DE2839215A1 - Anordnung zum verbinden von mikroschaltungen - Google Patents

Anordnung zum verbinden von mikroschaltungen

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DE2839215A1 DE19782839215 DE2839215A DE2839215A1 DE 2839215 A1 DE2839215 A1 DE 2839215A1 DE 19782839215 DE19782839215 DE 19782839215 DE 2839215 A DE2839215 A DE 2839215A DE 2839215 A1 DE2839215 A1 DE 2839215A1
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Description

Patentanwälte
Dtp».-fog Dipt-Chem·. Dipt-terg^ $ 3 9 2 1 5
E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser
8 München· 60
TROMSOM - CSF 8. September 197S
173, Bd. Haussmann
75008 Paris / Frankreich
Unser Zeichen: T 5157
Anordnung zum Verbinden von Mikrοschaltungen
Die Erfindung betrifft Anordnungen zum Verbinden von Mikroschaltungen. Darunter sind elektrische Anordnungen zu verstehen, die auf ein und demselben Schaltungsplättchen verschiedene Schaltungen, z.B. aktive Halbleiterelemente, Dünnschichtwiderstände, Licht abgebende oder aufnehmende Dioden und Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen enthalten. Ein typisches Beispiel für eine solche Mikroschaltung ist die klassische integrierte Digitaloder Analogschaltung, die in einem kleinen, Chip genannten, Halbleiterstückchen hergestellt ist.
Die integrierten Schaltungen werden in der Regel dem Benutzer in einem mit Anschlußleitern versehenen Gehäuse, z.B. vom Typ DIL, geliefert. Diese Gehäuse werden dann
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mittels gedruckter Schaltungen, auf welchen sie fixiert sind, miteinander verbunden. Im Vergleich zu dem von den Chips dargestellten Volumen an aktivem Material ist das Volumen, welches in den Gehäusen und durch die gedruckte Schaltung verlorengeht, sehr groß.
Zur Miniaturisierung und insbesondere zur Automatisierung der Anbringung von Anschlußverbindungen der integrierten Schaltungen wurde ein Verfahren entwickelt, das darin besteht, daß man die Chips von dem Plättchen, auf welchem sie hergestellt wurden, auf einen dielektrischen Film überträgt, der durch Photogravierung einer auf diesem Film abgeschiedenen Metallschicht erhaltene Leiter aufweist. Diese Leiter münden an den dielektrischen Film durchquerenden Perforierungen und erstrecken sich noch über die Wände dieser Perforierungen. Jeder Chip wird in eine solche Perforierung eingesetzt und an die in diese mündende Leiter mittels an dem Chip an den Anschlußstellen während der Herstellung des Chipplättchens angebrachter Vorsprünge angeschlossen. Diese Chips werden somit in den Perforierungen durch die Leiter gehalten, die verhältnismäßig lang sind und eine wellige Form besitzen, um so eine elastische Halterung der Chips zu ermöglichen.
Der Film gleicht einem Kinofilm und besitzt an seinen Rändern andere Perforationen, die eine genaue Positionierung der Chips bei der späteren Verwendung ermöglichen.
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Bei dieser Verwendung wird der Film unter Anschweißen der Leiter auf die verwendete Schaltungsanordnung, die z.B. eine gedruckte Schaltung oder das Substrat einer Hybridschaltung sein kann, aufgepreßt.
Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist in der US-Patentschrift 3 689 991 mit dem Titel "Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines flexiblen Trägers" beschrieben.
Tatsächlich diente der Film nur zur Erzielung einer Gesamtheit von Anschlußleitern mit großen Abmessungen, die leichter zu handhaben sind, und der größte Teil des Films wird nach der Verwendung weggeworfen, was eine gewisse Verschwendung bedeutet.
Die vorliegende Erfindung dient der Vermeidung dieser Verschwendung unter Miniaturisierung des Verbindungsnetzes und Ermöglichung einer automatischen Verbindung der Mikroschaltungen.
Zu diesem Zweck stellt man auf einem Film, wie er vorstehend beschrieben wurde, das gewünschte Verbindungsnetz sowie die zur Aufnahme der Mikroschaltungen bestimmten Perforationen her. Diese Mikroschaltungen werden dann direkt mit den in die Perforationen mündenden Leitern verbunden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der
Zeichnung ersichtlich und erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen mit einem Verbindungsleiternetz versehenen Film,
Fig. 2 und 3 zwei Schnittansichten von beispielsweisen Ausführungen erfindungsgemäßer Anordnungen.
Fig. 1 zeigt ein Stück eines zur Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnungen bestimmten Films; dieses Stück entspricht einer kompletten Vorrichtung. Der z.B. aus
Polyimid bestehende Film 101 besitzt zwei seitliche Reihen von Perforierungen 102, welche es gestatten, beispielsweise in einer Graviermaschine jeden Punkt der Oberfläche dieses Films genau zu markieren.
Der für die herzustellende Vorrichtung geeignete Teil des Films befindet sich zwischen zwei rechtwinkligen Perforierungen 103 und 104, die sich nahezu über die gesamte Filmbreite erstrecken. In diesem Anteil befinden sich zwei
rechtwinklige Perforierungen 105 und 106. All diese rechtwinkligen Perforierungen können z.B. durch mechanisches Stanzen oder durch Photogravierung, je nach dem für den Film 101 verwendeten Material, erhalten werden.
Auf der Filmoberfläche befindet sich eine zuvor aufgeklebte Kupferschicht, die anschließend zur Erzielung eines Leiternetzes, wie es bei 107 bezeichnet ist, photogeätzt wurde. Diese Leiter erstrecken sich in die durch die Perforierungen 103 bis 106 gebildeten Hohlräume und
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bilden in den Perforierungen 103 und 104 eine Art Kämme, welche später die äußeren Anschlüsse der Vorrichtung bilden sollen. In den Perforierungen 105 und 106 bilden sie gewellte Träger, deren Geschmeidigkeit eine ziemlich starke Bewegung oder Schwingung zuläßt» ohne daß die Gefahr einer Zerstörung besteht. In dem beschriebenen Beispiel sind zwei in dem Kamm der Durchlochung 104 befindliche Leiter 108 und 109 nicht ausgenutzt und entsprechen einem genormten Änschlußgitter.
Die Enden der in die Perforierungen 105 und 106 mündenden Leiter sind an die Anschlußvorsprünge von zwei integrierten Digitalschaltungen 110 und 111 angeschweißt, die sich in diesen Perforierungen-befinden,, Die Positionierung der Schaltungen 110 und 111 in den Perforierungen und dann das Schweißen erfolgen präzise in einer automatischen Maschine, welche als Bezugspunkte die Perforierungen 102 verwendet und wie bei dem eingangs beschriebenen Übertragungsverfahren auf Band funktioniert.
In dem dargestellten einfachen Beispiel, das zwei untereinander durch eine begrenzte Anzahl von Anschlüssen verbundene Digitalschaltungen umfaßt, ließen sich die Verbindungen ohne Kreuzung erzielen und es genügt dann eine einzige Kupferschicht auf einer Seite des Films zur Herstellung der gewünschten Verbindungen.
Für komplexere Schaltungen empfiehlt sich die Verwendung einer zweiten Kupferschicht auf der anderen Filmseite und die Herstellung der Verbindungen zwischen den Leitern der beiden Seiten durch die in dem Film befindlichen Löcher. Diese Verbindungen können beispielsweise so herge-
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stellt -werden, daß man diese Löcher vor Beschichtung mit der zweiten Küpferschicht elektrolytisch metallisiert oder indem man diese zweite Schicht durch Aufdampfen oder durch Katodenzerstäubung aufbringt* Die üblicherweise für gedruckte Schaltungen angewendeten Methoden eignen sich sehr gut«
Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Klarheit halber ist diese Darstellung aufgetrennt, d.h. die verschiedenen Schichten sind normalerweise vereinigt und besitzen nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, Abstände voneinander .
Das Filmstück 101 enthält in den Durchlochungen 105 und 106 die integrierten Schaltungen 110 und 111. Auf seiner Oberseite befindet sich ein erstes Verbindungsnetz, welches Leiter, z.B. 201, die sich mit Leitern, z.B. 202, kreuzen, aufweist. Diese Leiter erstrecken sich in die Durchlochungen 105 und 106 und halten so die integrierten Schaltungen 110 und 111. Man stellt in der Zeichnung fest, daß die Flexibilität der Leiter eine geschmeidige Aufhängung ermöglicht. Dieses Merkmal ist besonders interessant zur Absorption der Spannungen bei der Handhabung und beim endgültigen Zusammenbau, sowie zur Absorption der bei der Verwendung der Vorrichtung auftretenden Wärmespannungen. Da der Film entlang der Achsen X1 und X2 geschnitten ist, bilden die in den Perforierungen 104 befindlichen Leiter Ausgangsanschlüsse, z.B. 203.
Um die Kreuzung der Verbindungen auf der oberen Fläche des Films zu gewährleisten, hat man auf der Unterseite dieses Films ein zweites Verbindungsnetz gebildet, welches
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Leiter, z.B. 204, umfaßt, welche mit den Leitern der oberen Seite durch metallisierte Löcher, z.B. 205, oder durch die Vereinigung von zwei äußeren Anschlüssen, z.B. 213, verbunden sind.
Bei dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform befindet sich der Film zwischen zwei Abdeckungen bildenden Metallplatten 206 und 207. Zwei dielektrische Platten 208 und 209 bilden eine Isolierung zwischen den Leiternetzen und den Platten 206 und 207. Diese dielektrischen Platten enthalten die gleichen Durchlochungen wie der Film 101, um die Schaltungen 110 und 111 sicher einsetzen zu können und um die an diesen Schaltungen endenden Verbindungsleiter nicht abzuklemmen.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
In dieser Anordnung ist ein erster, auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellter Film 301 mit einer integrierten Schaltung 310 verbunden. Dieser Film ist auf eine dielektrische Folie 309 aufgeklebt, welche wiederum mit einer Metallabdeckung 307 verklebt ist. Die Durchlochungen der Folie 309 entsprechen denen des Films 301 und ermöglichen das Anschweißen der Schaltung 310 an der Abdeckung 307, um so eine gute Wärmeabführung zu gestatten. Das Substrat der Schaltung 310 muß dann von seinen aktiven Teilen, z.B. durch Isolierkästchen, isoliert werden; im gegenteiligen Falle ist die Schaltung 310 auf der Abdeckung 307 mit einem elektrisch isolierenden, jedoch wärmeleitenden Klebstoff angeklebt.
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Die Außenanschlüsse 303 des Films 301 treten hier durch die Unterseite aus und können somit auf der Folie 303 aufliegen, auf welcher sie vorzugsweise verklebt werden, was ihnen einen besseren Schutz verleiht. Die zwischen den Anschlüssen 303 und der Abdeckung 307 befindliche Einheit bildet somit eine dünne Platte, die in einen bekannten Leitungsverbinder eingesetzt werden kann.
Um über mehr Freiheit in bezug auf die Linienführung der Leiternetze zu verfügen, wurde ein zweiter, dem ersten ähnlicher Film 311 verwendet, der auf seinen Flächen zwei andere Leiternetze trägt. Man verfügt somit über vier Leiternetze. Die die Anbringung der integrierten Schaltungen ermöglichenden Durchlochungen sind die gleichen wie diejenigen des Films 301, diejenigen, welche die äußeren Anschlüsse 313 freigeben, sind jedoch verkürzt, so daß die Anschlüsse 313 auf dem Film 301 aufliegen können.
Da das Leiternetz der Oberseite des Films 301 sich somit dem Leiternetz der Unterseite des Films 311 gegenüber befindet, muß zwischen diesen Schichten ein Isolierfilm 314 angebracht werden. Zu diesem Zweck kann man eine dünne Klebefolie, die einige -zig um dick ist, verwenden.
Verwendet man zur Herstellung der Verbindungen mit der Schaltung 310 die Netze der beiden sich einander gegenüberliegenden Flächen der Filme 301 und 311, so ist die Dickeverschiebung der Anschlußleiter sehr gering und macht kein Versetzen der Positionierung der Vorsprünge auf der Schaltung erforderlich, was im Gegensatz zur Zeichnung steht, wo diese Vorsprünge versetzt dargestellt sind, um sie gut unterscheiden zu können.
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Zweckmäßig verwendet man den ersten Film zur Herstellung der für die Signale bestimmten Verbindungen und den zweiten Film zur Herstellung der zur Speisung der integrierten Schaltungen verwendeten Verbindungen, indem man z.B. eine Seite für die Masse und die andere für die Speisespannung verwendet.
Eine abgeänderte Ausführung besteht darin, daß man die vier Verbindungsnetze auf ein und demselben Film gemäß einer markierten Anordnung um eine Achse und derart herstellt, daß beim Umfalten des Films entlang dieser Achse die Perforierungen kongruent sind und die Netze sich entsprechend der gewünschten endgültigen Anordnung plazieren.
Die fertige Anordnung umfaßt auch, wie in Fig. 2, eine zweite Isolierfolie 308 und eine zweite Metallabdeckung 306.
Diese Folie 308 und die Abdeckung 306 sind nicht immer unerläßlich und brauchen manchmal nicht verwendet zu werden. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Mikroschaltungen optische Vorrichtungen, z.B. lichtemittierende oder lichtempfindliche Zellen oder mit flüssigen Kristallen arbeitende Organe aufweisen. Die Mikroschaltungen müssen dann gut auf dem Gehäuse 307 durch Schweißen oder Kleben fixiert werden und man kann zweckmäßig den von der Mikroschaltung in der Durchlochung freigelassenen Raum 314 mit einer Paste, z.B. einem Epoxidharz, ausfüllen, was es ermöglicht, auch die Verbindungen zwischen der Schaltung und den Filmen unter einem gleichzeitigen Freilassen der äußeren Oberfläche der Schaltung zu halten. Wenn die Vorrichtung
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vollständig durch zwei Metallgehäuse umschlossen ist, kann man auch eine solche Paste verwenden.
Zur Herstellung der Abdeckungen 306 und 307 muß man nicht unbedingt Metall verwenden, sondern alle für übliche Gehäuse verwendete Materialien, z.B. Keramikplatten, sind geeignet.
Eine solche Verbindungsanordnung ergibt eine geringere Dichte aktiver Elemente wie man sie durch monolithische Integrierung erzielt, diese Dichte ist jedoch trotzdem wesentlich höher als in den Hybridschaltungen, wobei gleichzeitig die Vorteile dieser letzteren ohne deren Preis bewahrt werden. Diese Vorteile liegen u.a. darin, daß man Mikrοschaltungen unterschiedlicher Techniken (z.B. MOS und bipolare Schaltungen) verwenden kann, daß eine Vorsortierung der Elemente auf dem Plättchen, auf dem sie hergestellt werden, möglich ist, und daß eine gute Wärmeabführung gewährleistet ist.
Die unmittelbare Verwendung besteht in der Verbindung von Digitalschaltungen.
Man kann jedoch auch Analogschaltungen verwenden, indem man die erforderlichen Widerstände nach einer Dünnschichtmethode auf einem Träger aus oxidiertem Silicium herstellt. Diese Widerstände besitzen dann entweder eine rein elektronische Funktion oder auch eine Heizfunktion, was für bestimmte Anzeigevorrichtungen oder Wärmeaufzeichnungsvorrichtungen nützlich ist.
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Claims (11)

■Patentanwalts E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser ETj-isburgeTstrasüP 19 8 München 60 THOMSON - CSF 8. September 1978 173, Bd, Haussmann 75008 Paris / Frankreich Unser Zeichen; T 3157 Patentansprüche
1. Anordnung zum Verbinden von Mikroschaltungen mit einem ein Leiternetz zur Herstellung der gewünschten Verbindungen tragenden dielektrischen Film, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroschaltungen freiliegen und in den dielektrischen Film durchsetzenden Perforierungen angeordnet sind, wobei bestimmte Leiter über die Wände der Perforierungen für den Anschluß an von den Mikroschal tungen getragene Vorsprünge herausgeführt sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiternetz auf beiden Seiten des dielektrischen Films verläuft.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Leiter auf einer Seite mit mindestens einem der Leiter auf der anderen Seite durch ein in den Film gebohrtes und leitend gemachtes Loch verbunden ist.
Dr.Ha/Ma
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ORlQtNAL INSPECTED
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Leiter über die Ränder des dielektrischen Films hinausreichen und einen zur Verbindung der Vorrichtung mit äußeren Schaltungen bestimmten Kamm bilden.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Leiter der einen Seite mit mindestens einem der Leiter der anderen Seite durch die in dem Kamm enthaltenen Teile dieser Leiter verbunden ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß sie noch eine erste Abdeckung, die den dielektrischen Film trägt, aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus Metall besteht und daß die Mikroschal tungen darauf fixiert sind, wobei die Anordnung außerdem zwischen dem Film und der Abdeckung eine Isolierschicht aufweist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie noch eine zweite Abdeckung auf der der ersten Abdeckung gegenüberliegenden Seite des Films aufweist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese zweite Abdeckung aus Metall besteht und daß die Anordnung noch eine den Film von dieser zweiten Abdeckung isolierende dielektrische Folie aufweist.
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10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen zweiten dielektrischen Film mit identischen Perforierungen wie der erste Film aufweist, wobei dieser zweite Film ebenfalls ein mit Mikroschaltungen verbundenes Leiternetz aufweist und von dem ersten Film durch eine Isolierfolie getrennt ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Film unter Bildung von zwei übereinander angeordneten Schichten, die durch eine Isolierfolie getrennt sind, umgefaltet wird, wobei die beiden Schichten identische und sich deckende Perforierungen besitzen.
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DE19782839215 1977-09-12 1978-09-08 Anordnung zum verbinden von mikroschaltungen Withdrawn DE2839215A1 (de)

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DE (1) DE2839215A1 (de)
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