DE4303734C2 - Chip carrier - Google Patents

Chip carrier

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Description

Die Erfindung betrifft einen Chipträger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie er aus der JP 3-250 757 A2 bekannt ist.The invention relates to a chip carrier according to the preamble of claim 1 as it is from JP 3-250 757 A2 is known.

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.Chip carriers usually consist of a rectangular, iso base body. Mostly here because of good warmth Conductivity ceramic substrates used on two opposite horizontal or all four sides have contacts. At Pin grid array carriers, these contacts are flat in a grid arranged. The derivation of the resulting from the power loss heat from the chip carrier and the circuit board on which The chip carriers are mounted in the case of highly integrated scarf with a high working frequency is a limiting factor. Likewise, at high working frequencies (<50 MHz) the uncritical cable length to values that depend on the placement of Chip carriers on the circuit board make high demands and if the critical conductor path is exceeded length of special measures of impedance matching is required.

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.From the abstract of JP 2-119247 A2 is a mounted on a board Known chip carrier for electronic components, being between the Chip carrier and the circuit board a cooling plate is inserted, which the Dissipates heat loss to areas outside the chip carrier.

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.From JP 3-250757 A2 and the abstract from JP 4-30561 A2 it is known To build stackable chip carriers to increase the packing density the. However, it does not appear possible between the individual Layers of the chip carrier insert cooling plates, since contact pins, the connection from a lower to an upper layer make, in this known embodiment, the chip carrier surrounded on all four sides and because of their small distance from each other it prevent a sufficient amount of cooling plate material al is available for heat dissipation to the outside. The Contact pins and the contact sockets of a layer are firmly attached  contacted and connected to each other as they are made in one piece are.

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.The invention has for its object to a chip carrier create the dissipation of heat loss even in denser Pack allows and also a simple change bare connection between the contact pins and the above allows lying contact sockets.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patent­ anspruchs 1.The features of the patent serve to solve this problem claim 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.This object is therefore achieved in that as Chip carrier a pin grid array is created, which on the Bottom has pins in a conventional way, on the top side, however, has sockets that match the ones underneath Pins are not necessarily electrically connected. About these The chip carriers can be plugged into one another with plugs and sockets. One side of the chip carrier is free of contacts. About these A cooling plate is inserted on the side, over the free-standing one Part of the heat is dissipated. The ge of the non-contact side opposite side can be used as a direct connector through the attached flat cable connector connector connections to the periphery or other chip carrier blocks are realizable. Through the stacked chip carriers the connecting lines are opposite a circuit board arrangement significantly shortened. The lie between the chip carriers cooling plates dissipate the heat loss and allow temperature compensation, the temperature differences within a chip carrier and also reduced between the chip carriers and thus the me caused by temperature differences chanic tensions. At the same time they take over Cooling plates shielding functions and can be used as low impedance Mas sepotential can be used. The free-standing parts of the cooling The shape and size of sheets can be adapted to the given cooling system to adjust. If high power losses have to be dissipated, so  are also cooling plates with inserted heat pipes applicable. Are the connector pins with the ones above Connected sockets, so bus lines can be realized ren, which in most systems for the data, address and Control bus are required. Will be between plug and socket Driver set, so circuit parts can be easily decoupled peln and the capacitive load for the individual bus section limit. The individual chip carriers can be clamped with the cooling plates in between who are pressed together the. The individual chip carriers of a system are easy to test and interchangeable, which is the repair of such a system facilitated. Also an expansion and an exchange of Modu len with further developments can be easily realized.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is in the drawings shown and described in more detail below. It shows:

Fig. 1 einen Chipträger im Schnittbild einer Seitenansicht, Fig. 1 a chip carrier in a sectional view a side view,

Fig. 2 einen Chipträger in Draufsicht mit einem darun­ terliegenden Kühlblech. Fig. 2 shows a chip carrier in plan view with an underlying cooling plate.

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.A chip carrier frame 3 with contact sockets 4 is placed on a chip carrier 1 with inserted contact pins 2 . The central area of the chip carrier base plate, which is equipped with chips 5 , is protected against environmental influences by a cover plate 6 . If an electrical connection of the plug with the jacks lying above is necessary, an insulating intermediate layer 7 has a through metallization 8 at this point. To contact the plugs or sockets on the chip carrier 1 or on the chip carrier frame 3 interconnects 9 are applied, which establish the connections to the chip contacts.

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. Fig. 2 shows the chip carrier 1 in plan view with an underlying cooling plate 10. On the side opposite the heat sink, a direct connector 11 is attached, via which the chip carrier 1 can be connected to the periphery or other chip carriers in blocks. The connector 11 is mechanically secured by an indentation 12 . The cooling plate 10 has approximately the shape or the outline of the cover plate 6 in the region below the chips 5 and widens on the side facing away from the plug connector 11 to approximately the size of the chip carrier frame 3 . It can be seen that only on three sides of the cover plate 6 contact sockets 4 are arranged in the chip carrier frame 3 , so that the cooling plate 10 can be brought out on the fourth side in between.

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.
1. Chip carrier for surface-mountable components with contact pins ( 2 ) on its underside and
Contact sockets ( 4 ) on the top,
over which several chip carriers can be plugged onto one another,
characterized,
that between the stackable chip carrier ( 1 ) a cooling plate ( 10 ) is inserted, which dissipates the heat loss on areas outside the chip carrier on a non-contact side; and
that an electrical connection of a contact pin ( 2 ) to the contact socket ( 4 ) above it can be achieved by a through-metallization ( 8 ) in an insulating intermediate layer ( 7 ).
2. Chipträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf einer Seite des Chipträgers (1) ein direkter Steckverbinder (11) aufgebracht ist.2. Chip carrier according to claim 1, characterized in that a direct connector ( 11 ) is applied to one side of the chip carrier ( 1 ).
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