DE68909748T2 - Integriertes Schaltungsgerät auf Halbleiterscheibenskala. - Google Patents

Integriertes Schaltungsgerät auf Halbleiterscheibenskala.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der integrierten Schaltkreise, und insbesondere auf eine Schaltungsanordnung mit Abmessungen in der Größenordnung des Wafers und deren Stapelung.
  • Bei der Integration im Wafermaßstab, können alle in einem gegebenen System oder Gerät normalerweise verwendeteten elektronischen Schaltkreise auf einem einzelnen großen monolithischen Halbleiterwafer hergestellt werden. Die Integration im Wafermaßstab kann integrierte Schaltungschips, Schalttafeln sowie eine Vielzahl von Verbindungsdrähten ersetzen, wodurch ein schnelleres Betriebsverhalten sowie verläßlichere Geräte erreicht werden.
  • Integrierte Schaltungen im Wafermaßstab können Millionen von elektronischen Funktionen beherbergen, und deshalb ist die Signalein- und -ausgabe ein wichtiges Konstruktionskriterium. Zudem gilt, daß wenn Millionen von Funktionen auf einem einzelnen Wafer durchgeführt werden, einige Wafer hunderte oder sogar tausende von Watt in Form von Wärme erzeugen können, und deshalb ist die Wärmeabfuhr ebenfalls ein erstrangiges Kriterium bei der Konstruktion eines Geräts, das ein oder mehrere integrierte Schaltungen im Wafermaßstab enthält.
  • Hauptziel der Erfindung ist es, ein wirtschaftlich sinnvolles Stapelverfahren fur die Montage von kompletten Geräten oder Systemen wie z. B. Daten- und Signalprozessoren anzugeben, die vollständige Silizium-Wafer verwenden.
  • Ein waferintegrieftes Schaltkreisgerät wird angegeben, welches wenigstens einen Halbleiterwafer enthält, in dem elektronische Schaltkreise sowie eine Vielzahl von Kontaktpunkten definiert sind, die mit den elektronischen Schaltkreisen verbunden sind.
  • Der Halbleiterwafer ist , z. B. durch Klebstoff, fest mit einem im wesentlichen flachen, wärmeleitenden Grundglied mit einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Oberflächen verbunden, das nicht nur in der Lage ist, den Halbleiterwafer zu tragen, sondern während des Betriebs auch Wärme abführen kann. Der Halbleiterwafer und das Grundglied verfügen über Wärmeleitungskoeffizienten, die zueinander ungefähr gleich sind. In einer zweiten Ausführungsform wird ein zweiter ähnlicher Halbleiterwafer fest mit einer gegenüberliegenden Oberfläche des Grundglieds verbunden.
  • Ein mehradriges Flachbandkabel hat bestimmte Leiter, die in elektrischem Kontakt mit ausgesuchten Kontaktpunkten des Halbleiterwafers stehen, und es wird ein mehradriges Kabelverbindungsgiied bereitgestellt, um die Verbindung zu den Leitern des Flachbandkabels zur Ein- und Ausgabe von elektrischen Signalen zu bewirken.
  • Jeder Wafer kann wenigstens ein mehradriges Flachbandkabel zur Verbindung mit dem Kabelverbindungsglied enthalten, und zusätzlich ist ein mehradriges Flachbandkabel um eine Kante des Grundglieds gewickelt, um eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktpunkten der Halbleiterwafer auf den beiden verschiedenen Seiten des Grundglieds zu ergeben. In Position gehalten werden alle Flachbandkabel durch Kabelanschlußgruppen, die am Grundglied befestigt sind, und in der Lage sind, das Flachbandkabel mechanisch festzuhalten, um sicherzustellen, daß elektrischer Kontakt zwischen seinen Leitern und den Kontaktpunkten besteht. Zu diesem Zwecke übt eine Klemmenvorrichtung eine Klemmkraft auf das Kabel mittels eines elastomeren Materials aus.
  • Die hier beschriebene Waferstruktur bildet ein Wafermodul, und eine Vielzahl von Modulen kann bereit gestellt werden, die mittels Kabelverbindungselementen elektrisch mit sich außerhalb befindlichen Sensor- oder Benützungsgeräten verbunden sind. Ein Stapel der Wafer-Module wird kollektiv in ein Gehäuse eingebracht, das wärmeleitende Seitenwände hat, die zum Zwecke der Wärmeabfuhr in Wärmeübertragungskontakt mit den Grundgliedern der Wafermodule stehen.
  • Die Erfindung wird nun mittels Beispielen mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Explosionsdarstellung zweier integrierter Schaltungen im Wafermaßstab in ihrer Beziehung zu einem Grundglied, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung;
  • Fig. 2 eine integrierte Schaltung im Wafermaßstab mit Plätzen für die elektronischen Schaltungen und mit Kontaktpunkten;
  • Fig. 3 eine isometrische Ansicht und
  • Fig. 4 einen Längsschnitt eines hierbei bevorzugterweise verwendeten mehradrigen Kabels
  • Fig. 5 einen Grundriß und
  • Fig. 6 eine isometrische Ansicht, wobei Teile weggelassen sind, einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • Fig. 7 und Fig. 8 isolierte Schnitte von Teilen des in Fig. 5 und 6 gezeigten Geräts;
  • Fig. 9 eine Mehrfachstapelanordnung;
  • Fig. 10 eine Explosionsdarstellung eines kompletten Stapels im Wafermaßstab;
  • Fig. 11 eine weitere erfindungsgemäße Ausführung.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, sind in einer Ausführungsform der Erfindung erste und zweite Halbleiterwafer 10 und 11, die im Wafermaßstab vollkommen integriert sind, auf den gegenüberliegenden Seiten eines im wesentlichen flachen, wärmeleitenden Grundglieds 12 angebracht.
  • Das Grundglied 12 besteht aus einem nichtmetallischen, wärmeleitenden Material und dient zum einen als Wärmesenke, um die während des Ruhebetriebs erzeugte Wärme abzuführen, zum anderen als strukturelles Stützelement für die Wafer. Das Grundglied 12 besteht aus Kohlenstoff/Graphit-Fasern, wie z. B. der Graphitfaser P-100-2k, in einer Epoxidmatrix, wie z. B. ERL- 1962, wobei beide Produkte von Amoco Performance Products hergestellt werden. Die Fasern verfügen über eine sehr hohe Leitfähigkeit in Richtung ihrer Längsachse und der Faser-Epoxidverbund wird dadurch hergestellt, daß ein Kreuzlagengewebeaufbau verwendet wird, welcher nicht nur eine hohe Biegesteifigkeit aufweist, sondern es auch gestattet, den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Grundglieds so maßzuschneidern, daß er im wesentlichen mit dem der Halbleiterwafer 10 und 11 übereinstimmt, um so thermisch erzeugte Spannungen zu minimieren. Das aus dem Verbundwerkstoff bestehende Grundglied 12 zeigt eine höhere Wärmeleitfähigkeit als ein gleichgroßes Grundglied aus Aluminium und dürfte ungefähr 35% weniger Gewicht als Aluminium aufweisen.
  • Der Wärmeausdehnungskoeffizient eines typischen Halbleiterwafers aus Silizium beträgt ungefähr 2,6 10&supmin;&sup6;/K.
  • Wegen des Kreuzlagengewebeaufbaus der gestreckten Kohlenstoff/Graphit-Fasern, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des aus dem Verbundwerkstoff bestehenden Grundglieds richtungsabhängig und kann durch den Aufbau festgelegt werden. Zum Beispiel wurde unter Verwendung der obengenannten Materialien ein aus Verbundwerkstoff bestehendes Grundglied aufgebaut, das in einer ersten oder x-Richtung einen Wärmeausdehnungskoefflzienten von 0,963 10&supmin;&sup6;/K hatte, und in einer zweiten oder y-Richtung einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3,623 10&supmin;&sup6;/K. Im Vergleich zum Silizium-Wafer betragen die Unterschiede 3,563 bzw. 1,02. Im Vergleich hierzu beträgt der Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Silizium und eines Aluminiumglieds (α=28,6 10&supmin;&sup6;K) ungefähr 26.
  • Um Spannungen zu vermindern, die in den Halbleiterwafern 10 und 11 aufgrund kleiner Unterschiede zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Wafer und des Grundglieds erzeugt werden könnten, werden die Wafer bevorzugterweise mittels eines elastischen Klebers, wie z. B. Dow Corning Q3-6605, auf dem Grundglied befestigt.
  • Ein typischer im Wafermaßstab integrierter Halbleiterwafer 10/11, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt elektronische Schaltkreise, um elektronische Funktionen durchzuführen, und die elektronischen Schaltkreise können an einer Vielzahl von Stellen 16 definiert sein, wobei die elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Stellen durch eine Vielzahl von Metallisierungsschichten erleichtert sein kann, die normalerweise während der Waferherstellung aufgebracht werden. Der Wafer umfaßt eine Vielzahl von Kontaktpunkten 18, die elektrisch mit den elektronischen Schaltkreisen des Wafers verbunden sind, und nicht nur zum Anlegen der Betriebsspannung verwendet werden, sondern auch zur Übertragung von Signalen zum Wafer hin und von ihm weg.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt, wird in der Erfindung die Ein- und Ausgabe dieser Signale durch ein dünnes mehradriges Flachbandkabel 20 bewerkstelligt. Das Flachbandkabel ist ein kommerziell verfügbares Produkt welches im Hinblick auf bestimmte elektrische Kennwerte optimiert werden kann, wie z. B. Impedanz, Induktivität, Kapazität, Einstreuung, Dämpfung, Verzerrung und Anstiegs- und Abfallzeiten. Das in Fig. 3 gezeigte Kabel umfaßt eine Vielzahl von in gewissen Abständen zueinander angebrachten elektrischen Leitern 22, die in ein flexibles dielektrisches Material 24 eingebettet sind. Das Kabel kann auch ein oder mehrere Erdungsplatten oder -schirme 26 enthalten, wobei die Anordnung dergestalt ist, daß die Übertragungskennwerte dieser Geräte auf eine spezielle Funktion hin maßgeschneidert werden können. Diese Kabel können mit anderen Kabeln oder starren Übertragungsleitungen zusammengesteckt werden, ohne daß der mit der Übertragungsleitung verbundene charakteristische Impedanzpegel gestört wird.
  • In der vorliegenden Erfindung besteht ein direkter Druckkontakt zwischen den Leitern 22 und den Kontaktpunkten des Halbleiterwafers, und zu diesem Zwecke ist wie in Fig. 4 dargestellt, ein elektrisch leitender vergoldeter Sockel 30 fest mit einem bestimmten Leiter 22 verbunden und erstreckt sich bis zum Boden des dielektrischen Materials, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Diese elektrisch leitenden Sockel können sich auch von einem Leiter bis zur oberen Oberfläche des Dielektrikums erstrecken, wie dies beim Sockel 31 gezeigt wird. Wenn sich der Sockel bis zur unteren Oberfläche erstreckt, wie dies beim Sockel 30 der Fall ist, dann reicht der Sockel durch eine Öffnung 32 in der Erdungsplatte 26, die ihrerseits wiederum einen oder mehrere elektrisch leitende Sockel 34 enthalten kann.
  • Fig. 5 zeigt einen Grundriß und Fig. 6 zeigt eine isometrische Darstellung, bei der einige Teile weggelassen worden sind, eines Wafermoduls 40, welches ein Grundglied 12 enthält, an dessen gegenüberliegenden Seiten Halbleiterwafer befestigt sind, wie zuvor beschrieben worden ist. Das Modul 40 enthält eine erste Kabelanschlußgruppe 42, die an die Kante 43 des rechteckigen Grundglieds 12 angeschlossen ist, und wie in Fig. 3 gezeigt, in der Lage ist, Kabel mechanisch in Beziehung zum Halbleiterwafer zu befestigen, um einen direkten elektrischen Kontakt der Kabelleiter mit den Kontaktpunkten des Halbleiterwafers sicherzustellen. Mindestens ein Flachbandkabel 46 steht zur elektrischen Verbindung mit dem Halbleiterwafer 10 bereit, während mindestens ein Flachbandkabel 47 zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit dem Halbleiterwafer 11 bereit steht, wie dies in Fig. 7, einem Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6, gezeigt ist. Zusätzliche FIachbandkabel können bereitgestellt werden, und ein Teil eines solchen kabels 48, das mit dem Wafer 10 verbunden ist, ist in den Fig. 5 und 6 zu sehen.
  • Die Kabel 46 und 47 führen über ein erstes C-förmiges Bauteil 50 und durch ein zweites im allgemeinen C-förmiges Bauteil 51 der Kabelanschlußgruppe 42 und sind mit ihren Enden an einem vom Bauteil 51 getragenen elastomeren Einsatz 54 angebracht. Um für die Ein- und Ausgabe elektrischer Signale an die bzw. von den Halbleiterwafern 10 und 11 zu sorgen, wird eine Kabelverbindungsgruppe 60 bereitgestellt, die über eine Vielzahl von Leitern verfügt, und an den Enden 52 bzw. 53 der Kabel 46 bzw. 47 anliegt, wobei ausgewählte Leiter der Kabelverbindungsgruppe 60 so freigelegt sind, daß sie über geeignete, mit den Leitern des Flachbandkabels verbundene, leitende Sockel mit vorbestimmten Leitern in elektrischem Kontakt stehen. Ein längliches Bauteil 62 kann an dem Bauteil 51 so angebracht sein, daß mittels des elastomeren Einsatzes 54 ein Druckkontakt zwischen den passenden Leitern der Kabelverbindungsgruppe 60 und den Kabeln 46 und 47 hergestellt wird.
  • Druckkontakte bestehen auch zwischen den Leitern der Kabel 46 bzw. 47 mit passenden Kontaktpunkten der Wafer 10 bzw. 11 mittels entsprechenden Klammern 64 bzw. 65, die an zueinander gegenüberliegenden Oberflächen des Grundglieds 12 befestigt sind. Die Klemmanordnung umfaßt elastomere Einsätze 68 bzw. 69 zur Bereitstellung eines Federdrucks.
  • In einem hochkompakten Hochgeschwindigkeitsgerät der gezeigten Art ist die Leistungsverteilung von großer Wichtigkeit. Mit Bezug auf Einstreuung und Dissipation der Leistung wäre es wünschenswert, den Hochgeschwindigkeitsschaltkreis mit relativ niedrigen Spannungen zu betreiben. Diese Forderung nach niedrigen Spannungen stellt jedoch enorm hohe Anforderungen an das Leistungsverteilungssystem, da selbst kleine Spannungsabfälle in den Versorgungs- und Erdleitungen sich so aufaddieren können, daß das Signal-Rausch-Verhältnis ungünstig beeinflußt wird. Zur Leistungsverteilung wird ein Kabel mit niedrigem Widerstand und geringer Induktivität benötigt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Leistungsaufnahme der Wafer durch speziell ausgesuchte Leistungsleiter, die von den signalleitenden Flachbandkabeln getrennt sind, welche durch die Nummern 46 und 48 angezeigt sind.
  • Zu diesem Zwecke kann die erste Kabelanschlußgruppe 42 auch so wirken, daß sie die Leistungsleiter stützt, die in der Form flacher Kabel 72 und 73 mit niedrigem Widerstand und niedriger Induktivität vorliegen. Die Kabel 72 und 73 können überlappende Leistungsleiter und Erdleiter enthalten, die auf angemessen Art und Weise voneinander isoliert sind. Die Kabel erstrecken sich über den Wafer 10 in die Bereiche um die Ränder der in den Wafern definierten elektronischen Schaltkreise und sind mittels der entsprechenden Klammern 75 bzw. 76, die beide über einen entsprechenden elastomeren Einschub 78 bzw. 79 zur Herstellung eines Druckkontakt verfügen, an die Kontaktpunkte oder die Metallisierungsschichten angeschlossen. Die Kabel 72 und 73 erstrecken sich zusätzlich durch die Kabelanschlußgruppe 42 hindurch, an der sie auch befestigt sind. Dort werden die bänderartigen Leistungs- bzw. Erdleiter voneinander getrennt, um Kontakt mit entsprechenden von der Kabelverbindungsgruppe 60 getragenen, Leistungs- bzw. Erdleitern herzustellen. Entkopplungskondensatoren 77, die mit Kleber an dem Wafer befestigt sind, stehen in elektrischem Kontakt mit den Leistungs- bzw. Erdleitern, um Einschwingströme zu reduzieren.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen zusätzlich ein einzelnes mehradriges Flachbandkabel 80, welches sich über die Oberfläche des Wafers 10 erstreckt und so wirken kann, daß durch die Metallisierungsschichten des Halbleiterwafers ein elektrischer Kontakt zu den elektronischen Schaltkreisen auf dem Wafer besteht. Das Kabel 80 dient zur Veranschaulichung der Tatsache, daß nicht alle der elektrischen Signale an der Kante eines Wafers ein- oder ausgegeben werden müssen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden Vorrichtungen bereitgestellt, die eine Signalübertragung zwischen dem Wafer auf einer Oberfläche des Grundglieds 12 und dem Wafer auf der anderen Seite des Grundglieds 12 erlauben, ohne notwendigerweise eine solche Kabelverbindungsgruppe wie 60 zu verwenden. Zu diesem Zwecke wird eine zweite Kabelanschlußgruppe 82 bereitgestellt, die an die Kante 83 des Grundglieds 12 angeschlossen ist, um mindestens ein weiteres mehradriges Flachbandkabel 86 strukturell zu halten und zu befestigen, welches, wie des weiteren in Fig. 8 gezeigt, den Halbleiterwafer 10 mit dem Halbleiterwafer 11 elektrisch verbindet. Es können ein oder mehrere mehradrige Flachbandkabel verwendet werden, und die Zeichnungen zeigen ein zusätzliches Flachbandkabel, daß durch die Bezugsnummer 87 bezeichnet wird.
  • Das Kabel 86 macht im wesentlichen eine 180º-Drehung um das C-förmige Bauteil 90, das an der Kante 83 befestigt ist, und wird durch ein weiteres im wesentlichen C-Förmiges Bauteil 91 geschützt.
  • Es besteht Kontakt zwischen den Leitern des Kabels 86 und den Kontaktpunkten des Halbleiterwafers mittels einer Anordnung, die die entsprechenden Klammern 94 bzw. 95 enthält, die an dem Grundglied 12 befestigt sind, und die durch entsprechende elastomere Einsätze 98 bzw. 99 Druck auf die Kabel ausüben.
  • Das Wafermodul 40 kann aus einer vollständigen elektronischen Schaltung bestehen, die dann in ein Gehäuse eingesetzt werden kann, welches zum Schutz und zur Wärmeabfuhr dient. Wie in Fig. 9 gezeigt können alternativ eine Vielzahl von Wafermodulen 40 aufeinander gestapelt werden, um einen Waferstapel 100 zu ergeben, dessen individuellen Module 40 in einer Signalaustauschbeziehung zur Kabelverbindungsgruppe 60 stehen.
  • Wie weiterhin aus Fig. 10 ersichtlich, wird der Waferstapel 100 in ein Gehäuse 102 eingebracht, dessen Seitenwände 104 und 105 wärmeleitend sind, und als Wärmesenke dienen, die in Kontakt mit allen freien Kanten der Grundglieder der Module stehen, die den Wafrrstapel 100 bilden. Nach Einbringung des Waferstapels 100 in das Gehäuse 102, kann dann das längliche Bauteil 62 fest angebracht werden, um als Gehäuseabdeckung zu dienen.
  • Die elektrische Verbindung mit den im Halbleiterwafer definierten Schaltkreisen kann mittels einer Verbindungsgruppe 110 erreicht werden, die mit einem mehradrigen Flachbandkabel 112 elektrisch verbunden ist, welches für die notwendigen Verbindungen mit vorabfestgelegten Leitungen der Kabelverbindungsgruppe 60 sorgt. Wenn sie zusammengebaut ist, kann eine elektrische Verbindung zu der Verbindungsgruppe 110 mittels einer Öffnung 114 im Gehäuse 102 hergestellt werden. Alternativ kann eine Verbindungsgruppe 116 auf die Gehäuseabdeckung 62 gesteckt werden, mit durchgeführten Verbindungen zu einzelnen Leitungen der Kabelverbindungsgruppe 60.
  • Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung und umfaßt ein im wesentlichen flaches wärmeleitendes Grundglied 130, an dem mit Kleber ein komplett im Wafermaßstab intergrierter Halbleiterwafer 132 befestigt ist, wie dies zuvor beschrieben wurde. Die große Oberfläche des Halbleiterwafers 132 wird durch ein mehradriges Flachbandkabel 134 bedeckt, welches mehrere Zwischenverbindungsschichten enthält. Die Leiter des Kabels 134 sind mit dem Halbleiterwafer 132 über eine Reihe verschiedener Punkte auf der Oberfläche durch Druckkontakte verbunden. Das Kabel 134 dient als Aufsteckoberfläche für einen oder mehrere sehr große integrierte Schaltungschips 136, die mit Kleber befestigt sein können, und die Signal- und Versorgungsspannungsverbindungen zu vorbestimmten Leitern des Kabels 134 bereitstellen. Der Chip 136 kann in einer schützenden Umhüllung oder als nackter Chip verwendet werden.
  • An seinem Platz gehalten wird der gesamte Aufbau durch eine obere Klammer 140, die wärmeleitend ist und in thermischem Kontakt mit dem Grundglied 130 steht, wie dies durch das Bezugszeichen 142 dargestellt ist, wobei Druck auf das Kabel 134 durch die elastomeren Abstandhaiter 144 und 145 ausgeübt wird.
  • Falls der Chip 136 während seines Betriebs relativ wenig Wärme erzeugt, kann diese Wärme durch das Kabel 134, den Wafer 132 und das wärmeleitende Grundglied 130 (welches eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit hat) abgeleitet werden. Falls der Chip 136 während seines Betriebs jedoch übermäßig viel Wärme erzeugt, kann die grundlegende Wärmeableitungsanordnung durch eine kommerziell erhältliche Wärmeableitungsvorrichtungt 148 ergänzt werden, welche den integrierten Chip 136 berührt, und so wirken kann, daß die von diesem erzeugte Wärme an das wärmeleitende Klammerglied 140 geleitet wird.
  • Die in Fig. 11 gezeigte Ausführung gestattet deshalb die Kombination von großformatigen integrierten Schaltkreisen mit im Waferformat integrierten Schaltkreisen, und die Anordnung bietet sehr kurze Signalpfade zwischen den Geräten sowie gute Wärmeleitfähigkeit und mechanische Stabilität.

Claims (1)

1. Waferintegriertes Schaltkreisgerät, gekennzeichnet durch:
A) einen Halbleiterwafer (10, 132) mit einer darin definierten elektronischen Schaltungsanordnung (16) zur Durchführung elektronischer Funktionen;
B) wobei dieser Halbleiterwafer eine Vielzahl von Kontaktpunkten (18) aufweist, die mit der elektronischen Schaltungsanordnung in elektrischer Verbindung stehen;
C) ein im wesentlichen flaches, wärmeleitendes Grundglied (12, 130) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche;
D) wobei der Halbleiterwafer auf dem Grundglied auf dessen erster Oberfläche befestigt ist und dieses Glied so wirken kann, daß es nicht nur diesen Halbleiterwafer trägt, sondern auch während des Betriebs Wärme von diesem ableitet;
E) dieser Halbleiterwafer und dieses Grundglied Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, die einander in etwa gleich sind; und
F) ein mehradriges Flachbandkabel (46, 134) mit einer Vielzahl voneinander beabstandeter Leiter, die mit bestimmten dieser Kontaktpunkte des Halbleiterwafers elektrisch leitend verbunden sind.
2. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
A) dieses Grundglied (12) nicht-metallisch ist.
3. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
A) Dieser Halbleiterwafer (10) mit Kleber an diesem Grundglied (12) befestigt ist.
4. Gerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
A) Dieser Halbleiterwafer (10) mit Kleber an diesem Grundglied (12) befestigt ist.
5. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß das Gerät beinhaltet:
A) Eine Kabelanschlußgruppe (42), die an dem Grundglied (12) befestigt ist und so wirken kann, daß sie das Flachbandkabel (46) gegenüber dem Halbleiterwafer (10) mechanisch befestigt, um den elektrischen Kontakt dieser Leiter mit den Kontaktpunkten (18) zu gewährleisten.
6. Gerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät beinhaltet:
A) ein weiteres mehradriges Flachbandkabel (80), das von der Kabelanschlußgruppe (42) in seiner Lage festgehalten wird und sich über einen Teil der Oberfläche dieses Halbleiterwafers (10) , und zwar insbesondere über die in dieser definierten elektronischen Schaltungsanordnung (16) erstreckt, und das so angeordnet ist, daß es direkt mit diesem elektronischen Schaltungsaufbau elektrische Kontakte herstellt.
Gerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
A) die Kabelanschlußgruppe (42) Klemmenmittel (64) aufweist, die einen elastomeren Einschub (68) haben, der dieses erste Flachbandkabel (46) direkt berührt und so wirken kann, daß er einen Druck ausübt, um den elektrischen Kontakt zwischen den Leitern und den Kontaktpunkten (18) aufrecht zu erhalten.
8. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät beinhaltet:
A) einen zweiten (11) Halbleiterwafer;
B) wobei im ersten (10) und im zweiten (11) Halbleiterwafer elektronische Schaltungsanordnungen (16) zum Ausführen elektronischer Funktionen definiert sind;
C) wobei jeder dieser Halbleiterwafer eine Vielzahl von Kontaktpunkten (18) aufweist, die mit den elektronischen Schaltungsanordnungen elektrisch verbunden sind;
D) ein im wesentlichen flaches, wärmeleitendes Grundglied (12), das eine erste und eine zweite, einander gegenüberliegenden parallele Oberfläche aufweist;
E) wobei der erste Halbleiterwafer (10) an diesem Grundglied auf dessen erster Oberfläche befestigt ist;
F) wobei der zweite Halbleiterwafer (11) an diesem Grundglied auf dessen zweiter Oberfläche befestigt ist;
G) wobei dieses Grundglied so wirken kann, daß es nicht nur diese Halbleiterwafer trägt sondern auch während des Betriebs Wärme von diesen ableitet;
H) wobei diese Halbleiterwafer und dieses Grundglied Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, die einander in etwa gleich sind; und
I) ein erstes mehradriges Flachbandkabel (46) mit einer Vielzahl beabstandeter Leiter, die mit bestimmten ersten Kontaktpunkten des ersten Halbleiterwafers elektrisch leitend verbunden sind; und 10
J) ein zweites mehradriges Flachbandkabel (47) mit einer Vielzahl beabstandeter Leiter, die mit bestimmten Kontaktpunkten des zweiten Halbleiterwafers (11) elektrisch leitend verbunden sind.
9. Gerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät beinhaltet:
A) eine erste Kabelanschlußgruppe (42), die an einer ersten Kante (43) des Grundglieds (12) befestigt ist und so wirken kann, daß sie sowohl das erste (46) als auch das zweite (47) Flachbandkabel in der entsprechenden Beziehung zum ersten (10) und zum zweiten (11) Halbleiterwafer mechanisch befestigt, um den elektrischen Kontakt dieser Leiter mit den Kontaktpunkten (18) zu gewährleisten.
10. Gerät gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät beinhaltet:
A) eine zweite Kabelanschlußgruppe (82), die an einer Kante (83) des Grundglieds (12) befestigt ist;
B) mindestens ein weiteres mehradriges Flachbandkabel, das durch die Kabelanschlußgruppe in seiner Lage befestigt wird, so daß dieses weitere Flachbandkabel um die Kante des Grundglieds herumliegt und eine Vielzahl der beabstandeten Leiter dieses weiteren Flachbandkabels vorbestimmte Kontaktpunkte (18) des ersten Halbleiterwafers (10) und vorbestimmte Kontaktpunkte des zweiten Halbleiterwafers (11) elektrisch verbinden.
11. Gerät gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
A) das Grundglied (12) rechteckig ist;
B) die erste (42) und die zweite (82) Kabelanschlußgruppe entsprechend an gegenüberliegenden Kanten des Grundglieds befestigt sind.
12. Gerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät beinhaltet:
A) eine Kabelverbindungsgruppe (60) mit einer Vielzahl von Leitern anliegend an dieses erste (46) und dieses zweite (47) Flachbandkabel angeordnet ist, wobei ausgewählte Leiter dieser Kabelverbindungsgruppe elektrische Kontakte mit den Leitern des ersten bzw. des zweiten Flachbandkabels herstellen, so daß elektrische Signale in diese Halbleiterwafers eingespeist bzw. daraus entnommen werden können.
13. Gerät gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät beinhaltet:
A) ein Gehäuse (102), das wärmeleitende Seitenwände (104, 105) aufweist;
B) wobei das Grundglied (12) so in das Gehäuse eingesetzt wird, daß die zwei Kanten des Grundglieds, an denen die Kabelanschlußgruppen (42, 82) nicht befestigt sind, in wärmeleitender Berührung mit den wärmeleitenden Seitenwänden stehen.
14. Waferintegriertes Schaltkreisgerät, gekennzeichnet durch:
A) eine Vielzahl (100) von Wafermodulen (40), wobei jedes Modul umfaßt
i) einen ersten (10) und einen zweiten (11) Halbleiterwafer mit darin definierten elektronischen Schaltungsanordnungen (16) zur Durchführung elektronischer Funktionen;
ii) wobei jeder dieser Halbleiterwafer eine Vielzahl von Kontaktpunkten (18) aufweist, die mit der elektronischen Schaltungsanordnung in elektrischer Verbindung stehen;
iii) ein im wesentlichen flaches, wärmeleitendes Grundglied (12) mit einer ersten und einer zweiten, einander gegenüberliegenden, parallelen Oberfläche;
iv) wobei der erste Halbleiterwafer auf dem Grundglied auf dessen erster Oberfläche befestigt ist;
wobei der zweite Halbleiterwafer auf dem Grundglied auf dessen zweiter Oberfläche befestigt ist;
vi) dieses Grundglied so wirken kann, daß es nicht nur diese Halbleiterwafer trägt sondern auch während des Betriebs Wärme von ihnen ableitet;
vii) diese Halbleiterwafer und dieses Grundglied Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, die einander in etwa gleich sind;
viii) ein erstes mehradriges Flachbandkabel (46) mit einer Vielzahl beabstandeter Leiter, die mit bestimmten Kontaktpunkten des ersten Halbleiterwafers elektrisch leitend verbunden sind; und
ix) ein zweites mehradriges Flachbandkabel (47) mit einer Vielzahl beabstandeter Leiter, die mit bestimmten Kontaktpunkten des zweiten Halbleiterwafers elektrisch leitend verbunden sind;
B) ein Gehäuse (102) mit wärmeleitenden Seitenwänden (104, 105);
C) wobei diese Vielzahl von Wafermodulen übereinander gestapelt sind und kollektiv innerhalb dieses Gehäuses angeordnet sind, so daß die wärmeleitenden Grundglieder der Wafermodule in wärmeleitender Beziehung zu den Seitenwänden stehen; und
D) Mittel zur Eingabe und Ausgabe elektrischer Signale (60, 110, 112) in diese bzw. aus diesen übereinandergestapelten Halbleiterwafermodulen einschließlich eine Kabelverbindungsgruppe (60) mit einer Vielzahl von Leitern anliegend an diese erste (46) und diese zweite (47) Flachbandkabel dieser Vielzahl (100) von Wafermodulen (40), wobei ausgewählte Leiter dieser Kabelverbindungsgruppe elektrische Kontakte mit ausgewählten Leitern der ersten bzw. der zweiten Flachbandkabel herstellen.
15. Gerät gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
A) Jedes dieser Wafermodule (40) beinhaltet:
Eine erste Kabelanschlußgruppe (42), die an einer ersten Kante (43) des Grundglieds (12) befestigt ist und so wirken kann, daß sie sowohl das erste (46) als auch das zweite (47) Flachbandkabel in der entsprechenden Beziehung zum ersten (10) und zum zweiten (11) Halbleiterwafer mechanisch befestigt, um den elektrischen Kontakt dieser Leiter mit den Kontaktpunkten (18) zu gewährleisten.
16. Gerät gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
A) Jedes Wafermodul (40) beinhaltet:
i) eine zweite Kabelanschlußgruppe (82), die an einer Kante (83) des Grundglieds (12) befestigt ist;
ii) mindestens ein weiteres mehradriges Flachbandkabel (87), das durch die zweite Kabelanschlußgruppe in seiner Lage befestigt wird, so daß dieses weitere Flachbandkabel uni die Kante des Grundglieds herumliegt und eine Vielzahl beabstandeter Leiter dieses weiteren Flachbandkabels vorbestimmte Kontaktpunkte (18) des ersten Halbleiterwafers (10) und vorbestimmte Kontaktpunkte des zweiten Halbleiterwafers (11) elektrisch verbindet.
17. Gerät gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
A) das Grundglied (12) rechteckig ist;
B) die erste (42) und die zweite (82) Kabelanschlußgruppe entsprechend an gegenüberliegenden Kanten des Grundglieds befestigt sind.
18. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät beinhaltet:
a) Eine Chip-Vorrichtung (136) mit integrierter Schaltung, die oben auf dem Flachbandkabel angeordnet ist und deren Leitungen im elektrischen Kontakt mit den Leitern des Flachbandkabels stehen, und;
B) Klemmenvorrichtungen (140) zum Halten der Vorrichtung mit der integrierten Schaltung in ihrer Lage auf dem Flachbandkabel.
19. Gerät gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
A) die Klemmenvorrichtung (140) wärmeleitend ist und im Wärmekontakt mit dem Grundglied (130) steht.
20. Gerät gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät beinhaltet:
A) eine wärmeleitende Vorrichtung (148), die zwischen und im Kontakt mit sowohl der integrierten Schaltungsvorrichtung (136) als auch mit den Klemmenmitteln (140) steht.
21. Gerät gemäß Anspruch 2, 8, 14 oder 18, in dem
A) das Grundglied (12, 130) aus einer Vielzahl von Kohlenstoff/Graphit-Fasern in einer Epoxid-Matrix besteht, die in einem diagonal geschichteten Muster gefertigt ist.
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