DE2427335A1 - Tragbarer elektronischer rechner - Google Patents

Tragbarer elektronischer rechner

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Description

Priorität: 6. Juni 1973; Japan; Nr. 63482/1973
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, z. B. einen transportablen elektronischen Rechner, geringer Größe und sieht die Anwendung einer einzigen flexiblen isolierenden Platte, z. B. eines Polyamidfilms, vor, durch deren Anwendung sich geringere räumliche Maße und eine vereinfachte Herstellung erzielen lassen. Die Technologie der integrierten Schaltungen hat große Fortschritte gemacht, und dadurch konnte die Größe transportabler elektronischer Rechner sehr stark reduziert werden. Man hat dabei eine Rechenstufe, eine logische Steuerstufe, eine Datenspeicherstufe, eine Programmspeicherstufe u. ä. in einer hochintegrierten Schaltung (LSI-Schaltung) zusammengefaßt. Die Bauelemente der hochintegrierten Schaltung, eine Anzeigeeinrichtung und ein mechanisches Tastenfeld werden auf einer einzigen festen Isolierplatte, ζ. B. einer Glasplatte, angeordnet. Einen derartigen elektronischen Rechner beschreibt die Patentanmeldung P 23 50 176.0 der Anmelderin vom 5. Oktober 1973.
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Ein flexibler Film, z. B. ein Polyäthylenterephthal- oder ein Polyamidfilm, eignet sich als Trägerschicht im Gegensatz zu üblichen Trägerschichten, die aus Keramik oder einem Epoxydharz bestehen und daher nicht flexibel sind. Eine flexible Trägerschicht ist besonders erwünscht, wenn es sich um eine starke Verringerung der Abmessungen handelt. Leitungszüge werden auf dem flexiblen Film in gewünschter Anordnung nach üblicher Weise durch Hetallniederschlag erzeugt, eine Technik, die darin besteht, daß metallische Niederschläge oder Plattierungen auf derartigen Filmen erzeugt werden, oder durch Ätztechnik, wobei auf dem Film erzeugte Schichten teilweise entfernt werden.
In letzter Zeit wurde eine neue Methodik entwickelt, die darin besteht, daß anstelle der üblihen Stapeltechnik integrierter Schaltungsteile IC-Chips auf einem Film durch Aufkitten befestigt werden, wobei die Ausgangssignale von diesen oder die Eingangssignale zu diesen über Zuleitungen geführt werden, die auf dem Film vorgesehen sind. Indem man eine Kombination der genannten technologischen Verfahren anwendet, kann man einen elektronischen Rechner unter Anwendung eines einzigen Films herstellen, indem die verschiedenen IC-Chips unmittelbar auf dem Film angeordnet werden, vorausgesetzt, daß eine gute Ankittechnik der Chips auf dem Film zur Verfugung steht. Die Massenfertigung derartiger Bauelemente läßt sich kostengünstig durchführen, da die Herstellung automatisch unter Anwendung üblicher technologischer Verfahren wie Ankitten von Chips und Schneiden des Films erfolgt.
Elektronische Vorrichtungen mit flexibler Trägerschicht sind bereits in der in Japan erscheinenden Zeitschrift "The Electronic Science", Bd. 22, Nr. 2, beschrieben. Entsprechend der üblichen Technik sind jedoch die auf dem flexiblen Träger angeordneten IC-Bauteile gestapelte Glieder oder voneinander getrennt angeordnete Bauteile, und ihre An-
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Ordnung erfolgte durch Verlöten. Die Lötstellen mußten
unter Anwendung von Verstärkungsplättchen gebildet werden.
Die Erfindung sieht vor, eine elektronische Vorrichtung unter Anwendung eines einzigen flexiblen Trägers herzustellen, wobei der Träger eine gedruckte Schaltung hat und verschiedene Arten von IC-Chips auf dem Träger durch ein Hochfrequenz-Schweißverfahren angeschweißt werden.
Insbesondere sieht die Erfindung vor, daß verschiedene derartige aufzubringende Chips auf kleinen Trägerfilmplatten, sog. Tochterplatten, angeordnet werden und daß diese Tochterplatten mit einem einzigen Film verbunden werden, der die Mutterplatte bildet und gedruckte Leitungszüge aufweist.
Die Erfindung beschreibt auch die Ausbildung eines derartigen elektronischen Apparates, die es gestattet, in möglichst zv/eckmäßiger Weise die Aufbringung auf einen flexiblen Trägerfilm zu ermöglichen.
Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt besteht in günstigeren Herstellungsweisen,und geringerem Ausschuß .
Die Erfindung sieht vor, ein oder mehrere IC-Chips unmittelbar auf einem flexiblen Film unter Anwendung eines Hochfrequenzschweißverfahrens anzubringen, wobei Flip-Chip-Schweißtechnik oder Strahl-ZuführungsSchweißtechnik (beam lead bond) Anwendung finden. Somit ergibt sich nicht die Notwendigkeit der Anwendung starrer Halterungsplättchen, und man kann den Trägerfilm selbst an seinen Rändern, an denen das Chip angeordnet ist, biegen. Für die Massenfertigung sind die folgenden Gesichtspunkte von Bedeutung:
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1) Wie sind die mechanischen Tasten des Tastenfeldes am flexiblen Trägerfilm anzuordnen?
2) Wie lassen sich die Eigenschaften des flexiblen Trägerfilms am besten ausnutzen?
3) Durch welche Ausbildung des elektronischen Apparats ergeben sich die meisten Vorteile in bezug auf zu erwartenden Ausschuß?
Zusammenfassend läßt sich die Erfindung wie folgt charakterisieren: Ein elektronisches Gerät der betroffenen Art besteht im wesentlichen aus einer optischen Anzeige, einem mechanischen Tastenfeld, mehreren hochintegrierten oder LSI-Schaltungen, umfassend eine Rechengruppe, eine logische Steuergruppe, eine Datenspeichergruppe, eine Programmspeichergruppe u. dgl., und diese Bauteile sind auf einem gemeinsamen flexiblen Träger_film aus isolierendem Werkstoff, z. B. einem Polyäthylenterephthal- oder Polyamidfilm, angeordnet. Es wird metallische Drucktechnik oder Ätztechnik angewandt, um auf den flexiblen Film die Leitungszüge einer gedruckten Schaltung aufzubringen. Die Baugruppen und -elemente der hochintegrierten Schaltung sind durch Hochfrequenzschweißen auf dem flexiblen Trägerfilm angebracht, z. B. durch Anschweißen der IC-Chips oder der Zuleitungen, wobei die Bauelemente zu Paketen vereinigt und umgössen sind. Der Trägerfilm kann im Apparat selbst serpentinenförmig gebogen angeordnet sein, um in möglichst zweckmäßiger Weise den Innenraum des Apparats auszunutzen. Dabei ergibt sich eine einfache Einstellung des Montagewinkels der optischen Anzeigevorrichtungen in bezug auf das Tastenfeld, da diese auf dem flexiblen Trägerfilm selbst angeordnet sind.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Apparat;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Apparat gemäß Fig. i;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines flexiblen Trägerfilms mit aufgebrachtem Verdrahtungsmuster;
Fig. 5 eine teilweise vergrößerte Perspektivansicht des Teils V von Fig. 4;
Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Veranschaulichurg des Chip-Anschweißverfahrens;
Fig. 7 eine teilweise vergrößerte Draufsicht auf das Verdrahtungsinuster auf dem flexiblen Trägerfilm; und
Fig. 8 Querschnitte durch unterschiedliche-Verdrahbis 11 tungsmuster an verschiedenen Trägerfilmen.
Gemäß Fig. 1 und 2.besteht ein elektronischer Tischrechner im wesentlichen aus drei größeren Baugruppen, nämlich einem mechanischen Tastenfeld 10 mit mehreren Tastenköpfen 102 und zugeordneten Kontakten 104, einem Innengehäuse 12 und einem flexiblen Trägerfilm 14, der die gedruckte Verdrahtung 142, IC-Chips 144, 146 und optische Anzeigevorrichtungen trägt. Diese Bauteile sind in einem Gehäuse 16 angeordnet.
Der flexible Film bildet den Träger. Sowohl das Verdrahtungsmuster als auch die Kontaktberührungsflächen werden gleichzeitig kontinuierlich auf dem einzigen Träger angebracht, und daher ergibt sich ein zuverlässiger elektrischer Anschluß ohne Anwendung von Klemmen mit vielen Kontaktsteckverbindungen .
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Die Teile des Trägers 14, auf denen sich die IC-Chips 144, 146 oder die Wiedergabevorrichtungen 148 (letztere zweckmäi3igerweise LED-Chips) befinden, sind innerhalb des Gehäuses Io flexibel, wenn auch die Teile, an denen die Tasten Kontakte bilden sollen, zwecks guter Kontaktgabe mit den Tastenkontakten 104 fest angeordnet sein müssen. Die Wiedergabevorrichtungen 143 sind verstellbar angeordnet, und ihr ¥inkel in bezug auf das Tastenfeld 10 ist einstellbar. Die ¥iedergabevorrichtungen 148 liegen unterhalb eines durchsichtigen Fensters 18. Der flexible Film 14 hat zum Anschluß an die Stromversorgung Steckerkontakte lol.
Ein Gehäusedeckel 162 ist schwenkbar mittels eines Scharniers 164 angeordnet, wobei die Wiedergabevorrichtungen am Gehäusedeckel 162 angeordnet sind, so daß der Beobachtungswinkel einstellbar ist. Falls erforderlich, kann der Gehäusedeckel 162 geschlossen werden, da der Trägefilm 14 flexibel ist, obwohl er kontinuierlich ausgebildet und ein einziger Film ist.
Fig. 4 zeigt das gedruckte Leitungsmuster, das auf dem flexiblen Trägerfilm gebildet ist. Die Kontaktstellen 142 sind so ausgebildet, daß sie mit den Tastenkontakten 104 des Tastenfeldes 10 zuverlässigen Kontakt bilden. Wenn Tastenköpfe 102 gedrückt werden, gelangen die Tastenkontakte 104, die aus stromleitendem Gummi oder aus Phosphorbronzefedern bestehen können, in Kontakt mit den Kontaktstellen 142. Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des Teils V von Fig. 4, und zwar eine derartige Kontaktstelle.
Von Hand eingegebene Informationen werden dem Rechenchip 144, einem CPU-LSI-Chip (Computereinheit in Form einer hochintegrierten Schaltung), über die Kontaktteile 142 zugeleitet, und die erzeugten Ausgangsdaten werden zur Wiedergabe einem Decodier- und Treiberchip 146 zugeführt. Ein
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Steuerchip l42 zum Steuern etwa der Taktgebersignale für den Rechenchip 144 und den Decodier- und Treiberchip 146 ist ebenfalls vorzusehen. An sich ist die Gesamtzahl der verwendeten Chips für das Prinzip der Erfindung nicht ausschlaggebend. Ausgangssignale des Treiberchips 146 werden den Wiedergabevorrichtungen 148 zugeführt.
An der einen Eante des Trägerfilms 14 sind Stecker l6l vorgesehen, um die Schaltung an die Stromversorgung anzuschließen, die im Innengehäuse 12 vorgesehen ist.
Der Trägerfilm 14 ist unter Anwendung von Löchern 152 am Gehäuse 16 festgelegt. Weitere Löcher 154 sind an den beiden Seiten des Films 14 vorgesehen, um den Film während der Herstellung in Maschinen zu führen. Man geht von einem zu einer Rolle gewickelten Streifen eines Trägerfilms aus. Der Streifen wird von der Rolle in geeigneter Weise abgewickelt, und das Rechenchip 144, das Decodier- und Treiberchip 146, die Wiedergabevorrichtungen 148 u. dgl. werden unmittelbar durch Hochfrequenzschweißen an den geeigneten Stellen angeschweißt. Danach werden die Bauteile zusammengepackt, i:und der Streifen wird in Abschnitte gewünschter Länge zur Bildung der Trägerfilm 14 geschnitten.
Fig.. 6 zeigt eine Ausführungsform eines Chips in "Verbindung mit einem Leitungszug 30 des Trägerfilms 14, der auf den Film aufgedruckt ist; Die rückseitige Anschweißtechnik wird hier angewandt, um das IC-Chip 144 auf dem Trägerfilm anzuschweißen Kontaktballen 32 zu verbinden. Danach wird das Chip mit Lack 34 umgössen, um einen Schutz nach außen zu erhalten.
In praktischer Hinsicht ist es aus ökonomischen Gründen unerwünscht, daß nicht die gesamte Vorrichtung zugänglich ist, wenn nur ein Teil des Geräts, z. B. nur ein Chip oder nur eine Iiontaktflache, schadhaft wird; da die heute ange-
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wandte Technik darin besteht, den gesamten Apparat auf dem flexiblen Trägerfilm anzuordnen, wird er dadurch kostspielig.
Obwohl gewisse technische Schwierigkeiten bei der Herstellung von einzelnen Bauteilen zu überwinden sind, können diese Schwierigkeiten durch die heute angewandte Herstellungstechnik überwunden werden. Auch wenn daher sämtlichen funktionell bedeutsamen Bauteile gemäß der Erfindung auf einem gemeinsamen Trägerfilm angeordnet werden, so muß man hierbei in erster Linie die gesamte Fertigungszuverlässigkeit und die Ausschußfrage beachten.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung, bei der der Ersatz fehlerhafter Chips einfach ist.
Gedruckte Schaltungen, die auf zwei verschiedenen Trägern angeordnet sind, können leicht miteinander verbunden werden, wenn die Trägerfilme sich überlappen oder die Leitungszüge so angeordnet sind, daß sie Vorsprünge an den beiden Trägerfilmen bilden, die zueinanderpassen, da ja die gedruckten Schaltungen auf den Filmen durch Niederschlagen von Metallschichten, Drucken u. dgl. gebildet sind. Ferner kann ein fehlerhafter Teil leicht durch Ausschneiden aus dem Film an der gewünschten Stelle entfernt werden.
In Fig. 7 stellt eine Umgrenzung 26 die Verbindung eines Chips 20 mit dem Film dar, wobei das Chip 20 dem unteren Teil eines üblichen IC-Pakets entspricht. Der Trägerfilm auf aufgebrachte Leitungszüge. Die Filme 22 und 24 sind voneinander getrennt, wobei der Film 22 den Tochterfilm und der Film 24 den Mutterfilm bildet. Einander zugekehrt sind Prüfkontakte 220 und 240 auf beiden Filmen vorgesehen, so daß sie einander gegenüberliegen. Die Prüfflächen 220 und 240 dienen dem Zweck, in einer Prüfvorrichtung die IC-Chips zu prüfen, wie das bei üblichen IC-Paketen erfolgt, die auf einer unbiegsamen Platte aufgebracht sind. Wenn die techno-
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logische Arbeitsweise mit sich überlappenden Filmen angewandt wird, ist es nicht erforderlich, Umgrenzungsflachen 26 und maschinell geschnittene Schnittstellen 260 anzuwenden. Die maschinell geschnittenen Schnittlinien 260 dienen dazu, den Tochterfilm 22, auf dem sich ein fehlerhaftes IC-Chip befindet, aus dem Mutterfilm herauszutrennen, und derartige Schnittlinien sind sehr zweckmäßig, wenn die Häufigkeit des Ersatzes eines Tochterfilms hoch ist.
Es ist ersichtlich, däI3 die Prüf flächen 220, 240 nicht an den Umfangsflächen angeordnet sein müssen, wo die IC-Chips angeordnet sind. Man kann diese Prüfflächen auch an anderen Stellen vorsehen, wo sie zweckmäßig zum Prüfen der betroffenen Vorrichtung sind.
Unter diesen Umständen ist es ratsam, bei der Herstellung einen Mutterfilm zu verwenden, der die gedruckte Schaltung trägt, und Tochterfilme an den Stellen, wo IC-Chips angebracht werden. Fig. 8-11 zeigen verschiedene Arten einer Verbindung zwischen einem Mutter- und einem Tochterfilm, wobei die in diesen Figuren wiedergegebenen Einzelheiten dieselbe Bezifferung wie in Fig. 7 tragen.
Die Prüfflächen sind in gewissen Fällen hinderlich, da sie relativ große Flächen beanspruchen. Man kann daher von der Anwendung solcher Kontaktflächen Abstand nehmen, wenn man die stromführenden Leitungszüge so breit wählt, daß sie hinreichend zum Anlöten oder Aufbringen leitender Klebmittel sind.
Die Verbindung der Mutterplatte 24 mit einer Tochterplatte 22 kann in einer der folgenden Weisen erfolgen. Eine davon besteht in überstehenden leitenden Teilen 231, gebildet aus Fortsätzen der Leitungszüge 241 des Mutterfilms 24 oder der
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Leitungszüge 221 des Tochterfilms 22. Fig. 8 zeigt die Verbindung derartiger Vorsprünge. Eine andere Art der Befestigung auf dem Tochterfilm in der Nähe des Mutterfilms 24 und der Verbindung der Leitungszüge 241 und 221 besteht darin, daß beide Filme mittels Lot oder duch einen stromleitenden Klebstoff 230 (Fig. 9) verbunden werden. Fig. 10 und 11 zeigen eine andere Art der Verbindung von zwei Filmen miteinander, wobei sich die beiden Filme überlappen und ihre Leitungszüge einander zugewandt sind (Fig. 10); Fig. zeigt eine entsprechende Ausführungsform, bei der die Leitungszüge einander nicht zugewandt sind und ihre Verbindung mittels Lot oder durch leitenden Klebstoff 230 erfolgt.
Patentansprüche; 409881/0952

Claims (6)

  1. HEC 3354 - 11 -
    Pa tentansprüche
    Elektronische Anordnung,
    gekennzei c hr-n—e- t d-u-r c h
    einen ein Verdrahtungsmuster aufweisenden flexiblen Film, und mehrere Baugruppen, die unmittelbar auf dem flexiblen Film angeordnet sind.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine optische Wiedergabevorrichtung (148) auf einem flexiblen Film (14) angeordnet ist, daß Rechenbaugruppen in Form integrierter Halbleiterchips unmittelbar auf dem Trägerfilm (14) angeordnet sind und von einem Schutzlack (34) überdeckt sind, und daß auf dem flexiblen Film (14) unmittelbar eine Tastenanordnung (10) gebildet ist.
  3. 3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein wenigstens an seinem Ende Serpentinenform aufweisender Trägerfilm in einem Gehäuse (16) angeordnet ist und mit dem Tastenfeld (10) unmittelbar zusammenwirkende Kontaktflächen (142) auf dem Trägerfilm (l4) gebildet sind.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die optische Wiedergabevorrichtung (148) winkelmäßig einstellbar ist.
  5. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibler Mutterfilm (24) mehrere flexible Tochterfilme (22), die mit dem Mutterfilm verbunden sind, trägt, und daß die die Verdrahtung bildenden Leitungszüge auf dem Mutterfilm (24) und die integrierten Halbleiterchips (20) auf dem Tochterfilm (22) angeordnet"sind.
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    HEC 3354 - 12 -
  6. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwenkbarer Deckel (162) vorgesehen ist und das eine Ende des flexiblen Trägerfilms (14) am Deckel (162) befestigt ist, daß die WMergabevorrichtungen (146, 148) unmittelbar an diesem Teil angeordnet sind, wobei das Tastenfeld (10) oberhalb des anderen Endes des Trägerfilms angeordnet ist.
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DE2427335B2 DE2427335B2 (de) 1977-03-31
DE2427335C3 DE2427335C3 (de) 1977-11-17

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JPS5338139B2 (de) 1978-10-13
GB1476404A (en) 1977-06-16
DE2462358C2 (de) 1984-04-19
CA1021444A (en) 1977-11-22
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