DE1922654A1 - Elektrische Festkoerperschaltungsanordnung - Google Patents

Elektrische Festkoerperschaltungsanordnung

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Radley Peter Ernest
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Description

Deutsche ITT Industries GmbH. R.B.VJ. Coolie et al 10-3-2 78 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19 23. April 19G9 Go/SB
DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG
FREIBURG i.B.
Elektrische E'estkörperschaltungsanordnung
Die Priorität der Anmeldung Nr. 21470/68 vom 7. Mai 1968 in England wird in Anspruch genommen.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Festkörperschaltung a anordnung mit einer Mehrzahl von monolithischen Festkörperschaltungselementen und zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Festkörperschaltungselemente auf einer Oberflächenseite eines Grundkörpers aus Isoliermaterial zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden Sätzen von durchlaufenden und/oder unterbrochenen Leitbahnen befestigt sind, welche mit der Oberflächenseite des Grundkörpers verbunden sind und parallel zueinander verlaufen, und daß die Festkörperschaltungselemente mit den Leitbahnen über Drähte kontaktiert sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die die Festkörperschaltungselemente mit den Leitbahnen kontaktierenden Drähte im rechten Winkel zu den Leitbahnen verlaufen, wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, in der
die Flg. 1 eine Aufsicht einer elektrischen Festkörperschaltungsanordnung und
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BAD OBiQrNAL
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die Fig. 2 eine Schnittansicht der Anordnung gemäß der Fig. 1 in einem becherförmigen Behälter bedeuten.
Ein isolierender Grundkörper 1 aus Glas gemäß der Fig. mit einer Länge von 38 mm, einer Breite vom 10 rom und einer Dicke von 0,5 mm weist auf einer Oberflächenseite mehrere Reihen von "gedruckten" Leitern auf. Unter "gedruckt" sollen solche Leiter (oder Widerstände) verstanden werden, welche auf dem Grundkörper durch Metallisieren, durch Aufkleben, durch Abschneiden oder auf andere Weise als Leit- oder Widerstandsbahnen hergestellt wurden.
Die gedruckten Leitbahnen werden, wie die Fig. 1 zeigt, unter Herstellung einer Reihe von Anschlußfiächen 2 an jeder Längsseite des Grundkörpers-, mit einer Leitbahn
zur Leistungsversorgung, einer Erdungsleitbahn 4 und parallel zueinander verlaufenden Zwischenverbindungsleitbahnen 5 versehen.
Zwischen den beiden parallel zueinander verlaufenden Sätzen der Zwischenverbindungsleitbahnen, anderen Leitbahnen und Anschlußflächen befinden sich "gedruckte" leitende Rahmen 6, innerhalb eines jeden davon, abgesehen von den beiden Endrahmen 6, sich das Plättchen
einer integrierten Festkörperschaltung von 1 mm befindet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde ein Grundkörper mit zwei Rahmen 6 mehr als für die Gesamtzahl der Schaltungsplättchen 7 erforderlich verwendet. Die beim Ausführungsbeispiel gezeigten Schaltungsplättchen sind je ein Dreifachgatter mit drei Eingangen, insgesamt 45 Gatter. Natürlich können sowohl gleiche als auch unterschiedliche Plättchen verwendet werden.
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BAD
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Im regelmäßigen Abstand von 2,G mm sind insgesamt 30 Anschlußflächen 2 vorhanden. Diese Anzahl kann ohne weiteres entsprechend jeder gewünschten Teilung geändert werden.
Die Zwischenverbindungsleitbahnen 5 für die integrierten Festkörperschaltungsplättchen sind 130 /m breit und liegen 130/zm auseinander. Ihre Länge und Lage richtet sich im einzelnen nach den verschiedenen Schaltungen.
Die Leitbahnen 3 und 4 für die Leistungsversorgung bzw. mit Massepotential können für alle Ausführungen des Grundkörpers gleich sein, was auch für die Kontaktflächen 2 gilt.
Die Rahmen 6 helfen bei der Festlegung der Plättchen 7 der integrierten Festkörperschaltung während des Zusammenbaus und können auch als Mittel zurVermcidung von Drahtüberkreuzungen während der Drahtverbindung zwischen zwei Sätzen von Zwischenverbindungsleitbahnen dienen, wie weiter unten beschrieben wird.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden die gedruckten Leitbahnen dadurch hergestellt, daß der schon auf einer Oberflächenseite mit einer Schicht aus Nickel-Chrom versehene und mit einer Goldschicht bedeckte Grundkörper auf einem durch Band gesteuerten und in Koordinaten beweglichen Tisch gebracht wird, der zu einer Einrichtung mit einem eine Flüssigkeit liefernden Schreibstift oberhalb des Grundkörpers gehört.
Zur Herstelluna der verschiedenen erforderlichen Leitbahnen, Flächen und Rahmen wird vom Schreibstift auf den Flächen der Goldschicht ein gegen Ätzangriff widerstandsfähiges Muster geschrieben. Dann wird der Grundkörper in einer Goldätzlösung angeordnet, die das Gold von dem Grundkörper abgesehen von den Stellen entfernt, die durch das gegen fttzan-
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griff widerstandsfähige Muster geschützt sind. Danach wird der Grundkörper zur Entfernung der durch die Entfernung des Goldes freigelegten Nickel-Chrom-Schicht in einer Nickel-Chrom-Ä'tzlösung angeordnet. Die erwünschten und aus Gold auf Nickel-Chrom bestehenden Leiter bleiben zurück. Anschließend wird das gegen Atzangriff schützende Muster entfern^.
Zwei Steuerbänder werden zur Herstellung des Grundkörpers benötigt. Das erste Band ist für den genormten Teil des Grundkörpers erforderlich, der mittels eines Schreibstiftes mit einer Linienbreite 0,5 mm geschrieben wird. Für die Zwischenverbindungsleitbahnen, welche für die einzelnen Schaltungen erforderlich sind und mit einem Schreibstift von 130/tm Linienbreite beschrieben werden, ist das zweite Steuerband erforderlich.
Die Plättchen der integrierten Festkörperschaltungen werden mit den gedruckten Leitbahnen durch Aluminiumdrähte 8 von 25/an Durchmesser verbunden, die in einer Ultraschallverbindung endigen. Kein Draht ist länger als 3,8 mm. Es ist wichtig, daß die Drähte gerade von den Kontaktierungsflächen der Plättchen in rechten Winkeln zu den Leitbahnen verlaufen. Jede Abweichung davon ergibt gewöhnlich Kontaktierungsschwierigkeiten, die im Falle einer Mechanisation des Verbindens vermieden werden muß.
Dies ist der Grund für den Aufbau der integrierten Festkörper schaltungsplättchen im Winkel von 45 Grad ihrer Kanten zur Richtung der Leitbahnen auf dem Grundkörper, wie klar aus der Fig. 1 ersichtlich ist.
Eine einfache Reihe von Plättchen gemäß der Fig. 1 stellt das einfachste Anordnungsproblem dar, für das weniger als zwei Minuten Computerzeit erforderlich ist.
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In der Fig. Γ sind einige Drähte vorhanden, wie 8a, die sich unmittelbar zwischen Leitbahnen eines jeden Satzes erstrecken. Dies kann im Bedarfsfall dadurch vermieden werden, daß ein erster Draht von einer zu kontaktierenden Leitbahn zu einem benachbarten Rahmen 6 und ein zweiter Draht von dem Rahmen zu einer anderen Leitbahn geführt wird-
Einer oder mehrere der Rahmen können unterbrochen werden, wodurch die Möglichkeit einer Verwendung als mittlerer Verbindungspunkt für zwei oder mehr Drähte gegeben ist.
Wie durch die gestrichelte Linie bei 9 angedeutet, können zwei oder mehr Rahmen selbst dadurch verbunden werden, daß; ein kurzes Stück oder Stücke von gedruckten Leitern die I erforderlichen Rahmen verbindet.
Die gedruckten Leitbahnen können einen gedruckten Dünnschichtwiderstand, Widerstände oder ein Widerstandsnetzwerk innerhalb des Zwischenverbindungsmusters enthalten. In dem Raum zwischen den beiden Sätzen von gedruckten Leitbahnen können ein gedruckter Widerstand, Widerstände oder ein Widerstandsnetzwerk enthalten sein.
Die Widerstände können im Stadium der Herstellung der Leitbahnen mit der oben beschriebenen Schreibstifteinrichtung dadurch hergestellt werden, daß nach der Abätzung der nicht benötigten Goldschicht auf der Nickel-Chrom-Schicht entsprechend dem erforderlichen Widerstandsmustef innerhalb der benötigten Fläche oder der Flächen ein gegen Ätzangriff widerstandsfähiges Huster geschrieben wird» Wird dann der Grundkörper einer Nickel-Chrom-Ätzung ausgesetzt, dann verbleiben die Widerstände als ein Muster oder als Muster von Nickel-Chrom zurück«
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Wie die Fig. 2 veranschaulicht, kann die Schaltungsanordnung der Fig. 1 in einem Behälter 10 angeordnet werden und die.Schaltungsanordnung durch ein geeignetes Füllmaterial 11 umgeben werden. Vor dem Einbetten werden Anschlußdrähte 12, welche durch lotbedeckte Nickeldrähte mit einem Durchmesser von 0,25 mm verkörpert sind, falls erforderlich, mit den Anschlußflächen 2 verlötet und durch den Boden des Behälters nach außen gebracht und dort isoliert eingeschmolzen. Die Drähte 12 können auch durch die obere freie Oberfläche des Füllmaterials nach außen gebracht werden.
Anstelle eines Glasgrundkörpers mit Nickel-Chrom und Gold-Leitbahnen würde die Verwendung eines Grundkörpers mit Zwischenverbindungsleitbahnen aus Aluminium bezüglich der Wärmeabführung günstiger sein und gegen die Möglichkeit der sogenannten "Purpur-Plage" an den Verbindungen der Goldleitbahnen und der Aluminiumdrähte schützen, obwohl diese Gefahr beim Verbinden mit Ultraschall bedeutend vermindert ist.
Die beschriebene Festkörperschaltungsanordnung kann unmittelbar mit einer gedruckten Schaltungskarte verglichen werden, welche mit 15 handelsüblichen sogenannten "dual-inline" -Gehäusen bestückt und verdrahtet ist. Im allgemeinen sind die in der beschriebenen Festkörperschaltungsanordnung enthaltenen Drahtverbindungen bezüglich der Anzahl die gleichen, die normalerweise in den integrierten Festkörperschaltungsgehäusen enthalten sind. Die Verbindungen auf der Schaltungsplatte sind daher zusätzlich und werdenbei der beschriebenen Festkörperschaltungsanordnung nicht benötigt, was eine Verminderung von etwa 40 % an Verbindungen ergibt und zur Betriebssicherheit beiträgt.
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Claims (10)

  1. Fl 596 η R.B.W. Cooke et al 10-3-2
    PATENTANSPRÜCHE '
    Elektrische Festkörperschaltungsanordnung mit einer Mehrzahl von monolithischen Festkörperschaltungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörperschaltungselemente (7) auf einer Oberflächenseite eines Grundkörpers (1) aus Isoliermaterial zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden Sätzen von durchlaufenden und/oder unterbrochenen Leitbahnen (5) befestigt sind, welche mit der Oberflächenseite des Grundkörpers (1) verbunden sind und parallel zueinander verlaufen, und daß die Festkörperschaltungselemente (7) mit den Leitbahnen (5) über Drähte (8) kontaktiert sind.
  2. 2. Elektrische Festkörperschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (8) im rechten Winkel zu den Leitbahnen (5) verlaufen.
  3. 3. Elektrische Festkörperschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß rechteckige Festkörperschaltungselemente (7)' mit ihren Kanten Im Winkel von 45 Grad zur Richtung der Leitbahnen (5) auf der Oberflächenseite des Grundkörpers (1) befestigt sind.
  4. 4. Elektrische Festkörperschaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Festkörperschaltungselemente (7) von einem Rahmen (6) aus elektrisch leitendem Material auf der Oberflächenseite des Grundkörpers (1) umgeben ist.
    909885/1029
    Fl 596 R.B.W. Cooke et al 10-3-2
  5. 5. Elektrische Festkörperschaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Rahmen (6) elektrisch verbunden sind.
  6. 6. Elektrische Festkörperschaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens veiner der Rahmen (6) unterbrochen ist.
  7. 7. Elektrische Festkörperschaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörperschaltungselemente (7) auf einer geraden Linie mit dem Grundkörper (1) verbunden sind.
  8. 8. Elektrische Festkörperschaltungsanordnung nach An- ! Sprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbahnen (5) einen Widerstand oder ein Widerstandsnetzwerk enthalten.
  9. 9. Elektrische Festkörperschaltungsanordnung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbahnen (5) eines jeden Satzes in je einer Reihe von Anschlußflächen (2) am Rande des Grundkörpers (1) auslaufen.
  10. 10. Elektrische Festkörperschaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußflachen (2) mit Anschlußdrähten zum äußeren Anschluß der Festkörperschaltungsanordnung verbunden sind, welche sich von den Anschlußflächen (2) durch den Boden eines Behälters (10) erstrecken, in dem <ler Grundkörper (1) mit den auf seiner Oberflächenseite befindlichen Teilen eingeschlossen ist.
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    Leerseite
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