DE2528573A1 - Halbleiterschaltungs-verbindungseinrichtung - Google Patents

Description

Dr. r.r. not. W. KÖRBER » ^m ^⁶⁶" Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS 2528573

AMERICAN MIRCOSYSTEMS, INC.

3800 Homestead Road

Santa Clara, California 95051

V.St.A.

Patentanmeldung

Halbleiterschaltungs-Verbindungseinrichtung

Die Erfindtmg bezieht sich auf eine Halbleiterschaltungs-, insbesondere Halbleiterchip-Verbindxuigseinrichtung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 umrissen ist. Mehr ins einzelne gehend betrifft die Erfindung eine Einrichtung, mit der sich eine Halbleitereinrichtung in direktem elektrischen Kontakt mit einer Vielzahl äußerer Verbindungsanschliisse halten läßt, ohne feine Metalldrähte oder andere steife Verbindungsmittel zwischen der Einrichtung und den Anschlüssen verwenden zu müssen. Die Erfindung betrifft auch eine solche Einrichtung, die einen Zugang zu der Halbleitereinrichtung ermöglicht, um diese für ein Testen, für Inspektion oder für einen Ersatz entfernen zu können.

Eine Halbleitereinrichtung ist üblicherweise ein sehr kleiner flacher Chip kristallinen Siliciums oder manchmals auch Germaniums, der mit metallurgischen und chemischen Prozessen derart bearbeitet worden ist, daß in dem Chip vorgegebene Wege ausgebildet sind, die die Eigenschaften aktiver elektronischer Bauelemente, wie z. B. mikroskopisch kleiner Transistoren und Dioden, und passiver elektronischer Bauelemente, wie z. B. mikroskopisch kleiner? Widerstände , Kondensatoren und Leitern haben. Eine Einrichtung die mehr als ein elektronisches Bau-

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element hat, wird im allgemeinen als integrierter Schaltkreis "bezeichnet. Eine solche Halbleitereinrichtung kann gut tlber tausend einzelne Bauteile mit voraus ausgebildeten inneren (elektrischen) Verbindungen derart haben, daß der kleine Chip einen vollständigen elektronischen Schaltkreis darstellt, der ein Rechner, eine elektronische Armbanduhr, ein tragbares Rundfunkgerät oder ein anderes Gerät ist.

Silicium-Halbleitereinrichtungen werden auf dünnen, einkristallinen Substraten, die als Scheiben bezeichnet werden, realisiert. Diese Scheiben werden aus zylindrischen Siliciumkristallen herausgeschnitten. Üblicherweise wird ein photo-lithographiseher Verkleinerungsprozeß angewendet, um z. B. bis zu 450 miteinander übereinstimmende einzelne Muster oder Schaltungen auf die Scheibe zu übertragen, wobei ein ^edes Muster bzw. eine jede Schaltung eine vollständige Halbleitereinrichtung ist. Es werden auch Abscheidungs- und Ätzprozesse angewendet. JBTachdem die Scheibe in dieser Weise fertig bearbeitet worden ist, wird sie in einzelne Halbleiterchips zerteilt, und zwar durch Ritzen und Brechen entlang gewisser Kris tall flächen innerhalb der Scheibe.

Entsprechend einer bekannten Ausführung für eine Anschlußverbindung wird die Halbleitereinrichtung üblicherweise auf Anschlußverbindungen mittels thermisch schmelzendem Lot gebondet. Feine Metalldrähte, üblicherweise mit etwa 25 pm Durehmesser, werden dann Jeweils zwischen den Verbindungsanschlüssen auf der Halbleitereinrichtung und den entsprechenden Verbindungsanschlüssen der Verbindungseinrichtung eingefügt, wobei die Verbindungsanschlüsse der Einrichtung die inneren Enden der externen Anschlußleitungen der Einrichtung sind. Ia Falle eines komplizierten Schaltkreises in Großintegration ist es nicht ungewöhnlich, bis au 48 einzelne äußere Verbindungsansehlüsse bei einem einzigen Halbleiteraufbau zu haben. Trotz der Verwendung von SpezialWerkzeugen mit Mikroskopen, die für die Fabrikationsstufe der Anbringung der Verbindungen verwendet werden, liegt ein bemerkenswerter

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Nachteil dieser bekannten Technik, der durch die Torliegende Erfindung behoben werden soll, in dem Zeitaufwand, in der Arbeit und in dem Erfordernis spezieller Werkzeuge.

Eine andere bekannte Ausfiihrungsform einer Halbleitereinrichtung mit Verbindungen dieser Art ist, die Halbleiter einrichtung direkt mit metallischen Säulen oder Vorsprüngen oder Höckern zu verbinden, die sieh innerhalb der Verbindungseinrichtung befinden, wobei diese Verbindung durch Löten, Schweißen oder durch Ultraschall- oder Thermokompressions-Bonding ausgeführt wird. Damit sind zwei Nachteile verbunden, nämlich das kritische Jmstieren der Halbleitereinrichtung in Bezug auf die Zwischenverbindungssäulen bzw. -stifte oder -ansehlußverbindungen vor Ausführen des Bondens und der Maschinen- und Arbeitsaufwand für das Bonden. Diese beiden Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung überwunden.

Ein anderer Nachteil einer bekannten Halbleiter-Verbindungseinrichtung ist, daß eine endgültige Halbleiter-Punktionsprüfung nur ausgeführt werden kann, nachdem die Einrichtung in die Verbindungseinrichtung eingesetzt ist und diese Einrichtung in die Testvorrichtung eingesteckt ist. Oftmals machen mikroskopisch kleine Fussel, die zu klein sind, um gesehen zu werden oder die bei mikroskopischer Betrachtung verdeckt sind, die spezielle Einrichtung funktionsunfähig.

Herrschende Praxis ist es, nicht nur die funktionsuntüchtige Halbleitereinrichtung wegzuwerfen, sondern auch deren Verbindungseinrichtung. Notwendigerweise erhöhen sich dadurch die Produktionskosten für die übrigen funktionstüchtigen vollständigen mit Verbindungseinrichtung versehenen Halbleitere inr iehtungen.

Ein anderer Nachteil des Standes der Technik ist, daß es unmöglich ist, eine in einer vervollständigten Verbindungseinrichtung eingesetzte Halbleitereinrichtung zu ersetzen. In einem Falle, in dem eine solche Einrichtung während des Betriebs

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ausfällt, muß die Halbleitereinrichtung und ihre entsprechend bekannter Technik ausgeführter Einbau aus dem Gerät oder der jeweiligen Verwe-ndung entfernt und weggeworfen werden, womit die Verbindungseinriohtung verschwendet ist. In einer solchen Einrichtung sind aus Gold bestehende Verbindungsdrähte üblicherweise verwendet. Der Verlust dieser Einrichtung stellt einen wesentlichen wirtschaftliehen Pauktor dar. Ein Halbleitereinbau bzw. eine Verbindungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung erlaubt dagegen ein rasches Entfernen und einen raschen Ersatz der Halbleitereinriehtung, wobei der Einbau bzw. die Verbindungseinrichtung voll verwendungsfähig bleibt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine HaIbleiterschaltungsinsbesondere Halbleiterchip-Verbindungseinrichtung zu finden, mit der eine direkte Verbindung einer Halbleitereinriehtung mit äußeren VerbindungsanschlUssen in der Weise möglich ist, daß diejenigen Grenzen überwunden sind, die mit bekannter Technik des Halbleitereinbaues bzw. -verbindung, wie z. B. Anbonden feiner Metalldrähte zwischen der Halbleitereinriehtung und den VerbindungsanschlUssen gesetzt sind. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen solchen Einbau bzw. eine solche Verbindungs einrichtung zu finden, die rasches Entfernen und rasches Auswechseln des Halbleiters aus dem Einbau bzw. der Einrichtung ermöglicht. Vorzugsweise soll ait der Erfindung der Aufwand für Material und Arbeit für das Herstellen der Verbindungen zwischen der Halbleitereinriohtung und ihrem Einbau verringert werden. Insbesondere soll dureh die Erfindung ermöglicht werden, den Verlust der Einrichtung in die die Halbleitereinriehtung eingebaut ist zu vermeiden, falle eine funktionsuntüchtige Halbleitereinriehtung vorliegen sollte, so daß sich diese Einbaueinriehtung wieder verwenden läßt.

Diese Aufgabe wird mit einer wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 umrissenen Halbleiterschaltungs- insbesondere Halbleiterchip(Einbau-)VerbindungeeiÄrichtung gelöst,

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wie sie im Kennseiehen des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß gekennzeichnet ist und weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüehen hervor.

Eine erfindungsgemäße Halbleiterchip--(Einbau-)Verbindungseinrichtung hat die Form eines kastenähniichen Hohlraumes, der durch einen Aufbau gebildet ist, der als Gehäuse zu bezeichnen ist und der aus elektrisch nicht leitendem Material besteht und eine Tielzahl von winzigen, vertikalen Vorsprüngen hat, die im Inneren vom Boden her nach oben vorspringen. Diese Vorsprlinge haben gleichmäßige Höhe oberhalb der Oberseite des Bodens und vorgegebene Abstände. Sie sind aus kompressiblem elastomere» elektrisch leitfähigem Material, lin jeder "Vorsprung ist an seiner Unterseite bzw. seiner Unterlage mit einer entsprechenden Yerbindungsleitung verbunden, die sich von der Yerbindungseinrichtung her derart erstreckt, daß sie sieh mit anderen Sehaltkreisen eines G-erätes oder einer Zuschaltung verbinden läßt.

Direkte elektrische Verbindungen werden durch Einsetzen der Halbleitereinrichtung, und zwar mit der Vorderseite nach unten, in den Hohlraum des Gehäuses bewirkt. Die Seitenwände des Gehäuses justieren die Einrichtung genau, so daß die Verbindungsansehlüsse der Halbleitereinrichtung in Übereinanderlage mit und in Kontakt mit den elastomeren Vorspriingen des Gehäuses kommen. Es ist eine Abdeckung vorgesehen, die auf das Gehäuse aufgelegt wird und in abdichtende, verriegelnde Berührung einschnappt. Diese Abdeckung berührt die Halbleitereinrichtung derart, daß sie einen gleichförmigen Druck auf die Einrichtung ausübt, die wiederum die elastomeren Vorsprünge zusammendrückt, womit sowohl gute elektrische Verbindung als auch mechanische Festigkeit der Halbleitereinrichtung in dem Einbau bzw. der Verbindungseinrichtung gewährleistet ist. In der Halbleitereinrichtung erzeugte Wärme kann zusätzlich über die elastomeren Vorsprünge und über die Abdeckung abgeleitet werden. Es ist damit ein leichter Zugang zu und ein einfaches Entfernen und Ersetzen der Halbleiter-

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einrichtung ermöglicht, und zwar durch einfaches Öffnen und Herausschnappenlassen der Abdeckung und durch Herausnehmen der Halbleiter einrichtung. Es kann eine Yersiegelungsmasse zwischen der Abdeckung und dem Gehäuse vorgesehen sein, wenn eine luftdichte Versiegelung der Halbleitereinrichtung in dem Einbau bzw. der Verbindungseinrichtung gewünscht ist.

Zusammengefaßt ist zu sagen, daß mit der Erfindung eine Halbleiterchip-Verbindungseinrichtung geschaffen ist, die direkten elektrischen Kontakt der Halbleitereinrichtung mit einer Vielzahl von Verbindungsanschilissen eines Gehäuses vorsieht. Die Halbleitereinrichtung wird in Bezug auf einzelne winzige, elektrisch leitfähige elastomere Vorsprönge ausgerichtet, die sich von inneren Enden einer Vielzahl von Anschlußleitungen her erstrecken. In der erfindungs gemäß en Einrichtung wird die Halbleiter einrichtung gegen diese Vorsprlinge gedrückt. Die Halbleitereinrichtung ist in die erf indungsgemäße Einrichtung in einfacher Weise einzubauen, in ihr zu ersetzen und aus ihr herauszunehmen, ohne daß die Üblichen Maßnahmen eines Lötens, Schweißens, Bondens usw. erforderlich sind und ohne daß ein Anbonden feiner Metalldrähte zwis chen der Halbleitereinriehtung und der Vielzahl der Verbindungsansehltisse notwendig ist.

Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus den in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausfiihrungsbeispielen der Erfindung hervor.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer wie Üblichen gedruckten Schaltungsplatte, auf der eine Anzahl erfindungsgemäßer Halbleiterschaltungs- bzw. Halbleiterchip-Verbindungseinrichtungen befestigt und mit der gedruckten Schaltung Über flexible Folien-Leiterbahnen verbunden sind, die sieh von den erfindungsgemäßen Verbindungseinriehtungen her erstrecken.

Fig.1a zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen wie Üblichen gedruckten Schaltungsplatte auf der eine Anzahl anderer erfindungs gemäßer Einrichtungen angebracht

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ist, "bei denen halbsteife Metall-Anschlußleitungen der Einrichtung für die elektrische Verbindung und für das Befestigen der erfindungsgemäßen Einrichtung auf der Schaltungeplatte vorgesehen sind.

flg. 2 zeigt eine vergrößerte, auseinandergezogene Ansicht einer Einrichtung nach Pig. 1.

Pig. 3 zeigt eine vergrößerte, auseinandergezogene Ansicht einer anderen Einrichtung nach Pig. 1, bei der eine abweichend ausgestaltete Deckelversiegelung vorgesehen ist, die aber dennoch der Erfindung entspricht.

Pig. 4 zeigt eine vergrößerte Aufsicht einer wie in Pig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Einrichtung, bei der der Deckel entfernt ist und die Halbleitereinrichtung teilweise aufgeschnitten oder weggelassen ist, um die am Boden des Gehäuses angebrachten Leiter sichtbar zu machen.

Pig. 5 zeigt eine Schnittansicht entsprechend Linie 5-5 nach Pig. 4.

Pig. 6 zeigt eine Vorderansicht einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der sich die Leiter vertikal durch den Boden des Gehäuses hindurch erstrecken und elektrischen Kontakt mit einer gedruckten Schaltungsplatte bzw. einem gedruckten Schaltkreissubstrat machen, auf der bzw. auf dem das Gehäuse befestigt ist.

Pig. 7 zeigt eine Aufsicht auf das Gehäuse nach Pig. 6, wobei der Deckel entfernt und die Halbleitereinrichtung zum Teil weggeschnitten ist, um am Boden des Gehäuses befindliehe Leiter sichtbar zu machen.

Pig. 8 zeigt eine seitliche Schnittansicht entsprechend der Linie 8-8 nach Pig. 7.

In den Figuren 1 und 1a sind Schaltungsplatten gezeigt, die verschiedene bzw. eine Anzahl Leiterchip-Verbindungseinrichtungen 10, 10a, die dem Erfindungsprinzip entsprechen, haben. Diese Verbindungseinrichtungen können auch für die Verwendung mit einer großen Vielfalt elektronischer Schaltkreise mit Halbleitern angepaßt sei». Solche Schaltkreise werden in

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Rechnern, Computern, Zeit-(gesteuerten oder steuernden)Einrichtungen, Rundfunkgeräten, Fernsehgeräten und ähnlichen Geräten verwendet.

Wie dies aus den Figuren 2 und 3 allgemein zu ersehen ist, hat eine Verbindungseinrichtung 10, 10a ein kastenähnliches Gehäuse 12, mit Seitenwänden 14 und mit einem Boden 16, die zusammen den Innenraum 18 bilden. Vorzugsweise ist ein Gehäuse 12 durch Spritzgießen eines Plastikmaterials hergestellt. Ein abnehmbarer, mit Sennappverschluß schließender Deckel 20 paßt auf die Oberseite des Gehäuses 12, um den Raum 18 abzuschließen. Der Deckel 20 kann aus Plaetikmat erial hergestellt sein. Er kann auch aus einem wärmeableitenden Material, wie z. B. Metall bestehen, soweit Wärmeabfuhr aus dem Inneren der Einrichtung 10 notwendig wird.

Das Gehäuse 12 kann einer gedruckten Schaltungsplatte oder einem Substrat 22 hinzugefügt werden bzw. auf dieser angebracht werden, und zwar mittels an sich betonter mechanischer Maßnahmen, z. B. mittels metallischer LötanschiUsse 24 direkt an den gedruckten Schaltkreis 26, der sich auf der gedruckten Schaltungsplatte 22 befindet, wie dies Pig. 1a zeigt.

Die metallischen Anschlüsse oder Leiter 24 erstrecken sich aus dem Inneren des Raumes 18 des Gehäuses 12 heraus. Wenn sie an die gedruckte Schaltung 26 angelötet Bind, bilden sie sowohl elektrische Verbindung der Verbindungseinrichtung 10 alt der Schaltungsplatte 22 als auch mechanische Befestigung der Einrichtung 10. Wie dies aus Fig. 1a zu ersehen ist, ist für die Einrichtung 10a das eingeführte Dual-Inline-Package-(DIP)- Leiterrahmenforoat oder -schema verwendet, wie es aus der Halbleitertechnik bekannt ist.

Innerhalb einer wie in den Figuren 1 bis 5 dargestellten erf indungs gemäßen Verbindungseinriohtung 10 ist eine dünne, durchgehende, hochtemperaturflexible Folie 30 an der oberen Oberseite 32 des Bodens 16 des Gehäuses 12 angebondet. Als

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eine solche Folie kann "Kapton" verwendet sein, das ein Polyimid-Plastikmaterial der Firma DuPont ist. Die Folie 30 erstreckt sich durch die Seitenwände 14 um ein passendes Ausmaß hindurch, damit sie einen äußeren Schaltkreis 26 erreichen kann. Die Folie 30 trägt einzelne Leiterbahnen 34, die elektrische Verbindung mit dem auf die Schaltungsplatte 22 aufgedruckten Schaltkreis 26 ermöglichen. Das Gehäuse 12 ist so ausgestaltet, daß es einen Halbleiterchip oder eine Halbleitereinrichtung 36 eng passend innerhalb des Raumes 18 aufzunehmen vermag. Ein jedes solches Chip 36 hat auf seiner Unterseite ein Muster zuvor angeordneter metallisierter Verbindungsanschlußpunkte oder Yerbindungsans chilis se 38 (Connection Pads). In Fig. 2 sind diese als verdeckt dargestellt. Diese beispielsweise hocker- oder polsterförmigen Anschlüsse 38 ermöglichen elektrische Verbindung zwischen den im Inneren befindlichen Elementen des Halbleiterchips 36 mit dem äußeren Schaltkreis, und zwar über metallische Leiter 24, Leitungsbahnen 34 oder andere elektrische Verbindungsmittel, wie sie nachfolgend beschrieben werden. An die obere Oberfläche 32 des Bodens angebondet und sieh von dieser Fläche nach oben erstreckend sind eine Vielzahl elastomerer leitfähiger Vorsprünge 40 in einem Muster angeordnet, das den metallisierten Verbindungsanschlüssen 38 des Halbleiterchips 36 entspricht. Die Vorsprünge 40 haben gleichmäßige Höhe, so daß dann, wenn das Chip 36 mit seiner Oberseite nach unten in das Gehäuse 12 eingesetzt ist, diese Vorsprünge 40 gleichmäßigen Kontakt mit den Yerbindungsanschlüssen 38 haben. Die Vorsprünge 40 sind elektrisch mit den innenliegenden Enden der metallischen Leiter 24 oder mit den Leiterbahnen 34 verbunden, um einen geweiligen elektrischen Leitungsweg zu bilden. Bei der vorliegenden Erfindung können die Vorsprünge 40 aus einem Elastomer, wie z. B. Silikongummi, hergestellt sein, der mit einem elektrisch leitenden Füllmittel, wie z. B. pulverisiertem Silber, versetzt sein kann.

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Die Seitenwände 14 dee Gehäuses 12 liegen in Ausrichtung zum Halbleiterchip 36 und halten diesen ausgerichtet in dem Gehäuse 12 fest. Vom Deckel 20 her erstrecken sieh druckausÜbende Mittel nach unten, die den Chip 36 gegen die VorsprUnge 40 drlicken, um gute elektrische Verbindung der Verbindungseinrichtung 10, 10a zu erreichen. Die druckaus übenden Mittel können solche irgendeiner passenden Art sein, wie z. B. Bänder 42 (Pig. 2) oder eine durchgehende Wand 44 (Fig. 3). Die Bänder 42 oder die Wand 44 sollten eine vorgegebene und genau bemessene Länge haben, derart, daß ein gleichförmiger Druck nach unten auf den Halbleiterehip 36 ausgeübt wird, wenn der Deckel 20 in seine Verriegelung auf dem Gehäuse 12 einschnappt.

Die in das Gehäuse 12 einschnappende Verriegelung des Deckels 20 kann aus einer Vielzahl nach unten vorspringender Finger 46 bestehen, die an einander gegenüberliegenden Seitenkanten des Deckels 20 angebracht sind. Die Finger erstrecken sich um ein mit der Höhe der Seitenwände 14 gleiches Maß nach unten und ein jjeder Finger 46 endet an seinem unteren Ende mit einem nach innen vorspringenden keilförmigen Anteil 48. Jeder keilförmige Anteil 48 greift in eine entsprechende Hute bzw. einen Rücksprung 50 ein, der in der Außenkante des Bodens jeweils vorgesehen ist. Damit ist eine Mechanik zur Einschnappverriegelung realisiert.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Deckel 20 auch mit einer Einschnapp-Verriegelung mit dem Gehäuse 12 verriegelt werden, die einen in Pig. 3 gezeigten inneren Aufbau hat. Innerhalb der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung ist die durchgehende, druckübertragende Wand 44 £eil der Unterseite des Deckels 20. Eine konvexe Zunge 52 erstreckt sieh nach, außen in einem vorgegebenen Abstand unterhalb des Deckels 20 von der Wand 44weg u..ubl die Wand 44 herum. Eine entsprechende konkave Hute 54 ist in den Seitenwänden 14a so ausgerichtet, daß sie die Zunge 52 aufzunehmen vermag und eine Schnappverriegelung bildet, die zur Befestigung des Deckels 20 auf dem Gehäuse 12 notwendig ist.

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Eine luftdichte Versiegelung des Deckels 20 auf dem Gehäuse kann durch Anbringen einer durchgehenden Deckeldichtung 56 zwischen dem Deckel 20 und der Oberkante der Seitenwände 14 erreicht sein. Die Dichtung kann aus irgendeinem Elastomer sein. Das Maß ihrer Zusammendrückung muß jedoch so berücksichtigt sein, daß das gewlinsehte Maß eines Druckes auf die elastomeren Yorsprilnge 40 eingehalten bleibt. Sofern eine hermetische Versiegelung der Verbindungseinrichtung 10, 10a gewünscht ist, kann diese durch Anwendung irgendeiner der vielen bekannten Techniken realisiert sein, wie z. B. durch Ultraschallbonden des Deckels 20 auf das Gehäuse 12, durch mit Wärme ausgeführtes Verschmelzen des Plastikdeckels mit dem Plastikgehäuse oder durch Anwendung eines Klebstoffes zwischen dem Deckel 20 und dem Gehäuse 12.

Die Funktion einer wie voranstehend beschriebenen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halbleiterchip-Verbindungseinrichtung 10 wird mit Hilfe der Figur 5 dargestellt. Diese Figur zeigt den Deckel 20 in liber dem Gehäuse 12 eingeschnappter Verriegelung. Die herabreichenden Bänder 42 berUhren den Halbleiterchip 36 gleichmäßig, um nach unten gerichteten Druck zu übertragen, um die elastomeren VorsprUnge 40 zwischen den metallisierten Verbindungsanschlüssen 38 des Chips 36 und den metallischen Leiterbahnen 34 zusammenzudrücken, die sich auf der Kapton-Folie 30 als Schicht befinden, wobei sich diese Folie auf der oberen Oberseite 32 des Bodens befindet. Wie dies aus Fig. 4 zu ersehen ist, endet eine jede Leiterbahn 34 der Folie 30 innerhalb des Raumes 18 an einer Stelle direkt unterhalb eines elastomeren Vorsprunges 40 und wird elektrisch mit diesem verbunden. Auf diese Weise wird von der Einrichtung 10 eine mechanische Befestigung, ein Schutz und Isolation des empfindliehen Halbleiterchips 36 bewirkt und gleichzeitig gute elektrische Verbindung erreicht. Der Deckel 20 und die elaetomeren Vorsprünge 40 gewährleisten Wärmeableitung, so daß innerhalb des Halbleiterchips erzeugte Wärme abgeführt werden kann. Der Deckel 20 erlaubt eine sofortige Inspektion, ein Entfernen und/oder einen Ersatz

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des Chips durchzuführen, sofern dies gewünscht ist.

Eine andere Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 6, 7 und 8 gezeigt. Dort sind der Deckel 20, die Seitenwände 14 und der Chip 36 so wie voranstehend beschrieben. Dort bilden jedoch die elastomeren Vorsprünge 40 die oberen Enden elastomerer vertikal angeordneter Leiter 58, die sich quer durch den Boden 16a des Gehäuses 12 erstrecken und in nach unten vorspringenden elastomeren Vorsprüngen 60 enden. Diese nach unten gerichteten Vorsprünge bilden ein Muster, das dem Muster der Kontakt-Verbindungsanschlüsse 62 des auf die gedruckte Schaltungsplatte 22 aufgedruckten Schaltkreises 26 entspricht.

Es sind Befestigungssäulen oder -stifte 64 vorgesehen, die vom Boden 16a her nach unten und durch Löcher 66 hervorspringen, die sich in der gedruckten Schaltungsplatte befinden. Die Löcher 66 sind räumlich so verteilt, daß sie die Stifte 64 aufnehmen können und die nach unten gerichteten Vorsprüage 60 zu entsprechenden Kontakt-Anschlußverbindungen 62 ausrichten. Jeder Stift 64 hat ein verdicktes unteres Ende 68, das so ausgebildet ist, daß es in die Schaltungsplatte 22 einschnappt und damit das Gehäuse 12 verriegelt. Die nach unten gerichteten Vorsprünge 60 sind damit zusammengepreßt und in sicherer gut leitender elektrischer Verbindung mit den Kontakt-Verbindungsanschlüssen 62 gehalten.

Der Einbau eines Halbleiterchip 36 in ein Gehäuse 12, mit dem Ziel, eine vervollständigte erfindungsgemäße Einrichtung 10 zu tdLden, läßt sieh leicht und schnell bewerkstelligen, und zwar entweder von Hand oder durch automatische Montagevorrichtung. Zunächst wird ein Gehäuse 12 hergestellt und getestet. Als nächstes wird ein Chip 36 mit Verbindungsanschltissen 38 in den Raum 18 des Gehäuses 12 hereinfallen gelassen bzw. hereingesetzt, wobei die Anschlüsse 38 Abstände haben, die mit denjenigen der elastoaeren VorsprUnge 40 Übereinstimmen, die sich wiederum von der oberen Oberfläche 32 des

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Bodens des Gehäuses 12 her erstrecken. Der Chip 36 wird derart in den Raum 18 eingesetzt, daß die mit den Verbindungsansehlüssen versehene Seite des Chip 36 den Vorsprüngen 40 gegenüberliegt. Die Gehäusewände 14 führen die Verbindungsanschlüsse 38 des Chips 36 automatisch ausgerichtet zu den Vorsprüngen 40. Daraufhin wird der Deckel 20 in seine Verriegelung mit dem Gehäuse 12 gedrückt, so daß die druckausübenden Bänder 42 den Chip 36 gegen die Vorsprünge 40 mit genügend gleichmäßigem Druck derart pressen, daß ein jeder der Vorsprünge 40 eine gute, niederohmige elektrische Verbindung mit seinem ihm entsprechenden Verbindungsanschluß 38 bildet. Schließlieh wird die zusammengesetzte Einrichtung 10 elektrisch getestet. Die betriebsfähigen Einrichtungen werden dann für Beschriftung und Vertrieb fertig gemacht. Jegliche funktionsuntüchtige Einheit wird zurückgehalten und wieder in die Produktionskette gegeben, wo der defekte Chip entfernt und in wie voranstehend beschriebener Weise ersetzt wird.

Pur den einschlägigen Fachmann an den sich die Erfindung richtet, ergeben sich ohne erfinderisches Bemühen weitere Variationen von Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung, ohne daß er den Rahmen der Erfindung verläßt.

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Claims (14)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Halbleitersehaltungs-, insbesondere Halbleiterchip-Verbindungseinrichtung, gekennzeichnet durch einen Behälter (12), der so ausgebildet ist, daß er eine Halbleiterschaltung (36) mit einer Vielsahl im Abstand voneinander angeordneter metallisierter Verbindungsanschlüsse (38) aufzunehmen vermag, durch eine Vielzahl von nach oben stehenden, im Abstand voneinander angeordneten elektrisch leitfähigen VorSprüngen (40,58), die innerhalb des Behälters (12) angebracht und so angepaßt sind, daß sie Kontakt mit den Verbindungsanschlüssen (38) geben, durch eine Anzahl elektrischer leiter (34), die mit den Vorsprüngen (40,58) innerhalb des Behälters (12) elektrisch verbunden sind und die sieh bezüglich des Behälters (12) nach außen erstrecken, durch Justiereinrichtungen (14), die sich in dem Behälter (12) befinden und mit denen die Verbindungsanschlüsse (34) in Bezug auf die Vorsprünge (40,58) zu justieren sind, und durch Mittel (52) zur Ausübung eines mechanischen Druckes vom Behälter (12) auf die Halbleiterschaltung (36), um die Verbindungsanschlüsse (34) gegen die Vorsprünge (40,52) zum Zwecke elektrischer Kontaktgabe zu drücken, womit eine direkte elektrische Verbindung zwischen der Halbleiterschaltung (36) und einem äußeren Schaltkreis (26) zu erreichen ist.
2. 2. Einrichtung nach Ansprueh 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein Gehäuse (12) mit einem Boden (16) und Seitenwänden (14) ist, die sich von dem Boden (16) her nach oben erstrecken und so angeordnet sind, daß sie die Halbleiterschaltung (36) in ihrer lage nahe dem Boden (16) innerhalb des Gehäuses (12) zu ^stieren vermögen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckel (20) zum Verschließen des Gehäuses (12) vorgesehen ist, der mit einer Verriegelungseinrichtung (46,48;64,68) versehen ist, um die Halbleiterschaltung (36) in dem Gehäuse

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   (12) an den Yorspriingen (40) festzuhalten.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) vier aneinander stoßende Seitenwände (14) hat, die entlang den Kanten der Oberseite des Bodens (16) an diesem Boden (16) angebracht sind, so daß ein oben offener Kasten gebildet ist, dessen Größe derart ist, daß die Halbleiterschaltung (36) eng eingepaßt zwischen die Seitenwände (14) hereinpaßt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein abnehmbarer Deckel (20) vorgesehen ist, der eine Größe hat, so daß die Oberseite des Gehäuses (12) mit dem Deckel zu verschließen ist und daß eine Abdichtung (56) zum luftdichten Verschließen des Innenraums (18) des Gehäuses (12) bei geschlossenem Deckel (20) vorgesehen ist.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Bodens (16) im Abstand voneinander angeordnete elektrische Leiter (34) angebracht sind, die sich bezogen auf das Gehäuse (12) nach außen erstrecken.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter auf einer hochflexiblen Folie (30) befindliche Leiterbahnen (34) sind, die in vorgegebenen Abständen voneinander angeordnet sind, wobei die Folie (30) auf die bezüglich des Gehäuses (12) innere Oberseite des Bodens (16) aufgebondet ist und sich diese Leiterbahnen (34) bezüglich der Seitenwände (14) nach außen erstrecken.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (34) Metallische Leiter sind.
9. 9.' Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dacbrch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl elektrisch leitfähiger Voreprünge (40) vorgesehen sind, die mit dem Boden (16)

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   verbunden und derart angepaßt sind, daß sie die Verbindungsanschlässe (38) der Halbleiterschaltung (36) berühren, um elektrische Verbindungen zwischen der Halbleiterschaltung (36) und den elektrischen Leitern (34) zu bewirken.
10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (40) aus einem zusammendrüekbaren elastomeren, elektrisch leitfähigen Material bestehen.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (40) aus elektrisch leitfähigem, elastomerem Material bestehende Körper gleicher Größe und gleicher Form sind, wobei das Material mit Silberpulver vermengter Silikongummi ist und wobei sich jeder der Vorsprünge (40) mechanisch auf einer flexiblen Folie (30) befindet und mit je einer elektrischen Leiterbahn (34) innerhalb des Gehäuses (12) elektrisch verbunden ist.
12. 12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (34) in vorgegebenem Abstand angeordnete elektrisch leitfähige elastomere Körper (58) umfassen, die durch den Boden(i6) des Gehäuses (12) hindurchragen, wobei ein jeder der Körper (58) an seinem einen Ende einen geformten Vorsprung (40) hat, der vom Boden (16) her nach oben vorspringt und an seinem anderen Ende einen vom Boden (16) her nach unten vorspringenden geformten Vorsprung (62) hat, und daß Mittel (64) zur Ausrichtung und zum sicheren Festhalten des Gehäuses (12) auf der Oberseite eines gedruckten Schaltungssubstrats vorgesehen sind, wobei Verbindungsanschlüsse (38) der Halbleiterschaltung (36) mit den nach oben ragenden Vorsprüngen (40) in räumlicher Übereinstimmung sind und auf dem gedruckten Schaltungssubstrat befindliche Kontaktanschlüsse mit den nach unten vorspringenden Vorsprüngen (62) räumlich in Übereinstimmung sind, so daß elektrische Verbindungen zwischen der Halbleiterschaltung (36) und dem gedruckten Sehaltungssubstrat (22)

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    bewirkt sind.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (64) zur Justierung und zur sicheren Befestigung eine Anzahl Körper (64) sind, die sich vom Boden (16) des Gehäuses (12) her nach unten erstrecken und durch einen oder mehrere entsprechende Löcher, die sich in dem Substrat (22) befinden, hindurchragen und daß an dem jeweiligen unteren Ende dieser Körper (64) Vorrichtungen (68) zum Verriegeln bzw. Festhalten des Körpers (64) vorgesehen sind, wodurch die Kontaktansehlüsse des Substrats (22) und die Vorsprünge (62) miteinander in Berührung gehalten werden, so daß elektrische Verbindungen zwischen den Verbindungsanschlüssen des Substrats (22) und den Vorsprüngen (62) bewirkt sind.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (12) mit einem Boden (16)mit einer Ober- und einer Unterseite und vier an ihren Enden miteinander verbundene Seitenwände (14) vorgesehen sind, die an den Kanten der Oberseite des Bodens (16) angebracht sind, so daß ein nach oben offenes Gehäuse (12) gebildet ist, daß dieses Gehäuse (12) so bemessen ist, daß es eine Halbleiterschaltung (36) vorgegebener Größe nahe und parallel zum Boden (16) zwischen den vier Seitenwänden (14) eng eingepaßt aufzunehmen vermag und daß Verbindungsanschlüsse (38) vorliegen, die an einer dem Boden (16) gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet sind,

    dadurch, daß die Oberseite des Bodens (16) mit einem durchgehenden Polyimid-Film (30) beschichtet ist, der über die vier Seitenwände (14) sich hinaus erstreckt, wobei dieser Film (30) eine Vielzahl zuvor angeordneter, im Abstand voneinander angeordneter durchgehender metallischer Leiterbahnen (34) hat,

    dadurch, daß eine Vielzahl nach oben stehender Vorsprünge (40) aus einem elektrisch leitfähigen, elastomeren Material vorgesehen sind, die ein jeder elektrisch und mechanisch mit seinem unteren Ende an je eine der Leiterbahnen (34)

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    an je einem vorgegebenen Punkt innerhalb des Gehäuses angebondet sind, wobei sich die Vorsprünge (40) von der Oberfläche des Filmes (30) nach aufwärts erstrecken und räumlich mit Verbindungsanschlüssen (38) übereinstimmen, die sich an der Halbleiterschaltung (36) befinden, sobald sich diese Halbleiterschaltung (36) innerhalb des Gehäuses (12) befindet, und durch einen abnehmbaren Deckel (20), der so angepaßt ist, daß er die Oberseite des Gehäuses (12) zu versehließen vermag und Mittel (4-6,56)zum Terriegeln und luftdichten Abschließen des Gehäuses (12) sowie innen angeordnete Körper (42) hat, die so angeordnet sind, daß mit ihnen die Verbindungsanschitisse (38) der Halbleiterschaltung (36) durch Druck mit den Vorsprüngen (40) in Berührung zu bringen sind, wodurch die Halbleiterschaltung (36) durch die Verbindungseinrichtung (10) mechanisch gehalten und elektrisch angeschlossen wird.

    Der \Patjentanwalt

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