-
Umkapselter integrierter Schaltkreis Die Erfindung betrifft einen
integrierten Schaltkreis mit einer metallischen wärmeabführenden Grundplatte, die
mindestens teilweise eben ist, einen den integrierten Schaltkreis enthaltenden Körper,
der auf der einen Oberfläche des ebenen Teils der Grundplatte angeordnet ist, und
der auf seiner der Grundplatte gegenüberliegenden Oberfläche Kont akt flecken aufweist
und mit einer Fassung mit Leitern aus einem flachen metallischen Material.
-
Ein Schaltkreis oder mehrere Schaltkreise, die aus mehreren einzelnen
Elementen bestehen, können auf einem Körper mit Kontakt flecken
Kontaktflecken
angeordnet sein. Die Kontakt flecken dienen dabei als Endanschlüsse des Schaltkreises
oder der Schaltkreise. Im Betrieb werden äußere Anschlüsse in Form von Leitern mit
den Kontaktflecken verbunden. Der Körper und ein Teil der Leiter werden mit einem
Schutzmaterial umhüllt.
-
~Der eingepackte Körper entfaltet im Betrieb Wärme, die in ausreichendem
Maß abgeführt werden muß, damit der Körper für seine eigenen Funktionen kalt genug
bleibt. Dieses Problem tritt dann besonders hervor, wenn als Umhüllung der Körper
ein Teil jedes Leiters einer Fassung mit Leitern und die Verbindungen zwischen den
Leitern und den Kontaktflecken eingekapselt werden. Der Grund hierfür ist, daß das
den Körper umkapselnde Material eine schlechte Wärmeleitfähigkeit haben kann. Dadurch
kann im Betrieb der Schaltung die entstandene Wärme nicht schnell genug abgeführt
werden, um die Temperatur der Schaltkreiselemente unter ihrer maximalen Betriebstemperatur
zu halten. Dennoch ist die Methode, umhüllte integrierte Schaltkreise durch Umkapselung
herzustellen, sehr nützlich, da nach dieser Methode gute integrierte Schaltkre-ispackungen
in großen Mengen und mit niedrigen Kosten hergestellt werden können.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung einen verbesserten umkapselten integrierten
Schaltkreis zu schaffen, der Vorrichtungen für eine bessere Wärmeabführung als bekannte
Schaltkreise aufweist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest der
nach innen ragende Teil von jedem Leiter in einer Ebene liegt, die sich im Abstand
vom ebenen Teil der Grundplatte befindet, daß zwischen den inneren Enden der Leiter
und den Kontakt flecken elektrische Verbindungen vorgesehen sind, daß zumindest
ein Teil der einen Oberfläche der Grundplatte, der den integrierten Schaltkreis
enthaltende Körper, die Kontakt flecken, die elektrischen Verbindungen und die nach
innen ragenden Enden der Leiter mit einem umkapselnden Material bedeckt sind, und
daß zumindest ein Teil der anderen Oberfläche des
des ebenen Teils
der Grundplatte, welche mindestens zweimal so dick ist wie die Fassung mit Leitern
aus dem umkapselnden Material herausragt.
-
Die- Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise einen verbesserten
Schaltkreis mit guter Wärmeabführung. Die Grundplatte besteht dabei aus einem geeigneten
Material. Sie kann beispielsweise aus Kupfer und 0,1 cm dick sein. Die Enden der
Grundplatte können gegenüber deren mittleren Teil erhöht sein. Der Körper, auf dem
sich der integrierte Schaltkreis befindet, ist auf dem mittleren Teil der Grundplatte
befestigt. Weiterhin ist eine Fassung mit Leitern einer geeigneten Dicke und mit
Vorsprüngen vorgesehen. Die Fassung mit den Leitern kann aus Nickel bestehen. Sie
ist halb oder weniger als halb so dick wie die Grundplatte. Ihre Dicke kann beispielsweise
etwa 0,025 cm betragen. Die Vorsprünge der Fassung mit Leitern sind auf den erhöhten
Enden der Grundplatte befestigt. Dadurch umgeben die inneren Enden der Leiter in
vorteilhafter Weise den den Schaltkreis enthaltenden Körper und befinden sich im
Abstand von diesem. Die inneren Enden der Leiter können Über dem Körper vorgesehen
sein. Sie sind jeweils durch Kontaktdrähte mit den entsprechenden Kontakt flecken
des Körpers verbunden. Wenn es erforderlich ist, dann können Vorrichtungen zur Unterstützung
der inneren Enden der Leiter während der Kontaktierung mit den Drähten vorgesehen
sein. Schließlich sind die inneren Enden der Leiter, die Kontaktdrähte, der Körper
und die Grundplatte mit einem umkapselnden Material umhall, wobei eine Seite der
Grundplatte freigelassen ist. In vorteilhafter Weise dient die Grundplatte als Wärmesenke.
Sie hat eine große Oberfläche, um die im Schaltkreis auf dem Körper entwickelte
Wärme aufzunehmen. Wenn es erforderlich ist, dann kann die verpackte Anordnung mit
einer weiteren Wärmesenke verbunden sein, die eine noch größere Oberfläche als die
Grundplatte haben, oder die künstlich gekühlt sein kann.
-
Eine
Eine Erfindung besteht in einem Verfahren zur
Herstellung des umkapselten integrierten Schaltkreises. In vorteilhafter Weise wird
nämlich vorgeschlagen, daß die Grundplatte mit einem mittleren ebenen Teil und erhöhten
Enden, die sich im Abstand und parallel zum mittleren ebenen Teil in einer Ebene
befinden, versehen sind, daß der den integrierten Schaltkreis enthaltenden Körper
mit den auf seiner einen Oberfläche angeordneten Kont akt flecken mit seiner anderen
Oberfläche auf den mittleren Teil der Grundplatte aufgebracht wird, daß die ebene
Fassung, die die Leiter und Vorsprünge aufweist, wobei die inneren Enden der Leiter
im Abstand voneinander um einen Bezugspunkt angeordnet sind und wobei der Abstand
zwischen den inneren Enden der Vorsprünge geringer ist als der Abstand zwischen
den erhöhten Enden der Grundplatte, mit ihren -Vorsprüngen auf jeweils eines der
erhöhten Enden aufgebracht wird, daß zwischen den Leiterenden und den entsprechenden
Kontakt flecken elektrische Verbindungen hergestellt werden, daß die inneren Enden
der Leiter und die elektrischen Verbindungen so umkapselt werden, daß zumindest
ein Teil dereinen Oberfläche der Grundplatte mit dem umkapselnden Material bedeckt
ist, während ein Teil der anderen Oberfläche des ebenen Teils der Grundplatte so
aus dem umkapselnden Material herausragt, daß die -erhöhten Enden der Grundplatte
vom umkapselnden Material bedeckt werden, und daß schließlich die Vorsprünge der
Fassung in der Nähe der erhöhten Enden der Grundplatte abgetrennt - -werden.
-
Weitere
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand
der Figuren. Es zeigen: Fig.1 eine perspektivische Ansicht des Körpers, auf dem
der integrierte Schaltkreis angeordnet sein kann -(nicht dargestellt), welcher Kontaktflecken
aufweist Fig.2 eine Draufsicht auf eine zur Umkapselung fertige Anordnung, die aus
der Grundplatte, dem Körper der Fig.1 und der Fassung besteht, wobei zwischen den
inneren Enden der Leiter der Fassung und den Kontakt flecken des Körpers Kontaktdrähte
vorgesehen sind Fig.3 einen Schnitt durch die Grundplatte der Fig.2 Fig.4 einen
Schnitt durch den nach der Erfindung umkapselten integrierten Schaltkreis in verkleinertem
Maßstab Fig.5 die Anordnung nach der Erfindung mit acht Leitern, etwa in ihrer tatsächlichen
Größe.
-
In Fig.1 weist ein Körper 10 auf seiner Oberfläche Kontaktflecken
12 auf. Es sind lediglich acht Kontaktflecken 12 dargestellt. Es kann natürlich
eine beliebige Anzahl von Kontaktflecken vorgesehen sein. Eine typische Zahl hierfür
ist24.
-
Diese Kontakt flecken 12 sind entlang und innerhalb der Kanten des
Körpers 10 angeordnet. Die Kontaktflecken 12 können, wenn es erwünscht ist, einige
/um über der Oberfläche des Körpers 10 liegen. Die Kontakt flecken 12 sind die Endanschlüsse
eines oder mehrerer in der Fig. 1 nicht dargestellter Schaltkreise, die auf der
Oberseite des Körpers 10 viele Einzelelemente enthalten können.
-
Der
Der Kprper 10 (Fig.2) ist auf dem mittleren Teil
16 der Grundplatte 14 befestigt. Der mittlere Teil 16 der Grundplatte 14 ist in
seiner Ausdehnung einheitlich. Sich gegenüberliegende Teile 18 und 20 der Grundplatte
14 laufen spitz vom mittleren Teil 16 weg. Die weiter außen liegenden und spitz
zulaufenden Teile 22 und 24 der Platte 14 sind gegenüber den Teilen 18 und 20 nach
oben gebogen. Die Enden 26 und 28 sind in ihrer Ausdehnung einheitlich. Sie weisen
jeweils von den spitz zulaufenden Teilen 22 und 24 weg und sind nach unten gebogen.
Dadurch liegen die Enden 26 und- 28 in der gleichen Ebene. Diese Ebene ist parallel
zum mittleren Teil 16. Die Oberseiten der Enden 26 und 28 sind höher als der mittlere
Teil 16, wobei der Abstand etwas größer ist als die Dicke des Körpers 10 und seiner
Kontaktflecken 12 (s. Fig.4). Ein Loch 30 befindet sich im spitz zulaufenden Teil
18. Wie noch erläutert werden wird, dient es zur Montage der fertigen Anordnung.
-
Weiterhin ist eine Fassung 32 vorgesehen. Die Fassung 32, die aus
Nickel bestehen und die etwa halb oder viertel so dick wie die Grundplatwe 16 sein
kann, umfaßt an ihrer Längsseite Stützbügel 34, 36, die entlang der Seiten der Fassung
verlaufen, parallele Endstützbügel 38 und 40, die senkrecht zu den Stützbügeln 34,
36 verlaufen und Leiter 42, die von den Stützbügeln 34, 36 der Längsseite nach innen
weisen. Die Leiter 42 haben-verschiedene Formen. Es sind soviele vorhanden, wie
Kontrollflecken 12, wobei von jedem Stützbügel 34,36 jeweils die Hälfte ausgeht
Die inneren Enden der Leiter 42 umgeben einen Bezugspunkt oder eine Bezugsfläche.
Wie in der Fig. 2 dargestellt, umgeben sie im Abstand den Körper 10. Es sind lediglich
acht Leiter 42 dargestellt. Beispielsweise können es auch 24 sein. Die äußeren Enden
der Leiter 42 können im Abstand entlang den Stützbügeln 34, 36 auf einer Strecke
angeordnet sein, die der Summe der Längen des niederen flachen Teils 16 und der
flachen
flachen und spitz zulaufenden Teile 18 und 20 der Grundplatte
14 entspricht. Verstärkungsbügel 44 können dazu vorgesehen sein, um die Fassung
32 in einer Ebene zu halten. Wie noch erläutert wird, werden die Verstärkungsbügel
44, die Stützbügel 311, 36, die Endstützbügel 38, 40 und Teile der Vorsprünge 48
in einem späteren Verfahrensschritt entfernt, wodurch die Leiter 42 auf ihrer Länge
elektrisch voneinander getrennt werden. Dabei verbleiben die Leiter in derselben
Ebene, es sei denn, daß die Leiter zur Trennung nach unten gebogen werden.
-
Die Verstärkungsbügel 411 sind außerhalb des verkapselten Teils der
Anordnung. Wie durch die gebrochenen Linien 46 angedeutet ist, können die Leiter
42 jede gewünschte Länge haben. Von der Mitte der EndstUtzbügel-38, 110 aus erstrecken
sich Vorsprünge 48 gerade nach innen. Sie liegen näher beisammen als die Enden 26,
28. Die inneren Enden der Vorsprünge 118 liegen symmetrisch auf den Enden 26, 28
und sind auf diesen angeschweißt, wodurch die inneren Enden der Leiter 42 genau
auf die Kontaktflecken 12 des Körpers 10 ausgerichtet sind. Wie aus der Fig.4 hervorgeht,
sind die inneren Enden der Leiter 42 auch gegenüber der Oberseite des mittleren
Teils 16 des Körpers 10 und seiner Kontaktflecken 12 erhöht, wenn die Vorsprünge
118 an die Enden 26, 28 angeschweißt werden. Die elektrischen Anschlüsse werden
jeweils durch Verbindungsdrähte 50 zwischen den Kontakt flecken 12 und den Enden
der Leiter 42 vervollständigt. Da diese Kontaktierung durch Druck und Schwingung
(Thermokernpression) vorgenommen wird, sollten die inneren Enden der Leiter 42 während
diesem Vorgang unterstützt sein. Ansonsten sind sie nicht unterstützt.
-
Nicht dargestellte Abstandshalter können während des Kontaktiervorgangs
der Verbindungsdrähte 50 unter die Enden der Leiter 112 gelegt sein ~oder ebenfalls
nicht dargestellte Stützleisten können auf dem mittleren Teil 16 um den Körper 10
vor dem Kontaktierungsprozeß der Drähte angeordnet werden.
-
Andere Kontaktierungsverfahren erfordern keine Unterstützung der Leiter
112.
-
Nach
Nach der Kontaktierung wird die Verkapselung
vorgenommen.
-
Alle Körper 10, ihre Kontaktflecken 12, die Verbindungsdrähte 50 und
die inneren Enden der Leiter 42 innerhalb der Kanten der Grundplatte 14 werden mit
dem Umhüllungsmaterial bedeckt. Das Umhüllungsmaterial bedeckt auch die Oberseite
der Grundplatte 14, die Teile 22S 24, die Enden 26, 28 und die seitlichen Kanten
des mittleren Teils 16. Dié-Unterseite der Teile 16, 18, 20 der Grundplatte 14,
die sich alle in der gleichen Ebene befinden, werden, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt,
nicht mit dem Umkapselungsmaterial bedeckt. Während des Umkapselungsprozesses erstreckt
sich ein nicht dargestelltes Stäbchen durch das Loch 30 in einer solchen Länge,
daß in der Umhüllung für Montagezwecke ein Loch 70 zurückbleibt. Wenn der Umkapselungsprozess
abgeschloSsen ist, dann werden die Vorsprünge 48 abgeschnitten.
-
Zugleich werden die Stützbügel 311, 36 in der Nähe der äußeren Enden
der Leiter 42 von diesen abgeschnitten oder abgetrennt. Ebenso werden die Verstärkungsbügel
44 abgeschnitten, wodurch die integrierte Schaltungsanordnung fertiggestellt ist.
-
Die Umkapselung kann sich in der Längsrichtung der Grundplatte 14
auch nur soweit erstrecken, daß die Leiter 42 umhüllt sind, während ein Teil der
Oberseite und die Kanten der Grundplatte 14 auf jeder Seite der Leiter 112 frei
von Umhüllungsmaterial sind (ebenso wie die Unterseite). Die Teile 22, 24 und die
Enden 26, 28 sind dann auch ganz frei von Umhüllungsmaterial.
-
Die aus der Umkapselung herausragenden Enden der Leiter 112 können
nach unten oder in jede gewünschte Form gebogen werden.
-
Wenn im Ko'per 10 Wärme entsteht dann wird diese über die Grundplatte
14 abgeführt.' Die Grundplatte 14 ist von der Fassung 32 getrennte Dadurch kann
die Grundplatte 14 in Dicke Form und Material vom Material der Fassung 32 verschieden
sein Die Grundplatte 111 dient der Wärmeableitung, die Fassung 32 der Montage der
Leiter.
-
Die Erfindung beschreibt einen umkapselten integrierten Schaltkreis
und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Kdrper 10, auf dem der integrierte
Schaltkreis vorgesehen ist, ist mit der großen und dicken Grundplatte 14 aus einem
geeigneten Metall verbunden. Die Leiter 42, die mit den Kontakt flecken 12 des Körpers
10 elektrisch verbunden sind, sind Teile der Fassung 32, die ebenfalls aus einem
geeigneten Material besteht, und die viel dünner ist als die Grundplatte 14. Die
Anordnung mit dem größeren Teil der einen Seite der Grundplatte ist umkapselt. Die
Enden 26, 28 sind erhöht und dienen als Unterlage der Fassung während der Montage
und der Umkapselung.
-
Patentansprflche: