DE1958175C - Integrated microelectronic semiconductor assembly - Google Patents
Integrated microelectronic semiconductor assemblyInfo
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Description
gruppe geprüft werden kann, bevor die Anschlußelektroden von dem Rahmen abgetrennt worden sind. Sobald die Anschlußelektroden jedoch von dem Rah-group can be checked before the terminal electrodes have been separated from the frame. As soon as the connection electrodes, however, from the frame
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einein- 50 men abgetrennt sind, ist keine Halterung bzw. keinThe present invention relates to one which is detached, is not a bracket or is not
tegrierte mikroelektronische Halbleiterbaugruppe, be- Schutz für die Anschlußelektroden mehr gegeben,integrated microelectronic semiconductor assembly, more protection for the connection electrodes,
stehend aus einem isolierten Gehäuse mit einem aus Demzufolge ist es notwendig, für jede Baugruppestanding out from an insulated housing with one from accordingly it is necessary for each assembly
Isoliermaterial bestehenden flachen, rechteckigen einen Traghalter vorzusehen, sobald die AbtrennungInsulating material to provide existing flat, rectangular a support bracket once the partition
Substrat mit einer darin angeordneten Öffnung, ferner der Baugruppe von dem Rahmen vorgenommen wird,Substrate with an opening arranged therein, furthermore the assembly is made from the frame,
einer Mehrzahl \on auf dem Substrat angeordneten 55 Die Kosten der Halterungsanordnung sind jedoch re-a plurality of 55 arranged on the substrate. However, the cost of the mounting arrangement is re-
elektrischcn Leitern, weiche sich von dem entlang der lativ hoch. Ferner sind zusätzliche Arbeitsschritte not-electrical conductors, diverge from the one along the relatively high. Furthermore, additional work steps are necessary
Penpherie der öffnung vorhandenen Kontaktbereich wendig, um die Halbleiterbaugruppe innerhalb diesesPenpherie the opening existing contact area agile to the semiconductor assembly within this
für den Halbleiterkreis bis zu den äußeren Kanten des Tragrahmens einzusetzen.to be used for the semiconductor circuit up to the outer edges of the support frame.
Substrats erstrecken, ferner einem zweiten, flachen, In diesem Zusammenhane ist es ferner bekannt (s.
rechteckigen Substrat aus Isoliermaterial mit einer 60 USA.-Patentschrift 3 484 533), das gestanzte Kovardann
angeordneten öffnung und einem als thermische blech mit besonderen Ansätzen zu versehen, welche
Ableitung für den Halbleiterschaltkreis wirkenden ein genaues Einsetzen des elektronischen Halbleiter-Gehäuse
zum Abdecken der öffnung und schließlich kreises in die Leiteranordnung erleichtern,
einem im wesentlichen flachen Rahmen, welcher mit Im Hinblick auf diesen Stund der Technik ist es
einer Mehrzahl von elektrischen Leitern versehen ist, 65 Ziel der vorliegenden Erfindung, eine mikroclektronidie
sich nach einwärts bis zur Mitte des Rahmens er- sehe Halbleiterbaugruppe zu schaffen, welche diese
strecken, wobei die elektrischen Leiter des Rahmens obengenannten Nachteile nicht aufweist, und welche
mit den Leitern des Gehäuses verbunden sind. mit geringerer Anzahl von Arbeitsschlitten heri>estelltIn this context, it is also known (see rectangular substrate made of insulating material with a 60 USA. Patent 3 484 533) to provide the punched Kovardann arranged opening and a thermal sheet with special attachments which derivation acting for the semiconductor circuit facilitate precise insertion of the electronic semiconductor housing to cover the opening and finally the circle in the conductor arrangement,
a substantially flat frame, which is provided with a plurality of electrical conductors in view of this prior art, 65 The object of the present invention to provide a microclectronic semiconductor package which looks inward to the center of the frame, which these stretch, the electrical conductors of the frame not having the above-mentioned disadvantages, and which are connected to the conductors of the housing. manufactured with a smaller number of work slides
and geprüft werden kann, wobei die Notwendigkeit entfällt, Halterungsanordnungen für Prüfzwecke und besondere Transportbehälter vorzusehen.and can be tested, eliminating the need for mounting arrangements for testing purposes and special transport containers are to be provided.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zusätzlich mit dem Gehäuse verbundene, gegenüber den Leitern isolierte Ansätze vorgesehen sind, welche geh von dem Rahmen bis in dessen Mitte erstrecken, wobei diese Ansätze eine Halterung für das Gehäuse ergeben, sobald die elektrischen Leiter von den flachen Rahmen abgetrennt sind.According to the invention this is achieved in that additionally connected to the housing, opposite insulated lugs are provided for the conductors, which extend from the frame to its center, these approaches provide a support for the housing once the electrical conductors are off the flat Frames are separated.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Substrat eine Vielzahl von Leitern auf, welche einen Satz der Anschlüsse des im Mittelpunkt des Gehäuses angeordneten, elektronischen Halbleiterkreises mit einem /weiten Satz von elektronischen Anschlüssen verbindet, die mit den parallelen Leitern des Rahmens verbunden sind. Der elektronische Halble/terkreis ist dabei innerhalb des Rahmens befestigt. Nachdem die elektrischen Verbindungen mit dem Kreis hergestellt «/orden sind, werden die freiliegenden Bereiche gegenüber Verunreinigungen abgedichtet, wodurch gleichzeitig die mechanische Festigkeit erhöht wird.According to the present invention, the substrate has a plurality of conductors which are a set the connections of the electronic semiconductor circuit arranged in the center of the housing a / wide set of electronic connectors that connects to the parallel conductors of the frame are connected. The electronic semiconductor circuit is attached within the frame. After the electrical connections are made to the circuit "/ Orden, the exposed areas are sealed against contamination, whereby at the same time the mechanical strength is increased.
Sobald die Leitungen von dem Rahmen abgetrennt sind, halten die im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehenen isolierten Ansätze das Gehäuse innerhalb des Rahmens, so daß elektrische Verbindungen mit den abgetrennten Enden der Leiter rur Durchführung von Tests befestigt werden können. Demzufolge ist es nicht notwendig, das mit dem Ha!bleiterkreis versehene Gehäuse von dem Rahmen während dieser Testversuche zu entfernen. Nachdem diese Testversuche durchgeführt worden sind, können der elektronische Kreis zusammen mit dem Gehäuse und den Anschlüssen versandt werden, ohne daß der Halbleiterkreis aus dem Rahmen entfernt werden müßte. Demzufolge können die Anschlüsse nicht verbogen, beschädigt oder von dem Gehäuse abgebrochen werden. Fernerhin sind teuere Transportverpakkungen nicht notwendig.Once the lines are disconnected from the frame, they hold within the scope of the present invention Provided insulated lugs the housing within the frame, making electrical connections can be attached to the severed ends of the ladder for testing purposes. Hence it is not necessary to do the same thing with the semiconductor circuit to remove the provided housing from the frame during these tests. After this Tests have been carried out, the electronic circuit together with the housing and can can be shipped to the terminals without removing the semiconductor circuit from the frame would have to. As a result, the connectors cannot be bent, damaged, or broken off the housing will. Furthermore, expensive transport packaging is not necessary.
Hin weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung bestellt darin, daß an dem äußeren Rahmen Fiihruniismarkierungen angebracht werden können, die während des ganzen Herstellungsprozesses in unveränderlicher Zuordnung gegenüber der Baugruppe selbst verbleiben. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, äußerst genau positionierte Halbleiterbaugruppen herzustellen. Es ist hingegen einleuchtend, daß gemäß dem bisher bekannten Verfahren nach dein Abtrennen des äußeren Rahmens von der [Baugruppe eine neue Führung gefunden werden muß, wobei jedoch Versetzungen gegenüber der ursprünglichen Führung eintreten können.Another advantage of the present invention is that there are guide markings on the outer frame Can be attached that in immutable throughout the manufacturing process Assignment to the assembly itself remain. This makes it possible to manufacture extremely precisely positioned semiconductor assemblies. On the other hand, it is obvious that according to the previously known method after separating the outer frame from the [assembly a new leadership has to be found, but with relocations compared to the original one Leadership can enter.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die Zeichniing Bezug genommen ist. Hs zeigtFurther details of the invention are set out below are explained and described in more detail using an exemplary embodiment, with reference to the drawing Is referred to. Hs shows
Fig. I eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung,Fig. I is a plan view, partly in section, of a advantageous embodiment of the invention,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von Fi g. 1, fio FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1, fio
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Mehrzahl von Rahmen, die mit mikroelektronischcn Kreisen verbunden sind,3 is a perspective view of a plurality of frames connected with microelectronic circles,
Fig. 4a und 4b perspektivische Ansichten zweier Ausführuiigsbeispiele für die Abtrennung der elekliisehen Leiter von dem Rahmen,4a and 4b are perspective views of two Detailed examples for the separation of the electrical Head of the frame,
Fig. 5 a und 5 b perspektivische Ansichten der vollkommen abgetrennten Baugruppe gemäß Fig 4 a und 4 b mit abgebogenen Leitungen vor dem Einfügen in einem Schaltkreis.FIGS. 5 a and 5 b are perspective views of the completely separated assembly according to FIG. 4 a and 4b with bent leads prior to insertion in a circuit.
xm folgenden soll auf Fig. 1 Bezug genommen werden, in welcher eine Elektrodenstruktur 10 dargestellt ist, die aus einem geeigneten leitenden Material, wegen seiner thermischen Ausdehnimgseigenscnarten vorzugsweise Kovar, besteht. Das Kovarblech wird wie dargestellt ausgestanzt, wodurch sich eine Mehrzahl von parallelen, im Abstand voneinander angeordneten Leitern 12 ergibt, die durch einen äußeren Rahmen 14 gehalten werden, welcher sich um den gesamten äußeren Umfang der elektronischen Baugruppe erstreckt. Zusätzlich sind seitlich an dem Rahmen 14 nach einwärts ragende Ansätze 16 vorgesehen, die im wesentlichen senkrecht zu den Leitern 12 verlaufen Innerhalb des Rahmens 14 sind ferner Bohrungen 18 angeordnet, die eine Fixierung des Rahmens in bezug auf die später einzubauenden Schaltelemente ermöglichen. Eine.zusätzliche Führungsbohrung 19 ergibt die Möglichkeit, daß die Baugruppe mit ursprünglicher Winkellage erneut eingesetzt werden kann, wenn dieselbe aus irgendwelchen Gründen während des Herstellungsprozesses herausgenommen werden muß. Es sei jedoch erwähnt, daß an Stelle der Bohrungen 18, 19 verschiedene andere Führungselemente, beispielsweise Farben, Linien, Ansätze usw., vorgesehen werden können.Reference should now be made to FIG. 1, in which an electrode structure 10 is shown made of a suitable conductive material because of its thermal expansion properties preferably Kovar. The Kovar plate will be like shown punched out, whereby a plurality of parallel, spaced apart Ladders 12 results, which are held by an outer frame 14 which extends around the entire outer periphery of the electronic assembly extends. In addition, on the side of the frame 14 inwardly projecting lugs 16 are provided which run essentially perpendicular to the conductors 12 Within the frame 14 bores 18 are also arranged, which a fixation of the frame in relation on the switching elements to be installed later. An additional guide hole 19 results in the Possibility that the assembly can be used again with the original angular position if the same must be removed for some reason during the manufacturing process. It it should be mentioned, however, that instead of the bores 18, 19 various other guide elements, for example Colors, lines, approaches, etc., can be provided.
Innerhalb der Elektrodenanordnung 10 ist ein aus elektrischem Isoliermaterial, vorzugsweise Keramik, bestehendes Plättchen 20 vorgesehen, in welchem eine kreisförmige Öffnung 21 angeordnet ist. Die ÖffnungInside the electrode arrangement 10 is an electrical insulating material, preferably ceramic, existing plate 20 is provided, in which a circular opening 21 is arranged. The opening
21 kann beliebiger Form sein. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine kreisförmige Öffnung 21 bei weitem am günstigsten ist. da keine Ecken auftreten, durch welche die Beanspruchungen des Halbleitermaterials erhöht werden, was zu Undichtigkeiten und anderen Störungen der Baugruppe führen könnte. Auf einer Oberfläche des Plättchens 20 ist eine Mehrzahl von Dünnschichtleitern 22 angeordnet, die sich auf der einen Oberfläche des Plättchens 20 von der Umfangslinie der Öffnung 21 bis zur äußeren Peripherie des Plättchens 20 erstrecken. Die Dünnschichtleiter21 can be of any shape. However, it turned out that a circular opening 21 is by far the most favorable. since there are no corners, through which the stresses on the semiconductor material are increased, leading to leaks and others Could lead to faults in the assembly. There are plural on one surface of the chip 20 of thin-film conductors 22 arranged, which extend on one surface of the plate 20 from the circumferential line the opening 21 to the outer periphery of the plate 20 extend. The thin film conductor
22 werden in bekannter Weise, beispielsweise durch Aufdampfen, aufgebracht. Gleichzeitig mit der Aufbringung der Dünnschichlleiter 22 werden zwei zusätzliche Leiterbereiche 23 aufgebracht, wodurch sich eine Verbindungsstelle mit den Ansätzen 16 ergibt. Die metallischen Bereiche 23 sind elektrisch von allen anderen leitenden Teilen des Plättchens 20 isoliert. Die Dünnschichtleitcr 22 enden an der äußeren Oberfläche des Plättchens 20 in verbreiterten Leiterbereichen 24, wodurch das Befestigen an den parallelen I eitern 12 erleichtert wird. Auf den Dünnschichtleitern 22 des Plättchens 20 ist eine aus keramischem Materia! bestehende rechteckige Platte 26 aufgebracht und in geeigneter Weise befestigt. Die obere Oberfläche der Platte 26 weist einen metallischen Bereich 30 auf, der in Form eines Ringes um die innerhalb der Platte 26 vorhandene Öffnung 32 verläuft. Ein vorzugsweise aus Kovarmaterial bestehender Verbindungsring 27 ist auf dem metallischen Bereich 30 befestigt. Auf J-m Plättchen 20 ist eine kreisförmige Scheibe 33 aus ciiiv.m eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweisenden Material, beispielsweise Kovar, befestigt, wodurch die öffnung 21 abgedichtet wird. Ein mikmelektronischer Kreis 40 wird dann durch bekannte Verfahren in die Öffnung 21 eingesetzt, wobei die elektrischen Ansehlußleitungeii 35 entlang der Pe-22 are applied in a known manner, for example by vapor deposition. Simultaneously with the application the thin-layer conductor 22, two additional conductor areas 23 are applied, whereby a connection point with the approaches 16 results. The metallic areas 23 are electrical of all other conductive parts of the plate 20 isolated. The thin-film conductors 22 terminate at the outer surface of the plate 20 in widened conductor areas 24, whereby the attachment to the parallel I fester 12 is relieved. On the thin-film conductors 22 of the plate 20 is one made of ceramic Materia! existing rectangular plate 26 applied and secured in a suitable manner. The upper Surface of the plate 26 has a metallic area 30, which is in the form of a ring around the inside the plate 26 existing opening 32 extends. A connecting ring, preferably made of covar material 27 is attached to the metallic area 30. On J-m plate 20 there is a circular one Disk 33 made of ciiiv.m has a high thermal conductivity having material, for example Kovar, attached, whereby the opening 21 is sealed. A Micromechanical circuit 40 is then inserted into opening 21 by known methods, wherein the electrical connection lines 35 along the
riphcric der Öffnung 21 mil den entsprechenden Dünnschichtleitcrn 22 in Verbindung gelangen. Anschließend daran wird eine Kappe 37 unter Erzielung einer hermetischen Abdichtung auf dem Kovarriug27 aufgebracht.Riphcric of the opening 21 with the corresponding thin-film conductors 22 come into connection. Subsequently a cap 37 is attached to it to achieve a hermetic seal on the Kovarriug27 upset.
Im folgenden soll auf Fig. 3 Bezug genommen werden, in welcher zwei elektronische Baugruppen 10 dargestellt sind, die über ihre entsprechenden Rahmen 14 miteinander verbunden sind. Während der Herstellung können die dadurch gebildeten Bänder 6 oder 7 miteinander verbundene Rahmen 14 enthalten; es kann jedoch auch ein kontinuierliches Band mit einer Vielzahl von Rahmen 14 verwendet werden. In diesem Zustand wird die Baugruppe sowohl von den elektrischen Leitern 12 als auch von den Ansätzen 16 gehalten. Die Bohrungen 18, 19 können zu diesem Zeitpunkt in einer geeigneten Halterung eingesetzt sein oder nicht.Reference should now be made to FIG. 3, in which two electronic assemblies 10 which are connected to one another via their respective frames 14. During manufacture the bands 6 or 7 formed thereby may contain frames 14 connected to one another; it however, a continuous belt having a plurality of frames 14 can also be used. In this The assembly becomes state both from the electrical conductors 12 and from the extensions 16 held. At this point in time, the bores 18, 19 can be inserted in a suitable holder be or not.
Fig.4a zeigt die Abtrennung der elektrischen Leiter 12 von dem Rahmen 14. Die Baugruppe wird dann einzig und allein durch die Ansätze 16 gehalten. Beim Abtrennen der elektrischen Leiter kann es ebenfalls wünschenswert sein, die einzelnen Elcktrodenanordnungcn 10 voneinander zu trennen. Das elektrische Prüfen kann nun vorgenommen werden, indem automatische Maschinen verwendet werden, die entweder die Ober- oder Unterseite der elektrischen Leiter 12 berühren, wodurch der Zustand des mikroelektronischen Kreises 40 festgestellt werden kann. Gemäß Fig.4a können die elektrischen Leiter 12 auf dieselbe Länge geschnitten werden, während gemäß F i g. 4 b jeder zweite Leiter kurzer als die danebenliegendcn Leiter geschnitten sind.4a shows the separation of the electrical conductor 12 from the frame 14. The assembly is then held solely by the approaches 16. It can also be done when the electrical conductors are cut off It may be desirable to separate the individual electrode assemblies 10 from one another. The electric Testing can now be done by using automatic machines that either touching the top or bottom of the electrical conductor 12, thereby the state of the microelectronic Circle 40 can be determined. According to Figure 4a, the electrical conductor 12 can the same length are cut, while according to FIG. 4 b every other ladder shorter than the one next to it Heads are cut.
Gemäß F i g. 5 a wird daraufhin die elektronische Baugruppe vollkommen von dem Rahmen 14 abgetrennt, wobei die gemäß Fig. 4a auf dieselbe Länge geschnittenen Leiter entlang einer Linie umgebogen werden, so daß eine Einfügung in einen Schaltkreis möglich ist. Gemäß F i g. 5 b werden die entsprechend S Fig. 4 b verschieden lang abgeschnittenen Leiter 12 derail gebogen, daß sich eine zweireihige Verbindung ergibt. In manchen Anwendungsfällen kann dies wünschenswert sein, damit einerseits ein größerer Abstand zwischen den Befestigungspunkten innerhalb desAccording to FIG. 5 a, the electronic assembly is then completely separated from the frame 14, the same length as shown in FIG. 4a cut conductor can be bent along a line so that it can be inserted into a circuit is possible. According to FIG. 5 b, the conductors 12 cut off of different lengths in accordance with S FIG. 4 b derail bent so that a two-row connection results. In some applications this can be desirable be so on the one hand a larger distance between the attachment points within the
ίο Schaltkreises auftritt, andererseits eine höhere Festigkeit der Befestigung erzielt wird.ίο circuit occurs, on the other hand, a higher strength of the fastening is achieved.
Aus dem Vorhergehenden kann man erkennen, daß die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe sehr vielfältig verwendbar und zuverlässig ist, wobei die Herstellung praktisch ausschließlich mit Hilfe von mechanischen Gerätschaften erfolgen kann. Für die Zusendung zum Endverbraucher können die elektronischen Baugruppen mit dem Rahmen 14 versehen sein, der einen Schutz für die Leiter 12 ergibt. DieFrom the foregoing it can be seen that the electronic assembly according to the invention is very versatile and reliable, with the production practically exclusively with the help of mechanical equipment can be done. The electronic Assemblies can be provided with the frame 14, which provides protection for the conductors 12. the
elektronischen Baugruppen können mit ihren Rahmen 14 vollkommen elektrisch geprüft werden, worauf eine Abtrennung der Rahmen 14 mit Hilfe von angelernten Arbeitskräften erfolgen kann. Die abgewandelte Ausführungsform mit gestuften Längen der Leiter 12 ergibt eine sehr vielfach verwendbare Baugruppe. Die flache Bauweise der Baugruppe erleichtert ihre Herstcllbarkeil mittels Maschinen. Durch die Verwendung von temperaturstabilen Materialien, wie Keramik und Kovar, ergibt sich eine sehr störunanfällige Anordnung. Durch die zweite Isolierplatte 26, durch welche die Leiter, mit Ausnahme der Stellen, an welchen die mit dem mikroclektronischen Kreis 40 oder den Leitern 12 verbunden sind, abgedeckt werden, ergibt sich eine mechanisch sehr feste Anordnung. electronic assemblies can be tested completely electrically with their frame 14, whereupon a separation of the frame 14 can be done with the help of semi-skilled workers. The modified one An embodiment with stepped lengths of the conductors 12 results in an assembly that can be used very many times. The flat design of the assembly makes it easier to manufacture using machines. Through the The use of temperature-stable materials, such as ceramics and Kovar, results in a very insensitive to malfunction Arrangement. By the second insulating plate 26, through which the conductors, with the exception of the places which are connected to the micro-electronic circuit 40 or the conductors 12, are covered, the result is a mechanically very solid arrangement.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
Claims (4)
durch gekennzeichnet, daß zusätzlich Es ist demzufolge bereits bekannt (s. beispiels-1. Integrated microelectronic semiconductor microelectronic semiconductor assemblies result in assembly consisting of an insulated Ge 5 Hermetically sealed semiconductor assemblies consisting of an insulating body made of insulating material and the flat, rectangular substrate embedded therein with an on-metallic conductors made of glass or ceramic. With the ordered opening, furthermore a plurality of sealing of glass against metal, any electrical lines arranged on the substrate always occur, even if the thermitern, which can be seen from the expansion coefficients along the periphery, well on each other on the openings existing contact area for equal will. If the entire exiting semiconductor circuit extends to the outer edges of the tension, the strength values of glass exceeding the substrate, and also a second, flat, cracks occur, so that the microelectronic, rectangular substrate made of insulating material see semiconductor assemblies become unusable With increasing prices for semiconductor circuits as thermal dissipation for the semiconductor switch, the manufacturer of microelectronic semicircle-acting housings for covering the open-conductor modules is forced to reduce the load capacity and ultimately to an essentially flat and electrical reliability of the same higher frame, which with a plurality of hen. Another factor provided in determining the electrical conductors that so ses a particular semiconductor assembly is by extending inward to the center of the frame, which determines the work required for machining and testing the electrical conductors of the frame with the semiconductor assemblies is necessary before they are connected to the conductors of the housing, so that they can be sent to the customer,
characterized by the fact that it is therefore already known (see example
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