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Einbaurahmen für gehäuselose, integrierte Halbleiterschaltungsan-
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ordnungen Die Erfindung betrifft einen Einbaurahmen für eine gehäuselose,
integrierte Halbleiterschaltungsanordnung aus einer Trägerplatte aus elektrisch
isolierendem Material auf deren einer Oberfläche eine Mehrzahl von metallenen Anschlußkontakten
angeordnet sind.
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Die Verwendung von integrierten und miniaturisierten elektronischen
Schaltelementen erfordert zunehmend auch eine Anpassung und Miniaturisierung der
die integrierten Schaltkreise tragenden Verdrahtungsplatten. Mit Hilfe dieser Verdrahtungsplatten
werden eine Vielzahl solcher integrierter Schaltkreise zu einem größeren logischen
Komplex verschaltet.
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Insbesondere bei der Verwendung von sehr schnellen Schaltkreisen,
wie sie z.B. Schaltkreise in ECL-Technik darstellen, kommt deren Schnelligkeit nur
dann voll zum Tragen, wenn die mittlere Verbindungslänge zwischen zwei Schaltelementen,
die sich auf zwei Bausteinen befinden, möglichst kurz ist. Deshalb ist es notwendig,
die Verdrahtungsplatten zu miniaturisieren, um zu möglichst feinen und dichten Strukturen
zu kommen.
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Die Steigerung der Packungsdichte bei Bausteinen ist möglich durch
die Verwendung von sogenannten ~gehäuselosen" Bausteinen.
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Das bedeutet die Verwendung von integrierten Schaltkreisen als Chips
oder in Form von Mikropacks, die dann direkt auf die Schaltung montiert werden.
Derartige ungehäuste Chips benötigen nur
ca. 1/4 bis 1/10 der Einbaufläche
der sich im Gehäuse befindlichen Chips. Das Aufkontaktieren der Chips auf die die
Chips tragenden Halterahmen erfolgt entweder im Flip-Chip-Verfahren oder über Filmmontage
(Mikropacks) oder durch Drahtbonden.
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Zur Aufnahme der Chips sind Leiterrahmen bekannt (Deutsche Offenlegungsschrift
26 14 930), die aus einer Trägerplatte aus elektrisch isolierendem Material bestehen,
auf deren Oberfläche aufeinanderzulaufende Netallfinger angeordnet sind, deren innere
benachbarte Enden einen Bereich definieren, in dem oder über dem die Halbleiteranordnung
aufnehmbar ist. Diese Metalifinger dienen dabei zur Kontaktierung der einzelnen
Ein- und Ausgänge des integrierten Schaltkreises.
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Ein integrierter Schaltkreis muß unabhängig von seiner inneren Konfiguration
an seinen Aus- und Eingängen bestimmte genormte elektrische Werte haben. Zur Erreichung
dieser Werte ist es bekannt, die einzelnen Aus- und Eingänge der integrierten Schaltkreise
mit diskreten, passiven Bauelementen, Widerständen oder Kondensatoren zu versehen,
um diese geforderten Normwerte insbesondere hinsichtlich der Ubertragungseigenschaften
der Leitungen zwischen Bausteinanschlüssen zu erfüllen. Ein derartiges Verfahren
hat aber neben dem hohen Arbeitsaufwand den großen Nachteil, daß die erzielbare
Packungsdichte wesentlich bestimmt wird durch die Größe der verwendeten diskreten
Bauelemente und der erforderlichen Einbaufläche.
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Aufgabe der Erfindung ist es, für integrierte Halbleiterschaltungsanordnungen
einen Einbaurahmen bereitzustellen, der es ermöglicht, unter Einbeziehung der zur
Anpassung notwendigen, passiven Bauelemente eine möglichst hohe Packungsdichte des
gesamten Bausteines zu erreichen. Der Halterahmen soll außerdem so ausgelegt sein,
daß für den gesamten Baustein eine möglichst variable Verwendung möglich wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens
jedem als Eingang für die Halbleiterschaltungsanordnung verwendbaren Anschlußkontakt
ein auf dem Einbaurahmen integrierter,
über Kontaktflecke kontaktierbarer
Abschlußwiderstand zugeordnet ist, der über ein als Kontaktfleck für den Baustein
ausgebildetes Leitungsstück mit dem Anschlußkontakt in Verbindung steht.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die integrierten
Abschlußwiderstände auf dem Einbaurahmen gruppenweise so angeordnet, daß mindestens
zwei Widerstände einen gemeinsamen Anschlußfleck für die Spannungsversorgung aufweisen.
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Die Anordnung von einer Maximalzahl von Abschlußwiderständen in integrierter
Bauweise auf dem Einbaurahmen ist gegenüber der individuellen, anwendungsbezogenen
Verdrahtung der realen Zahl von Widerständen wesentlich vorteilhafter. Durch die
Anordnung der Abschlußwiderstände in Gruppen und ihrer Ausführung in integrierter
Dünnfilmtechnik wird eine wesentlich höhere Packungsdichte erreicht.
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Die Erfindung ermöglicht es, die Widerstandsbelegung der individuellen
Verdrahtung in einfacher Weise dadurch anzupassen, daß die nicht benötigten Widerstände
mit Laser durchgetrennt werden. Außerdem können die einzelnen Widerstände ebenfalls
mit Hilfe von Laser abgeglichen werden.
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Neben einem derartigen Laserabgleich ist es auch möglich, durch abwandeln
der Maske mit der die Widerstände festgelegt werden, die Widerstandsbelegung der
Verdrahtung der einzelnen Bausteineinbauplätze und damit der Baugruppe anzupassen.
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Einzelne nicht benötigte Widerstände können in ihrer Funktion als
Reservewiderstände an einen benachbarten Kontakt angeschlossen werden, wobei sich
auf diese Weise defekte Widerstände ersetzen lassen bzw. bei einer Veränderung der
Verdrahtung neue Widerstände hinzugefügt werden können.
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Dadurch, daß der Einbaurahmen von einem zur Spannungsversorgung gehenden
Leitungsstück vollständig umschlossen wird, wird der Anschluß des Bausteins an die
Versorgungsspannung wesentlich erleichtert. Die von diesem Leitungsstück ausgehenden
Stichleitungen zu den einzelnen Widerständen können auch in diesem Fall mit Hilfe
von
Laser in einfacher Weise durchtrennt und damit die Versorgung einzelner Widerstände
unterbrochen werden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im Folgenden beispielsweise näher erläutert.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen
Einbaurahmens.
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Der in der Figur dargestellte Einbaurahmen für einen 64-poligen LSI-Baustein
besteht aus einer Trägerplatte aus elektrisch isolierendem Material 1, die in diesem
Fall aus einer Keramikplatte besteht. Auf dieser Platte sind 64 Anschlußkontakte
2 angeordnet, die einen quadratischen Bereich zur Aufnahme der eigentlichen integrierten
Halbleiterschaltungsanordnungen definieren. Diese Anschlußkontakte bestehen aus
Löthökern, auf die im sogenannten ~Flip-Chip"-Verfahren der LSI-Baustein aufgesetzt
und kontaktiert wird. Die integrierte Halbleiterschaltungsanordnung, die hier nicht
dargestellt ist, wird dabei in einem gewissen Abstand über der Schaltung der durch
die Höhe der Löthöker bedingt ist auf diese aufgesetzt.
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Auf dem eigentlichen Einbaurahmen 1 sind nun entsprechend der möglichen
Anzahl von Eingängen, in diesem Fall sind es 48, Abschlußwiderstände 3 in Dünnfilmtechnologie
integriert. Die Widerstände bestehen dabei aus einer dünnen Nickelchromhaftschicht.
Diese Haftschicht wird bei Dünnfilmtechnik auf dem ganzen Substrat großflächig aufgebracht
und an den Stellen, an denen kein Widerstand benötigt wird, wieder abgeätzt.
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Gemäß der Erfindung ist nun jedem Anschluß der integrierten Halbleiterschaltungsanordnung
der möglicherweise einen Abschlußwiderstand benötigt, dieser Widerstand standardmäßig
zugeordnet und standardmäßig verdrahtet. Die Zahl der Abschlußwiderstände die dabei
erforderlich sind, ist abhängig von der Funktion des Bausteins innerhalb der Schaltung
und liegt hier bei maximal 48 bzw.
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im Mittel bei 20. Die Widerstände haben dabei die Aufgabe, für die
Einstellung eines definierten Pegels in der Schaltung zu sorgen.
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Im einzelnen ist dabei ein Eingang für die integrierte Halbleiterschaltungsanordnung
so aufgebaut, daß der Anschlußkontakt 2 über einen als Anschlußfleck 4 für den gesamten
Baustein ausgebildetes Leitungsstück 5 mit dem Widerstand 3 in Verbindung steht.
Die Widerstände 3 sind dabei direkt an die Anschlußflecken 4 des Bausteinanschlusses
angeschlossen.
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Zur Erhöhung der Packungsdichte und zur Erleichterung der Zuführung
der Betriebsspannungen sind die Widerstände 3 zu Gruppen zusammengefaßt, und zwar
haben Jeweils mindestens zwei Widerstände einen gemeinsamen Anschlußfleck 6, der
jeweils über eine Stichleitung 7 mit einem den Einbaurahmen 1 vollständig umgebenden,
zur Spannungsversorgung dienenden Leitungsstück 8 in Verbindung steht. Es ist sogar
möglich, vier Widerstände über einen gemeinsamen Anschlußfleck 9 zu kontaktieren.
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Der durch die Anschlußkontakte definierte Innenbereich des Leiterrahmens
1 wird dazu ausgenutzt, in diesem Bereich weitere evtl.
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notwendige Kompensationswiderstände 10 zu integrieren. Diese Widerstände
sind nicht unmittelbar einem besonderen Bausteinanschluß zugeordnet, sondern sie
sind Bestandteil der Schaltungsanordnung in der der Baustein verwendet wird. Außerdem
befinden sich in dem dortigen Innenbereich noch Anschlußflecke 11, die als Potentialzuführungen
für die integrierte Halbleiterschaltungsanordnung dienen.
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Zur Aufnahme der notwendigen Abblockkondensatoren zum Abblocken der
verschiedenen Betriebsspannungen untereinander sind in den Ecken des Einbaurahmens
1 Anschlußflecken 12, die als Einbauplätze für diese Kondensatoren dienen, angeordnet.
Dabei werden in erster Linie Keramikkondensatoren verwendet, die wegen ihrer kleinen
geometrischen Abmessungen am besten verwendbar sind.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Einbaurahmens sind bei dem
fertigen Baustein alle Funktionselemente, die für Versorgung und Betrieb der integrierten
Halbleiterschaltungsanordnung in Abhängigkeit von der zur Anwendung kommenden Schaltkreistechnik
erforderlich sind, zusammengefaßt und räumlich direkt zueinander angeordnet. Die
Länge der Leitungsstücke, die die einzelnen Bauelemente verbinden, ist auf eine
Mindestlänge reduziert.
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Die Anpassung der Widerstandsbelegung eines Bausteineinbauplatzes
an die Funktion des Bausteins innerhalb der jeweiligen Verdrahtung erfolgt auf verschiedene
Weise. So ist es möglich, die Maske, mit der die Dünnfilmwiderstände hergestellt
werden, entsprechend zu variieren oder aber in besonders vorteilhafter Weise die
Widerstandsbelegung der Verdrahtung über Laser abzugleichen. Bei diesem Verfahren
wird mit Hilfe eines Laserstrahles entsprechend des geforderten Widerstandswertes
ein Teil der Nickelchromhaftschicht entfernt. Desgleichen ist es möglich, mit Hilfe
von einem Laserstrahl einzelne, nicht benötigte Widerstände von der Spannungsversorgung
bzw. von den Anschlußkontakten 2 zu trennen und damit einzelne, solitäre Widerstände
zu erzeugen, die z.B. über Drahtbondverbindungen an benachbarte Kontakte angeschlossen
werden können. Auf diese Weise lassen sich einerseits defekte Widerstände ersetzen,
andererseits neue Widerstände bei der Änderung der Verdrahtung nachlegen.