DE2543968A1 - Integrierte schaltungsanordnung - Google Patents

Integrierte schaltungsanordnung

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DE2543968A1 DE19752543968 DE2543968A DE2543968A1 DE 2543968 A1 DE2543968 A1 DE 2543968A1 DE 19752543968 DE19752543968 DE 19752543968 DE 2543968 A DE2543968 A DE 2543968A DE 2543968 A1 DE2543968 A1 DE 2543968A1
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Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
Prankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai
Heilbronn, den 30. September 197. PT-La/nae - HN 75/14
"Integrierte Schaltungsanordnung"
Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung,
insbesondere Verstärker, deren Halbleiterkörper zusammen mit
den Zuleitungen für die Schaltungsanordnung in einen Isolierstoff eingebettet ist.
Bei integrierten Verstärkern, deren Halbleiterkörper in einen Isolierstoff eingebettet ist, dessen Dielektrizitätskonstante größer als die Dielektrizitätskonstante von Luft ist, besteht die Gefahr, daß der Verstärker schwingt. Diese Gefahr ist vor allem dann gegeben, wenn flächenhafte Zuleitungen vorhanden
sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Lösung anzugeben, die verhindert, daß bei einer integrierten
Schaltungsanordnung mit einem Isolierstoffgehäuse unerwünschte Schwingungen auftreten. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei
einer integrierten Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß in dem Isolierstoff oder auf der Oberfläche des Isolierstoffgehäuses eine elektrisch
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leitende Schicht vorhanden ist, die im wesentlichen parallel zünderjenigen Ebene verläuft, in der die in den Isolierstoff eingebetteten Teile der Zuleitungen verlaufen, und daß die elektrisch leitende Schicht mit einem Bezugspotential verbunden ist. Unter Bezugspotential versteht man im allgemeinen die dem Eingang und Ausgang eines Vierpols, z.B. eines Verstärkers, gemeinsame Elektrode.
Die Erfindung hat sich vor allem bei integrierten Schaltungsanordnungen bewährt, deren Anschlüsse mit flächenhaften Zuleitungen verbunden sind, wobei diese Zuleitungen zusammen mit dem Halbleiterkörper in einen Isolierstoff eingebettet sind, so daß über den Isolierstoff als Dielektrikum zwischen bestimmten Zuleitungen, insbesondere zwischen den Zuleitungen für den Eingang und den Ausgang des Verstärkers, kapazitive Kopplungen auftreten können. Die Gefahr der kapazitiven Kopplung ist umso größer, je flächenhafter die Zuleitungen und Zuleitungsdrähte sind, mit denen die Anschlüsse der integrierten Schaltungsanordnung verbunden sind.
Die elektrisch leitende Schicht, die als Entkopplungsmittel dient, schneidet die Ebene, in der die in den Kunststoff ein~ gebetteten Teile der Zuleitungen liegen, nicht und verläuft somit nicht zwischen den Zuleitungen. Verlaufen die in den Isolierstoff eingebetteten Teile der Zuleitungen parallel
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zu den Hauptflächen des Halbleiterkörpers, so verläuft die elektrisch leitende Schicht ebenfalls parallel zu den Hauptflächen. Der Begriff "im wesentlichen parallel" soll zum Ausdruck bringen, daß die leitende Schicht im allgemeinen parallel zu der Ebene der Zuleitungen verläuft, doch kann die elektrisch leitende Schicht natürlich auch eine gewisse, im allgemeinen jedoch nur geringe Schräglage zur Ebene der Zuleitungen einnehmen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die elektrisch leitende Schicht die Ebene, in der die in den Isolierstoff eingebetteten Teile der Zuleitungen liegen, nicht wie ein Abschirmmittel schneidet und somit nicht zwischen den Zuleitungen angeordnet ist, sondern als Entkopplungsmxttel im wesentlichen parallel zur Ebene der in den Isolierstoff eingebetteten Teile der Zuleitungen verläuft. Daß eine auf der Oberfläche des Isolierstoffgehäuses oder im Isolierstoff selbst vorhandene leitende Schicht, die die Ebene der Zuleitungen nicht schneidet und die sich somit außerhalb des Bereichs der Zuleitungen befindet, das Auftreten von Schwingungen zu vermeiden vermag, ist überraschend. Unter einer elektrisch leitenden Schicht soll natürlich auch eine elektrisch leitende Platte verstanden weiden·
Eine elektrisch leitende Schicht ist nach der Erfindung auf derjenigen Seite des Halbleiterkörpers, auf der sich die Bauelemente im Halbleiterkörper befinden, und/oder auf der gegen-
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überliegenden Seite des Halbleiterkörpers vorhanden. Die elektrisch leitende Schicht hat eine solche Flächenausdehnung, daß störende Kapazitäten zwischen Zuleitungen verhindert werden. Zu diesem Zweck erstreckt sich die auf die Ebene der Zuleitungen projizierte Fläche der elektrisch leitenden Schicht vorzugsweise von derjenigen Zuleitung bis zu derjenigen Zuleitung, zwischen denen die unerwünschte Kapazität auftritt.
Die Erfindung hat nichts mit metallischen Kühlelementen zu tun, die auf Isolierstoffgehäusen von integrierten Schaltungen vorhanden sind. Die Erfindung findet vielmehr bei integrierten Schaltungsanordnungen Anwendung, bei denen Schwingungsprobleme eine wesentliche Rolle spielen. Wird nicht mit entsprechenden elektrischen Leistungen gearbeitet, so treten Kühlprobleme bei solchen integrierten Schaltungsanordnungen im allgemeinen überhaupt nicht auf. Die Erfindung findet vorzugsweise bei integrierten Verstärkern Anwendung, deren Verlustleistung kleiner als 1 Watt ist und vorzugsweise zwischen 50 mW und 300 mW liegt. Die nach der Erfindung als Entkopplungsmittel vorgesehene elektrisch leitende Schicht braucht zur Erzielung der angestrebten Wirkung nicht so dick zu sein wie eine Kühlplatte und kann beispielsweise auch im Isolierstoff angeordnet sein, was bei einer Kühlplatte im allgemeinen nicht möglich ist. Aus Fertigungsgründen wird man jedoch einer elektrisch leitenden Schicht auf der Oberfläche des Isolier-
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s toff gehäuses den Vorzug geben'.
Das isolierstoffgehäuse von integrierten Schaltungsanordnungen hat im allgemeinen einen rechteckförmigen Querschnitt. Bei einem solchen Isolierstoffgehäuse sind Seitenflächen sowie zwei Oberflächen vorhanden, die den Hauptflächen des Halbleiterkörpers gegenüberliegen. Bei einem solchen Isolierstoffgehäuse wird die elektrisch leitende Schicht auf diejenige Oberfläche des Isolierstoffgehäuses aufgebracht, die derjenigen Hauptfläche des Halbleiterkörpers gegenüberliegt, von der aus sich die Bauelemente der integrierten Schaltungsanordnung in den Halbleiterkörper erstrecken, oder auch noch zusätzlich auf die gegenüberliegende Oberfläche des Isolierstoffgehäuses.
Die nach der Erfindung vorgesehene elektrisch leitende Schicht wird vorzugsweise mit Masse verbunden. Zu diesem Zweck Wird die elektrisch leitende Schicht vorzugsweise mit derjenigen Elektrode verbunden, die den Halbleiterkörper kontaktiert· Diese Elektrode wird auch Substratelektrode genannt. Ist der Halbleiterkörper beispielsweise auf einen Trägerstreifen aufgelötet oder aufgeklebt, so wird die elektrisch leitende Schicht zur Herstellung einer Masseverbindung mit diesem Trägerstr'eifen elektrisch leitend verbunden. Diese Verbin-' dung wird beispielsweise dadurch hergestellt, daß der Trägerstreifen für den Halbleiterkörper einen Fortsatz in Gestalt
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eines Metallbügels aufweist, der so nach oben gebogen ist, daß er die elektrisch leitende Schicht berührt und dadurch eine Verbindung mit der elektrisch leitenden Schicht herstellt.
Mit Hilfe der Erfindung ist es beispielsweise möglich, integrierte Operationsverstärker mit einem Isolierstoffgehäuse herzustellen, die anstelle einer Leerlaufverstärkung von 70 bis 90 dB eine Leerlaufverstärkung von 160 bis 170 dB und anstelle einer Arbeitsverstärkung von 10 bis 50 dB eine Arbeitsverstärkung von 90 dB bei 40 kHz haben, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Verstärker schwingt.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen erläutert.
Die Figur 1 zeigt eine integrierte Schaltungsanordnung nach der Erfindung in Perspektive und die Figur 2 im Schnitt. Nach den Figuren 1 und 2 ist der Halbleiterkörper. 1 der integrierten Schaltungsanordnung auf einen Trägerstreifen 2 aufgelötet oder aufgeklebt. Die auf der Oberseite des Halbleiterkörpers 1 befindlichen Anschlüsse bzw. Anschlußstelen sind über Zuleitungsdrähte 3 mit den den einzelnen Anschlüssen zugeordneten flächenhaften Zuleitungen verbunden, die im folgenden als streifenförmige Zuleitungen 4 bezeichnet werden. Die streifen-
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förmigen Zuleitungen 4 liegen sämtlich in einer Ebene und sind zusammen mit dem Halbleiterkörper 1 und dem Trägerstreifen 2 in eine Isolierstoffmasse 5 eingebettet, die das Gehäuse der integrierten Schaltungsanordnung bildet. Die streifenförmigen Zuleitungen (2,4) sind nach unten abgewinkelt, damit die integrierte Schaltungsanordnung in eine Fassung gesteckt werden kann. Neben den streifenförmigen Zuleitungen tragen auch die Zuleitungsdrähte zu der unerwünschten kapazitiven Kopplung bei.
Damit der Abstand zwischen der streifenförmigen Zuleitung für den Eingang und der streifenförmigen Zuleitung für den Ausgang des Verstärkers der Figuren 1 und 2 möglichst groß ist, sind in den Figuren 1 und 2 der Eingang des Verstärkers mit der streifenförmigen Zuleitung 4' und der Ausgang des Verstärkers mit der von der Zuleitung 4' am. weitesten entfernten streifenförmigen Zuleitung 4» » verbunden. Zur Verbesserung der Entkopplung ist nach der Erfindung auf die Oberseite des Isolierstoffgehäuses 5 als Entkopplungsmittel, welches nicht mit einem Abschirmmittel zu verwechseln ist, eine elektrisch leitende Schicht 6 aufgebracht, die parallel zur oberen Hauptfläche 7 des Halbleiterkörpers 1 und parallel zu derjenigen Ebene verläuft, in der sich die in den Isolierstoff eingebetteten Teile der Zuleitungen (2,4) befinden. Die elektrisch leitende Schicht 6 ist mit dem Substratanschluß
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mittels des Streifenbügels 8 elektrisch verbunden. Die Hauptfläche 7 ist diejenige Oberfläche des Halbleiterkörpers, auf der sich die Anschlüsse der integrierten Schaltungsanordnung befinden und von der aus sich die Bauelemente der integrierten Schaltungsanordnung in den Halbleiterkörper 1 erstrecken. Wie den Figuren 1 und 2 zu entnehmen ist, schneidet die elektrisch leitende Schicht 6 die Ebene nicht, in der sich die Zuleitungen befinden, sondern sie liegt über den Zuleitungen und ist in dieser Lage auch nicht zwischen irgendwelchen Zuleitungen und auch nicht zwischen den Zuleitungsdrahten angeordnet. Bei der Anordnung der Figuren 1 und 2 ist auch das Merkmal erfüllt, daß die Projektionsfläche der elektrisch leitenden Schicht 6 in die Ebene der flächenhaften Zuleitungen (2,4) von der Zuleitung 41 bis zur Zuleitung 41· reicht, zwischen denen die störende Kapazität auftritt. Diese Bedingung ist dadurch erfüllt, daß die elektrisch leitende Schicht die gesamte Fläche der Oberseite des Isolierstoffgehäuses bedeckt.
Der Trägerstreifen 2 für den Halbleiterkörper weist einen Metallbügel 8 als Fortsatz auf, der so gebogen bzw. ausgebildet ist, daß er die elektrisch leitende Schicht 6 berührt, damit die elektrisch leitende Schicht 6 mit der Substrat-
elektrode 2 elektrisch verbunden ist. Die elektrisch leitende Schicht besteht beispielsweise aus Silberpaste.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen eine integrierte Schaltungsanordnung nach der Erfindung in Perspektive und im Schnitt, die sich von der Anordnung der Figuren 1 und 2 dadurch unterscheidet, daß eine elektrisch leitende Schicht 6 nicht nur auf die Oberseite, sondern auch auf die Unterseite des Isolierstoff gehäuses aufgebracht ist, die der anderen Hauptfläche des Halbleiterkörpers gegenüberliegt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind beide elektrisch leitenden Schichten 6 mit der Substratelektrode 2 elektrisch verbunden. Dies kann z.B. durch eine Verbindung zwischen den beiden elektrisch leitenden Schichten oder durch einen zweiten Metallbügel geschehen, der die Substratelektrode auch mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht 6 verbindet.
Die Figuren 5 und 6 zeigen schließlich noch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der sich die elektrisch leitende Schicht 6 nicht auf der Oberfläche des Isolier stoffgehäuses, sondern in seinem Inneren und damit im Isolierstoff befindet. Auch in diesem Fall kann natürlich die elektrisch leitende Schicht auf beiden Seiten des Halbleiterkörpers vorhanden sein.
Die elektrisch leitende Schicht besteht beispielsweise aus einer Metallplatte, einem Metallfilm öder aus einer Schicht aus Leitsilberpaste, Silberbronze, Widerstandspaste oder
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Graphit. Als Metalle eignen sich beispielsweise Aluminium, Kupfer, Nickel, Kovar, Bronze, Eisen oder Legierungen aus diesen Metallen. Die elektrisch leitfähige Schicht wird beispielsweise durch Aufdampfen, Aufdrucken, Aufpinseln, Aufsprühen, galvanisches Abscheiden oder durch Eintauchen hergestellt.
Die elektrisch leitende Schicht hat beispielsweise eine Dicke von o,öl ,u bis 3oo,u. Natürlich kann man auch noch dickere Schichten bzw. Platten verwenden, doch erreicht man den angestrebten Zweck im allgemeinen bereits mit Schichten, die wesentlich dünner als 3oo,u sind. Die Schichtdicke der elektrisch leitenden Schicht beträgt im allgemeinen nur o,ol,u bis loo,u. Die Schichtdicke der elektrisch leitenden Schicht hängt von der Leitfähigkeit des Materials und von dem Aufbringverfahren ab.
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Claims (18)

  1. Patent an s ρ r üc h e
    Γ lWlntegrierte Schaltungsanordnung, insbesondere Verstärker, deren Halbleiterkörper in einen Isolierstoff eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Isolierstoff oder auf der Oberfläche des Isolierstoffgehäueses eine elektrisch leitende Schicht vorhanden ist, die im wesentlichen parallel zu derjenigen Ebene verläuft, in der sich die in den Isolierstoff eingebetteten Teile der flächenhaften Zuleitungen zu den Anschlußstellen des Halbleiterkörpers befinden, und daß die elektrisch leitende Schicht mit einem Bezugspotential verbunden ist. .
  2. 2) integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht weder zwischen den flächenhaften Zuleitungen noch zwischen Zuleitungsdrähten angeordnet ist, die gegebenenfalls eine Verbindung zwischen den flächenhaften Zuleitungen und den Anschlußstellen des Halbleiterkörpers herstellen.
  3. 3) Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende Schicht auf derjenigen Seite des Halbleiterkörpers, auf der sich die Bau-
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    elemente im Halbleiterkörper befinden, und/oder auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers vorhanden ist.
  4. 4) Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht eine solche Flächenausdehnung hat, daß störende Kapazitäten zwischen Zuleitungen verhindert werden.
  5. 5) Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Ebene der Zuleitungen projizierte Fläche der elektrisch leitenden Schicht sich möglichst von derjenigen Zuleitung bis zu derjenigen Zuleitung erstreckt, zwischen denen die unerwünschte Kapazität auftritt.
  6. 6) Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht bei einem Isolierstoffgehäuse mit rechteckförmigem Querschnitt diejenige Oberfläche des Isolierstoffgehäuses ganzflächig bedeckt, die parallel zu den Hauptflächen des Halbleiterkörpers verläuft und derjenigen Hauptfläche gegenüberliegt, der die im Halbleiterkörper befindlichen Bauelemente benachbart sind.
  7. 7) Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1
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    bis. 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht mit Masse verbunden ist.
  8. 8) Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper auf einen Trägerstreifen aufgebracht ist, daß dieser Trägerstreifen einen Metallbügel als Fortsatz aufweist und daß dieser Metallbügel derart ausgebildet ist, daß er die elektrisch leitende Schicht berührt.
  9. 9) Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff des Isolierstoffgehäuses eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer ist als die Dielektrizitätskonstante von Luft.
  10. 10) Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff des Isolierstoffgehäuses aus aushärtbaren Kunststoffen wie Epoxydharz oder Siliconpressmasse besteht.
  11. 11) Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht aus Silberpaste, Silberbronze, Widerstandspaste, Graphit oder aus Metall besteht.
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  12. 12) Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht eine Dicke von 0,01,u bis 300,u aufweist.
  13. 13) Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht eine "■ Dicke von 0,01.U bis lOO.u aufweist.
  14. 14) Integrierter Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß seine Leerlaufverstärkung größer als 100 dB ist.
  15. 15) Integrierter Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß seine Betriebsverstärkung größer als 70 dB ist.
  16. 16) Integrierter Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß seine Verlustleistung kleiner als 1 Watt ist.
  17. 17) Integrierter Verstärker nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß seine Verlustleistung zwischen 50 mW und 300 mW liegt. ·
  18. 18) Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltungsan-
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    Ordnung nach einem der Ansprüche 1 bis V1 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht durch Aufdampfen, Aufdrucken, Aufpinseln, Aufsprühen, galvanisches Abscheiden oder durch Eintauchen hergestellt wird.
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