DE3703280A1 - Circuit arrangement containing one or more integrated circuits - Google Patents

Circuit arrangement containing one or more integrated circuits

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DE3703280A1
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Wolfgang Klaus
Walter Lobenstein
Joseph Theiss
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Abstract

A vacuum-tight encapsulation is proposed for ICs on a ceramic substrate having conductor tracks, in particular for IR detectors. The encapsulation comprises a metal cap attached in an insulating manner by means of a glass solder.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsan­ ordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a circuit order according to the preamble of claim 1.

Schaltungsanordnungen der vorgenannten Art finden Verwendung im Zusammenhang mit Flugkörpern, z. B. als Ansteuer- bzw. Verstärker-Hybridschaltungen für Mehr­ element-Infrarotdetektoren. Sie sind im allgemeinen hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Die empfind­ lichen elektronischen Teile sollten zweckmäßig völlig unter Luftabschluß stehen. Handelt es sich um Schal­ tungsanordnungen integrierter Art mit hoher Packungs­ dichte, z. B. um Verstärkerschaltungen für einen Infra­ rotdetektor mit mehreren hundert Elementen, so treten große Schwierigkeiten bei den vielen elektrischen Durchführungen in die vakuumdichten Gehäuse auf. Find circuitry of the aforementioned type Use in connection with missiles, e.g. B. as Drive or amplifier hybrid circuits for more element infrared detectors. They are in general exposed to high mechanical loads. The sens Lichen electronic parts should be completely functional to be in the absence of air. Is it a scarf Integrated arrangements with high packing density, e.g. B. amplifier circuits for an infra red detector with several hundred elements, so step great difficulty with the many electrical Bushings in the vacuum-tight housing.  

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der genannten Art anzugeben, die eine gute Vakuumdichtigkeit bei einfacher Herstell­ barkeit ermöglicht und die auch den hohen Anforderungen in Flugkörpern gewachsen ist.The present invention is based on the object specify a circuit arrangement of the type mentioned, which has good vacuum tightness with simple manufacture availability and also meet the high requirements has grown in missiles.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is accomplished by the in the hallmark of the patent claims 1 specified features solved.

Die Verwendung von Keramik als Substrat ermöglicht eine mechanisch stabile Aufbauweise mit hoher Genauigkeit. Es lassen sich darauf Leitungszüge mit hoher Packungs­ dichte vakuumdicht aufbringen. Die Kapselung mit einem Metallteil ergibt ein stabiles vakuumdichtes Gehäuse und die Verwendung einer Glaslotdichtung ergibt neben einer einwandfreien Isolation eine hohe Dichtigkeit gegenüber unterschiedlichen Außendrücken.The use of ceramic as a substrate enables one mechanically stable construction with high accuracy. There can be cables with high packing apply tight vacuum tight. The encapsulation with one Metal part results in a stable vacuum-tight housing and the use of a glass solder seal also results in impeccable insulation high tightness against different external pressures.

Anhand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten bevor­ zugten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfol­ gend näher erläutert.Based on the in Figs. 1 and 2 shown before ferred embodiments of the invention will be explained in more detail nachfol quietly.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsan­ ordnung im Querschnitt und die Fig. 2 einen Ausschnitt einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Schaltungs­ anordnung, die ringförmig die Grundplatte eines Infra­ rotdetektors umgibt. Fig. 1 shows a circuit arrangement according to the invention in cross section and Fig. 2 shows a detail of a plan view of a circuit arrangement according to the invention, which surrounds the base plate of an infrared detector in a ring.

In Fig. 1 trägt das Keramiksubstrat 6 eine Vielzahl von vakuumdicht aufgebrachten Leiterbahnen 4 und 5, von denen jeweils nur eine sichtbar ist. Auf dem Substrat 6 befindet sich weiterhin ein integrierter Hybridschalt­ kreis 2, dessen Anschlüsse in einer bekannten Weise mit den Leiterbahnen 4 bzw. 5 elektrisch leitend verbunden sind. In Fig. 1, the ceramic substrate 6 carries a plurality of vacuum-tightly applied conductor tracks 4 and 5 , only one of which is visible in each case. On the substrate 6 there is also an integrated hybrid circuit 2 , the connections of which are electrically conductively connected to the conductor tracks 4 and 5 in a known manner.

Um den oder die Schaltkreise 2 gegen die Atmosphäre abzukapseln, ist über den Schaltkreis 2 eine Metall­ kappe 1 gestülpt, deren Ränder 8 unter Zwischenfügung eines Glaslotes 3 vakuumdicht mit den Oberflächen der Leiterbahnen 4 und 5 sowie den dazwischenliegenden Oberflächenbereichen des Substrats 6 verbunden sind. Das Glaslot 3 ist zweckmäßig ein solches, das durch Rekristallisation den Charakter einer Glaskeramik annimmt. Es garantiert eine hohe mechanische Festig­ keit, eine ausgezeichnete Isolation zwischen den ein­ zelnen Leiterbahnen 4 bzw. 5 und der Metallkappe 1 und eine hohe Vakuumdichtigkeit.In order to encapsulate the circuit or circuits 2 from the atmosphere, a metal cap 1 is placed over the circuit 2 , the edges 8 of which are vacuum-tightly connected to the surfaces of the conductor tracks 4 and 5 and the intermediate surface areas of the substrate 6 with the interposition of a glass solder 3 . The glass solder 3 is expediently one which takes on the character of a glass ceramic by recrystallization. It guarantees high mechanical strength, excellent insulation between the individual conductor tracks 4 and 5 and the metal cap 1 and high vacuum tightness.

Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer ringförmigen Ausbildung des Keramiksubstrats 6, das ein kreisför­ miges Isolierteil 7 umgibt. Das Isolierteil 7 ist die Grundplatte eines Mehrelementen-Infrarotdetektors mit Kryostatkühlung. Auf dem Isolierteil 7 befinden sich eine von der Anzahl der Detektorelemente abhängige Anzahl von radial nach außen laufenden Leiterbahnen 9 (z. B. 322 Leiterbahnen). Diese Leiterbahnen 9 sind durch Bonden 10 mit den Leiterbahnen 5 auf dem Keramik­ substrat 6 elektrisch leitend verbunden. Die Kappe 1 ist ebenfalls ringförmig die Grundplatte 7 umgebend ausgebildet. Entsprechend bilden die Lotnähte 3 Ring­ nähte. Unter der Ringkappe 1 befinden sich eine Viel­ zahl von Hybrid-Verstärker-IC, die einerseits mit den Leiterbahnen 5 und andererseits mit den äußeren An­ schlüssen 4 elektrisch leitend verbunden sind. Fig. 2 shows a section of an annular configuration of the ceramic substrate 6 , which surrounds a circular insulating member 7 . The insulating part 7 is the base plate of a multi-element infrared detector with cryostat cooling. A number of radially outwardly running conductor tracks 9 (for example 322 conductor tracks) are located on the insulating part 7 , depending on the number of detector elements. These conductor tracks 9 are electrically conductively connected by bonding 10 to the conductor tracks 5 on the ceramic substrate 6 . The cap 1 is also formed annularly surrounding the base plate 7 . Accordingly, the solder seams form 3 ring seams. Under the ring cap 1 are a lot of hybrid amplifier IC, the one hand with the conductor tracks 5 and on the other hand with the outer connections 4 are electrically connected.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung mit einem oder mehreren auf einem Isoliersubstrat angeordneten integrierten Schalt­ kreisen (IC), die vakuumdicht gekapselt sind und mit einer Vielzahl von elektrischen Anschlüssen zu den IC, die aus dem gekapselten Raum herausgeführt sind, da­ durch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Keramik besteht, daß die Anschlüsse als Leiterbahnen ausgebil­ det sind, und daß über die IC eine metallische Kappe gestülpt ist, deren Ränder mittels eines zwischengefüg­ ten isolierenden Glaslotes vakuumdicht mit der Keramik­ oberfläche bzw. den darauf befindlichen Leiterbahnen verbunden sind.1. Circuit arrangement with one or more arranged on an insulating substrate integrated circuits (IC), which are encapsulated in a vacuum-tight manner and with a plurality of electrical connections to the IC, which are led out of the encapsulated space, characterized in that the substrate is made of ceramic there is that the connections are ausgebil det as conductor tracks, and that a metallic cap is slipped over the IC, the edges of which are vacuum-tightly connected to the ceramic surface or the conductor tracks located thereon by means of an intermediate insulating glass solder. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Glaslot ein rekristallisiertes Glaslot ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized ge indicates that the glass solder is recrystallized Glass solder is. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einer Al2O3-Keramik besteht. 3. Circuit arrangement according to claim 1 or claim 2, characterized in that the substrate consists of an Al 2 O 3 ceramic. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkappe aus einer Eisen-Nickel-Cobaltlegierung (FeNiCo) besteht.4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the metal cap an iron-nickel-cobalt alloy (FeNiCo). 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat die Form einer Lochscheibe besitzt, daß die IC auf der einen Ringfläche angeordnet sind, und daß die Kappe ringför­ mig ausgebildet ist.5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the substrate has the shape has a perforated disc that the IC on one Are arranged annular surface, and that the cap ringför is trained. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leiterbahnen radial verlaufend angeordnet sind.6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized ge indicates that the conductor tracks run radially are arranged. 7. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie fest mit einem Mehrelementen-Infrarotdetektor verbunden ist, und daß die IC als Verstärker für die von den einzelnen Detektorelementen abgegebenen Signale dienen.7. Use of a circuit arrangement according to one of the Claims 1 to 6, characterized in that they are firm is connected to a multi-element infrared detector, and that the IC acts as an amplifier for that of each Signals emitted serve detector elements.
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