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DE2536316C2 - Schaltungskarte für integrierte Halbleiterschaltungen - Google Patents

Schaltungskarte für integrierte Halbleiterschaltungen

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Publication number
DE2536316C2
DE2536316C2 DE2536316A DE2536316A DE2536316C2 DE 2536316 C2 DE2536316 C2 DE 2536316C2 DE 2536316 A DE2536316 A DE 2536316A DE 2536316 A DE2536316 A DE 2536316A DE 2536316 C2 DE2536316 C2 DE 2536316C2
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DE
Germany
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circuit
circuit card
card according
thermal expansion
cards
Prior art date
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Expired
Application number
DE2536316A
Other languages
English (en)
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DE2536316A1 (de
Inventor
Lewis A. Reston Va. Davidson
Michael C. Vienna Va. Duffy
Alvard J. Reston Va. Erickson
Gerard R. Chappaqua N.Y. Gunther-Mohr
Richard A. Candor N.Y. Williams
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Priority to CH337776A priority Critical patent/CH602309A5/de
Publication of DE2536316A1 publication Critical patent/DE2536316A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2536316C2 publication Critical patent/DE2536316C2/de
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungskarte für integrierte Halbleiterschaltungen, bei der in Durchbrüchen die Halbleiterschaltungen »ragende Substrate eingebettet sind
Komplexe elektronische Schaltungen, z. B. Zentraleinheiten von Computern, Multiplexschaltungen, Kanalsteuerschaltungen und dgl. sind bekanntlich aus steckbaren Bausteinen, aus gedruckten Schaltungskarten und weiteren gedruckten Schaltungskarten, die für die ersten Karten einen Rahmen bilden, zusammengebaut Eine solche Anordnung, bei welcher steckbare Bausteine auf einer gedruckten Schaltungskarte befestigt sind, die ihrerseits wieder auf einer einen Teil des komplexen elektronischen Systems bildenden Schaltungskarte angeordnet ist, ist beispielsweise in der US-Patentschrift 33 00 686 beschrieben. Die Bausteine, die kleinen und die großen Schaltungskarten werden gewöhnlich als erste, zweite und dritte Schaltungsebenen bezeichnet Die Integration von Schaltkreisen in großem Umfang erlaubt nun, daß viele elektrische Bauelemente in einer kleinen Halbleiteranordnung zusammengefaßt werden. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit, mindestens eine Schaltungsebene in komplexen elektronisehen Systemen zu eliminieren. Das Zusammenbauen einer großen Anzahl von elektrischen Bauelementen als Schaltungen in einem einzigen Baustein schafft Probleme bezüglich
(1) dem Verbinden des Bausteins mit den anderen Bausteinen beim Auibau des elektronischen Systems,
(2) des Kombinierens von Bausteinen mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften oder Technologien,
z. B. von hochintegrierten Schaltungen und einzelnen Bauelementen, und
(3) bezüglich der Ableitung der von Bausteinen entwickelten Wanne, um Beschädigungen der Bausteine, der Schaltungskarten oder des Systems zu verhindern.
Die in der US-Patentschrift 37 77 220 beschriebene Anordnung zeigt einen Weg in diese Richtung, jedoch sind noch weitere Verbesserungen notwendig. Vor allem muß eine Lösung für die Wärmeableitung der integrierten Schaltungen gefunden werden, und es muß verhindert werden, daß korrodierende Dämpfe der Kunstharze entstehen, durch die die Metallisierung und die Halbleiterbauelemente angegriffen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungskarte für integrierte Halbleiterschaltungen anzugeben, bei der eine Schaltungsebene eliminiert ist und die gute Wärmeableitungseigenschaften aufweist Bei dieser Schaltungsanordnung sollen verschiedenartige Bauteile zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein, wobei verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten gegeneinander ausgeglichen sind. Ferner soll das Entstehen von korrodierenden Dämpfen verhindert werden, und die Schaltung soll für Massenfertigung geeignet sein.
Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungskarte der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Substrate Laminate aus Metall- und Isolierstoffschichten sind und jedes Laminat eine Metallschicht zum Abführen der Verlustleistungswärme aufweist, welche Metallschicht durch eine Isolierstoffschicht von den Leiterzügen isoliert ist, die der elektrischen Verbindung der Halbleiterschaltungen enthaltenden Halbleiterchips mit dem Substrat dienen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Schaltuiigskarte besteht die der Wärmeabfuhr dienende Metallschicht aus einer Nickel-Eisen-Legierung, die auf beiden Seiten mit einer Kupferschicht bedeckt ist Vorteilhaft ist es, wenn die der Wärmeabfuhr dienende Metallschicht auch die Wirkung der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Halbleiterchip und Substrat kompensiert
Eine vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungskarte besteht weiterhin darin, daß der
Wärme-Ausdehnungskoeffuient der der Wärmeabfuhr dienenden Metallschicht kleiner ist als der des Substrates, und insbesondere dem des Halbleitermaterials angenähert ist In vorteilhafter Weise können auf der Oberfläche der Schaltungskarte Radiatoren angebracht werden, die mit den der Wärmeabfuhr dienenden Metallschichten in Verbindung stehen. Ferner können die die Halbleuerschaltungen tragenden Substrate in den Zwischenräumen eines gitterförmigen ilahmeis eingebettet sein. ίο
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von durch die Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiolen näher beschrieben. Von den Zeichnungen zeigt
Fig. IA in Draufsicht und in schematischer Darstellung eine elektrische Schaltungsanordnung, bestehend aus einer größeren gedruckten Schaltungskarte und kleineren gedruckten Schaltungskarten, die die Bausteine aufnehmen,
Fig. IB die Schaltungsanordnung von Fig. IA im Querschnitt entlang der Linien 1 ß'... 1/ der F i g. IA,
F i g. 2A in Draufsicht und in schematischer Darstellung, eine andere Ausführungsform einer elektrischen Schaltungsanordnung, bei welcher die Schaltungskarten „ aus verschiedenen Stoffen bestehen,
Fig.2B die elektrische Schaltung der Fig.2A im , Querschnitt entlang der Linien 2B... 2B in F i g. 2A,
Fig.2C ein Diagramm zur Erläuterung der Spannungs/Druck-Verhältnisse an den Grenzlinien verschiedener Stoffe unter Bezugnahme auf F i g. 2B,
Fig.3A in Draufsicht und schematisch dargestellt, eine weitere Ausführungsform einer elektrischen Schaltung mit verschiedenen Steffen,
Fig.3B die Schaltungsanordnung der Fig.3A im Querschnitt durch ein elektrisches Bauteil,
' F ig. 4 eine weitere Ausführungsform der elektrischen Schaltungsanordnung im Querschnitt, und
F i g. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Verfahrensschritte bei der Herstellung der elektrischen Schaltungsanordnung.
In F i g. IA ist eine gedruckte Schaltungskarte mit 10 bezeichnet, die öffnungen W aufweist, in denen weitere gedruckte Schaltungskarten 12,14 und 16 zur Bildung eines einheitlichen Bauteiles aufgenommen werden. Die Karten 12,14 und 16 können gleichartige oder verschiedene Funktionen eines datenverarbeitenden Systems aufnehmen. Beispielsweise können auf der Karte 12 Bausteine für logische Schaltungen angeordnet seia Auf der Karte 14 können Bausteine für Halbleiterspeicher einschließlich der Schreib/Lese-Schaltungen angeordnet sein. Auf der Karte 16 können Bausteine für die Stromversorgung der Bausteine der Karten 12 und 14 angeordnet sein. Auf der Schaltungskarte 10 sind Leitungsmuster 17 angeordnet, durch welche die kleineren ' Karten miteinander verbunden und elektrische Verbindungen zu anderen gedruckten Schaltungskarten hergestellt werden.
Aus Fig. IB ist zu ersehen, daß die größere und die kleineren gedruckten Schaltungskarten aus einer Reihe von organischen isolierenden Schichten 18 gebildet sind, die typischerweise aus einem Polymer, beispielsweise Epoxydglas oder Epoxydpapier oder einem Polyimid ' bestehen, daß diese Schichten laminiert sind und insgesamt eine Dicke von etwa 760 μΐη aufweisen. Alle gedruckten Schaltungskarten enthalten metallisierte Ebenen 20 zwischen den Isolierschichten 18 entsprechend den jeweiligen Erfordernissen für Signal- oder Versorgungsanschlüssen. Die Karten können auch keramische Schichten enthalten.
Die Schaltungskarte 10 ist aus den laminierten Schichten 18 zusammengesetzt In die Schaltungskarte 10 sind öffnungen 11 eingebracht, in weiche die ebenfalls durch Beschichtung zusammengesetzten Karten 12,14 und 16 eingefügt werden. Auf der Oberfläche und der Unterfläche der auf diese Weise kombinierten Kartenstruktur werden isolierende Schichten 24 und 25 aufgebracht, die beispielsweise aus demselben Material wie die Karten bestehea Auf den isolierenden Schichten 24 und 26 werden Leiterschichten 28 und 30 aufgebracht Die Schichten 24,26,28 und 30 werden mit der großen Karte 10 und den kleinen Karten 12,14 und 16 zusammen laminiert und bilden eine einheitliche und mechanisch stabile Baueinheit Aus den Leiterebenen 28 und 30 werden in bekannter Weise Leitungsmuster 17 (F i g. IA) gebildet Zur Verbindung der internen Leitungsebenen mit den Leitungszügen auf den Oberflächen v/erden in die Karten Durchgangslöcher 29 gebohrt Einzelheiten zu der Herstellung und dem Zusammenbau der Schaltungskarten werden in Verbindung mit der F i g. 5 später beschrieben.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltungsanordnung ist in den F i g. 2A und 2B dargestellt In dieser Ausführungsform wird ein metallisches Gitter 42, beispielsweise aus Aluminium, durch Stanzen oder auf andere Weise mit öffnungen 11' hergestellt, in denen die Karten 12^ 14' und 16' aufgenommen werden. Bauelemente der Fig.2A und 2B, die denjenigen der Fig. IA und IB entsprechen, haben dieselben Bezugszeichen, sind jedoch mit einem Strich versehen. Auf das Gitter 42 und die Karten YZ, 14' und 16' sind, wie in Fig.2B dargestellt, die isolierenden Schichten 24', 26' und auf der Oberfläche die leitenden Schichten 28' und 30' aufgebracht Auf der Karte iZ wird nach Bildung von Durchgangslöchern und der Ausbildung der Leitungszüge 17' aus der leitenden Schicht 28' ein Baustein 36' elektrisch verbunden und mechanisch befestigt Der Baustein 36' enthält eine integrierte Schaltung und Anschlüsse 38, die in den Durchgangslöchern verlötet oder auf andere Weise verbunden werden.
Aus F i g. 2B ist ferner eine Anordnung von Anschlüssen 44 zu ersehen, über welche Eingangs-/Ausgangs-Signale den Funktionseinheiten 127, 14' und 16' zugeführt werden können.
Der als Metallgitter 42 ausgebildete Rahmen ergibt
(1) die mechanische Festigkeit für die Anordnung und bildet
(2) eine Wärmeleitung von den Bausteinen 36' zu einem geeigneten Wärmeübertrager.
Es kann auch ein verzinnter, metallischer Radiator 46 vorgesehen sein, der durch eine öffnung in der Isolierschicht 24 mit dem Gitter 42 verbunden ist Zur weiteren Verteilung der Wärme der Bausteine 36' stehen offenbar noch andere Alternativen zur Verfügung.
Die Anordnung der Γ-g. 2A und 2B unterscheidet sich von derjenigen der F i g. 1A und 1B dadurch, daß die große Schaltungskarte und die kleinen Scbaltungskarten aus verschiedenen Materialien bestehen. Die Auswahl der Materialien für die große Schaltungskartc und die kleinen Schaltungskarten ist von größter Bedeutung für die Herstellung eines einheitlichen und mechanisch stabilen Bauteiles. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der großen Schaltungskarte und eier kleinen Schaltungskarten müssen im richtigen Verhältnis zueinander stehen, um sicherzustellen, daß die Karten beim Anstieg der Temperatur keine Risse erhalten. Im
allgemeinen muß die große Schaltungskarte einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben, der größer ist als derjenige der kleinen Karten oder diesem gleich ist In F i g. 2C ist eine große Schaltungskarte 42 aus AIu^ minium und eine Schaltungskarte 12' aus Epoxydglas dargestellt Wenn die Schaltungskarten 42 und 12' thermisch zusammenlaminiert werden, hat der größere thermische Ausdehnungskoeffizient von Aluminium (61 · 10-6pro cm pro 0Q gegenüber dem kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Epoxydglases (43 · 10-6 pro cm pro 0Q zur Folge, daß die Schaitungskarte 12* in dem Aluminiumgitter 42 infolge der Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten ■zusammengepreßt und festgeklemmt wird. Das ther- ;mische Laminieren wird bei einem Druck von ungefähr ί 34 Atmosphären und 194° C ausgeführt Dabei entsteht in dem Aluminium eine Spannung, durch die ein Druck auf die Schaltkarte VX ausgeübt wird. Erfahrungsgemäß hat es sich herausgestellt, daß der Druck im Aluminium sich proportional zu 1/Λ2 verhält, wobei X den Abstand in der Längsrichtung der Anordnung, gemessen vom Mittelpunkt einer zusammengepreßten Schaltkarte bedeutet Durch die relativ schnelle Abnahme des Druckes des Alumiumrahmens wird die Gefahr von Brüchen durch das Gitter vermieden. Die Bindung zwischen den Schaltkarten 12* und dem Rahmen 42 wird weiter dadurch verstärkt, daß das Aluminium vor dem Laminieren und dem Aufbringen der Isolierschichten 24' und 26' geätzt wird. Die Schichten 24' und 26' fließen sodann in die mikroskopischen Poren des Aluminiums und verstärken die Verbindung.
Eine weitere Anordnung mit verschiedenen Materialien ist in den Fig.3A und 3B dargestellt Diese Materialien haben ebenfalls geeignete thermische Ausdehnungskoeffizienten zur Herstellung von einheitlichen und mechanisch stabilen Bauteilen. Im Gegensatz zur Fi g. 2B ist ein aktiver Baustein 37, der eine integrierte Schaltung enthält, direkt ohne Anschlüsse 38 auf die Anordnung aufgebracht Der Baustein 27 kann aufgelötet oder auf andere Weise mit den auf der Oberfläche befindlichen Leitungen 28' verbunden sein. Einzelheiten sind beispielsweise beschrieben im IBM Technical Disclosure Bulletin, Mai 1973, Seite 3837. Einzelheiten eines anderen Verdrahtungsverfahrens sind in der US-Patentschrift 32 56 465 beschriebea Durch das direkte Verbinden der Bausteine, auch Chips genannt, mit den Schaltungskarten wird die Massenfertigung von komplexen elektronischen Schaltungen erleichtert
Ein Problem, das beim direkten Aufbringen der Chips auf die Schaltungskarten auftritt, ist der beträchtliche Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Bausteinen 37 und einer Schaltungskarte VX. Wie aus Fig.3A zu ersehen, ist in der Schaltungskarte unterhalb des Bausteines 37 ein keramisches Plättchen 50 angeordnet, das beispielsweise aus Aiuminiumoxyd besteht Anstelle dessen kann das Plättchen auch aus einem geeigneten Metall oder einer Legierung, beispielsweise Nickel-Eisen, KOVAR oder INVAR, bestehen. Das Plättchen 50 ist an seinen Seiten 52 mit Riefen versehen, um zu erreichen, daß das Epoxydglas an den Seiten fließt und beim Laminieren eine feste Verbindung herstellt Der thermische Ausdehnungskoeffizient für Aluminiumoxyd beträgt etwa 15 - 10-6 pro cm pro "C Das Plättchen 50 wird mit der Schaltungskarte 12' bei einem Druck von etwa 34 Atmosphären und einer Temperatur von 194° C laminiert und mit den Isolierschichten 24' und 2ff sowie den leitenden Schichten 28' und 30' bedeckt Zur Steuerung der Diskrepanz in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Baueinheit ist die Dicke der Schicht 24' kritisch. Die Dicke dieser Schicht sollte 0,05 mm bis 0,1 mm betragen, um zu erreichen, daß das Plättchen 50 die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Schaltungskarte wirkungsvoll beeinflußt Durch das Laminieren wird das Plättchen in die Schaltungskarte eingepreßt infolge des größeren Ausdehnungskoeffizienten der Schaltungskarte 12', wie in Verbindung mit F i g. 2C ίο beschrieben. Der Baustein 37 hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 13 · 10-6 pro cm pro "C und kann nunmehr ohne wesentliche thermische Diskrepanz auf die Schaltungskarte i2? aufgebracht werden. Beim Fehlen des Plättchens 50 würde beim direkten Aufbringen des Bausteines 37 auf die Schaltkarte 12' eine derartige thermische Diskrepanz bestehen, daß infolge der auftretenden Scherspannungen in den Anschlüssen 53 der Baustein von der Schaltkarte abgelöst würde.
Das Plättchen 50 kann mit oder ohne einem Schaltungsmuster 56 auf seiner Oberfläche eingebracht werden. Das Aufbringen eines solchen Schalfungsmusters ist beispielsweise im US-Patent 35 47 604 beschrieben oder in einem Artikel mit dem Titel: »A Fabrication Technique for Multilayer Ceramic Modules« von H. D. Kaiser, et al, Solid State Technology, Mai 1972, Seiten 35 bis 40. Auf der Oberfläche des Plättchens 50 sind die Isolierschichten 24', 24" und die Leitungsebene 28' aufgebracht In die Isolierschicht 24' sind Öffnungen eingebracht, in denen die Anschlüsse 53 die Verbindung des Bausteines 37 mit dem Schaltungsmuster 56 herstellen. Die Durchgangslöcher 58 in der Isolierschicht 24 verbinden das Schaltungsmuster 56 mit den auf der Oberfläche befindlichen Leitern 17', die in der Leitungsebene 28' gebildet sind. Durch das Leitungsrnuster 56 wird die Signalverteilung zwischen dem Baustein 37 und den Leiterzügen 17' erleichtert Das Leitungsmuster 56 kann mit Abständen von etwa 0,13 mm zwischen den Leitern aufgebracht und über Durchgangslöcher 58 mit Abständen von etwa 2,54 mm mit den Leitungen 17' auf der Oberfläche verbunden werden. Die Leiter auf der Oberfläche der Karte 12* und der großen Karte 10' können in Abständen von etwa 0,15 mm mit den Anschlüssen 47 verbunden werden.
Der direkt aufgebrachte Baustein 37 kann durch ein Gehäuse 60 geschützt werden. Die Verbindung mit der Schaltungskarte wird dabei über einen uichtungsring aus Epoxydharz hergestellt
in F i g. 4 ist ein Ausschnitt aus einer Schaltungskarte dargestellt, die in eine öffnung einer Epoxydglasschal tungskarte 10 oder eines Metallgitters 42 eingesetzt wird. Die Karte ist so ausgerüstet, daß Bausteine 37 direkt befestigt werden können. Die Karte ist wie in Verbindung mit den F i g. 1A bis 3B beschrieben, hergestellt mit der Ausnahme, daß sie ein Laminat 64 als Wäimeumsetaer enthält Der Wärmeumsetzer 64 ist auf beiden Oberflächen mit Kupferschichten 66 und 68 überzogen, um den elektrischen Widerstand zu erniedrigen. Das als Wärmeumsetzer dienende Laminat 64 besteht aus einem Material, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient demjenigen des Bausteins 37 sehr naheliegt Ein geeigneter Wärmeumsetzer ist eine Legierung Nr. 42 (ASTM/F-30), eine binäre Nickel-Eisen-Legierung, die in der elektronischen Technik bei der Steuerung der Ausdehnung angewendet wird. Eine geeignete Dicke beträgt etwa 0,25 im Der thermische Ausdehnungskoeffizient der Schicht 64 variiert von 4,0 bis 7,4 · 10-* cm pro cm pro 0C Der thermische Aus-
7 8
dehnungskoeffizient der Schicht 64 liegt dichter an dem- niert Es können auch polymere Laminate verwendet jenigen des Bausteins als Aluminiumoxyd (thermischer werden, die bereits mit Metall beschichtet sind. Einzel-Ausdehnungskoeffizient = 6 cm pro cm pro 0C). Da- heiten für das Laminierverfahren und die dazu verwendurch wird die Lebensdauer der Anschlüsse 53 erhöht. deten Vorrichtungen sind in den US-Patentschriften Zusätzlich kann der Wärmeumsetzer 64 als Wärmelei- 5 33 19 317 oder 34 65 435 beschrieben. Das Laminieren ter dienen, um die Wärme vom Baustein 37 abzuführen. kann bei einem Druck von etwa 34 Atmosphären und In die Schaltkarte können Löcher gebohrt sein zur Auf- einer Temperatur von 194° C durchgeführt werden. In nähme von Wärmerstrahlern 46, wie in Verbindung mit der Operation 104 werden die kleineren Karten zuge-F i g. 2 beschrieben. Zusätzlich können für weitere schnitten und in die größeren Karte öffnungen einge-Schaltungsebenen, wenn erforderlich, Isolierschichten io bracht, in welche die kleineren Karten später eingesetzt 19 und Leitungsschichten 21 auf die Oberfläche der werden. Die Ränder der kleineren Karten können mit Schaltkarte aufgebracht sein. Die aufgegossene Isolier- Riefen versehen werden, um die Oberfläche zu vergröschicht 23 umgibt das Gehäuse 60'und verhindert Kürz- Bern und ein besseres Haften innerhalb der großen Schlüsse mit diesen Schaltungsebenen. Schaltkarten zu ermöglichen. In der Operation 106 wer-
Die fertiggestellten Schaltkarten entsprechend den 15 den die kleinen Schaltkarten in Aussparungen einer gro-Fig. IA, 2A.3A und 4A können mit einem schützenden ßen Schaltkarte eingesetzt Es kann auch ein metalli-Überzug aus Urethanharz, Epoxydharz oder Parylen sches Gitter 42 verwendet werden, das die entsprechenüberzogen sein. Durch diesen passivierenden Überzug den Aussparungen aufweist Die Gitteroberfläche wird werden sowohl die Leiter auf der Oberfläche der Schalt- vor dem Zusammenkleben mit den Laminaten vorzugskarten als auch die Leiter auf den keramischen Platt- 20 weise geätzt In der Operation 108 werden in die kleichen 50 geschützt nen Schaltkarten Öffnungen eingebracht zur Aufnahme
Die Herstellung der großen und kleinen Schaltkarten, der Wärmeübertrager, z. B. der keramischen Plättchen die anhand des Flußdiagramms der F i g. 5 beschrieben 50, die mit oder ohne Schaltungsmuster ausgerüstet sein wird, wird eingeleitet durch die Operation 100, in der können. Diese Öffnungen können auf verschiedene Weiisolierende Polymerlaminate, beispielsweise Epoxydglas 25 sen hergestellt werden. Andererseits können die Karten oder Epoxydpapier oder ein Polyimidmaterial, mit einer auch schon mit entsprechenden Ausnehmungen herge-Dicke von etwa 0,1 mm gestapelt werden. Polyimidla- stellt werden. Die einzusetzenden Teile werden an minate werden dann bevorzugt, wenn die Schaltungs- ihren Seitenflächen aufgerauht, um das Haften mit der karten bei Temperaturen betrieben werden, bei denen Karte beim Laminieren zu verbessern. Alternativ kann von den Laminaten Dämpfe entweichen können, die für 30 ein Laminat aus einer Metallegierung als Wärmeumsetdie Metallisierung oder für die Bausteine schädlich sein zer zwischen die laminierten Epoxydharzschichten der können. Es hat sich gezeigt, daß einige Laminatmateria- Schaltkarte eingebracht werden. In der Operation 110 lien, besonders Epoxydglas, härtere Bestandteile, z. B. werden auf beiden Seiten der zusammengefügten kleialiphatische Amme, enthalten, die bei Temperaturen nen und großen Schaitkarten isolierende und metalüber 22° C korrodierende Dämpfe freigeben, die die Me- 35 lische Laminate von geeigneten Abmessungen und Diktallisierung und/oder die aufgebrachten Bausteine an- ken aufgebracht Durch die Operation 110 werden die greifen. Die richtige Auswahl der isolierenden Laminat- große Schaltkarte und die kleinen Schaltkarten zu einer materialien für die Schaitkarten ist ein wichtiger Ge- mechanisch stabilen festen Einheit verbunden. Das sichtspunkt dieser Erfindung. Die Laminate müssen Bauteil wird bei einem Druck und einer Temperatur entthermische Ausdehnungskoeffizienten besitzen, die mit 40 sprechend den bereits angegebenen Werten laminiert dem Halbleitermaterial verträglich sind und die keine In der Operation 112 werden in die kleinen Schaltkar-Dämpfe abgeben, die die Metallisierung, das Halbleiter- ten Durchgangslöcher gebohrt und metallisiert In der material oder andere Bestandteile beschädigen. Entspre- Operation 114 werden auf der leitenden Oberfläche mit chend den Erfordernissen für Masse- und Signalebenen bekannten Verfahren Leistungsmuster ausgebildet Dafür die kleinen und die großen Schaltkarten werden zwi- 45 nach werden in der Operation 116 die Bausteine mit sehen die isolierenden Laminate is metallische Lami- den Schaitkarten verbunden und in der Operation ίίβ nate 20, beispielsweise Kupfer, mit einer Dicke von verlötet Nach der Operation 120, in der die Schaltkaretwa 35,5 μπι eingebracht Die gestapelten, isolierenden ten getestet werden, werden in der Operation 122 Ge- und metallischen Laminate für die großen und die kl ei- häuse über den Bausteinen angebracht
nen Schaltkarten werden in der Operation 102 lami- 50
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
L. 230 243/183

Claims (10)

  1. Patentansprüche:
    J. Schaltungskarte für integrierte Halbleiterschaltungen, bei der in Durchbrüchen die Halbleiterschaltungen tragende Substrate eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet,daß die Substrate (12,14,16; F i g. 1) Laminate aus Metall- und Isolierstoffschichten (18, 20) sind und jedes Laminat eine Metallschicht (64; Fig.4) zum Abführen der Verlustleistungswärme aufweist, welche Metallschicht durch eine Isolierstoffschicht (24') von den Leiterzügen (28') isoliert ist, die der elektrischen Verbindung des die Halbleiterschaltungen enthaltenden Halbleiterchips (37) mit dem Substrat dienen.
  2. 2. Schaltungskarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Wärmeabfuhr dienende Metallschicht aus einer Nickel-Eisen-Legierung besteht
  3. 3. Schaltungskarte nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Wärmeabfuhr dienende Nickel-Eisen-Schicht beidseitig mit einer
    f* Kupferschicht <66,68) bedeckt ist
    - '
  4. 4. Schaitungskarten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Wärmeabfuhr dienende Metallschicht auch die Wirkung der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
    ' von Halbleiterchip und Substrat kompensiert
  5. 5. Schaltungskarte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme-Ausdehnungskoeffizient der der Wärmeabfuhr dienenden Metallschicht kleiner ist als der des Substrates.
  6. 6. Schaltungskarte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient der Metallschicht dem des Halbbitermaterials angenähert ist
  7. 7. Schaltungskarte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Schaltungskarte Radiatoren (46) angebracht sind, die mit den der Wärmeabfuhr dienenden Metallschichten in Verbindung stehen.
  8. 8. Schaltungskarte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da die Isolierstoffschichten aus einem Material bestehen, das bei über der Umgebungstemperatur liegenden Temperaturen keine für die verwendeten Metallschichten und das Halbleitermaterial schädlichen Dämpfe entwickelt
  9. 9. Schaltungskarte nach einem der Anprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit und mit großem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht
  10. 10. Schaltungkarten nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate in die Zwischenräume eines gitterförmigen Rahmens (42) eingebettet sind.
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