DE4303734C2 - Chipträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Chipträger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie er aus der JP 3-250 757 A2 bekannt ist.

Chipträger bestehen üblicherweise aus einem rechteckigen, iso­ lierenden Grundkörper. Zumeist werden hier wegen guter Wärme­ leitwerte keramische Substrate verwendet, die an zwei gegenüber­ liegenden oder allen vier Seiten Kontakte besitzen. Bei Pin-Grid-Array Trägern sind diese Kontakte in einem Raster flächig angeordnet. Die Ableitung der durch die Verlustleistung entste­ henden Wärme über den Chipträger und die Leiterplatte, auf der die Chipträger montiert sind, wird bei hochintegrierten Schal­ tungen mit hoher Arbeitsfrequenz zu einem begrenzenden Faktor. Ebenso verkürzt sich bei hohen Arbeitsfrequenzen (< 50 MHz) die unkritische Leitungslänge auf Werte, die an die Plazierung von Chipträgern auf der Leiterplatte hohe Anforderungen stellt und bei einem notwendigen Überschreiten der kritischen Leiterzug­ länge besonderer Maßnahmen der Impedanzanpassung bedarf.

Aus dem Abstract der JP 2-119247 A2 ist ein auf einer Platine montierter Chipträger für elektronische Bauelemente bekannt, wobei zwischen den Chipträger und die Platine ein Kühlblech eingelegt ist, das die Verlustwärme auf Bereiche außerhalb des Chipträgers ableitet.

Aus der JP 3-250757 A2 und dem Abstract der JP 4-30561 A2 ist es bekannt, Chipträger zur Erhöhung der Packungsdichte stapelbar auszubil­ den. Es erscheint jedoch nicht möglich, zwischen die einzelnen Lagen des Chipträgers Kühlbleche einzulegen, da Kontaktstifte, die die Verbindung von einer unteren zu einer oberen Lage her­ stellen, bei dieser bekannten Ausführungsform den Chipträger an allen vier Seiten umgeben und wegen ihres geringen Abstandes voneinander es verhindern, daß hinreichend viel Kühlblechmateri­ al für die Wärmeableitung nach außen zur Verfügung steht. Die Kontaktstifte und die Kontaktbuchsen einer Lage sind fest mit­ einander kontaktiert und verbunden, da sie einstückig ausgeführt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Chipträger zu schaffen, der die Ableitung der Verlustwärme auch in dichter Packung ermöglicht und ferner auf einfache Weise eine abänder­ bare Verbindung zwischen den Kontaktstiften und den darüber­ liegenden Kontaktbuchsen ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patent­ anspruchs 1.

Diese Aufgabe wird also erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Chipträger ein Pin-Grid-Array geschaffen wird, welches auf der Unterseite Stifte in herkömmlicher Art besitzt, auf der Ober­ seite jedoch Buchsen aufweist, die mit den darunterliegenden Stiften nicht zwangsläufig elektrisch verbunden sind. Über diese Stecker und Buchsen sind die Chipträger aufeinander steckbar. Eine Seite des Chipträgers ist frei von Kontakten. Über diese Seite wird ein Kühlblech eingelegt, über dessen freistehenden Teil die Wärme abgeführt wird. Die der kontaktfreien Seite ge­ genüberliegende Seite kann als direkter Steckverbinder ausge­ führt werden, über den durch einen aufgesetzten Flachkabelsteck­ verbinder Verbindungen zur Peripherie oder anderen Chipträger­ blöcken realisierbar sind. Durch die gestapelten Chipträger werden die Verbindungsleitungen gegenüber einer Leiterplatten­ anordnung deutlich verkürzt. Die zwischen den Chipträgern lie­ genden Kühlbleche führen die Verlustwärme ab und ermöglichen einen Temperaturausgleich, der Temperaturunterschiede innerhalb eines Chipträgers sowie auch zwischen den Chipträgern vermindert und damit die durch Temperaturunterschiede hervorgerufenen me­ chanischen Spannungen herabsetzt. Gleichzeitig übernehmen die Kühlbleche Abschirmfunktionen und können als impedanzarmes Mas­ sepotential verwendet werden. Die freistehenden Teile der Kühl­ bleche lassen sich in Form und Größe an das gegebene Kühlsystem anpassen. Müssen hohe Verlustleistungen abgeführt werden, so sind auch Kühlbleche mit eingelegten Wärmeröhren (heat pipes) einsetzbar. Sind die Steckerstifte mit den darüberliegenden Buchsen verbunden, so lassen sich damit Busleitungen realisie­ ren, die in den meisten Systemen für den Daten-, Adreß- und Steuerbus benötigt werden. Wird zwischen Stecker und Buchse ein Treiber gesetzt, so lassen sich Schaltungsteile leicht entkop­ peln und die kapazitive Belastung für die einzelnen Busabschnit­ te begrenzen. Über eine Klammer können die einzelnen Chipträger mit den dazwischenliegenden Kühlblechen aufeinandergepreßt wer­ den. Die einzelnen Chipträger eines Systems sind leicht prüf- und austauschbar, welches die Reparatur eines solchen Systems erleichtert. Auch eine Erweiterung sowie ein Austausch von Modu­ len bei Weiterentwicklungen lassen sich leicht realisieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Chipträger im Schnittbild einer Seitenansicht,

Fig. 2 einen Chipträger in Draufsicht mit einem darun­ terliegenden Kühlblech.

Auf einen Chipträger 1 mit eingesetzten Kontaktstiften 2 ist ein Chipträgerrahmen 3 mit Kontaktbuchsen 4 aufgesetzt. Der zentrale Bereich der Chipträgergrundplatte, der mit Chips 5 bestückt ist, wird durch ein Abdeckblech 6 gegen Umwelteinflüsse geschützt. Ist eine elektrische Verbindung der Stecker mit den darüberlie­ genden Buchsen notwendig, so weist eine isolierende Zwischenlage 7 an dieser Stelle eine Durchmetallisierung 8 auf. Zur Kontak­ tierung der Stecker bzw. Buchsen sind auf dem Chipträger 1 bzw. auf dem Chipträgerrahmen 3 Leitbahnen 9 aufgebracht, die die Verbindungen zu den Chipkontakten herstellen.

Fig. 2 zeigt den Chipträger 1 in Draufsicht mit einem darunter­ liegenden Kühlblech 10. An der dem Kühlblech gegenüberliegenden Seite ist ein direkter Steckverbinder 11 angebracht, über den der Chipträger 1 mit der Peripherie oder anderen Chipträger­ blöcken verbunden werden kann. Durch eine Einkerbung 12 erfolgt eine mechanische Sicherung des Steckverbinders 11. Das Kühlblech 10 hat in dem unter den Chips 5 liegenden Bereich etwa die Form bzw. den Umriß des Abdeckblechs 6 und verbreitert sich an der von dem Steckverbinder 11 abgewandten Seite etwa zur Größe des Chipträgerrahmens 3. Man erkennt, daß nur an drei Seiten des Abdeckblechs 6 Kontaktbuchsen 4 in dem Chipträgerrahmen 3 an­ geordnet sind, so daß das Kühlblech 10 an der vierten Seite dazwischen herausgeführt werden kann.

Claims (2)

1. Chipträger für oberflächenmontierbare Bauelemente mit Kontaktstiften (2) auf dessen Unterseite und
Kontaktbuchsen (4) auf dessen Oberseite,
über die mehrere Chipträger aufeinander steckbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen die stapelbaren Chipträger (1) ein Kühl­ blech (10) eingelegt ist, das an einer kontaktfreien Seite die Verlustwärme auf Bereiche außerhalb des Chipträgers ableitet; und
daß eine elektrische Verbindung eines Kontaktstiftes (2) mit der darüberliegenden Kontaktbuchse (4) durch eine Durchmetallisierung (8) in einer isolierenden Zwischenlage (7) erreichbar ist.

2. Chipträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf einer Seite des Chipträgers (1) ein direkter Steckverbinder (11) aufgebracht ist.