DE3036371A1

DE3036371A1 - Hybridschaltungspackung

Info

Publication number: DE3036371A1
Application number: DE19803036371
Authority: DE
Inventors: Alan S. Lynnfield Mass. Esbitt; G. James Georgetown Mass. Estep; Ronald C. Bedford Mass. Visser
Original assignee: Hybrid Systems Corp
Current assignee: Hybrid Systems Corp
Priority date: 1979-09-27
Filing date: 1980-09-26
Publication date: 1981-04-16
Also published as: GB2060268A; JPS6348183B2; FR2466937B1; FR2466937A1; GB2060268B; JPS5651845A; US4272644A

Description

Hybrid Systems Corporation

Bedford, Massachusetts ol73o

V.St.A.

Ilybridschaltungspackung

Die Erfindung bezieht sich auf das Verpacken einer mikroelektronischen Schaltung und insbesondere auf eine Hybrxdschaltungspackung.

Verschiedene Verpackungstechniken sind für mikroelektronische Schaltungen bekannt. Bei einer Art der mikroelektronischen Schaltung hat eine gedruckte Schaltungsplatte, die untereinander verbundene Schaltungsbestandteile enthält, die darin eingefügt und damit verlötet sind, eine Gruppe von Anschlußstiften, die an der gedruckten Schaltungsplatte gewöhnlich längs einer oder mehrerer Kanten derselben angebracht sind. Die Schaltungsplatte ist in einer Kunststoffhülle oder einem Kunststoffgehäuse enthalten und wird innerhalb der Hülle auf Vorsprüngen abgestützt, um die Platte in einem Abstand zur inneren Oberseite der Hülle zu halten und so einen

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Spielraum für die Bauelemente _zu schaffen, die an der Platte montiert sind. Ein Epoxy- oder anderes Einbettungsmaterial wird danach vorgesehen, um das Hülleninnere zu füllen und die Schaltungsplatte darin einzuschließen. Es kann eine Bodenplatte über dem Einbettungsmaterial vorgesehen sein, durch die sich dann die Anschlußstifte erstrecken. Die erhaltene Packung ist ein kleiner rechteckiger Kasten mit von dessen Boden nach außen vorragenden Anschlußstiften.

Bei der als Hybridschaltung bekannten mikroelektronischen Schaltung ist ein leitendes und/oder Widerstandsmuster durch Dick- oder Dünnschichttechniken auf einer oder beiden Oberflächen eines keramischen Substrats vorgesehen, und monolithische integrierte Schaltungsplättchen und andere Bauelsm entenplättchen sind an Montageflächen auf dem Substrat befestigt und mit ausgewählten Teilen des abgeschiedenen Musters durch Drahtverbindung verbunden. Zur hermetischen Verpackung wird die Hybridschaltung gewöhnlich in einem Metallgehäuse montiert, das durch Löten oder Schweißen abgedichtet wird, um einen feuchtigkeits- und gasdichten Verschluß zu schaffen.

Nach einer weit verwendeten Hybridschaltungspackungstechnik wird ein die Hybridschaltung auf seiner einen Oberfläche enthaltendes keramisches Substrat mit der entgegengesetzten Oberfläche auf einem Metallkopfstück montiert, das eine daran üblicherweise in zwei Reihen längs der entsprechenden gegenüberliegenden Seiten des Kopfstücks befestigte Anschlußstiftgruppe aufweist. Die Anschlußstifte erstrecken sich durch das

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Kopfstück mittels elektrisch isolierender Glas-Metall— Dichtungen und haben Teile, die von der Oberfläche des Kopfstücks, auf dem das keramische Substrat montiert ist, nach außen vorragen. Die Hybridschaltung ist durch Drahtverbindung zwischen ausgewählten Teilen der Schaltung und entsprechenden der Verbindungsteile der Anschlußstifte verbunden. Ein Deckel, üblicherweise aus Metall, wird über der montierten Schaltung angeordnet und mit dem Umfang des Kopfstücks zur Fertigstellung der Packung verlötet oder anderweitig verbunden.

Die vorstehend beschriebene Hybridschaltungspackung liefert eine geeignete hermetische Abdichtung und einen geeigneten mechanischen Schutz für die Schaltung, ist jedoch mit Kosten verbunden, die einen erheblichen Teil der Gesamtherstellungskosten des Produkts ausmachen können. Um eine billigere Packung herzustellen, wurden Hybridschaltungen mit dazu passenden Überzügen aus Einbettungsmaterial hergestellt; jedoch sind solche Überzüge häufig nicht verläßlich, da sie für Feuchtigkeitsdurchtritt nicht undurchlässig sind, der in die Packung eindringen und die Schaltungseigenschaften verschlechtern oder völlig zunichte machen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hybrid-

reiAtlv schaltungspackung zu entwickeln, die zu geringen Kosten herstellbar ist und eine feuchtigkeitsbeständige Abdichtung aufweist, die für einen weiten Bereich kommerzieller und industrieller Verwendungen völlig ausreichend ist.

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Die Hybridschaltung selbst kann von bekannter Art mit einem keramischen Substrat sein, das eine auf einer oder beiden Oberflächen des Substrats gebildete Schichtschaltung und an Montageflächen auf dem Substrat befestigte monolithische Plättchen und Bauteile aufweist, die mit ausgewählten Flächen der Schichtschaltung durch Drähte verbunden sind. Eine Gruppe von Anschlußstiften ist längs einer oder mehrerer Kanten des Substrats mittels zugehöriger Stiftklammern angebracht, wobei jede Stiftklammer mit einem zugehörigen Montiersockel auf der Substratoberfläche verlötet ist. Die Packung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch:

eine Hülle von allgemein rechteckiger Form mit einer Oberwand und vier Seitenwänden, die einen Innenraum zur Aufnahme der Hybridschaltung begrenzen, welche Hülle

erste, mit der Hülle einstückige und zum Erfassen und Abstützen des Substrats in einem bestimmten Abstand von der Innenoberfläche der Oberwand geeignete Formteile,

zweite", mit der Hülle einstückige und zum Aufnehmen der Anschlußstifte und zugehörigen Stiftklammern geeignete Formteile und

dritte, mit der Hülle einstückige und zur Bildung einer Oberfläche rings um den Umfang des Substrats geeignete Formteile enthält, und

ein Einbettungsmaterial, das wenigstens mit dem Umfang der Außenoberfläche des Substrats und der Oberseite der dritten Formteile verbunden ist und zur Abdichtung

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der Packung und zum starren Festhalten der diese durchsetzenden Anschlußstifte dient.

Vorzugsweise weist die Hülle als erste Formteile erste Stufenteile längs eines Paares voneinander zugewandten Seitenwänden zum Erfassen und Abstützen einander zugewandter Kanten des Substrats,

als zweite Formteile zweite Stufenteile in einem geringeren Abstand von der Innenoberfläche der Oberwand als dem der ersten Stufenteile längs des anderen Paares von einander zugewandten Seitenwänden zum Aufnehmen der Anschlußstifte und zugehörigen Stiftklammern und

als dritte Formteile dritte Stufenteile in einem größeren Abstand von der Innenoberfläche der Oberwand als dem der ersten Stufenteile längs der vier Seitenwände zur Bildung einer den Umfang des Substrats umgebenden Oberfläche auf.

Vorteilhaft ist das Einbettungsmaterial mit der ganzen Außenfläche des Substrats verbunden.

Dadurch wird die Packung abgedichtet und hält die Anschlußstifte, die sich durch den Einbettungsmaterialbereich erstrecken.starr fest.

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Das Einbettungsmaterial kann die gesamte Substratoberfläche oder nur deren Umfangsteile einschließen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 4 bis 6 gekennzeichnet.

Die Erfindung gibt also eine Hybridpackung an, die eine Kunststoffhülle mit einer einstückigen inneren Formgestalt zum Abstützen eines keramischen Substrats und von Anschlußstiften und ein Einbettungsmaterial zum starren Halten der Stifte und zum Abdichten der Packung enthält.

Die Erfindung wird anhand zweier in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine teilweise weggeschnittene Perspektivdarstellung einer Hybridschaltungspackung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Grundriß der Packungshülle gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Seitenschnitt der Hülle nach Fig. 2; Fig. 4 eine Schnittansicht der Hülle nach Fig. 2;

Fig. 5 eine Teilschnittansicht der zusammengesetzten Packung mit dem Einbettungsmaterial um deren Umfang; und

Fig. 6 einen Teilseitenschnitt der völlig eingebetteten zusammengebauten Packung.

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-ΙΟ-

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäß aufgebaute Hybridschaltungspackung dargestellt, die eine rechteckige Hülle IO mit einer Vorderwand 12, einer Rückwand 14 und Seitenwänden 16 und 18 enthält. Eckteile 20 erstrecken sich jenseits der Umfangskante der Hülle als Vorsprünge zur Abstandshaltung zwischen der Montageoberfläche einer Schaltungsplatte und der zugewandten Oberfläche der darauf montierten Schaltungspackung. Erste und zweite Stufenteile 22 und 24 erstrecken sich längs der Vorder- bzw. Rückwand und 14 der Hülle 10, welche Stufenteile beide die gleiche Höhe über der Innenoberfläche 26 der Hülle haben. Ein Paar von Stufenteilen 28 und 30 erstreckt sich längs der Seitenwände 16, 18 und haben die gleiche Höhe, die über der Höhe der Stufenteile 22 und 24 um einen bestimmten Betrag liegt. Ein v/eiterer Stufenteil· erstreckt sich längs aller vier Wände der Hülle 10 in einer bestimmten Höhe über den Oberseiten der Stufenteile 28 und 30. Die Schalungsplatte 34 ist innerhalb der Hülle 10 angeordnet und wird auf den Stufenteilen 28 und 30 abgestützt, die sich längs der Seitenwände der Hülle 10 erstrecken. Diese Abstützung ist am klarsten in Fig. 5 gezeigt.

34
Die Schaltungsplatte enthält eine Gruppe von An-

schiußstiften 36, die an der Kante der Platte mittels zugehöriger Anschlußklammern 38 befestigt sind, die zum Anklemmen an leitende Lötsockel 40 geeignet sind, die an zugewandten Teilen der Plattenoberflächen vorgesehen sind. Die Anschlußstifte 36 sind an der Schaltungs-.

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platte mittels Lötverbindungen 42 befestigt. Typisch sind die Anschlußstifte 36 längs der zugehörigen Längskanten der Schaltungsplatte angeordnet, um eine zweireihige Stiftkonfiguration bekannten Typs zu bilden. Die Schaltungsplatte 34 weist auf ihrer Innenoberfläche 44 ein Muster von leitenden und/oder Widerstandselementen auf, die in bekannter Weise durch Dünn- oder Dickschichttechniken gebildet sind, und enthält integrierte Schaltungsplättchen und ändere Plättchenbauelemente, die an Montierflächen auf der Plattenoberfläche befestigt sind. Die Anschlußstifte sind elektrisch mit ausgewählten Punkten der Schaltung mittels Drahtverbindungen 46 verbunden. Die Stufenteile 28 und 30 sind in einem ausreichenden Abstand über der Innenoberfläche 26, um einen Innenraum zu bilden, innerhalb dessen die Hybridschaltungselemente und zugehörigen Drahtverbindungen angeordnet sind.

Bei Montage der Schaltungsplatte innerhalb der Hülle werden die Anschlußstifte 36 und zugehörigen Klammern 38 von den Stufenteilen 22 und 24 aufgenommen, wie am besten in Fig. 6 erkennbar ist. Die Anschlußstifte 36 ragen von der Hülle nach außen und sind allgemein parallel zur benachbarten Wand der Hülle, Die Außenfläche der Schaltungsplatte 34 ist allgemein mit der umfänglich erstreckten Stufe 32 koplanar. Ein Einbettungsmaterial 48 ist ringsum den Umfang der Hülle und der Schaltungsplatte vorgesehen, wobei sich dieses Material über die Stufe 32 und die zuge-

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wandten Oberflächen der Schaltungsplatte 34 und die zugewandten Teile der inneren Hüllenwände erstreckt, wie Fig. 5 zeigt. Das Einbettungsina terial kann auch in den Räumen zwischen den Kanten des Substrats und der inneren Hüllenwände angeordnet sein. Alternativ kann eine Einbettungsmaterialschicht 50 über der gesamten Außenoberfläche der Schaltungsplatte 34 und auf den Stufen 32 und den Innenwänden vorgesehen werden, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Diese volle Einbettung würde für eine auf beiden Oberflächen des Substrats 34 gebildete Schaltung verwendet werden, um die Schaltung auf der äußeren Substratoberfläche einzubetten. In beiden Einbettungsformen werden die Anschlußstifte 36 starr vom umgebenden Einbettungsmaterial derart festgehalten, daß sich die Anschlußstifte bezüglich der Schaltungsplatte, mit der sie verbunden sind, nicht bewegen können. Die Einbettungspackung eignet sich zur Erfüllung der Leckverlustanforderungen und ist für viele kommerzielle und industrielle Zwecke voll befriedigend.

Die Hülle wird typisch aus einem geeigneten Kunststoff m^ a terial, wie z. B. einem glasfasergefüllten Diallylphthalat hergestellt. Die besonderen Abmessungen der Hülle werden entsprechend den Abmessungen der Hybrxdschaltungsplatte bestimmt, mit der die Hülle verwendet wird. Das Einbettungsmaterial kann ein geeignetes Epoxy- oder anderes Einbettungsmaterial sein, um den gewünschten Grad der Leckbeständigkeit zu sichern.

Die Erfindung ist lediglich auf den Rahmen der Patentansprüche beschränkt.

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Claims

Ansprüche

(lJ Packung für eine Hybridschaltung mit einem keramischen Substrat, einer Schichtschaltung auf wenigstens einer Oberfläche des Substrats, einem oder mehreren auf dem Substrat montierten und über Drähte mit der Schichtschaltung verbundenen monolithischen Plättchen, einer Gruppe von längs wenigstens einer Kante des Substrats angeordneten und am Substrat durch zugehörige Stiftklammern befestigten Anschlußstiften und die Anschlußstifte mit der Schaltung verbindenden Drahtverbindungen, gekennzeichnet durch:

eine Hülle (10) von allgemein rechteckiger Form mit einer Oberwand und vier Seitenwänden (12, 14, 16, 18), die einen Innenraum zur Aufnahme der Hybridschaltung (Schaltungsplatte 34) begrenzen,

welche Hülle (10)

erste, mit der Hülle (10) einstückige und zum Erfassen und Abstützen des Substrats in einem bestimmten Abstand von der Innenoberfläche (26) der Oberwand geeignete Formteile (28, 30),

zweite, mit der Hülle (10) einstückige und zum Aufnehmen der Anschlußstifte (36) und zugehörigen Stiftklammern (38) geeignete Formteile (22, 24) und

dritte, mit der Hülle (10) einstückige und zur Bildung einer Oberfläche rings um den Umfang des Substrats geeignete Formteile (32) enthält, und

052-(HY-IO)-TF

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ein Einbettungsmaterial (48;5O), das wenigstens mit dem Umfang der Außenoberfläche des Substrats und der Oberseite der dritten Formteile (32) verbunden ist und zur Abdichtung der Packung und zum starren Festhalten der diese durchsetzenden Anschlüßstifte (36) dient.
2. Packung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (10)

als erste Formteile erste Stufenteile (28, 30) längs eines Paare³von einander zugewandten Seitenwänden (16, 18) zum Erfassen und Abstützen einander zugewandter Kanten des Substrats,

als zweite Formteile zweite Stufenteile (22, 24) in einem geringeren Abstand von der Innenoberfläche (26) der Oberwand als dem der ersten Stufenteile (28, 30) längs des anderen Paares von einander zugewandten Seitenwänden (12, 14) zum Aufnehmen der Anschlußstifte (36) und zugehörigen Stiftklammern (38) und

als dritte Formteile dritte Stufenteile (32) in einem größeren Abstand von der Innenoberfläche (26) der Oberwand als dem der ersten Stufenteile (28, 30) längs der vier Seitenwände (12, 14, 16, 18) zur Bildung einer den Umfang des Substrats umgebenden Oberfläche aufweist.
3. Packung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbettungsmaterial (50) mit der ganzen Außenfläche des Substrats verbunden ist.
4. Packung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (10) einstückige, nach außen von der Umfangskante der Seitenwände /12",-"M-, 16 { 1f)V©^rra9"^ende Eckteile (20) zur Abstandshaltung zwischen der Montagefläche einer

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Schaltungsplatte und der zugewandten Fläche der daran montierten Schaltungspackung aufweist.
5. Packung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (10) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
6. Packung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Stufenteile (32) eine mit der Außenfläche des Substrats im wesentlichen koplanare Oberfläche aufweisen.

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