DE3639053A1 - Integrierte schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Integrierte Schaltungschips (IC′s) besitzen im allgemeinen Rechteckform mit einem den Aktivbereich der integrierten Schaltung enthaltenden Zentralbereich. Auf einem den Zen­ tralbereich umgebenden Randstreifen des jeweiligen Chips werden längliche Peripherieschaltungen vorgesehen, die je­ weils ein über einen Verbindungsdraht mit einem außen lie­ genden Kontakt zu verbindendes Anschlußfeld am Rand des Chips besitzen. Um eine Überlappung der Peripherieschaltun­ gen in den Eckbereichen des Chips zu vermeiden, werden die Peripherieschaltungen auf einen Chip-Bereich beschränkt, der unmittelbar an jeweils eine Rechteckseite des Zentralbe­ reichs angrenzt.

Die Anordnung der Einzelteile des Chips wird im allgemeinen durch ein Rechnersystem bestimmt, das die Peripherieschal­ tungen in etwa rechteckige bzw. langgestreckte Formen bringt. Die länglich geformten Peripherieschaltungen werden außerdem so angeordnet, daß ihre Längsachsen senkrecht zu den Rechteckkanten des Zentralbereichs stehen. Zwei an ei­ nen Eckbereich angrenzende Peripherieschaltungen, die also senkrecht zueinander stehen, können demgemäß nicht in den Eckbereich hineinreichen, ohne sich zu überlappen. Um die­ ses Problem auszuschließen ist es in der Industrie üblich geworden, ein derart programmiertes Rechnersystem zur Layoutherstellung einzusetzen, daß Peripherieschaltungen nicht in dem Eckbereich plaziert werden.

Da die außenliegenden Anschlußkontakte, insbesondere Kon­ taktfinger, wegen ihrer gegenüber den Anschlußfeldern des Chips relativ großen Breite, mit Abstand vom Chip mit etwa äquidistant verteilt werden müssen, die bei bekannten inte­ grierten Schaltungsanordnungen eingangs genannter Art vorge­ sehenen Anschlußfelder des Chips aber auf einem der Kanten­ länge des Zentralbereichs entsprechenden Abschnitt der Chip-Kante dicht zusammengedrängt liegen, ergeben sich zwi­ schen den Anschlußfeldern und den außenliegenden Kontaktfin­ gern verschiedene Abstände, je nachdem ob ein etwa in der Mitte liegendes Anschlußfeld oder ein mehr am Rand liegen­ des Anschlußfeld zu kontaktieren ist. Entsprechend verschie­ den lang sind die Verbindungsdrähte. Bei den sehr langen Verbindungsdrähten an den Eckpositionen besteht daher die Gefahr einer Zerstörung durch Bruch oder durch Kurzschluß benachbarter Drähte als Folge von Erschütterungen der ferti­ gen Vorrichtung.

Ein Weg, dieses Problem zu überwinden, besteht darin, die Anschlußfelder längs der äußeren Umfangsränder des Chips so zu verteilen, daß die Anschlußfelder jeweils näher an die Chips-Ecken in den Eckbereichen heranrücken. Diese Ände­ rung hat aber einen anderen Nachteil zur Folge. Das jewei­ lige Anschlußfeld ist im allgemeinen Bestandteil der Anord­ nung der zugehörigen Peripherieschaltung, d.h. daß diese beiden Teile zusammen im selben Verfahren hergestellt wer­ den. Wenn also das Anschlußfeld entfernt von der zugehöri­ gen Peripherieschaltung angeordnet werden sollte, ist es nicht länger möglich, beide Teile in ein und derselben Grup­ pierung zusammenzufassen, weil dadurch aus jeder bisher standardisierten Peripherieschaltung ein speziell herge­ stelltes Einzelteil würde. Für den Fachmann ist verständ­ lich, daß ein solches Vorgehen aus mehreren Gründen uner­ wünscht wäre, da das jeweilige Anschlußfeld für seine Posi­ tion mit Abstand von der zugehörigen Peripherieschaltung mit Hilfe eines von der Herstellung der Peripherieschaltung getrennten Verfahrensschritts zu produzieren wäre. Dadurch werden natürlich die Komplexität und die Kosten der Herstel­ lung der Vorrichtung noch vergrößert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anschlußfel­ der der Peripherieschaltungen relativ nahe an den Ecken des IC-Chips anzuordnen, ohne die Gefahr eines Überlappens be­ nachbarter Peripherieschaltungen in Kauf nehmen zu müssen und ohne die Herstellungskosten bzw. -schwierigkeiten zu erhöhen. Es soll also ermöglicht werden, die Anschlußfelder mehr in die Ecken am Rand des Chips zu verschieben und trotzdem die Peripherieschaltungen als Normteile zugleich mit den zugehörigen Anschlußfeldern herzustellen. Die erfin­ dungsgemäße Lösung wird im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben. Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen wer­ den in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch die Erfindung wird ein integrierter Schaltungschip mit Rechteckform geschaffen, der innerhalb der Chip-Fläche einen rechteckigen Zentralbereich mit Abstand von den Um­ fangsrändern der Rechteckform besitzt. Längs der Umfangs­ ränder des Chips werden mehrere Anschlußfelder vorgesehen. Innerhalb des Chips zwischen einer Rechteckkante des Zen­ tralbereichs und den Anschlußfeldern werden Peripherieschal­ tungen vorgesehen. Jede Peripherieschaltung wird mit einer im Prinzip langgestreckten Form so angeordnet, daß ihre Längserstreckung bzw. Längsachse einen Winkel von weniger als 90° mit der jeweils angrenzenden Rechteckkante des Zen­ tralbereichs bildet. Dadurch, daß die Peripherieschaltungen mit ihren den Anschlußfeldern zugewendeten Enden in Rich­ tung auf die Eckbereiche des Chips geneigt werden, wobei sich gemäß weiterer Erfindung aus der Rechteckform der äußeren Konstruktion der Peripherieschaltungen bevorzugt im wesentlichen eine Parallelogrammform ergeben soll, wird er­ reicht, daß die Anschlußfelder relativ nahe an den Eckbe­ reich des Chips anzuordnen sind, ohne daß die Gefahr eines gegenseitigen Überlappens benachbarter Peripherieschaltun­ gen besteht.

Anhand der schematischen Darstellung in der beiliegenden Zeichnung werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bekannte integrierte Schaltungsanordnung mit einem integrierten Schal­ tungschip, der elektrisch mit Anschlußkontaktfin­ gern eines Leitungsrahmens verbunden ist;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 für eine erfindungs­ gemäße integrierte Schaltungsanordnung; und

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine typische Peripherieschal­ tung.

Fig. 1 zeigt eine bekannte IC-Anordnung mit einem in übli­ cher Weise auf einem Leitungsrahmen 12 befestigten IC-Chip. Längs der Peripherie des Leitungsrahmens 12 wird eine Viel­ zahl von Anschlußkontaktfingern 14 angeordnet. Die Finger 14 werden mit Hilfe von Verbindungsdrähten 16 elektrisch mit Anschlußfeldern 18, die auf dem Chip 10 an dessen Peri­ pherie vorgesehen werden, verbunden.

Der Chip 10 besitzt einen Zentralbereich 20 mit Rechteck­ form, der die integrierte Schaltung der Vorrichtung enthält und in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie mit den Rechteckkanten 22 symbolisiert wird. Die einzelnen Anschluß­ felder 18 werden mit der integrierten Schaltung innerhalb des Zentralbereichs 20 auf dem Wege über Peripherieschaltun­ gen 30 verbunden. Die Peripherieschaltungen 30, im vorlie­ genden Fall Eingangs-/Ausgangs-Kreise, werden in einer Rechteckanordnung zwischen den Rechteckkanten 22 des Zen­ tralbereichs 20 einerseits und den Anschlußfeldern 18 ande­ rerseits vorgesehen (Fig. 1). Die Peripherieschaltungen 30 werden dabei auch auf einen Bereich des Chips 10 be­ schränkt, der direkt an die Rechteckkanten 22 angrenzt, weil ein sonst unvermeidliches Überlappen der Peripherie­ schaltungen innerhalb der Eckbereiche 32 des Chips vermie­ den werden muß.

Die räumliche Konstruktion des Chips wird im allgemeinen mit Hilfe eines Computersystems erzeugt, das für die Peri­ pheriekreise 30 eine angenähert rechteckige oder langge­ streckte Form vorsieht. Die Peripheriekreise 30 werden au­ ßerdem so angeordnet, daß deren Längsachsen, von denen eine in Fig. 1 mit 34 bezeichnet wird, senkrecht zu den Recht­ eckkanten 22 verlaufen. Aus Fig. 1 ist offensichtlich, daß zwei Peripheriekreise 30 a, die senkrecht zueinander stehend an einen Eckbereich 32 angrenzen, den Eckbereich nicht ein­ nehmen können, ohne sich gegenseitig zu überlappen.

Um Probleme der letztgenannten Art zu umgehen, ist es in der Industrie üblich geworden, ein Computersystem zum Erzeu­ gen der Chip-Konstruktion zu verwenden, das so programmiert ist, daß eine Anordnung der Peripheriekreise 30 innerhalb der Eckbereiche 32 vermieden wird. Das hat jedoch den Nach­ teil, daß einige der Verbindungsdrähte 16 außerordentlich lang werden, insbesondere gilt das für die Verbindungsdräh­ te, die mit nahe den Ecken des Chips 10 angeordneten Kon­ taktfingern 14 zu verbinden sind. Diese außerordentlich langen Kontaktdrähte sind störungsempfindlich, weil sie brechen oder weil benachbarte Drähte kurzgeschlossen werden können, wenn die fertiggestellte Anordnung Erschütterungen ausgesetzt wird.

Fig. 2 zeigt eine integrierte Schaltungsanordnung (IC) 100 mit einen IC-Chip 110, der in üblicher Weise auf einem Lei­ tungsrahmen 112 befestigt wird. Mehrere Anschlußkontaktfin­ ger 114 werden um die Peripherie des Leitungsrahmens ange­ ordnet. Eine Reihe von Verbindungsdrähten 116 verbinden die Kontaktfinger 114 elektrisch mit einer Reihe von An­ schlußfeldern 118, die auf dem Chip 110 angrenzend an des­ sen Umfangsrand nach Fig. 2 vorgesehen werden. In der Zeich­ nung wird auch ein Zentralbereich 120 mit im wesentlichen rechteckiger Form dargestellt, der die integrierte Schal­ tung der Schaltungsanordnung 112 enthält und als in einer gestrichelten Linie mit den Rechteckkanten 122 eingeschlos­ sen zu denken ist. Zwischen den Rechteckkanten 122 des Zen­ tralbereichs 120 und den Anschlußfeldern 118 wird eine Rei­ he von Peripherieschaltungen 130 mit jeweils langgestreck­ ter Form vorgesehen, die zum Verbinden der Anschlußfelder mit aktiven Elementen der integrierten Schaltung zu verwen­ den sind. Jedes Anschlußfeld 118 wird einem Längsende 136 einer Peripherieschaltung 130 zugeordnet.

Anders als die Peripherieschaltung 130 des bekannten IC- Chips 10 nach Fig. 1 werden die Peripherieschaltungen 130 nach Fig. 2 so angeordnet, daß ihre Längsachsen 134 nicht senkrecht zu den angrenzenden Rechteckkanten 122 verlaufen. Mit anderen Worten heißt das, daß der durch die Längsachse 134 und die Rechteckkante 122 eingeschlossene Winkel A, wie in den Fig. 2 und 3 deutlich zu sehen ist, deutlich kleiner als 90° gewählt wird. Dadurch wird ermöglicht, die Peripherieschaltungen 130, vorzugsweise jeweils in Paralle­ logrammform, so einander zuzuordnen, daß ihre an die An­ schlußfelder 118 angrenzenden Längsenden 136 in Richtung auf die Ecken 150 des IC-Chips 110 schräg bzw. geneigt ver­ laufen.

Fig. 3 zeigt eine spezielle Peripherieschaltung 130b, die einen typischen Eingangskreis 152 im einzelnen darstellt. Es ist zu beachten, daß das Längsende 136 des Peripherie­ kreises 130b im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 nach links versetzt ist, so daß die Längsachse 134 einen Winkel A mit der Rechteckkante 122 von weniger als 90° einschließt. Da­ bei soll das Anschlußfeld 118 herkömmlicher Art sein und nahe angrenzend an dem Längsende 136 positioniert werden.

Für den Fachmann ist klar, daß sich die vorgenannte Kon­ struktion sowohl für Neigungen der Längsachsen 134 nach rechts als auch nach links eignet. Fig. 3 zeigt ein Ausfüh­ rungsbeispiel mit Neigung nach links. Die entsprechende Anordnung mit Rechts-Neigung ergibt sich einfach durch eine Spiegelung der Links-Neigung. In Fig. 2 werden sowohl nach links als auch nach rechts geneigte Peripheriekreise 130 längs des Umfangs des IC-Chips 110 dargestellt, deren zuge­ hörige Anschlußfelder 118 wesentlich näher an den Ecken 150 liegen als diejenigen des bekannten Chips 110 nach Fig. 1. In der Konstruktion nach Fig. 2 werden wesentlich kürze­ re Verbindungsdrähte 116 zum Verbinden der Kontaktfinger 114 mit den am nächsten den Ecken 150 gelegenen Anschluß­ feldern 118 als beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 benö­ tigt. Der Winkel A, der kleiner als 90° aber größer als 45° ist, ermöglicht diese Positionierung der Anschlußfel­ der 118 relativ nahe an den Ecken des IC-Chips 110, ohne die Gefahr eines Überlappens benachbarter Peripheriekreise 130 in Kauf nehmen zu müssen.

Für den Fachmann ist es auch verständlich, daß die Größe des Winkels A für benachbarte Peripherieschaltungen 130 unterschiedlich sein kann. Beispielsweise kann der Winkel A zwischen der Längsachse 134 der Peripherieschaltung 130b und der Rechteckkante 122 kleiner sein als der entsprechen­ de Winkel A für die Peripherieschaltung 130c, die in Fig. 2 unmittelbar rechts - zur Mitte der Schaltungsgruppe hin - neben der Schaltung 130b liegt, obwohl diese Winkel in der Zeichnung im wesentlichen gleich groß aussehen. Ähnlich können Peripherieschaltungen 130, die weiter von den Ecken 150 entfernt sind, einen entsprechend größeren Winkel A besitzen. Auf diese Weise läßt sich durch Verändern des Winkels A von Peripherieschaltung zu Peripherieschaltung ein maximaler Oberflächenbereich des Chips 110 zwischen dem Zentralbereich 120 und den Anschlußfeldern 118 für die Peripherieschaltungen 130 ausnutzen.

Ein wesentlicher Vorteil der Lehren der Erfindung besteht darin, daß die Anschlußfelder 118 auf einfache Weise längs der Peripherie des Chips so angeordnet werden können, daß relativ kürzere Verbindungsdrähte 116 erforderlich sind. Hierdurch wiederum wird die Zuverlässigkeit der fertigen Schaltungsanordnung durch Verminderung der Wahrscheinlich­ keit einer Störung in Folge eines Brechens zu langer Drähte oder eines Kurzschließens benachbarter Drähte erhöht. Schließlich wird dieser Vorteil, ohne zusätzliche Kosten und Verarbeitungsschritte und ohne die Notwendigkeit, standardisierte Peripherieschaltungen durch einzeln herge­ stellte Schaltungen ersetzen zu müssen, erreicht.

Claims (7)

1. Integrierte Schaltungsanordnung (100) mit einem Chip (110) mit im wesentlichen ein Rechteck umschließenden Umfangsrändern (119) und einem ebenfalls im wesentli­ chen rechteckigen, eine integrierte Schaltung enthal­ tenden Zentralbereich (120) innerhalb des Chips (110) mit Abstand von den Umfangsrändern (119) sowie mit mehreren Anschlußfeldern (118) nahe den Umfangsrändern (119) und mit mehreren Peripherieschaltungen (130) mit eine Längsachse (134) definierender länglicher Form am Umfang innerhalb des Chips (110) zwischen einer Recht­ eckkante (122) des Zentralbereichs (120) und den An­ schlußfeldern (118), dadurch gekennzeichnet, daß jede Längsachse (134) mit der Rechteckkante (122) des Zen­ tralbereichs (120) einen Winkel (A) von weniger als 90° einschließt und daß eines der Anschlußfelder (118) an eine Ecke (150) des Chips (110) angrenzt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Längsachse (134) im wesentlichen denselben Winkel (A) mit der Rechteckkante (122) des Zentralbereichs (120) einschließt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch einen Winkel (A) von 45° bis 90°

4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Peri­ pherieschaltung (130) erste (130 b) und zweite (130 c) periphere Schaltungstypen umfaßt und daß die Längs­ achse (134) des ersten Schaltungstyps (130 b) mit der Rechteckkante (122) des Zentralbereichs (120) einen Winkel (A) einschließt, der kleiner als der Winkel zwischen der Längsachse des zweiten Schaltungstyps (130 c) und der Rechteckkante (122) ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste periphere Schaltungstyp (130 b) näher als der zweite (130 c) an der Ecke (150) des Chips (110) liegt.

6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Peri­ pherieschaltungen (130) mit ihren den Anschlußfeldern (118) zugewandten Enden (136) in Richtung auf die je­ weils benachbarte Ecke (150) des Chips (110) schräg verlaufen.

7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Peri­ pherieschaltungen (130) in einer Parallelogrammform angeordnet sind.