DE69212865T2

DE69212865T2 - Integrierte Schaltungspackung mit einer direkt befestigten Batterie

Info

Publication number: DE69212865T2
Application number: DE69212865T
Authority: DE
Inventors: Michael J Hundt
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics Inc
Current assignee: STMicroelectronics lnc USA
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2012-02-29
Also published as: EP0503805A1; JP3314950B2; KR100234141B1; EP0503805B1; KR920018879A; JPH0589260A; DE69212865D1

Description

Diese Anmeldung steht in einer Beziehung zu der europäischen Patentanmeldung Nr.90 314 115.8 (EP-A-0 438 905), die eine frühere europäische Patentanmeldung im Sinne des Artikels 51(3) und (4) EPÜ ist.
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf die Verpackung bzw. Verkapselung von Halbleitereinrichtungen, und insbesondere auf ein Gehäuse bzw. eine Baugruppe mit integrierten Schaltungen, der einem Halbleiterspeicherchip und eine Puffer- bzw. Sicherungsbatterie trägt, um Daten in dem Fall des Verlustes einer Hauptenergiezufuhr bzw. eines Hauptnetzteils zu halten bzw. zu schützen.
Übliche Gehäuse bzw. Baugruppen für integrierte Halbleiterschaltungschips sind angepaßt, um die Chipeinrichtung einzuhüllen und abzudichten, während auch eine Wärmeabfuhr, eine strukturelle Abstützung, eine elektrische Anbindung von Leitereinrichtungen an externe Pinanschlüsse und elektrische Zwischenverbindungen mit anderen Einrichtungen in der Baugruppe bzw. dem Gehäuse zur Verfügung gestellt werden. Derartige Gehäuse bzw. Baugruppen enthalten üblicherweise eine oder mehrere Schichten eines nicht-leitenden Materials, die einen zentralen Hohlraum haben, in den ein Halbleiterchip aufgenommen ist. Bewegliche Metalleitungen erstrecken sich von dem zentralen Hohlraum, um die Eingangs/Ausgangsleitungen der Einrichtung an eine gedruckte Schaltungsplatine in einer elektronischen Wirts- bzw. Grundschaltung anzuschließen.
Ein wichtiges integriertes Schaltungsprodukt, das auf einem IC-Chip in die Tat umgesetzt ist, der in eine integrierte Schaltungsbaugruppe eingekapselt ist, enthält einen flüchtigen Halbleiterspeicher, wie etwa den statischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM), der durch einen geringen Leistungsverbrauch und eine hohe Speicherzellendichte gekennzeichnet ist. Die Erzeugung eines gültigen logischen Signals und die Datenerhaltung hängen in derartigen integrierten Speicherschaltungen mit flüchtigen Speicherzellen teilweise von der Aufrechterhaltung der Spannungszufuhr bzw. der Spannung des Netzteils innerhalb bestimmter Grenzen ab. In üblichen integrierten Speicherschaltungseinrichtungen erfassen interne Schaltungen die externe Spannung, die angelegt wird, um zu bestimmen, ob sie für einen verläßlichen Betrieb ausreicht. In Reaktion auf einen niedrigen Spannungszustand werden Steuersignale erzeugt, die veranlassen, daß aktive Chips nicht ausgewählt werden und in einem Ruhezustand gehalten werden. Dies wird üblicherweise mittels wahren bzw. komplimentären Chipauswählsignalen durchgeführt, die Lese/Schreib- Operationen sperren, bis der niedrige Spannungszustand korrigiert worden ist.
Während der Zeitdauer, in der ein Speicherchip in dem nicht ausgewählten Zustand ist, ist es nötig, die Ladungspegel in den Speicherkondensatoren der flüchtigen Speicherzellen aufrechtzuerhalten, so daß die Daten zurückbehalten werden. Ansonsten würden die in den Speicherzellen gespeicherten Informationen, die Programme und Daten enthalten, verlorengehen, wenn die Hauptleistungszufuhr weggenommen wird. Obwohl der Verlust der Leistung bzw. Spannung nicht zu einer Beschädigung der Speicherschaltung führt, erfordert es der Verlust der gespeicherten Informationen, daß der Speicher wieder neu mit Programmen und Daten geladen wird, bevor die Verarbeitung wieder aufgenommen werden kann.
Es ist vorgeschlagen worden, das Problem des Datenverlustes durch Verwendung eines zusätzlichen Pin-Anschlusses bzw. Beinchenanschlusses an Halbleiterspeicherschaltungen zu bewältigen und daß der zusätzliche Anschluß mit einer Pufferleistung bzw. Sicherungsleistung von einer entfernten Quelle bzw. Spannungsquelle versorgt wird, um die Daten in den Speicherzellen aufrechtzuerhalten. Jedoch sind nun für die meisten integrierten Speicherschaltungen standardisierte Pin-Muster bzw. Beinchenmuster eingerichtet worden; folglich wäre die Hinzufügung eines anderen Pins bzw. Beinchens, das dem Zweck für eine entfernte Puffer- bzw. Absicherungsenergiequelle bzw. -netztejis zugeordnet ist, nicht mit derartigen standardisierten Pin-Mustern bzw. Beinchenmustern kompatibel und würde eine grundlegende Neukonstruktion von vorhandenen Schaltungen erfordern.
Folglich gibt es einen Bedarf nach einer Halbleiterspeicherbaugruppe bzw. -verkapselung, um einen Speicherchip und eine Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie zu tragen, in der der Sockelbereich und die standardisierte Pin- bzw. Beinchengestaltung nicht beeinflußt bzw. beeinträchtigt sind, und gespeicherte Daten zurückbehalten werden, ungeachtet eines Verlustes der Hauptspannungszufuhr bzw. Hauptleistungszufuhr.
Ein wesentlicher Anteil der Kosten und der Größe eines verkapselten bzw. in eine Baugruppe aufgenommenen Chips ist der Baugruppen- bzw. Verkapselungsherstellung zuzurechnen, und zwei wichtige Aufbaukriterien zusätzlich zu der zur Verfügungstellung eines verläßlichen elektronischen Anschlusses sind die Kosteneffektivität und die Raumeffizienz. Es gibt folglich einen Bedarf nach einer verbesserten Einrichtungsbaugruppe bzw. Einrichtungsverkapselung, um einen integrierten Schaltungschip und eine auf der Baugruppe bzw. in der Verkapselung vorgesehene Pufferbattene bzw. Absicherungsbatterie sicher zu tragen, in der die Baugruppe bzw. Verkapselung mit Pin- bzw. Beinchenanschlüssen versehen ist, die darin für eine Einsteck-Kompatibilität zu standardisierten gedruckten Schaltungssockeln vorgesehen sind, wobei der Baugruppen- bzw. Verkapselungsraum, der zum Tragen bzw. Abstützen der Puffer- bzw. Absicherungsbatterie erforderlich ist, minimiert ist.
Einige Baugruppen bzw. Gehäuse für integrierte Speicherschaltungseinrichtungen umfassen eine Batterie, die in den Körper des Gehäuses bzw. der Baugruppe eingeformt ist. Wenn jedoch die Anordnung auf die zur Durchführung der Einkapselung erforderliche Temperatur erwärmt wird, verdampfen die Elektrolyte innerhalb der Pufferbatterie und die Batterieladung wird geschwächt oder zerstört. Folglich besteht ein fortgesetztes Interesse an der Entwicklung von Pufferbatterien, die den hohen Temperaturen widerstehen können, die während des Einformungsüberganges und der Verkapselung vorkommen. Bis derartige Batterien perfektioniert worden sind, existiert eine Notwendigkeit nach einer IC-Chipbaugruppe bzw. -verkapselung, die es einer Pufferbatterie ermöglicht, nachdem das Einformen und Verkapseln fertiggestellt worden ist, geladen zu werden.
Obwohl gegenwärtig Pufferbatterien verfügbar sind, die für einen Dauerbetrieb für die Absicherungs- bzw. Pufferverwendung für 10 Jahre oder mehr sind, kann es sein, daß der Benutzer es wünscht, die Pufferbatterie von Zeit zu Zeit zu ersetzen. Zum Beispiel kann der Benutzer eine weniger teure Batterie wünschen, die eine kürzere Lebensdauer hat und diese von Zeit zu Zeit ersetzen, oder eine auf der Platine vorhandene Pufferbatterie durch eine verbesserte Pufferbatterie zu ersetzen, wenn diese verfügbar ist. Zusätzlich kann es der Benutzer wünschen, eine frische Batterie für eine Pufferbatterie auf der Platine zu ersetzen, die durch einen Kurzschluß entladen worden ist oder die auf eine andere Weise beschädigt worden ist, beispielsweise indem sie Betriebsbedingungen mit hoher Temperatur ausgesetzt worden ist.
Ein Dokument aus dem Stand der Technik, die US-A-4,998,888, offenbart eine Baugruppe, die eine elektronische Schaltungseinrichtung und einen Sockel für eine Pufferbatterie hat. Eine Fingerleiteranordnung bzw. Beinchenleiteranordnung, die innerhalb eines Körpers aus nicht-leitendem Material angeordnet ist, stellt externe Anschlüsse zur Verfügung und Federklips, die innerhalb von Ausnehmungen des Körpers angeordnet sind, sind zwischen der Batterie und der Fingerleiteranordnung angeschlossen. Dieses Dokument wird dazu verwendet, den Oberbegriff des anhängenden Patentanspruchs 1 zu bilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Baugruppe bzw. ein Gehäuse zur Verfügung gestellt, die eine elektronische Schaltungseinrichtung und einen Sockel hat, um eine Pufferbatterie bzw Absicherungsbatterie, um elektrische Leistung bzw. Spannung für die elektronische Schaltungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, aufnimmt, wobei diese in Kombination aufweist: Einen Körper aus nicht- leitendem Material, wobei der Körper aus nicht-leitendem Material einen Sockel hat, um eine Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie aufzunehmen, die positive und negative Energie- bzw. Leistungsanschlüsse und einen Hohlraum hat, der die positiven und negativen Spannungs- bzw. Leistungsanschlüsse der Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie für einen elektrisch kontaktierenden Eingriff freilegt; eine Leiterfingeranordnung bzw. Leiterbeinchenanordnung, die innerhalb des Körpers aus nicht-leitendem Material angeordnet ist, wobei die Leiterfinger- bzw. Leiterbeinchenanordnung mehrere leitende Leiterfinger bzw. Leiterbeinchen umfaßt, wobei einer der Leiterfinger bzw. -beinchen eine positive Leistungs- bzw. Spannungsleitung und ein anderer der Leiterfinger bzw. -beinchen eine negative Energie- bzw. Spannungsleitung definiert; eine elektronische Schaltungseinrichtung, die innerhalb des Körpers aus nicht-leitendem Material angeordnet ist, wobei die elektronische Schaltungseinrichtung positive und negative Leistungs- bzw. Spannungsknoten hat, die elektrisch an die positiven bzw. negativen Energie- bzw. Leistungsleiter angekoppelt sind; Mittel, um die positive Leistungs- bzw. Spannungsleitung an den positiven Spannungs- bzw. Energieanschluß der Pufferbatterie anzuschließen und um die negative Spannungs- bzw. Leistungsleitung an den negativen Leistungs- bzw. Spannungsanschluß der Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie anzuschließen; und eine Rückhalteeinrichtung, um die Batterie in dem Sockel zurückzuhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die positiven und die negativen Spannungs- bzw. Energieleitungen elastische Anschlußabschnitte haben und die Mittel zum Anschließen die elastischen Anschlußabschnitte aufweisen; daß die Anschlußabschnitte von dem Körper aus nicht-leitendem Material in den Sockel hinein, um einen elektrisch kontaktierenden Eingriff mit den positiven bzw. negativen Leistungs- bzw. Spannungsanschlüssen einer Puffer- bzw. Absicherungsbatterie einzugehen, abstehen bzw. erstreckt sind, wodurch die Anschlüsse unmittelbar an die positiven bzw. negativen Leistungs- bzw. Spannungsleitungen angeschlossen sind; und daß die Rückhalteeinrichtung angepaßt ist, um die Batterie in elektrisch kontaktierendem Eingriff zu den elastischen bzw. federnden Anschlußabschnitten zurückzuhalten.
Folglich wird eine Baugruppe bzw. ein Gehäuse offenbart, um eine integrierte Schaltungseinrichtung einzukapseln, wobei diese die voranstehenden Einschränkungen für Pufferleistung bzw. Pufferspannung des Standes der Technik ausräumt, indem ein einstückig ausgebildeter externer Sockel zur Verfügung gestellt wird, um eine ersetzbare Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie aufzunehmen, die von Hand in den Sockel eingesetzt werden kann und aus diesem entnommen werden kann, nachdem die Einformungsverkapselung und die Metalleinstellungsarbeit vervollständigt worden sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird eine Leiterrahmenanordnung, die eine Grundplatte und mehrere Leiterfinger- bzw. Leiterbeinchen umfaßt, auf einer seitlichen Fläche eines ersten Körpers aus nicht-- leitendem Material während einer Übergangseinformungsoperation festgelegt. Ein zweiter geformter Körper aus nicht-leitendem Material, der einen Chiphohlraum und einen Batteriehohlraum aufweist, wird auf dem ersten Körper angeordnet, wobei der Chiphohlraum in Ausrichtung zu der Grundplatte der Leiterrahmenanordnung positioniert wird. Einer der Leiterfinger bzw. -beinchen legt eine positive Leistungs- bzw. Spannungsleitung fest, und ein Leiterfinger- bzw. Leiterbeinchen legt eine negative Leistungs- bzw. Spannungsleitung fest. Der zweite geformte Körper wird durch einen Freilegungshohlraum überschnitten, der einen Auslenkungsraum zur Verfügung stellt, um Anschlußabschnitte der Energie- bzw. Spannungsleitungen - bzw. -lasten zur Verfügung zu stellen, und legt auch die positive und negativen Leistungs- bzw. Spannungsanschlüsse der Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie für einen elektrisch kontaktierenden Eingriff durch die aufstehenden bzw. abstehenden Energie- bzw. Spannungsleitungs-Anschlußabschnitte frei.
Der zweite geformte Körper aus nicht-leitendem Material enthält Abschnitte, die einen Sockel festlegen, um eine Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie von der Art aufzunehmen, die Kontaktteile positiver und negativer Polarität aufweist. Die Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie ist von Hand in den Sockel einsetzbar, wobei ihre Kontaktteile positiver und negativer Polarität innerhalb des freiliegenden Hohlraumes aufgenommen sind und in elektrischem Kontakt mit den erstreckten bzw. abstehenden Leistungs- bzw. Spannungsleiteranschlußabschnitten in Eingriff sind. Die Pufferbatterie wird durch eine bewegliche Kappe bzw. Abdeckung zurückgehalten, die die Batterie innerhalb des Sockels hält, und erhält einen positiv kontaktierenden Eingriff gegen die beweglich bzw. flexibel auf- bzw. abstehenden Anschlußabschnitte aufrecht.
Gebrauchsmerkmale und Gebrauchsvorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten im Stand der Technik durch Lesen der im einzelnen dargelegten Beschreibung klar vor Augen geführt, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen folgt, in denen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe bzw. Einkapselung eines integrierten Schaltungschips ist, der eine ersetzbare Pufferbatterie aufweist, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine Leiterrahmenanordnung, die in der Halbleiterbaugruppe nach Figur 1 einbezogen ist;
Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht der in Figur 1 gezeigten Halbleiterbaugruppe in teilweise abgeschnittener Darstellung, wobei die Pufferbatterie aus ihrem Sockel entfernt ist; und
Figur 4 ist eine seitliche, teilweise abgeschnittene und querschnittliche Vorderansicht der integrierten Schaltungsbaugruppe bzw. -verkapselung nach Figur 1.
In der folgenden Beschreibung sind gleiche Teile über die gesamte Beschreibung und die Figuren hinweg jeweils mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Erfindung wird im Wege von Beispielen in Verbindung mit einem statischen Speicher mit wahlfreiem Zugruff (SRAM) beschrieben, der durch monolithische CMOS- /LSI-Techniken auf einem Siliziumhalbleiterchip vom N-Typ in die Tat umgesetzt ist. Es wird jedoch zu bevorzugen sein, daß die Bauelement- bzw. Verkapselungsanordnung nach der Erfindung verwendet werden kann, um eine ersetzbare Pufferbatterieleistung bzw. -spannung für diskrete wie auch integrierte Einrichtungen einzukapseln und zur Verfügung zu stellen, und weist eine besondere Eignung für integrierte Schaltungen mit flüchtigen Speichern auf, die mehrere Eingangs/Ausgangsknoten haben. Dementsprechend ist es zu verstehen, daß die Erfindung in ihrer breitesten Bedeutung in beliebige formbare bzw. gießformbare Bauelemente bzw. Verkapselungen einbezogen werden kann, die eine oder mehrere Schaltungseinrichtungen aufnehmen, die eine Pufferleistung bzw. Pufferspannung erfordern, einschließlich diskreter, mikrodiskreter und integrierter Schaltungskomponenten sowie Hybridkombinationen von diskreten und integrierten Einrichtungen, jedoch nicht beschränkt darauf.
Bezugnehmend auf Figur 1 wird nun eine exemplarische Halbleiterchipbaugruppe 10 gezeigt, die die vorliegende Erfindung einbezieht.
Die Baugruppe 10 trägt einen integrierten Schaltungschip 12 und kapselt diesen ein, wobei dieser Eingabe/Ausgabeknoten 14 hat. Der IC-Chip 12 kann zum Beispiel eine statische Speicherschaltung mit wahlfreiem Zugriff (SPAM) mit 2K x 8 sein, die durch einen geringen Leistungsverbrauch sowie eine hohe Speicherzellendichte gekennzeichnet ist, und die durch eine komplimentäre Metall-Oxid-Halbleiter(CMOS)-Technologie in die Tat umgesetzt wird.
Die beispielhafte Baugruppe 10 weist eine übliche Dual-in-Line-Anschlußkonfiguration auf, die 24 externe Anschlußpins 16 umfaßt, die in zwei parallelen Reihen mit 1,5 cm (600 mil) Abstand entlang der Längskanten der Baugruppe angeordnet sind. Die Eingangs/Ausgangsknoten 14 des integrierten Schaltungschips 12 sind elektrisch an ausgewählte Anschlußpins 16 über leitende Leitungsfinger bzw. -beinchen 18 einer Leiterrahmenanordnung 20 angeschlossen, wie in Figur 2 gezeigt wird.
Bezugnehmend auf Figur 2 sind die inneren Leiterfinger 18 im Hinblick auf eine zentrale Grundplatte 22 beabstandet und sind zusammen mit bzw. einstückig mit den Anschlußpins 16 ausgebildet. Anschlußabschnitte 20L der Leiterrahmenanordnung sind während der Herstellung endgültig entfernt worden, wodurch jede innere Leitung 18 elektrisch an einen einzigen Anschlußpin 16 angeschlossen ist. Seitliche Schienenstreifen 24, 26 für den Transport an dem äußeren Rand des Leiterrahmens 20 werden ebenfalls während der Fertigstellung weggeschnitten und stellen Betätigungen in den letzten Stationen der Herstellung, nachdem das Formen bzw. Formgießen stattgefunden hat, dar.
Die inneren Spitzen der Leiterfinger 18 sind symmetrisch um die Grundplatte 22 beabstandet. Die inneren Spitzen der Leiterfinger 18 sind relativ schmal, und die Finger dehnen sich wesentlich aus, wenn sie sich radial auswärts von der Grundplatte 22 erstrecken. Die Grundplatte 22, die Anschlußpins 16 und die inneren Leiterfinger 18 sind anfangs während des Formens bzw. Formgießens coplanar. Nach dem Formen bzw. Formgießen werden die Anschlußpinabschnitte 16 über einen 90º Winkel entlang der Längsseitenoberfläche der Baugruppe während der Einstellungs- bzw. Herstellungs- und der Ausbildungsbetätigung gebogen.
Die Halbleiterchipbaugruppe bzw. -verkapselung enthält einen Grund-Sub-Anordnung 28 und eine Abdeckungs-Sub-Anordnung 30. Die Grund-Sub-Anordnung 28 enthält ein nicht-leitendes Substrat 32, auf dem der Leiterrahmen 20 (Figur 2) aufgebaut ist. Der Leiterrahmen 20 weist einen Standardpin- bzw. -anschlußmuster auf, um die Eingangs/Ausgangsknoten 14 des Halbleiterchips 12 an einen Sockel auf einer gedruckten Schaltungsplatine eines elektronischen Wirtssystems oder irgendeiner anderen Halbleiterbaugruppe anzuschließen. Die Abdeckungs-Sub-Anordnung 30 weist ein nicht-leitendes Substrat 34 auf, das auf dem oberen Teil des Grundsubstrats 32 aufgebaut ist und dichtet die Leiterrahmenanordnung 20 ab. Zusätzlich enthält das Abdeckungssubstrat 34 einen Hohlraum 36, indem der Halbleiterchip 12 aufgenommen ist, einen Sockel 38 (Figur 3), indem eine Pufferbatterie 40 aufgenommen ist, und einen Hohlraum N für einen Zugriffsanschluß für die Batterie.
Die Batterie 40 ist bevorzugt eine Lithiumzelle mit 3 V, die einen Durchmesser von 12 mm hat. Die Batterie 40 weist einen positiven Anschluß 40P und einen negativen Anschluß 40N auf der im Hinblick auf den positiven Anschluß durch eine ringförmige Schicht aus einer dielektrischen Isolation 40Q isoliert ist, wie in Figur 4 gezeigt wird.
Der Halbleiterchip 12 ist auf der Grundplatte 22 über eine leitende Abscheidung aus mit Silber gefülltem Epoxydhaftmittel bzw. -kleber befestigt, wie etwa ABLEBOND 84-1 und hält den Chip 12 sicher innerhalb des Hohlraumes 36. Die Eingang/Ausgangsknoten 14 sind elektrisch über dünne Golddrähtchen 42, die einen Durchmesser von 33 µm (1,3 mii) haben, an ausgewählte Leiterfinger 18 angeschlossen. Die Befestigung bzw. das Bonden der Golddrähte 42 an die Leiterfinger 18 und I/O- bzw. E/A-Knoten 14 wird bevorzugt über eine Thermoschall- bzw. Thermoultraschall-Kugelverbindungstechnik vorgenommen.
Nachdem der integrierte Schaltungschip 12 mit der Grundplatte 22 verbunden worden ist und die Enden der feinen bzw. dünnen Golddrähte 42 verbunden worden sind, wird die Leiterrahmenanordnung 20 in der unteren Hälfte einer aufgeteilten Form mit mehreren Hohlräumen untergebracht. Der Formhohlraum wird in einer Preßspritzformmaschine geschlossen und ein nicht-leitendes verkapselndes Harzmaterial, wie etwa Polyphenylensulfid wird in Form kleiner bzw. feiner Tabletten aus einer Düse eingespritzt. Der Druck, bei dem das Einspritzen stattfindet, wird genau gesteuert, um ein Beschädigen der Bond-Drähte bzw. Verbindungsdrähte zu verhindem. Unter dem angemessenen Druck und einer angemessenen Temperatur, z.B. 200 ºC, schmelzen die Tabletten und fließen in Kanäle innerhalb der Form und füllen die Hohlräume um die Leiterrahmenanordnung 20. Das Harz wird weiterhin in der Form durch die angelegte Wärme bzw. Hitze und den Druck ausgebacken bzw. ausgehärtet. Ein zusätzliches Aushärten findet in einem Ofen statt.
Als Ergebnis des vorangehenden Formungsverfahrens bzw. Formgußverfahrens wird die Grund-Sub-Anordnung 28 in der Gestalt eines im allgemeinen rechtwinkligen Substratkörpers 32 aus nicht-leitendem Material erzeugt, wobei der Leiterrahmen 20 in bündiger Weise mit der oberen Fläche 32S des rechtwinkligen Körpers eingebettet wird, wie in Figur 2 gezeigt ist. Der Leiterrahmen 20 wird ferner auf dem Grundsubstrat 32 über einen Verankerungsfortsatz 18A stabilisiert, der innerhalb des Körpers 40 während des Gießformens eingebettet worden ist. Der Verankerungsfortsatz 18A wird gemeinsam als ein Teil der positiven Leiterfinger 18P ausgebildet, und ist in der Gestalt einer T-Außenlinie, wie in Figur 2 gezeigt, während der Herstellung der Leiterrahmenanordnung 20 eingestanzt worden. Vor dem Formgießen bzw. Formen wird der Verankerungsfortsatz 18A nach unten über einen Winkel von näherungsweise 90º gedreht, wodurch die Leiterrahmenanordnung 20 sicher auf dem nicht-leitenden Substrat 32 verankert wird. Nach dem Entfernen von der Form bzw. Gießform werden die seitlichen Querstücke 20L zwischen benachbarten Anschlüssen bzw. Pins 16 in der Leiterrahmenanordnung 20 weggeschnitten, um die Pins 16 und die leitenden Fingerstreifen 18 voneinander zu trennen und elektrisch zu isolieren. Zusätzlich werden die Transportseitenabschnitte 24, 26 ebenfalls von der geformten Anordnung geschnitten und getrennt.
Das Material des Leiterrahmens 20 wird bevorzugt aus einer flachen bzw. dünnen Platte aus flexiblem Material, wie etwa einer dünnbeschichteten Nickel oder Eisenlegierung, oder alternativ, einer dünnbeschichteten Kupferlegierung, wie etwa CDA 194, herausgestanzt. Es wird zu bevorzugen sein, daß während des Anordnens die Anschlußpins bzw. Anschlüsse 16 und die inneren leitenden Leiterfinger 18 konstruktiv durch seitliche Segmente 20L und durch die seitlichen Transportabschnitte 24, 26 miteinander verbunden werden, die bevorzugt aus dem gleichen Materialstreifen herausgestanzt sind. Die Anschlußabschnitte verbleiben an den Anschlußpins nur zur Handhabungszwecken angesetzt und werden vor dem letztendlichen Zusammenbau abgetrennt.
Eine abgemessene Menge eines flüssigen Einkapselungsmaterials, wie etwa AMICON XT-5038-9 als Isolierzusammensetzung (nicht gezeigt), wird in den Hohlraum 36 zur Abdichtung und zum Schützen des integrierten Schaltungschips 12, der feinen Golddrähtchen 42 und der freigelegten Oberfläche der inneren Leiterfinger 18 eingespritzt. Das flüssige Einkapselungsmaterial verfestigt sich durch Ausheizen bzw. Aushärten, wodurch eine konstruktive Abdeckung und eine Abdichtung gegenüber der Umgebung zur Verfügung gestellt wird.
Es ist verständlich, daß ein ausgewählter der externen Pins bzw. Anschlüsse 16 an einen primären Netzanschlußknoten bzw. Leistungszufuhrknoten angeschlossen wird, der eine Spannung Vcc zur Verfügung stellt, die typischerweise +5 V DC beträgt. In ähnlicher Weise wird ein anderer Anschlußpin an einen Erdungsknoten eines elektronischen Wirtssystems angeschlossen, um einen Grundbezug GND vorzusehen. Andere Anschlüsse bzw. Pins sind zweckgerichtet für wahre und komplimentäre Chipauswählsignalen, CS und CS bzw. CS', einem Singal CLK, um synchron Daten in und aus der monolithischen integrierten Schaltung 12 zu takten, wie auch verschiedenen anderen I/O- bzw. E/A-Signalen zugeordnet, die durch die elektronische Wirtsschaltung und die integrierte Schaltung 12 erzeugt werden. Ein Komparator bzw. Vergleicher und eine Schalt-Schaltung (nicht dargestellt) vergleichen die Spannung Vcc von dem primären Netzteil bzw. der primären Leistungszufuhr der elektronischen Wirtsschaltung mit der Spannung der Pufferbatterie 40 und schließen die höchste erfaßte Spannung automatisch an, um die integrierte Schaltung 12 zu betreiben.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird einer der leitenden inneren Leiterfinger, der mit 18N benannt ist, einstückig bzw. gemeinsam mit der Grundplatte 22 ausgebildet. Die Fingerleitung 18N erstreckt sich über die Oberfläche 40S des Leiterrahmenträgers allgemein entlang der Längsachse Z der Grund-Sub-Anordnung 32. Eine andere der leitenden inneren Fingerleitungen, die mit 18P benannt ist, ist radial von der Grundplatte 22 beabstandet und davon getrennt, und erstreckt sich ebenfalls im allgemeinen in Ausrichtung zu der longitudinalen Achse Z der Grund- Sub-Anordnung 32. Die leitenden inneren Fingerleitungen 18P und 18N sind für einen elektrisch kontaktierenden Eingriff mit dem positiven Anschluß 40P bzw. dem negativen Anschluß 40N der austauschbaren Pufferbatterie 40 angepaßt, wie in Figur 4 dargestellt ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein elektrischer Anschluß an die positiven und negativen Anschlüsse 40P, 40N der austauschbaren Pufferbatterie 40 durch den Eingriff des negativen Batterieanschlusses 40N gegenüber einem abgewandelten Anschlußendabschnitt 18NT des negativen leitenden Leiters 18N vorgenommen, wie in Figur 4 gezeigt ist. Der positive Anschluß 40P ist über einen abgewandelten Anschlußendabschnitt 18PT der positiven inneren Leitung 18P in elektrischem Eingriff. Bezugnehmend auf Figur 2 wird die Seitenschiene 26 während einer Nachformungs-Beschneidungs- und Ausbildungsbetätigung abgeschnitten, um die erstreckten Anschlußendabschnitte 18PT und 18NT zur Verfügung zu stellen.
Ein kerbenförmiger Raum W und der kerbenförmige Raum N schneiden jeweils die nicht-leitenden Substrate 32, 34, um die Batterieanschlüsse 40P, 40N freizulegen, und eine flexible Bewegung des sich erstreckenden positiven Anschlußendabschnitts 18PT und des sich erstreckenden negativen Anschlußendabschnitts 18NT unterzubringen. Der bewegliche Körper des positiven Leiterfingers 18P ist quer über die Kerbe N gebogen, wie in Figur 4 gezeigt ist, und der Anschlußendabschnitt 18PT ist über die gerundete seitliche Oberfläche des positiven Batterieanschlusses 40P gerundet bzw. gebogen. Der Anschlußendabschnitt 18PT legt eine Federspannkraft gegenüber der freigelegten positiven Elektrodenkontaktoberfläche 40P der Pufferbatterie 40 an. Der bewegliche bzw. federnde Körper des negativen Leiterfingers 18N wird über einen rechten Winkel gebogen und erstreckt sich im wesentlichen vertikal zu der oberen Kerbe N. Der Anschlußendabschnitt 18NT wird über einen rechten Winkel relativ zu dem Fingerleiterkörper 18N gebogen und legt eine Federvorspannung gegenüber der freigelegten Oberfläche der negativen Kontaktelektrode 40N der Batterie 40 an. Die freigelegten Elektroden der Pufferbatterie 40 sind deshalb für einen guten elektrischen Kontakt in einem positiven Eingriff.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das nicht-leitende Abdecksubstrat 34 in einer Spritzgußmaschine getrennt geformt, in der ein nicht-leitendes einkapselndes Herzmaterial, wie etwa Polyphenylensulfid eingespritzt wird. Der Formraum bzw. Hohlraum wird mit dem passenden Formaufbau zur Verfügung gestellt, um den Chipraum 36, den Raum für den Sockel der Batterie 38 und die Kerbe W zu erzeugen. Nach dem Formen bzw. Gießformen wird das Abdecksubstrat 34 sicher auf der Tragfläche 325 des Grundsubstrats befestigt, wobei der integrierte Schaltungschip 12 innerhalb des Chiphohlraumes 36 zentriert ist, und wobei die Kerbe W, die einen Zugriff auf die positiven und negativen Leiterfinger 18P, 18N ermöglicht. Das Abdecksubstrat 34 wird auf die Tragfläche 32S des Grundsubstrats mittels irgendwelcher zweckmäßiger Mittel befestigt, wie etwa Kleber, Ultraschallschweißen oder Anordnen im Stapel. Folglich wird die Zwischenfläche zwischen dem Grundsubstrat 32 und dem Abdecksubstrat 34 vollkommen abgedichtet.
Es wird nun auf Figur 3 und auf Figur 4 bezuggenommen, wo sich der Batteriesokkel 38 zu der oberen Kerbe N hin öffnet, die die leitende seitliche Oberfläche des Batterieanschlusses 40P und einen Abschnitt des negativen Anschlusses 40N freilegt. Der Sockel 38 ist an einem Ende mittels einer konkaven Schulter 44 (Figur 3) festgehalten, die für einen Oberflächeneingriff gegenüber der gerundeten externen Seitenfläche des positiven Batterieanschlusses 40P übereinstimmend ausgebildet ist. Der Sockel 38 weist auch eine ringförmige Fläche 46 auf, die mit der Isolierschicht 40Q in Eingriff bringbar ist. Eine ringförmige abgeschrägte Oberfläche 47 stellt einen passenden Übergang zwischen der ringförmigen ebenen Fläche 46 und der ebenen Bodenfläche 48 zur Verfügung. Die ebene Bodenfläche 48 des Batteriesokkels 38 greift in den negativen Batterieanschluß 40N ein. Die Seitenwände 38A, 38B des Sockels stellen eine Querabstützung für die Batterie zur Verfügung und weisen einen Querabstand auf, um eine Batterie mit einem Durchmesser von 12 mm aufzunehmen.
Während des Einsetzschrittes oder des Entnahmeschrittes für die Batten 40 wird der Anschlußabschnitt 18PT des positiven Energieleiters auswärts ausgelenkt, um es zu ermöglichen, daß die Batterie eingesetzt oder entfernt wird. Durch die Freigabe federn der positive Anschlußabschnitt 18PT und der negative Abschnitt 18NT aufwärts und üben eine Vorspannungs-Eingriffskraft gegenüber dem positiven Batterieanschluß (Anode) 40P bzw. dem negativen Batterieanschluß (Kathode) 40N aus.
Die Batterie 40 wird innerhalb des Sockels 38 in einem positiven, elektrisch kontaktierenden Eingriff zu den Anoden-Anschlußabschnit 18PT und dem Kathoden- Anschlußabschnitt 18NT über eine entfernbare Kappe bzw. Abdeckung 50 zurückgehalten. Die Kappe 50 weist eine vordere Platte 52 auf, die innerhalb eines Schlitzes 34S aufgenommen ist, der das obere Substrat 34 an gegenüberliegenden Seiten der oberen Kerbe N schneidet. Die Kappe 50 weist auch eine obere Platte auf, die in Eingriff mit dem oberen Kontakt mit der ebenen Oberfläche 40P der Pufferbatterie 40 ist. Die obere Platte 54 ist im Hinblick auf die Oberfläche des Abdecksubstrats 34 über eine linksseitige Platte 56, eine rechtsseitige Platte 58 und eine hintere Platte 60 versetzt.
Die Rückhaltekappe so ist an das Abdecksubstrat 34 über irgendein zweckmäßiges Mittel, wie etwa Kleber, Ultraschallschweißen, Stiftbefestigungen, oder Einstecken angesetzt. Folglich wird die Batterie 40 sicher innerhalb des Sockels 38 zurückgehalten und die Federvorspannkraft, die durch den positiven Leiterfinger 18P und durch den negativen Leiterfinger 18N angelegt wird, erzeugt einen verläßliehen elektrisch kontaktierenden Eingriff mit der positiven und der negativen Elektrode der Batterie. Andere Anschlußanordnungen können verwendet werden, um die Rückhaltekappe 50 auf dem oberen Substrat 34 zu sichern. Zum Beispiel können das Grundsubstrat 32, das Abdecksubstrat 34 und die Rückhaltekappe 50 mit gegenseitig zusammenwirkenden Stecker- und Steckeraufnahmebefestigungen befestigt sein, die einen einschnappenden, arretierenden Verriegelungseingriff zur Verfügung stellen, wenn sie zusammengedrückt werden.
Weil der positive Leiterfinger 18P und der negative Leiterfinger 18N durch die Kerben W, N freigelegt sind, wird ein einkapselndes Material, wie etwa AMI- CON XT-5038-9 als isolierender Zusammensetzung bzw. Verbindung (nicht gezeigt) auf die Substratoberflächen 32E, 32F die freigelegten Leiter umgebend und dazwischen angewandt, und bildet eine schützende Isolierschicht aus. Die isolierende Schicht verhindert die Ausbildung von Kontaktbrücken über die freigelegten benachbarten Leiterfingern 18P, 18N die ansonsten dadurch auftreten könnten, daß sie korrosiven Dämpfen und/oder Kondensaten ausgesetzt sind.
Obwohl die in den Figuren 1 bis 4 beispielhaft dargestellte Ausführungsform eine getrennt geformte Grund-Sub-Anordnung 28 und eine getrennt geformte bzw. spritzgeformte Abdeck-Sub-Anordnung 30 einsetzt, ist es für die Fachleute im Stand der Technik verständlich, daß das Grund-Sub-Anordnungssubstrat 32 gemeinsam bzw. einstückig mit dem Abdeckungs-Sub-Anordnungssubstrat 34 während des Formens ausgebildet werden könnte. Bei einer derartigen gemeinsamen Körperausformungsoperation wird die Leiterrahmenanordnung 20 in der unteren Hälfte einer mehrteiligen Form mit mehreren Räumen in Eingriff mit einer zweckmäßig ausgebildeten aufstehenden bzw. abstehenden Konstruktion und Räumen oder Hohlräumen aufgenommen, um den Sockel 38, den Schlitz 32S für die Kappe, die Kerben W, N und die Sockelschultern 38, 38B auszubilden. Bei der einstückig geformten Ausführungsform ist der Chipraum 36 nicht erforderlich und der Druck, bei dem das Einspritzen des nicht leitenden Einkapselungsmaterials stattfindet, wird genau gesteuert, um ein Beschädigen der Golddrahtverbindungen mit dem Ergebnis zu verhindern, daß der integrierte Schaltungschip 12, die Golddrähte 42 und die inneren Endabschnitte der Leiterfinger 18 vollständig eingekapselt werden. Die Nachformungsherstellung der gemeinsam geformten Baugruppe ist ansonsten die gleiche. Wobei die Endabschnitte 18PT und 18NT der positiven und negativen Fingerleiteranschlüsse geschnitten, geformt und zu der die Batterie zurückhaltenden Konstruktion innerhalb der Kerben bzw. Ausnehmungen W, N gebogen werden, wie in Figur 3 und in Figur 4 gezeigt ist.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene bestimmte Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf eine Baugruppe beschrieben worden ist, die eine ersetzbare Pufferbatteriequelle bzw. -leistung für eine integrierte Schaltungseinrichtung einkapselt und zur Verfügung stellt, ist die voranstehende Beschreibung nicht dazu gedacht, in einem einschränkenden Sinne angesehen zu werden. Verschiedene Modifikationen bzw. Veränderungen der offenbarten, vorgeformten, ersetzbaren Batteriebaugruppe bzw. -verkapselung, wie auch deren alternative Anwendungen werden den Fachleuten im Stand der Technik durch die vorangehende Beschreibung und die Darstellungen nahegelegt.
Bei einer Einrichtungsbaugruppe bzw. Einrichtungsgehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung können die ausgewählten Leiterfinger und die Grundplatte gemeinsam bzw. einstückig ausgebildet werden.

Claims

1. Baugruppe bzw. Gehäuse, die bzw. das eine elektronische Schaltungseinrichtung und einen Sockel, um eine Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie (40) aufzunehmen, um für die elektronische Schaltungseinrichtung (12) eine elektrische Leistung bzw. Spannung zur Verfügung zu stellen, hat, in Kombination:

einen Körper (28, 30) aus nicht-leitendem Material, wobei der Körper (28, 30) aus nicht-leitendem Material einen Sockel (38) hat, um eine Puffer- bzw. Absicherungsbatterie (40) aufzunehmen, die positive und negative Energieanschlüsse und einen Raum hat, der die positiven und negativen Energieanschlüsse einer Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie für einen elektrisch kontaktierenden Eingriff freilegt;

eine Leiterfingeranordnung (20), die innerhalb des Körpers aus nicht-leitendem Material angeordnet ist, wobei die Leiterfingeranordnung mehrere leitende Leiterfinger (18) umfaßt, wobei einer der Leiterfinger (18P) einen positiven Energieleiter festlegt, und ein anderer (18N) der Leiterfinger einen negativen Energieleiter festlegt;

eine elektronische Schaltungseinrichtung (12), die innerhalb des Körpers aus nicht-leitendem Material angeordnet ist, wobei die elektronische Schaltungseinrichtung positive und negative Energieknoten hat, die elektrisch an die positive bzw. negative Energieleitung angekoppelt sind;

Mittel zum Anschließen der positiven Energieleitung an den positiven Energieanschluß der Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie und zum Anschließen der negativen Energieleitung an den negativen Energieanschluß der Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie; und

eine Rückhalteeinrichtung (50), um die Batterie (40) in dem Sockel (38) zurückzuhalten, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

die positive und die negative Energieleitung weisen federnde Anschlußabschnitte (18PT, 18NT) auf, und die Mittel zum Anschließen weisen die federnden Anschlußabschnitte auf;

die Anschlußabschnitte erstrecken sich von dem Körper aus nicht-leitendem Material (28, 30) in den Sockel (38), um in einen elektrisch kontaktierenden Eingriff zu dem positiven bzw. negativen Energieanschluß einer Pufferbatterie bzw. Absicherungsbatterie zu treten, wodurch die Anschlüsse unmittelbar an den positiven bzw. negativen Energieleiter angeschlossen sind; und

die Rückhalteeinrichtung ist angepaßt, um die Batterie in elektrisch kontaktierendem Eingriff mit den federnden Anschlußabschnitten (18PT, 18NT) zu halten.

2. Baugruppe bzw. Gehäuse nach Anspruch 1, die bzw. das eine Pufferbatterie (40) hat, die innerhalb des Sockels (38) angeordnet ist, wobei die Pufferbatterie einen ersten Energieanschluß hat, der in einem elektrischen Kontakt zu dem herausstehenden bzw. sich erstreckenden Anschlußabschnitt (1 8PT) der positiven Energieleitung in Eingriff steht, und einen zweiten Energieanschluß (18NT) hat, der in einem elektrischen Kontakt zu dem abstehenden bzw. sich erstreckenden Anschlußabschnitt der negativen Energieleitung im Eingriff steht.

3. Baugruppe bzw. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in der bzw. in dem die Leiterfingeranordnung (20) eine Grundplatte (22) umfaßt, und in der bzw. in dem eine der positiven (18P) und negativen (18N) Energieleitungen elektrisch an die Grundplatte (22) angeschlossen ist, wobei die elektronische Schaltungseinrichtung (12) einen Energieknoten umfaßt, der elektrisch an die Grundplatte (22) angekoppelt ist.

4. Baugruppe bzw. Gehäuse nach einem der voranstehenden Ansprüche, in der bzw. in dem der Körper (28, 30) aus nicht-leitendem Material eine Tragoberfläche (46) für einen Batterieanschluß hat, der mit dem Sockel zusammenfällt, wobei die Tragoberfläche (46) des Batterieanschusses durch einen Raum (N, W) geschnitten wird, der einen der Energieanschlüsse einer Pufferbatterie für einen elektrisch kontaktierenden Eingriff durch einen der sich erstreckenden Energieleiteranschlußabschnitte freilegt.

5. Baugruppe bzw. Gehäuse nach einem der voranstehenden Ansprüche, in der bzw. in dem der Körper aus nicht-leitendem Material (28, 30) durch einen Freiraum (N, W) geschnitten ist, zu dem sich einer der extern erstreckten Energieleitungsanschlußabschnitte für einen kontaktierenden Eingriff mit einem Energieanschluß einer Pufferbatterie (40) erstreckt, die in den Sockel eingesetzt ist, wobei der Freiraum den Sockel schneidet, wodurch Elektroden der Pufferbatterie (40) für einen elektrisch kontaktierenden Eingriff durch einen der sich erstreckenden Energieleitungsanschlußabschnitte freigelegt sind.

6. Baugruppe bzw. Gehäuse nach einem der voranstehenden Ansprüche, in der bzw. in dem einer der Leiterfinger (18P) einen Verankerungsstreifenabschnitt (18A) hat, der mit dem Körper (28, 30) mit nicht-leitendem Material eingebettet ist.

7. Baugruppe bzw. Gehäuse nach einem der voranstehenden Ansprüche, in der bzw. in dem die elektronische Schaltungseinrichtung eine integrierte LSI-Schaltung ist, die auf einem Halbleiterchip in die Tat umgesetzt ist, wobei die integrierte Schaltung mehrere Eingangs/Ausgangsknoten und mehrere Leiterdrähte hat, die die Eingangs/Ausgangsknoten an die leitenden Leiterfinger anschließt.

8. Baugruppe bzw. Gehäuse nach einem der voranstehenden Ansprüche, in der bzw. in dem die Mittel (50), um die Batterie (40) in dem Sockel (38) zurückzuhalten, einen Abschnitt haben, der den Sockel (38) zum Eingriff mit einer Batterie (40), die in dem Sockel gesetzt ist, überdeckt.

9. Baugruppe bzw. Gehäuse nach Anspruch 8, in der bzw. in dem die Rückhalteeinrichtung eine Kappe bzw. Abdeckung (50) ist, die eine obere Platte hat, um in Eingriff zu einer in den Sockel (38) gesetzten Batterie zu gelangen, und Seitenplatten hat, die zum Ansetzen an den Körper (28, 30) aus nicht-leitendem Material angepaßt sind.