DE3850629T2

DE3850629T2 - Adaptierbarer Schaltkreis.

Info

Publication number: DE3850629T2
Application number: DE3850629T
Authority: DE
Inventors: David H Carey
Original assignee: Microelectronics and Computer Technology Corp
Current assignee: Microelectronics and Computer Technology Corp
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2008-09-29
Also published as: JPH01165134A; CA1310099C; AU2283588A; DE3850629D1; EP0310357A3; AU610249B2; EP0310357A2; EP0310357B1; US5132878A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft kundenspezifisch anpaßbare Schaltungen und insbesondere solche kundenspezifisch anpaßbaren Schaltungen, die einen Verbinder zur Aufnahme und elektrischen Verbindung elektrischer Vorrichtungen und Chipentwürfen mit bandautomatisiertem Bondieren enthält. Die Erfindung betrifft einen Verbinder, der in Massenproduktion in unspezifischem, universalem Aufbau hergestellt werden und danach kundenspezifisch an eine bestimmte Anwendung mit geringstem Fabrikationsaufwand angepaßt werden kann, und ein dafür verwendbare Chipdesign für bandautomatisiertes Bondieren. Außerdem betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung des Verbinders und des Chipdesigns.
Kundenspezifische Schaltkreise, wie sie hier verwendet werden, betreffen solche Schaltkreise, in denen einige der Schaltkreisverbindungen während der Erstherstellung des Schaltkreises nicht ausgeführt, sondern zurückgestellt sind. Dieses Zurückstellen gestattet eine Herstellung der Schaltkreise in großen Stückzahlen mit Eigenschaften, die allen Schaltkreisen eigen sind, wobei dann in einem letzten Schritt, der "kundenspezifische Anpassung" genannt wird, die besonderen Entwurfseinzelheiten vom Anwender angebracht werden. Ein integraler Bestandteil der kundenspezifisch anpaßbaren Schaltungen ist eine allgemeine Verbindungsstruktur, die mit einem Verfahren zum Bondieren der Anschlußleitungen der integrierten Schaltungschips mit der Verbindungsstruktur gekoppelt ist.
Verbinder nehmen typischerweise als Bausteine für elektronische Schaltungen und Mikroschaltungen weitere elektrische Vorrichtungen auf und haltern diese, wie zum Beispiel Substrate, das heißt Verbinder kleinerer Abmessungen, integrierte Chips, Kondensatoren, Widerstände usw., die miteinander elektrisch verbunden werden können, um eine größere und komplexere elektrische Schaltung zu erzeugen. Die Verbinder haben typischerweise eine Sandwichstruktur, durch die sich eine Reihe von Drähten erstreckt. Die Drähte verbinden die an dem Verbinder angebrachten elektrischen Vorrichtungen in Übereinstimmung mit einem von dem Anwender des Verbinders spezifizierten Schaltplan.
Die Verbinder werden für eine Vielzahl von Schaltungsentwürfen verwendet, die jeweils eine einheitliche elektrische Schaltung benötigen. Momentan wird bei der Mehrzahl dieser Verbinder der Verdrahtungsplan in einem frühen Herstellungszustand festgelegt. Anders gesagt, legt der Hersteller die verbindende Verdrahtung in Übereinstimmung mit einem besonderen vorgegebenen Verdrahtungsplan fest. Solche Verbinder werden "entwurfsspezifisch" genannt. Es ist unmittelbar deutlich, daß entwurfsspezifische Verbinder nicht in Massenproduktion hergestellt werden können und deshalb zeit- und kostenaufwendig sind.
Wenn man die Nachteile entwurfsspezifischer Verbinder betrachtet, ergibt sich ein Bedarf der Verbinderhersteller an einem Verbinderdesign, das unspezifisch in Massenproduktion hergestellt und danach programmiert werden kann, um jedwede vom Anwender benötigten Verdrahtungspläne zu realisieren. Solche Verbinder werden als "programmierbare Verbinder" bezeichnet, und der letzte Schritt, der dem Verbinder den Verdrahtungsplan verleiht, bezeichnet man als "kundenspezifische Anpassung".
Eine frühere Entwicklung einer programmierbaren Verbinderstruktur beschreibt das US Patent 4 458 297 von Mosaic Systems, Inc. Die Entwicklung von Mosaic liefert die verbindende Verdrahtung in Form eines Gitters aus Drähten in einer Richtung, die eine Ebene bilden, und rechtwinklig dazu liegenden Drähten, die eine zweite Ebene bilden. Zwischen den beiden Drahtgruppen befindet sich eine Lage aus amorphem Silicium, welche, obwohl sie ursprünglich nicht leitet, an besonderen Punkten, wo sich Drähte überschneiden, leitfähig gemacht werden kann. Die selektive Leitfähigkeit wird durch die Kristallisation des amorphen Siliciums erreicht, indem man eine Spannungsdifferenz über den rechtwinklig laufenden Drähten anlegt. Das durch diese Spannungsdifferenz erzeugte elektrische Feld läßt das Silicium im Bereich sich schneidender Drähte kristallisieren und leitend werden. Deshalb wird ein elektrisch leitender Weg zwischen den sich schneidenden Drähten gebildet.
Der Aufbau des Mosaic-Verbinders ist insofern vorteilhaft, als er sich für die Massenproduktion unspezifischer Verbinder eignet, die vom Hersteller oder vom Endanwender bei einem späteren Herstellungsschritt kundenspezifisch angepaßt werden können. Jedoch hat der Verbinder von Mosaic viele Nachteile. Zum Beispiel kann aufgrund der geforderten elektrischen Eigenschaften nur eine begrenzte Anzahl von Stoffen verwendet werden. Amorphes Silicium ist für die Zwischenlage der einzige vorgeschlagene Stoff. Außerdem ist, obwohl eine begrenzte Anzahl von Metallen für die Verbinderverdrahtung verwendet werden kann, Aluminium bei weitem die beste Lösung, da dessen Eigenschaften mit dem amorphem Silicium harmonieren. Die Dichte des Gitters von Mosaic und insbesondere der Abstand der Drähte im Überlappungsbereich sind begrenzt, da eine genügend große Fläche um den Überlappungsbereich zum Vermeiden von Kurzschlüssen benachbarter Drähte während der Kristallisation gebraucht wird. Anders gesagt, bildet das elektrische Feld einen Flußbereich um die überlappenden Drähte, der sich in den Bereich zwischen benachbarten Überlappungsbereichen erstreckt. Falls die Drähte zu nahe beieinander liegen, kann dieser Flußbereich ein Lecken benachbarter Bereiche verursachen und die benachbarten Drähte kurzschließen.
Ein weiterer Nachteil der Entwicklung von Mosaic ist der, daß es sich nur um einen additiven Prozeß handelt. Anders gesagt, wird die Führung der Drähte durch Addition elektrisch leitender Segmente gebildet, das heißt der kristallinen Siliciumbrücken. Der Entwurf ist nicht subtraktiv. Demgemäß ist es sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich, einen kundenspezifisch angepaßten Verbinder zu verändern. Die Schwierigkeit bei der Änderung kundenspezifischer Verdrahtung macht spätere Verdrahtungsänderungen praktisch unmöglich. Ein weiterer und sehr schwerwiegender Nachteil der Entwicklung von Mosaic rührt daher, daß jeder additive Schritt, das heißt das Erzeugen der Siliciumbrücken, eine weitere Verwendung der beiden betroffenen, senkrecht zueinander laufenden Drähte in dem Verdrahtungsplan mit der Ausnahme dieses einen Verdrahtungswegs ausschließt. In anderen Worten stehen, falls zur Erzeugung eines Verbindungsweges die Drähte X1 und Y1 überbrückt sind, diese Drähte oder Segmente von ihnen nicht mehr für einen anderen Verbindungsweg zur Verfügung, würde man sie dennoch verwenden, so würden die zwei Wege kurzgeschlossen. Diese Eigenschaft des Verbinders von Mosaic schränkt die Komplexität des Verbinders für einen gegebenen Verbindungsbereich stark ein. Diese Komplexitätsbeschränkung beeinflußt die Leistungsfähigkeit des Verbinders hinsichtlich der zur Verfügung stehenden Kanäle, Kanalausnutzung genannt. Es ist wünschenswert, eine hohe Kanalausnutzung zu erreichen, da ein gegebener Verbinder mit weniger Kanälen ausgeführt werden kann, wenn eine hohe Kanalausnutzung zur Verfügung steht.
Außer dem von Mosaic vorgeschlagenen Weg einer elektrischen, kundenspezifischen Anpassung eines Verbinders wurden in manchen Bereichen auch schon mechanische, kundenspezifische Anpassungen verwendet. Beispielsweise beinhaltet das "Wire-Wrap" Verfahren den Einsatz eines Verbinders, der eine Anzahl senkrecht aus der Verbinderoberfläche ragender Metallstifte hat. Nachdem der Verdrahtungsplan spezifiziert worden ist, können die entsprechenden Stifte, durch Umwickeln der entsprechenden Stifte, mit Drähten verbunden werden. Aufgrund der aufgebrachten Kräfte braucht man große, feste Stifte und große Werkzeuge, um die Drähte sicher zu wickeln. Das Verfahren ist zeitaufwendig, da zu jedem Zeitpunkt nur ein Draht dazugefügt werden kann, und kann für kleine Schaltungen, wie integrierte Schaltungen wegen der großen Stifte und Werkzeuge nicht verwendet werden.
Ein anderer Weg zur mechanischen kundenspezifischen Anpassung ist der Einsatz der Drahtbondierung zur Verbindung von Bondierflecken auf der Oberfläche einer integrierten Schaltung. Die Verbindung wird durch Anschweißen oder Sputtern eines dünnen Drahtes auf einen metallischen Bondierfleck jeweils am Ende eines gewünschten Verbindungsweges erzeugt. Dieser Weg hat viele Nachteile, weist jedoch eine sehr schlechte Flächennutzung auf. Beispielsweise benötigt das Sputtern große Bondierflecken mit großen Zwischenräumen dazwischen, um sicherzustellen, daß das Sputtern die Flecken nicht zerstört oder einen Kurzschluß verursacht. Außerdem ist die Dichte, da die Verbindungsdrähte nicht isoliert sind, auf solche Verbindungswege beschränkt, die keine sich überschneidenden Drähte benötigen. Deshalb hat dieses Verfahren die meisten Nachteile des Wire-Wrap-Verfahrens mit dem zusätzlichen Nachteil, daß sich Verbindungswege nicht überschneiden dürfen.
Hinsichtlich des Problems der Montage integrierter Schaltungschips ist es üblich, solche Chips auf Verbinderstrukturen zu montieren, die zur elektrischen Verbindung der Chips dienen. Die integrierten Schaltungschips werden häufig auf einem Trägerfilm oder Band durch ein Verfahren befestigt, das als "bandautomatisiertes Bondieren" (engl.: "Tape automated bonding" TAB) bekannt ist. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit der sich ergebenden, kundenspezifisch anpaßbaren Schaltung, müssen die Chipbondiertechniken, die bei der bestimmten Verbinderstruktur angewendet werden, zueinander passen.
Demgemäß herrscht in der Technik Bedarf an einer verbesserten, kundenspezifisch anpaßbaren Schaltung, die einen programmierbaren Verbinder enthält, der in Massenproduktion hergestellt werden kann und einen unspezifischen Verdrahtungsplan enthält, der danach in späteren Herstellungsschritten oder vom Endanwender mit geringst möglichem Zeit- und Kostenaufwand spezifiziert werden kann und der eine dichte Verbindungsstruktur erzielt, die sowohl bei gedruckten Schaltungen als auch integrierten Schaltungen eingesetzt werden kann, und außerdem Bedarf an einem Design für bandautomatisiertes Bondieren, das mit solchen Verbindern kompatibel ist.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte kundenspezifisch anpaßbare Schaltung anzugeben.
Zusätzlich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbinder für kundenspezifisch anpaßbare Schaltkreise anzugeben, der als unspezifischer Verbinder hergestellt und dann aufgrund der Bedürfnisse eines Anwenders kundenspezifisch angepaßt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Verbinderstruktur so zu ermöglichen, daß sie in die Form von Verbindern unterschiedlicher Größen ausgebildet werden kann.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Verbinder zu ermöglichen, der aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein kann.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen billigen Verbinder zu ermöglichen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verbinder zu ermöglichen, der in einfacher Weise mit minimalem Herstellungsaufwand kundenspezifisch angepaßt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Verbinder zu ermöglichen, dessen Verdrahtung so ausgelegt ist, daß sie für ein leichtes Testen und Herstellen konsistent ist.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verbinder anzugeben, der voraussagbare Diskontinuitätseffekte und gleichartige Kreuzkopplungen bei allen Leitungen aufweist.
Eine noch andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen einzelnen Verbinder zu ermöglichen, der an eine Vielzahl von Entwürfen mit geringen Modifikationen angepaßt werden kann.
Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, einen Verbinder anzugeben, der bei unterschiedlichen Niveaus eingesetzt werden kann, die Packungen oder andere höherrangige Verbinder einschließen.
Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ausbildung eines Verbinders anzugeben, wie er oben definiert ist, welches einen Schritt der Ausbildung eines unspezifischen Verbinders, in welchem der Zugriff zu darunterliegenden Drahtsegmenten möglich ist, und danach einen Schritt aufweist, der die kundenspezifische Anpassung des Verbinders mit minimalem Aufwand und geringen Herstellungskosten ausführt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren, wie es unmittelbar oben angegeben ist, so zu ermöglichen, daß es aufgrund der konsistenten Verbindungsmuster eine Prüf- und Fehlerbeseitigungsstrategie bei jedem Herstellungsschritt gestattet und somit erhöhte Fertigungsausbeuten der Produkte erreicht.
Deshalb ist in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung ein programmierbarer elektrischer Verbinder zur Verbindung elektrischer Bauteile ermöglicht, der einen Satz aus Y-Leitern, das sind im wesentlichen parallele, in Y-Richtung laufende Leiter, und einem Satz aus X-Leitern, das sind im wesentlichen parallele, in X-Richtung laufende Leiter, die nicht parallel zu den Y-Leitern laufen und nicht in derselben Ebene wie die Y- Leiter liegen, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Satz aus X-Leitern eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Kanäle aufweist, von denen jeder Kanal eine Vielzahl elektrisch leitender Segmente im wesentlichen der gleichen Menge enthält, die Ende an Ende angeordnet sind;
der Satz aus Y-Leitern eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Kanäle aufweist, die jeweils eine Vielzahl elektrisch leitender Segmente mit im wesentlichen derselben Menge enthalten, die Ende an Ende angeordnet sind; und
eine Vielzahl programmierbarer Verbindungsstücke in regelmäßigem Muster ausgebildet sind, die eine Vielzahl sich diagonal erstreckender Programmierbahnen bilden, wobei jedes programmierbare Verbindungsstück Segmentenden zweier X- Leitersegmente und Segmentenden zweier Y-Leitersegmente aufweist, wobei die Segmentenden in jedem programmierbaren Verbindungsstück so positioniert sind, daß dadurch eine wahlweise elektrische Verbindung zwischen allen Kombinationen der Segmentenden, die das programmierbare Verbindungsstück bilden, hergestellt werden kann und dadurch eine selektive X- zu-X-, Y-zu-Y- und X-zu-Y-Verbindung zwischen den jedes programmierbare Verabindungsstück bildenden Segmentenden sowie Kombinationen aus X-zu-X-, Y-zu-Y- und X-zu-Y-Verbindungen gestatten.
In einer bevorzugten Ausführungsart weist der Verbinder weiterhin eine kundenspezifisch anpaßbare Lage über den Sätzen aus X- und Y-Leitern auf, wobei die kundenspezifisch anpaßbare Lage Bereiche für den Zugriff zu den programmierbaren Verbindungsstücken aufweist. Die Zugriffsbereiche in der kundenspezifisch anpaßbaren Lage können kontinuierlich über der Lage liegen oder die Form von durch sie hindurchgehenden Öffnungen haben.
Die Vielzahl der sich diagonal erstreckenden Programmierbahnen, die die Muster der Vielzahl der programmierbaren Verbindungsstücke bilden, können in unterschiedlichen Niveaus in dem Verbinder liegen. In einer Ausführungsart liegen die Programmierbahnen in einer Ebene mit der kundenspezifisch anpaßbaren Lage. In einer anderen Ausführung liegen sie eben mit der oberen Lage der Drahtsegmente. Bei einer noch anderen Ausführungsart liegen sie in einer Ebene mit der unteren Lage der Drahtsegmente. Bei den letzteren beiden Ausführungsarten bilden die Programmierbahnen Gräben, die sich zu den Verdrahtungsebenen erstrecken.
Vorzugsweise liegen die beiden Leitersätze rechtwinklig zueinander, und die Programmierbahnen sind parallel und erstrecken sich unter 45 Grad zu den aufeinander senkrecht stehenden Leitersätzen.
Die kundenspezifisch anpaßbare Lage kann eine Vielzahl von zusätzlichen Strukturen, wie Prüfflecken, Chipbefestigungsmittel usw. aufnehmen. Die Lage kann außerdem zusätzliche Verdrahtungen, beispielsweise entwurfspezifische Verdrahtungen, die Verbindungen zwischen Schaltungsknoten aufweisen, Entwicklungsänderungen und Neuführungen defekter Leitungen enthalten.
Es besteht die Möglichkeit, eine kundenspezifisch anpaßbare Schaltung zu erzielen, die einen Verbinder in Übereinstimmung mit dem genannten einen Aspekt der Erfindung aufweist, an dem ein Trägerfilm und an dem Film ein integrierter Schaltungschip an einer Vielzahl von Leitungen bondiert ist, die sich vom Trägerfilm zum Verbinder erstrecken, worin die bondierungsseitigen Bereiche benachbarter Leitungen gegeneinander längs einer sich im wesentlichen diagonal erstreckenden Achse versetzt angeordnet sind, wobei diese Achse die Mittelpunkte der jeweiligen Bondierungsstellen verbindet.
Die Anwendung des programmierbaren Verbinders in Übereinstimmung mit dem genannten einen Aspekt der Erfindung in Zusammenhang mit einer bandautomatisierten Bondierungstechnik ermöglicht eine kundenspezifisch anpaßbare Schaltung, die einen weiten Anwendungsbereich hat. Da weder der Verbinder noch die Bondierungstechniken auf eine besondere Verfahrenstechnik beschränkt sind, kann als Ergebnis die programmierbare Schaltung durch eine große Vielzahl von Verfahrenstechniken hergestellt werden. Anders als kundenspezifisch anpaßbare Schaltungen, die mit einer elektrisch programmierbaren Verbinderstruktur hergestellt werden, wie zum Beispiel die von Mosaic Systems, Inc. vorgeschlagene, die die Anwendung eines besonderen Siliciumprozesses benötigt, kann die vorliegende Erfindung mit allen Siliciumprozessen und auch mit anderen Stoffen hergestellt werden.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung eines Verbinders zur Aufnahme und zur elektrischen Verbindung von elektrischen Bauteilen angegeben, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
Vorsehen eines Verbinders in Übereinstimmung mit dem obigen einen Aspekt der Erfindung; und kundenspezifisches Anpassen des Verbinders durch wahlweise Verkettung der Drahtsegmente an den programmierbaren Verbindungsstücken oder durch wahlweises Entfernen von Verkettungen, die die Drahtsegmente verbinden.
Als Ergebnis der vorliegenden Erfindung erhält man einen sehr leistungsfähigen programmierbaren Verbinder. Die üblicherweise mit entwurfsspezifischen Verbindern einhergehenden hohen Kosten werden durch die Verwendung des vorliegenden unspezifischen programmierbaren Verbinders beträchtlich gesenkt. Außerdem steigen das Ausstoßvolumen und die Ausbeute an, da immer ein Standardverbinder hergestellt wird. Indem man den Einsatz der vollen Kundenverdrahtung vermeidet, reduziert sich die Standzeit beträchtlich, da der die kundenspezifische Anpassung Vornehmende nur für einen kleinen Bruchteil der Gesamtfabrikation verantwortlich ist.
Im Vergleich mit gegenwärtig erhältlichen, programmierbaren Verbindern ermöglicht die vorliegende Entwicklung eine viel dichtere Konstruktion. Dichte bezieht sich hier auf die Anzahl der Leiter (Drähte) und somit auf die programmierbaren Verbindungsstücke, die sich innerhalb eines gegebenen Verbinderbereichs befinden. Wie zuvor erwähnt, waren die elektrisch programmierbaren Verbinder von Mosaic sowie die mechanischen Wire-Wrap-Verbinder und die Drahtbondierungsverbinder hinsichtlich ihrer Dichte durch die ihnen eigenen Material- und/oder Herstellungsanforderungen beschränkt. Andrerseits ist die Dichte des hier vorgeschlagenen Verbinders nur durch den vorliegenden Schaltungsentwurf beschränkt, da er dieselben Konstruktionsspezifikationen wie die Technik verwendet (z. B. integrierte Schaltungen, gedruckte Schaltungen, usw.), bei denen er eingesetzt werden soll.
Zusätzlich werden beim vorgeschlagenen Verbinder dadurch, daß die programmierbaren Verbindungsstücke, das heißt solche Punkte, an denen einander überlappende Drähte miteinander verbunden werden können, längs diagonal sich erstreckender Programmierbahnen angeordnet sind, die Ausnutzung der Verbinderoberfläche maximiert und auch der Einsatz gemeinsamer Verbindermuster, wie bei der Führung eines Busses, usw. erleichtert. Der Teilungsgrad oder die Distanz zwischen den diagonal sich erstreckenden Programmierbereichen kann abhängig von der Anforderung der programmierbaren Verbindungsstücke variieren. Dieses Merkmal ermöglicht eine große Flexibilität für den Verbinderentwurf. Die restliche, zur Verfügung stehende Oberfläche kann zum Anbringen von Chips, Entwurfsänderungen, entwurfsspezifische Verdrahtungen usw. verwendet werden.
Außerdem kann die vorgeschlagene Verbinderkonstruktion jede Anzahl von Stoffen verwenden, im Vergleich mit der Entwicklung von Mosaic, die hinsichtlich der bei ihr einsetzbaren Materialien stark eingeschränkt ist.
Zusätzlich gestattet das konsistente Verbindungsmuster ein leichtes Prüfen, erzielt voraussagbare Diskontinuitätseffekte, gleichartige Kreuzkopplungen bei allen Leitungen und gute Beschichtungseigenschaften. Die Regelmäßigkeit des Aufbaus gestattet Überdeckungen guter Verbinderbereiche, um größere Verbinder zu erreichen. Dieses Design ermöglicht auch eine dem Verbinder eigene Fehlertoleranz, indem er ein Umgehen nicht funktionierender Drahtsegmente gestattet. Eine Prüf- und Fehlerbeseitigungsstrategie kann auch bei jedem Schritt des Herstellungsprozesses des Verbinders eingesetzt werden, wodurch potentiell die Fertigungsausbeute der Produkte sehr hoch werden kann.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Design für bandautomatisierte Chipbondierung erreicht, die einen Trägerfilm, einen auf dem Trägerfilm positionierten integrierten Schaltungschip und eine Vielzahl von Leitungen aufweist, die sich parallel vom Chip erstrecken und am Trägerfilm angebracht sind, wobei diese Leitungen einen inneren Anschlußleitungsbondierteil und einen äußeren Anschlußleitungsbondierteil aufweisen, der einen bondierungsseitigen Bereich enthält, wobei die bondierungsseitigen Bereiche benachbarter Leitungen längs einer sich im allgemeinen diagonal erstreckenden Achse, die die Mittelpunkte jedes Bondierungsflecks verbindet, zueinander versetzt angeordnet sind.
In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bondieren der äußeren Anschlußleitungen eines mit bandautomatisierter Bondierung bondierten Chips an einem untergelegten Verbinder angegeben, der im allgemeinen diagonal sich erstreckende Programmierbahnen hat, und das den Schritt aufweist, einen integrierten Schaltungschip an einem darunterliegenden Verbinder an einer Vielzahl von Bondierungsstellen der benachbarten Leitungen zu bondieren, wobei die Bondierungsstellen gegeneinander längs einer diagonalen Mittellinie, die sich durch die Mittelpunkte der Bondierungsstellen erstreckt, versetzt sind.
Das TAB-Chipdesign erreicht eine mit der programmierbaren Verbinderstruktur kompatible Bondierungstechnik, um kundenspezifisch anpaßbare Schaltkreise höherer Dichte und größerer Flexibilität zu produzieren, als sie mit gegenwärtig verfügbaren Techniken möglich sind.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsarten deutlich, wenn sie zusammen mit den Zeichnungen betrachtet werden, deren Kurzbeschreibung nachfolgt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein gegenwärtig erhältliches Substrat in isometrischer Darstellung.
Fig. 1A zeigt eine vergrößerte isometrische Schnittdarstellung einer Blinddurchkontaktierung der nicht universell einsetzbaren Substrate des Standes der Technik.
Fig. 2 zeigt in isometrischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Verbinder.
Fig. 2A zeigt in vergrößerter Schnittansicht den Säulenverbinder zwischen den Verdrahtungsstrukturen der Fig. 2.
Fig. 3 ist ein Grundriß des Verbinders der Fig. 2.
Fig. 4 ist ein vergrößerter Grundriß des diagonalen Verbinderbereichs von Fig. 3 gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4A ist ein vergrößerter Grundriß des diagonalen Verbinderbereichs von Fig. 3 gemäß einer weiteren Ausführungsart der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist ein vergrößerter Grundriß des diagonalen Verbinderbereichs von Fig. 3 gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5A zeigt einen vergrößerten Grundriß des diagonalen Verbinderbereichs von Fig. 5 nach der darauffolgenden Verarbeitung.
Fig. 6 ist ein Grundriß eines erfindungsgemäßen Verbinders mit einem durch Bondieren daran angebrachten Chip.
Fig. 7 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des spezifizierten Bereichs von Fig. 6.
Fig. 8 zeigt eine vergrößerte, isometrische Darstellung des in Fig. 6 spezifizierten Bereichs gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8A zeigt in vergrößerter, isometrischer Darstellung den in Fig. 6 spezifizierten Bereich gemäß einer weiteren Ausführungsart der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt in vergrößerter isometrischer Darstellung den in Fig. 6 spezifizierten Bereich gemäß einer weiteren Ausführungsart.
Fig. 10 zeigt einen Grundriß mehrfach übereinanderliegender und miteinander verbundener Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung, die daran angebrachte Chips aufweisen.
Fig. 11 ist ein Querschnitt einer Ausführungsart des Verbinders der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12 ist ein Querschnitt einer anderen Ausführungsart des Verbinders der vorliegenden Erfindung.
Fig. 13 zeigt einen Querschnitt noch einer anderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verbinders.
Fig. 14 ist eine schematische Darstellung eines Trägerfilms, an dem ein Chip angebracht ist.
Fig. 15A ist eine schematische Darstellung von OLB's, die in Übereinstimmung mit einem peripheren Bondierungsschema angeordnet sind.
Fig. 15B ist eine schematische Darstellung von OLB's, die in Übereinstimmung mit einem flächigen Bondierungsschema angeordnet sind.
Fig. 16 zeigt einen vergrößerten Grundriß eines Chipanschlußleitungsentwurfs.
Fig. 17 zeigt einen vergrößerten, geschnittenen Grundriß eines Chipanschlußleitungsentwurfs.
Fig. 18 ist ein Grundriß der bevorzugten Ausführungsart der Programmierbahnen und der programmierbaren Verbindungsstücke.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSARTEN

Fig. 1 zeigt in isometrischer Darstellung und ausgeschnitten einen Typ eines zur Zeit erhältlichen programmierbaren Verbinders, das heißt den zuvor beschriebenen Verbinder von Mosaic Systems Inc. Das Substrat 10 enthält einen Satz parallel zueinander laufender Aluminiumdrähte 12, die durch programmierbare Brücken 14 aus amorphem Silicium mit einem Satz sich senkrecht zu den Drähten 12 erstreckender Aluminiumdrähte 16 verbunden sind. Die Siliciumbrücken bestehen aus ursprünglich nicht leitendem, amorphem Silicium, werden jedoch durch Kristallisation unter einem elektrischen Feld leitend gemacht. Die Drähte 16 bilden eine Ebene getrennt von der durch die Drähte 12 gebildeten Ebene und liegen darüber. Die programmierbaren Brücken 14 bilden verfügbare elektrische Bahnen zwischen den Drähten 12 und 16. Die Drähte sind von der Lage 20 bedeckt. Die Lage 20 ist mit einer Anzahl von Flecken 22 versehen, die elektrisch mit den Drähten 16 durch weitere Brücken 24 verbunden sind. Die Flecken 22 sind wahlweise mit darunterliegenden Spannungsebenen 26, 28 jeweils durch längere Brücken 30, 32 verbunden. Die Flecken 22 sind ihrerseits durch Drahtbondierungen 36 mit Chips 34 verbunden, wobei die Drahtbondierungen 36 von den Chips zu den Flecken gehen.
Der oben beschriebene Entwurf ist während der anfänglichen Herstellungsphase unspezifisch, das heißt, daß kein bestimmtes Verdrahtungsmuster vorliegt. Sobald eine Anwendung angegeben und ein spezifisches Verdrahtungsmuster bestimmt ist, können die programmierbaren Brücken elektrisch zu leitenden Brücken verändert werden, wodurch das benötigte kundenspezifisch angepaßte Verdrahtungsmuster erzeugt wird. Obwohl dieser Entwurf die entwurfsspezifischen verbindereigenen Beschränkungen, die eine kundenspezifische Gesamtanpassung benötigen, überwindet, ist er zu sehr beschränkt. Zunächst ist dieser herkömmliche Aufbau hinsichtlich der verwendbaren Stoffe beschränkt. Insbesondere muß amorphes Silicium verwendet werden, um die programmierbaren Eigenschaften zu erreichen, die für die nachfolgende Programmierung nötig sind. Außerdem ist, wie bereits erwähnt, die Dichte der Entwicklung von Mosaic durch die Verarbeitungseigenschaften begrenzt. Außerdem muß die gesamte Verdrahtung, sobald ein Draht zur Ausbildung einer Verdrahtungsbahn verwendet wurde, egal wie kurz ein Segment gebraucht wird, verwendet werden, und wird dadurch unbrauchbar für eine andere Drahtführung; andernfalls würden die beiden Bahnen eine Kurzschluß bilden.
Der Verbinder der vorliegenden Erfindung hat Sandwichaufbau. Die wirkliche Anzahl und die Arten der Lagen hängen von der besonderen Anwendung ab. Fig. 2 veranschaulicht einen Typus einer Verbinderstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Verbinder 40 weist, wie er dargestellt ist, eine fakultative erste Ebene 42 auf. Die Ebene 42 kann eine elektrisch leitende Ebene, zum Beispiel eine Erdebene oder eine Stromversorgungsebene sein. Zusätzliche Stromversorgungs- und Erdebenen können vorgesehen sein. Die wirkliche Anzahl und Art der Ebenen hängt vom Bedarf des Anwenders ab. Für den hier verfolgten Zweck werden die Ebenen einfach als leitende Ebenen bezeichnet. Die leitenden Ebenen dienen neben ihren besonderen Zwecken auch zur Einstellung der Impedanz des Verbinders.
Oberhalb der Ebene 42 erstrecken sich viele Drähte 44, die zum Zwecke der Vereinfachung und späteren Bezugnahme mit Y-Achsen- Drähte bezeichnet sind. Die Drähte 44 verlaufen im wesentlichen parallel zueinander und in einer Ebene. Obwohl es nicht gezeigt ist, liegt typischerweise eine Isolierlage zwischen der Ebene 42 und den Drähten 44, wenn die Ebene 42 vorhanden ist.
Ein zweiter Satz Drähte 46 liegt über den Drähten 44 und erstreckt sich im wesentlichen rechtwinklig dazu. Diese Drähte werden X-Achsen-Drähte zum Zwecke der Vereinfachung und späteren Bezugnahme genannt. Die Drähte 46 laufen genau wie die Drähte 44 im wesentlichen parallel zueinander und liegen in derselben Ebene. Die Drähte 44 und 46 bilden jeweils das, was als Y- und X-Ebenen bezeichnet wird. Eine bei dieser Darstellung nicht gezeigte Isolierlage ist zwischen der X- und Y-Ebene vorgesehen. Obwohl die hier beschriebenen Drähte rechtwinklig zueinander laufen, ist dies keine Notwendigkeit. Jede Beziehung zwischen den Drähten ist möglich, es ist nur notwendig, daß die Drähte nicht parallel zueinander sind, damit sie sich überlappen können.
Schließlich liegt eine Anpassungsebene 48 über den Drähten 46. Die Anpassungsebene 48 ermöglicht allgemein eine Oberfläche, auf der zusätzliche Strukturen angebracht werden können, um andere elektrische Verarbeitungen auszuführen. Diese Strukturen enthalten Flecken zum Anbringen von Vorrichtungen, Prüfflecken und Möglichkeiten für Entwicklungsänderungen, Neuführung defekter Leitungen und Überflußverbindungen. Die Ebene ist so gebildet, daß sie einen Zugriff zu den Anschlußabschnitten der Drähte 44 und 46 ermöglicht, wie dies unmittelbar nachfolgend mehr im einzelnen beschrieben wird.
Wie die Fig. 2 zeigt, sind die X- und die Y-Drähte als Leitungssegmente ausgebildet, indem die Drähte an bestimmten ausgewählten Drahtüberlappungsbereichen 50 enden. Beispielsweise endet der Draht 52, der sich in Y-Richtung erstreckt, im Überlappungsbereich 50, wo er sich mit dem Draht 54, der in X- Richtung läuft, überlappt. Die Endabschnitte 56, 58 des Y- Drahts 52 und die Endabschnitte 60, 62 des X-Drahts 54 erstrecken sich nach oben in Z-Richtung. Zugriffsbereiche 63 sind in der Anpassungsebene 48 vorgesehen, um einen Zugriff zu den Enden 56, 58, 60, 62 der Drähte zu ermöglichen.
Die Endabschnitte 56, 58, 60 und 62 weisen das auf, was nachstehend als "programmierbares Verbindungsstück" bezeichnet ist. Die Drahtenden sind miteinander an den programmierbaren Verbindungsstücken verkettet und stellen eine benötigte Verdrahtungssequenz in dem Verbinder her, die üblicherweise Drahtführung genannt wird. Die Zugriffsbereiche 64 in der Anpassungsebene 48 ermöglichen es dem Endanwender, die Endabschnitte der Drähte zu erreichen, um jedweden Verdrahtungsplan zu realisieren.
Man hat in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erkannt, daß sich bevorzugte und vorteilhafte Verdrahtungsergebnisse dadurch erzielen lassen, daß man die programmierbaren Verbindungsstücke in einem diagonal verlaufenden Muster ausbildet. Wie Fig. 2 zeigt, ist eine diagonale Bahn 64 durch und über die Anpassungsebene 48 gebildet, und durch diese Bahn 64 hindurch läßt sich zu den darunterliegenden, diagonal sich erstreckenden, programmierbaren Verbindungsstücken 66 zugreifen. Diese diagonal sich erstreckenden Bereiche werden als "Programmierbahnen" bezeichnet.
Fig. 3 ist ein Grundriß der oberen Anpassungsebene 48 und des in isometrischer Ansicht in Fig. 2 gezeigten Verbinders 40. Die Programmierbahnen 64 und die Programmierverbindungsstücke 66 sind in Fig. 2 ersichtlich. Die Programmierbahnen können in derselben Richtung (einzelnes Muster) oder rechtwinklig zueinander liegen, so daß sie sich diagonal über dem Verbinder in jeder Richtung erstrecken ("Doppelmuster"). Das Doppelmuster der Bahn ist einerseits vorteilhaft, da es eine größere Anzahl programmierbarer Verbindungsstücke und deshalb eine größere Flexibilität bei der Drahtführung ermöglicht. Für die meisten Anwendungen genügt jedoch das einzelne Bahnmuster. Dies gilt aus einer Reihe von Gründen. Zunächst ist der Entwurf des Verbinders mit einem einzigen Bahnmuster einfacher. Zum zweiten ist es mit der bandautomatisierten Bondierungstechik für integrierter Chip kompatibel, die ein herkömmliches Mittel der Chipbondierung ist, wie nachstehend diskutiert wird. Außerdem bietet das einzelne Muster typischerweise mehr als genug programmierbare Verbindungsstücke für die Verdrahtung sowohl hinsichtlich der Flexibilität als auch für Richtungsänderungen, das heißt bei busartigen Strukturen. Außerdem ist das einzelne Bahnmuster, weil es weniger programmierbare Verbindungsstücke verwendet als das "Doppelmuster", vorteilhaft, weil übermäßig viele programmierbare Verbindungsstücke die elektrischen Eigenschaften als auch die Ausbeute, das heißt durch Herstellungsdefekte, nachteilig beeinflussen kann.
Die Programmierbahnen erstrecken sich diagonal über dem Verbinder. Bevorzugt und besonders bei orthogonaler Verdrahtung liegen die Programmierbahnen in einem Winkel von 45 Grad diagonal über dem Verbinder. Allerdings können die Bahnen jeden Winkel annehmen, der nur von den Anforderungen des Anwenders abhängt. Außerdem müssen die Programmierbahnen nicht gradlinig verlaufen. Die Bahnen können jede Art von Geometrie haben, die wiederum nur von den Anforderungen des Anwenders abhängt. Sägezahnförmige Bahnen, Schlangenbahnen und andere sind möglich. Die Teilung (P) als Maß des Abstands zwischen aufeinander folgenden Programmierbahnen bestimmt sich durch die geforderte Flexibilität der Verbindungsführung. Die Wahl der Teilung erfolgt durch Abwägen zwischen dem Vorteil mehrerer Stellen, an denen eine Richtungsänderung stattfinden kann, und einer vergrößerten Anpassungslagenoberfläche zur Befestigung, Prüfung und für zusätzliche Verdrahtung. Die Teilung (P) als Maß des Abstands zwischen aufeinander folgenden X-Drähten oder Y-Drähten ist so klein wie möglich, um die Anzahl der möglichen programmierbaren Verbindungsstücke zu erhöhen.
Fig. 18 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführung der Programmierbahnen 64 und besonders der darin befindlichen programmierbaren Verbindungsstücke 66. Wie dargestellt, sind die programmierbaren Verbindungsstücke benachbarter Drähte gegeneinander entlang der Programmierbahn versetzt. Diese Gestaltung gestattet eine höhere Leitungsdichte in Fällen, wo der Durchmesser der Durchkontaktierungen größer als die Leitungsbreite ist, oder in irgendeiner ähnlichen Situation, wo das programmierbare Verbindungsstück dazu neigt, den Raum zwischen den Leitungen zu beschränken. Diese Gestaltung gestattet auch Drahtführungen, die zwischen den programmierbaren Verbindungsstücken auf der oberen (Anpassungs-)Ebene hindurchgehen.
Die diagonal laufenden Programmierbahnen haben auch deshalb Vorteile, da die Länge der Drahtverbindungen minimiert ist. Wie Fig. 3 veranschaulicht, liegen die vier Drahtenden von den X- und Y-Drähten in den programmierbaren Verbindungsstücken 66 nahe beieinander.
Die Verbindungen zwischen den Drähten sind als Beispiel in Fig. 2A veranschaulicht. Fig. 2A stellt eine Vergrößerung eines Überlappungsbereichs, wie den Überlappungsbereich 50 in Fig. 2 , dar. Zum Zwecke der Bezugnahme sind dieselben Bezugszahlen verwendet. Wie gezeigt, enden ein in Y-Richtung laufender Draht 52 und ein in X-Richtung laufender Draht 54 im Überlappungsbereich 50. Die Drähte liegen in unterschiedlichen, jedoch parallelen Ebenen. Von den Drähten ragen elektrisch leitende Säulen 70 nach oben. Diese Säulen 70 erstrecken sich nach oben bis zu einer Ebene, die die programmierbaren Verbindungsstücke bildet. Gemäß Fig. 2A ist die Säule vom Draht 54 zur Verbindungsebene kleiner als die vom Draht 52 zur selben Ebene, da der Draht 54 in einer Ebene über dem Draht 52 liegt. Die Darstellung in Fig. 2A und der Grundriß in Fig. 3 zeigen, daß die Anschlußenden im wesentlichen T-Form haben.
Vorteilhafterweise erstrecken sich die Säulen entlang einer Diagonalen senkrecht zu den Programmierbahnen. Dieses Layout erleichtert den Zugang zur Drahtführung über den Programmierbahnen für die Verdrahtung auf der kundenspezifisch anpaßbaren Ebene.
Die letzte Komponente im Verbindungsbereich ist das Verkettungsglied 72 zwischen den Säulen 70. Das Glied 72 erstreckt sich zwischen den nach oben weisenden Enden der Säulen und erreicht eine elektrische Verbindung dieser Säulen und somit der darunterliegenden Drahtstruktur.
Der Vorgang der Spezifikation und darauffolgenden Ausbildung von Zwischenverbindungen zwischen den Drähten stellt die kundenspezifische Anpassung des ansonsten unspezifischen Verbinders dar. Durch die kundenspezifische Anpassung können die verschiedenen Drahtsegmente in sehr verschiedenen Arten verbunden sein, wie dies die Fig. 4, 4A, 5 und 5A zeigen. Die Fig. 4 und 4A sind in der Art der hergestellten Verbindungen parallel zueinander, unterscheiden sich jedoch in der Gestaltung der Anpassungsebene, eine Sache, die nachstehend in näheren Einzelheiten diskutiert wird. Für Bezugszwecke sind die Enden der Säulen in einer mit Fig. 2 übereinstimmenden Weise numeriert, wobei das kundenspezifisch anpaßbare Y- Drahtende (Y1) als das Ende 56, der äußerste Y-Draht (Y2) als das Ende 58, der am weitesten links liegende X-Draht (X1) mit 60 und das Ende des am weitesten rechts liegenden X-Drahts (X2) mit 62 bezeichnet sind. Wie die Figuren darstellen, können die Drahtenden in unterschiedlichen Anordnungen verbunden sein, zum Beispiel X1-X2, X1-Y1, X1-Y2, X2-Y2 oder jede Kombination daraus. Das Hinzufügen der Verkettungsglieder zu den Drähten ist als "additive" kundenspezifische Anpassung bekannt. Diese Gestaltung ermöglicht auch die Verbindung derselben programmierbaren Verbindungsstücke zweier unabhängiger Netze, die häufig "Knieschlag"- (engl: "knock knee"-)Verbindungen genannt werden.
Die Fig. 5 und 5A zeigen eine andere Ausführungsart der Verbindergestaltung, das heißt, die "subtraktive" kundenspezifische Anpassung, bei der eine kontinuierliche Verbindung vorgesehen ist, die alle vier Drahtenden kurzschließt. Der Verbinder kann einem subtraktiven Vorgang unterworfen werden, zum Beispiel durch Laserätzen, so daß gewählte Enden unterbrochen und dadurch die speziellen Verkettungsglieder definiert werden. Die subtraktive kundenspezifische Anpassung gestattet auch die gleichzeitige Ausbildung programmierbarer Verkettungen, das Anbringen von Flecken, zusätzliche Verdrahtung, usw.
Die durch die Drahtendanschlüsse gebildete Verbinderebene kann, in Z-Richtung gesehen, in verschiedensten Höhen angeordnet sein. Wie Fig. 2 zeigt, liegt die Verbinderebene parallel zur Anpassungsebene 48. Bei dieser Ausführungsart sind die Programmierbahnen 65 in der Anpassungsebene gebildet und verlaufen in derselben Richtung wie die diagonal liegenden programmierbaren Verbindungsstücke. Bei einer anderen Ausführungsart liegt die Verbinderebene parallel zu der durch den oberen Drahtsatz gebildeten Ebene. Die Fig. 12 stellt diese Ausführungsart dar. Damit der benötigte Zugriff zum Verbindungsbereich erreicht wird, ist in den oberen Lagen des Verbinders 40 ein "Individualisierungsgraben" 76 ausgebildet. Der Grund des Grabens endet in einer Ebene, die durch den oberen Drahtsatz 46 gebildet ist. Eine solche Anordnung bietet Vorteile gegenüber der Ausführung, bei der die Programmierbahnen in der gleichen Ebene wie die obere kundenspezifische Anpassungsebene liegen. Als Ergebnis der Gestaltung von Fig. 12 sind die von den Drähten 46 nach oben ragenden Säulen, das heißt, die obersten Drahtsätze weggelassen. Zusätzlich sind die Längen der sich vom unteren Drahtsatz 44 erstreckenden Säulen reduziert. Das Resultat ist tatsächlich eine 66%ige Verringerung der zur Führung der Drahtsegmentenden zur Verbinderebene notwendigen Säulen.
Der Individualisierungsgraben kann noch nach unten bis zum unteren Drahtsatz ausgeweitet werden. Diese Ausführungsart braucht keine Säulen. Bei noch einer anderen Ausführungsart der Verbindergestaltung, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist, ist eine separate Referenzebene 78 zwischen dem oberen Drahtsatz 46 und der Anpassungslage 48 gelegen. Die zusätzliche Referenzebene 78 ermöglicht die Trennung der elektrischen Verbindungen zwischen programmierbaren Verbindungsstücken und den Flecken zum Anbringen von Chips, den entwicklungsbedingten Änderungen der reduntanten Verdrahtung, usw.
Bei anderen Ausführungsarten sind eine erste und zweite Referenzebene auf jeder Seite der Drähte vorgesehen, zum Beispiel in Fig. 11 die Ebenen 78 und 79 auf jeder Seite der Drähte 44 und 46.
Fig. 11 bezieht sich auch auf die zwischen den verschiedenen Verbinderlagen vorgesehene Isolation 80. Typischerweise weist das Verbindersandwich im Querschnitt gesehen durch einen Isolator getrenntes Metall auf. Dabei können unterschiedliche Metalle verwendet werden, wie zum Beispiel Gold, Kupfer, Wolfram. Ein besonders bevorzugtes Metall ist Kupfer. Auch können die verschiedenen Lagen verschiedene Metalle verwenden. Obwohl es die Figuren nicht zeigen, wird auch angestrebt, daß statt einer Gesamtisolielerlage isolierende Streifen zwischen den Drahtsegmenten verwendet werden können. Jedes elektrisch isolierende Material kann verwendet werden. Bevorzugte Isolierstoffe enthalten Polyimid, Keramik, Glas-Epoxydlaminate und PTFE-Glasplatten. Die Polyimide werden besonders dort bevorzugt, wo der angestrebte Aufbau der Erfindung für kleinere Verbinder vorgesehen ist.
Fig. 13 zeigt eine andere Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verbinders. Dieser Verbinder enthält mehrere Stromversorgungsebenen 82 und 84. Die genaue Anzahl der Stromversorgungsebenen ist durch die Anwendung des Verbinders bestimmt. Wie dargestellt, erstrecken sich Säulen 86, 88 durch den Verbinder hindurch nach oben und verbinden die Stromversorgungsebenen 82 und 84 elektrisch jeweils mit der Anpassungslage 48. Sollten diese zusätzlichen Säulen die Verbinderstruktur verkomplizieren, läßt sich die Stromversorgung unter Verwendung der zwei Referenzebenen erreichen oder auch durch eine äußere Schaltung, auf der der Verbinder angebracht sein kann.
Die Festlegung, welche der verschiedenen Verbindertopologien einzusetzen ist, hängt von einem Vergleich der Bedürfnisse des Anwenders mit dem Überschreitungsausgleich der Fabrikationsvereinfachungen, der Erleichterungen bei der kundenspezifischen Anpassung, den Kosten, der Leistungsfähigkeit, usw. ab. Die Bereiche für den Durchgang der Säulen zur Verbinderebene und/oder Anpassungsebene werden üblicherweise "Durchkontaktierungen" genannt. Die vorliegende Verbindergestaltung ist so, daß die Durchkontaktierungen die verschiedenen Verdrahtungskanäle nicht blockieren, da die Drähte in den Bereichen der X- Y-Überschneidungen enden und die Durchkontaktierungen in den Endbereichen liegen. Der Entwurf ermöglicht auch eine vorteilhaft große Packungsdichte der Verdrahtung, zum Beispiel sind unter der Verwendung von 15 um Leitungen im Abstand von 30
um mehr als 20 Leitungen pro Millimeter und Lage (500 pro Zoll und Lage) erreichbar. Noch höhere Leitungsdichten sind möglich, wobei nur die Beschränkung durch die lithographische Technik beachtlich ist.
Die vorliegenden Durchkontaktierungen sind vom Äußeren des Verbinders her zugänglich und so gestaltet, daß die programmierbaren Verbindungsstücke darin zur kundenspezifischen Anpassung der Verdrahtungsführung erreichbar sind. Fig. 2 stellt die herkömmliche Gestaltung der Durchkontaktierungen dar, die als "Blinddurchkontaktierungen" bekannt sind. Im Stand der Technik werden die unteren Lagen beim Hinzufügen jeder darauffolgenden Lage eingebettet, wodurch der Zugriff zur Verbinderstruktur von außen unmöglich wird. Da die zur Verbindung der unteren Lagen dienenden Durchkontaktierungen in demselben Herstellungsprozeß eingebettet werden, können sie für eine weitere kundenspezifische Anpassung nicht mehr erreicht werden, und werden deshalb Blinddurchkontaktierungen genannt. Obwohl solche Blinddurchkontaktierungen an sich keine Nachteile haben, können sie doch Schwierigkeiten in Situationen herbeiführen, die weitere Änderungen oder Modifikationen erfordern und auch das Prüfverfahren komplizierter machen. Aus diesen Gründen ist es von Vorteil, dort womöglich die Blinddurchkontaktierungen zu vermeiden und einen Zugang zu allen Durchkontaktierungen zu ermöglichen.
Der Einsatz von Drahtsegmenten in dem Verbinder gestattet eine unbegrenzte Flexibilität beim Abstand der Programmierbahnen. Auch verhindert der Einsatz eines Segments für den Zweck einer Drahtführung nicht den Einsatz des anderen Drahtsegments in diesem Verdrahtungskanal für andere Zwecke, da eine Reihe von Drahtsegmenten anstatt eines kontinuierlichen Drahtes verwendet wird. Wie angeführt, stellt das Unbrauchbarmachen ganzer Drähte einen Nachteil des Entwurfs des elektrisch programmierbaren Verbinders von Mosaic dar.
Die Anpassungslage 48 des Verbinders ist mehr im einzelnen in den Fig. 7 bis 9 gezeigt. Die Übersicht über diese Figuren gibt die Verschiedenartigkeit wieder, die die Gestaltung dieser Lage haben kann. Beispielsweise zeigt Fig. 8 eine Lage 48, die die kontinuierlichen, diagonalen Zugriffsbahnen 81 hat, die den Zugang zu den zuvor beschriebenen und in den Fig. 2 und 3 dargestellten Programmierbahnen 65 ermöglichen. Diese Bahnen entsprechen den darunterliegenden, diagonal laufenden programmierbaren Verbindungsstücken 66 und überlagern diese. Fig. 4A veranschaulicht eine kundenspezifische Anpassungslage 48, die Zugriffsbereiche in Form von Ausschnittsabschnitten 64 hat, die einen Zugang zu den Enden der Drahtsegmente ermöglicht. Andere Modifikationen der Topographie der kundenspezifischen Anpassungslage sind möglich, wobei das primäre Ziel einfach darin besteht, den Zugang zu den Enden der Drahtsegmente so zu gestatten, daß die benötigte kundenspezifische Anpassung der Drahtführung erreicht werden kann.
Abgesehen davon, daß sie Drahtverbindungen ermöglicht, enthält die kundenspezifische Anpassungslage Flecken 82, vergleiche beispielsweise Fig. 7, zum Bondieren der Anschlußleitungen integrierter Schaltungschips. Diese Flecken können in derselben Ebene wie die Drahtverbinderbereiche ausgebildet sein und willkürlich in den die diagonalen Bahnen oder Ausschnitte trennenden Räumen plaziert sein. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist ein Chip 90 an der kundenspezifischen Anpassungslage 48 angebracht. Der Chip enthält Anschlußleitungen 92, die sich vom Chip wegerstrecken und an den Bondierflecken 82 des Verbinders bondiert sind. Dieser Prozeß wird äußere "Anschlußleitungsbondierung" (engl: outer lead bonding (OLB)) genannt. Die Verbindung kann beispielsweise mittels eines vom Bondierfleck zur Anschlußleitung ragenden Lothöckers hergestellt werden. Die Flecken 82 sind ihrerseits elektrisch als Teil der kundenspezifischen Anpassung des Verbinders mit ausgewählten Enden der Drahtsegmente verbunden. Wie die Fig. 7 zeigt, geht eine Verbindung 94 vom Flecken 82 zum Drahtende 96. Fig. 8 ist eine isometrische Darstellung des in Fig. 7 gezeigten Verbinders. Auf die Strukturen wird in gleicher Weise Bezug genommen.
Fig. 8A veranschaulicht eine weitere Gestaltung der kundenspezifischen Anpassungslage 48 und der OLB-Flecken 82. Die Flecken sind kreisförmig und stellen Inseln in der kundenspezifischen Anpassungslage dar, und die Kontur der kundenspezifischen Anpassungslage verläuft in gleicher Weise. Letztere enthält die diagonalen Bahnen. Fig. 9 zeigt eine Leitung 98, die vom Chip 86 zum Bondierflecken 82 geht.
Der Verbinder der vorliegenden Erfindung und insbesondere dessen kundenspezifische Anpassungslage ist kompatibel mit einer Vielfalt von OLB-Techniken, beispielsweise der bandautomatisierenden Bondierung (TAB), der Drahtbondierung, der C4-Bondierung usw. Besonders bevorzugt wird die TAB- Bondierung, und diese wird nachstehend mehr im einzelnen beschrieben.
Die Auswahl der Lage der Bondierflecken ist Teil der kundenspezifischen Anpassung des Verbinders. Wenn zwischen diagonalen Zugriffsbereichen nur eine äußere Leitungsbondierung gebildet werden muß, können die Flecken in gerader Linie angeordnet sein. Falls mehr als eine Bondierung zwischen den Programmierbahnen liegt, können die Flecken gegeneinander versetzt sein. Der Verbinder ist kompatibel entweder mit der Flächen- oder peripheren Bondierung.
Wie oben angeführt, wird besonders die TAB-Bondierung zur Bondierung der integrierten Schaltungschips am Verbinder bevorzugt. TAB-Bondierung beinhaltet die Montage der integrierten Schaltungschips auf einem Trägerfilm oder einem Band. Das Band kann zum Beispiel ein sehr dünner Polyimidstreifen sein. Der Chip ist auf dem Band an seinen äußeren Signal- und Stromversorgungsanschlüssen fixiert. Diese Anschlußleitungen sind im allgemeinen aus Kupfer und typischerweise mit Zinn oder Edelmetall, wie zum Beispiel Gold, Platin, usw., überzogen.
Typischerweise gehen die Anschlußleitungen von dem in der Mitte befindlichen Chip in alle Richtungen. Die Leitungen haben im allgemeinen innere und äußere Anschlußleitungsbondierungsstellen. Die inneren Leitungsbondierungsstellen (ILB's) verbinden die Anschlußleitung mit dem Chip. Die äußeren Leitungsbondierungsstellen (OLB's) verbinden die Leitungen mit dem Verbinder. Wegen des kleinen Raums, in dem die Bondierung ausgeführt werden muß, ist es zu fordern, daß die Abstände von Mittelpunkt zu Mittelpunkt benachbarter OLB's ausreichend groß sind, um eine Überlappung der Bondierverbindungen zwischen zwei Bondierstellen zu vermeiden, die sonst zum Kurzschließen der Verbindung führen würde. Dieses Entwurfsziel muß jedoch gegen die Forderung einer kleinstmöglichen Bondierfläche, die eine kompakte Montage des Chips ermöglicht, abgewogen werden. Anders gesagt, würde eine Ausdehnung der OLB's über den Verbinder, um das Bondieren der einzelnen Anschlußleitungen am Verbinder zu erleichtern, dazu führen, daß benachbarte Chips in größerem Abstand voneinanderliegen und somit weniger Chips pro Flächeneinheit untergebracht werden könnten.
Die vorliegende Verbinderschaltung enthält auch Maßnahmen, ein Banddesign für eine verbesserte bandautomatisierte Bondierung für den Einsatz beim vorliegenden Verbinder zu ermöglichen. Das vorliegende Banddesign erzielt verbesserte Maßnahmen zur Bondierung zwischen den Bahnen und zur Maximierung der Anzahl der Bondierungsstellen längs einer Reihe gegeneinander versetzter Bondierungsstellen. Das Banddesign der vorliegenden Erfindung gestattet auch eine dichtere Packung der Chips auf dem Verbinder aufgrund der kürzeren äußeren Leitungsbondierlänge.
Fig. 14 stellt schematisch einen typischen mit bandautomatisierter Bondierung (BAB) bondierten Chip dar. Wie gezeigt, ist ein integrierter Halbleiterschaltungschip 110 auf einem Trägerfilm oder Band 112 mittels äußerer Anschlußleitungen 114 befestigt. Das Band besteht aus einem isolierenden Stoff, zum Beispiel aus Polyimid. Das Polyimidband wird dann auf einer Seite mit einem leitfähigen Metall bedeckt, zum Beispiel mit Kupfer. Die Kupferlage wird dann geätzt, um die gewünschten Anschlußleitungsmuster auszubilden, wobei die ungeätzten Kupferbereiche die resultierenden Anschlußleitungen bilden. Das Polyimidband wird auch geätzt oder gestanzt, um einen Bereich zur Aufnahme des Chips 110 zu bilden. Diese Atzen oder Stanzen wird allgemein in der Mitte des Bandes an den inneren Endstellen der Anschlußleitungen ausgeführt. Die ungeätzten Leitungen werden typischerweise dann mit Zinn, Gold oder anderen Edelmetallen überzogen. Dann wird der Chip auf das Band gelegt und ILB's (innere Anschlußleitungsbondierungen) zwischen dem Chip und den inneren Anschlußabschnitten der Anschlußleitungen ausgebildet. Die OLB's von Fig. 1 haben eine periphere Gestaltung. Wie Fig. 14 darstellt, fächern die Anschlußleitungen von den ILB's- zu den OLB-Bondierungsstellen aus, die im wesentlichen in einer Reihe parallel zur Chipkante ausgerichtet sind. Es muß bemerkt werden, daß der Anschlußleitungsentwurf von der Anzahl der ILB's abhängt. Bei manchen Entwicklungen, bei denen eine begrenzte Anzahl von Anschlußleitungen vorliegt, brauchen die Anschlußleitungen nicht auszufächern.
Die Fig. 15A und 15B stellen schematisch jeweils periphere und Flächenbondierungen dar. Die äußeren Anschlußleitungen 114 weisen Bondierstellen 116 auf. Das in Fig. 15A dargestellte periphere Bondieren ist parallel dem in Fig. 14 verwendeten. Die Fig. 15B veranschaulicht, wie die OLB's in Reihen so angeordnet werden können, daß sie die Abstände zwischen den Bondierstellen von Mittelpunkt zu Mittelpunkt derselben auf eine optimale Distanz (r) einstellen.
Die Fig. 16 veranschaulicht weiterhin die inneren Anschlußleitungen und das Anschlußdesign gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Anschlußleitungen 130 sind gezeigt, die sich von einem TAB-Chip erstrecken. Der Chip selbst ist nicht gezeigt, würde jedoch, wie zuvor erwähnt, in der Mitte der Struktur liegen. Beginnend von der Mitte und nach außen entlang den Anschlußleitungen gehend, ist ein aufgehellter Leitungsbereich 124 längs der inneren Kante der rechtwinkligen Einfassung 118 gezeigt. Dieser Teil der Anschlußleitungen ist der Bondierbereich der inneren Anschlußleitungen, der am Chip angebracht ist. Die rechtwinklige Einfassung 180 stellt tatsächlich das Polyimidband dar. Wie zuvor beschrieben wurde, wird das Polyimidband in dem Bereich, wo sich der Chip befindet, entfernt. Typischerweise ist die Fläche, wo das Band entfernt wird, größer als die Chipfläche selbst, wodurch eine Lücke zwischen dem Chip und dem Band bleibt, über der die inneren Anschlußleitungen 124 liegen. Der querschraffierte Flächenbereich 120 stellt den darunterliegenden Verbinder dar. Die Diagonallinien 122 stellen schematisch die diagonallaufenden Programmierbahnen oder Verbinderbereiche dar, auf denen das Signalschema ausgewählt wird.
In Fortsetzung nach außen von den inneren Anschlüssen 124 und auf den Bandabschnitt 118 sind die Anschlußleitungen durch abwechselnde dunkle Abschnitte 126 bezeichnet, die einen heller schraffierten Flächenbereich 128 umgrenzen. In der Darstellung wird deutlich, daß die Flächenbereiche 128 aufeinander folgender Anschlußleitungen entlang einer Mittelachse versetzt sind, die parallel zu den diagonalen Programmierbahnen 122 geht und die Flächenbereiche 128 zwischen die Programmierbahnen legt. Die Flächenbereiche 128 stellen die OLB's zum Bondieren der Anschlußleitungen an den darunterliegenden Substraten dar. Entwurfsgemäß werden die Programmierbahnen 122 von den Bondierstellen weder überlappt noch gestört.
Um die Bondierung zwischen den Anschlußleitungen 130 und dem Verbinder 120 auszuführen, muß ein versetztes Fenster zwischen den Anschlußleitungen und dem Verbinder an den versetzten Bondierbereichen 128 ausgebildet sein. Ein bevorzugter Weg besteht in der Ausbildung des Fensters im Polyimidband, indem das Band von der untenliegenden Seite der Anschlußleitungen längs den versetzten Bondierstellen 128 von Fig. 16 entfernt wird. Beispielsweise können parallelogrammförmige "Kästen" 132 ausgebildet sein, wie die Figur zeigt. Alternativ kann das Band nur im Bereich der Bondierungen 128 entfernt sein. Eine andere Möglichkeit bildet die Ausbildung einer Lötmaske über dem Verbinder 120, wobei die Maske so gestaltet ist, daß sie den Bondierstellen 128 entspricht.
Fig. 17 ist eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts von Anschlußleitungen 130 des Anschlußleitungsdesigns von Fig. 16. Die Anschlüsse weisen gemäß der vorangehenden Beschreibung innere Anschlußleitungsbondierabschnitte 124, die ILB's mit dem Chip 110 bilden, und OLB's 128 auf, die in benachbarten Anschlußleitungen versetzt sind. Die äußeren Anschlußleitungsbondierstellen 128 wurden nicht kreuzschraffiert, da sie Abschnitte auf einer kontinuierlichen Leitung sind. Das Weglassen der Kreuzschraffur gestattet darzustellen, daß das Band 112 an jeder Bondierstelle 128 entfernt wurde. Fig. 17 veranschaulicht auch, daß die versetzte Stellung der Bondierstellen 128 den Abstand von Mitte zur Mitte benachbarter Stellen erhöht. Dieser erhöhte Abstand ermöglicht eine verbesserte Operation. Beispielsweise ist, weil die Bondierstellen weiter voneinander entfernt sind, die Wahrscheinlichkeit, daß ein Lothöcker einer äußeren Anschlußleitungsbondierstelle über die benachbarte Stelle ausblüht und die Leitungen kurzschließt, verringert. Außerdem verringert diese versetzte OLB-Gestaltung die Abmessung der Fußpunkte des Chips und maximiert noch den Abstand Mitte zur Mitte soweit wie möglich. Der Entwurf legt auch eine Anzahl äußerer Anschluß leitungsbondierstellen zwischen benachbarte Programmierbahnen des darunterliegenden Verbinders.
Fig. 10 stellt den Verbinder 40 mit den diagonal liegenden Programmierbahnen 65 und viele verschieden große, darauf angebrachte Chips 90 dar. Die Figur veranschaulicht auch, daß Verbinder mit unterschiedlicher Teilung der diagonalen Programmierbahnen miteinander verbunden werden können. Zum Beispiel ist ein oberer Verbinder 40 an einem mittleren Verbinder 100 angebracht, der seinerseits an einem unteren Verbinder 102 angebracht ist. Diese Figur dient auch dazu, die Anwendbarkeit der Erfindung bei zahlreichen Niveaus oder Lagen eines Gesamtpackungsschemas zu demonstrieren.
Fig. 6 ist ein Grundriß des an dem Verbinder 48 durch die Zugriffsbereiche 64 bondierten Chips 90. Diese Figur veranschaulicht die Verwendung von quadratischen "Kapton"- Halterungen, die mit versetzen OLB-Flecken eingesetzt werden, die zu diagonalen Zwischenräumen zwischen den diagonalen Zugriffsbereichen ausgerichtet sind.
Außerdem, obwohl dies die Figuren nicht zeigen, kann die kundenspezifische Anpassungslage auch Überflußverdrahtung, konstruktive Änderungen (EC), Prüfflecken und Neuführungen fehlerhafter Leitungen tragen. Zur Steigerung der elektrischen Leistungsfähigkeit der vielen im Verbinder vorgesehenen Durchkontaktierungen können Erddurchkontaktierungen in dem übrigen Raum der kundenspezifischen Anpassungslage dazugefügt sein. Diese Durchkontaktierungen dienen der Verringerung der Induktivität, dem Neuabgleich der Eigenimpedanz und verringern die Kopplungen. Außerdem gehen die Durchkontaktierungen von den Erd- und den Stromversorgungsebenen zur kundenspezifischen Anpassungsebene bevorzugt in die Bereiche der Bondierflecken. Die kundenspezifische Anpassungslage dient zwischen den Programmierbahnen 65 als Hochfrequenzabschirmung, um Kopplungen und Impedanz-ungleichgewichte zwischen X-und Y-Lagen zu verringern.
Ein Ziel besteht auch darin, daß die kundenspezifische Anpassungsebene Drähte haltern kann, die programmierbare Verbindungsstücke verbinden. Anders gesagt, wird mit dem vorliegenden Verbinder eine begrenzte Anzahl entwurfsspezifischer Verdrahtung auf der kundenspezifischen Anpassungslage erreicht. Zum Beispiel unter Bezug auf Fig. 2 kann sich ein Draht auf der Anpassungsebene von einem programmierbaren Verbindungsstück an einem Punkt entlang der Programmierbahn zu einem programmierbaren Verbindungsstück an einem anderen Punkt längs der Programmierbahn erstrecken.
Der letzte Schritt bei der Herstellung des Verbinders ist die kundenspezifische Anpassung des bis dahin unspezifischen Verbinders. Die Anpassung beinhaltet Chipfußpunkte, Chipverbindungen und die Verkettungen zwischen den darunterliegenden Drahtlagen. Genauer bezieht sich die kundenspezifische Anpassung auf einen Prozeß, durch den der Standardverbinder kundenspezifisch für einen bestimmten Endgebrauch angepaßt wird. Die zu realisierenden Verdrahtungspläne enthalten (1) die Schaltung der unteren Verdrahtungslagen, (2) die Bondierflecken zu den gewählten Drahtendanschlüssen, (3) die Erd- oder Stromzuführungsdurchkontaktierung und (4) alle Prüfflecken oder die Überflußverdrahtung. Die kundenspezifische Anpassung kann durch einen einzigen Prozeßschritt erzielt werden und dadurch eine Vielzahl teurer Musterungsschritte vermeiden. Der einzelne Prozeßschritt kann z. B. eine lithographische Einzelmustertechnik und laserunterstützte Techniken enthalten, um direkt oder indirekt zu schreiben. Der Prozeß kann subtraktiv oder additiv sein. Anders gesagt, können die Verkettungsverbindungen selektiv angebracht werden, um das gewünschte Verbindermuster zu erzielen, das heißt additiv, oder statt dessen können Verkettungen in universalem Muster überall am Verbinder vorgesehen sein und dann beispielsweise durch Laserätzen gezielt, das heißt subtraktiv entfernt werden, um das gewünschte Endprodukt zu erzeugen.
Die kundenspezifische Anpassung kann sehr schnell ausgeführt werden, beispielsweise in wenigen Stunden oder noch schneller. Dies stellt eine bemerkenswerte Verbesserung gegenüber den zur Zeit erhältlichen Verbindern dar, von denen manche einige Tage oder Monate zur Entwicklung benötigen. Die kundenspezifische Anpassung kann vom Endbenutzer ausgeführt und die unspezifische Verbinderstruktur in Massenproduktion hergestellt werden.
Der erfindungsgemäße Verbinder kann durch eine Vielfalt von Verfahren hergestellt werden. Das nachstehend beschriebene Herstellungsverfahren wird zur Herstellung eines Verbinders verwendet, der eine Referenzlage unter der untersten Lage der Verbindungsdrähte, zwei Lagen Verbindungsdrähte und eine obere kundenspezifisch anpaßbare Lage, aufweist. Wie aus der nachstehenden Beschreibung deutlich wird, können zur Herstellung des spezifischen, zuvor beschriebenen Verbinderdesigns verschiedene Schritte ausgeschlossen oder wiederholt werden. Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein Stützverbinder, wie zum Beispiel aus Keramik oder anderem Material, zur Aufnahme der leitenden Lagen des Verbinders gewählt. Der Stützverbinder kann starr oder flexibel sein. Ein leitendes Material wird dann auf dem Stützverbinder aufgebracht und bildet eine untere Referenzebene für die leitenden Drähte. Das Leitermaterial kann durch Sputtern, stromlose Abscheidung, Elektroplattieren oder -laminieren aufgebracht werden. Als eine Möglichkeit kann eine Dielektrikumslage zwischen dem Stützverbinder und den unteren Referenzebenen gebildet werden. Eine zusätzliche dielektrische Lage wird oben auf die untere Referenzlage gesetzt, um diese Lage von den folgenden Verbinderlagen zu trennen.
Die untere Lage leitender Drähte wird durch Ätzen einer bedruckten Lage aus Metall gebildet, die in derselben Weise wie die untere Referenzlage angebracht wird. Alternativ kann ein Abhebe- oder Abscheideverfahren zur Ausbildung der Leiter dienen. Durchkontaktierungen werden zur Verbindung der unteren Lage aus leitenden Drähten oder darunterliegender Referenz- oder Spannungsebenen mit der oberen Oberfläche benötigt, wo die kundenspezifische Anpassung stattfindet. Dabei werden bevorzugt gestapelte Durchkontaktierungen verwendet, so daß die Fläche der Durchkontaktierungsgruppen minimiert und die Leitungsdichte maximiert werden. Die Ausbildung der gestapelten Durchkontaktierungen kann durch anisotropes Ätzen oder bei ausgefüllten Durchkontaktierungen durch stromlose Abscheidung oder Elektroplattieren erreicht werden. Für das zuletzt genannte Verfahren ist eine Plattierverbindung an der dem Durchkontaktierungsniveau vorangehenden Lage notwendig.
Eine weitere Dielektrikumslage wird zum Trennen der unteren leitenden Lage von der oberen leitenden Lage verwendet. Dieses Dielektrikum kann als Gespinst in flüssigem Zustand auf die Oberseite der vorhandenen Lagen aufgebracht und ausgehärtet werden. Wenn zur Ausbildung der gestapelten Durchkontaktierung die Elektroplattierung verwendet wird, muß dieses Dielektrikum um die aufplattierte Durchkontaktierungsstruktur herumfließen. Zur Erzeugung einer ebenen Oberfläche für zusätzliche Lagen ist es üblich, die ausgehärtete dielektrische Lage, aus der die Durchkontaktierungen vorstehen, einzuebnen. Dies kann durch verschiedene gut bekannte Planiertechniken einschließlich Rückätzen und mechanisches Polieren erreicht werden.
Die zweite Lage aus leitenden Drähten wird in der gleichen Weise wie die erste Lage aus leitenden Drähten geformt, wobei die passenden Durchkontaktierungen von den darunterliegenden Lagen den Kontakt zur zweiten Leiterlage herstellen. Die vorangehenden Schritte zur Ausbildung der Durchkontaktierungen, des Dielektrikums und der Einebnung, werden wiederholt, um das Wachsen der oberen und unteren (X und Y) Drahtsegmentenden nach oben zur obersten Oberfläche, wo die kundenspezifische Anpassung stattfindet, fortzusetzten. Eine obere Referenzlage wird durch denselben Prozeß, wie er zur Bildung der anderen Referenzebenen verwendet wurde, ausgebildet. Diese obere Referenzebene kann eine letzte Lage sein oder alternativ können die obigen Schritte passend wiederholt werden, um die Drahtsegmentenden zu einer Lage über der oberen Referenzebene zu bringen.
Aus der obigen Beschreibung wird verständlich, daß diese verschiedenen Verfahrensschritte wiederholt oder modifiziert werden können, um, abhängig vom Bedarf des Anwenders, unterschiedliche Arten spezifischer Verbinderstrukturen her zustellen. Die vorliegende Gestaltung ergibt einen Verbinder, der an jegliche Technologie, bei der er eingesetzt werden soll, angepaßt werden kann. Weniger dichte Verbinder können bei gedruckten Schaltungsanwendungen und dichtere Verbinder bei integrierten Schaltungsanwendungen eingesetzt werden. Dies rührt daher, daß die Konstruktion des Verbinders die Konstruktion der Technologie verwendet. Nur das Design bleibt konstant. Somit hält die Verbinderkonstruktion Schritt mit komplizierter werdenden Schaltungskonstruktionen.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Vorteilen der vorliegenden Struktur ermöglicht das bestehende Verbindermuster der vorliegenden Erfindung eine einfache Verdrahtungsprüfung und vorhersagbare Diskontinuitätseffekte. Der Verbinder erreicht auch für alle Leitungen gleichartige Kreuzkopplungen und auch gute Plattiereigenschaften. Außerdem ermöglichen die Leitungen eine sehr schnelle Signalübertragung mit kontrollierbarer Impedanz. Die Erddurchkontaktierungen können mit kundenspezifischen Durchkontaktierungen gemischt sein und die Diskontinuität der Durchkontaktierungen verringern.
Der Entwurf weist auch eine ihm eigene Fehlertoleranz auf, indem er ein Umgehen nicht funktionierender Leitungssegmente erlaubt. Eine Prüf- und Fehlerbeseitigungsstrategie kann bei jedem Schritt der Verbinderherstellung angewendet werden und gestattet potentiell eine beträchtliche Erhöhung der Herstellungsausbeute des Endprodukts.
Die Regelmäßigkeit des Verbinderentwurfs gestattet auch das fliesenartige Aneinanderkoppeln guter Verbinderbereiche, um dadurch größere Verbinder zu erzeugen. Der Verbinder kann als Packung erster Lage verwendet werden, oder zu allgemeinen Verbindervorrichtungen in höheren Packungsniveaus, zum Beispiel als Verbinder für Module oder gedruckte Schaltungsplatten, eingesetzt werden.
Die primäre Anwendung des vorliegenden Verbinders liegt in der Realisierung einer sehr leistungsfähigen kundenspezifisch anpaßbaren Mehrchip-Schaltung. Die solchen Verbindern typischerweise eigenen hohen Kosten werden beim vorliegenden Universalverbinder drastisch gesenkt. Dadurch, daß die volle Kundenverdrahtung vermieden ist, sind Volumen und Ausbeute erhöht, und der Endanwender ist somit nur für einen geringen Bruchteil der Gesamtfabrikation verantwortlich. Durch das Wahrnehmen des Vorteils eines kompatiblen Chipbondierverfahrens, sind die Dichte und die Flexibilität der sich ergebenen kundenspezifisch anpaßbaren Schaltung wesentlich gesteigert.

Claims

1. Programmierbarer elektrischer Verbinder (40) zur Verbindung elektrischer Bauteile, mit einem Satz aus Y-Leitern (44), das sind im wesentlichen parallele, in Y-Richtung laufende Leiter, und einem Satz aus X-Leitern (46), das sind im wesentlichen parallele, in X-Richtung laufende Leiter, die nicht parallel zu den Y-Leitern laufen und nicht in derselben Ebene wie die Y-Leiter liegen, dadurch gekennzeichnet, daß:

der Satz aus X-Leitern (46) eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Kanäle aufweist, von denen jeder eine Vielzahl elektrisch leitender Segmente (54) im wesentlichen der gleichen Länge enthält, die Ende an Ende angeordnet sind; der Satz aus Y-Leitern (44) eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Kanäle aufweist, die jeweils eine Vielzahl elektrisch leitender Segmente (52) mit im wesentlichen derselben Länge enthalten, die Ende an Ende angeordnet sind; und

daß mehrere programmierbare Verbindungsstücke (66) in regelmäßigem Muster ausgebildet sind, die eine Vielzahl sich diagonal erstreckender Programmierbahnen bilden, wobei jedes programmierbare Verbindungsstück Segmentenden zweier X-Leitersegmente (60, 62) und Segmentenden zweier Y-Leitersegmente (56, 58) aufweist, wobei die Segmentenden (56, 58, 60, 62) in jedem programmierbaren Verbindungsstück (66) so positioniert sind, daß dadurch eine wahlweise elektrische Verbindung zwischen allen Kombinationen der Segmentenden (56, 58, 60, 62), die das programmierbare Verbindungsstück (66) bilden, hergestellt werden kann und dadurch eine selektive X zu X-, Y zu Y- und X zu Y-Verbindung zwischen den jedes programmierbare Verbindungsstück bildenden Segmentenden sowie Kombinationen aus X zu X-, Y zu Y- und X zu Y-Verbindungen gestatten.

2. Verbinder nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Verbinderlage (48), die das programmierbare Verbindungsstück (66), die X-Segmente (54) und die sich zur Verbinderlage (48) erstreckenden Y-Segmente enthält, um die programmierbaren Verbindungsstücke (66) zu bilden.

3. Verbinder nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß alle Kombinationen elektrischer Verkettungen, die zwischen Segmentenden (56, 58, 60, 62) innerhalb eines einzelnen programmierbaren Verbindungsstücks (66) ausgebildet sind, auf der Verbinderlage (48), ohne daß sich elektrische Verkettungen im selben programmierbaren Verbindungsstück (66) überlappen, ausgebildet sind.

4. Verbinder nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentenden (56, 58, 60, 62), die jedes programmierbare Verbindungsstück (66) bilden, nahe beieinander liegen.

5. Verbinder nach Anspruch 4, wobei die Segmente (52, 54), bezogen auf eine Fläche des programmierbaren Verbindungsstücks (66), lang sind.

6. Verbinder nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbaren Verbindungsstücke (66) auf der Verbinderlage (48) in einer Vielzahl sich diagonal erstreckender Programmierbahnen (64) liegen.

7. Verbinder nach Anspruch 6, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Programmierbahnen (64) im wesentlichen untereinander parallel sind und sich im wesentlichen unter einem Winkel von 450 zu den Y-Leitersegmenten (52) erstrecken.

8. Verbinder nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen alle elektrischen Verkettungen, die auf der Verbinderlage (48) zwischen den Segmentenden (56, 58, 60, 62) ausgebildet sind, ohne Überschneidungen anderer elektrischer Verkettungen auf der Verbinderlage (48) gebildet sind.

9. Verbinder nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen alle elektrischen Verkettungen auf der Verbinderlage (48) zwischen Segmentenden (56, 58, 60, 62) mit einem einzigen Muster der Verbinderlage (48) gebildet sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines Verbinders (40) zum Aufnehmen und elektrischen Verbinden elektrischer Bauteile, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Vorsehen eines Verbinders gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9;

Anpassen des Verbinders durch wahlweise Verkettung der Drahtsegmente (56, 58, 60, 62) an den programmierbaren Verbindungsstücken (66) oder durch wahlweise Entfernung von Verkettungen, die die Drahtsegmente verbinden.