DE1279798B - Flat packed integrated circuit - Google Patents

Flat packed integrated circuit

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DE1279798B
DE1279798B DEJ30584A DEJ0030584A DE1279798B DE 1279798 B DE1279798 B DE 1279798B DE J30584 A DEJ30584 A DE J30584A DE J0030584 A DEJ0030584 A DE J0030584A DE 1279798 B DE1279798 B DE 1279798B
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German (de)
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Charles Robert Cook Jun
Ronald William Mohnkern
Salvatore Michael Sampiere
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TDK Micronas GmbH
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Deutsche ITT Industries GmbH
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

HOIbHOIb

Deutsche Kl.: 21c-2/34German class: 21c-2/34

Nummer: 1279798Number: 1279798

Aktenzeichen: P 12 79 798.7-34 (J 30584)File number: P 12 79 798.7-34 (J 30584)

Anmeldetag: 2. März 1966 Filing date: March 2, 1966

Auslegetag: 10. Oktober 1968Opening day: October 10, 1968

Die Erfindung betrifft eine flachgepackte integrierte Schaltung mit Schutzbedeckung und durch die Bedeckung isoliert herausgeführten, im Inneren Mit entsprechenden Anschlußstellen der integrierten Söhaltung verbundenen Zuleitungen.The invention relates to a flat packed integrated circuit with protective cover and through the cover insulated out, inside with corresponding connection points of the integrated Keeping connected supply lines.

Die starke Zunahme im Gebrauch von integrierten Schaltungen wirft das Problem geeigneter gehäuseartiger Verpackungen solcher integrierter Schaltungen im Hinblick auf die Fertigung und auf äußere Ansehlüsse mit anderen Komponenten oder Schaltungen in einem Gerät auf. Es handelt sich dabei um Festkörperschaltungen, die auf einem Substrat aus Halbleitermaterial mittels bekannter Methoden ausgebildet werden, um eine monolithische Anordnung von miteinander verbundenen aktiven und passiven Bauelementen zum Ausüben einer gegebenen Funktion zu erhalten.The rapid increase in the use of integrated circuits poses the problem of more suitable packaging Packaging of such integrated circuits with a view to manufacturing and external connections with other components or circuits in a device. These are solid-state circuits, formed on a substrate of semiconductor material by known methods to be a monolithic arrangement of interconnected active and passive components to perform a given function.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zu einem flachen Packen verbundene, mit einer Schutzbedeckung versehene integrierte Schaltung zu ao schaffen* die mit nach außen führenden Anschlußdrähten versehen ist. Eine solche Anordnung ist trotz einfacher Herstellungsverfahren besonders sicher verpackt.The invention has for its object to be connected to a flat pack, with a Integrated circuit provided with protective cover to create * the connection wires leading to the outside is provided. Such an arrangement is special in spite of a simple manufacturing process safely packaged.

Erfindungsgemäß liegt die direkt mit den Zuleitungen verbundene integrierte Schaltung zwischen zwei aus hochschmelzendem Glas bestehenden oder damit überzogenen Bedeckungen, und die Hohlräume der Anordnung sind vollständig mit einem niedrig schmelzenden Glas ausgefüllt, das mit Ausnähme der nach außen ragenden Enden der Zuleitungen alle Einzelteile einschließt und miteinander fest verbindet.According to the invention, the integrated circuit connected directly to the supply lines is located between two coverings made of or coated with refractory glass, and the cavities the arrangement are completely filled with a low-melting glass, which with exception the outwardly protruding ends of the supply lines includes all items and with each other firmly connects.

Eine solche flachgepackte Anordnung kann durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem zunächst die Zuleitungen mit den Anschlußstellen der integrierten Schaltung verbunden werden, die integrierte Schaltung zwischen einer oberen und einer unteren Bedeckung mit mindestens einer Schicht aus hochsehmelzendem glasartigem Material untergebracht wird und mit Ausnahme der nach außen reichenden Enden der Zuleitungen mit einer niedrig schmelzenden glasartigen Substanz umgeben wird, die nach einer Wärmebehandlung zum Zwecke des Schmelzern oder Aushärtens eine vollständige Umhüllung und Verbindung zwischen den hochschmelzenden Glasteilen und der integrierten Schaltung herstellt.Such a flat-packed arrangement can be manufactured by a method in which, firstly the leads are connected to the connection points of the integrated circuit, the integrated Interconnection between an upper and a lower cover with at least one layer of high-quality clay glass-like material is accommodated and with the exception of the outward-reaching Ends of the leads is surrounded with a low-melting glass-like substance, which after a heat treatment for the purpose of melting or hardening a complete coating and establishes connection between the refractory glass parts and the integrated circuit.

Ein derartiges Verpackungsverfahren mit der Anbringung von Zuleitungen kann selbstverständlich auch für andere Bauelemente, z. B. Vielfachdiodenanordnungen, Einzeldioden und ähnliche Anordnungen, verwendet werden.Such a packaging method with the attachment of supply lines can of course also for other components, e.g. B. Multiple diode arrangements, single diodes and similar arrangements, be used.

Flachgepackte integrierte SchaltungFlat packed integrated circuit

Anmelder:Applicant:

Deutsche ITT IndustrieGerman ITT industry

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,Company with limited liability,

7800 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 197800 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Charles Robert Cook jun., Lake Park, Fla.;Charles Robert Cook Jr., Lake Park, Fla .;

Salvatore Michael Sampiere,Salvatore Michael Sampiere,

West Palm Beach, Fla.;West Palm Beach, Fla .;

Ronald William Mohnkern,Ronald William Mohnkern,

North Palm Beach, Fla. (V. St. A.)North Palm Beach, Fla. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 17. März 1965 (440 525)V. St. v. America March 17, 1965 (440 525)

Die Erfindung soll im folgenden im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail below in connection with the drawing.

F i g. 1 erläutert ein bekanntes Verfahren zum Herstellen von Anschlüssen bei integrierten Schaltungen; F i g. 1 illustrates a known method of making connections in integrated circuits;

F i g. 2 erläutert das Herstellen von Anschlüssen in integrierten Schaltungen gemäß der Erfindung;F i g. 2 illustrates the making of connections in integrated circuits according to the invention;

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf eine vollständige flachgepackte integrierte Schaltung;F i g. 3 is a top plan view of a complete flat pack integrated circuit;

F i g. 4 ist eine Seitenansicht der Flachpackung nach Fig. 3;F i g. Figure 4 is a side view of the flat pack of Figure 3;

F i g. 5 ist ein Querschnitt durch die Flachpackung von Fi g. 3 entlang den Linien 5-5, undF i g. 5 is a cross section through the flat pack of FIG. 3 along lines 5-5, and

F i g. 6 ist ein Leitungsrahmen, der die Anschlußdrähte für die integrierte Schaltung enthält.F i g. 6 is a lead frame containing the lead wires for the integrated circuit.

In F i g. 1 ist ein bekanntes Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung in einem flachen Packen gezeigt. Das Gehäuse 1 besteht im allgemeinen aus Metall, z. B. einer Nickel-, Kobalt-, Eisen-Verbindung, mit einer Bodenplatte 2 aus Metall ähnlich dem Gehäuse 1, die eine Dicke von 0,075 mm hat. Die Anschlußdrähte 3, die sich außerhalb des Gehäuses 1 befinden, bestehen gewöhnlich aus sehr dünnen Drähten der gleichen Materialzusammensetzung mit einer Dicke von etwa 0,1 mm. Die Platte mit der eigentlichen integrierten Schaltung ist im Gehäuse 1 angeordnet. Von den Anschlußblöcken 5 der integrierten Schaltung 4 sind Verbindungen zu den Aüßenleitungen 3 mittels dünnerIn Fig. 1 is a known method of manufacturing an integrated circuit in a flat Packing shown. The housing 1 is generally made of metal, e.g. B. a nickel, cobalt, Iron connection, with a bottom plate 2 made of metal similar to the housing 1, which has a thickness of 0.075 mm. The connecting wires 3, which are located outside the housing 1, usually exist made of very thin wires of the same material composition with a thickness of about 0.1 mm. The plate with the actual integrated circuit is arranged in the housing 1. From the connection blocks 5 of the integrated circuit 4 are connections to the outer lines 3 by means of thin

809 620/462809 620/462

Gold- oder Aluminiumdrähte 6 von 0,025 mm Dicke hergestellt, die durch »thermo compression bonding« zuerst mit den Blöcken der Schaltung 5 und dann mit den Außenleitern 3 verbunden werden. Die Außenleiter sind durch die Seiten des Gehäuses geführt und mittels Glasperlen 7 von diesen isoliert. Zur Fertigstellung der Anordnung wird ein Deckel (nicht dargestellt) ähnlich dem Boden 2 auf das Gehäuse 1 gelegt und mittels einer Lötverbindung oder einer anderen bekannten Technik mit diesem verbunden. Gold or aluminum wires 6 made of 0.025 mm thick, which are made by "thermo compression bonding" first with the blocks of the circuit 5 and then with the outer conductors 3 are connected. the Outer conductors are passed through the sides of the housing and isolated from them by means of glass beads 7. To complete the arrangement, a cover (not shown) similar to the base 2 is placed on the housing 1 and connected to it by means of a soldered connection or another known technique.

In Fig. 2 bis 6 sind eine integrierte Schaltungsplatte 4' sowie Zuleitungen 3', die aus ähnlichem Material wie in F i g. 1 bestehen, dargestellt. Hier sind die Zuleitungen 3 jedoch mittels »thermo compression bonding« oder einer ähnlichen Methode direkt fest mit den Anschlußblöcken 5' verbunden. Die Zuleitungen 3' sind Teile eines in Fig. 6 dargestellten Leitungsrahmens. Die Enden 10 der Zuleitungen 3' sind so ausgebildet, daß sie die Anschlußblöcke 5' der integrierten Schaltung 4 passend berühren. Die Zuleitungen können mit anderen Metallen, z. B. Aluminium, überzogen sein, um eine Verbindung mit den Anschlußblöcken zu erleichtern.In Fig. 2 to 6 are an integrated circuit board 4 'and leads 3', which from the like Material as in Fig. 1 are shown. Here, however, the feed lines 3 are by means of »thermal compression bonding "or a similar method directly and firmly connected to the connection blocks 5 '. The leads 3 'are parts of a lead frame shown in FIG. The ends 10 of the leads 3 'are designed so that they match the terminal blocks 5' of the integrated circuit 4 touch. The leads can be made with other metals, e.g. B. aluminum, be coated to a To facilitate connection with the connection blocks.

Nachdem die Zuleitungen 3' mit den Blöcken 5' verbunden sind, wird die integrierte Schaltung 4' mit den an ihr befestigten Zuleitungen zwischen einen oberen und einen unteren Deckel 11 und 12 gebracht, der groß genug ausgebildet ist, um die integrierte Schaltung und Teile der Zuleitungen in ihrer Nähe zu bedecken.After the leads 3 'are connected to the blocks 5', the integrated circuit 4 'with brought the leads attached to it between an upper and a lower cover 11 and 12, which is large enough to hold the integrated circuit and parts of the leads in it Close to cover.

Die Bedeckungenil und 12 können vollständig aus hochschmelzendem glasartigem Material bestehen, z. B. aus Hartglas, das bei Temperaturen von 720° C schmilzt und einen Ausdehnungskoeffizienten gleich dem der Metallverbindung hat. Es kann auch eine dünne Platte 12 aus einer ähnlichen Metallverbindung verwendet werden, die mit einem hochschmelzenden festhaftenden glasartigen Material 13, wie in Fig.5 gezeigt, überzogen ist. An Stelle der Metallverbindung kann auch Keramik verwendet und das hochschmelzende glasartige Material damit verbunden werden. Die Bedeckungen (Deckel) sind etwa 0,2 mm und der Überzug des hochschmelzenden Glases etwa 0,1 mm dick. Die Bedeckungen werden mit Glasfritten überzogen, die einen Schmelzpunkt entsprechend niedrig schmelzendem Glas, z. B. bei 450° C, haben.The coverings nil and 12 can be completely consist of high-melting glass-like material, e.g. B. made of tempered glass, which at temperatures of 720 ° C melts and has a coefficient of expansion equal to that of the metal compound. It can also a thin plate 12 made of a similar metal compound can be used, which is coated with a high-melting, firmly adhering glass-like material 13, as shown in Fig.5, is coated. Ceramic can also be used in place of the metal connection and the refractory vitreous material are bonded thereto. The coverings (lids) are about 0.2 mm and the coating of the refractory glass about 0.1 mm thick. The coverings are coated with glass frits, which have a melting point corresponding to low-melting glass, z. B. at 450 ° C have.

In dieser Form wird die aus der oberen und unteren Bedeckung mit der dazwischen befindlichen integrierten Schaltung stehende sandwichartige Schichtenanordnung auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, um das niedrig schmelzende glasartige Material zu schmelzen. Dieses fließt von den Bedeckungen und durchdringt vollständig die integrierte Schaltung 4'. Die Anordnung darf nur auf den Schmelzpunkt des niedrig schmelzenden Glases erhitzt werden, während sie in das geschmolzene Glas einsinkt und das Glas vollständig um die Anordnung herum fließt, wobei ein fester Verschluß gebildet wird. Selbstverständlich können auch andere Leitungsmaterialien verwendet werden, solange gewährleistet ist, daß das passende Glas den gleichen Ausdehnungskoeffizienten besitzt.In this form that of the upper and lower cover becomes with the one in between integrated circuit standing sandwich-like layer arrangement heated to a temperature that is high enough to melt the low melting glass-like material. This flows from the Covers and completely penetrates the integrated circuit 4 '. The arrangement may only be on The melting point of the low melting glass can be heated while it is in the molten one Glass sinks and the glass flows completely around the assembly, forming a tight seal will. Of course, other line materials can also be used, as long as this is guaranteed is that the matching glass has the same coefficient of expansion.

Alternativ kann das hochschmelzende Hartglas, das damit überzogene Metallblech oder der damit überzogene Keramikdeckel mit einer Glas enthaltenden Suspension überzogen werden. Die integrierte Schaltungsplatte wird dabei zwischen den beiden Bedeckungen in die Glassuspension gelegt und getrocknet. Die vollständige glasüberzogene Einheit wird dann erhitzt, um das Glas zu erhärten. Eine solche Glas enthaltende Suspension kann z.B. aus niedrig schmelzenden, in Wasser gelösten Glasfritten bestehen oder einer Lösung aus 1,5 % Nitrocellulose in Amylacetat Die Trocknungstemperatur liegt bei 450° C.Alternatively, the high-melting hard glass, the metal sheet coated with it or the coated ceramic lids are coated with a suspension containing glass. The integrated The circuit board is placed between the two covers in the glass suspension and dried. The complete glass-clad assembly is then heated to harden the glass. One Such a glass-containing suspension can, for example, consist of low-melting glass frits dissolved in water or a solution of 1.5% nitrocellulose in amyl acetate. The drying temperature is at 450 ° C.

ίο Wenn die Zuleitungsdrähte und die Anschlußblöcke der integrierten Schaltungsplatte mit Aluminium überzogen sind, kann eine Verschlußtemperatur von 5500C angewendet werden. Wenn das integrierte Schaltungselement mit Nickel metallisiert ist, kann die Verschlußtemperatur bei 9000C liegen. Da sowohl die Schmelztemperatur des niedrig schmelzenden Glases als auch die Erhärtungstemperatur der Glassuspension bei 4500C liegen, wird die integrierte Schaltung nicht beschädigt. Das integrierte Schaltungspaket kann Lagertemperaturen von 4000C aushalten, die höher liegen als die Standardtemperaturen in der Industrie von 1500C.ίο If the lead wires and the terminal blocks of the integrated circuit board are coated with aluminum, a sealing temperature of 550 0 C can be used. If the integrated circuit element is metallized with nickel, the closure temperature may be at 900 0 C. Since both the melting temperature of the low-melting glass are as well as the hardening temperature of the glass suspension at 450 0 C, the integrated circuit is not damaged. The integrated circuit package can withstand storage temperatures of 400 ° C., which are higher than the standard industrial temperatures of 150 ° C.

Claims (11)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Flachgepackte integrierte Schaltung mit Schutzbedeckung und durch die Bedeckung isoliert herausgeführten im Inneren mit entsprechenden Anschlußstellen der integrierten Schaltung verbundenen Zuleitungen, dadurchgekennzeichnet, daß die direkt mit den Zuleitungen verbundene integrierte Schaltung zwischen zwei aus hochschmelzendem Glas bestehenden oder damit überzogenen Bedeckungen liegt und die Hohlräume der Anordnung vollständig mit einem niedrig schmelzenden Glas ausgefüllt sind, das mit Ausnahme der nach außen ragenden Enden der Zuleitungen alle Einzelteile einschließt und miteinander fest verbindet.1. Flat-pack integrated circuit with protective cover and isolated by the cover led out inside with corresponding connection points of the integrated circuit connected leads, characterized in that the directly connected to the leads connected integrated circuit between two made of high-melting glass or so coated covers lies and the cavities of the arrangement completely with a low melting glass are filled, with the exception of the outward protruding ends the supply lines include all individual parts and firmly connect them to each other. 2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedeckungen aus flachen Hartglasplatten bestehen.2. Integrated circuit according to claim 1, characterized in that the coverings off flat tempered glass plates. 3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedeckungen aus flachen Metallplatten bestehen, die zumindest an der einen innen liegenden Oberfläche mit einem Überzug aus hochschmelzendem Glas versehen sind.3. Integrated circuit according to claim 1, characterized in that the coverings off consist flat metal plates, at least on the one inner surface with a Coating made of high-melting glass are provided. 4. Integrierte Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatten aus einer Nickel-, Kobalt-, Eisen-Verbindung bestehen. 4. Integrated circuit according to claim 3, characterized in that the metal plates a nickel, cobalt, iron compound. 5. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedeckung aus flachen Keramikplatten bestehen, die zumindest an der einen innen liegenden Oberfläche mit einem Überzug aus hochschmelzendem Glas versehen sind.5. Integrated circuit according to claim 1, characterized in that the covering is made of flat ceramic plates are made, at least on the one inner surface with are provided with a coating of high-melting glass. 6. Integrierte Schaltung nach einem der An-Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedeckungen über der Schicht aus hochschmelzendem Glas eine weitere Schicht aus niedrig schmelzendem Glas enthalten.6. Integrated circuit according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the Coverings over the layer of high-melting glass another layer of low melting glass included. 7. Integrierte Schaltung nach einem der An-Sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Metallteile, Zuleitungen und das hochschmelzende Glas der Anordnung nahezu die gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen.7. Integrated circuit according to one of the claims 1 to 6, characterized in that Metal parts, leads and the high-melting glass of the arrangement have almost the same coefficient of thermal expansion own. 8. Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit nach außen laufenden Zuleitungen versehene integrierte Schaltungsplatte zwischen zwei plattenartigen Bedeckungen, die zumindest an der der integrierten Schaltung zugewandten Oberfläche mit einer Schicht aus hochschmelzendem Glas und darüber mit einer Schicht aus niedrig schmelzendem Glas bedeckt werden, angeordnet wird, daß das niedrig schmelzende Glas nach einer Wärmebehandlung zwischen die Hohlräume der Anordnung geflossen und erhärtet ist und alle Teile unter Freilassen der nach außen ragenden Enden der Zuleitungen zu einem einheitlichen flachen Paket fest miteinander verbunden hat.8. A method for producing an integrated circuit according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized in that one provided with outwardly running leads integrated Circuit board between two plate-like coverings, at least on that of the integrated Circuit facing surface with a layer of refractory glass and over it be covered with a layer of low-melting glass, is arranged that the low melting glass flowed between the cavities of the arrangement after a heat treatment and is hardened and all parts leaving the outwardly protruding ends of the supply lines free firmly connected to one another to form a uniform flat package. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das niedrig schmelzende Glas in Form von Glasfritten auf das hochschmelzende Glas aufgebracht wird, daß die Anordnung bis ao zum Schmelzen des niedrig schmelzenden Glases bei etwa 450° C erhitzt wird und auf dieser Temperatur gehalten wird, bis das abgeschmolzene Glas in alle Hohlräume des Packens eingedrungen ist und anschließend unter langsam absinkender Temperatur erhärtet wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the low-melting glass in the form of glass frits is applied to the high-melting glass that the arrangement up to ao to melt the low-melting glass is heated at about 450 ° C and at this temperature is held until the melted glass has penetrated into all cavities of the pack and is then hardened under a slowly falling temperature. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hochschmelzende Glasschicht mit einer Suspension aus niedrig schmelzenden Glas überzogen wird, daß die Anordnung in die Suspension eingetaucht wird, daß anschließend getrocknet und die getrocknete völlig durchtränkte Anordnung zum Aushärten des niedrig schmelzenden Glases auf eine Temperatur von etwa 450 bis 500° C erhitzt wird.10. The method according to claim 8, characterized in that the high-melting glass layer is covered with a suspension of low-melting glass that the assembly is immersed in the suspension that is then dried and the dried completely soaked arrangement for curing the low-melting glass to a temperature is heated from about 450 to 500 ° C. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen an ihren äußeren Enden durch einen Rahmen zusammen und in ihrer Lage zueinander gehalten werden und daß die im Inneren zur Kontaktierung der integrierten Schaltung vorgesehenen Enden so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie auf die vorgesehenen Anschlußblöcke der integrierten Schaltung passen.11. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the feed lines are held together and in their position to each other at their outer ends by a frame and that the inside for Contacting the integrated circuit provided ends so formed and arranged are that they fit on the provided terminal blocks of the integrated circuit. In Betracht gezogene Druckschriften:
»ETZ-A«, 1962, H. 26, S. 900 bis 904.Considered publications:
"ETZ-A", 1962, no. 26, pp. 900 to 904. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 620/462 9.68 © Bundeedruckerei Berlin809 620/462 9.68 © Bundeedruckerei Berlin
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