DE2616256A1 - ARRANGEMENT OF ELECTRONIC COMPONENTS ON A PRINTED CIRCUIT BOARD, AS WELL AS THE ASSOCIATED MANUFACTURING PROCESS - Google Patents

ARRANGEMENT OF ELECTRONIC COMPONENTS ON A PRINTED CIRCUIT BOARD, AS WELL AS THE ASSOCIATED MANUFACTURING PROCESS

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DE2616256A1
DE2616256A1 DE19762616256 DE2616256A DE2616256A1 DE 2616256 A1 DE2616256 A1 DE 2616256A1 DE 19762616256 DE19762616256 DE 19762616256 DE 2616256 A DE2616256 A DE 2616256A DE 2616256 A1 DE2616256 A1 DE 2616256A1
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Description

Patentanwalt Franz Werdermann,2 Hamburg 36, Neuer Wall 10Patent attorney Franz Werdermann, 2 Hamburg 36, Neuer Wall 10

National Semiconductor Corp. 2900, Semiconductor Drive Santa Clara, Kalif., V.8t.A.National Semiconductor Corp. 2900, Semiconductor Drive Santa Clara, Calif., V.8t.A.

Anordnung von Slektronikbauteilen auf einer gedruckten Schaltungsplatte, sowie das zugehörige Herstellungsverfahren.Arrangement of slektronic components a printed circuit board and the associated manufacturing process.

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden US-Anmeldung Serial-No. 567 723 vom 14.4.1975 in Anspruch genommen.For the present application, the priority is derived from the corresponding US application Serial-No. 567 723 from April 14, 1975 in Availed.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung von Elektronikbauteilen auf einer gedruckten Schaltungsplatte mit Leiterbahnen, sowie das Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung OThe present invention relates to an arrangement of electronic components on a printed circuit board with conductor tracks, as well as the method for producing such an arrangement O

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Anordnung von elektronischen Bauteilen und insbesondere auf einen Schaltungsbaustein aus einem integrierten Schaltungsplättchen und einer gedruckten Schalungsplatte,,The invention relates generally to an assembly of electronic components and, more particularly, to a circuit package comprising an integrated circuit die and a circuit chip printed formwork panel ,,

In der Vergangenheit ist es üblich gewesen, integrierte Schaltungsplättchen in getrennten Bausteinen anzuordnen, die sodann elektrisch und mechanisch mit einer gedruckten Schaltungsplatte verbunden werden konnten. Im allgemeinen schließen dieseIn the past it has been common practice to use integrated circuit chips to be arranged in separate modules, which are then electrically and mechanically connected to a printed circuit board could be connected. Generally these close

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

integrierten Schaltungsbausteine ein metallisiertes Keramiksubstrat ein, auf welchem das Halbleiterplättchen angebracht ist, wobei auf dem Keramiksubstrat metallische Leiter verlaufen, und Verbindungsdrähte von verhältnismäßig geringem Durchmesser sich zwischen dem Halbleiterplättchen und den metallischen Leitern erstrecken. Diese Anordnung wird sodann in einer aus Epoxyharz bestehenden Vergußmasse eingekapselt, wobei die Enden der metallischen Leiter freiliegend bleiben, derart, daß elektrische und mechanische Verbindungen zu einer gedruckten Schaltungsplatte hergestellt werden können.integrated circuit components a metallized ceramic substrate one on which the semiconductor die is mounted with metallic conductors running on the ceramic substrate, and Connecting wires of relatively small diameter are located between the semiconductor wafer and the metallic conductors extend. This assembly is then encapsulated in a potting compound made of epoxy resin, with the ends of the metallic Conductors remain exposed such that electrical and mechanical connections are made to a printed circuit board can be.

Einer der Hauptgründe für die Anordnung eines Halbleiterplättchens in seinem eigenen, getrennten Baustein liegt darin, daß ein solcher baustein dann an jedem gewünschten Punkt auf einer gedruckten Schaltungsplatte, wo er Verwendung finden soll, anbringbar ist. Gewöhnlich bilden diese nalbleiterplättchen elektronische Mehrzweckschaltungen, die in Verbindung mit weiteren Halbleiterplättchen mit integrierten Schaltungen zur Bilden einer Gesamtschaltungsanordnung eingesetzt werden können. Durch die Anordnung eines jeden Halbleiterplättchens in seinem getrennten Baustein hat der Entwickler der gedruckten Schaltung die Freiheit, jeden Baustein, und damit jedes Halbleiterplättchen, an der am besten geeigneten Stelle auf der gedruckten Schaltungsplatte anzuordnen.One of the main reasons for placing a die in its own separate package is that such package can then be attached to any desired point on a printed circuit board where it is to be used. Usually form these n albleiterplättchen general purpose electronic circuits, which can be used in conjunction with other semiconductor wafers with integrated circuits for forming an overall circuit arrangement. By placing each semiconductor die in its own separate package, the printed circuit designer has the freedom to position each package, and therefore every semiconductor die, in the most appropriate location on the printed circuit board.

Ein weiterer und noch wichtigerer Grund für die Unterbringung eines integrierten Schaltungsplättchens in einem derartigen Baustein liegt darin, daß die Drähte zur Verbindung des Plattchens mit äußeren Leitern der Verunreinigung, der Korrosion und mechanischer Beschädigung unterliegen, sofern sie freiliegend sind.Another, and even more important, reason for including an integrated circuit die in such a package lies in the wires connecting the plate with outer conductors are subject to contamination, corrosion and mechanical damage if they are exposed.

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Da die in der Vergangenheit zur Einkapselung einer solchen Anordnung verwendete Vergußmasse einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufvri.es, der vom Wärmeausdehnungskoeffizienten der Drähte zur Verbindung des Halbleiterplättchens mit äußeren Leitern verschieden war, so wurden derartige Verbindungsdrähte in einem stark verformbaren Werkstoff ausgeführt, dadurch vermochten diese Drähte, irgendwelche Ausdehnungskräfte ohne Bruch aufzunehmen. Ein derartiger Werkstoff, bei welchem man die gewünschten Eigenschaften angetroffen hat, und der weite Anwendung fand, ist Gold. Da Golddrähte auf den äußeren Leitern des integrierten Schaltungsbausteins durch ein Warmpreßverfahren befestigt werden, müssen Keramiksubstrate verwendet werden, weil andere geeignete Trägerwerkstoffe nicht die hohen Temperaturänderungen vertragen können, die bei diesem Verfahren zur Herstellung der Verbindungen auftreten.As in the past to encapsulate such an arrangement Casting compound used a coefficient of thermal expansion aufvri.es, which depends on the coefficient of thermal expansion of the wires Connection of the semiconductor die with external conductors was different, such connection wires became highly deformable Made of material, these wires were able to absorb any expansion forces without breaking. One of those The material that has the desired properties and is widely used is gold. There gold wires ceramic substrates must be attached to the outer conductors of the integrated circuit package by a hot pressing process be used because other suitable carrier materials cannot withstand the high temperature changes that occur with this process of making the connections occur.

Somit folgt, daß eine Reihe von miteinander in Beziehung stehenden Problemen ergeben haben, daß die integrierten Schaltungsplättchen in getrennten Bausteinen zur nachfolgenden Befestigung auf einer gedruckten Schaltungsplatte angebracht werden. Das bedeutet, daß ein verhältnismäßig gut verformbarer Werkstoff für die Drähte verwendet werden muß, die das Halbleiterplättchen mit den äußeren Leitern verbinden, und zwar wegen der Unterschiede in den Ausdehnungskoeffizienten der Drähte und der Vergußmasse, die die Drähte umgibt. Ist der verwendete Werkstoff Gold, so muß ein Warmpreßverfahren zur Befestigung dieser Drähte auf den äußeren Leitern eingesetzt werden. Somit muß ein Keramiksubstrat als Träger des Halbleiterplättchens verwendet werden, weil andere Werkstoffe nicht die bei diesem Verfahren auftretenden Temperaturänderungen zu ertragen vermögen.Thus it follows that a number of related Problems have arisen that the integrated circuit dice mounted in separate modules for subsequent mounting on a printed circuit board. It means that a relatively easily deformable material must be used for the wires that connect the semiconductor wafer to the outer Connect ladders because of the differences in expansion coefficients the wires and the potting compound that surrounds the wires. If the material used is gold, a Hot pressing can be used to attach these wires to the outer conductors. Thus, a ceramic substrate must be used as Carriers of the semiconductor wafer are used because other materials do not tolerate the temperature changes that occur in this process to be able to endure.

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Es folgt jedoch, daß alle diese miteinander im Zusammenhang stehenden Probleme beseitigt werden können, wenn es möglich wird, ein Halbleiterplättchen mit seiner integrierten Schaltung direkt auf eine gedruckte Schaltungsplatte zu montieren. Außerdem schafft die direkte Befestigung eines solchen Halbleiterplättchens auf einer gedruckten Schaltungsplatte andere Vorteile, die nicht verwirklicht werden könnten, wenn man die integrierte Schaltung in ihrem eigenen, getrennten Baustein anordnet, der sodann auf einer gedruckten Schaltungsplatte befestigt werden muß. Diese hinzutretenden Vorteile schließen beispielsweise eine beträchtliche Verminderung der Größe der resultierenden Anordnung und eine Verminderung der Herstellungskosten bei einer solchen Anordnung ein„It follows, however, that all of these interrelated problems can be eliminated if it becomes possible to mount a semiconductor die with its integrated circuit directly on a printed circuit board. Also creates mounting such a die directly on a printed circuit board has other advantages that are not could be realized by arranging the integrated circuit in its own separate module, which then on must be attached to a printed circuit board. These additional advantages include, for example, a considerable one Reduction in the size of the resulting assembly and a reduction in the manufacturing cost of such an assembly a"

Daraus folgt, daß Bedarf für eine Anordnung von elektronischen Bauteilen besteht, bei welcher Halbleiterplättchen mit integrierten Schaltungen direkt auf einer gedruckten Schaltungsplatte angebracht werden können. Es besteht ebenfalls Bedarf für das Verfahren zur direkten Befestigung eines solchen Halbleiterplättchens auf einer gedruckten Schalungsplatte,,It follows that there is a need for an electronic component assembly in which semiconductor dies are integrated Circuits can be mounted directly on a printed circuit board. There is also a need for the method of direct mounting of such a semiconductor die on a printed formwork panel,

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung von elektronischen Bauteilen und das zugehörige Verfahren zu schaffen, bei welcher ein Halbleiterplättchen mit seiner integrierten Schaltung direkt auf eine gedruckte Schaltungsplatte montiert ist, wobei das einsetzbare Halbleiterplättchen von beträchtlich kleinerer Größe als dasjenige einer vergleichbaren Schaltungsanordnung ist, die in der Vergangenheit eingesetzt worden war, und wobei die Herstellung der Anordnung weitaus weniger kostspielig ist als bei irgendeiner in der Vergangenheit eingesetzten Anordnung.It is therefore an object of the invention to provide an arrangement of electronic To create components and the associated method in which a semiconductor die with its integrated circuit mounted directly on a printed circuit board, the insertable semiconductor die of considerably smaller size Size than that of a comparable circuit arrangement that has been used in the past, and where the The assembly is far less expensive to manufacture than any assembly used in the past.

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261625b261625b

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest eine erste Auflage und ein erstes Halbleiterplättchen mit einer integrierten Schaltung umfaßt, das auf dieser Auflage angebracht ist und eine Vielzahl von Kontaktierungsflachen aufweist, daß eine erste Gruppe von Verbindungsleitern jeweils eine der genannten Kontaktierungsflachen mit einer entsprechenden von den genannten Leiterbahnen verbindet, daß eine Epoxymasse auf die freiliegenden Flächen des genannten Halbleiterplättchens und die genannten Verbindungsdrähte aufgebracht ist und diese vollständig umgibt, und daß die genannte Epoxymasse einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der angenähert gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der genannten Verbindungsdrähte ist.The proposed to solve the problem according to the invention Arrangement is characterized in that it has at least a first support and a first semiconductor die with a includes integrated circuit, which is attached to this support and has a plurality of contacting surfaces that a first group of connecting conductors each one of the mentioned contacting surfaces with a corresponding one of the mentioned Conductor tracks that connect an epoxy compound to the exposed surfaces of said semiconductor die and said connecting wires is applied and completely surrounds it, and that said epoxy compound has a coefficient of thermal expansion has, which is approximately equal to the coefficient of thermal expansion of said connecting wires.

Das zur Lösung der gestellten Aufgabe eingesetzte erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es die Verfahrensschritte der Aufplattierung von Leiterbahnen und von zumindest einer Auflage auf die nicht aus Keramik bestehende Schaltungsplatte umfaßt, sowie die anschließende Befestigung eines Halbleiterplättchens auf der genannten Auflage, daß sodann Verbindungsdrähte von jeder Kontaktierungsflache des genannten Halbleiterplättchens bis zu einer entsprechenden Leiterbahn angebracht werden, und daß eine völlig die freiliegenden Seiten des Halbleiterplättchens und die Verbindungsdrähte bedeckende Bpoxymasse aufgegossen wird.The invention used to solve the problem posed The method is characterized in that it includes the method steps of plating conductor tracks and at least a support on the non-ceramic circuit board, and the subsequent attachment of a semiconductor die on said edition that then connecting wires from each contacting surface of said semiconductor wafer be attached to a corresponding conductor track, and that one completely the exposed sides of the semiconductor die and the Bpoxymasse covering the connecting wires is poured on.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden also durch eine Anordnung erzielt, bei welcher ein Halbleiterplättchen mit einer integrierten Schaltung direkt auf eine gedruckte Schaltungsplatte montiert und sodann mitsamt den Drähten, die es mit dieserThese and other advantages of the invention are achieved by an arrangement in which a semiconductor die with a integrated circuit mounted directly on a printed circuit board and then along with the wires that connect it to it

- 5 609844/0868 - 5 609844/0868

Schaltungsplatte verbinden, in eine Epoxymasse eingekapselt wird, die einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der etwa dem Ausdehnungskoeffizienten der Drähte gleich ist. Ferner werden diese Vorteile durch ein Verfahren der direkten Befestigung des Halbleiterplättchens auf einer gedruckten Schaltungsplatte erreicht. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei solchen elektronischen Schaltungen, die eine verhältnismäßig geringe Anzahl von integrierten Schaltungsplättchen erfordern, Beispiele für solche Schaltungen sind elektronische Taschenrechner, elektronische Uhren und elektronische Flüssigkeitsstandanzeiger.Connect circuit board, is encapsulated in an epoxy compound, which has a coefficient of expansion that is about Expansion coefficient of the wires is the same. Furthermore, these advantages are provided by a method of direct attachment of the Achieved semiconductor die on a printed circuit board. The invention has particular application to such electronic circuits that require a relatively small number of integrated circuit dies, examples such circuits include electronic calculators, electronic clocks, and electronic liquid level gauges.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, beispielsweise dargelegten Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:Further advantages and features of the invention emerge from the following description, presented by way of example, on the basis of FIG attached drawings. Show it:

Fig» 1: eine schaubildliche Darstellung eines elektronischen Taschenrechners als Beispiel für eine Schaltung, auf die das Prinzip der Erfindung angewendet werden kann,Fig »1: a diagrammatic representation of an electronic Pocket calculator as an example of a circuit to which the principle of the invention can be applied,

Fig. 2: eine Draufsicht auf einen Teil der in dem elektronischen Taschenrechner nach Fig. 1 enthaltenen Anordnung von Bauteilen gemäß der Erfindung,Fig. 2: a plan view of part of the electronic Pocket calculator according to Fig. 1 contained arrangement of components according to the invention,

Fig» 5: eine Ansicht der Unterseite der in Fig« 2 gezeigten Anordnung, zur Veranschaulichung eines noch nicht vollständig nach der Erfindung ausgeführten integrierten Schaltungsbausteins,FIG. 5: a view of the underside of that shown in FIG Arrangement, to illustrate an integrated not yet fully implemented according to the invention Circuit module,

Figo 4-i eine Ansicht der Unterseite der Anordnung wie nach Fig. jedoch zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßenFigo 4-i is a view of the underside of the arrangement as shown in Fig. however, to illustrate one according to the invention

vollständig ausgeführten integrierten Schaltungsbausteins, undfully implemented integrated circuit module, and

Figo 5'· eine Teilschnittansicht in Querrichtung durch den erfindungsgemäßen integrierten Schaltungsbausteine 5 ' a partial sectional view in the transverse direction through the integrated circuit module e according to the invention

Übereinstimmende Bezugsziffern bei verschiedenen Darstellungen in den Zeichnungen sind dazu bestimmt, dieselben Elemente zu kennzeichnen.Corresponding reference numbers in different representations in the drawings are intended to identify the same elements.

Es wird auf Fig. 1 bezug genommen, dort ist ein elektronischer Taschenrechner dargestellt, der allgemein durch die Bezugsziffer gekennzeichnet ist, er umfaßt ein Gehäuse 12 und ein Tastenfeld 14·. Ein Fenster 16 im Gehäuse 12 ist durch ein optisches Filter 18 abgedeckt, hinter welchem ein Anzeigefeld 20 mit Elektroluminiszenzdioden (LED) angebracht ist.Referring to Figure 1, there is illustrated an electronic pocket calculator indicated generally by the reference number it comprises a housing 12 and a keypad 14 ·. A window 16 in the housing 12 is through an optical filter 18 covered, behind which a display panel 20 with electroluminescent diodes (LED) is attached.

Wie in Fige 2 dargestellt, ist das Anzeigefeld 20 mit den Slektroluminiszenzdioden auf eine gedruckte Schaltungsplatte 22 montiert und über Leiterbahnen 24- mit einem Halbleiterplättchen 26 mit einer integrierten Treiberschaltung verbunden, dieses Halbleiterplättchen ist in Fig. 3 dargestellt. Eine Rechen- oder Logikeinheit in der Form eines Halbleiterplättchens 28 mit integrierter Schaltung ist über die Leiterbahnen 24· mit dem Treiberplättchen und einem Verbindungsstecker 30 verbunden, der auf der gedruckten Schaltungsplatte 22 angebracht ist. Eine flexible Verbindungsschaltung 32 erstreckt sich zwischen dem Verbindungstecker 30 und dem Tastenfeld 14-, so daß geeignete Signale vom Tastenfeld 14-zur Recheneinheit 28 geliefert werden.As shown in FIG e 2, the display panel 20 is mounted with the Slektroluminiszenzdioden on a printed circuit board 22 and connected via conductor tracks 24 with a semiconductor die 26 having a driver integrated circuit, this semiconductor wafer is shown in Fig. 3. A computing or logic unit in the form of a semiconductor chip 28 with an integrated circuit is connected via the conductor tracks 24 to the driver board and a connector 30 which is mounted on the printed circuit board 22. A flexible connection circuit 32 extends between the connector 30 and the keypad 14- so that suitable signals are supplied from the keypad 14- to the arithmetic unit 28.

•■609844/08 8• ■ 609844/08 8

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Halbleiterplättchen 26 der Treiberschaltung auf eine Auflage 34, und das Halbleiterplättchen 28 der Recheneinheit auf eine Auflage 36 montiert» Die Auflagen 34- und 36 sind in derselben Weise und, bis auf ihre Größe, übereinstimmend mit den Leiterbahnen 24 ausgebildete Die Leiterbahnen 24 und die Auflagen 34 und 36 werden beispielsweise durch Plattierung auf der gedruckten Schaltungsplatte 22 ausgebildet. Die gedruckte Schaltungsplatte 22 wird vorzugsweise aus mit Glasfasern verstärktem Epoxyharz gebildet. Es gilt jedoch als selbstverständlich, daß die gedruckte Schaltungsplatte 22, die Leiterbahnen 24 und die Auflagen 34, 36 jede der gewünschten bekannten Formen für derartige Elemente annehmen können0 As shown in FIG. 3, the semiconductor die 26 of the driver circuit is mounted on a support 34, and the semiconductor die 28 of the computing unit is mounted on a support 36. The supports 34- and 36 are in the same manner and, except for their size, identical to the Conductor tracks 24 formed. The conductor tracks 24 and the supports 34 and 36 are formed on the printed circuit board 22, for example by plating. The printed circuit board 22 is preferably formed from epoxy resin reinforced with fiberglass. However, it is to be understood that the printed circuit board 22, the conductor tracks 24 and the supports 34, 36 each of the desired known forms of such elements can take 0

Wie in Figo 5 gezeigt, sind die Halbleiterplättchen 26 und 28 der integrierten Schaltungen durch Verbindungsdrähte 38 verhältnismäßig geringen Durchmessers mit den Leiterbahnen 24 verbunden. Insbesondere ist jedes der Halbleiterplättchen 26, 28 mit Kontaktierungsflächen oder -anschlüssen versehen, die durch jeweils einen entsprechenden Verbindungsdraht 38 mit einer entsprechenden Leiterbahn 24 verbunden werden,. Wie in Fig, 4 und Fig, 5 gezeigt, ist eine Epoxymasse 40 aufgebracht worden und umgibt vollständig die freiliegenden Oberflächen der Halbleiterplättchen 26, 28 und die Verbindungsdrähte 38.As shown in FIG. 5, the semiconductor dies are 26 and 28 of the integrated circuits by connecting wires 38 relatively small diameter connected to the conductor tracks 24. In particular, each of the semiconductor platelets 26, 28 has contact-making areas or connections provided, each by a corresponding connecting wire 38 with a corresponding Conductor track 24 are connected. As shown in Figures 4 and 5, an epoxy compound 40 has been applied and completely surrounds the exposed surfaces of the semiconductor dies 26, 28 and the connecting wires 38.

Da die gedruckte Schaltungsplatte 22 nicht der Temperatur zu widerstehen vermag, die bei der Herstellung von warmgepreßten Verbindungen auftritt, so können die durch dieses Verfahren anzubringenden Golddrähte hier nicht als Verbindungsdrähte 38 verwendet werden. Somit werden die Verbindungsdrähte 38 in einem Werkstoff ausgeführt, der UltraschallschweißverbindungenSince the printed circuit board 22 cannot withstand the temperature used in the manufacture of hot-pressed Connections occurs, the gold wires to be attached by this method cannot be used here as connecting wires 38 be used. Thus, the connecting wires 38 are made of a material, the ultrasonic welded connections

bei niedrigen Temperaturen gestattet, wie beispielsweise bei Zimmertemperatur. Bin solcher für Ultraschallschweißverbindungen geeigneter Werkstoff ist Aluminium.Allowed at low temperatures, such as room temperature. Am such for ultrasonic welded joints a suitable material is aluminum.

Vorzugsweise hat die Epoxymasse 40 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der annähernd gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Verbindungsdrähte 38 ist. Da der Ausdehnungskoeffizient von Aluminiumdrähten im Bereich von 2O0..20x10" /0C liegt, so sollte die Epoxymasse 40 denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Eine solche Epoxymasse ist aus der US-Anmeldung derselben Anmelderin (Erfinder: R. Sporck) offenbart und bekannt, diese Anmeldung wurde am Tage der Einreichung der vorliegenden Anmeldung eingereicht.The epoxy compound 40 preferably has a coefficient of thermal expansion which is approximately equal to the coefficient of thermal expansion of the connecting wires 38. Since the expansion coefficient of aluminum wires is in the range of 2O 0 ..20x10 "/ 0 C, the epoxy compound 40 should have the same coefficient of thermal expansion. Such an epoxy compound is disclosed and known from the US application by the same applicant (inventor: R. Sporck), this application was filed on the date of filing the present application.

Die in der genannten Anmeldung offenbarte Spoxymasse ist mit Anhydrid ausgehärtetes Epoxyharz, das bis zu einem verhältnismäßig hohen Reinheitsgrad destilliert worden ist, so daß es eine verhältnismäßig saubere Umgebung für die Halbleiterplättchen 26 und 28 mit ihren integrierten Schaltungen und für die Verbindungsdrähte 38 liefert. Außerdem weist diese Epoxymasse eine Glasübergangstemperatur auf, die verhältnismäßig hoch ist, so daß der ausnutzbare Temperaturbereich für den sich ergebenden integrierten Schaltungsbaustein beträchtlich größer als der Bereich ist, der mit anderen bekannten Vergußmassen erzielt werden kann. Diese Glasübergangstemperatur liegt im Bereich von annähernd 160 bis 180°C.The spoxy compound disclosed in the application mentioned is with Anhydride cured epoxy resin that has been distilled to a relatively high degree of purity, making it a relatively clean environment for the die 26 and 28 with their integrated circuits and for the Connecting wires 38 supplies. In addition, this epoxy compound has a Glass transition temperature, which is relatively high, so that the usable temperature range for the resulting integrated Circuit component is considerably larger than the range that can be achieved with other known potting compounds. This glass transition temperature is in the range of approximately 160 to 180 ° C.

Während der Herstellung der in Fig. 4 und in Fig. 5 dargestellten Anordnung werden die Leiterbahnen 24 und die Auflagen 34 und 36During the manufacture of those shown in FIGS. 4 and 5 The conductor tracks 24 and the supports 34 and 36 are arranged

609844/0868609844/0868

auf die nicht aus ^eramik bestehende Schaltungsplatte 22 aufplattiert, und die integrierten Schaltungsplättchen 26, 28 sind durch ein geeignetes Epoxyharz an den Auflagen 54, bzw. 56 befestigt, Anschließend werden die Verbindungsdrähte 58, vorzugsweise aus Aluminium, zwischen einer jeden der Kontaktierungsflächen auf dem Halbleiterplättchen und einer entsprechenden Leiterbahn 24 angeschlossen. Nachdem alle Verbindungsleiter 58, vorzugsweise durch ein Ultraschallschweißverfahren bei Zimmertemperatur, verbunden worden sind, wird die oben erwähnte oder eine gleichwertige Epoxymasse mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der gleich demjenigen der Verbindungsdrähte 58 ist, über die Anordnung gegossen, um die freiliegenden Oberflächen der Halbleiterplättchen 26, bzw. 28, und die Verbindungsdrähte 58 vollständig zu überdecken, wie in Pig. 5 gezeigt wird. Die Epoxymasse 40 kann auf die Schaltungsplatte 22 in jeder geeigneten Weise aufgebracht werden, wie beispielsweise mittels einer Injektionsspritze oder einer geeigneten Gießtülle, oder sie kann auf die Schaltungsplatte 22 direkt geschüttet werden. Anschließend erfolgt die Aushärtung der Epoxymasse. Bei einer realisierten Ausführungsform der Erfindung wurde die Epoxymasse 40 während eines Zeitraumes von einer Stunde bei °C» und anschließend während eines Zeitraumes von drei Stundenplated onto the non-ceramic circuit board 22, and the integrated circuit dies 26,28 attached to the supports 54 or 56 by a suitable epoxy resin, The connecting wires 58, preferably made of aluminum, are then placed between each of the contacting surfaces on the Semiconductor wafer and a corresponding conductor track 24 connected. After all connecting conductors 58, preferably through an ultrasonic welding process at room temperature, the above-mentioned or an equivalent epoxy compound is used cast over the assembly with a coefficient of thermal expansion equal to that of the connecting wires 58, in order to completely cover the exposed surfaces of the semiconductor die 26, or 28, and the connecting wires 58, as in Pig. 5 is shown. The epoxy 40 can be applied to the circuit board 22 in any suitable manner, such as, for example by means of an injection syringe or a suitable one Pouring spout, or it can be poured onto the circuit board 22 directly. The epoxy mass then cures. In an implemented embodiment of the invention, the epoxy compound 40 was at for a period of one hour ° C »and then for a period of three hours

bei einer Temperatur von 150°0 ausgehärtetcured at a temperature of 150 ° 0

Die in der vorgenannten US-Patentanmeldung offenbarte Epoxymasse weist einen weiteren Vorteil auf, der bei der Herstellung eines integrierten Schaltungsbausteins nach der Erfindung wünschenswert ist. Nämlich, genau gesagt, zieht sich diese Epoxymasse im Verhältnis von 0,006 bis 0,008 ihrer linearen Abmessungen bei der Aushärtung zusammen. Eine solche Kontraktion der Epoxymasse 40 nach ihrem Aufgießen auf die Schaltungsplättchen 26 und 28 undThe epoxy composition disclosed in the aforementioned US patent application has a further advantage in the manufacture of a integrated circuit module according to the invention is desirable. To be precise, this epoxy mass is drawn in proportion from 0.006 to 0.008 of their linear dimensions when cured together. Such a contraction of the epoxy composition 40 after being poured onto the circuit boards 26 and 28 and

6 0 S"8 4 A19 0 8"6 86 0 S "8 4 A 1 9 0 8" 6 8

die Verbindungsdrähte 38 wirkt sich in Richtung auf die Verstärkung der mechanischen Verbindung der Verbindungsdrähte 38 mit den Schaltungsplättchen 26 und 28 und mit den Leiterbahnen 24 aus.the connecting wires 38 acts towards the reinforcement the mechanical connection of the connecting wires 38 to the circuit boards 26 and 28 and to the conductor tracks 24.

Ein weiterer Vorteil der integrierten Schaltungsanordnung nach der Erfindung liegt darin, daß die Haibleiterplättchen 26 und 28 leicht von der gedruckten Schaltungsplatte 22 entfernt werden können, bevor die Epoxymasse 40 aufgebracht wird. Wenn festgestellt wird, daß eines oder beide der ttalbleiterplättchen 26, 28 defekt sind, nachdem diese auf die gedruckte Schaltungsplatte 22 aufgebracht worden sind, besteht die Möglichkeit, eines oder beide Haibleiterplättchen ohne Beschädigung der Schaltungsplatte 22, der Leiterbahnen 24 oder der Auflagen 34· und 36 wieder zu entfernen. Eine solche Entfernung integrierter Schaltungsplättchen von einem Keramiksubstrat ist wegen der Sprödigkeit derartiger Keramikteile nicht möglich. Integrierte Schaltungsplättchen sind selbst spröde und können daher leicht zerbrechen, wenn sie von einem Stoß getroffen werden. Eine nicht aus Keramik bestehende Schaltungsplatte kann jedoch eine Kraft aufnehmen, die zum Bruch von Keramiksubstrat und Halbleite» ■ plättchen führen würde« Somit können die integrierten Schaltungsplättchen 26, 28 von der Schaltungsplatte 22 durch Aufbringung eines verhältnismäßig kräftigen Stoßes oder einer solchen Krafteinwirkung, beispielsweise durch ein mit Federkraft vorgespanntes Locheisen entfernt werden«,Another advantage of the integrated circuit arrangement according to the invention is that the semiconductor pads 26 and 28 can easily be removed from the printed circuit board 22 before the epoxy compound 40 is applied. If it is determined that one or both of which are 26, defect 28 of the tt albleiterplättchen after they have been applied to the printed circuit board 22, there is the possibility of one or both Haibleiterplättchen without damaging the circuit board 22, the conductor tracks 24 or the pads 34 · and remove 36 again. Such removal of integrated circuit chips from a ceramic substrate is not possible because of the brittleness of such ceramic parts. Integrated circuit dies are themselves brittle and therefore can easily break if hit by an impact. A non-ceramic circuit board can, however, absorb a force which would lead to the breakage of the ceramic substrate and semiconductor "■ platelets" a punch preloaded with spring force can be removed «,

Wenn gewünscht, so kann das Tastenfeld 14 teilweise aus einer weiteren gedruckten Schaltungsplatte gebildet werden, bis zu welcher sich die flexible Verbindungsschaltung 32 erstreckt und an welcher sie befestigt ist. Es folgt daher, daß die flexible Verbindungsschaltung 32 dadurch eliminiert werden könnte, daßIf desired, the keypad 14 can partially consist of a further printed circuit board can be formed up to which the flexible connection circuit 32 extends and to which it is attached. It therefore follows that the flexible connection circuit 32 could be eliminated by

2 6 1 6 2 s b2 6 1 6 2 s b

man die Schaltungsplatte 22 verlängert und sie zu einem Teil des Tastenfeldes 14- macht,, Der Vorzug dieser Anordnung liegt darin, daß nur eine einzige Schaltungsplatte anstelle mehrerer Platten und eines Keramiksubstrats vorbereitet werden müßten. Dies bedeutet, daß sich alle für eine vollständige Elektronikschaltung erforderlichen Leiterbahnen und Auflagen auf einer einzigen gedruckten Schaltungsplatine befinden würden.one extends the circuit board 22 and makes it part of the keypad 14- ,, The advantage of this arrangement is that that only a single circuit board would have to be prepared instead of multiple boards and a ceramic substrate. This means, that all conductor tracks and supports required for a complete electronic circuit are printed on a single one Circuit board would be located.

Bs ist selbstverständlich, daß der integrierte Schaltungsbaustein, der die gedruckte Schaltungsplatte 22, die Halbleiterplättchen 26 und 28, sowie die Epoxymasse 40 einschließt, in vielen Typen von elektronischen Vorrichtungen oder Geräten , neben dem dargestellten elektronischen Taschenrechner, Verwendung finden kann. Außerdem folgt, daß die Größe eines nach dem Prinzip der Erfindung ausgeführten Schaltungsbausteins beträchtlich geringer als die Größe derartiger vorbekannter integrierter Schaltungsbausteine ist, insbesondere, wenn derartige vorbekannte Schaltungsbausteine auf eine gedruckte Schaltungsplatte montiert sind» Außerdem liegen die Kosten für einen nach dem Prinzip der Erfindung hergestellten Schaltungsbaustein nahezu bei der Hälfte der Herstellungskosten eines integrierten Schaltungsbausteins, der mit einem metallisierten Keramiksubstrat ausgeführt ist und dasselbe integrierte Schaltungsplättchen aufweist.It goes without saying that the integrated circuit module, which includes printed circuit board 22, die 26 and 28, and epoxy 40, in many types of electronic devices or devices, in addition to the illustrated electronic pocket calculator, can be used. It also follows that the size of a circuit module implemented according to the principle of the invention is considerably smaller than that The size of such previously known integrated circuit components is, in particular if such previously known circuit components are mounted on a printed circuit board »Also lie the costs for a circuit module manufactured according to the principle of the invention are almost half the manufacturing costs an integrated circuit module, which is designed with a metallized ceramic substrate and integrated the same Has circuit board.

- Patentansprüche -- patent claims -

12 609844/G868 12 609844 / G868

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Anordnung von Elektronikbauteilen auf einer gedruckten Schaltungsplatte mit Leiterbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest eine erste Auflage (34-, 36) und ein erstes HaIbleiterplättchen (26, 28) mit seiner integrierten Schaltung umfaßt, das auf dieser Auflage angebracht ist und eine Vielzahl von Kontaktierungsflächen aufweist, daß eine erste Gruppe von Verbindungsleitern (38) jeweils eine der genannten Kontaktierungsflächen mit einer entsprechenden von den genannten Leiterbahnen (24) verbindet, daß eine Epoxymasse (40) auf die freiliegenden Flächen des genannten Halbleiterplättchens (26, 28) und die genannten Verbindungsdrähte (38) aufgebracht ist und diese vollständig umgibt, und daß die genannte Epoxymasse (40) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der angenähert gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der genannten Verbindungsdrähte (38) ist. Arrangement of electronic components on a printed circuit board with conductor tracks, characterized in that they have at least a first support (34-, 36) and a first semiconductor plate (26, 28) with its integrated circuit, which is mounted on this support, and a plurality of contacting surfaces that a first group of Connecting conductors (38) each have one of the aforementioned contacting surfaces with a corresponding one of the aforementioned conductor tracks (24) connects that an epoxy compound (40) on the exposed surfaces of said semiconductor die (26, 28) and the said connecting wires (38) is applied and surrounds them completely, and that said epoxy compound (40) a Has coefficient of thermal expansion which is approximately equal to the coefficient of thermal expansion of said connecting wires (38). 2o Anordnung von Elektronikbauteilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient der genannten Verbindungsdrähte (38) im Bereich von 20...22x10 /0C liegt,,2o arrangement of electronic components according to claim 1, characterized in that the coefficient of thermal expansion of said connecting wires (38) is in the range of 20 ... 22x10 / 0 C ,, 3o Anordnung von Elektronikbauteilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Halbleiterplättchen (26) mit seiner integrierten Schaltung die gesamte Rechenschaltung eines elektronischen Taschenrechners (10) einschließt.3o arrangement of electronic components according to claim 1, characterized characterized in that said semiconductor die (26) with its integrated circuit comprises the entire arithmetic circuit of a electronic calculator (10). 4o Anordnung von Elektronikbauteilen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anzeigefeld (20) mit Elektroluminiszenzdioden auf derjenigen Seite der gedruckten Schaltungsplatte (22)4o arrangement of electronic components according to claim 3, characterized characterized in that a display panel (20) with electroluminescent diodes on that side of the printed circuit board (22) 26 16 2 5 526 16 2 5 5 angebracht ist, die der Seite gegenüberliegt, auf welche das Halbleiterplättchen (26, 28) montiert isto is attached opposite to the side on which the semiconductor die (26, 28) is mounted o 5o Anordnung von Elektronikbauteilen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte gedruckte Schaltungsplatte (22) ferner eine der ersten Auflage (34) benachbarte zweite Auflage (36) einschließt, daß die Anordnung von Elektronikbauteilen ferner ein zweites Halbleiterplättchen (28) mit seiner integrierten Schaltung einschließt, das eine Vielzahl von Kontaktierungsflächen aufweist und die Treiberelektronik für das genannte Anzeigefeld (20) enthält und auf die genannte zweite Auflage (36) montiert ist, daß eine zweite Gruppe von Verbindungsleitern (38) jeweils die Auflageflächen des genannten zweiten Halbleiterplättchens (28) mit einer entsprechenden der Leiterbahnen (24) verbindet, daß die genannte Epoxymasse (40) auf die freiliegenden Oberflächen des genannten zweiten Halbleiterplättchens (28) und die zweite Gruppe von Verbindungsdrähten (38) aufgebracht ist und diese vollständig umgibt.5o arrangement of electronic components according to claim 4, characterized characterized in that said printed circuit board (22) further includes a second support (36) adjacent to the first support (34). includes the arrangement of electronic components further a second semiconductor die (28) with its integrated circuit, which includes a plurality of contacting areas and contains the driver electronics for said display panel (20) and mounted on said second support (36) is that a second group of connecting conductors (38) each connects the bearing surfaces of said second semiconductor die (28) to a corresponding one of the conductor tracks (24), that said epoxy compound (40) is applied to the exposed surfaces of said second semiconductor die (28) and the second Group of connecting wires (38) is applied and this completely surrounds. 6. Elektronischer (Taschenrechner mit der Anordnung von Elektronikbauteilen nach Anspruch 1-5 j mit einem Tastenfeld, einem Gehäuse, das das Tastenfeld trägt und ein neben diesem angeordnetes Fenster aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine gedruckte Schaltungsplatte (22) in dem genannten Gehäuse (12) angebracht ist und sich über das genannte Fenster (16, 18) erstreckt, daß ein Anzeigefeld (20) mit Elektroluminiszenzdioden auf der gedruckten Schaltungsplatte (22), hinter dem genanxiten Fenster (16, 18) angebracht ist, und daß das Halbleiterplättchen (26, 28) mit seiner integrierten Schaltung auf derjenigen Seite6. Electronic (pocket calculator with the arrangement of electronic components according to claim 1-5 j with a keypad, a Housing which carries the keypad and has a window arranged next to it, characterized in that a printed circuit board (22) is mounted in said housing (12) and extends over said window (16, 18), that a display panel (20) with electroluminescent diodes on the printed circuit board (22), behind the genanxiten Window (16, 18) is attached, and that the semiconductor die (26, 28) with its integrated circuit on that side 14 609844/0868 14 609844/0868 der Schaltungsplatte (22) angeordnet ist, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf die das Anzeigefeld (20) montiert ist.the circuit board (22) is disposed opposite to the surface on which the display panel (20) is mounted. 7. Verfahren zur Herstellung der Anordnung von Elektronikbauteilen nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß es die Verfahrensschritte der Aufplattierung von Leiterbahnen (24) und zumindest einer Auflage (34-, 36) auf die nicht aus Keramik bestehende Schaltungsplatte (22) umfaßt, sowie die anschließende Befestigung eines Halbleiterplättchens (26, 28) auf der genannten Auflage (34, 36), daß ferner sodann Verbindungsdrähte (38) von jeder Kontaktierungsflache des genannten Halbleiterplättchens (26, 28) bis zu einer entsprechenden Leiterbahn (24) angebracht werden, und daß eine völlig die freiliegenden Seiten des Halbleiterplättchens (26, 28) und die Verbindungsdrähte (38) bedeckende Epoxymasse (40) aufgegossen wird,,7. Process for producing the arrangement of electronic components according to claims 1-6, characterized in that it includes the process steps of the plating of conductor tracks (24) and at least one support (34-, 36) on which is not made of ceramic existing circuit board (22) and the subsequent mounting of a semiconductor die (26, 28) thereon Support (34, 36), that then connecting wires (38) from each contacting surface of the said semiconductor wafer (26, 28) attached to a corresponding conductor track (24) and that one completely covering the exposed sides of the semiconductor die (26, 28) and the connecting wires (38) Epoxy compound (40) is poured on, 8o Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den Verfahrensschritt der Aushärtung der Epoxymasse (40) nach ihrem Aufgießen umfaßt.8o method according to claim 7, characterized in that it furthermore comprises the step of curing the epoxy compound (40) after it has been poured on. -■ 15 -609844/0 38 - ■ 15 - 609844/0 38 LeerseiteBlank page
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