DE4345219C2 - Chipstruktur mit einer Vorrichtung zum Kontaktieren und Halten derselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Chipstruktur mit einer Vorrichtung zum Kontaktieren und Halten derselben nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die elektrische Kontaktierung von Sensoren erfolgt in den meisten Fällen durch Drahtbonden der Chipstrukturen auf ein Trägersubstrat, wie z. B. Keramik oder Kunststoff (z. B. Epoxy). Bei physikalischen Sensoren wird der Sensor häufig auf Zwischenstücken aus Silizium oder Pyrex befestigt, um eine mechanische und/oder thermische Entkopplung zu errei­ chen. Der Träger wird dann zusammen mit der auf ihn aufge­ brachten Chipstruktur in das eigentliche Gehäuse eingebaut. An diesen Träger greifen die elektrischen Kontaktierungen, wie z. B. Kabel oder Leiterbahnen einer Leiterplatte, von außen an. Bei der Verwendung der oben erwähnten Zwischen­ stücke ist noch keine elektrische Kontaktierung erfolgt. Die Sensoren und die Träger müssen in das Gehäuse eingebaut werden und die elektrische Kontaktierung erfolgt daraufhin direkt zum Gehäuse.

Die Fachveröffentlichung H.B. Bakoglu, "Circuits, Inter­ connections and Packaging for VLSI", Addison Wesley Publishing Company, 1990, Seiten 81 bis 133 zeigt ver­ schiedene Vorrichtungen zum Kontaktieren und Halten von Chipstrukturen für integrierte Schaltungen, die im folgenden als IC′s bezeichnet werden. Diese Vorrichtungen zum Kontaktieren sind durch Drahtbondverbindungen zwischen der Chipstruktur auf einem Trägersubstrat gebildet.

Die DE 42 21 017 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Kontaktieren und Halten einer Chipstruktur, die Kontaktstellen aufweist, mit Kontakten zum Erzeugen einer klemmenden Verbindung zwischen den Kontaktstellen der Chipstruktur und einem Kontaktelement. Die Kontakte zum Erzeugen einer klemmenden Verbindung haben die Gestalt von geschwungenen Kontaktfedern, die auf Kontaktstellen an der Oberfläche der Chipstruktur aufdrücken.

Aus der JP 63-248 154 A ist eine Haltevorrichtung für einen Chip bekannt, die einen Haltebügel, der auf einer Platine angeordnet ist, umfaßt. Der Chip ist mit einem Hüllkörper ummantelt. Anschlußkontakte erstrecken sich durch den Halte­ bügel und den Hüllkörper bis zum Chip.

Aus der US 4,670,770 ist eine Chip-Substrat-Anordnung be­ kannt, bei der Kontakte an rückseitigen, abgeschrägten Flanken des Chips angeordnet sind, die an Gegenkontakt­ flächen anliegen, welche an den Wand einer Ausnehmung in dem Substrat vorgesehen sind.

Aus der DE 33 18 135 C3 ist eine Kontaktmesserleiste zur lötfreien Verbindung mit durchkontaktierten Bohrlöchern einer Leiterplatte bekannt, deren Kontaktstifte Einpreß­ abschnitte haben, die bei ihrer Einführung in die Bohrlöcher fest gegen diese anliegen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen­ den Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Chipstruktur mit einer Vorrichtung zum Kontaktieren und Halten derselben zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch eine Chipstruktur mit einer Vorrichtung zum Kontaktieren und Halten derselben gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen definiert.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei IC′s auf jegliche Gehäuseart verzichtet werden, da sowohl die Be­ festigung als auch die Kontaktierung gleichzeitig durch einen Klemmkontakt realisiert wird. Hiermit ist eine deutliche Platzersparnis verbunden, die eine höhere Packungsdichte der IC′s ermöglicht und kürzere Verdrahtungs­ leitungen auf den Leiterplatten ermöglicht.

Sowohl Sensoren als auch Aktoren werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung am Ort ihrer spezifischen Nutzung gleichzeitig befestigt und kontaktiert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht eine maximale mechanische und thermische Entkopplung des Sensors oder des Aktors von seiner Umgebung. Der Sensor und dessen Kontakt­ bereiche können nach dem Klemmen der Chipstruktur, die den Sensor bildet, durch die Klemmeinrichtung mit einer Isolier­ schicht versehen werden.

Durch das Wegfallen des Drahtbondens können einzelne Sen­ soren/IC′s leicht ausgetauscht werden, so daß das Durch­ führen von Funktionstests vereinfacht wird.

Die Integration der mechanischen Befestigung und der elek­ trischen Kontaktierung führt neben einer großen Platz- und Kostenersparnis zu einer Minimierung der gehäusebedingten Belastungen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach­ folgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Die einzige Figur eine Querschnittsdarstellung eines Drucksensors mit einer Vorrichtung zum Kontaktieren gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Die einzige Figur zeigt eine Ausführungsform eines Drucksen­ sors, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet ist. Der Sensor umfaßt zwei Schichten 51, 52. Die erste Schicht 51 weist eine Ausnehmung 53 auf, die eine Membran 54 festlegt.

(Nicht dargestellte) piezoresistive Widerstände, die im Bereich der Membran 54 angeordnet sind, dienen zur Erfassung der Membranauslenkung und sind über einen inneren Kontakt­ streifen 55 mit einem leitfähig dotierten Oberflächenbereich der der Ausnehmung 53 abgewandten ersten Hauptfläche der ersten Schicht 51 verbunden.

Die zweite Schicht 52 ist im wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Die zweite Schicht 52 hat eine sich senkrecht zu ihren Hauptflächen erstreckende Ausnehmung 60. Die Ausnehmung 60 hat derartige Öffnungsmaße in der Richtung parallel zu ihren Hauptflächen, das ein in die Ausnehmung 60 eingeführter Kontaktstift 61 von den Wänden der Ausnehmung 60 geklemmt wird.

Um das Einklemmen eines Kontaktstiftes 61 sicherzustellen, verjüngt sich die Ausnehmung 60 ausgehend von beiden Haupt­ flächen 58, 59 in Richtung auf das Innere der zweiten Schicht 52.

Auf der ersten Hauptfläche 59 der zweiten Schicht 52 ist eine im wesentlichen streifenförmige Kontaktstelle 62 angeordnet, die sich an der Wand der Ausnehmung 60 fortsetzt.

Die beiden Schichten 51, 52 sind mit Abstand zueinander durch ein Abstandshalteteil 63 befestigt.

Das Abstandshalteteil 63 dient gleichzeitig zum Abschließen eines Hohlraumes zwischen der Membran 54 und der zweiten Schicht 52. Das Abstandshalteteil ist zumindest im Bereich des leitfähigen Oberflächenbereiches 56 seinerseits leit­ fähig, um eine elektrische Verbindung zwischen dem leit­ fähigen Oberflächenbereich 56 der ersten Schicht 51 und der Kontaktstelle 62 an der zweiten Hauptfläche 59 der zweiten Schicht 52 herzustellen.

Somit steht der Kontaktstift 61 mit den (nicht darge­ stellten) piezoresistiven Widerständen an der Membran 54 in elektrischer Verbindung.

Claims (3)

1. Chipstruktur (50) mit einer Vorrichtung zum Kontaktie­ ren und Halten derselben, wobei die Chipstruktur (50) mindestens eine Kontaktstelle (62) aufweist, mit Kontaktmitteln zum Erzeugen einer klemmenden Verbindung zwischen der Kontaktstelle (62) der Chipstruktur (50) und einem Kontaktelement, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kontaktelement als Kontaktstift (61) gebildet ist, und
daß eine Ausnehmung (60) in der Chipstruktur (50) aus­ gebildet ist, an deren Wandung die Kontaktstelle (62) angeordnet ist, wobei die Wandung derart ausgestaltet ist, daß sie eine klemmende Verbindung mit dem Kontakt­ stift (61) bei dessen Einführung in die Ausnehmung (60) bildet, durch die die Kontaktstelle (62) gegen den Kon­ taktstift (61) angepreßt wird.

2. Chipstruktur (50) mit einer Vorrichtung zum Kontaktie­ ren und Halten derselben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Chipstruktur (50) Schichten (51, 52) aufweist, und
daß sich die Ausnehmung (60) ausgehend von beiden Hauptflächen (58, 59) der Schichten (51, 52) der Chip­ struktur (50) in Richtung auf deren Inneres hin ver­ jüngt.

3. Chipstruktur (50) mit einer Vorrichtung zum Kontaktie­ ren und Halten derselben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kontaktstelle (62) über die Wandung der Ausnehmung (60) bis zu einer Leiterbahn auf einer Hauptfläche (59) einer der Schichten der Chipstruktur (50) erstreckt.