DE6608942U - Integrierte hybridschaltung. - Google Patents

Description

DfPL !NG. CURT WALLACH; L

DIPL-SNG.

DR. TINO HAIBACH

8 6? 886/2la Gum 8 München 2, 7. September 1971

11 552 - H/Ne

3ΑΝΎ0 ELECTRIC CO., LTD., Moriguchi-shi/ Japan

»mrl

TOKYO SANYO ELECTRIC CO., LTD., Oizumimachi, Ora-gun, Gunma-ken / Japan

Integrierte Hybridschaltung

Die Neuerung betrifft eine integrierte Hybridschaltung und im besonderen eine derartige Schaltung mit einer integrierten Dickfilmschaltung mit einem Substratgebilde. Durch die Neuerung soll eine einfache Möglichkeit zum Schutz der aktiven Schaltungselemente, wie beispielsweise Leistungstransistören, die im Betrieb eine verhältnismäßig große Wärmemenge erzeugen, vor der erzeugten Wärme geschaffen werden.

Integrierte Hybridschaltungen werden herkömmlich in der Weise hergestellt, daß man auf der Oberfläche eines isolierenden Substrats aus Keramik, Glas u.dgl., passive Schaltungselemente, wie Widerstände, Kondensatoren usw. sowie aktive Schaltungselemente, wie Transistoren, Dioden usw. in geeigneter Weise abscheidet, bzw. aufbringt. Da das Substrat aus Isoliermaterialien besteht, ist die Wärmeabfuhr bei derartigen integrierten Hybridschaltungen schlecht.

Ss ist bekannt, daß Isolatorwerkstoffe, wie beispielsweise

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Keramikmaterial, in welchen die Wärme nur durch Gittersehwingungen geleitet wird, keine so gute Wärmeleitfähigkeit wie Metalle besitzen. In einer integrierten Hybridschaltung, Vielehe für

besonders hohen elektrischen Stromfluß ausgelegte Widerstände

oder Leistungstransistoren enthalten, ist daher die von diesen Schaltungselementen erzeugte Wärme so groß, daß benachbarte Schaltungsbauteile, wie beispielsweise Kondensatoren, die durch Wärme leicht beeinflußt werden, beschädigt werden können. Außerdem lcönnen nicht nur Kondensatoren, sondern auch Widerstände, Transistoren u.dgl. schädlich beeinträchtigt werden und, falls sie nicht beschädigt werden, können doch ihre elektrischen Eigenschaften durch den Wärmeeinfluß drastisch geändert werden, derart, daß es unmöglich vird, die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erhalten.

Als Folge hiervon hat man es bisher für unmöglich gehalten, Verstärkerschaltungen u.dgl., welche elektrische Schaltelemente mit hoher elektrischer Verlustleistung und entsprechend hoher Wärmeerzeugung enthalten, in derartigen integrierten Hybridschaltungen anzuordnen.

Da fern er iii einer derartigen integrierten. Hybridschaltung eine große Anzahl von Schaltungselementen auf einem begrenzten Raum angeordnet und die nötigen Zwischenverbindungen zwischen den Schalungselementen hergestellt werden müssen, wird der Aufbau des Substrats hierdurch komplizierter.

Wenn ferner eine Verstärkerschaltung hoher Leistung in herkömmlicher V/eise als integrierte Hybridschaltung ausgeführt werden soll, so kommt es zu einer Wärmeakkumulation, und die Erzielung der gewünschten elektrischen Eigenschaften wird unmöglich, sofeme nicht eine Kühlrippe vorgesehen wird, deren Oberfläche um ein Mehrfaches bis zum mehrfachen Zehnfachen größer

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als die Oberfläche der integrierten Schaltung selbst ist. Zwar weist eine integrierte Hybridschaltung mit herkömmlicher* Substrat, das mit einer Kühlrippe versehen ist, eine verbesserte Wärmeabfuhr auf; jedoch hat eine derartige Schaltung, falls in dec integrierten Hybridschaltkrels ein Leistungstransistor ent» halten ist, folgenden Machteil: Falls aus irgendeinem Grunde momentan unerwünscht hohe Strebe durch die Schaltung fließen, so wird in dem Leistungstransistor eine hohe Verlustwärmemenge erzeugt. Bei den bekannten Ausbildungen ist es jedoch unmöglich, diese hohe Wärmemenge unverzüglich abzuführen.

Durch die Neuerung soll daher eine integrierte Hybridschaltung geschaffen werden, bei welcher die geschilderten Nachteile der bekannten integrierten Schaltungen vermieden werden.

Zu diesem Zweck weist eine integrierte Hybridschaltung gentäß de- Neuerung ein Isolator-Metall-Substratgebiide auf, das aus einer ziemlich dünnen Isolierschicht auf einer Hetallgrundplatte besteht und eine wirksame Wärmeabfuhr gewährleistet.

Durch diese Ausbildung gernäS der Neuerung werden die bei den bekannten integrierten Schaltungen, soweit sie Schaltungselemente mit höherer Verlustleistung enthalten, infoige unzureichender Wärmeabfuhr auftretenden Schwierigkeiten zuverlässig vermieden.

Durch die Ausbildung gemäß der Heuerung verringert sich außerdem auch die Kompliziertheit der Oberfläche des Substrats der integrierten Hybridschaltung, indem die Anzahl der Leitungen so klein als möglich gemacht werden kann.

Sin weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung einer _Λ ^-e^ _erten Hybridschaltung besteht darin, daß eine gegebenen. fall! vorgesehene Kühlrippe in beliebiger, abgeänderter Form ausgebildet sein kann.

Ein weiterer, grundlegender Vorteil der integrierten Hybridschaltung ge.TjäS der Neuerung besteht darin, daß die gegenüber Wärraeschocks empfindlichen Schaltungselemente, insbesondere Leistungstransistoren, vor derartigen Wärmeschocks geschützt sind.

Schließlich lassen sich bei einer integrierten Hybridschaltung »mit einem Substratgebilde ge;nä3 der Neuerung gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung auch die Auswirkungen möglicher Streukapazitäten auf die Schaltung eliminieren.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Neuerung anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen

Die Figg. 1 und 2 jeweils in teilweise geschnittener perspektivischer Ansicht integrierte Hybridschaltungen gemäß der Neuerung, zur Veranschaulichung verschiedener Substratformen mit dem Isolator-Metall-Gebilde;

Fig. 5 ebenfalls in teilweise geschnittener perspektivischer Ansicht eine integrierte Hybridschaltung mit dem erwähnten Substratgebilde, wobei die Oberfläche des Substrats v/irksam ausgenutzt istj

Fig. 4 in perspektivischer Ansicht eine integrierte Hybridschaltung, bei v/elcher das Isolator-Metall-Substratgebilde gemäß der Neuerung als Abstrahlungsrippen dient;

Fig. '3 in Schnittansicht eine integrierte Schaltung in Dic'iCfiirn-Technik unter Verwendung des Isolator-Metall-Substratgebildes gemäß der "Teuerung, mit einem Leistungstransistor und einem Metallblock zur Verhinderung des zweiten Durchbruchs;

Fig. 6 eine Schnittansieht zur Erläuterung der in einer integrierten Hybridschaltung mit einem Isolatorfistall-Substratgebilds auftretenden Streukapazität;

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Pig. 7 die elektrische Ersatzschaltung der Schaltung nach Fig. 6;

Die Pigg. 8 bis 3 2 integrierte Hybridschaltungen gemäß Ausführungsformen der Neuerung, bei welchen die Streukapazität und die damit einhergehende Verschlechterung der charakteristischen Eigenschaften vermieden sind; im einzelnen zeigen die Figg. S und 9 eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer ersten Ausftihrungsform, Fig. 10 eine Ersatzschaltung der Ausführungsfonn nach den Pigg. 8 und 9j Fig. 11 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform und Fig. 12 die Ersatzschaltung der Ausführungsform nach Fig. 11.

Im folgenden werden anhand der Figg. 1 und 2 einige Ausführungsbeispiele des Isolator-Metall-Substratgebildes gemäß der Neuerung für integrierte Hybridschaltungen, beschrieben.

Ein erstes Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 1 beschrieben»- Man erhält das neuerungsgemäße Substratgebilde S, indem man auf einer Metallplatte 1 von guter elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer, Eisen, Aluminium, usw., durch Abscheidung von außen eine Isolierschicht 2 aufbringt. Beispielsweise kann das Gebilde in der Weise hergestellt werden, daß man auf der Kupferplatte 1 von 2 mm Dicke eine dünne Schicht von 1,5 Mikron Dicke aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, abscheidet, das bei der Umwandlung in ein Oxyd zu einem Isolator wird, wobei man sodann den Isolator 2 durch anodipche Oxydation erzeugt.

Des weiteren wird auf dem in dieser Weise aufgebauten Substratgebilde S eine integrierte Schaltung, beispielsweise eine integrierte Dickfilmschaltung, hergestellt. Im einzelnen ist in Fig. 1 ein Widerstand J5 und eine Leiterschicht 4 auf dem Subsfcratgebilde S vorgesehen, und des weiteren ein Transistor 5 auf der Leiterschicht 4.

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Was die Elemente 3 und k anlangt, so erhält man den Widerstand 3, indem man auf das Substratgebilde S einen Widerstandsanstrich bzw. -lack, der unter der Bezeichnung RS 12 von der Firma Electro Science Laboratories Inc. hergestellt und vertrieben wird, aufbringt und 30 Minuten lang bei 150⁰C trocknet. Die Leiterschicht K erhält man durch Aufdrucken eines L.eiteranstrichs bzw, -lacks auf Kunstharzbasis; den Leiteranstrich erhält man in der Weise, daß man Ag in ein als SCR-IS bezeichnetes Kunstharz einmengtj dieses trocknet und sodann beide Elemente 16 Stunden lang uel 220 C äusiieizt. Der vorstehend erwälsiifcs Wldepstandslack: 1st ein Widerstandslaek auf Kunstharzbasis und besitzt eine spezi-

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fischen Folien- oder Schichtwiderstand von 10 Ohm pro cm .

Dieser Lack bzw. Anstrich eignet sich somit zur Herstellung eines Widerstands auf dem Substratgebilde gemäß der Erfindung.

Im folgenden wird nunmehr ein zweites Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Bei dieser zweiten Ausführungsform wird für die Metallplatte 1 ein Metall verwendet, dessen Oxyd ein Isolator ist.. Beispielsweise erzeugt man den Isolator 2 in der Weise., daß man eine Aluminiumplatte einer Anodisierungsbehandlung unterwirft, wodurch man das Substratgebilde S erhält. Sodann werden der Widerstand 3 und die Leiterschicht 4 und der Transistor 5, wie oben beschrieben, auf dem Substratgebilde S erzeugt.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben v/erden soll, besteht die Metallplatte 1 aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer, Eisen usw., und clie Isolatorschicht 2 besteht aus einem Email. Das Email v/eist ,Siliziumoxyd, Feldspat, Borax, Pluorspat usw. als Hauptbestandteile auf, besitzt einen Schmelzpunkt von etwa 1000⁰C, ist chemisch stabil und hat einen hohen spezifi-

sehen Widerstand. Ss eignet sich daher als elektrisches Isolatormaterial c Die Dicke der Emailschicht kann beispielsweise 50 Mikron betragen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel v/erden der Widerstand 3* die Leiterschicht 4 und der Transistor 5 auf dem Substratgebilde S mit dieser genannten Zusammensetzung aufgebracht.

Im folgenden wird nun ein viertes Ausführungsbeispiel anhand von Fig. 2 beschrieben« In Fig» 2 werden die gleichop Besugsziffern v/ie in Fig. 1 verwendet.

Bei dieser Ausfuhrungsforin findet als Grundplatte eine Verbundplatte Verwendung, welche man durch Verbindung einer Metallplatte 1 mit guter Wärmeleitfähigkeit mit einem Metall 1*, das bei Überführung in das Oxyd ^u einem Isolator wird, erhält. Dieses letzterwähnte Metall, das sich bei Oxydation in einen Isolator verwandelt, wird zur Erzeugung der oxydischen I sola tor schicht anodisiert.

Zur Herstellung der Verbundplatte können verschiedene Verfahren angewandt v/erden, z.B. Warm- oder Kaltwalzen, Widerstandsschweißen, usw. Für die Zwecke der vorliegenden Neuerung kann jedes belieoige Verfahren verwendet werden. Bei Verwendung einer Verbundplatte aus Aluminium auf Kupfer, wobei das Aluminium oxydiert wird, ist für die Aluminiuraschicht e.ne Mindestdicke von etwa 15 Mikron erforderlich.

Der Widerstand JJ, die Le it er schicht 4, se wie ser Transistor* 5 werden selbstverständlich wiederum, wie bei der ersten bis dritten Ausführungsfern·., in Dickfilrn'ech-.i^ hergestellt.

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Bei den integrierten Hybridsohaltungen gemäß der Neuerung mit | einem Isolator-Metall-Substratgebildö S, wie vorstehend für die \ Ausfuhrungsformen 1 bis ²J beschrieben, beträgt die Dicke der Isjlatjrschicnt L 15 bis iJO Mikron und ist sornit ziemlich dünn. Daher wird die von den verschiedenen auf dem Substratgebilde S angeordneten Schaltelementen erzeugte Wärme jnmittelbar an das Metall übertragen und abgeführt.

Da zweitens das neuerungsgemäße Substratgebilde einen größeren Wert des Young¹sehen Moduls als ein Isolatorsubstrat aus Glas usw. besitzt (d.h. biegsamer als Glas ist), ist das neuerungsgemäi3e Substtatgebilde widerstandsfähiger, weil biegsamer gegenüber mechanischen Beanspruchungen und weniger leicht zu durchschlagen.

Da drittens das neuerungsgemiäße Substratgebilde S mittels Metallbearbeitung hergestellt wird, sind die Herstellungskosten klein im Gegensatz zur Verweildung keramischer Substratgebilde.

Da bei dem beschriebenen ersten, zweiten und vierten Ausführungsbeispiel die Isolatorschicht durch Anodisierung des Metalls der Grundplatte hergestellt wird, wird es möglich, die Dicke der Isolatorschicht vollständig zu kontrollieren. Auf diese Weise ist es mögli-ch, ihr eine gewünschte Stehspannung ("withstand voltage") zu verleihen. Des v/eiteren erhält man bei Herstellung der Isolierschicht mit Email gemäß der dritten Ausführungsforin eine genügend große Durchbruchspannung, was die Ausbildung einer Schaltung, wie beispielsweise einer Horizontalablenk-Ausgangsschaltung in einem Fernsehgerät, welche eine hohe Durchbruchspannung besitzt und eine große Ausgangsgröje 'ermöglicht.

I-n folgenden wird nun anhand der Figg. j> bis 5 der unter Verwendung eines Isalator-Metali-Substratgebildes S hergestellte

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integrierte Hybridschaltkreis, insbesondere integrierte Dickfilmschaltkreis beschrieben.

Die Herstellung der in den Figg, J5 und 4 gezeigten integrierten Hybridschaltkreise gemäß der Neuerung ist erst duroh die Anwendung des neuerungsgemäßen Isolator-Metall-Substratgebildes möglich geworden.

Eine fünfte Ausführungsform der Neuerung wird nun anhand von Fig. 3 beschrieben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind auf dem aus einer Metallplatte 6 und einer auf dieser vorgesehenen Isolierschicht 7 bestehenden Isolator-Metall-Substratgebilde S die gewünschten Schaltungselemente, wie beispielsweise ein V/iderstand 8, eine Leiterschicht oder Elektrode 9 sowie ein Transistor 10 in Druckschaltungstechnik (Dickfilmtechnologie) aufgebracht. Ein wesentliches Merkmal bei dieser Ausführungsform besteht darin, daß durch teilweise Entfernung der Isolatorschicht 7 Öffnungen 11 vorgesehen sind, durch welche die Metallplatte 6 freigelegt ist» Bei diesem Ausführungsbeispiel dienen die Öffnungen 11 als gemeinsame Speiseleitungen (insbesondere als Masseleitungen)»

Die Öffnungen 11 können in sehr einfacher Weise hergestellt werden. Beispielsweise werden sie auf mechanischem Wege oder nach, einem Photoätzverfahren hergestellt.

Da diese Ausführungsform sämtliche aus der Anwendung des neuerungsgemäßen Isolator-Metall-Substratgebildes herrührenden Vorteile aufweist und die Länge der auf dem Substratgebilde vorgesehenen Lederschicht äußerst einfach hergestellt werden kann, wird es möglich, die Integrationsdichte noch weiter zu erhöhen. Auch weitere Vorteile, wie beispielsweise die Verringerung des Rauschens und die Konstanz des Srdpotentials,

erhält man durch Verwendung von Metallplatten für die Masselei tuttg· —

Im folgenden wird nunmehr ein sechstes Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 4 beschrieben.

3ei dieser Ausführungsform v/eist das Isolator-Metall-Substratgebilde s mehrere Abstrahlungsrippen 13 sowie eine rfärmeabführplatte mit wenigstens einer ebenen Fläche 14· auf. Die Wärmeabführplatte wird beispielsweise aus Aluminium gewalzt, und eine Isolierschicht 15 wenigstens auf der erwähnten ebenen Fläche 14 aufgebracht ₃ bzw. erzeugt.

Die integrierte Hybridschaltung gemäß dieser Ausführungsform wird mit Ausnahme des Substratgebildes nach dem Anbringen äußerer Zuleitungen 16 mit einem Epoxyharz 17 gekapselt.

Bei einer derartigen Ausführungsform ist die integrierte H3rbridschaltung auf der einen Seite des die Wärmeabfuhr erleichternden Isolator-Metall-Substratgebildes angeordnet, während gleichzeitig auf der anderen Oberfläche mehrere Abstrahlungsrippen vorgesehen sind. Diese Ausführungsform eignet sich daher besonders zur Herstellung einer Schaltung mit hoher elektrischer Verlustleistung. Da ferner das Substratgebilde selbst als Kühlrippen wirkt, erhält man äie gleiche Wirkung, wie wenn diskrete Schaltelemente einer integrierten Hybridschaltung unmittelbar auf einer Abstrahlungsplatte angeordnet würden. Auf diese Weise wird die Wärmezufuhr verbessert.

Im folgenden wird nun anhand von Fig. 5 eine siebente Ausführungsform beschrieben. Diese Ausführungsform ist speziell zur Vermeidung des Spannungsdurchbruchs von in integrierten Hybridschaltungen vorgesehenen Leistungstransistoren infolge von Wärmeschocks ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist ein

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Leistungstransistor 20, welcher eine integrierte Hybridschaltung bildet, auf einem Isolator-Metall-Substratgebilde vorgesehen,
das aus einer Metallplatte 18 und einer auf dieser Metallplatte vorgesehenen Isolatorschicht 19 besteht; der Leistungstransistor 20 sitzt auf einer Elektrode oder Leiterschicht 21, wobei jedoch zwischen dem Transistor und der Elektrode oder LeiterschicLt
ein Metallblock 22 vorgesehen ist. Da der Metallblock 22 jegliche zu Wärmeschocks Anlaß gebende Wärme augenblicklich ableiten
soll, eignet sich als Material für diesen Block ein Metall, wie beispielsweise Silber oder Kupfer, mit besonders guter Wärmeleitfähigkeit; Kupfer ist vom Ko&tenstandpunkt aus vorzuziehen«

Was die Abmessungen des Metallblocks anlagt ₃ so kann - wenn die Pille für den Leistungstransistor eine Abmessung von 3 nun χ 3 mm besitzt - eine Platte von 10 mm χ 10 mm und 2 mm Dicke für den
Metallblock verwendet werden, deren Fläche etwa zehnmal größer
als die Fläche der Transistorpille ist. Falls eine größere
Fläche für den Metallblock möglich ist, ergibt dies eine wirksamere Wärmeabfuhr.

Vorzugsweise wird für den Metallblock Kupfer verwendet. Falls
jedoch für die integrierte Dickfilmschaltung ein Leiteranstrich bzw. -lack mit einer hohen Ausheiztetnperatur Verwendung finden, so ist zu beachten, daß Verformungskräfte, weiche zu mechanischen Spannungen in dem Leistungstransistor führen, auftreten, wenn
die Wärmezyklen wiederholt werden. Zur Ausschaltung dieses Einflusses ist die Verwendung eines Metalls erforderlieh, das
einen möglichst gleichmäßigen Wärmeausdehnungskoeffizienten
besitzt, selbst wenn hierdurch die Wärmeabfuhrwirkung verringert

^J Zu diesem Zweck wurden Experimente mit Molybdän, Tantal usw.

durchgeführt, wobei sich Tantal als wirksamster Werkstoff gegen

ΐ das Auftreten innerer mechanischer Spannungen erwies.

66Ö89« Z3.ii.fi

Bei diesem Experiment wurde festgestellt, daß die in dem Leistungstransistor erzeugte Wärme durch den Metallblock auf das Isolator-Metall -Substratgebilde übertragen und sodann abgeführt wird. Da der eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzende Metallblock in der beschriebenen V/eise fest mit der Leistungstransistor-Pille verbunden ist, wird die jeweils momentan erzeugte Wärme unverzüglich auf den Metallblock übertragen. Nun darf angenommen werden, daß der Sekundärdurchbruch eines Leistungstransistcrs teilweise durch örtliche Erhitzung verursacht wird. Daher wird durch die beschriebene Anordnung der thermisch bedingte Sekundärdurchbruch wirksam verhindert, da die in dem Lei stuiigstransl stör lokal erzeugte Wärme unmittelbar und sofort auf den Metallblock übertragen wird. Außerdem wird durch die beschriebene verbesserte Wärmeabfuhr auch die Durchbruchspannung bezüglich thermischer Instabilität erhöht.

Im folgenden wird nunmehr anhand der Pigg· 6 bis 12 eine achte Ausführungsform beschrieben.

Diese Ausführungsform ist der fünften Ausführungsform ähnlich. Sie dient speziell zur Vermeidung möglicher Streukapazitäten und dadurch bedingter Beeinträchtigung der charakteristischen Eigenschaften der Schaltung infolge der Verwendung des Isolator-Metall-Substratgebildes. Bei Verwendung einer integrierten Hybridschaltung gemäß Fig. 6 mit dem neuerungsgemäßen Isolator-Metall-Substrctgebilde zur Verwirklichung der in Fig. 7 gezeigten Schaltung wirken die beiden Leiterschichten ?5 und 27 und die Metallplatte 26 als zwei Streukondensatoren durch die Isolierschicht 24 zusammen, wobei diese Kondensatoren mit einem Transistor ?J> gekoppelt sind. Wenn nämlich bei Verwendung des neuerungsgemäßen Substratgebildes der Transistor 5jJ auf der Leiterschicht 25 auf der auf der Metallplatte 26 erzeugten. Isolierschicht 24 vorgesehen ist und die Basiselektrode B mit der

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anderen Elektrode 27 über einen Drahtleiter 28 verbunden ist, so können die durch die Leiterschicht 25 und die Metallplatte 26 gebildete Streukapazität C₁ sowie die durch die Elektrode und die Metallplatte 26 gebildete Streukapazität C₂ den gleichen Effekt bewirken, wie wenn sie in Reihe miteinander zwischen
der Basis und dem Kollektor des Transistors geschaltet wären. Das gleiche kann für den Emitter auftreten. Entsprechend sind Kondensatoren C , C„ in der Verstärker-Srsatzschaltung von Fig. in fetten Linien eingezeichnet.

Die Werte von C, und C„ betragen 400 pF bzw. 20 pF* wenn die

Fläche der Leiterschicht 25 1 cm und die der Elektrode 27

ρ _

0,05 cm beträgt, in einem Substratgebilde mit einer xsolierschicht von 20 Mikron Dicke. Dies ist somit äquivalent der Einfügung eines Kondensators von etwa 20 pF zwischen der Basis und dem Kollektor. Diese Störgröße hat zur Folge, daß ein von der Eingangsklemme 29 an die Ausgangsklemme 30 übertragenes Signal über die Streukapazitäten C. und Cp an die 3asis rückgekoppelt wird.

Dieser Effekt ist im Falle einer einstufigen Verstärkerschaltung nicht besonders störend, da die Rückkopplung negativ ist, jedoch wird eine Anpassung bzw. Neutralisation erforderlich. Bei einem zweistufigen Verstärker bewirkt die Streukapazität jedoch eine positive Rückkopplung und damit eine Schwingungsneigung.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung zur Vermeidung dieses störenden Effekts wird im folgenden anhand eines achten Ausrührungsbeispiels beschrieben. Fig. ·:· ?eigt eine Draufsicht auf diese Ausführungsform und Fig. 9 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie IX-IX in Fig. 8.

Diese achte Ausführungsform einer neuerungsgemäßen, integrierten Schaltung v/eist Widerstände J>3, einen Transistor y\, eine Elektrode 35, Leiterschichten 36 sowie ein zusammenhängendes Ver-

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bindungsteil yj, sämtlich auf einen: isoIatcr-Metall-Substratgebilde S aui", das seinerseits aus einer Metallplatte 31 und einer auf dieser vorgesehenen Isolatsrschlcli^ 32 besieht.

Die Besonderheit dieser Ausführungsform liegt in der^ erwähnten zusamr-.enhängenden Verblnäungsteii 37.

üine elektrische Srsatzsehai:ung der in dieser Weise erhaltenen integrierten Hybridschaltung ist in Fig. Io dargestellt. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, ist die Masseleitung 38 mix. der Metallplatte verbunden* Die Masseleitung 38 \md das erwähnte Verbindungstell 37 sind elektrisch (und zwar sowohl gleiehstromals auch wechselstrommäßig) miteinander gekoppelt, um den mit dieser Ausfünruagsform erstrebten besonderen Zweck, zu erreichen. Die Anzahl der Verbindungsteile 37 ist nicht notwendigerweise auf die Zahl 1 beschränkt, vielmehr kann die Kurzschließung an mehreren Punkten vorgenommen werden. Des v/eiteren ist es ir.öglich, die Metallplatte als Hasseleitung zu verwenden. Des v/eiteren ist das Verbindungstell 37 nicht auf die Verbindung mit der Masseleitung beschränkt. Herkömmiieherweise bezieht sich die "Masseleitung" auf die negative Seite, jedoch kann das Verbindungsteil 37 bei dieser Ausführungsform an der positiven Seite vorgesehen sein, da '-iie beiden Anschiußk^lemoen der .Stromquelle, d.h. die positive und die negative Seite, iiechselstrommäßig als miteinander verbunden betrachtet werden können. Mit anderen V/orten besteht diese Aus führungs form darin, daß das Yerbiridurigs^eil v/echselstrc^näßig rr.it der Speiseleitung gekoppelt ist.

Aus dem Ersatzschaltbild von Fig. IC ist ersichtlich, daß der •Knetenpunkt der beiden in Reihe miteinander zwischen der Basis und uer. Kollektor des Transistors liegenden Streukapazitäten C. und C₂ (die durch die Metallplatte verbundenen Leitungen sind

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as-

in der Fig. dick ausgezogen dargestellt) als ditrch das Verbindungsteil mit der Masseleitung verbunden betrachtet werden kann. VJenn daher ein von der Eingangskiemne 39 an die Basis zugeführtes Signal den. Kollektor erreicht, so gelangt das Signal an die Masseleitung 37, ohne durch C_p zu fließen, nachdem es C₁ passiert hat, selbst wenn das Signal über C₁ an die Basis rückgekoppelt werden kann. Der Grund hierfür liegt darin, da3 die Impedanz der Streukapazität C offensichtlich wesentlich größer ils die des Verbindungsteils ist. Auf diese Weise kann die Auswirkung der Streukapazität auf die integrierte Hybridschaltung gemäß der Neuerung ganz neträchtiien herabgesetzt; ws

Im folgenden wird nunmehr anhand der Figg. 11 und 12 eine neunte Ausführungsform der Neuerung mit ähnlichen Eigenschaften erläutert. In den Figg. 11 und 12 sind entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern in in den Fig. δ bis 10 bezeichnet.

Diese neunte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Verbindungsteile 37 für die Masseleitung 38 mittels eines Kondensators 40 vorgesehen sind, dessen Kapazität hinreichend größer, beispielsweise etwa fünfzehn Mal so groß, als die Streukapazität ist. Ein Teil der Ersatzschaltung der integrierten Hybridschaltung gemäß dieser Ausführungsform ist in Fig. 12 dargestellt. Der an dem Verbindungsteil vorgesehene Kondensator 4C hat die Funktion, daß jeweils die Knotenpunkte der in Reihe raiteinandei-1 iegenden Streuicapazitäten über einen Teil C des Kondensaturs 40 mit der Masseleitung 3δ verbunden sind.

Bei dieser Ausführungsform flie£t, selbst wenn ein an dem Kollektor über die Basis auftretendes Signal, beispielsweise über die Streukapazität C. an die Basis rückgekoppelt werden kann, das Signal nicht über C-, nachdem es C durchflossen hat, sondern über den erwähnten Teil C des Kondensators 40 zur Masse-

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leitung. Und zwar deswegen., weil die von der Streukapazität C herrührende Impedanz g:
herrührende Impedanz ist.

C herrührende Impedanz größer als die von dem Kondensator C

Selbst bei dieser Ausführungsform kann die Auswirkung der Streu kapazität merklich verringert v/erden. Im allgemeinen wird ein Chassis als Masseleitung verwendet. Wenn die neuerungsgemäße integrierte Hybridschaltung selbst als ein Schaltungsbauteil dient so kann normalerweise.

zur Masseleitung fließen. Da jedoch bei dieser Ausführungsform die Metallschicht und die Masseleitung über einen Kondensator in Verbindung stehen, sind sie wechselstrommäßig miteinander verbunden, jedoch gleichstrommäßig isoliert. Da bei der integrierten Hybridschaltung gemäß cHr Neuerung die Metallschicht direkt mit dem Chassis verbunden werden, kann, wird die Wärmeabfuhr noch weiter erleichtert.

Aus der vorstehenden Erläuterung von neun Ausführungsbeispielen der Neuerung wird ersichtlich, daß durch die Neuerung sämtliche Probleme gelöst werden, Vielehe bisher die Herstellung von Ausgangsschaltkreisen als integrierten Hybridschaltungen verhindert haben, und zwar wird dies neuerungsgemäß durch Verwendung eines Isolator-Metall-Substratgebildes, d.h. eines Substratgebildes mit einer Isolierschicht auf einer Metallplatte, erreicht.

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Claims (8)

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH DR. TINO HAIBACH 8 MÜNCHEN 2, 29-April 1971 UNSERZBCHEN= II 552 - Ja S 65 886/21a Gbm Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguehi-shi/Japan Tokyo Sanyo Electric Co.Ltd., Gunma-ken/Japan Schutzansprüche:

1) Integrierte Hybridschaltung, bei welcher auf einem Träger in Gestalt einer mit einer Isolierschicht, insbesondere Oxydationsschieht, versehenen gut wärmeleitenden Metallplatte, passive und aktive Schaltungselemente vorgesehen sind, daduE »h gekennzeichnet, daß die Widerstände und die Leiterschichten der Hybridenschaltung aus wärmeaushärtbarem Widerstands- bzw· Leiterlack auf Kunstharzbasis hergestellt sind, der nach dem Auftrag auf die Isolierschicht (2. Fig. 1, 32, Fig. 9 und 11) des Sohaltungsträgers (S) bei einer die Isolierschicht nicht beeinträchtigenden Temperatur ausgehärtet ist.

2) Integrierte Hybridschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere naeh Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Metallgrundplatte aus Aluminium besteht und daß die Isolatorschicht aus einer durch anodiscitie Oxidation der Aluminiumgrundplatte erzeugten Aluminiumoxydschieht besteht.

3) Integrierte Hybridschaltungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isölatorschicht aus einer Emailschicht besteht.

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4) Integrierte Hybridschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei c h η e t, daß die Metallgrundplatte als Verbundplatte (I₁₁FIg. 2) mit einer weiteren Metalikomponente (!', Fig. 2) ausgebildet ist und daß die Isolierschicht (2, Fig. 2) aus einem durch anodische Oxydation des anderen Metalls (1*) erzeugten dyd besteht.

5} Integrierte Hybridschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, aas die IsolierseMeht (T^ FIg* 3l 32, K-S- S ⁵^- "> wenigstens eine öffnung (ll,Fig. 3; 37, Pig· 9 und 11) an einer vorgegebenen Stelle aufweist, daß weoigjtsteos eine Lederschicht (9, Fig. 3; 37, Fig. 9 und II) mit der Metallplatte (6,Fig. 3; 31, Fig. 9 und 11) durch die öffnung hindurch verbunden ist und daß wenigstens ein aktives Schaltelement auf einer ausgewählten Lsitsrschicht vorgesehen ist.

6) Integrierte Hybridschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn&el chnefc, daß die wärmeleitende Grundplatte (15, Fig. 4) mehrere Kühlrippen (13) an ihrer eiaen Oberfläche aufweist und daß die integrierte Schaltung mit Ausnahme der Grundplatte (13,14,

13) mit einem Epoxyharz (17, Fig. h) überzogen ist,

7) Integrierte Hybridschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet, daß zwischen dem aktiven Element (20, Fig. 5) und der Leiterschicht (21, Fig. 3>) ein gut wärmeleitendes Metallkissen bzw. -block (22, Fig. 5) vorgesehen ist.

8) Integrierte; Hybridschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet.

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Ι daß dielsolierschicht (32, Fig. 9 und H) wenigstens eine

Öffnung aufweist, daß eine ausgewählte Leiterschicht (37) mit der Metallgrundplatte (31) durch die öffnung über einen Kondensator (40, Fig. 11; C, Fig. 12) verbunden ist und daß das aktive Element auf der erwähnten ausgewählten Leiterschicht angeordnet ist.

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