DE2362939A1 - Raumsparende zusammenschaltungs- und zusammenbauanordnung fuer komplexe digitalsysteme und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Raumsparende zusammenschaltungs- und zusammenbauanordnung fuer komplexe digitalsysteme und verfahren zu ihrer herstellung

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Description

DipWng. Egon Prinz βοοο MOlieh.n 60, ^- Dezember 1973 Dr. Gertrud Hauser Em.b.rq.rnroß. 19 2362939 Dipl.-Ing. Gottfried Leiser
Patentanwälte
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Telefon: 831510
Te!«: 5 212 226 prhl d
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V.St.A.
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Raumsparende Zusammenschaltungs- und Zusammenbauanordnung für komplexe Digitalsysteme und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft komplexe Digitalsysteme und insbesondere die Zusammenschaltung und den raumsparenden Zusammenbau solcher Systeme.
Beim Entwerfen von komplexen Digitalsystemen, wie beispielsweise großen Digitalrechnersystemen, sind Leistung, Geschwindigkeit und Größe von hauptsächlicher Bedeutung. Gegenwärtig werden bei den fortschrittlichsten Systemen dieser Art gekapselte integrierte Halbleiterschaltungen verwendet. Der Bereich der für die einbaufertigen Schaltungen bzw. Gerätebaugruppen selbst benötigt wird, begrenzt die Dichte von integrierten Schaltungen innerhalb des Systems. Außerdem erzeugen die integrierten Schaltungen
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Wärme, die durch Fremdkühlung mittels Luft ausgetauscht bzw. abgeführt wird. Die pro integrierte Schaltung . abzuführende Wärmemenge begrenzt ebenfalls die Dichte der integrierten Schaltungen in dem System. Gemäß der Erfindung wird eine äußerst raumsparende Zusammenschaltungs- und Zusammenbauanordnung für Digitalsysteme der nächsten Generation geschaffen. Die Zusammenschaltungs- und Zusammenbauanordnung liefert eine fünffache oder noch stärkere Systemleistungs- und Systemgeschwindigkeitsverbesserung und Verkleinerung der Systemgröße im Vergleich zu gegenwärtig verwendeten Systemen. Außerdem gewährleistet das System Zuverlässigkeit sowie leichte Herstellbarkeit und Reparatur.
Durch die Erfindung werden deshalb komplexe Digitalsysteme geschaffen, die eine höhere Dichte von Digitalschaltungselementen pro Einheitsgröße als bislang bekannt haben.
Weiter schafft die Erfindung komplexe Digitalsysteme mit Zusanunenschaltungsanordnungen, die Übertragungsleitungseffekte beseitigen und für eine höhere als bislang bekannte Betriebsgeschwindigkeit sorgen.
Außerdem schafft die Erfindung komplexe Digitalsysteme mit verbesserter Leistungsfähigkeit und größerer Zuverlässigkeit.
Diese und weitere Ziele werden gemäß der Erfindung durch eine äußerst dichte bzw. raumsparende Zusammenschaltungs- und Zusammenbauanordnung für komplexe Digitalsysteme erreicht, in welchen nicht gekapselte (unpackaged) integrierte Halbleiter-Verknüpfungsglieder und Rechenelemente mit hoher Dichte direkt auf Logikkarten (im folgenden einfach als Karten bezeichnet) montiert sind. Die integrierten
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Schaltungselemente werden mit Schaltverbindungen auf den Karten, beispielsweise durch tragende Anschlüsse,verbunden. Danach werden die Karten mit hoher Dichte auf Mehrschicht-Schaltverbindungsplatten gestapelt, die für die Schaltverbindungen zwischen den Karten sorgen und den erforderlichen Betriebsstrom für die integrierten Schaltungselemente auf den Karten liefern. Eine oder mehrere der Mehrschicht-Schaltungsplatten, auf welchen die Karten montiert sind, werden sodann in einem Flüssigkeitskühlsystem untergebracht .
Die Verwendung der nicht gekapselten integrierten Halbleiterschaltungselemente schafft eine höhere Schaltungsdicirte pro Einheitsgröße von Karten. Außerdem wird durch den engen Abstand von logischen Elementen bzw. Verknüpfungsgliedern auf den Karten und durch den engen Abstand von Karten auf den Mehrschicht-Schaltungsplatten der Übertragungsleitungseffekt wirksam beseitigt, der bei normalen Schaltverbindungssystemen auftritt, und deshalb wird die Betriebsgeschwindigkeit vergrößert. Das Flüssigkeitskühlsystem, in welches die nicht gekapselten integrierten Schaltungen eingesetzt sind, sorgt für eine ausreichende Kühlung für die größere Wärmemenge, die durch die höhere Dichte von integrierten Schaltungen erzeugt wird. Das Flüssigkeitskühlsystem hält außerdem eine konstantere Temperatur aufrecht und sorgt dadurch für eine größere Zuverlässigkeit und für ein besseres Betriebsverhalten. Die Verwendung von nicht geschlossenen integrierten Schaltungen und die tragenien Anschlüsse erleichtern die Herstellung und Reparatur, insbesondere mit Bezug auf den Hersteller der integrierten Schaltungen.
Noch weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung von in den
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Zeichnurgen dargestellte Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines äußerst raumsparend aufgebauten Digitalsystems nach der Erfindung,
Fig. 2 im Grundriß eine Karte sowie die auf derselben montierten nicht geschlossenen integrierten Schaltungen und die Leiter der Masseebene ,
Fig. 3 eine Draufsicht der Karte, welche die integrierten Schaltungschips, die Mehrschicht-Verbindungen und Durchführungsleiter genauer zeigt,
die Fig.
4Af4B Ansichten einer Mehrschicht-Schaltverbindungsplatte, auf welcher eine Vielzahl von .Stecksockeln zum Aufnehmen der Karten montiert istj und Ansichten der in die Stecksockel eingeführten Karten,
die Fig.
5A und 5B die Stecksockel, in welchen die Karten montiert sind, und
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des gemäß der
Erfindung äußerst raumsparend zusammengeschalteten und zusammengebauten Digitalsystems, wobei im Einzelnen ein Ausführungsbeispiel des bei der Erfindung verwendeten Kühlsystems gezeigt ist.
In Fig. 1 ist ein raumsparend zusammengeschaltetes und
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zusammengebautes Digitalsystem nach der Erfindung gezeigt. Dichtstehende, nicht gekapselte integrierte logische und arithmetische Halbleiterelemente bzw. -chips 10 sind direkt auf Karten 11 montiert. Die Karten 11 sind anschliessend mit hoher Dichte auf Mehrschicht-Schaltungsplatten gestapelt, welche die Schaltverbindungen zwischen den Karten und den erforderlichen Betriebsstrom für die integrierten Schaltungselemente bereitstellen. Die Mehrschicht-Schaltungsplatte bildet eine Rückwand und die Karten sind in Steck sockel 13 eingesteckt, um ein Baukastensystem und eine leichte Wartung und Herstellung zu erzielen. In den meisten Fällen wird nur eine einzige Mehrschicht-Schaltungsplatte 12 pro Hauptsystemuntereinheit, wie etwa eine Speichereinheit, Speichersteuereinheit, zentrale Rechen-. einheit usw. benötigt. Eine oder riehrere der Mehrschicht-Schaltungsplatten mit den darauf montierten Karten werden sodann in ein Flüssigkeitskühlsystem 14 eingesetzt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind 32 Untereinheiten auf dem äußeren Umfang eines rechtwinkeligen Hohlkörpers montiert. Spannungs-und Massesammei schienen 15 und 16 verlaufen jeweils durch den Hohlraum des rechtwinkeligen Körpers, um die Mehrschicht-Schaltungsplatte und die Karten mit der erforderlichen Energie zu versorgen.
Die übrige Stufe der Verbindung zwischen Untereinheiten wird durch einen biegsamen Stecker mit kontrollierter Impedanz besorgt, der die Hauptuntereinheiten verbindet, um das System zu vervollständigen.
Die räumliche Anordnung jeder Hauptschaltfunktion in bezug auf einander innerhalb einer Untereinheit ist so gewählt, daß die optimalsten Schaltverbindungswege für die Untereinheit vorhanden sind. Bei einer Ausführungsform ist die Anbringung von Bauelementen auf den Halbleiterchips, die Anbringung der Chips auf den Karten und die
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Positionierung der Karten auf den Schaltungsplatten im Sinne einer Minimierung der Schaltverbindungsweglängen optimiert. Das kann, beispielsweise, gemäß den US-Patentschriften 3 653 072, 3 653 071, 3 702 004 und 3 683 416 erreicht werden.
Die Karte 11 , auf welcher die nicht gekapselten integrierten Halbleiterschaltungschips 10 montiert sind, ist in Fig. 2 dargestellt. Die Karten sind beispielsweise 89 mm (3,5") lang, 46 mm (1,8") breit und haben eine Dicke von 2,5 mm (100 mils). Die integrierten Halbleiterschaltungschips haben beispielsweise eine Fläche
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von 0,06 mm (100 mils ) und sind direkt auf einer Hauptfläche der Karte 11 montiert. Die Karte weist außerdem einen Spannungskantenverbinder 18 und einen Massekantenverbinder 20 auf. Die Karte· enthält zwei oder mehr Schaltverbindungsebenen. Eine Schaltverbindungsebene, die in Fig. 2 gezeigt ist, enthält Leiter 19, die von dem Spannungskantenverbinder 18 ausgehen, und Leiter 21, die von dem Masse kantenverbinder 20 ausgehen, um die erforderlichen Betriebsspannungswerte für die Halbleiterchips 10 zu liefern.
Die Karte 11, auf welcher die in integrierter Schaltungstechnik ausgeführten Halbleiterchips 10 montiert sind, besteht im wesentlichen, z.B., aus einem Keramikmaterial· Die Anzahl von in Fig. 2 gezeigten integrierten Halbleiterschaltungschips ist für die Anzahl von Chips auf einer Karte nur repräsentativ, denn die Anzahl wird in jedem Fall durch die Größe der Chips und durch die Komplexität von für die betreffende Schaltung erforderlichen Schaltungsverbindungen begrenzt.
Außerdem sind in Fig. 2 die Eingangs/Ausgangs-Kantenverbinder 22 gezeigt, die, z.B., 0,38 mm (15 mils) breit sind
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und einen Mittenabstand von 0,64 mm (25 mils) haben, wodurch sich ein Abstand von 0,26 mm (10 mil) zwischen den Leitern ergibt. Es ist zu beachten, daß bei anderen Ausführungsformen der Erfindung die integrierten Halbleiterschaltungschips 10 auf beiden Hauptflächen der Karte montiert sein können, die mit zusätzlichen Schaltverbindungsebenen versehen ist, welche innerhalb der die Karte aufweisenden Mehrschicht-Schaltungsplatte geschichtet sind.
Eine typische Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die integrierten Schaltungschips 10 auf einer einzigen Hauptfläche der Karte 11 montiert sind, weist drei Stufen bzw. Ebenen von Schaltverbindungen auf: Eine Stufe ist die in Fig. 2 dargestellte Massespannungsebene, eine zweite Stufe bildet die Schaltverbindungen hauptsächlich in der x- bzw. Horizontalrichtung und die dritte Stufe bildet die Schaltverbindungen hauptsächlich in der y- bzw. Vertikalrichtung. Eine mehr ins einzelne gehende Darstellung der integrierten Schaltungschips und eines typischen Schaltverbindungsmusters, welches die zweite und dritte Schaltverbindungsebene einer Ausführungsform der Erfindung bildet, ist in Fig.3 dargestellt.
In Fig. 3 sind zwei der integrierten Schaltungschips 10a,10b auf einem Teil der Karte 11 montiert gezeigt. Die Schaltverbindungen mit den Anschlüssen des integrierten Schal-
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tungschips sind, beispielsweise, durch tragende Anschlüsse, Schwall-Löten oder Druckbonden bzw. Druckverbinden gebildet. Wenn das Druckverbinden angewendet wird, wird ein Stück biegsamen Polyimidfilms mit einem darauf gebildeten Schaltverbindungsmuster zwischen den Chipanschlüssen und .dem Schaltverbindungsmuster auf der Karte angebracht. Dann werden die Chipanschlüsse durch Druck mit dem Filmmuster verbunden bzw. verklebt und das Filmmuster wird
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mit dem Schaltverbindungsmuster auf der Karte verbunden bzw. verklebt. Das kann gemäß dem in der USA-Patentanmeldung, SN 147 577, beschriebenen Bondverfahren ausgeführt werden. Die Verwendung des Zwischenpolyimidfilms erleichtert die Herstellung des Systems und das Entfernen des Chips von der Karte, wenn ein Austausch erforderlich ist.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform bilden tragende Anschlüsse 24 Verbindungen von den integrierten Schaltungschips 10a und 10b zu dem Schaltverbindungsmuster auf der Karte. Das Oberflächenschaltverbindungsmuster 25, welches durch die ausgezogenen Linien dargestellt ist, stellt die Schaltverbindungen hauptsächlich in der Horizontalrichtung dar, während die Unterflächen- bzw. Unterseitenschaltverbindungen 26 (je nachdem), die durch die gestrichelten Linien dargestellt sind, Schaltverbindungen hauptsächlich in der Vertikalrichtung darstellen. Die Abmessungen der Schaltverbindungen sind in Bezug auf die Schaltungsgeschwindigkeit begrenzt, um übertragungsleitungsfreie Umgebungsbedingungen sicherzustellen. Die Schaltverbindungen sind, z.B., 0,11 mm (4,5 mils) breit und haben einen Mittenabstand von 0,2 mm (8 mil), wodurch ein Abstand von 0,09 mm (3,5 mil) zwischen den Schaltverbindungen gebildet ist. Die Durchführungsleiter 27 haben beispielsweise einen
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Querschnitt von 0,0026 mm (4 mils ) und einen Mittenabstand von 0,2 mm (8 mil).
Weil die nicht gekapselten Halbleiterchips 10 auf den Karten mit solch hoher Dichte montiert sind, ist die Notwendigkeit einer genauen Kontrolle der Übertragungsleitungsverbindungen beseitigt und es ergeben sich eine größere Ausnutzung und schnellere Schaltungen. Eine Gesamtschaltungsgeschwindigkeit von 500 pF kann in der fertigen Anordnung mit auf unter 25$ der Gesamtverzögerung ge- · haltenen Schaltverbindungsverzögerungen erzielt werden.
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Die Hauptbeitragenden zu der Schaltungsgeschwindigkeit sind Schaltungsfortpflanzungsverzögerungen, die die Schaltungsgeschwindigkeit aufgrund von Belastung und Schaltverbindungsfortpflanzungsverzögerung verschlechtern. Die Fortpflanzungsverzögerung ist im wesentlichen beseitigt und die Notwendigkeit einer genauen Kontrolle der Übertragungsleitungen ist deshalb verringert.
Gemäß Fig. 4A sind die Karten 11 mit hoher Dichte auf Mehrschicht-Schaltungsplatten 12 gestapelt, die die Schaltverbindungen zwischen den Karten besorgen und an die Leiter 19 und 21 der Masseebene der Karten 11 die erforderlichen Betriebsspannungen anliefern. Die Mehrschicht-Schaltverbindungsplatte 12 enthält ein starres Material, wie beispielsweise ein Keramikmaterial, um eine Rückwand für die Karten 11 zu bilden. Die Karten 11 stecken in Stecksockeln 13, welche einen Aufbau des Systems nach dem Baukastenprinzip gestatten und die Wartung und Herstellung des Systems erleichtern. Zweiundzwanzig der Steck.sockel 13, z.B., sind auf einer einzigen Schaltungsplatte 12 vorgesehen. Der Raumbedarf für eine einzige Schaltungsplatte, auf welcher die zweiundzwanzig Karten montiert sind, beträgt etwa 2,8 dm (1/10 cubic foot). Wegen der hohen Dichte von integrierten Schaltungen pro Karte 11 und der hohen Dichte von Karten auf der Schaltungsplatte 12 kann eine Schaltungsplatte mit zweiundzwanzig Karten die logischen Schaltungen ersetzen, die in gegenwärtig hergestellten fortschrittlichen Computersystemen einen Raum von
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etwa 140 dm (5 cubic feet) einnehmen. Entsprechend kann gemäß der Erfindung ein neuzeitliches Computersystern, welches sechsundzwanzig Schränke hat, die 0,45 m (1,5 Fuß) breit, 0,61 m (2 Fuß) tief und 1,83 m (6 Fuß) hoch sind, durch sechs Schränke ersetzt werden, die jeweils eine Grundfläche von 0,09 m (1 Quadratfuß) und eine Höhe von 0,45 m
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(1,5 Fuß) haben und sechzehn Schaltungsplatten mit zweiundzwanzig Karten pro Schaltungsplatte enthalten.
Jeder.der Stecksocket ist etwa 6,4 non (0,25")breit. Die Mehr-* schicht-Schaltverbindungsplatte für die zweiundzwanzig 89 mm-Karten hat eine Größe von angenähert 102 mm (4") auf 166 mm (6,5"). Die Schaltungsplatten 12 weisen, z.B., zehn Schichten von Schaltverbindungen auf, die zwischen das Keramikmaterial geschichtet sind, wobei zwei der zehn Schichten Spannungsebenen und die übrigen acht Schichten Signalebenen bilden, um die Karten zusammenzuschalten.
Band- und Mikrostripleitungen werden verwendet, um verhältnismäßig lange Schaltverbindungen auf den Schaltungsplatten herzustellen. Die Belastung längs dieser Bandleitungen ist auf eine einzige Belastung an dem Ende der Leitung beschränkt. Das gestattet die Verwendung von Übertragungsleitungen, wenn in besonderen Fällen erforderlich, mit Veiten Toleranzen, die verhältnismäßig leicht und wirtschaftlich herstellbar sind. Es werden Materialien, wie etwa Teflon, verwendet, die eine niedrige relative Dielektrizitätskonstante aufweisen, um die größten Fortpflanzungsgeschwindigkeiten und die höchsten Impedanzen zu erzielen.
In Fig. 4B ist eine Hauptfläche der Mehrschicht-Schaltungsplatte 12 gezeigt, auf welcher die
sind. Leiter 28 sind zur Verbindung mit Federkontakten 35 in den Sockeln 13 vorgesehen. Die Leiter 28 haben einen erweiterten Bereich 29, der den Leiter mit Durchführungsleitern 30 verbindet, welche die Verbindung zu Schaltverbindungen einer der Signalschichten der Mehrschicht-Schaltungsplatte 12 herstellen.
In der in Fig. 4B dargestellten Ausführungsform sind die Kontakte 35 der Sockel 13 angenähert 0,25 mm (10 Mil)
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breit, während die Ansätze, mit welchen sie verbunden sind, 0,38 mm (15 Mil) breit und 0,76 mm (30 Mil) lang sind. Die erweiterten Teile 29 der Leiter 28 haben eine
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Fläche von angenähert 0,023 mm (35 Quadratmil) und einen Mittenabstand von 1,25 mm (50 Mil), wodurch ein Abstand von 0,38 mm (15 Mil) zwischen den Leitern gebildet ist. Die Durchführungsleiter 30 haben einen Radius von angenähert 0,25 mm (10 Mil).
Die Sockel. 13, die die Karten 11 aufnehmen und die auf den Schaltungsplatten 12 angebracht sind, sind als Einzelheit in den Figuren 5A und 5B gezeigt. In Fig. 5A ist ein Sockel 13 gezeigt, in welcherdie Karten 11 dadurch, daß sie in Kanäle 32 eingeschoben werden, lösbar gehaltert werden. Die Eingangs/Ausgang-Kantenverbinder 22 der Karten 11 bilden mit den Federkontakten 35 der Sockel 13 elektrischen Kontakt.
Gemäß Fig. 5B bilden die Spannungs-und Massekantenverbinder 19 bzw. 20 mit einem Leiter 33 in den betreffenden Kanälen 32 elektrischen Kontakt. Die Kanäle 32 enthalten außerdem eine Arretierungsfeder 34, die durch den Druck, der gemäß der Stellung eines Nockens 36 ausgeübt wird, zunehmend gejspanrfc wird. Nachdem die Karte 11 in den Sockel 13 eingeführt ist, wird der Nocken 36 gedreht, um die Feder 34 zu spannen und um die Karte zu arretieren. Der Nocken 36 wird in der entgegengesetzten Richtung gedreht, um die Feder 34 zu entspannen, wenn die Karte zu Reparaturzwecken entnommen werden soll.
Eine oder mehrere der Untereinheiten, die jeweils eine Vielzahl der Karten 11 enthalten, welche in die auf den Schaltungsplatten 12 angebrachten Sockel 13 eingeführt sind, werden sodann zusammengebaut, um das komplexe Digitalsystem zu schaffen. Wenn mehrere Untereinheiten innerhalb derselben
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Baugruppe zusaramengeschaltet sind, sind die Schaltungsplatten 12, beispielsweise durch biegsame Verbinder mit kontrollierter Impedanz, elektrisch zusammengeschaltet. Die Untereinheiten sind in verhältnismäßig enger Nachbarschaft angeordnet, um die Ubertragungsleitungsfreiheit ■ des Systems aufrechtzuerhalten. Der Verbinder 44 aus biegsamer Folie ist in Fig. 4A gezeigt.
Wie oben bereits erwähnt, sind die Untereinheiten in einem Flüssigkeitskühlsystem eingeschlossen, um für die Wärmeübertragung zu sorgen, die für die erhöhte Leistungsdichte erforderlich ist, welche sich aus der größeren Dichte der integrierten Halbleiterschaltungen pro Einheitsvolumen ergibt; Konvektion und sprudelndes Sieden der Flüssigkeit sorgen für die erforderliche Kühlung, die durch Fremdkühlung mit Luft nicht erreicht werden kann. Die Flüssigkeitskühlsystem-Baugruppe 14 enthält, zum Beispiel, eine Flüssigkeitsschicht 36 von Fluorkohlenstoff und eine weitere Flüssigkeitsschicht 37, beispielsweise von Wasser. Die erstgenannte Flüssigkeitsschicht ist, beispielsweise, ein im Handel erhältlicher FC78-Fluorkohlenstoff der Firma 3-M Company, der sehr niedrige Dielektrizitätskonstanten besitzt, eine verhältnismäßig große Wärmekapazität hat und bei Temperaturen von 25 C bis 50 C siedet. Die Fluorkohlenstoffe beeinflussen den elektrischen Betrieb der nicht gekapselten integrierten Halbleiterschaltungen nicht und, aufgrund des relativ niedrigen Wärmewiderstandes von Silizium, können die Anschlußverbindungen jeder integrierten Schaltung unabhängig von der verbrauchten Leistung im wesentlichen auf derselben Temperatur gehalten werden. Die weitere Flüssigkeitsschicht ist der erstgenannten Flüssigkeitsschicht benachbart und wird zum Wärmeaustausch mit der erstgenannten Flüssigkeitsschicht mittels eines Einlasses 38 und
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eines Auslasses 39 zu einem Wärmeaustauscher ausserhalb der Systembaugruppe 14 verwendet. Plussigkeitskühlsysteme, die der in der Ausführungsform von Fig. 6 verwendeten Flüssigkeitskühlung ähnlich sind, sind in einem Aufsatz von S. Oktay, "Multi-Fluid Subdued Boiling; A Theoretical Analysis of Multi-Fluid Interface Bubbles", beschrieben, der in IBM Journal of Research and Development, September 1971, erschienen ist.
Mehrere Ausführungsformen der Erfindung sind oben im einzelnen beschrieben worden. Die Beschreibung von besonderen Ausführungsformen dient jedoch lediglich zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips. Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann eine Vielzahl von Abwandlungs- und Verbesserungsmöglichkeiten.
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Claims (15)

  1. Patentansprüche :
    ,-1./ Raumsparende Zusammenschaltungs- und Zusammenbauanordnung für komplexe Digitalsysteme, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Karten, welche jeweils eine Vielzahl von nicht gekapselten integrierten Halbleiterschaltungen aufweisen, die jeweils auf einer Hauptfläche der Karte montiert sind, durch eine Mehrschicht-Schaltungsplatte mit einer Vielzahl von Schaltverbindungsschichten zum Zusammenschalten der auf der Mehrschicht-Schaltungsplatte montierten Karten, und durch eine Baugruppe mit einem Flüssigkeitskühlsystem, wobei die Vielzahl von auf der Mehrschicht-Schaltungsplatte montierten Karten in ein flüssigen Kühlmittel innerhalb der Baugruppe eingetaucht ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Karten mindestens auf der Hauptfläche Schaltverbindungsmuster zum Zusammenschalten der nicht gekapselten integrierten Halbleiterschaltungselemente und tragende Anschlüsse aufweisen, die die nicht gekapselten integrierten Halbleiterschaltungselemente mit den Schaltverbindungsmustern verbinden.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Karten mindestens auf der Hauptfläche Schaltverbindungsmuster aufweisen und daß die nicht gekapselten integrierten Halbleiterschaltungselemente mit den Schaltverbindungsmustern durch Löten verbunden sind.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Karten auf mindestens einer ihrer Hauptflächen Schaltverbindungsmuster für die Verbindungen mit den nicht gekapselten integrierten Halbleiterschaltungsele-
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    menten aufweisen und daß die nicht gekapselten integrierten HaP-bleiterschaltungselemente mit diesen Schaltverbindungsmustern mittels Zwischenschaltverbindungsmustern verbunden sind, die auf flexiblem Polyimidfilm gebildet sind.
  5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Stecksockel, die auf den Mehrschicht-Schaltungsplatten montiert sind und die jeweils eine der Karten aufnehmen und die Schaltverbindungen zwischen diesen Karten "und der Mehrschicht-Schaltungsplatte herstellen.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5f dadurch gekennzeichnet, daß die Stecksockel eine Vielzahl von Federkontakten aufweisen, die mit Anschlußkontakten auf den Karten elektrischen Kontakt herstellen und die jeweils einzeln direkt auf Schaltverbindungsansätzen auf den Mehrschicht-Schaltungsplatten montiert sind.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Karten Kantenverbinder aufweisen, von welchen mindestens einer an jedem Ende jeder Karte angeordnet ist, um die auf der Karte montierten nicht gekapselten integrierten Halbleiterschaltungselemente mit Betriebsspannungen zu versorgen, und daß die Stecksockel an jedem Ende Kanäle mit Leiterstreifen aufweisen, die mit den Kantenverbindern der Karten elektrischen Kontakt bilden.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Arretierungsfeder innerhalb der Kanäle der Stecksockel,die durch einen drehbaren Nocken betätigbar ist, um die Karte in dem Sockel zu arretieren und um den elektrischen Kontakt zwischen den Kantenverbindern auf der Karte und den Leitern innerhalb der Kanäle sicherzustellen.
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  9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kühlmittel ein Fluorkohlenstoff ist.
  10. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch "gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitskühlsystem mehrere Flüssigkeiten aufweist, daß die Karten und die Mehrschicht-Schaltungsplatte in eine dieser Flüssigkeiten eingetaucht sind und daß eine weitere dieser Flüssigkeiten an die eine Flüssigkeit angrenzt, um aus der einen Flüssigkeit Wärme durch einen Wärmeaustauscher abzuführen.
  11. 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Karten mindestens drei Ebenen von Schaltverbindungen aufweisen, nämlich eine erste Ebene, die Schaltverbindungen hauptsächlich in der x-Richtung bildet, eine zweite Ebene, die Schaltverbindungen hauptsächlich in der y-Richtung bildet und eine dritte Ebene, die die erforderlichen Betriebsspannungen für die integrierten Halbleiterschaltungen zuführt.
  12. 12. Anordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Durchführungsleiter in den Karten, die die Schaltverbindungen in der ersten Ebene mit den Schaltverbindungen in der zweiten Ebene zusammenschalten.
  13. 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch mindestens eine Ebene von Schaltverbindungen, die die integrierten Schaltungschips auf den Karten zusammenschaltet, wobei der Abstand zwischen den integrierten Halbleiterchips ausreichend klein ist, so daß die Schaltverbindungen zwischen den integrierten Schaltungschips im wesentlichen nicht als1 Übertragungsleitungen wirken,und durch die Mehrschicht-Sdialtungsplatte, auf wel-
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    eher die Vielzahl von Karten dicht nebeneinander angeordnet sind und welche eine Vielzahl von Schaltverbindungsebenen aufweist und die Schaltverbindungen zwischen den Karten herstellt, wobei der Abstand zwischen den Karten ausreichend klein ist, so daß die Schaltverbindungen zwischen den Karten im wesentlichen nicht als Übertragungsleitungen wirken.
  14. 14. Verfahren zum Herstellen des raumsparend zusammengeschalteten und zusammengebauten komplexen Digitalsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch;
    a) Anbringen einer Vielzahl von nicht gekapselten integrierten Halbleiterschaltungschips auf einer Hauptfläche einer Vielzahl von Karten,
    b) Montieren dieser Vielzahl von Karten auf einer oder mehreren Mehrschicht-Schaltungsplatten, die jeweils eine Vielzahl von Schaltverbindungsschichten zum Zusammenschalten der Karten haben, und
    c) Einbauen der einen oder mehreren Mehrschicht-Schaltungsplatten mit den Karten in ein Flüssigkeitskühlsystem derart, daß die Schaltungsplatten und Karten in einem flüssigen Kühlmittel innerhalb der Kühlsystembaugruppe eingetaucht sind.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Karten auf der einen oder den mehreren Mehrschicht-Schaltungsplatten mittels Stecfesockeln montiert wird, die dafür vorgesehen sind, indem einzelne Federkontakte direkt auf Kontakten auf der Schaltungsplatte angebracht werden, indem darStecksocML über den Federkontakten angebracht wird und indem die Karten in die Sockel eingeführt werden, um zwischen· den Federkontakten und den Schaltverbindungsanschlüssen auf den Karten elektrischen Kontakt herzustellen,
    409826/0835
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