DE1956501A1

DE1956501A1 - Gehaeuse fuer integrierte Halbleiter-Schaltungen

Info

Publication number: DE1956501A1
Application number: DE19691956501
Authority: DE
Inventors: Dalmasso Dr Claudio
Original assignee: Olivetti SpA
Current assignee: Olivetti SpA
Priority date: 1968-11-06
Filing date: 1969-11-05
Publication date: 1970-06-11
Also published as: GB1288983A; DE1956501B2; GB1288982A; JPS493230B1; SE362166B; DE1956501C3; US3673309A; FR2022698B1; BE741287A; CA924021A; NL6916792A; CH526203A; SU462366A3; FR2022698A1

Description

Gehäuse für integrierte Halbleiter-Schaltungen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für integrierte Halbleiter-Schaltungen, insbesondere auf ein luftdicht abgeschlossenes Gehäuse für solche Schaltungen, und auf das Verfahren zu deren Zusammenbau.

Die derzeit auf dem Markt erhältlichen luftdichten Gehäuse für Halbleiter haben folgende Nachteile: hohe Herstellungskosten, hohen Verkaufspreis sowie eine Art und Teilung der AnSchlüssenden, die nicht immer für verwendete elektronische Schaltkreisaufbauten passend sind.

Ganz besonders hat sich herausgestellt, dass es notwendig ist, ein Gehäuse oder einen Behälter zu schaffen, bei dem η Fahnen, Laschen oder Stifte zugänglich (wobei beispielsweise η » 40 ist) und auf einem Raster oder Gitter mit konstanter Teilung (beispielsweise 2,5 nn&) angeordnet sowie in einer rechtwinklig zur Ebene des Gehäuses stehenden Sichtung gelegen sind, so dass es mit einem gedruckten Schaltkreis

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mittels Durcligangslöcliern verbunden werden kann, wobei die Möglichkeit eines Verbindungsweges zwischen jedem Fahnen-, Laschen- oder ösenpaar gegeben ist. Um darüber hinaus die grösstmögliche Wirtschaftlichkeit in der Herstellung zu erreichen, ist es notwendig, die Verwendung irgendeiner Art von gedruckter oder gesinterter Glas- oder AluminiumoxidlOlie auszuschliessen, welche gegenwärtig in auf dem Markt befindlichen Gehäusen verwendet werden, und die Verwendung von Kovar (Warenzeichen), eine Legierung aus Kobalt, Eisen und Nickel, oder gleichartigen Werkstoffen muss auf das notwendige Mindestmass beschränkt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen bzw. die vorerwähnten Ziele zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Gehäuse für integrierte Halbleiter-Schaltungen mit einer keramischen Grund- oder Leiterplatte, die auf einer Seite ein Netz von gedruckten Leitern trägt, die sich zwischen einer mittigen Zone der Grundplatte, an welcher ein oder mehrere integrierte Schaltungen befestigt und mit den inneren Enden der Leiter verbunden sein können, und äusseren Teilen der leiter, mit welchen Metallfahnen, -ösen oder -laschen verbunden bzw. verlötet sind, erstrecken, vorgeschlagen, das gekennzeichnet ist durch einen gedruckten Glasrahmen, der die gedruckten Leiter in dem Teil zwischen den genannten inneren Enden und äusseren Teilen abdeckt, und durch eine metallische Schutzabdeckung mit einem zur Verlötung oder Verklebung mit dem Glasrahmen geeigneten Aussenumfangsrand.

Bei dem Gehäuse gemäss der Erfindung kann von Seiden-Schablonendruckvorgängen, die vollkommen selbsttätig verlaufen, ' Gebrauch gemacht werden und damit ergibt sich für den grösseren Teil der für seine Herstellung benötigten Arbeitsvorgänge nur eine sehr geringe Kostenlast.

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Das Gehäuse gemäss der Erfindung macht es darüber hinaus möglich, mehr als einen integrierten Schaltungsblock in einem einzigen Gehäuse einzuschliessen, wobei die zweckdienlichen Verbindungen innerhalb des Gehäuses selbst vorgenommen werden und nur diejenigen Signale, die eine äussere Verbindung benötigen, den Anschlussfahnen zugeführt werden.

Bevorzugte Ausführungsformen und erfindungswesentliche Einzelheiten werden anhand der folgenden Beschreibung ersichtlich.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses für integrierte Halbleiterschaltungen.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Gehäuses für integrierte Schaltungen gemäss der Erfindung.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine in dem in Fig. 2 dargestellten Gehäuse enthaltene Grundplatte.

Fig. 4 zeigt eine Seihe von Lötösen oder -fahnen, die in dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Gehäuse enthalten sind, und zwar vor ihrem Einbau.

Fig.5a zeigen jeweils in Draufsicht und im Schnitt zwei beson- und 5b dere Ausfuhrungsformen einer in dem in Fig. 2 dargestellten Gehäuse enthaltenen Schutzabdeckung.

Fig. 6 ist ein in dem Gehäuse nach der Fig. 2 zum Anlöten der in Fig. 5a gezeigten Abdeckung verwendeter Metallrahmen .

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten Gehäuses für integrierte Schaltungen gemäss der Erfindung.

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Fig. 8a, sind Draufsichten auf eine Grundplatte mit Leitern, 8b und die in dem in Fig. 7 dargestellten Gehäuse enthal-8c ten ist.

3?ig. 9a, zeigen eine in dem Gehäuse nach Fig. 2 oder 7 ent 9b, 9c haltene Grundplatte, an welcher aufeinanderfolgende und 9d Druckvorgänge für die Leiter mittels eines Seiden-Schablonendruckverfahrens durchgeführt wurden.

™ Fig. 10 zeigt einen in den Gehäusen nach Fig. 2 oder 7 ent

haltenen Glasrahmen.

Fig. 11 zeigt einen Streifen aus leitfähigem Metall, aus welchem die in Fig. 4- gezeigten Fahnen durch Stanzen gebildet wurden.

Fig. 12 ist eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform eines Gehäuses für integrierte Halbleiterschaltungen gem äs s der Erfindung.

Fig. 15 zeigt einen in dem Gehäuse nach Fig. 12 enthaltenen fe Kunststoffring.

Fig. ΛΜ- stellt das Ausstanzen von in dem in Fig. 12 gezeigten Gehäuse enthaltenen Verbindungszungen aus einem Streifen leitfähigen Metalls dar.

Fig. 15 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines die in Fig. 14- dargestellten Zungen enthaltenden Rahmens.

Fig. 16 ist ein in das Gehäuse gemäss der Erfindung einsetzbarer integrierter Schaltungsblock.

Fig. 17a zeigen in Draufsicht und im Schnitt Ansichten des Auf- und 17b baus des in Fig. 15 dargestellten Rahmens und des in

Fig. 16 dargestellten Blockes. ..■009824/1359'

Als Beispiel soll nun ein Gehäuse mit 4-Ö Lötösen oder -fahnen 3 (Fig. 1) im einzelnen beschrieben werden· Das Gehäuse ist aus folgenden Teilen aufgebaut:

- eine keramische Grundplatte 1, die einen später beschriebenen (Fig. 2 und 3) Seiden-Schablonendruck tragt;

- eine Gruppe von Lötfahnen 3 (Fig. 1, 2 und 4-) aus goldplattiertem Metall (beispielsweise Phosphorbronze);

- eine Schutzabdeckung 4- aus "Kovar" (Warenzeichen) - eine Legierung aus Kobalt, Eisen und Nickel -, die am Lötrand 5 (Fig. 2, 5a und 5b) goldplattiert ist;

- ein Lötring 6 (Fig. 2 und 6), der bei anderen Ausführungsformen in einer später zu beschreibenden Weise weggelassen werden kann.

Das geschlossene Gehäuse hat das in Fig. 1 und in Fig. 2 im Schnitt dargestellte Aussehen, wenn es später in Kunststoff 7 (Silikon- oder Epoxidharz) zum Zwecke der erhöhten mechanischen Festigkeit und Feuchtigkeitsabdichtung (insbesondere bei Nichtanwendung einer hermetischen Verlötung der Abdeckung M-) eingehüllt ist.

Das wesentliche Merkmal für eine gute Feuchtigkeitsabdichtung liegt im Fehlen jeglicher Verbindungsnaht von Glas zu Metall rund um die Lötfahnen und damit im Fehlen jeglicher Möglichkeit der Öffnung von Wegen zum Durchtritt von Feuchtigkeit durch sehr kleine Spalten, die sich durch mechanische, an den Fahnen auftretende Beanspruchungen in dem Glas auftun.

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Nachfolgend wird eine genauere Beschreibung der Einzelteile gegeben.

Die Grundplatte 1 des Gehäuses ist aus einem keramischen Werkstoff mit einem hohen Gehalt an Aluminiumoxid (85 97%) gebildet, sie hat eine Oberflächenrauhigkeit zwischen 1 und 2 Mikron (gemessen mit dem Taylor-Hobson-Talysurf ) und eine Ebenheit, die in der Diagonalen besser als 0,05 mm ist. Die Stärke kann von 0,5 ^is 1,5 mm betragen. Um jedoch mit den folgenden Druckvorgängen zweckdienlich fortzufahren, muss die Stärke der verschiedenen Teile in dem jeweiligen Satz auf einer Toleranz von - 0,03 mm gehalten werden.

Das System der Verbindungsleiter 8 zwischen dem integrierten Schaltungsblock oder den integrierten Schaltungsblöcken, die in der Mittelzone der Grundplatte angeordnet sind, und den aussen liegenden verbreiterten Teilen 9» an welche die Fahnen angelötet sind, wird durch einen Seiden-Schablonendruckvorgang erzeugt, bei dem ein Sintern oder Brennen von Massen oder Pasten hoher Leitfähigkeit angewendet wird. Es können eine oder mehr Drucklagen oder -schichten je nach dem zu erzielenden Ergebnis geschaffen werden. Im einfachsten Fall wird eine einzelne Schicht, die das gesamte System der Zwischenverbindungen bildet (Fig. 3)j gedruckt. Die verwendete Paste muss eine optimale Haftfähigkeit gegenüber dem keramischen Werkstoff haben und es hat sich herausgestellt, dass die am besten geeigneten Fasten Du Pont 8151 und 8227 sowie Electroscience 5800 und 8800 sind.

Nach dem Drucken werden die Grundplatten 1 bei 125°C fur zwei Stunden getrocknet und dann in einem Ringofen in Übereinstimmung mit dem für die jeweils verwendete besondere Paste angegebenen Temperaturverlauf gebrannt. Bei Versuchen hat sich ganz besonders herausgestellt, dass die Paste

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Da Pont 815"U gebrannt bei einer Maximaltemperatur von 105O⁰C während zehn Minuten und mit Aufheiz- sowie Kühl zeiten von 30 Minuten, zusätzlich zu ihrer optimalen Haftfähigkeit gegenüber dem Aluminiumoxid-Keramikwerkstoff sich auch gut für alle späteren Arbeitsvorgänge eignet und folgende Vorteile hat: beim folgenden Brennen von anderen Pasten läuft sie nicht wieder ab oder fliesst nicht zurück; sie lässt das Löten der Fahnen mit einer Legierung von 59% Sn, 39% Pb und 2% Ag zu; sie lässt das Löten der integrierten Schaltungen mittels eines Ringes aus Sn (der ebenfalls durch Schablonendruck aufgebracht sein kann) oder aus eutektischem Au-Sn zu; sie erlaubt eine Wärmeverdichtung (Thermokompression) von Golddrähten; sie lässt die Ultraschall-Lötung von integrierten Schaltungsblöcken und von Golddrähten sowie Au-Si-Drähten zu.

Wenn eine Zwischenverbindung innerhalb des Gehäuses in zwei oder mehr Lagen erzielt werden muss, so werden die verschiedenen Lagen von Isoliermaterial (beispielsweise Du Pont 8190 oder Electroscience 4640 oder Engelhard 6624) und von leitfähigem Material, welche in jedem Fall aus Pasten der vorher erwähnten Art bestehen, in dem zu schliessenden Bereich in Aufeinanderfolge gedruckt, wobei darauf geachtet werden muss, dass Werkstoffe ausgewählt werden, die mit fortschreitend abnehmenden Temperaturen gebrannt werden können. Die zweckdienliche Reihenfolge für den Seiden-Schablonendruck der verschiedenen Lagen ist in den Fig. 9a - 9d dargestellt. In Fig. 9a ist der Seiden-Schablonendruck einer ersten Lage von gedruckten Leitern 8 gezeigt, während Fig. 9b den Seiden-Schablonendruck eines isolierenden Glasrahmens 10 darstellt. In Fig. 9c ist der Seiden-Schablonendruck einer Glasschicht 14 zur Isolierung sich kreuzender Leiter gegeneinander wiedergegeben und Fig. 9d zeigt den Seiden-Schablonendruck einer zweiten Lage von gedruckten Leitern 15 für die Zwischenver- -bindungen in der Mittelzone der Grundplatte 1 und die ent-

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sprechenden Verbindungen mit an zentralen Platten 2 befestigten MOS-Schaltungen 16. Während dieser Schritte können auch die zentralen Platten 2 aus Pasten gedruckt werden, die für eine eutektische Au-Si-Lö'tung in der Mittel zone geeignet sind, für welche vorgesehen ist, die integrierten Schaltungsblöcke nach dieser Technik zu löten (indem beispielsweise Du Pont-Paste 8115 verwendet wird), und es können Polster 17 (auch mit einer Vielzahl von Schichten) gedruckt werden, die dazu bestimmt sind, die Stärke der Paste in denjenigen Zonen zu vergrössern, in denen die Lötbedingungen das erforderlich machen (Fig. 7, 8a 8c). In Fig. 8a ist die Grundplatte 1 mit der während eines ersten Seiden-Schablonendruckvorganges gedruckten Lage von Leitern 8 gezeigt. Die Fig. 8b stellt eine erste Schicht von mittleren Polstern 17 dar, die teilweise auf den inneren Enden der gedruckten Leiter 8 liegen, und ferner eine zentrale, in einem zweiten Seiden-Schablonendruckvorgang erhaltene Platte 2. In Fig. 8c ist eine zweite Schicht der mittleren Polster gezeigt, die durch einen dritten Seiden-Schablonendruckvorgang erhalten wurde.

Um den für die mittleren Verbindungen reservierten Teil mit Bezug auf die äusseren Teile 9> an welche die Fahnen 3 des Gehäuses angelötet werden müssen, abzugrenzen, wird der Rahmen 10 aus hochschmelzendem, für Seiden-Schablonendruck geeigneten Glas, beispielsweise Du Pont 8190, gedruckt. Im Hinblick auf die Brenntemperatur dieses Glases (etwa 95O°C) wird es unmittelbar nach dem Brennen der ersten Lage der gedruckten Leiter gedruckt.

Die Stärke, die der Glasrahmen 10 haben muss, um der Isolierung der Verbindungen von der Schutzabdeckung 4, die darumgetan wird, sicher zu sein, ist derart, dass mehr als eine Lage durch

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Seiden-Schablonendruck aufgebracht werden muss, und es ist ratsam, jede Lage vollständig zu brennen, bevor die nächste gedruckt wird. Es sind vier Lagen zu empfehlen (Pig..10), die mit Schablonen von 130 bis 220 Siebfeinheit gedruckt werden, was es ermöglicht, eine grössere Stärke als 0,05 mm zu erreichen. Der Glasrahmen 10 hat drei Funktionen: die äusseren leitfähigen Teile 9» an welche die Fahnen 3 angelötet werden, von der mittleren Zone der Verbindungen zu trennen; eine Sperre gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu bilden, die nicht auf mechanischen, auf die Fahnen aufgebrachten Belastungen beruhen und die deshalb keinem Bruch unterworfen sind; den später aufgebrachten, zum Löten der Schutzabdeckung 4- verwendeten Metallring 6 zu tragen oder ein unmittelbares Biegen des Schutzüberzuges aus glasähnlichen oder plastischen Werkstoffen zuzulassen. Darüber hinaus macht das Vorhandensein dieses Glasrahmens 10 es möglich, vollkommen Verbindungen zwischen Glas und Metall zu vermeiden, die immer die Ursache für eine niedrige Güte sind. Die Verbindungen zwischen den verschiedenen Lagen der verwendeten Seiden-Schablonendruckpasten sind tatsächlich immer von der Art Glas gegen Glas.

Die Gestalt des Glasrahmens 10 hängt von der Gestalt der Bereiche, die freigelegt bleiben müssen, ab und sie kann in den aufeinanderfolgenden Druckvorgängen variieren, bis sie die Form des Metallringes 6 annimmt.

Die nach oben gerichtete Oberfläche dieses Glasrahmens 10 wird durch einen Seiden-Schablonendruckvorgang mit einer Goldmasse überzogen (z. B. Du Pont 8115 _? Electroscience 8800 oder Engelhard 94-25), die als Basis für die Lötung der metallischen Schutzabdeckung 4- dient. Diese Behandlung ist nicht notwendig, wenn ein Kleben der Schutzabdeckung 4-mit einem Epoxid- oder Siliconharz oder mit Phenolformaldehyd vorgenommen wird.

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Nur nach Durchführen des Verschliessens wird ein Verzinnen durch Eintauchen der äusseren verbreiterten Teile 9 für die Aussenverbindung, an welche die Fahnen 3 angelötet werden, in eine Sn-Fb-Ag—Legierung herbeigeführt. Der zuletzt erwähnte Vorgang muss durchgeführt werden, nachdem die Grundplatte 1 für wenigstens zwei Stunden abgelagert hat.

Jedes Gehäuse trägt vier Gruppen von Fahnen, und zwar eine Gruppe pro Seite, mittels welcher eine Verbindung zwischen der Grundplatte, mit welcher die integrierten Schaltungen verlötet werden, und der gedruckten Schaltungsplatine, an welcher das Gehäuse befestigt ist, erreicht wird.

Im vorliegenden Fall ist im Gegensatz zu üblichen Gehäusen eine genaue Anpassung der Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Material der Fahnen und dem der Grundplatte nicht erforderlich und es ist deshalb ausreichend, für die Fahnen ein Material zu benutzen, das gute Eigenschaften in bezug auf Nicht-Oxidierbarkeit und mechanische Bearbeitbarkeit hat.

Es wurde gefunden, dass die besten Ergebnisse mit Phosphorbronze in Form von Streifen 11 erzielt wurden, wobei die Biegelinie 13 der ausgestanzten oder ausgeätzten Fahnen zur Befestigung an einer gedruckten Platine rechtwinklig zur Walzrichtung 12 des Streifens, aus dem die Fahnen gebildet werden, liegt (Fig. 11).

Das Gehäuse, das HO Anschlüsse hat, macht zwei verschiedene Gruppen von Fahnen erforderlich, und zwar eine mit neun und die andere mit elf Fahnen (Fig. 4·), die jeweils an der kurzen bzw. der langen Seite des Gehäuses vorgesehen sind.

Die für den Streifen 11, aus dem die Fahnen gebildet werden, empfohlene Stärke beträgt 0,25 ^m. Die Fahnen müssen goldplattiert sein, und zwar wenigstens mit 2 Mikron Gold, und

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sie werden vorverzinnt, um mit der Grundplatte mittels einer Sn-Fb-Ag-Legierung verlötet zu werden. Es kann anstelle von Ausstanzen zweckdienlich sein, den Teil der Fahne, der in die Löcher der gedruckten Schaltungsplatine eintritt, zu ziehen, so dass dieser Teil starrer wird, und ihm eine zum Löten "besser geeignete Form (Einzelheit von Fig. 4) zu geben.

Die Schutzabdeckung 4 muss eine sehr gute Verbindung mit dem keramischen Werkstoff der Grundplatte und mit den vier Lagen von isolierendem Glas herstellen, weshalb sie aus Kovar (Warenzeichen), einer Legierung mit einem sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, besteht. Ihre Form wird durch unmittelbares Stanzen und Drücken des Legierungsbleches erhalten und sie kann in weiten Bereichen (Fig. 5& und 5b) variieren. Es ist wesentlich, dass an ihren Kanten ein flacher Rand 5 mit einer Breite von 1 bis 1,5 mm bleibt, an welchem das Löten oder Kleben an den Glasrahmen 10 durchgeführt wird. Dieser Rand ist durch einen Galvanisiervorgang mit wenigstens 5 Mikron mit Gold plattiert, während der übrige Teil der Abdeckung in seinem ursprünglichen Zustand verbleiben kann, wenn das Gehäuse mit Kunststoff 7 überzogen wird, oder leicht mit Gold plattiert werden kann (beispielsweise in einer Stärke von 2 Mikron), wenn das Gehäuse unbedeckt bleibt.

Das Gehäuse kann mit verschiedenen Lot- oder Klebverbindungen verschlossen werden, von denen jede ihre eigene Art der Vorbereitung erfordert.

Die Verschlüsse, die die besten Garantien für Luftdichtigkeit geben, machen Gebrauch von Lötverbindungen mit Metall gegen Metall. Die beiden Goldschichten, und zwar jene, die durch Seiden-Schablonendruck auf den Glasrahmen 10 aufgebracht wurde, und jene, die durch Galvanisierung auf die Abdeckung 4- aufgebracht wurde, werden zusammen mit einem Ring 6 aus eutektischer Au-Si-, Au-Ge- oder Au-Sn-Legierung verlötet. Die annehmbare Maxiaialtemperatur bestimmt die Auswahl der Legierung

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(Au-Si: 37O⁰C, Au-Ge: 356⁰G, Au-Sn: 280°C). Das Löten kann mittels eines heissen Kopfes durchgeführt werden, der mit den zu verlötenden Oberflächen in Berührung gebracht wird, oder mittels Durchgangs durch einen Ofen. Ferner kann das Löten auch mittels einer elektrischen Entladung, die mit zwei konzentrischen Elektroden auf den zu verlötenden Rand aufgebracht wird, erreicht werden.

Zu den beschriebenen Lösungen gibt es folgende Alternativen: Aufbringen einer Au-Sn-, Au-Ge- oder Au-Si-Legierung durch Seiden-Schablonendruck auf das zu lötende Teil, das die Funktion des Ringes 6 übernimmt, was die Nachteile in bezug auf Kosten und Schwierigkeit der Bearbeitung vermeidet, oder Anwendung von Ringen 6 aus mit Phenolformaldehydharz imprägniertem Papier, die ein Verbinden bei 12O°C ergeben und ermöglichen, die zwei Goldplattiervorgänge zu vermeiden, oder Verkleben mit Epoxydharzen. Die beiden letzteren Lösungen sind vom Gesichtspunkt der Feuchtigkeitsdichtigkeit weniger zuverlässig und bedingen für das Harz, mit dem die schliessliche Umhüllung 7 erreicht wird, die Notwendigkeit einer hohen Feuchtigkeitsdichtigkeit.

Die bevorzugte Aufeinanderfolge für den Zusammenbau des Gehäuses ist folgende:

a) Befestigen von einem oder mehreren integrierten Halbleiter-Schaltungsblöcken 16 im mittleren Bereich der keramischen Grundplatte 1, wobei in Abhängigkeit von der annehmbaren Maximaltemperatur auf Seiten des Halbleiters das Befestigen durch Löten mit Au-Si oder mit Au-Sn oder unmittelbar durch Kaltverkleben mit einem leitfähigem Epoxydharz bewirkt werden kann; selbstverständlich liegt im letzteren Fall ein Qualitätsverlust im Hinblick auf elektrischen Flächenkontakt und auf Wärmekontakt vor}

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b) Verbinden der Anschlüsse einer jeden integrierte! Schaltung mit den mittigen Zwischenverbindungsenden der gedruckten Leiter 8, was durch Thermokompression oder durch Ultraschall-Lötung durchgeführt werden kann;

c) Verschliessen des Gehäuses durch Löten oder Kleben der Schutzabdeckung 4 an den von der Grundplatte Λ getragenen Glasrahmen 10;

d) Verzinnen der äusseren leitfähigen Teile 9 der Grundplatte 1, wobei darauf zu achten ist, dass die verzinnten Grundplatten für wenigstens zwei Stunden ablagern können, bevor die folgenden Schritte des Zusammenbaues weitergehen;

e) Biegen der Fahnen um 90°;

f) Löten eines Endes der Fahnen 3 an die äusseren leitfähigen Teile 9 durch Wiederaufschmelzen der Verzinnung;

g) Einhüllen des in dieser Weise erhaltenen Gehäuses in Kunststoff 7 mit Ausnahme der freien Enden der Fahnen 3·

Die in den Fig. 4 und 11 gezeigten, die Fahnen miteinander zur erleichterten Handhabung verbindenden Streifen werden möglicherweise abgeschnitten.

Eine andere mögliche Lösung zum Befestigen von integrierten Schaltungen in dem Gehäuse besteht darin, keine zentralen Platten 2 auf der Grundfläche 1 zu haben, sondern durch Seiden-Schablonendruck Leiter 8 zu erhalten, deren innere Verbindungsenden in radialer oder speichenartiger Form rund um die Zone liegen, in welcher eine integrierte Schaltung befestigt wird, und die sehr nahe der von den Anschlussenden der letzteren

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eingenommenen Lage angeordnet sind. In diesem Fall werden die Leiter an die Anschlussenden der integrierten Schaltung angelötet, "bevor diese befestigt wird. Danach wird, wobei der integrierte Schaltungsblock umgekehrt in der Montagestellung abgelegt wird, seine Lage in bezug auf die inneren Verbindungsenden ausgerichtet, so dass die gelöteten Leiter in Übereinstimmung mit den entsprechenden inneren Verbindungsenden der gedruckten Leiter 8 sind, damit dann die Verbindung der gelöteten Leiter mit den gedruckten Leitern 8 durch Löten nach einer der bekannten Techniken, z.B. der sogenannten "Beam-lead"-Technik, durchgeführt werden kann. Es ist hier zu bemerken, dass bei dieser Art der Montage das Festlegen und die mechanische Halterung der integrierten Schaltung durch diesen letzten Lötvorgang erreicht werden.

Eine weitere, davon unterschiedliche Lösung für die Montage der intergrierten Schaltungen in dem Gehäuse ist in Fig. 12 gezeigt, in welcher ein Gehäuse mit in gleicher Ebene liegenden Fahnen, die sich von einer Seite des Gehäuses aus erstrecken, im Schnitt dargestellt ist. Die Zeichnung lässt erkennen, wie die Fahnen des Gehäuses gebogen werden können, damit sie parallel zur Grundplatte des Gehäuses sind, wenn es erwünscht ist, die Anzahl der Löcher in der gedruckten Schaltungsplatine, mit welcher ein oder mehrere Gehäuse mit integrierten Schaltungen verbunden werden, zu vermindern. Bei dieser Anordnung können die Fahnen 5 als Anschlüsse an Platten gelötet werden, die mit einem konstanten Abstand auf der Schaltungsplatine angeordnet sind.

In diesem Fall der Befestigung und Verbindung von integrierten Schaltungen mit durch Ultraschall verlöteten Drähten (was für MOS-Schaltungen, die nicht auf eine hohe Temperatur gebracht werden können, üblich ist), erhebt sich in der Tat die Notwendigkeit, die Ausgangsdrähte auf eine Höhenlage zu bringen, die höher als die Oberfläche der integrierten Schaltung ist, um zu vermeiden, dasa die Drähte selbst die Möglichkeit haben, die integrierte Schaltung durch Berühren des Siliziums an der

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Kante kurzzuschliessen. Um dieses Ziel zu erreichen, sind die Vorgänge normalerweise folgende: entweder wird das Zentrum der Grundplatte 1 ausgehöhlt, so dass die integrierte Schaltung 16 unterhalb der Ebene der Verbindungen angelötet wird, oder die Verbindungen werden mit Blech hergestellt. In beiden Fällen werden die Kosten des Gehäuses beträchtlich erhöht und im zweiten Fall wird das Gehäuse insbesondere der Gefahr von Brüchen des Glasrahmens 10 ausgesetzt, der für den luftdichten Abschluss verwendet wird.

Bei der in Fig. 12 dargestellten Lösung wird einfach um die integrierte Schaltung ein Eing 18 aus Kunststoff gelegt, der passend geformt ist (wie beispielsweise in Fig. 15 gezeigt ist) und in geeigneter Weise mit einem Kleber an der Grundplatte 1 befestigt wird. Die Verbindungsdrähte 19, die zu der integrierten Schaltung 16 führen, ruhen auf diesem Ring 18 und in dieser Weise sind sie auch in ihrer Lage durch die leichte Spannung verankert, die durch das Lötgerät während der Zeit des Zusammenbaues aufgebracht wird. Die Durchführung dieses Gedankens ist äusserst wirtschaftlich und gibt den Verbindungen im Gehäuse eine sichere und stabile Lage.

Nachstehend wird ein System für den Zusammenbau beschrieben, das unmittelbar von der Konzeption des Kunststoffringes 18 ausgeht und das eine wesentliche Wirtschaftlichkeit für den Vorgang des Zusammenbaues zulässt. In der Literatur wurden mehr als eine Lösung, bei der vorgefertigte Elemente verwendet werden, vorgeschlagen, jedoch erfordern diese Lösungen im allgemeinen ein sehr genaues Positionieren des integrierten Schaltungsblockes in bezug auf seinen Rand oder sie erfordern eine Handhabung des Blockes mit an diesem angelöteten Anschlüssen und folgendem Montieren mit seiner Oberfläche nach unten gekehrt· Die letzte Lösung hat insbesondere den Fehler, dass das Verankern des integrierten Schaltungsblockes den elektrischen Yerbindungsdrähten anvertraut wird.

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Die Lösung nach, dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, einen Rahmen 21 aus Aluminium von der in Fig. 14- gezeigten Art vorzusehen, der durch Stanzen oder Ätzen aus einem Streifen 20 erhalten worden ist und auf den auf beiden Seiten ein Kunststoffring 18, wie in Fig. 17a und 17b gezeigt, aufgebracht worden ist.

Der Kunststoffring 18 kann aus zwei Teilen gebildet sein, die aus Isolierklebeband ausgestanzt und durch Druck auf die beiden Seiten des Aluminiumstreifens, wie in Fig. 15 dargestellt ist, aufgebracht worden sind.

Diese Art des Zusammenbaues erfordert das genaue Positionieren des integrierten Schaltungsblockes mit Bezug auf die mittigen Verbindungsenden der auf die Grundplatte 1 gedruckten Leiter, wobei das Positionieren leicht in dieser Zeit des Zusammenbaues bewirkt werden kann, und zwar durch Anwendung eines Fadenkreuzes, das in geeigneter Weise in das Mikroskop der Lötstation eingraviert ist.

Das geeignete Verfahren des Zusammenbaues enthält folgende Schritte:

a) der integrierte Schaltungsblock wird auf der Grundplatte

1 so befestigt, dass seine Anschlüsse mit den inneren Verbindungsenden der gedruckten Leiter 8 ausgerichtet sind;

b) der Rahmen 21 wird befestigt, der bereits so vorbereitet wurde, dass die Enden der Zungen genau und in Übereinstimmung mit den Anschlüssen der integrierten Schaltung 16 und der gedruckten Leiter 8 liegen}

c) mit einem oder allerhöchstens zwei Arbeitsgängen einer Ultraschall-Lötvorrichtung, bei der eine geeignete Punktelektrode verwendet wird, wird das Verlöten der Enden der Zungen 21 mit den damit in Übereinstimmung liegenden Elementen bewirkt;

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die folgenden Schritte des Zusammenbaues sind den mit Bezug auf die Ausfülirungsbeispiele des Gehäuses nach den Fig. 2 und 7 gleichartig.

Um den Zusammenbau zu erleichtern, kann der Kunststoffring 18 in einer solchen Weise gebildet sein, dass er die Verbin dungszuKgen 21 so viel wie möglich verbindet.

Der Rahmen 21 kann auch aus einer Al-Si-Legierung bestehen, falls es erwünscht ist, ihn vollständig gegen Oxydation zu schützen.

Es sollte noch bedacht werden, dass, wenn der betreffende Rahmen einmal montiert ist, das Löten der Enden der Zungen 21 an die damit in Übereinstimmung liegenden Elemente auch durch Kleben mittels eines geeigneten leitfähigen Klebers erhalten werden kann.

Die Kostenersparnis, die mit dieser Art des Zusammenbaues eines Gehäuses für integrierte Schaltungen mit JO - 40 Fahnen zu erreichen ist, liegt in der Grössenordnung von 90% mit Bezug auf den normalen, durch Verbindungen mit einzelnen Drähten erhaltenen Zusammenbau.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Gehäuse für integrierte Halbleiter-Schaltrungen mit einer keramischen Grund- oder Leiterplatte, die auf einer Seite ein Netz von gedruckten Leitern trägt, die sich zwischen einer mittigen Zone der Grundplatte, an welcher ein oder mehrere integrierte Schaltungen befestigt und mit den inneren Enden der Leiter verbunden sein können, und äusseren Teilen der Leiter, mit welchen Metallfahnen, -ösen oder -laschen verbunden oder verlötet sind, erstrecken, gekennzeichnet durch einen gedruckten Glasrahmen (10), der die gedruckten Leiter (8) in dem Teil zwischen den genannten inneren Enden und äusseren Teilen (9) abdeckt, und durch eine metallische Schutzabdeckung (4-) mit einem zur Verlötung oder Verklebung mit dem Glasrahmen (10) geeigneten Aussenumfangsrand (5).
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schaltungen (16) in der mittigen Zone der Grundplatte (i) befestigt und elektrisch mit den inneren Enden der Leiter (8) verbunden sind und dass der Rand (5) der Abdeckung (4-) mit dem Glasrahmen (10) in einer die intergrierten Schaltungen (16) luftdicht abschlie ssen den V/eise verlötet oder verklebt ist.
3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (5) der Abdeckung (4-) mittels eines am Rahmen (10) befestigten Metallringes (6) verlötet ist.

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4. Gehäuse nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (5) der Abdeckung (4) mit dem Glasrahmen (10) mittels eines synthetischen Harzes verklebt ist.
5. Gehäuse nach Anspruch 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine das gesamte Gehäuse mit Ausnahme der freien Enden der Fahnen (3) umschliessende KunststoffumhüTlung (7).
6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die odex jede integrierte Schaltung (16) auf einer gedruckten, metallischen Platte (2) in der mittigen Zone der Grundplatte (1) befestigt und mit den inneren Enden der Leiter (8) durch leitfähige Verbindungen (19) verbunden ist.
7. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es einen mit der Grundplatte (1) verklebten oder an ihr anliegenden Kunststoffring (18) rund um die Metallplatten (2) aufweist, der die Leiter (19) zwischen den intergrierten Schaltungen und den inneren Enden der Leiter (8) trägt.
8. Gehäuse nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (19) im Kunststoffring (18) eingebettet sind und zusammen mit 'diesem einen flachen Rahmen bilden.
9. Gehäuse nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Leiter (19) mit den integrierten Schaltungen (16) und den inneren Enden der Leiter (8) durch Ultraschall-Lötung verbunden sind.
10. Gehäuse nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Leiter (19) mit den integrierten Schaltungen mittels einer leitfähigen Masse elektrisch verbunden sind.

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11. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 5? dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse der oder jeder integrierten Schaltung an den inneren Enden der Leiter (8) angeordnet sowie mit diesen verbunden sind und die Schaltung elektrisch an diese inneren Enden anschliessen sowie die Schaltung tragen.
12. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 Ms 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Netz der gedruckten Leiter ein Viellagenne.tz mit wenigstens zwei durch ein isolierendes Netz getrennten Leiternetzen ist.
13. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahnen (3) rund um den Aussenumfang der Grundplatte (1) mit einer konstanten Teilung und mit ihren freien Enden rechtwinklig zur Grundplatte (1) zum Einführen in die Löcher einer Schaltungsplatine angeordnet sind.

14·. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahnen (3) rund um den Aussenumfang der Grundplatte (1) mit einer konstanten Teilung und mit ihren freien Enden in gleicher Ebene seitwärts von der Grundplatte zum Anschluss an das Leitungsnetz einer Schaltplatine angeordnet sindo

15· Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der flache Rahmen als selbsttragendes Ganzes durch Ankleben von Kunststoffringen auf die beiden Seiten eines Netzes von radial sich erstreckenden Metallzungen gebildet wird, dass der Rahmen auf die bereits mit integrierten Schaltungen versehene keramische Grundplatte aufgelegt wird und dass dann die Enden der Zungen elektrisch mit den intergrierten Schaltungen und den inneren Enden der Leiter (8) verbunden werden.

Ga/Ur - 22 127/8

009824/1359