DE10134986B4

DE10134986B4 - Verbindung gehäusegefaßter integrierter Speicherbausteine mit einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE10134986B4
Application number: DE10134986A
Authority: DE
Inventors: Robert Hermann; Alexander Benedix; Reinhard Dueregger
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: US20030015777A1; DE10134986A1; US6798051B2

Abstract

Interface-Baustein (20) für eine elektronische Schaltung, wobei der Interface-Baustein
– erste elektrische Kontakte (12) zum elektrischen Anschließen des Interface-Bausteins (20) an eine elektrische Leiterplatte (10) und
– zweite elektrische Kontakte (22) zum elektrischen Anschließen des Interface-Bausteins (20) an mindestens ein Gehäuse (30) eines integrierten Halbleiterbausteins (31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Interface-Baustein
– erste Verbindungsmittel (11) zum mechanischen Verbinden des Interface-Bausteins (20) mit der elektrischen Leiterplatte (10) und
– zweite Verbindungsmittel (21) zum mechanischen Verbinden des Interface-Bausteins (20) mit mindestens einem Gehäuse (30) eines integrierten Halbleiterbausteins (31)
aufweist und daß der Interface-Baustein (20) die ersten elektrischen Kontakte (12) mit den zweiten elektrischen Kontakten (22) elektrisch verbindet.

Description

Verbindung gehäusegefaßter integrierter Speicherbausteine mit einer Leiterplatte

Die Erfindung betrifft einen Interface-Baustein gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Baustein ist in EP 1 196 014 A1 offenbart.

Elektronische Schaltungen, die nicht vollständig auf einem einzigen Halbleiterbaustein als integrierte mikroelektronische Schaltung gefertigt werden können, bestehen aus auf einer Leiterplatte als Träger angeordneten elektronischen und mikroelektronischen Bauelementen, die durch auf der Leiterplatte verlaufende Leiterbahnen miteinander verschaltet sind. Die elektronischen Bauelemente sind beispielsweise passive Bauelemente wie Widerstände oder Kondensatoren; komplexere Bauelemente werden hingegen als mikroelektronische integrierte Halbleiterschaltungen, die in ein Gehäuse mit externen Anschlüsse gefaßt sind, hergestellt und auf der Leiterplatte montiert. Bei einer Vielzahl von elektronischen Schaltungen werden mehrere solcher gehäusegefaßten mikroelektronischen Halbleiterschaltungen auf einer Leiterplatte angeordnet. So weisen Speichermodule oder andere komplexe Schaltungen wie zum Beispiel embedded DRAMs stets mehrere auf der Leiterplatte angeordnete mikroelektronische Halbleiterbausteine auf.

Angesichts der fortschreitenden Miniaturisierung sowohl der elektronischen Schaltung als auch der mikroelektronischen integrierten Schaltungen selbst stellt sich bei jeder zu entwickelnden Schaltung erneut das Problem, die einzelnen Elemente der Schaltung möglichst kompakt, etwa wie in EP 0 073 489 A2 vorgeschlagen, anzuordnen. Außerdem soll eine neu entwickelte Schaltung möglichst leistungsfähig und vielseitig sein, was am ehesten dadurch erreicht wird, daß ein großer Teil elektrischer Operationen durch die mikroelektronischen integrierten Halbleiterschaltungen ausgeführt wird.

Nicht bei jeder zu entwickelnden elektrischen Schaltung kann eigens ein neuer integrierter Halbleiterchip hergestellt werden. Aus Kostengründen vollzieht sich die technische Weiterentwicklung von Halbleiterbausteinen vielmehr unabhängig von der Weiterentwicklung makroskopischer elektronischer Schaltungen, die etwa auf Leiterplatten realisiert werden. Um komplexe schaltungstechnische Aufgaben zu erfüllen, werden daher möglichst viele am Markt erhältliche Halbleiterbausteine auf einer Leiterplatte angeordnet. Der Wunsch nach hoher Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit der elektronischen Schaltung bei gleichzeitiger Kompaktheit der Leiterplatte führt dazu, daß möglichst viele integrierte Speicherbausteine auf engem Raum nebeneinander auf der Leiterplatte angeordnet werden müssen.

Jede neu entwickelte Anordnung handelsüblicher Halbleiterspeicherbausteine auf einer Leiterplatte hat große Auswirkungen auf den Verlauf der Leiterbahnen auf der Leiterplatte und erfordert entsprechenden Aufwand bei der Gestaltung des Leiterbahnverlaufs. Dabei sind stets Vorgaben hinsichtlich der Länge von typischerweise einigen Hundert Leiterbahnen, hinsichtlich der Leiterbahndicken sowie der Abstände zwischen verschiedenen Bauelementen zu beachten. Diese Vorgaben, die für die technische Funktionsfähigkeit einer elektronischen Schaltung einzuhalten sind, schränken die Möglichkeiten der Anordnung der elektronischen und mikroelektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte stark ein. Insbesondere die mikroelektronischen Halbleiterbausteine, die stets in einem Gehäuse gefaßt sind, das typischerweise einige Dutzend bis einige Hundert in Reihen angeordnete Kontaktanschlüsse aufweist, sind aufgrund der vorgegebenen Anordnung ihrer externen Anschlüsse schwierig in ein Schaltungslayout zu integrieren.

Vor allem bei neu zu entwickelnden Schaltungen, die in geringerer Stückzahl verkauft werden und daher nur einen begrenzten Konstruktionsaufwand zulassen, stellt die Schwierigkeit der Integration mikroelektronischer Halbleiterbausteine eine besondere Hürde dar.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Integration mehrerer mikroelektronischer Halbleiterbausteine in einer auf einer Leiterplatte anzuordnenden elektronischen Schaltung zu erleichtern. Integrierte Halbleiterbausteine sollen insbesondere in größeren Stückzahlen und gleichzeitig auf engem Raum auf einer einzigen Leiterplatte angeordnet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Interface-Baustein gemäß Anspruch 1 gelöst, der außer den

– ersten elektrischen Kontakten zum elektrischen Anschließen des Interface-Bausteins an eine Leiterplatte und den
– zweiten elektrischen Kontakten zum elektrischen Anschließen des Interface-Bausteins an mindestens ein Gehäuse eines integrierten Halbleiterbausteins

zusätzlich

– erste Verbindungsmittel zum mechanischen Verbinden des Interface-Bausteins mit der Leiterplatte und
– zweite Verbindungsmittel zum mechanischen Verbinden des Interface-Bausteins mit mindestens einem Gehäuse eines integrierten Halbleiterbausteins

aufweist und der die ersten elektrischen Kontakte mit den zweiten elektrischen Kontakten elektrisch verbindet.

Erfindungsgemäß wird ein Interface-Baustein vorgeschlagen, der zwischen der Leiterplatte und einem oder mehreren gehäusegefaßten Halbleiterbausteinen angeordnet und mit beiden verbunden werden kann. Mit Hilfe eines solchen Interface-Bausteins sind vielseitigere und flexiblere elektrischmechanische Verbindungen zwischen mikroelektronischen inte grierten Halbleiterbausteinen und einer Leiterplatte herstellbar.

Herkömmlich wird jeder integrierte, gehäusegefaßte Halbleiterbaustein über die Kontakte seines Gehäuses direkt mit der Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbunden. Mit den erfindungsgemäßen Interface-Bausteinen wird in diese Verbindung eine Zwischenebene zwischengeschaltet, die eine Anpassung der gehäusegefaßten Halbleiterbausteine sowohl an wechselnde Kontaktanordnungen der Leiterplatte wie auch an unterschiedliche elektrische Betriebsparameter seitens der auf der Leiterplatte hergestellten elektronischen Schaltung ermöglicht. Dies erhöht wesentlich die Flexibilität des Schaltungsaufbaus; bislang technisch nicht realisierbare Schaltungslayouts werden nicht mehr durch die vorgegebene Anordnung handelsüblicher Schaltungsgehäuse behindert, sondern können sowohl durch die Gestaltung der erfindungsgemäßen Interface-Bausteine wie auch durch deren Anordnung auf der Leiterplatte verwirklicht werden. Dies ermöglicht eine vielseitigere Integrierung integrierter Halbleiterbausteine in großer Stückzahl auf engem Raum auf elektronischen Leiterplatten und senkt den Aufwand und die Kosten für die Herstellung elektronischer Schaltungen.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Interface-Bausteins sieht vor, daß die zweiten elektrischen Kontakte zugleich als zweite mechanische Verbindungsmittel ausgebildet sind. Der Interface-Baustein muß mit den Gehäusen der integrierten Halbleiterbausteinen verbunden werden; diese Verbindung muß mechanisch wie auch elektrisch hergestellt werden. Es ist kostengünstig, die mechanischen Verbindungen zugleich als elektrische Verbindungen zu gestalten und umgekehrt. Zwischen einem Interface-Baustein und einem gehäusegefaßten integrierten Halbleiterbaustein sind meist viele – in der Regel mindestens einige Dutzend – elektrischer Kontakte erforderlich, um die integrierte Halbleiterschaltung mit der sie umgebenden elektronischen Schaltung zu verknüpfen. Wird diese bereits hohe Zahl elektrischer Kontakte zugleich für das mechanische Verbindung des Interface-Bausteins mit einem integrierten Halbleiterbaustein genutzt, entfallen sonst erforderliche eigene mechanische Verbindungsmittel. Der Interface-Baustein und das Gehäuse des integrierten Halbleiterbausteins können daher einfacher gestaltet werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß diese zweiten elektrischen Kontakte des Interface-Bausteins als Elemente für eine mechanische Steckverbindung ausgebildet sind. Eine Steckverbindung zwischen integrierten Halbleiterbausteinen und Interface-Bausteinen ermöglicht eine einfache, kostengünstige und rasche Montage. Auch dann, wenn die integrierten Halbleiterbausteine später wieder von der Leiterplatte getrennt werden sollen, ist diese Verbindungsart von Vorteil.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die zweiten elektrischen Kontakte Fassungen für Stiftkontakte sind. Da integrierte Halbleiterbausteine auf der der Leiterplatte abgewandten Oberseite der erfindungsgemäßen Interface-Bausteine angebracht werden müssen, ist es aus Sicherheitsgründen mit Blick auf mögliche Beschädigungen von Vorteil, wenn die Kontakte der Interface-Bausteine selbst als Kontaktfassung, d. h. als konkave Vertiefung in der Oberseite des Interface-Bausteins gestaltet sind, in welche Kontaktstifte der integrierten Halbleiterbausteine eingeführt werden können. Hierbei sind solche Kontaktanschlüsse des Interface-Bausteins, die nicht mit entsprechenden Stiften verbunden werden, vor mechanischer oder elektrischer Beschädigung.

Hinsichtlich der ersten Verbindungsmittel, die die Verbindung des Interface-Bausteins zur elektronischen Leiterplatte herstellen, sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, daß auch diese als Elemente für eine mechanische Steckverbindung ausgebildet sind. Im Gegensatz zu einem gehäusegefaßten integrierten Halbleiterbaustein mit fest vorgegebener Anordnung der Kontaktanschlüsse bietet die Leiterplatte aufgrund ihrer größeren Fläche mehr Möglichkeiten hinsichtlich unterschiedlicher Montagearten. In jedem Fall ist eine mechanisch feste Verbindung zwischen dem Interface-Baustein und der elektronischen Leiterplatte erforderlich. Zusätzlich bietet die große Fläche einer Leiterplatte grundsätzlich jedoch auch die Möglichkeit, auf Seiten der Leiterplatte zusätzliche Verbindungselemente für verschiedene alternative Anordnung des Interface-Bausteins auf ihr vorzusehen. Eine Steckverbindung, bei der die Interface-Bausteine senkrecht in die Leiterplatte eingesteckt werden, biete den Vorteil, daß keine seitlichen Verkantungen entstehen können, die unter Umständen zu einer Beschädigung der darüber in einer zweiten Ebene einzusteckenden Halbleiterbausteine führen würden. Auch in solchen Fällen, in denen Interfaces oder die integrierten Halbleiterbausteine häufiger umgesteckt oder bei einem Defekt ausgetauscht werden sollen, bietet sich die Steckverbindung als mechanische Verbindungsart an.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die zweiten mechanischen Kontakte des Interface-Bausteins so angeordnet sind, daß der Interface-Baustein an jeweils eine anteilige Anzahl von Kontakten mindestens zweier Gehäuse integrierter Halbleiterbausteine gleichzeitig anschließbar ist. Diese Ausführungsform erlaubt noch wesentlich vielfältigere Verbindungsmöglichkeiten zwischen integrierten Halbleiterbausteinen und einer elektronischen Leiterplatte. Fest vorgegebene Anordnungen von Kontaktanschlüssen eines Halbleitergehäuses können nicht nur mit Geometrien von Kontaktanschlüssen auf der Leiterplatte verbunden werden, indem der Interface-Baustein jeweils einen einzigen Halbleiterbaustein trägt und lediglich als Adapter für unterschiedliche Anordnungen der Leiterplattenkontakte eingesetzt wird; vielmehr ermöglicht die Gestaltung des Interface-Bausteins als Verbindungselement zwischen der Leiterplatte und mindestens zwei Halbleiterbausteinen, diese Halbleiterbausteine als Netzwerk über der Leiterplatte miteinander und mit ihr zu verknüpfen. Hierbei sind die zweiten elektrischen Kontakte so auf dem Interface- Baustein angeordnet, daß sie in mindestens zwei verschiedenen Bereichen – vorzugsweise der Oberseite – des Interface-Bausteins konzentriert angeordnet sind und so die Kontaktierung jeweils eines integrierten Halbleiterbausteins pro Bereich konzentrierter Kontaktzahl ermöglichen. Dadurch können durch einen einzigen Interface-Baustein mehrere Halbleiterbausteine gleichzeitig angeschlossen werden, wobei in der Regel jeder Halbleiterbaustein an mehrere, d.h. mindestens zwei Interface-Bausteine angeschlossen werden muß.

Hierbei werden auf der Leiterplatte mehrere Interface-Bausteine wie auch mehrere Halbleiterbausteine eingesetzt. Beispielsweise können 50 Prozent der Kontakte eines Gehäuses eines Halbleiterbausteins mit einem ersten erfindungsgemäßen Interface-Baustein verbunden sein, wohingegen die übrigen Kontakte dieses Gehäuses mit einem zweiten, bauartgleichen Interface-Baustein verbunden ist. Dies ermöglicht brückenähnliche Konstruktionen, bei denen die gehäusegefaßten Halbleiterbausteine durch mindestens je zwei Interface-Bausteine mit der Leiterplatte verbunden werden. Darüber hinaus sind beliebige andere Formen denkbar, etwa kreuzförmige Interface-Bausteine, die jeweils die Hälfte zweier einander benachbarter Kontaktreihen eines Halbleitergehäuses kontaktieren.

Eine bevorzugte Ausführungsart sieht vor, daß der Interface-Baustein rechteckig ausgebildet ist und die zweiten Verbindungsmittel so an zwei zueinander parallelen Seiten des Interface-Bausteins angeordnet sind, daß der Interface-Baustein an jeder Seite an je ein Gehäuse eines integrierten Halbleiterbausteins anschließbar ist. Hierbei dienen je zwei Interface-Bausteine als "Brückenpfeiler" für einen daran zu befestigenden Halbleiterbaustein.

Eine Weiterbildung dieser Ausführungsart sieht vor, daß die ersten Verbindungsmittel an zwei anderen, zueinander parallelen Seiten des Interface-Bausteins angeordnet sind. Hierbei wird die elektrische Verbindung zwischen den Interface- Bausteinen und der Leiterplatte – beispielsweise durch Bonddrähte – seitlich der beiden verbleibenden Kanten des rechteckigen Interface-Bausteins hergestellt. Auf diese Weise können die Kontakte der integrierten Halbleiterbausteine auch an weiter entfernt auf der Leiterplatte angeordnete Kontaktanschlüsse herangeführt werden. Alternativ können auch diese ersten elektrischen Kontakte zugleich als mechanische Verbindungselemente zur Leiterplatte ausgebildet sein, wobei sie nur wenig Fläche unterhalb der beiden verbleibenden Seitenkanten des Interface-Bausteins einnehmen.

Im einfachsten Fall stellt der erfindungsgemäße Interface-Baustein lediglich eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen einer Leiterplatte und integrierten Halbleiterbausteinen her. Eine Weiterbildung sieht hingegen vor, daß der Interface-Baustein eine elektronische Schaltung aufweist, die die ersten und die zweiten elektrischen Kontakte miteinander verbindet. Eine solche vermittelnde elektronische Schaltung zwischen der Leiterplatte und den Halbleiterbausteinen ermöglicht eine noch flexiblere elektrische Anpassung beider Teile aneinander als durch durch bloße Leiterbahnlängen realisierte elektrische Widerstände. Außerdem wird hierdurch eine noch komplexere und gleichzeitig kompakte gesamte Schaltung realisierbar.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die ersten elektrischen Kontakte ein ball-grid-array bilden. Hierbei sind die elektrischen Kontakte auf der Unterseite des Interface-Bausteins zu kugelförmigen Lötpunkten geformt, die in Form von Reihen oder einer Matrix, d. h. eines Arrays angeordnet sind.

Alternativ können die ersten elektrischen Kontakte Flip-Chip-Kontakte sein. Hierbei werden die Lötpunkte der Leiterplatte und des Interface-Bausteins ohne längere dazwischenliegende Kontaktstifte miteinander verbunden.

Hinsichtlich der Verbindungen zu den integrierten Halbleiterbausteinen sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, daß die zweiten elektrischen Kontakte zum Anschließen an TSOP-Gehäuse (thin small outline packages) ausgebildet sind. Diese Gehäuse sind genormt und mit einer unterschiedlichen Anzahl an Kontakten erhältlich. Eine Anpassung und Anordnung der zweiten elektrischen Kontakte des erfindungsgemäßen Interface-Bausteins an solche marktüblichen Halbleitergehäuse ermöglicht eine besonders kostengünstige Integration integrierter Halbleiterbausteine in äußere elektronische Schaltungen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, integrierte Halbleiterbausteine einfach, vielseitig und kostengünstig in eine komplexere elektronische Schaltung zu integrieren, wird ferner durch eine elektronische Schaltungsanordnung gelöst, die die folgenden Bestandteile aufweist:

– eine elektronische Leiterplatte,
– mindestens zwei Interface-Bausteine, die je einzeln mit der Leiterplatte mechanisch und elektrisch verbunden sind, und
– mindestens ein Gehäuse mit einem integrierten Halbleiter

baustein, wobei das Gehäuse mit mindestens zwei Interface-Bausteinen mechanisch und elektrisch verbunden ist.

Hierdurch werden neuartige Anordnungen von Halbleiterbausteinen auf einer Halbleiterplatte herstellbar, die mit herkömmlichen Mitteln nicht realisierbar sind.

Eine erste Ausführungsform dieser Schaltungsanordnung sieht vor, daß die Interface-Bausteine in gleichen Abständen zueinander in Form von Reihen auf der Leiterplatte angeordnet sind und die Gehäuse der integrierten Halbleiterbausteine brükkenähnlich mit je zwei benachbarten Interface-Bausteinen verbunden sind. Insbesondere die Ausbildung vieler solcher Brükkenkonstruktionen auf ein und derselben Leiterplatte ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung der Halbleiterbausteine weitgehend unabhängig vom Verlauf der Leiterbahnen der Leiterplatte und erhöht zusätzlich die Leistungsfähigkeit der so gebildeten elektronischen Schaltungen um ein vielfaches.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Schaltungsanordnung sieht vor, daß die Interface-Bausteine und die Gehäuse der integrierten Halbleiterbausteine in Form einer Matrix auf der Leiterplatte angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform wird die größtmögliche Flexibilität erreicht, indem integrierte Halbleiterbausteine oberhalb der eigentlichen Leiterplattenebene matrixähnlich verknüpft werden.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist vorzugsweise ein Speichermodul, bei dem die Gehäuse integrierte DRAM-Speicherbausteine tragen. Gerade Speicherbausteine wie dynamic-random-access-memories werden häufig in hohen Stückzahlen miteinander verschaltet, um die Kapazität eines Speichers über das bei der einzelnen integrierten Halbleiterschaltung derzeit erreichte Maß an Integration zu erhöhen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der 1 bis 3 beschrieben. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Interface-Baustein zum Anschließen an eine Leiterplatte und an mindestens ein Gehäuse eines integrierten Halbleiterbausteins,
2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung im Querschnitt und
3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in zwei verschiedenen Ausführungsformen.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Interface-Baustein 20 in perspektivischer Ansicht. Der Interface-Baustein 20 ist von oben betrachtet rechteckig ausgebildet und weist auf seiner Unterseite in der Nähe zweier Seitenflächen 24 erste Ver bindungsmittel 11 auf, die hier als stiftförmige Steckverbindungselemente 11 ausgebildet sind und in entsprechende Fassungen einer Leiterplatte 10 eingesteckt werden können. Auf der Oberseite besitzt der Interface-Baustein 20 eine Vielzahl zweiter Verbindungsmittel 21 zum mechanischen Verbinden des Interface-Bausteins 20 mit einem oder mit zwei Gehäusen 30 integrierter Halbleiterbausteine. Wird nur ein einziges Halbleitergehäuse 30 mit dem Interface-Baustein verbunden, so wird es zentral auf den abgebildeten Interface-Baustein 20 gesteckt. Der Interface-Baustein 20 kann jedoch auch mit mehreren, beispielsweise zwei Halbleitergehäusen verbunden werden, indem deren Kontakte in jeweils eine Reihe der dargestellten Anschlüsse 21 des Interface-Bausteins eingesteckt werden. Durch diese Bauweise vermittelt der erfindungsgemäße Interface-Baustein zwischen unterschiedlichen Kontaktanordnungen der Leiterplatte und der darauf anzuordnenden Gehäuse der integrierten Halbleiterbausteine. Diese können je nach Gestaltung der Interface-Bausteine und deren Anordnung auf der Leiterplatte viel flexibler angeordnet werden, als wenn sie direkt mit der Leiterplatte 10 verbunden werden.
In 1 sind die ersten Verbindungsmittel 11, die Kontaktstifte 11, gleichzeitig auch zur Herstellung der elektrischen Verbindung 12 zur Leiterplatte geeignet. Dazu müssen sie aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein. Alternativ dazu können die ersten elektrischen Kontakte auch als Lötkontaktpunkte 12 ausgebildet sein, die nach der mechanischen Befestigung des Interface-Bausteins auf der Leiterplatte über dargestellte Bonddrähte 14 mit der Leiterplatte elektrisch verbunden werden.
In gleicher Weise kann die mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Interface-Baustein 20 und dem oder den über ihm zu befestigenden Halbleitergehäuse(-n) ausgebildet sein. Im einfachsten Fall sind Steckkontaktfassungen 21 in den Interface-Bausteinen eingelassen. Sie stellen als zweite Verbindungsmittel 21 die mechanische und elektrische Verbin dung zu den Halbleiterbausteinen her. Soweit diese zweiten Verbindungsmittel nicht mit entsprechenden Kontakten der Halbleiterbausteine verbunden werden, sind sie als in den Interface-Baustein eingelassene Kontakte vor mechanischer oder elektrischer Beschädigung geschützt.
In der Mitte der Oberseite des Interface-Bausteins ist schematisch eine elektronische Schaltung 28 dargestellt, die die ersten elektrischen Kontakte 11 mit den zweiten elektrischen Kontakten 21 verbindet. Falls keine elektronische Schaltung 28 vorgesehen ist, sind die Kontakte 11 und 21 durch Leiterbahnen im oder auf dem Interface-Baustein miteinander verbunden.
Von den zweiten Kontakten 21 aus erstreckt sich seitlich der Flächen 23 oberhalb des Interface-Bausteins 20 vorzugsweise je ein Halbleitergehäuse 30, welches an seinen gegenüberliegenden Enden über einen weiteren Interface-Baustein 20 wiederum mit der Leiterplatte 10 verbunden ist.
Die so erhaltene Halbleiteranordnung auf einer Leiterplatte ist in 2 dargestellt. Auf der Leiterplatte 10 befinden sich mehrere in Reihe äquidistant angeordnete Interface-Bausteine 20, über denen brückenähnlich Gehäuse 30 mit integrierten Halbleiterbausteinen 31, vorzugsweise mit Speicherbausteinen wie zum Beispiel DRAMs 31 angeordnet sind.
In 2 sind verschiedene Ausführungsformen der Verbindung der Interface-Bausteine 20 mit der Leiterplatte 10 und den Halbleitergehäusen 30 kombiniert abgebildet. Der Interface-Baustein 20 ganz rechts in 2 ist sowohl mit der Leiterplatte 10 als auch mit den über ihm angeordneten Halbleitergehäusen 30 mechanisch durch Steckverbindungen 11 bzw. 21 und elektrisch durch zusätzliche elektrische Kontakte 12, 22, und zwar durch Bondverbindungen 12, 22 verknüpft. Der in der Mitte dargestellte Interface-Baustein 20 ist mit der Leiterplatte 10 mechanisch und auch elektrisch Kontakte 11 verbunden, die entweder ein ball-grid-array, d.h. eine Anordnung aus Kontakten mit Lötkugeln an ihrem Kontaktende, oder flip-chip-kontakte sein können. Der mittlere Interfac-Baustein 20 ist mit den Halbleitergehäusen 30 mechanisch durch Steckverbindungen 21 und elektrisch durch zusätzliche Bondverbindungen 22 verbunden. Der linke Interface-Baustein ist mit der Leiterplatte 10 und mit den Halbleitergehäusen 30 elektrisch und mechanisch mit Hilfe von Steckverbindungen 11, 12 verbunden. Eine einzige Steckverbindung 25 z.B. zu einem Halbleitergehäuse besteht aus einer in den Interface-Baustein 20 eingelassenen Fassung 26 und einen darin einzusteckenden Stiftkontakt 27 des Halbleitergehäuses 30.
Bei der in 2 dargestellten Anordnung sind die erfindungsgemäßen Interface-Bausteine 20 in einer Reihe auf der Leiterplatte angeordnet und bilden zusammen mit den in Gehäusen 30 gefaßten Halbleiterbausteinen 31 die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung 40.
3 zeigt eine solche Leiterplattenanordnung 40 in zwei verschiedenen Ausführungsformen. In der rechten Hälfte der Leiterplatte 10 sind zwei Brückenkonstruktionen 41 aus Interface-Bausteinen 20 und Halbleitergehäusen 30 dargestellt. Mit ihnen lassen sich reihenweise große Flächenbereiche der Leiterplatte mit einer großen Zahl integrierter Halbleiterbausteine dicht bestücken.
Eine noch komplexere Verknüpfung ermöglicht die in 3 links dargestellte Leiterplattenanordnung, bei der die Interface-Bausteine 20 und die Gehäuse 30 der integrierten Halbleiterbausteine 31 matrixähnlich zu einem Netzwerk 42 aus Bausteinen verknüpft sind. In der dargestellten Anordnung 42 wird jeder Interface-Baustein 20 mit bis zu vier Halbleitergehäusen 30 verbunden werden und umgekehrt.
Bei beiden Ausführungsformen können mehrere integrierte Halbleiterbausteine 30 durch auf den Interface-Bausteinen 20 vor handene elektronische Teilschaltungen 29 miteinander verknüpft werden. Ist auf einem Interface-Baustein keine eigene elektronische Schaltung 28 vorgesehen, so werden durch Leitungen 29 lediglich erste 11, 12 und zweite Anschlüsse 21, 22 miteinander verbunden.
Durch die in 3 dargestellten und entsprechende abgewandelte, dem Fachmann naheliegende Montagetechnologien zur Befestigung von Halbleitergehäusenn 30 an Leiterplatten 10 mithilfe der erfindungsgemäßen Interface-Bausteine wird es möglich, integrierte Schaltungen nach Art eines Baukastensystems mit Leiterplatten und auch direkt untereinander zu verknüpfen.
Durch die erfindungsgemäße Trennung der auf eine Leiterplatte 10 aufzubringenden integrierten Schaltkreise in einen Schaltkreisbaustein – etwa mit einer Speicherschaltung wie einem DRAM – und in ein baulich getrenntes Dateninterface 20 können die integrierten Schaltungen flexibler als bisher verschaltet werden. Die Interface-Bausteine können serienweise als standardisierte Schnittstellen hergestellt werden und mit handelsüblichen Halbleitergehäusen zu größeren Schaltnetzwerken verknüpft werden.
Bevorzugte Anwendungen der vorliegenden Erfindung sind Speichemodule, die beispielsweise mit TSOP-Gehäusen oder anderen Gehäusen zu verbinden sind. Durch eine beispielsweise matrixähnliche oder reihenweise Anordnung der integrierten Halbleiterspeicher auf einer Leiterplatte kann die Packungsdichte auf ein Maß erhöht werden, das durch die Weiterentwicklung der integrierten Halbleiterspeicher selbst erst nach wesentlich längerer technischer Entwicklungsarbeit einige Jahre später erreicht wird.

Claims

Interface-Baustein (20) für eine elektronische Schaltung, wobei der Interface-Baustein – erste elektrische Kontakte (12) zum elektrischen Anschließen des Interface-Bausteins (20) an eine elektrische Leiterplatte (10) und – zweite elektrische Kontakte (22) zum elektrischen Anschließen des Interface-Bausteins (20) an mindestens ein Gehäuse (30) eines integrierten Halbleiterbausteins (31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Interface-Baustein – erste Verbindungsmittel (11) zum mechanischen Verbinden des Interface-Bausteins (20) mit der elektrischen Leiterplatte (10) und – zweite Verbindungsmittel (21) zum mechanischen Verbinden des Interface-Bausteins (20) mit mindestens einem Gehäuse (30) eines integrierten Halbleiterbausteins (31) aufweist und daß der Interface-Baustein (20) die ersten elektrischen Kontakte (12) mit den zweiten elektrischen Kontakten (22) elektrisch verbindet.
Interface-Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten elektrischen Kontakte (22) zugleich als zweite mechanische Verbindungsmittel (21) ausgebildet sind.
Interface-Baustein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten elektrischen Kontakte (22) als Elemente (26) für eine mechanische Steckverbindung (25) ausgebildet sind.
Interface-Baustein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten elektrischen Kontakte (22) Fassungen für Stiftkontakte sind.
Interface-Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verbindungsmittel (11) als Elemente für eine mechanische Steckverbindung (15) ausgebildet sind.
Interface-Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Verbindungsmittel (21) so angeordnet sind, daß der Interface-Baustein (20) an jeweils eine anteilige Anzahl von Kontakten (27) mindestens zweier Gehäuse (30) integrierter Halbleiterbausteine (31) gleichzeitig anschließbar ist.
Interface-Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß daß der Interface-Baustein (20) rechteckig ausgebildet ist und die zweiten Verbindungsmittel (21) so an zwei zueinander parallelen Seiten (23) des Interface-Bausteins angeordnet sind, daß der Interface-Baustein (20) an jeder Seite (23) an je ein Gehäuse (30) eines integrierten Halbleiterbausteins (31) anschließbar ist.
Interface-Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten elektrischen Kontakte (12) an zwei anderen, zueinander parallelen Seiten (24) des Interface-Bausteins (20) angeordnet sind.
Interface-Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Interface-Baustein (20) eine elektronische Schaltung (28) aufweist, die die ersten und die zweiten elektrischen Kontakte (12, 22) miteinander verbindet.
Interface-Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten elektrischen Kontakte (12) ein ball-grid-array (14) bilden.
Interface-Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten elektrischen Kontakte (12) flip-chip-Kontakte sind (14).
Interface-Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten elektrischen Kontakte (22) zum Anschließen an TSOP-Gehäuse (thin small outline packages) (30) ausgebildet sind.
Elektronische Schaltungsanordnung (40), die die folgenden Bestandteile aufweist: – eine elektronische Leiterplatte (10), – mindestens zwei Interface-Bausteine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die je einzeln mit der Leiterplatte (10) mechanisch und elektrisch verbunden sind, und – mindestens ein Gehäuse (30) mit einem integrierten Halbleiterbaustein (31), wobei das Gehäuse (30) mit mindestens zwei Interface-Bausteinen (20) mechanisch und elektrisch verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Interface-Bausteine (20) in gleichen Anständen zueinander in Form von Reihen (41) auf der Leiterplatte (10) angeordnet sind und die Gehäuse (30) der integrierten Halbleiterbausteine (30) brückenähnlich mit je zwei benachbarten Interface-Bausteinen (20) verbunden sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Interface-Bausteine (20) und die Gehäuse (30) der integrierten Halbleiterbausteine (31) in Form einer Matrix (42) auf der Leiterplatte (10) angeordnet sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (40) ein Speichermodul ist und die Gehäuse (30) integrierte DRAM-Speicherbausteine (31) tragen.