DE10192788T5

DE10192788T5 - Verfahren und Vorrichtung zur Kantenverbindung zwischen Elementen einer integrierten Schaltung

Info

Publication number: DE10192788T5
Application number: DE10192788T
Authority: DE
Inventors: Theodore A. Evanston Khoury
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2004-04-15
Also published as: TW492114B; US6440775B2; AU6429201A; WO2001099189A1; US20010053565A1; JP2004519087A

Abstract

Integriertes Schaltungsmodul mit einer Befestigungsfläche zur Befestigung eines integrierten Schaltungselements, umfassend:
eine erste Verriegelungskante benachbart zu der Befestigungsfläche;
wobei die erste Verriegelungskante so bemessen ist, daß sie sicher von einer zugehörigen Verriegelungskante eines benachbarten integrierten Schaltungsmoduls zur Schaffung einer baulichen Verbindung aufgenommen werden kann.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung zieht Nutzen aus der Anmeldung mit dem Aktenzeichen 09/596 437; eingereicht am 19. Juni 2000, sowie 09/670 107, eingereicht am 26. September 2000 beim U.S. Patent and Trademark Office. Die Offenbarung jener Anmeldungen ist hier durch Bezugnahme inkorporiert.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet elektrischer Schaltkreise und insbesondere den Aufbau kleiner und effizienterer integrierter Schaltkreise unter Verwendung von integrierten Schaltkreismodulen, um kürzere Verbindungswege zwischen Elementen zu schaffen, und um die Form der fertigen integrierten Schaltung kundenspezifisch zu gestalten, damit die Belegungsfläche effizienter genutzt wird.
2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
Bei der Fertigung einer integrierten Schaltung (IC) müssen verschiedene Elemente wie zum Beispiel Logik und Speicher kombiniert werden, um die gewünschte Funktionstüchtigkeit des IC zu erreichen. Nimmt allerdings die Anzahl der Elemente eines IC zu, so nimmt auch die Größe des IC-Wafers selbst zu. Wenn die Größe des Wafers zunimmt, so haben auch die Elemente des IC längere Wege zwischen den Elementen, was die Übermittlungszeit zwischen den Elementen steigert und damit die gesamte Betriebsgeschwindigkeit des IC senkt. Bedarf besteht also an einer Anordnung der Wafer in der Weise, daß sämtliche Elemente aufgenommen werden, ohne gleichzeitig die Größe des Wafers zu erhöhen.
Eine Lösung besteht darin, IC-Module herzustellen, wobei die IC-Module kombiniert werden, um das Gesamt-IC herzustellen. Jedes IC-Modul besitzt ein an einem individuellen Wafer befestigtes Element, und die IC-Module werden so angeordnet, daß die von dem IC benötigte Belegungsfläche verkleinert wird oder die Weglängen zwischen Elementen verkürzt werden. Die IC-Module werden elektrisch an den Kanten verbunden, baulich sind sie jedoch auf einem gemeinsamen Trägersubstrat, das sich unter den IC-Modulen befindet, untereinander gekoppelt, oder sie sind an den Kanten bündig gebondet. Dieses Verfahren erfordert entweder den Einsatz eines zusätzlichen Wafers zur Verwendung als Trägersubstrat und/oder den Einsatz toxischer Klebstoffe, um die IC-Modul-Wafer miteinander zu verbinden und so das endgültige IC zu erhalten. Darüber hinaus wird die Fähigkeit der kundenspezifischen Gestaltung des fertigen IC deshalb beeinträchtigt, weil die Gesamtform des fertigen IC beherrscht wird durch die Form des Trägersubstrats oder durch die flächige Gestalt der IC-Modulen, was zu sowohl längeren Wegstrecken unter Verringerung der Gesamtbetriebsgeschwindigkeit des ICs als auch zu dem Umstand führt, daß das IC mehr Belegungsfläche einnimmt, als es ansonsten notwendig wäre.
Eine zweite Lösung besteht darin, die IC-Module vertikal zu stapeln, wobei die Elemente elektrisch untereinander durch Bahnen verbunden sind, die am Rand des Stapels entlang oder durch die Mitte des Stapels verlaufen. Diese Lösung führt zu höheren ICs, häufig Würfeln ähnlich, die mehr vertikalen Luftraum in Anspruch nehmen, jedoch weniger horizontale Belegungsfläche innerhalb eines Gehäuses. Allerdings erfordern diese gestapelten IC-Module immer noch den Einsatz toxischer Klebstoffe und anderer Bond-Methoden, um die IC-Module baulich zu koppeln. Darüber hinaus besitzen diese gestapelten IC-Module Probleme beim Kühlen der IC-Elemente in der Mitte solcher Stapel. Schließlich verbraucht die Größe des fertigen Stapels immer noch mehr Belegungsfläche als notwendig, allerdings in drei anstatt in zwei Dimensionen, und außerdem kann er in seiner Form nicht an die Gestalt des Gehäuses angepaßt werden.
Im Ergebnis mangelt es den früheren Lösungen an der Möglichkeit, bauliche, sichere Verbindungen zwischen Kanten von IC-Modulen zu schaffen, was den Einsatz von Klebstoffen und zusätzlichen Trägersubstraten erfordert. Darüber hinaus lehren die früheren Lösungen lediglich, den von dem IC verbrauchten Belegungsplatz durch vertikales Stapeln der IC-Module zu reduzieren, was zum Verbrauch von vertikalem Raum führt und Kühlprobleme nach sich zieht. Schließlich schlagen die herkömmlichen Methoden nicht vor, wie ein IC unter Verwendung von IC-Modulen gestaltet werden könnte, um es an nicht-rechtwinklige, aus der Ebene herausführende Formen in dem Gehäuse anpassen zu können.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer sicheren baulichen Verbindung zwischen IC-Modulen unter Nutzung von miteinander verrasteten Kanten, um die Schaffung eines IC mit unregelmäßiger Gestalt zu ermöglichen, was eine stärkere Reduzierung der Belegungsfläche für das IC innerhalb eines Gehäuses ermöglicht.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines modularen IC, wobei die IC-Module derart angeordnet werden können, daß sie in Kombination mit dem Einsatz externer und/oder interner Bahnen deren Länge zwischen den Elementen optimieren, was zu verringerten Übermittlungszeiten und einer erhöhten Betriebsgeschwindigkeit des ICs führt.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines modularen IC unter Verwendung von miteinander verrastenden Kanten, um ein nicht-planares IC dadurch zu erhalten, daß die IC-Modulen rechtwinklig zu den Befestigungsflächen der IC-Modulen gekoppelt werden.
Weitere Ziele und Vorteile, der Erfindung ergeben sich teilweise aus der nachfolgenden Beschreibung und teilweise sind sie aus der Beschreibung ersichtlich oder lassen sich bei der Umsetzung der Erfindung in die Praxis feststellen.
Um die obigen sowie weitere Ziele zu erreichen, besitzt ein IC-Modul eine Befestigungsfläche, die sich zur Befestigung eines Elements eignet, eine erste Verriegelungskante benachbart zu der jeweiligen Befestigungsfläche, wobei die erste Verriegelungskante so bemessen ist, daß sie sicher von einer zugehörigen Verriegelungskante eines benachbarten IC-Moduls oder eines anderen Bauelements aufgenommen wird, um eine bauliche Kopplung zu erhalten. Falls mit anderen IC-Modulen kombiniert, schafft eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein IC, welches eine Mehrzahl erster und zweiter IC-Modulen besitzt, ferner eine Mehrzahl von Elementen, die an einer jeweiligen Befestigungsfläche eines jeweiligen IC-Moduls befestigt sind, ein erstes IC-Modul mit einer ersten Verriegelungskante benachbart zu der jeweiligen Befestigungsfläche, wobei jedes zweite IC-Modul eine zweite Verriegelungskante benachbart zu der jeweiligen Befestigungsfläche besitzt, wobei jedes erste IC-Modul baulich mit einem zugehörigen zweiten IC-Modul dadurch gekoppelt ist, daß die erste Verriegelungskante des ersten IC-Moduls mit der zweiten Verriegelungskante des betreffenden zweiten IC-Moduls verriegelt ist, da die erste Verriegelungskante so bemessen ist, daß sie sicher von der zweiten Verriegelungskante aufgenommen wird, und wobei die Elemente miteinander in Nachrichtenverbindung stehen.
Um das IC unter Verwendung von IC-Modulen herzustellen, betrifft eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von IC-Modulen, die jeweils benachbart zu einer Befestigungsfläche eine Verriegelungskante aufweisen, und ein Element, das an der Befestigungsfläche befestigt ist, wobei das Verfahren beinhaltet: Koppeln der Verriegelungskanten der IC-Modulen zur Schaffung einer baulichen Verbindung, und Verbinden der Elemente, um sie miteinander Nachrichten austauschen zu lassen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Verriegelungskanten durch mehrere Zähne und Ausnehmungen gebildet, wobei die Zähne der einen Verriegelungskante sicher von den Zähnen der anderen Verriegelungskante aufgenommen werden, um eine bauliche Verbindung zwischen den IC-Modulen zu erhalten.
Bei einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Verriegelungskanten durch Erhöhungselemente oder Erhöhungsausnehmungen gebildet, wobei das Erhöhungselement einer Verriegelungskante sicher von der betreffenden Erhöhungsausnehmung einer anderen Verriegelungskante aufgenommen wird, um eine bauliche Kopplung zwischen benachbarten IC-Modulen zu erhalten.
In einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung werden integrierte Schaltungsmodule derart kombiniert, daß die Befestigungsflächen benachbarter integrierter Schaltungsmodule einen Winkel bilden, wobei dieser Winkel bestimmt wird von der Größe eines Gehäuses für das IC und durch die optimale Bahnlänge zwischen Elementen auf dem IC.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese sowie weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich und leichter anhand der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines IC-Moduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Seitenansicht einer Verriegelungskante, wobei die Reihen von Zähnen und Erhöhungselementen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt sind;
3 eine perspektivische Ansicht einer Verbindung zwischen Verriegelungskanten und einer Drahtbondbefestigung zwischen Elementen auf einander benachbarten IC-Modulen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 eine perspektivische Ansicht einer Konfiguration von IC-Modulen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Befestigungsflächen koplanar sind;
5 eine perspektivische Ansicht eines IC-Moduls gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der die Verriegelungskante eine Einzelreihe von Zähnen ist;
6 eine perspektivische Ansicht einer Verbindung zwischen benachbarten IC-Modulen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Befestigungsflächen einen Winkel bilden;
7 eine Seitenansicht einer Kombination von Verbindungen zwischen IC-Modulen, die ein IC in der Form eines verlängerten "L" gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bilden; und
8 eine Seitenansicht einer Kombination von Verbindungen zwischen IC-Modulen, die ein IC in der Form eines "U" gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bilden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden wird auf die derzeitigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von der Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, in denen wiederum gleiche Bezugszeichen sich durchwegs auf gleiche Elemente beziehen. Die Ausführungsformen werden im folgenden beschrieben, um die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren zu erklären.
1 und 2 zeigen das integrierte Schaltungsmodul (IC-Modul) 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das IC-Modul 100 enthält einen Wafer 103, an dem ein Element 105 an einer Befestigungsfläche 104 befestigt ist. Der Wafer 103 ist so ausgestaltet, daß er die Größe des an ihm angebrachten Elements 105 ergänzt. Der Wafer 103 ist im großen und ganzen rechteckig, ist aus Si gefertigt, wenngleich sich versteht, daß andere Formen und Werkstoffe wie zum Beispiel Glas, GaAr und SiGe ebenfalls verwendet werden können.
Entlang den Seiten des Wafers 103 gibt es Gruppen von Verriegelungskanten 106 und 108 sowie 113 und 115. Die Verriegelungskanten 106 und 108 bestehen aus Zahnreihen 110 mit zwischen benachbarten Zähnen 110 befindlichen Ausnehmungen 111. Die Ausnehmungen 111 der Verriegelungskante 106 sind so bemessen, daß sie die jeweiligen Zähne 110 einer benachbarten Verriegelungskante (nicht dargestellt) sicher aufnehmen, um eine bauliche Verbindung zu schaffen.
Die Verriegelungskanten 113 und 115 bestehen aus jeweils weiblichen und männlichen Elementen. Das weibliche Element der Verriegelungskante 113 ist eine Erhöhungsausnehmung 114. Das männliche Element der Verriegelungskante 115 ist das Erhöhungselement 116. Die Erhöhungsausnehmung 114 ist so bemessen, daß sie das Erhöhungselement einer (nicht gezeigten) benachbarten Verriegelungskante sicher aufnimmt, um eine dritte bauliche Verbindung zu schaffen.
Ein derartiger Wafer 103 ist in der Anmeldung mit dem Aktenzeichen 09/596 437, eingereicht am 19. Juni 2000 beim U.S. Patent and Trademark Office, offenbart, und die Offenbarung wird hier durch Bezugnahme inkorporiert.
Es sei angemerkt, daß andere Formen für die Verriegelungskanten möglich sind, so zum Beispiel Schwalbenschwanz-Kanal-Verbindungen oder Kanten nach "Puzzle-Art", solange die Verriegelungskanten Formen besitzen, die miteinander kämmen, damit ein IC-Modul sicher mit einem anderen zweiten IC-Modul unter Bildung einer baulichen Kopplung verriegelt/zusammengefügt werden kann. Darüber hinaus können die Schichten dieser Formen sieh über den gesamten Rand des Substrats erstrecken oder auch nicht, solange diese bauliche Kopplung erhalten wird.
Die Verriegelungskanten 106, 108, 113, 115 des Wafers 103 sind vorzugsweise mit Hilfe von reaktivem Tief-Ionenätzen gebildet. Allerdings sind auch andere Verfahren zur Gestaltung dieser Merkmale einschließlich Ionen-Mikrofräsen oder andere Ätzmethoden möglich, die Wafer mit den gewünschten Verriegelungskanten erzeugen, oder man kann vorgefertigte Streifen von Verriegelungskanten an die Ränder des Wafers 103 kleben. Während des Ätzens kann man von (nicht gezeigten) Abbrechlaschen an den Ecken Gebrauch machen, um den Wafer 103 während des Ätzvorgangs zu halten.
Wie in 3 gezeigt ist, sind die IC-Module 100 baulich und elektrisch an einer Verbindung 125 gekoppelt. Die Verriegelungskante 106 eines ersten Wafers 117 ist mit der Verriegelungskante 108 eines zweiten Wafers 119 verriegelt, um eine sichere bauliche Kopplung an der Verbindung 125 zu erhalten. Während diese Verbindung 125 vollständig baulich ausgebildet sein kann und sich auf die Verriegelungswirkung der Verriegelungskanten 106 und 108 verläßt, so läßt sich die Festigkeit der Verbindung 125 unter Verwendung von üblichen Klebemethoden zur Steigerung der Festigkeit der Verbindung erhöhen. Das Element 121 ist elektrisch mit dem Element 123 über Bondflecken 129 sowie Drähtchen 127 verbunden, was externe Bahnen bildet, die eine Kommunikation zwischen den Elementen 121 und 123 gestatten.
Wie in 4 gezeigt ist, können unter Verwendung der Verriegelungskanten 106, 108, 113 und 115 zahlreiche IC-Module 100 entlang einer einzelnen Ebene gekoppelt werden, ohne daß von einem Trägersubstrat Gebrauch gemacht wird (IC-Elemente und elektrische Verbindungen sind nicht dargestellt).
5 zeigt ein IC-Modul 200 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das IC-Modul 200 enthält einen Wafer 202, an dem ein Element 204 an der Befestigungsfläche 206 befestigt ist. An der Verriegelungskante 208 schafft eine einzelne Zahnreihe 210 mit Ausnehmungen 212 zwischen benachbarten Zähnen 210 den Verriegelungsmechanismus. Die Ausnehmungen 212 sind so bemessen, daß sie die jeweiligen Zähne 210 eines (nicht gezeigten) benachbarten IC-Moduls sicher aufnehmen.
6 zeigt die bauliche und elektrische Verbindung eines ersten und eines zweiten IC-Moduls 218 bzw. 220 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Verriegelungskante 208 des ersten Moduls 218 ist mit der zugehörigen Verriegelungskante 208 des zweiten IC-Moduls 220 verriegelt, um eine sichere Verbindung an der Verbindungsstelle 222 zu erreichen. Diese Verbindung 222 kann vollständig baulich ausgestaltet sein und sich auf die Sperrwirkung der Verriegelungskanten 208 verlassen, oder sie kann verbessert werden durch Verwen dung üblicher Klebemethoden zur Steigerung der Festigkeit der Verbindung. Darüber hinaus ist das Element 204 des ersten IC-Moduls 218 elektrisch mit dem (nicht gezeigten) Element 205 des zweiten IC-Moduls 220 über Bondflecken 224 und Drähtchen 226 verbunden, was externe Bahnen bildet, die eine Kommunikation zwischen den Elementen 204 und 205 ermöglichen. Unter Verwendung dieser Ausgestaltung fassen sich die IC-Modulen 200 an den Kanten in nicht-planaren Anordnungen verbinden, so zum Beispiel den in 6 gezeigten "L"-Formen.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der IC-Module 300 baulich und elektrisch in Form eines verlängerten "L" gekoppelt sind. Die IC-Module verwenden eine Kombination von Verbindungen 222 und 125, um sowohl ebene als auch nicht-planare Kantenverbindungen zu schaffen. Darüber hinaus sind die Elemente 301, 302 und 303 elektrisch mit Bondstellen 304 und Drähten 306 gekoppelt, die externe Bahnen schaffen, um eine Kommunikation zwischen den Elementen 302 zu ermöglichen. Die elektrische Verbindung zwischen den Elementen 302 und 303 läßt sich auch durch Bondkügelchen 305 zwischen den Bonddrähten 304 bewerkstelligen.
8 zeigt eine noch weitere mögliche Form, die durch IC-Module 400 unter Verwendung von Verbindungen 222 realisiert ist (Elemente und elektrische Verbindungen sind nicht dargestellt), was einer weiteren Ausführungsform der Erfindung entspricht.
Es versteht sich, daß es Myriaden von Formen gibt, die sich durch Anordnung von IC-Modulen unter Winkeln realisieren lassen. Außerdem können die IC-Module so angeordnet werden, daß der von dem IC in einem Gehäuse belegte Flächenbereich minimiert wird, oder man kann das IC so formen, daß es an eine spezielle Gestaltung innerhalb des Gehäuses angepaßt ist. Durch Anordnen der IC-Module können außerdem solche Elemente, die die stärkste Wärmeableitung benötigen, in der Weise angeordnet werden, daß diese Wärmeableitung erreicht wird, ohne daß die Größe des IC insgesamt signifikant gesteigert wird. Schließlich läßt sich durch Anordnen der IC-Module eine optimale Verbindungsbahn zwischen Elementen erzeugen, damit das effizienteste Kommunikationsschema zwischen den Elementen geschaffen wird.
Um die IC-Module gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung miteinander zu verbinden, werden benachbarte IC-Module derart ausgerichtet, daß ihre entsprechenden Verriegelungskanten so angeordnet sind, daß sie einander sicher aufnehmen, um eine bauliche Verbindung zwischen den IC-Modulen zu schaffen, und anschließend werden die IC-Module zur Bildung einer Verbindung kombiniert. Die Elemente auf den IC-Modulen werden entweder intern oder extern angeschlossen, um die integrierte Schaltung zu vervollständigen. Die IC-Module lassen sich so koppeln, daß die Form des fertigen IC unter der Verwendung der Gestalt des Gehäuses definiert wird und die optimale Verbindungsbahn zwischen Elementen auf dem IC erhalten wird, wobei die optimale Verbindungsbahn diejenige Bahn, intern und/oder extern bezüglich des ICs ist, die das effizienteste Kommunikationsschema zwischen den Elementen erzeugt.
Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung kommunizieren die Elemente auf den IC-Modulen entweder unter Verwendung interner Verbindungswege oder durch eine Kombination aus internen und externen Verbindungswegen. Bei internen Verbindungswegen besitzen die IC-Modul-Wafer eine innere leitende Schicht, die zur Ausbildung der Verbindungswege verwendet wird. Diese internen Verbindungswege erstrecken sich durch die Verriegelungskanten-Verbindungen hindurch und ermöglichen die Schaffung einer internen Leitungsverbindung zwischen Elementen auf den IC-Modulen. Für externe Verbindungen können zusätzlich zu dem oben angegebenen Draht- und Bondweg-Verfahren diejenigen Elemente auch unter Verwendung von herkömmlichen Verbindungsmethoden verbunden werden, so mittels Drahtbonden oder automatisiertem Tapebonden. Da die IC-Module nicht koplanar sein müssen oder in einer gestapelten Beziehung stehen müssen, können die kür zesten leitenden Verbindungen zwischen Elementen dadurch erhalten werden, daß man die IC-Module relativ zueinander kippt und externe Verbindungswege zusätzlich zu internen Bahnen verwendet.
Es versteht sich, daß, während die offenbarten Elemente elektronisch kommunizieren, die Elemente auch mit anderen Signalen kommunizieren können, so zum Beispiel mit optischen Signalen, und zwar anstelle von oder zusätzlich zu den elektrischen Verbindungen, die bei den obigen Ausführungsformen diskutiert wurden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Wafer benachbarter IC-Module aus verschiedenen Materialien mit verschiedenen Materialeigenschaften gefertigt werden. In diesem Fall kann ein Puffer dazu verwendet werden, diese unterschiedlichen Materialeigenschaften auszugleichen, so zum Beispiel variierende Wärmeausdehnungsraten, damit eine feste bauliche Kopplung zwischen den IC-Modulen garantiert ist.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung werden existierende IC-Module, möglicherweise von verschiedenen Herstellern, modifiziert, um ihnen Verriegelungskanten hinzuzufügen, damit die Elemente direkt kombiniert werden können. Die Verriegelungskanten können entweder direkt in den Wafer des IC-Moduls integriert werden, oder sie können aus Verriegelungskanten-Streifen hinzugefügt werden, wobei die Streifen an die Kanten des IC-Moduls mit Hilfe herkömmlicher Klebverfahren angeklebt werden. Auf diese Weise können existierende Wafer so angepaßt werden, daß sie von der vorliegenden Erfindung Gebrauch machen, ohne daß man das Element erneut an einem neuen Wafer mit den Verriegelungskanten befestigen muß.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Verriegelungskanten dazu dienen, ein IC, welches mit Hilfe der IC-Module geschaffen wurde, an externe Geräte wie zum Beispiel Sensoren, Aktuatoren, Übertragungsgeräte, Anzeigevor richtungen, optische Bauelemente, Wellenleiter-Sendegeräte, Düsen/Ventile oder andere Geräte anzuschließen, an die ein IC angeschlossen werden soll. Bei dieser Ausführungsform enthält das externe Gerät eine Verriegelungskante, mit der eine Verriegelungskante eines IC-Moduls baulich gekoppelt wird, um das externe Bauelement an den IC anzubringen.
Wenngleich einige wenige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und dargestellt wurden, so versteht der Fachmann dennoch, daß Änderungen dieser Ausführungsform möglich sind, ohne von den Prinzipien und dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, wobei der Schutzumfang durch die Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine integrierte Schaltung (IC) mit einer Mehrzahl von IC-Modulen, die jeweils Befestigungsflächen, an denen Elemente des IC befestigt werden, und jeweils Verriegelungskanten benachbart zu der Befestigungsfläche aufweisen. Die Verriegelungskanten benachbarter IC-Module werden miteinander verriegelt, um eine bauliche Verbindung zwischen den IC-Modulen zu schaffen. Die Verriegelungskanten sind eine Mehrzahl von Zähnen und Ausnehmungen, die reihenweise angeordnet sind. Die Zähne werden sicher von jeweiligen zugehörigen Ausnehmungen in einer benachbarten Verriegelungskante aufgenommen, um eine bauliche Verbindung zwischen benachbarten IC-Modulen zu schaffen. Außerdem können die Verriegelungskanten ein Erhöhungselement oder eine Erhöhungsausnehmung bilden, wobei das Erhöhungselement oder die Erhöhungsausnehmung sicher von einer zugehörigen Erhöhungsausnehmung bzw. einem Erhöhungselement eines benachbarten IC-Moduls aufgenommen wird, um zwischen den IC-Modulen eine bauliche Verbindung zu schaffen. Die Verriegelungskante kann auch eine Kombination aus dem Erhöhungselement, der Erhöhungsausnehmung und/oder den Reihen aus Zähnen . und Ausnehmungen sein. Die Befestigungsflächen benachbarter IC-Module können koplanar oder nicht-planar sein, abhängig von der gewünschten Gestalt. Die Elemente an den IC-Modulen kommunizieren über externe und/oder interne Bahnen unter Verwendung herkömmlicher Drahtbondmethoden oder unter Einsatz leitender Schichten innerhalb des IC-Moduls. Das IC-Modul wird durch herkömmliche Si-Wafer gebildet. Mit dieser Konfiguration läßt sich ein IC aufbauen, das weniger Belegungsfläche beansprucht, in nicht-planare Räume innerhalb eines Gehäuses paßt und verbesserte Betriebsgeschwindigkeit aufgrund verringerter, Leitungsbahnlängen besitzt.

Claims

Integriertes Schaltungsmodul mit einer Befestigungsfläche zur Befestigung eines integrierten Schaltungselements, umfassend: eine erste Verriegelungskante benachbart zu der Befestigungsfläche; wobei die erste Verriegelungskante so bemessen ist, daß sie sicher von einer zugehörigen Verriegelungskante eines benachbarten integrierten Schaltungsmoduls zur Schaffung einer baulichen Verbindung aufgenommen werden kann.
Modul nach Anspruch 1, bei dem die erste Verriegelungskante eine erste Mehrzahl von Zähnen aufweist, die jeweils so bemessen sind, daß sie sicher von einer Ausnehmung in der zugehörigen Verriegelungskante aufgenommen werden.
Modul nach Anspruch 1, bei dem die erste Verriegelungskante ein Erhöhungselement aufweist, welches derart bemessen ist, daß es sicher von einer Erhöhungsausnehmung in der zugehörigen Verriegelungskante aufgenommen wird.
Modul nach Anspruch 2, bei dem die erste Mehrzahl von Zähnen in einer ersten Verriegelungsreihe angeordnet ist.
Modul nach Anspruch 4, bei dem die erste Verriegelungskante außerdem eine zweite Mehrzahl von Zähnen aufweist, die jeweils so bemessen sind, daß sie sicher von einer Ausnehmung in der zugehörigen Verriegelungskante aufgenommen werden.
Modul nach Anspruch 5, bei dem die zweite Mehrzahl von Zähnen in einer zweiten Verriegelungsreihe angeordnet ist.
Modul nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine zweite Verriegelungskante gegenüber der ersten Verriegelungskante und benachbart zu der Befestigungsfläche; und eine dritte und eine vierte Verriegelungskante benachbart zu der ersten und der zweiten Verriegelungskante; wobei die zweite, die dritte und die vierte Verriegelungskante derart bemessen sind, daß sie sicher von den Verriegelungskanten benachbarter integrierter Schaltkreismodulen aufgenommen werden, um bauliche Verbindungen zu schaffen.
Modul nach Anspruch 6, bei dem die zweite Verriegelungskante eine dritte und eine vierte Zahnreihe aufweist, die jeweils so bemessen sind, daß sie sicher von einer Ausnehmung in einer zugehörigen Verriegelungskante eines der benachbarten integrierten Schaltungsmodulen aufgenommen werden; wobei die dritte Verriegelungskante ein Erhöhungselement aufweist, das so bemessen ist, daß es sicher von einer Erhöhungsausnehmung in einer zugehörigen Verriegelungskante eines der benachbarten integrierten Schaltungsmodule aufgenommen wird; und wobei die vierte Verriegelungskante Erhöhungsausnehmungen aufweist, die so bemessen sind, daß sie sicher von einem Erhöhungselement in einer zugehörigen Verriegelungskante eines der benachbarten integrierten Schaltungsmodulen aufgenommen wird.
Modul nach Anspruch 8, bei dem das integrierte Schaltungsmodul eine Bodenfläche parallel zu der Befestigungsfläche aufweist.
Modul nach Anspruch 8, bei dem das integrierte Schaltungsmodul einen Siliciumwafer aufweist.
Modul nach Anspruch 1, bei dem die erste Verriegelungskante durch Ätzen der Verriegelungskante in das integrierte Schaltungsmodul gebildet wird.
Modul nach Anspruch 11, bei dem das Ätzen ein reaktives Tief-Ionenätzen ist.
Modul nach Anspruch 11, bei dem das Ätzen durch Ionen-Mikrobearbeitung erfolgt.
Modul nach Anspruch 1, bei dem die erste Verriegelungskante im Zuge der Fertigung des integrierten Schaltungsmoduls gebildet wird.
Modul nach Anspruch 1, umfassend einen Streifen, wobei die Verriegelungskante an dem Streifen ausgebildet ist und der Streifen an dem integrierten Schaltungsmodul befestigt ist.
Integrierte Schaltung mit einer Mehrzahl von Modulen, die jeweils eine Befestigungsfläche besitzen, und mit einer Mehrzahl von Elementen, die an den Modulen auf Befestigungsflächen befestigt sind, umfassend: eine Mehrzahl erster Modulen, wobei jedes erste Modul eine erste Verriegelungskante benachbart zu der jeweiligen Befestigungsfläche aufweist; und eine Mehrzahl zweiter Modulen, wobei jedes zweite Modul eine zweite Verriegelungskante benachbart zu der betreffenden Befestigungsfläche besitzt; wobei jedes erste Modul baulich mit dem betreffenden zweiten Modul über die erste und die zweite Verriegelungskante gekoppelt ist, wobei die erste Verriegelungskante derart bemessen ist, daß sie sicher von der zweiten Verriegelungskante aufgenommen wird; und wobei die Elemente miteinander kommunizieren.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, bei der die erste Verriegelungskante eine erste Mehrzahl von Zähnen und Ausnehmungen besitzt, und die zweite Verriegelungskante eine zweite Mehrzahl von Zähnen und Ausnehmungen aufweist, wobei jede von der ersten Mehrzahl von Zähnen so bemessen ist, daß sie sicher von einer zugehörigen der zweiten Mehrzahl von Ausnehmungen aufgenommen wird, und jede der zweiten Mehrzahl von Zähnen so bemessen ist, daß sie sicher von einer zugehörigen der ersten Mehrzahl von Ausnehmungen aufgenommen wird.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, bei der jede erste Verriegelungskante ein Erhöhungselement besitzt, und jede zweite Verriegelungskante eine Ausnehmung besitzt, wobei die Ausnehmung so bemessen ist, daß sie sicher von dem Erhöhungselement aufgenommen wird.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, bei der mindestens ein Paar benachbarter erster und zweiter Modulen baulich durch die erste und die zweite Verriegelungskante derart verbunden sind, daß die Befestigungsflächen nicht koplanar sind.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 17, bei der die erste Mehrzahl von Zähnen und Ausnehmungen in einer ersten Verriegelungsreihe angeordnet ist und die zweite Mehrzahl von Zähnen und Ausnehmungen in einer zweiten Verriegelungsreihe angeordnet ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, weiterhin umfassend eine Mehrzahl externer Bahnen, die außerhalb der Mehrzahl erster und zweiter Modulen angeordnet sind, wobei die Elemente der Mehrzahl erster und zweiter Modulen unter Verwendung der mehreren externen Bahnen kommunizieren.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, weiterhin umfassend eine Mehrzahl interner Bahnen, die im Inneren des ersten und des zweiten Moduls angeordnet sind, wobei die Elemente an dem ersten und dem zweiten Modul unter Verwendung der mehreren internen Bahnen kommunizieren.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 22, weiterhin umfassend eine Mehrzahl externer Bahnen, die außerhalb der Mehrzahl erster und zweiter Modulen angeordnet sind, wobei die Elemente an dem ersten und dem zweiten Modul außerdem unter Verwendung der mehreren externen Bahnen kommunizieren.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 23, bei der die Mehrzahl erster und zweiter Module auf Siliciumwafern gebildet ist, wobei die Mehrzahl externer Bahnen eine Mehrzahl von Bondflecken, befestigt an den ersten oder den zweiten Modulen, und eine Mehrzahl von mit den Bondflecken verbundenen Drähten aufweist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, weiterhin umfassend einen Puffer, wobei der Puffer sich zwischen der ersten und der zweiten Verriegelungskante befindet, wenn das erste und das zweite Modul aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sind, wobei der Puffer die Eigenschaften der unterschiedlichen Werkstoffe berücksichtigt.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 20, bei der mindestens ein Paar der benachbarten ersten und zweiten Module baulich durch die erste und die zweite Verriegelungskante derart gekoppelt sind, daß die Befestigungsflächen nicht koplanar sind.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 20, weiterhin umfassend eine Mehrzahl externer Bahnen, die außerhalb der ersten und zweiten Modulen angeordnet sind, wobei die Elemente an den ersten und zweiten Modulen unter Verwendung der mehreren äußeren Bahnen kommunizieren.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 20, umfassend eine Mehrzahl interner Bahnen, die sich innerhalb der ersten und zweiten Modulen befinden, wobei die Elemente an den ersten und zweiten Modulen unter Verwendung der mehreren internen Bahnen kommunizieren.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 28, weiterhin umfassend eine Mehrzahl externer Bahnen, die außerhalb der ersten und zweiten Modulen angeordnet sind, wobei die Elemente an den ersten und zweiten Modulen unter Verwendung der mehreren äußeren Bahnen kommunizieren.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 29, bei der die Mehrzahl erster und zweiter Modulen auf, Siliciumwafern gebildet sind, wobei die mehreren externen Bahnen eine Mehrzahl von Bondflecken aufweist, die an den ersten und zweiten Modulen befestigt sind, und eine Mehrzahl von Drähtchen, die an die Bondflecken angeschlossen sind.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 20, weiterhin umfassend einen Puffer, wobei der Puffer sich zwischen der ersten und der zweiten Verriegelungskante befindet, wenn das erste und das zweite Modul aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sind, wobei der Puffer die Eigenschaften der unterschiedlichen Werkstoffe berücksichtigt.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, weiterhin umfassend: ein Gehäuse, in welchem die integrierte Schaltung enthalten ist; und eine Mehrzahl von Winkeln, wobei jeder Winkel definiert wird durch die Befestigungsflächen benachbarter erster und zweiter Module; wobei die Elemente über eine Mehrzahl äußerer und/oder interner Bahnen miteinander kommunizieren; und wobei die Winkel festgelegt werden aufgrund des Gehäuses sowie einer optimalen Bahn zwischen den Elementen, wobei die optimale Bahn die effizienteste Kombination aus externen und/oder internen Bahnen ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, weiterhin umfassend: eine externe Einrichtung mit einer ersten oder einer zweiten Verriegelungskante; wobei die erste oder zweite Verriegelungskante der externen Einrichtung sicher von mindestens einer zweiten oder ersten Verriegelungskante der integrierten Schaltung aufgenommen wird, um eine bauliche Verbindung zwischen der externen Einrichtung und der integrierten Schaltung zu schaffen, wobei die Elemente an der integrierten Schaltung mit der externen Einrichtung kommunizieren.
Verfahren zum Verbinden integrierter Schaltungsmodule, von denen jedes Modul benachbart zu einer Befestigungsfläche eine Verriegelungskante aufweist, und ein integriertes Schaltungselement, das an der Befestigungsfläche befestigt ist, umfassend die Schritte: Verbinden der Verriegelungskanten der integrierten Schaltungsmodulen, wobei die Verriegelungskanten derart bemessen sind, daß sie sicher von einer benachbarten Verriegelungskante aufgenommen werden, um eine bauliche Verbindung zwischen benachbarten integrierten Schaltungsmodulen zu schaffen; und Verbinden der integrierten Schaltungselemente derart, daß diese kommunizieren können.
Verfahren nach Anspruch 34, bei dem jede Verriegelungskante eine Mehrzahl von Zähnen und eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, von denen jede Ausnehmung zwischen benachbarten Zähnen liegt und derart bemessen ist, daß sie sicher einen zugehörigen Zahn einer benachbarten Verriegelungskante aufnimmt, wobei das Verbinden der Verriegelungskanten weiterhin die Schritte aufweist: Ausrichten der Zähne und zugehörigen Ausnehmungen der Verriegelungskanten; und Kombinieren der Zähne und zugehörigen Ausnehmungen der Verriegelungskanten derart, daß eine bauliche Verbindung gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 34, bei dem die integrierten Schaltungsmodule eine Mehrzahl erster und zweiter integrierter Schaltungsmodule aufweist, wobei die Verriegelungskante jedes ersten integrierten Schaltungsmoduls außerdem ein Erhöhungselement aufweist, und die Verriegelungskante jedes zweiten integrierten Schaltungsmoduls weiterhin eine Vertiefung aufweist, derart bemessen, daß sie sicher die Erhöhung aufnimmt, wobei das Verbinden der Verriegelungskanten weiterhin umfaßt: Ausrichten des Erhöhungselements mit einer zugehörigen Ausnehmung; und Kombinieren des Erhöhungselements und der zugehörigen Ausnehmung derart, daß eine bauliche Verbindung entsteht.
Verfahren nach Anspruch 34, bei dem das Verbinden die Schritte aufweist: Festlegen von Winkeln zwischen den Befestigungsflächen benachbarter integrierter Schaltungsmodule; Verbinden der Verriegelungskanten benachbarter integrierter Schaltungsmo dule unter dem festgelegten Winkel, um eine bauliche Verbindung zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem die Winkel bestimmt werden aufgrund der Form eines Gehäuses, in welchem integrierte Schaltungsmodule untergebracht sind und/oder einer optimalen Bahn zwischen den integrierten Schaltungselementen, wobei die optimale Bahn die am meisten effiziente Kombination von bezüglich der integrierten Schaltungsmodule internen oder externen Bahn ist, die es den integrierten Schaltungselementen erlaubt, miteinander zu kommunizieren.