DE4221017A1 - Verbinder zum elektrischen verbinden von halbleiteranordnungen mit einem substrat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Verbinder, ins­ besondere einen Verbinder zum elektrischen Verbin­ den einzelner Halbleiteranordnungen mit einem Sub­ strat.

Der Einsatz von mehrere Halbleitersubstrate umfas­ senden Baugruppen, vom Fachmann auch "Multichip- Module" genannt, weist im Vergleich mit herkömm­ lich gepackten Halbleiteranordnungen und der damit verbundenen kapazitativen Last, die von langen Ver­ bindungen erzeugt wird, den Vorteil höherer Ge­ schwindigkeiten auf.

Wenn jedoch die Länge von Verbindungen zwischen Halblei­ teranordnungen wesentlich verkürzt werden kann, wäre über die Multichip- Module eine signifikante Verbesserung der Geschwin­ digkeit erzielbar. Falls dann alle Eingangs- und Ausgangsanschlüsse oder Kontaktflächen entlang ei­ ner Kante einer Anordnung gelegt werden können, kann ein Verbinder konstruiert werden, der darin das Stapeln der Halbleiteranordnungen bei einer extrem dichten Anordnung ermöglichen würde. Die Mechanik zum Bilden eines derartigen Verbinders kann erheblich vereinfacht werden, ohne daß die mechanische Integrität und Stabilität verletzt wird, da bestimmte -ordnungen eine relativ kleine Anzahl von E/A- sowie Stromversorgungs- und Massean­ schlüssen oder Kontaktbereichen benötigen und eine Mehrzahl von diesen zu Sammelleitungen zusammenge­ faßt werden kann. Da die Hersteller von Halbleiter­ anordnungen mitgeteilt haben, daß sie in der Lage sind, Kontaktbereiche entlang einer Kante anzuord­ nen, wird nunmehr vorgeschlagen, einen Verbinder zum Verbinden einzelner Halbleiteranordnungen mit einem Substrat vorzusehen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verbinder zum elektrischen Verbinden einer Halbleiteranord­ nung mit einem Substrat vorgesehen, der ein Gehäuse mit parallelen Kanälen zum Aufnehmen der Halblei­ teranordnungen sowie Kontaktelemente mit Federarmen in den Kanälen zum elektrischen Kontaktgeben mit den Anordnungen sowie einen Fuß mit einer Kante zum elektrischen Kontaktgeben mit einer Schaltung auf dem Substrat aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung in Gestalt eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher er­ läutert:

Fig. 1 ist eine Seitenansicht auf einen erfin­ dungsgemäßen Streifen aus Kontaktelemen­ ten;

Fig. 2-4 sind Ansichten eines erfindungsgemäßen Gehäuses von oben, von der Seite bzw. von unten;

Fig. 5 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Ver­ binders;

Fig. 6-7 stellen seitliche Querschnittsansichten eines Teils des Verbinders dar, die das Einfügen einer Halbleiteranordnung dar­ stellen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfassen Kontaktelemen­ te 10 einen Fußteil 12, einen an der oberen Kante 16 des Fußes 12 befestigten Steg 14, einen an der Seitenkante 22 des Steges 14 befestigten auskragen­ den Federarm 18 und einen von einem Ende des Steges 14 nach außen sich erstreckenden stabilisierenden Stab 24. Das untere Ende 26 des Fußes 12 kann, wie durch das Bezugszeichen 28 angezeigt, am Rande zack­ ig oder gekerbt ausgeschnitten sein. Wie darge­ stellt, verläuft der Fuß 12 ununterbrochen entlang dem Streifen aus Elementen 10, an denen Reißlinien 32 vorgesehen sind, um zu ermöglichen, daß die Ele­ mente 10 nach Bedarf getrennt werden können. Jeder Stab 24 ist an einem Trägerstreifen 34 befestigt und ebenfalls mit einer Reißlinie 36 versehen. Fe­ derarme 18 sind S-förmig mit einer an einer dem freien Ende 44 des Armes benachbarten S-Kurve 42 vorgesehen. Die zweite S-Kurve 46 liegt zwischen Kurve 42 und Steg 14.

Die Kontaktelemente 10 werden vorzugsweise aus fla­ chen Blechtafeln (nicht dargestellt) eines geeigne­ ten Materials wie beispielsweise Beryllium-Kupfer gestanzt und umgeformt.

Die Fig. 2, 3 und 4 stellen eine Draufsicht, eine Querschnittsansicht bzw. eine Unteransicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses 50 dar.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 umfaßt das aus geeignetem Kunststoff wie etwa einem Flüssig­ kristallpolymer durch Spritzgießen gefertigte Ge­ häuse 50 Außenwände 52, 54, Seitenwände 56 sowie Innenwände 58, die parallel zu den Außenwänden 52, 54 verlaufen. Ferner umfaßt das Gehäuse 50 einen Fuß 62, der im Zusammenwirken mit allen zuvor er­ wähnten Wänden 52 bis 58 einzelne Kanäle 64 fest­ legt. Wie gezeigt, sind die Kanäle 64 parallel zu den Außenwänden 52, 54 und zu den Innenwänden 58.

Wie in Fig. 4 gezeigt, sind Schlitze 66, 68 derart durch den Fuß 62 geschnitten, so daß sie mit den entsprechenden Kanälen 64 in Verbindung zu stehen. Die Schlitze 66 sind, an den entsprechenden Kanälen 64 ausgerichtet, durch den Fuß 62 hindurchgeschnit­ ten. Andererseits sind Schlitze 68 von der Außen­ wand 52 bis 54 zur Außenwand 54 bis 52 durch den Fuß 52 geschnitten. Beide Schlitze 66, 68 verlaufen parallel zu den Seitenwänden 56.

T-förmige Ausnehmungen 72 sind in den Oberflächen 74 der Außenwände 52 und der Innenwände 58 vorgese­ hen und stehen den Kanälen 64 gegenüber. Diese Aus­ nehmungen 72 stehen, wie in Fig. 3 dargestellt, mit den Schlitzen 66, 68 in Verbindung.

Auf Oberflächen 78 der Außenwände 54 und der Innen­ wände 58 sind Rampen 76 vorgesehen. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Rampen 76 an den Oberseiten der Oberflächen 78 angeordnet.

Fig. 5 zeigt einen Teil des erfindungsgemäßen Ver­ binders 80, d. h., eine Querschnittsansicht eines Kanals 64 des Gehäuses 50 mit einem darin einge­ setzten Kontaktelement 10. Ferner zeigt die Figur, daß das Element 10 mit einer leitfähigen Schaltung 84 auf dem Substrat 86 verlötet ist.

Das Kontaktelement 10 ist in den Kanal 64 über den Schlitz 66 eingeführt. Der stabilisierende Stab 24 ist in die T-förmige Ausnehmung 72 aufgenommen, und Federarme 18 erstrecken sich nach oben in den Kanal 64, wobei die S-Kurve 64 gegen oder rechts an die Oberfläche 78 einer Innenwand 58 (oder einer Außen­ wand 54) lehnt. Der Fuß 12 eines Elementes 10 er­ streckt sich unter das Gehäuse 50 und ist elek­ trisch und mechanisch an der Schaltung 84 durch Lötzinn 88 gesichert. Wie dargestellt, füllt das Lötzinn 88 Zacken 28, so daß innerhalb jeder Zacke eine wesentlich dickere Schicht Lötzinn vorhanden ist, die eine größere Verformung aufnehmen kann, bevor ein Bruch eintritt.

Der Schlitz 68 nimmt in den Fällen, in denen E/A- oder Stromversorgungs- oder Masse-Kontaktbereiche auf in den Verbinder 80 eingesetzten Halbleiteran­ ordnungen (nicht dargestellt) zusammengeschaltet oder zu einer Sammelleitung zusammengefaßt werden können, einen durchgehenden Streifen aus Kontakt­ elementen 10 auf.

Fig. 6 zeigt den ersten Schritt beim Einsetzen ei­ ner Halbleiteranordnung 92 in einen Kanal 64. Die Anordnung 92 wird auf der Rampe 76 nach unten in den Kanal 64 geschoben, bis die Ecke 94 mit der Oberfläche 74 der Innenwand 58 auf der entgegenge­ setzten Seite des Kanals 64 Kontakt gibt. Die An­ ordnung 92 wird auf der Rampe 76 weiter nach unten und gegen die Oberfläche 74 geschoben, bis der Fe­ derarm 18 gleitend eingreift. Es ist festzuhalten, daß die Anordnung 92 sich annähert und mit dem Fe­ derarm 18 an einer Tangente zu der S-Kurve 42 ein­ greifend Kontakt gibt. Dies führt zu einer Vermin­ derung der Einsteckkraft und schließt das Anstoßen praktisch aus. Zu dieser Zeit wird die Anordnung 92 in eine senkrechte Stellung bezüglich des Verbin­ ders 80 gedreht und, wie in Fig. 7 gezeigt, in ihre endgültige Stellung geschoben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 ist der Federarm 18 elastisch gegen die Oberfläche 78 der Wand 58 ge­ drückt worden und kann, wie gezeigt, dann an das freie Ende 44 eingreifen, um zu verhindern, daß der Arm 18 überbelastet wird. Diese elastische Verfor­ mung liefert die erforderliche Normalkraft, so daß ein hervorragender elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktoberfläche 38 und dem Kontaktbereich 96 auf der Anordnung 92 erzielt und aufrechterhalten wird. Ferner tritt ein Kontaktreinigungseffekt auf, da das Eingreifen gleitend ausgeführt ist, wodurch der elektrische Kontakt weiter verbessert wird.

Wie bereits vorstehend bemerkt, kann dort, wo Kon­ taktbereiche auf Anordnungen 92 in anderen Kanälen zu Sammelleitungen zusammengefaßt werden können, ein in einen Schlitz 68 eingeführter Streifen von Kontaktelementen 10 verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung ist erzielt worden, um einem Bedürfnis Rechnung zu tragen, Halbleiteran­ ordnungen mit einem Substrat zu verbinden. Es ist jedoch ohne weiteres einsehbar, daß der Verbinder 80 ebenso mit anderen elektronischen Anordnungen (nicht dargestellt) verwendet werden kann. Auch können die Federarme 18 modifiziert werden, so daß sie sich in den Kanal 84 weiter nach oben erstreck­ en, um mit Kontaktbereichen (nicht dargestellt) irgendwo auf der Anordnung 92 eingreifend Kontakt zu geben.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung entnommen werden kann, wird ein Verbinder zum elektrischen Verbinden von Halbleiteranordnungen mit entlang einer Kante angeordneten Kontaktbereichen mit Schaltungen auf einem Substrat offenbart. Der Ver­ binder umfaßt ein Gehäuse mit parallelen Kanälen, in denen Kontaktelemente mit Federarmen angeordnet sind. Die Kontaktelemente können einzeln ausgeführt oder mit Elementen in benachbarten Kanälen zum Bil­ den einer Sammelleitung zusammengefaßt sein. In die entsprechenden Kanäle eingesetzte Halbleiteranord­ nungen greifen gleitend mit den Federarmen zwecks elektrischer Verbindung mit ihnen ein. Die Elemente weisen ferner eine zackenförmige Kante auf, die mit Schaltungen auf einem Substrat verlötet ist.

Claims (9)

1. Verbinder (80) zum elektrischen Verbinden von Halbleiteranordnungen (92) mit einem Substrat (86), dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ein Gehäuse (50) parallele Kanäle (64) zum Aufnehmen der Halbleiteranordnungen (92) aufweist; und
• b) Kontaktelemente (10) in den Kanälen (64) angeordnet sind, welche aufweisen:
  • - Federarme (18) zum elektrischen Kon­ taktgeben mit Kontaktbereichen (46) auf den Halbleiteranordnungen (92) sowie
  • - einen sich von dem Gehäuse (50) nach außen erstreckenden Fußteil (12) zum elektrischen Kontaktgeben mit Schaltungen (84) auf einem Substrat (86) und zum Kontaktgeben mit anderen Fußteilen (12) zwecks Bilden einer Sammelleitung.

2. Verbinder (80) nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die benachbarten Kanäle (64) durch Innenwände (58) voneinander getrennt sind, wobei die Innenwände (58) senkrecht zur Achse der Wände (58) verlaufende Ausnehmungen (72) aufweisen, wobei die Ausnehmungen (72) derart eingerichtet sind, um einen von dem Fußteil (12) sich nach außen erstreckenden stabilisierenden Stab (24) aufzunehmen.

3. Verbinder (80) nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Federarme (18) S-förmig sind und auf einer S-Kurve eine Kontaktober­ fläche (38) zum Kontaktgeben mit den Kontakt­ bereichen (96) auf den Halbleiteranordnungen (92) aufweisen.

4. Verbinder (80) nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kontaktelemente (10) ausgestanzt und umgeformt sind.

5. Verbinder (80) zum elektrischen Verbinden von Halbleiteranordnungen (92) mit einem Substrat (86), aufweisend:

• a) ein Gehäuse (50) mit Außenwänden (52, 54), mit Seitenwänden (56), mit beabstandeten, parallel zu den Außenwänden (52, 54) ver­ laufenden Innenwänden (58) und mit einem Fußteil (62), wobei die Wände und der Fußteil (62) eine Anzahl von zwischen den Seitenwänden (56) sich erstreckenden Ka­ nälen (64) festlegen;

dadurch gekennzeichnet, daß

• b) der Fußteil (62) einen Boden für die Ka­ näle (64) und Endanschlageinrichtungen für die Halbleiteranordnungen (92), die in die Kanäle (64) eingeführt werden kön­ nen, vorsieht, und ferner durch den Fuß­ teil (62) hindurch Schlitze (66, 68) auf­ weist, welche entsprechende Kanäle (64) schneiden; und
• c) Kontaktelemente (10) aus einem leitfähi­ gen Material in den Schlitzen (66, 68) angeordnet sind, wobei jedes Element (10) aufweist:
  • - einen Element-Fußteil (12), dessen eine Kante eingerichtet ist, um an einer Schaltung (84) auf dem Substrat (86) elektrisch einzugreifen, sowie
  • - einen sich von einer anderen Kante des Element-Fußteils (12) in einen entspre­ chenden Kanal (64) erstreckenden S-förmi­ gen Federarm (18) zum Kontaktgeben mit einem Kontaktbereich (96) auf einer Halb­ leiteranordnung (92), die in den Kanal (64) eingeführt werden kann.

6. Verbinder (80) nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine entsprechenden Kanälen (64) gegenüberstehende Oberfläche der Innen­ wände (58) eine einer freien Kante der Wände (58) benachbarte Rampe (76) aufweist.

7. Verbinder (80) nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß einige der Schlitze (66, 68) mehrere Kanäle (64) schneiden.

8. Verbinder (80) nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Federarm (18) sich seit­ lich von einem sich von der anderen Kante des Fußteiles (12) nach außen erstreckenden Steg erstreckt.