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DE102006044016A1 - Stackable functional layer for a modular microelectronic system - Google Patents

Stackable functional layer for a modular microelectronic system Download PDF

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DE102006044016A1
DE102006044016A1 DE102006044016A DE102006044016A DE102006044016A1 DE 102006044016 A1 DE102006044016 A1 DE 102006044016A1 DE 102006044016 A DE102006044016 A DE 102006044016A DE 102006044016 A DE102006044016 A DE 102006044016A DE 102006044016 A1 DE102006044016 A1 DE 102006044016A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
functional layer
conductor structure
wiring
electronic component
switching unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102006044016A
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Niedermayer
Andreas Ostmann
Haiko Morgenstern
Stephan Guttowski
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE102006044016A priority Critical patent/DE102006044016A1/en
Priority to PCT/EP2007/008300 priority patent/WO2008031633A1/en
Priority to DE112007002167T priority patent/DE112007002167A5/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10W72/00
    • H10W70/092
    • H10W70/611
    • H10W70/641
    • H10W72/01
    • H10W72/834
    • H10W90/00
    • H10W90/297

Landscapes

  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Funktionsschicht, welche geeignet ist für die vertikale Stapelung mit weiteren Funktionsschichten, und ein modulares mikroelektronisches System, welches eine Mehrzahl von gestapelten Funktionsschichten enthält. Erfindungsgemäß enthält die Funktionsschicht (1) eine die mindestens eine elektronische Komponente (2) elektrisch kontaktierende Leiterstruktur (3) und einen Träger (4), der die mindestens eine elektronische Komponente (2) und Leiterstruktur (3) trägt, auf, wobei die Leiterstruktur (3) Anschlusskontakte (5) für die elektrische vertikale Verbindung der mindestens einen elektronischen Komponente (2) mit zumindest einer weiteren Funktionsschicht aufweist, wobei die Leiterstruktur mindestens zwei alternative Verdrahtungen zur unterschiedlichen Belegung der Anschlusskontakte (5) durch die elektronischen Komponenten beinhaltet, wobei von den alternativen Verdrahtungen zumindest eine Verdrahtung auswählbar ist. Die Erfindung ermöglicht es, die Komplexität und den Platzbedarf einer vertikalen elektrischen Verdrahtung von gestapelten Funktionsschichten zu reduzieren.The invention relates to a functional layer which is suitable for vertical stacking with further functional layers, and to a modular microelectronic system which contains a plurality of stacked functional layers. According to the invention, the functional layer (1) contains a conductor structure (3) which electrically contacts the at least one electronic component (2) and a carrier (4) which carries the at least one electronic component (2) and conductor structure (3), wherein the conductor structure (3) connection contacts (5) for the electrical vertical connection of the at least one electronic component (2) having at least one further functional layer, wherein the conductor structure includes at least two alternative wiring for different assignment of the terminal contacts (5) by the electronic components, wherein the alternative wiring at least one wiring is selectable. The invention makes it possible to reduce the complexity and space requirements of vertical electrical wiring of stacked functional layers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Funktionsschicht, welche insbesondere für die Verwendung als Funktionsschicht innerhalb eines modular aufgebauten mikroelektronischen Systems, enthaltend mehrere übereinander gestapelter Funktionsschichten, geeignet ist, sowie ein derartiges modulares mikroelektronisches System.The The invention relates to a functional layer which is particularly suitable for use as a functional layer within a modular microelectronic structure Systems containing several superimposed stacked functional layers, is suitable, as well as such modular microelectronic system.

Modulare mikroelektronische Systeme sind grundsätzlich bekannt. So sind beispielsweise modular eingebettete Systeme bekannt, welche digitale Schaltungen zur Datenverarbeitung und zur Ablaufsteuerung und je nach Anwendung weitere Teilsysteme mit Sensoren und Schaltungen zur Messdatenverarbeitung, Aktuatoren mit Ansteuerung zur Positionierung der Sensorik, Antenne und Elektronik zur Hochfrequenzerzeugung/-auswertung sowie zur Steuerung der Kommunikation, und Energie versorgung und Bauelementen zum Energiemanagement aufweisen.modular Microelectronic systems are known in principle. Such are, for example modular embedded systems known which digital circuits for data processing and sequential control and depending on the application further subsystems with sensors and circuits for measuring data processing, Actuators with control for positioning the sensors, antenna and electronics for high frequency generation / evaluation and control communication, and energy supply and components for energy management.

Ein bekanntes Konzept ist, dass mikroelektronische System kostengünstig mit einer möglichst geringen Anzahl von Komponenten zu realisieren. Eine Möglichkeit hierfür ist es, den größten Teil der notwendigen Komponenten auf einem Halbleiterchip als "system-on-a-chip" zu integrieren. Bekannt sind beispielsweise 3D-IC-Technologien zur Realisierung mehrerer Transistorlagen auf einem Chip. Dem Vorteil der kleineren Chipabmaße stehen jedoch starke Ausbeuteprobleme und deutlich schlechtere Kenndaten im Vergleich zu 2D-IC's gegenüber.One known concept is that microelectronic system cost-effective with as small as possible Number of components to realize. One possibility for this is the biggest part to integrate the necessary components on a semiconductor chip as a "system-on-a-chip". For example, 3D IC technologies are known for the realization of several transistor layers on one chip. The advantage the smaller chip dimensions However, there are strong yield problems and significantly worse characteristics in comparison to 2D-IC's across from.

Ein weiteres Konzept ist, modulare mikroelektronische Systeme zu entwerfen, welche auf der Stapelung von Halbleiterchips und weiteren elektronischen Komponenten in Form planarer Schichten basieren. Die elektrische Verbindung der einzelnen Schichten, beispielsweise von Daten- und Steuerleitungen sowie Versorgungsleitungen, erfolgt vertikal. Mit einem derartigen Aufbau von übereinander gestapelten "Funktionsschichten" lassen sich hohe Integrationsdichten und Miniaturisierungsgrade erreichen.One another concept is to design modular microelectronic systems, which on the stack of semiconductor chips and other electronic Components are based in the form of planar layers. The electric Connection of the individual layers, for example of data and Control cables and supply lines are vertical. With such a structure of one above the other stacked "functional layers" can be high Achieve integration densities and degrees of miniaturization.

Die Druckschrift WO 03/005782 A2 offenbart beispielsweise ein modulares mikroelektronisches System, welches mehrere vertikal übereinander gestapelte Funktionsschichten aufweist. Eine Funktionsschicht enthält jeweils elektronische Komponenten, eine elektrische Leiterstruktur, welche die mikroelektronischen Komponenten elektrisch kontaktiert und einen Träger in welchen mikroelektronische Komponenten und Leiterstruktur eingebettet sind. Des Weiteren weist die Leiterstruktur Anschlusskontakte für die mikroelekt ronische Komponenten auf, wobei die Anschlusskontakte außen an der Stirnfläche des Trägers angeordnet sind. Mehrere derartige Funktionsschichten sind übereinander gestapelt und über die jeweils außen liegenden Anschlusskontakte der jeweiligen Leiterstruktur über eine Metallisierung elektrisch miteinander verbunden.The publication WO 03/005782 A2 discloses, for example, a modular microelectronic system having a plurality of functional layers stacked vertically one above the other. A functional layer contains in each case electronic components, an electrical conductor structure which electrically contacts the microelectronic components and a carrier in which microelectronic components and conductor structure are embedded. Furthermore, the conductor structure has connection contacts for the microelectronic components, wherein the connection contacts are arranged outside on the end face of the carrier. Several such functional layers are stacked on top of each other and electrically connected to each other via the respective outer terminal contacts of the respective conductor structure via a metallization.

Gegenüber der Verdrahtungsdichte horizontal angeordneter Verdrahtungen ist der Aufwand zur Erreichung hoher Verdrahtungsdichten im Bereich der vertikalen Kontakte deutlich höher. Dies macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn eine Vielzahl von Funktionsschichten miteinander elektrisch über vertikale Verbindungen miteinander verbunden werden müssen.Opposite the Wiring density of horizontally arranged wiring is the Effort to achieve high wiring densities in the field of vertical contacts significantly higher. This is especially noticeable when a variety of functional layers with each other electrically via vertical connections need to be connected to each other.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Funktionsschicht zu schaffen, welche es ermöglicht, die vertikale Verdrahtungskomplexität und insbesondere den Platzbedarf einer derartigen Verdrahtung erheblich zu reduzieren. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein modulares mikroelektronisches System zu schaffen.task Thus, it is the object of the present invention to provide a functional layer create, which makes it possible the vertical wiring complexity and especially the space requirements to significantly reduce such wiring. Another task The invention is to provide a modular microelectronic system create.

Diese Aufgaben werden durch eine Funktionsschicht und ein modulares mikroelektronisches System nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst.These Tasks are accomplished through a functional layer and a modular microelectronic system after the independent claims solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.advantageous Further developments are described in the dependent claims.

Die Erfindung schafft eine Funktionsschicht, welche geeignet ist für die vertikale Stapelung mit weiteren Funktionsschichten, enthalten mindestens eine elektronische Komponente, eine die mindestens eine elektronische Komponente elektrisch kontaktierende Leiterstruktur und einen Träger, der die mindestens eine elektrische Komponente und Leiterstruktur trägt, wobei die Leiterstruktur Anschlusskontakte für die elektrische vertikale Verbindung der mindestens einen elektronischen Komponente mit zumindest einer weiteren Funktionsschicht aufweist.The Invention provides a functional layer which is suitable for vertical Stacking with further functional layers, containing at least one electronic component, one which is at least one electronic Component electrically contacting conductor structure and a carrier, the which carries at least one electrical component and conductor structure, wherein the conductor structure connecting contacts for the electrical vertical Connection of the at least one electronic component with at least having a further functional layer.

Erfindungsgemäß beinhaltet die Leiterstruktur mindestens zwei alternative Verdrahtungen zu unterschiedlichen Belegung der Anschlusskontakte durch die elektronischen Komponenten, wobei von den alternativen Verdrahtungen zumindest eine Verdrahtung auswählbar ist.Included in the invention the conductor structure at least two alternative wiring to different assignment of the connection contacts by the electronic Components, wherein of the alternative wiring at least a wiring selectable is.

Aufgrund dessen, dass zwischen mehreren, alternativen Verdrahtungen gewählt werden kann, ist es beim Aufbau aus mehreren Funktionsschichten möglich, die am geeignetste Verdrahtung auszuwählen, um eine vorteilhafte vertikale Verdrahtung zu ermöglichen. Insbesondere der Platzbedarf zur vertikalen Verdrahtung der Funktionsschichten kann hiermit minimiert werden.by virtue of that's to choose between multiple, alternative wirings can, it is possible in the structure of several functional layers, the to select the most suitable wiring to a beneficial to allow vertical wiring. In particular, the space required for the vertical wiring of the functional layers can be minimized hereby.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn die Funktionsschichten in Form modular aufgebaut sind, d.h., funktional zusammenhängende elektronische Komponenten werden vorzugsweise auf einer Funktionsschicht zusammengefasst, und in verschiedenen Kombinationen zu einem mikroelektronischen modularen System aufbaubar sind. Je nach Kombination der einzelnen Funktionsschichten zu solch oder solch einem mikroelektronischen System kann eine andere elektrische vertikale Verdrahtung der Funktionsschichten besser geeignet sein. Erfindungsgemäß ist es möglich, zwischen verschiedenen Alternativen eine vertikale Verdrahtung auszuwählen und über die Wahl der Verdrahtung eine geeignete Belegung der vertikalen Anschlusskontakte einzustellen. Dies vereinfacht bei spielsweise Fertigungskonzepte mit sehr verschiedenen Zulieferern, da der Abstimmungsbedarf, was zumindest die Auslegung der vertikalen Anschlusskontakte betrifft, reduziert ist, wenn nicht sogar gar nicht mehr notwendig ist.The invention is particularly advantageous when the functional layers are modular in shape, ie, functionally connected electroni components are preferably combined on a functional layer, and can be built up in various combinations to form a microelectronic modular system. Depending on the combination of the individual functional layers to such or such a microelectronic system, another electrical vertical wiring of the functional layers may be better suited. According to the invention, it is possible to select a vertical wiring between different alternatives and to set a suitable assignment of the vertical connection contacts via the choice of the wiring. This simplifies example production concepts with very different suppliers, since the need for coordination, which concerns at least the interpretation of the vertical connection contacts, is reduced, if not even no longer necessary.

Es ist möglich, die Anschlusskontakte in verschiedenen Formen auszubilden, beispielsweise galvanisch in Form von Durchführungen oder Durchkontaktierungen, also eine galvanische Verbindung, die durch den Träger hindurchtritt, oder Seitenkontakte, oder drahtlos über kapazitiv, induktiv oder elektromagnetisch (Antennen) koppelnde Elemente. Zur Unterstützung der drahtlos koppelnden Elemente können dielektrische und/oder weichmagnetische Materialien eingesetzt werden.It is possible, form the terminal contacts in various forms, for example galvanic in the form of feedthroughs or vias, so a galvanic connection by the carrier passes, or side contacts, or wirelessly via capacitive, inductively or electromagnetically (antennas) coupling elements. to support the wireless coupling elements may be dielectric and / or soft magnetic materials are used.

Die Funktionsschicht kann derart aufgebaut sein, dass verschiedene solcher Verbindungstechnologien unterstützt werden, um abhängig von den Anforderungen, beispielsweise was Zuverlässigkeit und Kosten angeht, eine geeignete vertikale Verdrahtung zu ermöglichen.The Functional layer may be constructed such that various such Supported connection technologies become dependent of the requirements, for example in terms of reliability and costs, to allow a suitable vertical wiring.

Dadurch, dass der Entflechtungsaufwand der vertikalen Verdrahtung durch Wahl der Belegung der Anschlusskontakte auf der Funktionsschicht reduzierbar ist, ist es möglich, extrem kleine und damit leichte Module zu realisieren. Derartige Module können eine deutlich höhere Robustheit aufweisen, die selbst einen sicheren Betrieb in rauen Umgebungen, beispielsweise in Umgebungen, in welchen das Bauteil hohen Beschleunigungen ausgesetzt ist, erlauben.Thereby, that the unbundling effort of the vertical wiring by choice the assignment of the connection contacts on the functional layer reducible is, is it possible to realize extremely small and therefore lightweight modules. such Modules can a much higher one Robustness, even a safe operation in rough Environments, for example, in environments where the component allow high accelerations.

Es ist insbesondere möglich, mehr Anschlusskontakte als von den elektronischen Komponenten benötigt vorzusehen.It is possible in particular Provide more terminals than required by the electronic components.

Als vertikale Verdrahtungen, welche seitlich des Stapels der Funktionsschichten aufgebracht werden, eignen sich beispielsweise Dünnfilmsubstrate auf Basis von einer Keramik oder Silizium, Dickschichtsubstrate auf Basis einer Keramik, laminierte Substrate, insbesondere Leiterplatten, Metalldrähte (gelötet oder gebondet), Leitpaste oder eine laserstrukturierte Metallisierung.When vertical wirings, which are laterally of the stack of functional layers are suitable, for example, thin film substrates based on a ceramic or silicon, thick film substrates based on a Ceramics, laminated substrates, in particular printed circuit boards, metal wires (soldered or Bonded), conductive paste or a laser-structured metallization.

Elektronische Komponenten können insbesondere mikroelektronische Bauteile, beispielsweise SMD-Bauteile oder Halbleiterchips sein, oder aber auch Bauteile wie beispielsweise Antennen, Batterien, Sensoren, Schwingquarze, Aktoren, Signalgeber, Resonatoren und EMV-Filter.electronic Components can in particular microelectronic components, for example SMD components or semiconductor chips, or even components such as Antennas, batteries, sensors, quartz crystals, actuators, signal generators, resonators and EMC filters.

Als Träger kommen insbesondere starre Materialien in Betracht, beispielsweise aus Keramik, Silizium oder Epoxydharz, womit der Träger zur mechanischen Stabilität der Funktionsschicht beiträgt. Grundsätzlich sind auch flexible Träger, beispielsweise Polymerfolien, möglich. Die elektronischen Komponenten können dabei auf dem Träger angeordnet sein, oder aber auch in diesem eingebettet sein. Letzteres kann beispielsweise durch einen Verguss mit einem Harz, beispielsweise einem Epoxydharz, erreicht werden. Für einen Verguss besitzt der Träger vorzugsweise eine starre Grundplatte, beispielsweise aus einem der oben angegebenen Materialien.When carrier especially rigid materials are considered, for example made of ceramic, silicon or epoxy resin, whereby the carrier for mechanical stability the functional layer contributes. Basically also flexible carriers, For example, polymer films, possible. The electronic components can while on the carrier be arranged, or even be embedded in this. The latter For example, by potting with a resin, for example an epoxy resin. For a casting has the Carrier preferably a rigid base plate, for example from one of the above Materials.

Die elektrischen Verbindungsleitungen der Leiterstruktur können auf verschiedene Art und Weise realisiert werden, beispielsweise durch Aufdampfen einer Metallstruktur oder durch einen Ätzprozess einer schon vorhandenen Metalllage. Je nach Bedarf kann die Leiterstruktur auch mehrschichtig sein.The electrical connection lines of the conductor structure can on different ways are realized, for example by Vapor deposition of a metal structure or by an etching process of a already existing metal layer. Depending on requirements, the conductor structure also be multilayered.

Die Form der Funktionsschicht ist vorzugsweise planar, wodurch ein Stapel der Funktionsschicht mit weiteren Funktionsschichten erleichtert ist. Vorzugsweise ist die Form der Funktionsschicht quaderförmig. Dies kann beispielsweise durch einen Verguss erreicht werden.The Form of the functional layer is preferably planar, whereby a stack the functional layer is facilitated with further functional layers. Preferably, the shape of the functional layer is cuboid. This can be achieved for example by potting.

Erfindungsgemäß ist es insbesondere möglich, nach der Anordnung der elektronischen Komponenten auf dem Träger und deren Kontaktierung mit der Leiterstruktur die Belegung der Anschlusskontakte durch die Wahl einer der alternativen Verdrahtungen zu bestimmen.It is according to the invention especially possible after the arrangement of the electronic components on the support and their contact with the conductor structure, the assignment of the connection contacts by choosing one of the alternative wirings.

Modulare mikroelektronische Systeme mit einer erfindungsgemäßen Funktionsschicht eignen sich für vielfältige Anwendungen, insbesondere für Anwendungen mit integrierter Sensorik und Funkkommunikation, beispielsweise zur Aufzeichnung von Umweltbedingungen, Verfolgung der Bewegung von beweglichen Objekten, Warnung vor Materialermüdung bei rotierenden Teilen, Bestandserweitung und -kontrolle, Realisierung von virtuellen Tastaturen, Bestimmung von Produktqualität und Unterstützung von Behinderten.modular microelectronic systems with a functional layer according to the invention are suitable for diverse Applications, especially for applications with integrated sensors and radio communication, for example for recording environmental conditions, tracking the movement of moving objects, warning of material fatigue in rotating parts, Inventory extension and control, realization of virtual keyboards, determination of product quality and support from Disabled.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Leiterstruktur zumindest teilweise derart ausgebildet, dass die Wahl der Verdrahtung durch das Auftrennen von Teilen der Leiterstruktur erfolgen kann.A advantageous development of the invention provides that the conductor structure at least partially designed such that the choice of wiring by the separation of parts of the conductor structure can take place.

Ein derartiges Auftrennen ist, je nach Ausbildung der Leiterstruktur, beispielsweise durch ein Abtragen oder partielles Aufschmelzen eines Teilbereiches der Leiter möglich.One Such separation is, depending on the design of the conductor structure, for example, by ablation or partial melting of a Part of the ladder possible.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Leiterstruktur derart ausgebildet ist, dass ein mehrfacher Wechsel der Verdrahtungen möglich ist.A Further advantageous embodiment provides that the conductor structure is designed such that a multiple change of the wiring is possible.

Vorzugsweise ist die Leiterstruktur derart ausgebildet, dass ein Zurückwechseln auf schonmals gewählte Verdrahtungen möglich ist. Vorzugsweise ist auch ein beliebiges Hin- und Herwechseln zwischen zumindest einen Teil der Verdrahtungen möglich.Preferably the conductor structure is designed such that a change back on already chosen Wiring possible is. Preferably, any back and forth between at least some of the wiring possible.

Durch eine derartige Ausbildung der Leiterstruktur wird beispielsweise ermöglicht, die Funktionsschicht mehrfach zum Aufbau verschiedener Systeme zu verwenden.By Such a configuration of the conductor structure becomes, for example allows the functional layer several times to build different systems use.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Leiterstruktur eine steuerbare Umschalteinheit aufweist, durch die die Verdrahtung mehrfach wechselbar ist.A advantageous development of the invention provides that the conductor structure has a controllable switching unit through which the wiring several times is changeable.

Ein Beispiel für eine derartige Umschalteinheit ist eine Anordnung von Relais, durch die die elektrischen Verbindungsleitungen der Leiterstruktur unterschiedlich miteinander zu verschiedenen Verdrahtungen kombiniert werden können. Vorzugsweise ist die Umschalteinheit eine elektronisch steuerbare mikroelektronische Komponente. Besonders bevorzugt ist, wenn die Umschalteinheit programmierbar ist.One example for Such a switching unit is an arrangement of relays, through the different the electrical connection lines of the conductor structure can be combined with each other to different wiring. Preferably the switching unit is an electronically controllable microelectronic Component. It is particularly preferred if the switching unit is programmable is.

Dadurch, dass ein mehrfacher Wechsel der Verdrahtungen möglich ist, ist es möglich, die Anschlüsse, vorzugsweise durch die elektronischen Komponenten der Funktionsschicht, mehrfach zu belegen. Je nach Bedarf könnte in diesem Falle die eine oder die andere elektronische Komponente mit einem Teil der Anschluss kontakte über einen Wechsel der Verdrahtungen miteinander elektrisch verbunden werden. Elektronische Komponenten verschiedener Funktionsschichten können über eine reduzierte Anzahl von Anschlusskontakten miteinander kommunizieren, in dem die Anschlusskontakte funktionsabhängig unterschiedlich belegt werden.Thereby, that a multiple change of the wiring is possible, it is possible that the Connections, preferably by the electronic components of the functional layer, prove several times. Depending on requirements, in this case, the one or the other electronic component with a part of the connection contacts over a Change the wiring to be electrically connected to each other. Electronic components of different functional layers can be connected via one reduced number of connection contacts communicate with each other, in which the connection contacts functionally differently occupied become.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Umschalteinheit über zumindest eine elektronische Komponente der Funktionsschicht steuerbar ist.A Further advantageous development provides that the switching unit over at least an electronic component of the functional layer is controllable.

Dies ermöglicht es, dass die Funktionsschicht je nach Bedarfsfall automatisch zumindest einen Teil der Verdrahtungen wechseln kann.This allows it, that the functional layer automatically as needed, at least can change part of the wiring.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Umschalteinheit über zumindest einen Anschlusskontakt steuerbar ist.A Further advantageous development provides that the switching unit over at least a connection contact is controllable.

Eine derartige Weiterbildung ist beispielsweise für eine einmalige Festlegung der Verdrahtung während der Integration der Funktionsschicht in einem mikroelektronischen modularen System geeignet. Dies ist in vielen Fällen ausreichend. Die Anschlüsse für die Programmierung der Umschalteinheit brauchen in diesem Falle nicht weiter verdrahtet zu werden.A Such development is for example for a one-time determination the wiring during the integration of the functional layer in a microelectronic modular system suitable. This is sufficient in many cases. The connections for programming the switching unit need not be wired in this case too become.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Leiterstruktur derart ausgebildet ist, dass ein mehrfacher Wechsel der Verdrahtungen im Betriebszustand der Funktionsschicht möglich ist.A Further advantageous development of the invention provides that the conductor structure is designed such that a multiple change the wiring in the operating state of the functional layer is possible.

Dies kann beispielsweise durch eine weiter oben schon beschriebene Umschalteinheit realisiert werden.This For example, by a switchover unit already described above will be realized.

Beispielsweise kann die Umschalteinheit derart pro grammiert sein, dass sie in einer festen zeitlichen Folge die Verdrahtungen wechselt. Ebenso ist es möglich, dass die Umschalteinheit derart ausgebildet ist, dass diese aufgrund von Signalen von mit der Umschalteinheit verbundenen elektronischen Komponenten die Verdrahtung während des Betriebszustandes wechselt. Die elektronischen Komponenten können dabei auf der Funktionsschicht liegen, auf der sich die Umschalteinheit befindet, oder aber auch elektronische Komponenten sein, die insbesondere auf anderen Funktionsschichten angeordnet sind und über eine vertikale elektrische Verbindung über einen der Anschlusskontakte mit der Umschalteinheit verbindbar sind.For example the switching unit can be programmed in such a way that they are in one fixed time sequence the wiring changes. It is the same possible, that the switching unit is designed such that it due to of signals from electronic components connected to the switching unit the wiring during of the operating state changes. The electronic components can do this lie on the functional layer on which the switching unit or be electronic components, in particular are arranged on other functional layers and over a vertical electrical connection via one of the connection contacts can be connected to the switching unit.

Diese vorteilhafte Weiterbildung ermöglicht insbesondere eine Mehrfachbelegung der Anschlusskontakte. Hiermit ist eine erhebliche Reduzierung der Komplexität und des Aufwandes für die vertikale Verdrahtung möglich.These advantageous development allows in particular a multiple assignment of the connection contacts. This is a significant Reduction of complexity and the effort for the vertical wiring possible.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Anschlusskontakte zur Steuerung der Umschalteinheit zumindest teilweise ausschließlich von der Umschalteinheit einfach belegt sind.A Further advantageous embodiment provides that the connection contacts for controlling the switching unit at least partially exclusively by the switching unit are simply occupied.

Die Anschlusskontakte zur Steuerung der Umschalteinheit besitzen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, keine weitere Funktionalität.The Connection contacts for controlling the switching unit have at least partially, preferably completely, no further functionality.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anschlusskontakte zur Steuerung der Umschalteinheit zumindest teilweise mehrfach belegt sind.A Further advantageous development of the invention provides that the connection contacts for controlling the switching unit at least partially occupied several times.

Dies ist beispielsweise sinnvoll, wenn mit verschiedenen Mitteln die Umschalteinheit gesteuert werden soll, beispielsweise mit mehreren elektronischen Komponenten.This is useful, for example, if with various means the switching unit to be controlled, for example, with several electronic components.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass zumindest zwischen einem Anschlusskontakt und einer elektronischen Komponente durch Wahl der Verdrahtung eine Treiberstufe zwischenschaltbar ist.A Another advantageous embodiment provides that at least between a connection contact and an electronic component by choice Wiring a driver stage is zwischenschaltbar.

Unter einer Treiberstrufe soll eine als Eingangs- und/oder Ausgangsstufe ausgebildete Vorrichtung verstanden werden, beispielsweise eine Vorrichtung, über welche eine Impedanzanpassung von Signalein- und -ausgängen möglich ist, Signalaufbereitungsstufen zur Unterstützung drahtloser vertikaler Verbindungen auf Basis kapazitiver, induktiver und/oder elektromagnetischer Kopplung, oder Bustreiber, die Datenbussysteme zur seriellen Datenübertragung unterstützen. Im Falle von Bautreiberstufen wird hier eine ergänzende Steuereinheit zur Umsetzung eines Busprotokolls als Bestandteil der Treiberstufe angesehen.Under a driver circuits designed as an input and / or output stage Device are understood, for example, a device, via which an impedance matching of signal inputs and outputs is possible, signal conditioning stages for support wireless vertical connections based on capacitive, inductive and / or electromagnetic coupling, or bus drivers, the data bus systems for serial data transmission support. In the case of Bautreiberstufen here is a supplementary control unit for implementation a bus protocol as part of the driver stage.

Selbstverständlich können derartige Treiberstufen auch als Teil einer unveränderbaren Verdrahtung fest in der Leiterstruktur integriert sein.Of course, such Driver stages also known as part of an unchangeable wiring be integrated in the ladder structure.

Des Weiteren schafft die Erfindung ein modulares mikroelektronisches System, enthaltend mehrere vertikal übereinander gestapelte Funktionsschichten, wobei eine Funktionsschicht mindestens eine elektronische Komponente, mindestens einen vertikalen Anschlusskontakt und eine Leiterstruktur, die die mindestens eine elektronische Komponente mit den mindestens einen vertikalen Anschlusskontakt elektrisch verbindet, enthält, und die Funktionsschichten über ihre jeweiligen Anschlusskontakte vertikal miteinander elektrisch verbunden sind. Erfindungsgemäß ist mindestens eine Funktionsschicht eine Funktionsschicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.Of Furthermore, the invention provides a modular microelectronic System comprising a plurality of functional layers stacked vertically above one another, wherein a functional layer comprises at least one electronic component, at least one vertical terminal contact and a conductor structure, the the at least one electronic component with the at least electrically connects a vertical terminal contact contains, and the functional layers over their respective terminal contacts vertically to each other electrically are connected. According to the invention, at least one Functional layer, a functional layer according to one of claims 1 to 11th

Vorzugsweise sind mehrere erfindungsgemäße Funktionsschichten in einem derartigen modularen System integriert.Preferably are several functional layers according to the invention integrated in such a modular system.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen, welche durch mehrere Figuren dargestellt sind, näher erläutert.The Invention will now be described with reference to embodiments, which several figures are shown, explained in more detail.

Dabei zeigtthere shows

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funktionsschicht, 1 a schematic representation of an embodiment of a functional layer according to the invention,

2 eine erste Ausführungsform eines Trägers einer Funktionsschicht mit zu einer erfindungsgemäßen Leiterstruktur gehören Verbindungsleitungen und Anschlusskontakten, 2 A first embodiment of a carrier of a functional layer having a conductor structure according to the invention includes connecting lines and connecting contacts.

3 eine zweite Ausführungsform eines Trägers und zu einer Leiterstruktur gehörenden Verbindungsleitungen und Anschlusskontakten, 3 A second embodiment of a carrier and a conductor structure belonging to connecting lines and terminals,

4 eine dritte Ausführungsform eines Trägers und zu einer Leiterstruktur gehörenden Verbindungsleitungen und Anschlusskontakten, 4 A third embodiment of a carrier and connecting lines and connecting contacts belonging to a conductor structure,

5 eine vierte Ausführungsform eines Trägers und zu einer Leiterstruktur gehörenden Verbindungsleitungen und An schlusskontakten, 5 4 shows a fourth embodiment of a carrier and connecting lines belonging to a conductor structure and terminal contacts,

6 eine fünfte Ausführungsform eines Trägers mit zu einer Leiterstruktur gehörenden Anschlusskontakten, 6 5 shows a fifth embodiment of a carrier with connection contacts belonging to a conductor structure,

7 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen modularen mikroelektronischen Systems, und 7 a first embodiment of a modular microelectronic system according to the invention, and

8 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen modularen mikroelektronischen Systems. 8th A second embodiment of a modular microelectronic system according to the invention.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Funktionsschicht 1.The 1 shows a schematic representation of a functional layer according to the invention 1 ,

Die Funktionsschicht 1 enthält mehrere elektronische Komponenten 2, in diesem Falle elektronische Komponenten, welche einen Speicher, einen Controller oder einen Funksender realisieren, eine die elektronischen Komponenten elektrisch kontaktierende Leiterstruktur 3 und einen (hier nicht dargestellten) Träger 4, der die elektronischen Komponenten 2 und die Leiterstruktur 3 trägt. Die Leiterstruktur 3 weist Anschlusskontakte 5 für die elektrische vertikale Verbindung der elektronischen Komponenten 2 mit zumindest einer weiteren Funktionsschicht (hier nicht dargestellt) auf.The functional layer 1 contains several electronic components 2 , In this case, electronic components, which realize a memory, a controller or a radio transmitter, a the electronic components electrically contacting conductor structure 3 and a carrier (not shown) 4 that the electronic components 2 and the ladder structure 3 wearing. The ladder structure 3 has connection contacts 5 for the electrical vertical connection of the electronic components 2 with at least one further functional layer (not shown here).

Die hier gezeigte Leiterstruktur 3 weist vier Arten von Verbindungsleitungen auf: Empfindliche Signalleitungen 3a, beispielsweise für die Übertragung von hochfrequenten Signalen, Versorgungsleitungen 3b für die Energieversorgung, Steuerleitungen 3c und Datenleitungen 3d. Die Versorgungsleitungen 3b und empfindlichen Signalleitungen 3a sind dabei unveränder bar mit vertikalen Anschlusskontakten 5 verbunden. Die Datenleitungen 3d und Steuerleitungen 3c sind über eine programmierbare Umschalteinheit 7, die als SMD-Komponente ausgebildet ist, mit weiteren Anschlusskontakten 5 verbunden.The conductor structure shown here 3 has four types of connection lines: Sensitive signal lines 3a For example, for the transmission of high-frequency signals, supply lines 3b for the power supply, control cables 3c and data lines 3d , The supply lines 3b and sensitive signal lines 3a are thereby unveränder bar with vertical connection contacts 5 connected. The data lines 3d and control lines 3c are via a programmable switching unit 7 , which is designed as an SMD component, with further connection contacts 5 connected.

Die Umschalteinheit 7 ist derart ausgebildet, dass die Belegung der Anschlusskontakte 5 durch die Datenleitungen 3d und Steuerleitungen 3c gewechselt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die steuerbare Umschalteinheit 7 mittels Relais verschiedene Verbindungsleitungen der Leiterstruktur miteinander verschalten kann. Damit ist es möglich, mittels der steuerbaren Umschalteinheit 7 mehrere alternative Verdrahtungen zur unterschiedlichen Belegung der Anschlusskontakte 5 durch die elektronischen Komponenten 2 zu wählen.The switching unit 7 is designed such that the assignment of the connection contacts 5 through the data lines 3d and control lines 3c can be changed. This is achieved by that the controllable switching unit 7 Relay different interconnections of the conductor structure can interconnect by means of relays. This makes it possible, by means of the controllable switching unit 7 several alternative wiring for different assignment of the connection contacts 5 through the electronic components 2 to choose.

Durch die Umschalteinheit 7 Relais ist die Verdrahtung beliebig oft wechselbar. Insbesondere ist ein beliebig oft wiederholbares Hin- und Herwechseln zwischen verschiedenen Verdrahtungen möglich.Through the switching unit 7 Relay, the wiring is interchangeable as often as desired. In particular, an arbitrary often repeatable switching back and forth between different wiring is possible.

Die Umschalteinheit 7 ist über eine elektronische Komponente 2 der Funktionsschicht steuerbar. Hierfür ist de Umschalteinheit 7 über eine elektrische Verbindungsleitung 8 mit der elektronischen Komponente 2 verbunden.The switching unit 7 is about an electronic component 2 the functional layer controllable. This is de switching unit 7 via an electrical connection line 8th with the electronic component 2 connected.

Des Weiteren ist die Umschalteinheit 7 über einen Anschlusskontakt 9 steuerbar. In diesem Fall ist der Anschlusskontakt 9 zur Steuerung der Umschalteinheit einfache belegt. Alternativ ist es ebenfalls möglich, einen derartigen Anschlusskontakt mehrfach zu belegen.Furthermore, the switching unit 7 via a connection contact 9 controllable. In this case, the connection contact 9 to control the switching unit simple occupied. Alternatively, it is also possible to occupy several times such a connection contact.

Des Weiteren ist die programmierbare Umschalteinheit 7 derart ausgebildet, dass auch ein Wechsel der Verdrahtungen während des Betriebszustandes der Funktionsschicht möglich ist. Insbesondere können über die elektrische Verbindungsleitung 8 zumindest ein Teil der elektronischen Komponenten 2 im Betriebszustand der Funktionsschicht selbständig die Verdrahtung und damit die Belegung der Anschlusskontakte 5 wechseln.Furthermore, the programmable switching unit 7 designed such that a change of the wiring during the operating state of the functional layer is possible. In particular, via the electrical connection line 8th at least part of the electronic components 2 in the operating state of the functional layer independently the wiring and thus the assignment of the connection contacts 5 switch.

Zwischen den Steuerleitungen 3c und Datenleitungen 3d und den Anschlusskontakten 5, also zwischen den elektronischen Komponenten 2 und den Anschlusskontakten 5, sind mittels der Umschalteinheit 7 Treiberstufen 10 zwischenschaltbar.Between the control lines 3c and data lines 3d and the connection contacts 5 that is, between the electronic components 2 and the connection contacts 5 , are by means of the switching unit 7 driver stages 10 zwischenschaltbar.

Insbesondere sind zwischen Steuerleitungen 3c und Datenleitungen 3d Treiberstufen 10 für die Impedanzanpassung von Signalein- und -ausgängen, Signalaufbereitungsstufen zur Unterstützung drahtloser vertikaler Verbindungen auf Basis kapazitiver, induktiver oder elektromagnetischer Kopplung oder Bustreiber zur seriellen Datenübertragung zwischenschaltbar.In particular, between control lines 3c and data lines 3d driver stages 10 for the impedance matching of signal inputs and outputs, signal conditioning stages to support wireless vertical connections based on capacitive, inductive or electromagnetic coupling or bus driver for serial data transfer between switched.

Des Weiteren ist die Umschalteinheit 7 über einen Multiplexer 11 elektrisch direkt mit den Anschlusskontakten 5 verbunden. Auf diese Weise können die Anschlüsse währen der Fertigung bzw. durch äußere, jedoch systeminterne andere elektronische Komponenten mit Hilfe entsprechender Signalfolgen umkonfiguriert werden.Furthermore, the switching unit 7 via a multiplexer 11 electrically directly with the connection contacts 5 connected. In this way, the connections can be reconfigured during production or by external, but intrinsic other electronic components using appropriate signal sequences.

Die 2 bis 6 zeigen mehrere Ausführungsformen eines Trägers 4 mit Verbindungsleitungen und Anschlusskontakten 5 einer Leiterstruktur 3.The 2 to 6 show several embodiments of a carrier 4 with connecting cables and connection contacts 5 a ladder structure 3 ,

2 zeigt eine Ausführungsform, in der die verti kalen Anschlusskontakte 5 als Seitenrandkontakte 5a ausgebildet sind, und diese sich an einer Außenkante des Trägers 4a befinden. 2 shows an embodiment in which the verti cal terminal contacts 5 as a page edge contacts 5a are formed, and this at an outer edge of the carrier 4a are located.

Die Seitenrandkontakte 5a sind über Verbindungsleitungen 3e einer Leiterstruktur mit horizontalen Anschlusskontakten 30a kontaktiert. Die horizontalen Anschlusskontakte 30a sind für den Anschluss von elektronischen Komponenten oder weiteren Verbindungsleitungen vorgesehen. Die Verbindungsleitungen werden durch eine auf der Oberfläche des Trägers 4a gebildete metallische Schicht gebildet.The page edge contacts 5a are over interconnections 3e a conductor structure with horizontal connection contacts 30a contacted. The horizontal connection contacts 30a are intended for the connection of electronic components or other connecting lines. The connecting lines will pass through one on the surface of the carrier 4a formed formed metallic layer.

3 zeigt eine Ausführungsform, in der die Anschlusskontakte 5 als Durchkontaktierungen 5b, welche durch den Träger 4b vollständig hindurchtreten, ausgebildet sind. 3 shows an embodiment in which the terminal contacts 5 as vias 5b which by the carrier 4b completely pass through, are formed.

Die Durchkontaktierungen sind mit einem Metall gefüllt. Die horizontalen Außenflächen der Durchkontaktierungen sind planar.The Through holes are filled with a metal. The horizontal outer surfaces of the vias are planar.

4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Anschlusskontakte für die vertikale Verdrahtung als Seitenrandkontakte 5c ausgebildet sind, welche sich an der Außenkante des Trägers 4c befinden. Die Anschlusskontakte 5c sind als schalenförmige metallische Elemente ausgebildet, welche in den Außenrand des Trägers 4c eingebettet sind. An den Außenflächen, d.h., an der Ober- und Unterseite des Trägers 4c, sind die Seitenrandkontakte planar ausgebildet. 4 shows an embodiment in which the terminals for the vertical wiring as side edge contacts 5c are formed, which are located on the outer edge of the carrier 4c are located. The connection contacts 5c are formed as cup-shaped metallic elements, which in the outer edge of the carrier 4c are embedded. On the outer surfaces, ie, on the top and bottom of the carrier 4c , the side edge contacts are planar.

5 zeigt eine Ausführungsform, bei denen die Anschlusskontakte für die vertikale Verbindung als Durchkontaktierung 5d und Seitenrandkontakte 5f auf einem Träger 4d ausgebildet sind. Alternativ ist eine Reservierung von Flächen möglich, die später zur Realisierung von Durchkontaktierungen genutzt werden können. 5 shows an embodiment in which the connection contacts for the vertical connection as a via 5d and margin contacts 5f on a carrier 4d are formed. Alternatively, a reservation of areas is possible, which can be used later for the realization of vias.

Mehrere horizontale Anschlusskontakte 30b, die für den Anschluss von elektronischen Komponenten oder weiteren Verbindungsleitungen vorgesehen sein können, und die vertikalen Anschlusskontakte 5f und 5d sind durch ein Raster von Verbindungsleitungen 3f, hier sich auf der Oberfläche des Trägers 4d verlaufende Leiterbahnen aus Kupfer, miteinander elektrisch miteinander verbunden. Durch ein Auftrennen der Verbindungsleitungen 3f, hier beispielsweise über einen Ätzprozess, ist es möglich, die Verdrahtung zu ändern, beispielsweise die horizontalen Anschlusskontakte 30b eindeutig den Anschlusskontakten 5f und/oder 5g zuzuordnen.Several horizontal connection contacts 30b , which may be provided for the connection of electronic components or other connecting lines, and the vertical connection contacts 5f and 5d are through a grid of interconnections 3f , here on the surface of the carrier 4d extending conductor tracks made of copper, electrically interconnected. By disconnecting the connecting lines 3f Here, for example, via an etching process, it is possible to change the wiring, for example, the horizontal terminals 30b clearly the connection contacts 5f and or 5g assigned.

6 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines Trägers mit Anschlusskontakten 5. Die Anschlusskontakte sind zum einen als Elektroden 5g für die Bildung kapazitiver Elemente, zum anderen als induktive Elemente 5h ausgebildet. Die induktiven Elemente 5h werden in diesem Fall durch Leiterbahnen gebildet. Zur Verdeutlichung der Funktion der kapazitiven bzw. induktiven Anschlusskontakte zeigt 6 einen identisch gestalteten Träger 4e' mit identisch ausgebildeten Anschlusskontakten 5g' und 5h'. Träger 4 und 4e' sind übereinander gestapelt, wodurch die Anschlusskontakte 5g und 5g' ein kapazitives Element bilden, und die Felder der induktiven Elemente 5h und 5h' ineinander greifen können. 6 shows a fifth embodiment of a carrier with connection contacts 5 , The connection contacts are on the one hand as electrodes 5g for the formation of capacitive elements, as well as inductive elements 5h educated. The inductive elements 5h are formed in this case by interconnects. To clarify the function of the capacitive or inductive terminal contacts shows 6 an identically designed carrier 4e ' with identically designed connection contacts 5g ' and 5h ' , carrier 4 and 4e ' are stacked on top of each other, making the connection contacts 5g and 5g ' form a capacitive element, and the fields of the inductive elements 5h and 5h ' can mesh.

Die Elektroden 5g und 5g' sind in diesem Ausführungsbeispiel mit einem dielektrischen Material beschichtet. Des Weiteren ist im Bereich der induktiven Ele mente 5h und 5h' ein weichmagnetische Material angeordnet, um die induktive Kopplung zu verstärken.The electrodes 5g and 5g ' are coated in this embodiment with a dielectric material. Furthermore, in the field of inductive ele ments 5h and 5h ' a soft magnetic material arranged to reinforce the inductive coupling.

7 zeigt eine erste Ausführungsform eines mikroelektronischen Systems, hier einen modular aufgebauten Funksensor. 7 shows a first embodiment of a microelectronic system, here a modular radio sensor.

Der Funksensor enthält mehrere übereinander vertikal gestapelte Funktionsschichten. Die Basis bildet eine Energieversorgung 20, es folgt ein erster Speicher 21a, ein zweiter Speicher 21b, eine Logik 22, eine Mikroantenne 23 und ein Funksender 24. Genannte Elemente sind als Funktionsschichten ausgebildet, d.h. sie weisen jeweils mindestens eine elektronische Komponente, mindestens einen vertikalen Anschlusskontakt und eine Leiterstruktur auf, die die mindestens eine elektronische Komponente mit dem mindestens einen vertikalen Anschlusskontakt verbindet.The radio sensor contains several functional layers stacked vertically one above the other. The basis is an energy supply 20 , followed by a first memory 21a , a second memory 21b , a logic 22 , a micro antenna 23 and a radio transmitter 24 , Said elements are designed as functional layers, ie they each have at least one electronic component, at least one vertical connection contact and a conductor structure which connects the at least one electronic component to the at least one vertical connection contact.

Die Funktionsschichten 20 bis 24 sind dabei quaderförmig mit identischer Grundfläche ausgebildet. Dies wird in diesem Fall durch Träger mit identischen, quadratische Grundflächen aufweisenden starren Substraten, welche oberseitig mit Epoxydharz vergossen wurden, erreicht.The functional layers 20 to 24 are formed parallelepiped with identical base. This is achieved in this case by carriers with identical, square bases having rigid substrates which have been topped with epoxy resin.

Die Funktionsschichten sind durch ein Harz 28 miteinander verklebt.The functional layers are through a resin 28 glued together.

Auf der Oberseite des Funksenders 24 befindet sich des Weiteren ein Temperatursensor 25, ein Pufferkondensator 26 und ein Quarz 27. Diese sind ebenfalls durch eine Klebeverbindung mit Harz an der Funktionsschicht des Funksenders 24 befestigt.On the top of the radio transmitter 24 there is also a temperature sensor 25 , a buffer capacitor 26 and a quartz 27 , These are also by an adhesive bond with resin on the functional layer of the radio transmitter 24 attached.

Die Funktionsschichten 20 bis 24 sind miteinander über vertikale Anschlusskontakte 5 miteinander elektrisch verbunden. Bis auf die galvanisch gekoppelten Versorgungsleitungen und die empfindlichen analogen Leitungen werden in diesem Ausführungsbeispiel kapazitive Anschlusskontakte 5 (s. hierzu 6) verwendet, was aufgrund einer geringeren vertikalen Kontaktdichte zuverlässige größere Kontakte bzw. den Einsatz von kostengünstigeren vertikalen Verbindungstechnologien (hier nicht näher beschrieben) erlaubt.The functional layers 20 to 24 are connected to each other via vertical connection contacts 5 electrically connected to each other. Apart from the galvanically coupled supply lines and the sensitive analog lines, in this embodiment capacitive connection contacts are produced 5 (see this 6 ), which allows reliable larger contacts or the use of less expensive vertical connection technologies (not described here) due to a lower vertical contact density.

Die Kantenlängen des hier gezeigten würfelförmigen Funkmoduls betragen etwa 4.8 mm. Je nach Aufbau können diese allerdings stark variieren.The edge lengths of the cube-shaped radio module shown here are about 4.8 mm. Depending on the structure, however, these can be strong vary.

Die Funktionsschichten des Funkmoduls sind ähnlich wie oben beschriebene Funktionsschicht 1, siehe 1, ausgeführt. Im Folgenden wird deswegen Bezugs auf die Elemente der 1 genommen.The functional layers of the radio module are similar to the functional layer described above 1 , please refer 1 , executed. The following therefore refers to the elements of 1 taken.

Die Logik-Funktionsschicht 22 weist 35 digitale Ein- und Ausgänge auf, die über einen SPI-Bus als Treiberstufe 10 von einer Umschalteinheit 7 beliebig auf drei Anschlusskontakte 5 über Wechseln der Verdrahtung belegt werden können. Die Umschalteinheit ist in diesem Falle als programmierbare Umschalteinheit ausgeführt, die über einen Anschlusskontakt 9 von außen gesteuert werden kann.The logic functional layer 22 has 35 digital inputs and outputs via an SPI bus as driver stage 10 from a switching unit 7 optionally on three connection contacts 5 can be occupied by changing the wiring. The switching unit is designed in this case as a programmable switching unit, which via a connection contact 9 can be controlled from the outside.

Logik 22 und Speicher 21a und 21b weisen jeweils zwei Energieversorgungsleitungen 3a auf, welche dauerhaft mit vertikalen Anschlusskontakten 5 verbunden sind. Zum Datenaustausch zwischen der Logik-Funktionsschicht 22 und den beiden Speicherchips 21a und 21b existieren jeweils drei Datenleitungen 3d, die als SPI-Bus konfiguriert sind.logic 22 and memory 21a and 21b each have two power supply lines 3a on which permanently with vertical connection contacts 5 are connected. For data exchange between the logic functional layer 22 and the two memory chips 21a and 21b There are three data lines each 3d that are configured as SPI bus.

Die Mikroantennen-Funktionsschicht 23 ist mit dem Funksender 24 ebenfalls über nicht veränderbare auf die Übertragung von HF-Signalen ausgelegte Verbindungsleitungen 3a mit zugehörigen Anschlusskontakten 5 miteinander elektrisch verbunden.The microantenna functional layer 23 is with the radio transmitter 24 also via unchangeable designed for the transmission of RF signals connecting lines 3a with associated connection contacts 5 electrically connected to each other.

Die Verbindung von der Logik-Funktionsschicht 22 und der Funksender-Funktionsschicht 24 erfolgt über einen proprietären Bustreiber 10 mit vier digitalen Leitungen und zwei analogen Leitungen zur Feldstärkemessung zwecks Medienzugriff "per listen before talk". Zuzüglich der zwei Leitungen für die Energieversorgung ergeben sich insgesamt acht Leitungen. Die vier digitalen Anschlüsse am Funksender 24, vgl. Steuerleitungen 3c in 1, sind über eine programmierbare Umschalteinheit 7, welche analog der oben beschriebenen Umschalteinheit 7, aufgebaut ist, in ihrer Belegung der Anschlusskontakte 5 durch Wechseln der Verdrahtung wählbar.The connection from the logic functional layer 22 and the radio transmitter functional layer 24 via a proprietary bus driver 10 with four digital lines and two analog lines for field strength measurement for media access "per listen before talk". In addition to the two lines for the power supply, there are a total of eight lines. The four digital connections on the radio transmitter 24 , see. control lines 3c in 1 , are via a programmable switching unit 7 , which analogous to the switching unit described above 7 , is constructed in their assignment of the connection contacts 5 selectable by changing the wiring.

In diesem Fall kann über die Programmierung der Umschalteinheit die Anschlusskontakte 5 der jeweiligen Funktionsschichten derart belegt werden, dass eine vertikale Verbindung der einzelnen Funktionsschichten miteinander möglich ist.In this case, via the programming of the switching unit, the connection contacts 5 the respective functional layers are assigned such that a vertical connection of the individual functional layers is possible with each other.

8 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen modularen mikroelektronischen Systems. 8th shows a second embodiment of a modular microelectronic system according to the invention.

Das mikroelektronische System ist analog zum mikroelektronischen System gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut.The microelectronic system is analogous to the microelectronic system according to the first embodiment built up.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weisen die Funktionsschichten 20-24 allerdings keine An schlusskontakte auf, die eine kapazitive Koppelung ermöglichen, sondern Seitenrandkontakte 5c, vgl. 4, die eine galvanische Verbindung an den Seitenflächen der Funktionsschichten ermöglichen.In contrast to the first embodiment, the functional layers 20 - 24 However, no connection contacts on, which allow a capacitive coupling, but side edge contacts 5c , see. 4 , which allow a galvanic connection on the side surfaces of the functional layers.

Für die vertikale Verdrahtung der Funktionsschichten weist das mikroelektronische System ein FR4-Leiterplattensubstrat 29 auf. Auf der Oberfläche dieses Substrates 29 befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel 50 μm-Leiterbahnen mit einer Dicke von 18 μm aus Kupfer. Durch die Anordnung des Substrates 29 an der Seitenfläche des durch die vertikale Stapelung der Funktionsschichten entstandenen Würfels werden die Funktionsschichten über die Anschlusskontakte 5c miteinander elektrisch verbunden.For the vertical wiring of the functional layers, the microelectronic system has an FR4 printed circuit board substrate 29 on. On the surface of this substrate 29 are in this embodiment, 50 micron interconnects with a thickness of 18 microns of copper. By the arrangement of the substrate 29 On the side surface of the cube resulting from the vertical stacking of the functional layers, the functional layers are connected via the connection contacts 5c electrically connected to each other.

Die Leiterstrukturen der Funktionsschichten sind derart ausgebildet, dass es möglich ist, die Belegung der Anschlusskontakte durch Programmierung der Umschalteinheit 7 derart zu wählen, dass kreuzungsfreie vertikale Verbindungen möglich sind. Dementsprechend sind die Leiterbahnen der vertikalen elektrischen Verbindung kreuzungsfrei auf dem Leiterplattensubstrat 29 aufgebracht.The conductor structures of the functional layers are designed such that it is possible to occupy the terminal contacts by programming the switching unit 7 to be chosen such that crossing-free vertical connections are possible. Accordingly, the tracks of the vertical electrical connection are crossing free on the printed circuit board substrate 29 applied.

Claims (12)

Funktionsschicht (1), geeignet für die vertikale Stapelung mit weiteren Funktionsschichten, enthaltend mindestens eine elektronische Komponente (2), eine die mindestens eine elektronische Komponente elektrisch kontaktierende Leiterstruktur (3) und einen Träger (4), der die mindestens eine elektronische Komponente und Leiterstruktur trägt, wobei die Leiterstruktur Anschlusskontakte (5) für die elektrische vertikale Verbindung der mindestens einen elektronischen Komponente mit zumindest einer weiteren Funktionsschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur mindestens zwei alternative Verdrahtungen zur unterschiedlichen Belegung der Anschlusskontakte durch die elektronischen Komponenten beinhaltet, wobei von den alternativen Verdrahtungen zumindest eine Verdrahtung auswählbar ist.Functional layer ( 1 ), suitable for vertical stacking with further functional layers, comprising at least one electronic component ( 2 ), a the at least one electronic component electrically contacting conductor structure ( 3 ) and a carrier ( 4 ), which carries the at least one electronic component and conductor structure, wherein the conductor structure connection contacts ( 5 ) for the electrical vertical connection of the at least one electronic component with at least one further functional layer, characterized in that the conductor structure includes at least two alternative wirings for different assignment of the connection contacts by the electronic components, wherein at least one of the alternative wirings is selectable. Funktionsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur (3f) zumindest teilweise derart ausgebildet ist, dass die Wahl der Verdrahtung durch das Auftrennen von Teilen der Leiterstruktur erfolgen kann.Functional layer according to claim 1, characterized in that the conductor structure ( 3f ) is at least partially formed such that the choice of the wiring can be made by the separation of parts of the conductor structure. Funktionsschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur derart ausgebildet ist, dass ein mehrfacher Wechsel der Verdrahtungen möglich ist.Functional layer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the conductor structure is designed such that a multiple change of the wiring is possible. Funktionsschicht nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur eine steuerbare Umschalteinheit (7) aufweist, durch die die Verdrahtung mehrfach wechselbar ist.Functional layer according to Claim 3, characterized in that the conductor structure has a controllable switching unit ( 7 ), through which the wiring is repeatedly exchangeable. Funktionsschicht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinheit über zumindest eine elektronische Komponente (7) der Funktionsschicht (8) steuerbar ist.Functional layer according to claim 4, characterized in that the switching unit via at least one electronic component ( 7 ) the functional layer ( 8th ) is controllable. Funktionsschicht nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinheit über zumindest einen Anschlusskontakt (9) steuerbar ist.Functional layer according to one of claims 4 or 5, characterized in that the switching unit via at least one terminal contact ( 9 ) is controllable. Funktionsschicht nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur derart ausgebildet ist, dass ein mehrfacher Wechsel der Verdrahtungen im Betriebszustand der Funktionsschicht möglich ist.Functional layer according to one of claims 3 to 6, characterized in that the conductor structure is formed is that a multiple change of wiring in the operating state the functional layer possible is. Funktionsschicht nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dass die Anschlusskontakte (9) zur Steuerung der Umschalteinheit zumindest teilweise ausschließlich von der Umschalteinheit einfach belegt sind.Functional layer according to one of claims 6 to 7, that the connection contacts ( 9 ) are at least partially occupied exclusively by the switching unit for controlling the switching unit. Funktionsschicht nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dass die Anschlusskontakte zur Steuerung der Umschalteinheit zumindest teilweise mehrfach belegt sind.Functional layer according to one of claims 6 to 7, that the connection contacts to control the switching unit at least partially proven multiple times. Funktionsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlusskontakt als Durchkontaktierung (5b) oder als Seitenrandkontakt (5a, 5b, 5c) ausgebildet ist.Functional layer according to one of claims 1 to 9, characterized in that a connection contact as a via ( 5b ) or as a page edge contact ( 5a . 5b . 5c ) is trained. Funktionsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen einem Anschlusskontakt und einer elektronischen Komponente durch Wahl der Verdrahtung eine Treiberstufe (10) zwischenschaltbar ist.Functional layer according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least between a terminal contact and an electronic component by selecting the wiring, a driver stage ( 10 ) is switchable. Modulares mikroelektronisches System, enthaltend mehrere vertikal übereinander gestapelte Funktionsschichten (20, 21a, 21b, 22, 23, 24), wobei eine Funktionsschicht mindestens eine elektronische Komponente, mindestens einen vertikalen Anschlusskontakt und eine Leiterstruktur, die die mindestens eine elektronische Komponente mit dem mindestens einen vertikalen Anschlusskontakt elektrisch verbindet, enthält, und die Funktionsschichten über ihre jeweiligen Anschlusskontakte vertikal miteinander elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Funktionsschicht eine Funktionsschicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ist.Modular microelectronic system comprising a plurality of functional layers stacked vertically above one another ( 20 . 21a . 21b . 22 . 23 . 24 ), wherein a functional layer at least one electronic component, at least one vertical terminal contact and a conductor structure, which electrically connects the at least one electronic component with the at least one vertical terminal contact, containing, and the functional layers via their respective terminal contacts vertically with electrically connected to each other, characterized in that at least one functional layer is a functional layer according to one of claims 1 to 11.
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