DE3913066A1 - Verfahren zur herstellung eines hermetisch dichten gehaeuses sowie nach diesem verfahren hergestelltes gehaeuse - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines hermetisch dichten gehaeuses sowie nach diesem verfahren hergestelltes gehaeuse

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines hermetisch dichten Gehäuses für Elektronikkomponenten ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein nach diesem Verfahren hergestelltes Gehäuse.
Der grundsätzliche Aufbau eines derartigen Gehäuses ist aus der deutschen Patentschrift 34 42 132, die die Verwendung eines speziellen Gettermaterials in Gehäusen zur Aufnahme von Elementen der Mikroelektronik betrifft, bekannt. Auf einer Grundplatte, die vorzugsweise aus Al2O3 besteht, haftet ein mikroelektronischer Baustein. Der Baustein ist über Bonddrähte mit auf der Grund­ platte angeordneten Leiterbahnen, die aus dem Inneren des Ge­ häuses herausführen, elektrisch verbunden. Mit der Grundplatte ist eine Abdeckkappe durch Lötstellen oder Schweißnähte verbun­ den. Der an sich vorhandene leere Innenraum ist mit Getterma­ terial wenigstens teilweise gefüllt. Das Gettermaterial dient dazu, korrodierende Gase und störende Feuchtigkeit unschädlich zu machen. Beim Verbinden der Grundplatte mit der Abdeckkappe durch Schweißen oder durch Glaslot besteht die Gefahr, daß die Elektronikkomponenten durch die für die Verbindung erforderlichen hohen Temperaturen beschädigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Her­ stellung eines hermetisch dichten Gehäuses für Elektronikkompo­ nenten anzugeben, das eine Verbindung von Grundplatte und Abdeck­ kappe bei Temperaturen erlaubt, die so niedrig sind, daß die Elektronikelemente beim Verbinden von Grundplatte und Abdeck­ kappe nicht gefährdet sind, und ein nach diesem Verfahren herge­ stelltes Gehäuse zu schaffen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch den An­ spruch 1 gelöst und durch die Ansprüche 2 und 3 ausgestaltet. Hinsichtlich des Gehäuses wird die Aufgabe durch den Anspruch 4 gelöst und durch die Ansprüche 5 bis 7 weitergebildet. Durch die Erfindung ist einerseits eine kostengünstige Massenproduktion von hermetisch dichten Gehäusen möglich. Andererseits lassen sich Kleinserien von hermetisch dichten Gehäusen herstellen, bei denen die aus dem Inneren der Gehäuse herausführenden Leiterbahnen in unterschiedlicher Weise angeordnet werden können, ohne daß je­ weils erneut hohe Werkzeugkosten anfallen. Elektrische Schir­ mungen sind durch Verwendung von flächigen Elektroden auf der Grundplatte und - sofern die Abdeckkappe aus einem nichtleitenden Werkstoff besteht - auf der Abdeckkappe leicht möglich.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gehäuse, das nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren hergestellt ist,
Fig. 2 einen weiteren Schnitt durch das in der Fig. 1 geschnit­ ten dargestellte Gehäuse und
Fig. 3 eine Seitenansicht des in den Fig. 1 und 2 geschnitten dargestellten Gehäuses.
Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei verschiedene Schnitte durch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Gehäuse, dessen Seitenansicht die Fig. 3 zeigt. Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt entlang der in der Fig. 2 dargestellten Linie A - B, und die Fig. 2 einen Schnitt entlang der in der Fig. 1 darge­ stellten Linie C - D. Auf einer Grundplatte 1, die aus einem isolierenden Material, wie z. B. Keramik, besteht, sind Leiter­ bahnen 2 bis 9 aus bondfähigem Metall aufgebracht. Auf die mit den Leiterbahnen 2 bis 9 versehene Grundplatte 1 ist eine um­ laufende Schicht 10 aus elektrisch isolierendem Material aufge­ bracht. Die Dicke der Schicht 10 ist mindestens doppelt so groß wie diejenige der Leiterbahnen 2 bis 9. Auf die umlaufende iso­ lierende Schicht 10 ist eine lötfähige Metallisierung 11 aufge­ bracht. Eine Leiterplatte 12, die hier nur schematisch darge­ stellte Elektronikkomponenten 13 bis 16 trägt, ist auf der Grund­ platte 1 befestigt. Bei den Elektronikkomponenten handelt es sich z. B. um Halbleiterelemente, Dünnfilmschaltungen oder integrierte Schaltkreise. Die elektrischen Anschlüsse der Elektronikkomponen­ ten 13 bis 16 sind über in der Fig. 1 aus Gründen der Übersicht­ lichkeit nicht dargestellte Leiterbahnen auf der Leiterplatte 12 an deren Rand geführt und dort durch Bonddrähte 2 a bis 9 a inner­ halb des Gehäuses mit den Leiterbahnen 2 bis 9 auf der Grund­ platte 1 verbunden.
In den Fig. 2 und 3 ist zusätzlich zu der Grundplatte 1 auch die Abdeckkappe 17 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Abdeckkappe 17 wie die Grundplatte 1 aus einem iso­ lierenden Material. Die Abdeckkappe 17 ist in ihrem Randbereich mit einer lötfähigen Metallisierung 18 versehen. Die Abdeckkappe 17 ist durch eine Weichlötung mit der Grundplatte 1 verbunden. Die die Verbindung herstellende Weichlotschicht ist mit dem Be­ zugszeichen 19 versehen.
Wie die Fig. 2 zeigt, weist die Abdeckkappe 17 eine Ausnehmung auf, die mit Gettermaterial 20 gefüllt ist. Das Gettermaterial 20 ist durch eine Folie 21 fixiert, die aus einem feuchtigkeitsun­ durchlässigen Material besteht und das Gettermaterial gegen eine vorzeitige Feuchtigkeitsaufnahme schützt.
Im folgenden werden die Verfahrensschritte für die Herstellung eines Gehäuses nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben.
Auf die Grundplatte 1 werden zunächst die Leiterbahnen 2 bis 9 aus bondfähigem Metall aufgebracht. Danach werden die isolierende Schicht 10 und darüber die Metallisierungsschicht 11 aufgebracht. Das Aufbringen der isolierenden Schicht 10 und der Metallisie­ rungsschicht 11 erfolgt in vorteilhafter Weise nach dem Sieb­ druckverfahren. Die Abdeckkappe 17 wird mit der aus lötfähigem Metall bestehenden Schicht 18 versehen. In die Aussparung der Abdeckkappe 17 wird Gettermaterial 20 eingefüllt und die Aus­ sparung mit der Folie 21 verschlossen. Die mit den Elektronik­ komponenten 13 bis 16 versehene Leiterplatte 12 wird auf der Grundplatte 1 mechanisch befestigt. Daran anschließend erfolgt die elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen 2 bis 9 und den zugeordneten Anschlußflächen auf der Leiterplatte 12 durch Herstellung der Bondverbindungen 2 a bis 9 a. Die Verbindung der Grundplatte 1 mit der Abdeckkappe 17 zu einem hermetisch dichten Gehäuse erfolgt jetzt durch Weichlöten. Vor dem Auflöten der Ab­ deckkappe 17 auf die Grundplatte 1 wird die Folie 21 perforiert. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die vorbereiteten Abdeck­ kappen gelagert werden können, ohne daß das Gettermaterial 20 beginnt, vorzeitig Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen.
Die Leiterbahnen 2 bis 9, die isolierende Schicht 10 und die Metallisierungsschichten 11 und 18 werden in vorteilhafter Weise im Siebdruckverfahren aufgebracht.
Für die Abdeckkappe 17 wird ein Material verwendet, dessen thermisches Ausdehnungsverhalten demjenigen des für die Grund­ platte 1 verwendeten Materials angepaßt ist. Die Abdeckkappe 17 kann sowohl aus Metall als auch aus einem isolierenden Material bestehen.
Durch die Metallisierungsschicht 11 auf der Grundplatte 1 und die Metallisierungsschicht 18 auf der Abdeckkappe 17 (sofern die Abdeckkappe 17 nicht bereits aus einem lötfähigen Material be­ steht) ist es möglich, die beiden Gehäusehälften durch eine Weichlötung bei einer Temperatur zu verbinden, die so niedrig ist, daß die Elektronikelemente 13 bis 16 in thermischer Hinsicht während des Verbindungsvorganges nicht gefährdet sind.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines hermetisch dichten Gehäuses für Elektronikkomponenten, das aus einer die Elektronikkomponen­ ten tragenden isolierenden Grundplatte und einer mit dieser durch Löten verbundenen Abdeckkappe besteht und Leiterbahnen aufweist, die aus dem Inneren des Gehäuses herausführen und als elektrische Anschlüsse dienen, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß auf die Grundplatte (1) Leiterbahnen (2 bis 9) aus bond­ fähigem Metall aufgebracht werden,
  • - daß im Auflagebereich der Abdeckkappe (17) auf die mit den Leiterbahnen (2 bis 9) versehene Grundplatte (1) eine umlau­ fende Schicht (10) aus elektrisch isolierendem Material aufge­ bracht wird, deren Dicke mindestens doppelt so groß wie die­ jenige der Leiterbahnen (2 bis 9) ist,
  • - daß auf die umlaufende isolierende Schicht (10) auf der Grund­ platte (1) eine lötfähige Metallisierung (11) aufgebracht wird,
  • - daß eine die Elektronikkomponenten tragende Leiterplatte (12) auf der Grundplatte (1) befestigt wird,
  • - daß die elektrischen Anschlußflächen der Leiterplatte (12) durch Bonddrähte (2 a bis 9 a) mit den Leiterbahnen (2 bis 9) der Grundplatte (1) verbunden werden und
  • - daß die aus einem lötfähigen Metall bestehende oder in ihrem Randbereich mit einer lötfähigen Metallisierung (18) versehene Abdeckkappe (17) mit der Grundplatte (1) durch eine Weich­ lötung verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (2 bis 9), die isolierende Schicht (10) und die Metallisierungsschichten (11, 18) im Siebdruckverfahren aufge­ bracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Innenraum der Abdeckkappe (17) Gettermaterial (20) durch eine Folie (21) feuchtigkeitsgeschützt fixiert wird und daß die Folie (21) erst unmittelbar vor dem Auflöten der Abdeckkappe (17) auf die Grundplatte (1) perforiert wird.
4. Hermetisch dichtes Gehäuse für Elektronikkomponenten mit einer die Elektronikkomponenten tragenden isolierenden Grundplatte und mit einer mit dieser durch eine Lötverbindung verbundenen Abdeck­ kappe, wobei die Grundplatte mit Leiterbahnen versehen ist, die aus dem Inneren des Gehäuses herausführen und als elektrische Anschlüsse dienen, das nach Anspruch 1 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß im Auflagebereich der Abdeckkappe (17) auf die mit den Leiterbahnen (2 bis 9) versehene Grundplatte (1) eine umlau­ fende Schicht (10) aus elektrisch isolierendem Material auf­ gebracht ist, deren Dicke mindestens doppelt so groß wie die­ jenige der Leiterbahnen (2 bis 9) ist,
  • - daß die umlaufende isolierende Schicht (10) auf der Grund­ platte (1) mit einer lötfähigen Metallisierung (11) versehen ist,
  • - daß die Grundplatte im Bereich der lötfähigen Metallisierung mit einer Abdeckkappe (17) aus lötfähigem Metall oder mit einer Abdeckkappe aus nichtleitendem Werkstoff, deren Auflagebereich mit einer lötfähigen Metallisierung (18) versehen ist, durch Weichlötung verbunden ist.
5. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (2 bis 9), die isolierende Schicht (10) und die Metallisierungsschichten (11, 18) im Siebdruck hergestellt sind.
6. Gehäuse nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abdeckkappe (17) in ihrem Innenraum eine Aus­ sparung aufweist, in der Gettermaterial (20) durch eine Folie (21) feuchtigkeitsgeschützt fixiert ist, wobei die Folie (21) unmittelbar vor dem Verlöten von Grundplatte (1) und Abdeckkappe (17) perforiert wird.
7. Gehäuse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausdehnungsverhalten des für die Abdeckkappe (17) verwendeten Materials dem Ausdehnungsverhalten des für die Grundplatte (1) verwendeten Materials angepaßt ist.
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