proceedings of the technical Programme, Internepcon« (International electronic packaging & Production conference) Brighton, England, 13 bis 15. 10. 1970, Seiten Vl bis 14 und VI bis 19, Pigur 9 ist eine Multichip-Verdrahtung mit Anschlußflächenkonfigurationen zur Kontaktierung von vier gleichen Halbleiterspeicher-Chips auf einem mit Außenkontakten versehenen Träger bekannt. Auch diese bekannte zweilagige Multichip-Verdrahtung ist sehr kompliziert gestaltet und nur mit beträchtlichem Aufwand herzustellen.
■> Aufgabe der Erfindung ist es, eine Multichip-Verdrahtung anzugeben, die unter Vermeidung der obengenannten Nachteile eine einwandfreie Kontaktierung mehrerer Halbleiterspeicher-Chips ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer
ίο Multichip-Verdrahtung der eingangs genannten Art die Verdrahtung kreuzungsfrei und überwiegend bandförmig in einer Leiterebene auf dem Träger derart angeordnet ist, daß Anschlußflächen für gleiche und zusammenfaßbare Anschlüsse der vier Halbleiterspei-
cher-Chips jeweils miteinander und mit einem Außenkontakt verbunden sind und Anschlußflächen für individuelle Anschlüsse der einzelnen Halbleiterspeicher-Chips jeweils mit einem separaten Außenkontakt verbunden sind und daß die den vier Halbleiterspeicher-Chips zugeordneten Anschlußflächenkonfigurationen in der Leiterebene um einen Winkel von 90° zueinander verdreht angeordnet sind.
Damit ergibt sich eine Reihe von Vorteilen. So können durch die einlagige und kreuzungsfreieVerdrahtung die Verbindungsleitungen sehr kurz gehalten werden, was zu äußerst kurzen Speicherzugriffszeiten führt. Durch den Fortfall von weiteren Verdrahtungslagen und Dnrchkontaktierungen können die Herstellungskosten gegenüber bekannten Multichip-Verdrahtungen erheblich gesenkt werden. Außerdem können die Halbleiterspeicher-Chips auf der Multichip-Verdrahtung dicht gedrängt angeordnet werden, womit auch die Weiterverdrahtung vereinfacht werden kann. Gleiche und zusammenfaßbare Anschlüsse der vier Halbleiterspeicher-Chips für Spannungs-, Adressen-, Daten- und Signalleitungen sind jeweils miteinander und mit einem Außenkontakt verbunden, während die individuellen Anschlüsse für jeweils eine Chipselekt- und/oder Taktleitung mit separaten Außenkontakten verbunden sind. Damit kann die erforderliche Anzahl der Außenkontakte für die vier Halbleiterspeicher-Chips erheblich gesenkt und die Weiterverdrahtung weiter vereinfacht werden. So beträgt bei η Anschlüssen pro Halbleiterspeicher-Chip die maximal erforderliche Anzahl der Außenkontakte n + 3 bei einer individuellen Leitung bzw. /?+6 bei zwei individuellen Leitungen prc Halbieiterspeicher-Chip.
Vorzugsweise ist mindestens eine Leiterbahn, welche einen separaten Außenkontakt mit der zugehörigen Anschlußfläche verbindet, zwischen Anschlußflächen nicht betroffener Anschlußflächenkonfigurationen hin durchgeführt. Diese Maßnahme gestattet eine weitgehende Flexibilität bei der Gestaltung der Verdrahtung und der Anordnung der Außenkontakte auf dem Träger.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Multichip-Verdrahtung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine besonders einfache Multichip-Verdrahtung mit sechs Anschlußflächen pro Halbleiterspeicher-
feo Chip in der Draufsicht,
Fig.2 die in Fig. 1 dargestellte Multichip-Verdrahtung mit aufgelöteten Halbleiterspeicher-Chips ebenfalls in der Draufsicht,
F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie MI-III der F i g. 2
hi und
Fig.4 eine Multichip-Verdrahtung mit zwanzig Anschlußflächen pro Halbleiterspeicher-Chip in der Draufsicht.
Fig. 1 zeigt einen Träger I, der beispielsweise aus Al2O3-Keramik besteht, mit Anschlußkonfigurationen 2, 3, 4 und 5 zur Kontaktierung von vier gleichen Halbleiterspeicher-Chips. Die nebeneinanderliegenden Anschlußflächenkonfigurationen 2, 3, 4 und 5 sind um einen Winkel von 90° verdreht zueinander angeordnet, was durch die abgeschrägten Kanten 6 der strichpunktiert dargestellten Umrißlinien angezeigt ist. Durch diese verdrehte Anordnung sind die einander diagonal gegenüberliegenden Anschlußflächenkonfigurationen 2 und 4 bzw. 3 und 5 um einen Winkel von 180" zueinander verdreht, so daß alle einander entsprechenden abgeschrägten Kanten 6 diagonal nach außen gerichtet sind. Jede der Anschlußkonfigurationen 2 bis 5 umfaßt fünf Anschlußflächen 7 für die Anschlüsse der Spannungs-, Adressen-, Daten- und Signalleitungen und eine Anschlußfläche 8 für den Anschluß der Chipselektleitungen der einzelnen zu kontaktierenden Halbleiterspeicher-Chips. Sämtliche einander entsprechenden Anschlußflächen 7 sind durch bandförmig· geführte Leiterbahnen 9 jeweils miteinander und mit Außenkontakten 10 verbunden. Die Anschlußflächen 8 sind durch Leiterbahnen 11, die innerhalb des Bandes der übrigen Leiterbahnen 9 geführt sind, jeweils mit einem separaten Außenkontakt 12 verbunden. Teilweise sind die Leiterbahnen 11 zwischen den Anschlußflächen 7 bzw. 8 nicht betroffener Halbleiterspeicher-Chips hindurchgeführt.
Fig. 2 zeigt die in Fi g. 1 dargestellte Multichip-Verdrahtung mit aufgelöteten Halbleiterspeicher-Chips 13, 14,15 und 16. Die um einen Winkel von 90° zueinander verdrehte Einbaulage der Halbleiterspeicher-Chips 13 bis 16 ist durch ihre abgeschrägten Ecken 17 verdeutlicht.
F i g. 3 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie IH-III der F i g. 2. Auf dem Träger 1 liegen die Leiterbahnen 9 bzw. 11, welche zu den zugehörigen Anschlußflächen 7 bzw. 8 führen. Der Halbleiterspeicher-Chip 14 ist mit seinen Anschlußhöckern 180 fest mit den Anschlußflächen 7 bzw. 8 verbunden. Für die Kontaktierung eignet sich die Flip-Chip-Technik besonders gut, andere bekannte Verbindungstechniken können jedoch auch angewandt werden.
Fig.4 zeigt eine erfindungsgemäße Multichip-Verdrahtung mit zwanzig Anschlußflächen pro Halbleiterspeicher-Chip, die nach dem Prinzip der vorstehend beschriebenen Multichip-Verdrahtung aufgebaut ist. Auf einem Träger 18 sind Anschlußflächenkonfigurationen 19, 20, 21 und 22 zur Kontaktierung von vier gleichen Halbleiterspeicher-Chips jeweils um einen Winkel von 90° zueinander verdreht angeordnet. Jeder der Anschlußflächenkonfigurationen 19 bis 22 umfaßt achtzehn Anschlußflächen 23 für die Anschlüsse der Spannungs-, Adressen-, Daten- und Signalleitungen und zwei Anschlußflächen 24 für die Anschlüsse jeweils einer Chipselektleitung und einer Taktleitung der einzelnen zu kontaktierenden Halbleiterspeicher-Chips. Sämtliche einander entsprechenden Anschlußflächen 23 sind durch bandförmig geführte Leiterbahnen 25 jeweils miteinander und mit Außenkontakten 26 verbunden. Die Anschlußflächen 24 sind durch Leiterbahnen 27, die im wesentlichen innerhalb des Bandes der übrigen Leiterbahnen 25 geführt sind, jeweils mit einem separaten Außenkontakt 28 verbunden. Zur Vereinfaichung der Verdrahtung sind diese individuellen Leiterbahnen 27 teilweise zwischen den Anschlußflächen 23 bzw. 24 nicht betroffener Halbleiterspeicher-Chips hindurchgeführt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Multichip-Verdrahtung mit Anschlußflächenkonfigurationen zur Kontaktierung von vier gleichen Halbleiterspeicher-Chips, insbesondere in Flip-Chip-Technik, auf einem mit Außenkontakten versehenen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrahtung kreuzungsfrei und überwiegend bandförmig in einer Leiterebene auf dem Träger (1) derart angeordnet ist, daß Anschlußflächen (7) für gleiche und zusammenfaßbare Anschlüsse der vier Halbleiterspeicher-Chips jeweils miteinander und einem Außenkontakt (10) verbunden sind und Anschlußflächen (8) für individuelle Anschlüsse der einzelnen Halbleiterspeicher-Chips jeweils mit einem separaten Außenkontakt (12) verbunden .sind und daß die den vier Halbleiterspeicher-Chips zugeordneten Anschlußflächenkonfigurationen (2, 3, 4 und 5) in der Leiterebene um einen Winkel von 90° zueiander verdreht angeordnet sind.
2. Multichip-Verdrahtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Leiterbahn (U), welche einen separaten Außenkontakt (12) mit der zugehörigen Anschlußfläche (8) verbindet, zwischen Anschlußflächen (7 bzw. 8) nicht betroffener Anschlußflächenkonfigurationen (2 bzw. 3,4 oder 5) hindurchgeführt ist.
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