DE3913066C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hermetisch dichtes Gehäuses für Elektronikkomponenten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gehäuses.The invention relates to a hermetically sealed housing for electronic components according to the preamble of claim 1 and a method for producing such a housing.

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. The basic structure of such a housing is known from German Patent 34 42 132, which relates to the use of a special getter material in housings for receiving elements of microelectronics. A microelectronic component adheres to a base plate, which preferably consists of Al 2 O 3 . The module is electrically connected via bond wires with conductor tracks arranged on the base plate, which lead out of the interior of the housing. A cover cap is connected to the base plate by soldering points or welds. The existing empty interior is at least partially filled with Getterma material. The getter material serves to render corrosive gases and disruptive moisture harmless. When the base plate is connected to the cover cap by welding or by glass solder, there is a risk that the electronic components will be damaged by the high temperatures required for the connection.

Aus der DD-PS 1 35 026 ist ein Verfahren zum hermetischen Ver­ schluß von metallischen Bauelementegehäusen der Elektronik be­ kannt, bei dem die Verbindung der Gehäuseteile durch eine Weich­ lötung erfolgt. Dieses Verfahren setzt aber Metallgehäuse voraus, bei denen die elektrische Verbindung der in dem Gehäuse ange­ ordneten elektronischen Bauelemente über Glasdurchführungen in den Gehäuseteilen erfolgt.From DD-PS 1 35 026 is a method for hermetic Ver conclusion of metallic component housings of the electronics be knows, in which the connection of the housing parts by a soft soldering is done. However, this process requires metal housings where the electrical connection is in the housing arranged electronic components over glass bushings the housing parts.

In der Veröffentlichung "Dickschicht-Technik für dünne Budgets" in der Zeitschrift "iee productronic", 1983, Nr. 5, Seiten 8 bis 10, ist die Beschichtung von Substraten im Siebdruckverfahren bei der Herstellung von Dickschicht-Hybridschaltungen beschrieben.In the publication "Thick film technology for thin budgets" in the magazine "iee productronic", 1983, No. 5, pages 8 to 10, is the coating of substrates in the screen printing process described in the manufacture of thick-film hybrid circuits.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hermetisch dichtes Gehäuse der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine Ver­ bindung von Grundplatte und Abdeckkappe bei Temperaturen er­ laubt, die so niedrig sind, daß die Elektronikelemente beim Verbinden von Grundplatte und Abdeckkappe nicht gefährdet sind, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gehäuses anzugeben.The invention has for its object a hermetically sealed To create housing of the type mentioned that a Ver Binding of base plate and cover cap at temperatures leaves that are so low that the electronic elements when Connecting the base plate and cover cap are not at risk, and a method of manufacturing such a housing specify.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Gehäuses durch den Anspruch 1 gelöst und durch die Ansprüche 2 und 3 ausgestaltet. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch den Anspruch 4 gelöst und durch die Ansprüche 5 und 6 weitergebildet. Durch die Erfindung ist einerseits eine kostengünstige Massenproduktion von herme­ tisch dichten Gehäusen möglich. Andererseits lassen sich Klein­ serien 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.This object is achieved with respect to the housing by claim 1 solved and designed by claims 2 and 3. Regarding of the method, the object is achieved by claim 4 and further developed by claims 5 and 6. By the invention is on the one hand an inexpensive mass production by herme table-tight housings possible. On the other hand, you can be small manufacture series of hermetically sealed housings where the conductor tracks leading out of the interior of the housing  can be arranged in different ways without ever because there are high tool costs again. Electric umbrella measurements are by using flat electrodes on the Base plate and - if the cover cap from a non-conductive Material exists - easily possible on the cover cap.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenThe invention is described below with reference to one in the drawings illustrated embodiment explained in more detail. Show it

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gehäuse gemäß der Erfindung, Fig. 1 shows a section through a housing according to the invention,

Fig. 2 einen weiteren Schnitt durch das in der Fig. 1 geschnit­ ten dargestellte Gehäuse und Fig. 2 shows a further section through the housing shown in FIG

Fig. 3 eine Seitenansicht des in den Fig. 1 und 2 geschnitten dargestellten Gehäuses. Fig. 3 is a side view of the housing shown in section in Figs. 1 and 2.

Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same components are provided with the same reference numerals.

Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei verschiedene Schnitte durch ein erfindungsgemäßes 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 dargestellten Linie C-D. Auf einer Grund­ platte 1, die aus einem isolierenden Material, wie z. B. Keramik, besteht, sind Leiterbahnen 2 bis 9 aus bondfähigem Metall auf­ gebracht. Auf die mit den Leiterbahnen 2 bis 9 versehene Grund­ platte 1 ist eine umlaufende Schicht 10 aus elektrisch isolieren­ dem Material aufgebracht. Die Dicke der Schicht 10 ist mindestens doppelt so groß wie diejenige der Leiterbahnen 2 bis 9. Auf die umlaufende isolierende Schicht 10 ist eine lötfähige Metalli­ sierung 11 aufgebracht. Eine Leiterplatte 12, die hier nur sche­ matisch dargestellte Elektronikkomponenten 13 bis 16 trägt, ist auf der Grundplatte 1 befestigt. Bei den Elektronikkomponenten­ handelt es sich z. B. um Halbleiterelemente, Dünnfilmschaltungen oder integrierte Schaltkreise. Die elektrischen Anschlüsse der Elektronikkomponenten 13 bis 16 sind über in der Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Leiterbahnen auf der Leiterplatte 12 an deren Rand geführt und dort durch Bonddrähte 2a bis 9a innerhalb des Gehäuses mit den Leiterbah­ nen 2 bis 9 auf der Grundplatte 1 verbunden. Figs. 1 and 2 show two different sectional views of an inventive casing the side view of FIG. 3. Fig. 1 shows a section along the embodiment shown in FIG. 2, line AB, and Fig. 2 shows a section along the embodiment shown in FIG. 1, line CD. On a base plate 1 , which is made of an insulating material such. B. ceramic, there are conductor tracks 2 to 9 made of bondable metal. On the provided with the conductor tracks 2 to 9 base plate 1 , a circumferential layer 10 of electrically insulating the material is applied. The thickness of the layer 10 is at least twice as large as that of the conductor tracks 2 to 9 . A solderable metallization 11 is applied to the circumferential insulating layer 10 . A printed circuit board 12 , which carries only electronic components 13 to 16 shown here, is attached to the base plate 1 . The electronic components are e.g. B. semiconductor elements, thin film circuits or integrated circuits. The electrical connections of the electronic components 13 to 16 are guided in FIG. 1 for the sake of clarity, conductor tracks on the circuit board 12 on the edge thereof and there by bonding wires 2 a to 9 a within the housing with the conductor tracks 2 to 9 the base plate 1 connected.

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. In FIGS. 2 and 3, the cap 17 is shown in addition to the base plate 1. In this embodiment, the cap 17 as the base plate 1 is made of an insulating material. The cover cap 17 is provided with a solderable metallization 18 in its edge region. The cover cap 17 is connected to the base plate 1 by soft soldering. The soft solder layer producing the connection is provided with the reference number 19 .

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.As FIG. 2 shows, the cover cap 17 has a recess which is filled with getter material 20 . The getter material 20 is fixed by a film 21 , which consists of a moisture-permeable material and protects the getter material against premature moisture absorption.

Im folgenden werden die Verfahrensschritte für die Herstellung eines Gehäuses nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben.The following are the manufacturing process steps described a housing according to the inventive method.

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 2a bis 9a. 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.The conductor tracks 2 to 9 made of bondable metal are first applied to the base plate 1 . The insulating layer 10 and then the metallization layer 11 are then applied. The application of the insulating layer 10 and the metallization layer 11 is advantageously carried out by the screen printing method. The cover cap 17 is provided with the layer 18 consisting of solderable metal. Getter material 20 is poured into the recess in the cover cap 17 and the cutout is sealed with the film 21 . The provided with the electronic components 13 to 16 circuit board 12 is mechanically attached to the base plate 1 . This is followed by the electrical connection between the conductor tracks 2 to 9 and the associated connection areas on the printed circuit board 12 by producing the bond connections 2 a to 9 a. The connection of the base plate 1 with the cap 17 to a hermetically sealed housing is now carried out by soft soldering. Before soldering the top cap 17 onto the base plate 1 , the film 21 is perforated. This measure has the advantage that the prepared cover caps can be stored without the getter material 20 beginning to absorb moisture from the environment prematurely.

Die Leiterbahnen 2 bis 9, die isolierende Schicht 10 und die Metallisierungsschichten 11 und 18 werden in vorteilhafter Weise im Siebdruckverfahren aufgebracht. The conductor tracks 2 to 9 , the insulating layer 10 and the metallization layers 11 and 18 are advantageously applied using the screen printing method.

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.For the cap 17 , a material is used whose thermal expansion behavior is adapted to that of the material used for the base plate 1 . The cover cap 17 can consist of both metal and an insulating material.

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.Through the metallization layer 11 on the base plate 1 and the metallization layer 18 on the cover cap 17 (unless the cover cap 17 is already made of a solderable material), it is possible to connect the two housing halves by soft soldering at a temperature which is so low that the electronic elements 13 to 16 are not thermally endangered during the connection process.

Claims (6)

1. 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, 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 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) 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 eine Weichlotverbindung verbunden ist.
1. Hermetically sealed housing for electronic components with an insulating base plate carrying the electronic components and with a cover cap connected to it by a solder connection, the base plate being provided with conductor tracks which lead out of the interior of the housing and serve as electrical connections, characterized in that
  • - That in the support area of the cap ( 17 ) on the with the conductor tracks ( 2 to 9 ) provided base plate ( 1 ) a umlau fende layer ( 10 ) of electrically insulating material is brought up, the thickness of which is at least twice as large as that of the conductor tracks ( 2 to 9 ),
  • - That on the circumferential insulating layer ( 10 ) on the base plate ( 1 ) with a solderable metallization ( 11 ) is provided,
  • - That the base plate in the region of the solderable metallization with a cover cap ( 17 ) made of solderable metal or with a cover cap made of non-conductive material, the support area of which is provided with a solderable metallization ( 18 ), is connected by a soft solder connection.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abdeckkappe (17) in ihrem Innenraum eine Aus­ sparung aufweist, in der Gettermaterial (20) durch eine perforierte Folie (21) fixiert ist.2. Housing according to claim 1, characterized in that the cover cap ( 17 ) in its interior has a saving, in the getter material ( 20 ) is fixed by a perforated film ( 21 ). 3. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausdehnungsverhalten des für die Abdeckkappe (17) verwendeten Materials dem Ausdehnungsverhalten des für die Grundplatte (1) verwendeten Materials angepaßt ist.3. Housing according to one of claims 1 or 2, characterized in that the expansion behavior of the material used for the cover cap ( 17 ) is adapted to the expansion behavior of the material used for the base plate ( 1 ). 4. 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 Elektronikkomponente tragende Leiterplatte (12) auf der Grundplatte (1) befestigt wird,
  • - daß die elektrischen Anschlußflächen der Leiterplatte (12) durch Bonddrähte (2a bis 9a) 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.
4. A method for producing a hermetically sealed housing for electronic components, which consists of an insulating base plate carrying the electronic components and a cover cap connected to this by soldering and has conductor tracks which lead out of the interior of the housing and serve as electrical connections, characterized in that
  • - That conductor tracks ( 2 to 9 ) made of bondable metal are applied to the base plate ( 1 ),
  • - That in the support area of the cap ( 17 ) on the with the conductor tracks ( 2 to 9 ) provided base plate ( 1 ) a umlau fende layer ( 10 ) of electrically insulating material is brought up, the thickness of which is at least twice as large as that of the conductor tracks ( 2 to 9 ),
  • - That on the circumferential insulating layer ( 10 ) on the base plate ( 1 ) a solderable metallization ( 11 ) is applied,
  • - That a printed circuit board ( 12 ) carrying the electronic component is attached to the base plate ( 1 ),
  • - That the electrical connection surfaces of the circuit board ( 12 ) are connected by bonding wires ( 2 a to 9 a) with the conductor tracks ( 2 to 9 ) of the base plate ( 1 ) and
  • - That the existing of a solderable metal or in its edge area with a solderable metallization ( 18 ) provided cap ( 17 ) with the base plate ( 1 ) is connected by soft soldering.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (2 bis 9), die isolierende Schicht (10) und die Metallisierungsschichten (11, 18) im Siebdruckverfahren aufge­ bracht werden.5. The method according to claim 4, characterized in that the conductor tracks ( 2 to 9 ), the insulating layer ( 10 ) and the metallization layers ( 11 , 18 ) are brought up in the screen printing process. 63. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, 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.63. The method according to claim 4 or claim 5, characterized in that in the interior of the cover cap ( 17 ) getter material ( 20 ) is fixed by a film ( 21 ) protected from moisture and that the film ( 21 ) only immediately before the cover cap is soldered on ( 17 ) is perforated on the base plate ( 1 ).
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