Przedmiotem wynalazku jest uklad scalony, sposób montazu ukladów scalonych oraz urzadzenie do montazu ukladów scalonych.Znane uklady scalone umieszczane w dwurzedowych obudowach plastykowych typu DIP (dual-in-hne package) z dwustronnym ukladem wyprowadzen zewnetrznych zawieraja plytke pólprzewodnikowa stanowiaca wlasciwy uklad scalony, wytworzony technika cienkich warstw lub innym sposobem, przytwierdzona do wsporników zamocowanych w podstawie obudowy. Punkty laczeniowe plytki pólprzewodnikowej sa nastepnie laczone za pomoca drucików z wyprowadzeniami zewnetrznymi zaprasowanymi w podstawie obudowy. Takie rozwiazanie ukladu scalonego wymaga recznego laczenia drucików z punktami laczeniowymi na plytce pólprzewodnikowej i z wyprowadzeniami zewnetrznymi. Proces taki jest malo wydajny i poza tym stwarza mozliwosc popelnienia bledów podczas realizacji polaczen drucikami.Ze wzgledu na duza pracochlonnosc wykonania polaczen wewnetrznych za pomoca drucików w praktyce przemyslowej dazono do zmiany techniki wykonywania tych polaczen poprzez wyeliminowanie polaczen drutowych miedzy punktami na plytce pólprzewodnikowej a wyprowadzeniami zewnetrznymi w taki sposób, aby mozliwe bylo wprowadzenie maksymalnej automatyzacji procesu montazu ukladów scalonych w dwurzedo¬ wej obudowie plastykowej typu DIP.Wytwarzanie ukladów scalonych z wykorzystaniem elementów szablonowych zostalo uznane za najlepsza sposobnosc zwiekszenia wydajnosci i zmniejszenia kosztów montazu. Byly przeprowadzone badania nad róznymi sposobami montazu wyprowadzen zewnetrznych ukladów scalonych. Na przyklad, w amerykanskim opisie patentowym nr 3544857 twórcy wynalazku zaproponowali bezposrednie laczenie punktów laczeniowych na cienkowarstwowych plytkach pólprzewodnikowych z wyprowadzeniami zewnetrznymi, które nastepnie sa zaprasowywane w obudowie plastykowej. Wedlug amerykanskiego opisu patentowego nr 3544857 wyprowadze- nia zewnetrzne sa wykonane w postaci szablonowej ramki w cienkiej tasmie metalowej metoda wykrawania.Kazda ramka szablonowa wyprowadzen zewnetrznych ma obrzeza wzdluzne, z którymi tworza jedna calosc paski, stanowiace wyprowadzenia zewnetrzne, oraz obrzeza poprzeczne pozostawione ze wzgledów technologi-2 87007 cznych celem nadania tasmie z szablonami ramek wyprowadzen zewnetrznych odpowiedniej sztywnosci. Drugie konce pasków wyprowadzeniowych sa zawieszone swobodnie. Moga one byc zabezpieczone przed wygieciem specjalna tasma, która jest usuwana podczas montazu ukladu scalonego. Wzajemne rozstawienie i ksztalt swobodnych zakonczen pasków wyprowadzeniowych odpowiada rozmieszczeniu i ksztaltowi punktów laczenio¬ wych plytki pólprzewodnikowej. Te konce sa bezposrednio laczone do punktów laczeniowych plytki pólprzewodnikowej.Jednakze takie rozwiazanie ukladu scalonego nie zapewnia dostatecznej niezawodnosci i dokladnosci wykonania ukladów scalonych i nie zapewnia mozliwosci wprowadzenia calkowitej automatyzacji procesu montazu ukladów scalonych w plastykowych obudowach hermetyzowanych.Powaznym problemem pozostaje przy tym cykl termiczny zwiazany z hermetyzowaniem ukladu scalonego w obudowie plastykowej. Mianowicie z powodu róznicy miedzy wartosciami wspólczynników rozszerzalnosci cieplnej obudowy plastykowej, wyprowadzen metalowych i cienkowarstwowego elementu ukladu scalonego w cienkowarstwowych elementach scalonych powstaja duze naprezenia mechaniczne, czesto przekraczajace wytrzymalosc mechaniczna materialu. W wyniku w plytce pólprzewodnikowej powstaja pekniecia.Celem wynalazku jest zaprojektowanie takiego ukladu scalonego, którego budowa umozliwilaby wprowa¬ dzenie w szerokim zakresie automatyzacji procesu montazowego, oraz sposobu montazu ukladów scalonych jak równiez urzadzenia do automatycznego montazu ukladów scalonych, przeznaczonych do hermetyzacji w dwu¬ rzedowych obudowach plastykowych.Cel zostal osiagniety w wyniku zaprojektowania ukladu scalonego przeznaczonego do hermetyzowania w dwurzedowej obudowie plastykowej skladajacego sie z plytki pólprzewodnikowej stanowiacej wlasciwy uklad scalony, polaczen wewnetrznych, laczacych punkty laczeniowe plytki pólprzewodnikowej z wyprowa¬ dzeniami zewnetrznymi, wyprowadzen zewnetrznych zaprasowanych w obudowie plastykowej. Wedlug wynalaz¬ ku polaczenia wewnetrzne maja postac szablonowego ukladu polaczen wewnetrznych. Uklad szablonowy polaczen wewnetrznych przedstawia soba przewodniki metalowe nalozone jednym ze znanych sposobów na podloze z folii elastycznej, korzystnie z zywicy poliamidowej. Jedne konce przewodników szablonowego ukladu polaczen wewnetrznych przeznaczone do podlaczenia do punktów laczeniowych plytki pólprzewodnikowej wystaja poza krawedziami otworu wyznaczajacego umiejscowienie plytki pólprzewodnikowej. Drugie zakoncze¬ nia przewodników ukladu polaczen wewnetrznych o wymiarach poprzecznych znacznie wiekszych niz szero¬ kosc przewodników sa rozmieszczone szeregowo w dwóch równoleglych rzedach z obu stron otworu wyznacza¬ jacego umiejscowienie plytki pólprzewodnikowej. Z tymi zakonczeniami sa odpowiednio polaczone koncówki szablonowej ramki wyprowadzen zewnetrznych. Na podlozu z elastycznej folii, na którym naniesiony jest szablonowy uklad polaczen wewnetrznych, na krótszych jego bokach sa wykonane podluzne wyciecia. Sa one przeznaczone do zapewniania lepszych warunków wyrównywania nacisków, oddzialywujacych na uklad polaczen wewnetrznych podczas procesu hermetyzacji w obudowie plastykowej.Elementy w postaci ukladów polaczen wewnetrznych moga byc wykonywane na ciaglej tasmie z folii elastycznej. « .Sposób montazu ukladów scalonych hermetyzowanych w dwurzedowych obudowach plastykowych wedlug wynalazku polega na tym, ze punkty laczeniowe na plytce pólprzewodnikowej laczy sie z odpowied¬ nimi punktami szablonowego ukladu polaczen wewnetrznych. Uklad polaczen Wewnetrznych ma postac pasków materialu przewodzacego prad elektryczny nalozonych jednym ze znanych sposobów na elastyczne podloze izolacyjne. Jedne konce pasków ukladu polaczen wewnetrznych laczy sie z odpowiednimi punktami laczeniowymi plytki pólprzewodnikowej zawierajacej zasadniczy uklad scalony wykonany technologia cienkich warstw lub innym sposobem, a drugie konce wymienionych pasków polaczen wewnetrznych laczy sie z odpowiednimi zakonczeniami ukladu wyprowadzen zewnetrznych wykonanych w postaci szablonów z cienkiej tasmy metalowej.Odpowiednie czesci szablonowej ramki wyprowadzen zewnetrznych oraz szablonowego ukladu polaczen wewnetrznych pokrywa sie odpowiednim metalem lub stopem o niskiej temperaturze topliwosci, ustawia sie wspólosiowo przeznaczone do zlaczenia fragmenty szablonowego ukladu polaczen wewnetrznych, szablonowej ramki wyprowadzen zewnetrznych oraz urzadzenie laczace utrzymywane zasadniczo w stalej temperaturze znacznie przewyzszajacej temperature topnienia niskotopliwego metalu lub stopu iwykrojnik uksztaltowany odpowiednio do ksztaltu urzadzenia laczacego, a nastepnie przemieszcza sie wykrojnik w kierunku urzadzenia laczacego i zaciska sie szablon ukladu polaczen wewnetrznych i szablonowa ramke wyprowadzen zewnetrznych miedzy powierzchniami czolowymi urzadzenia laczacego i wykrojnika w miejscach, w których sa rozmieszczone fragmenty przeznaczone do zlaczenia, na okres czasu wystarczajacy do roztopienia niskotopliwego metalu lub stopu i utworzenia zlacza miedzy fragmentami polaczen wewnetrznych i wyprowadzen zewnetrznych.87007 3 Korzystnym jest, gdy wielka liczbe plytek pólprzewodnikowych przymocowuje sie do tasmy z izolacyjnej folii elastycznej, na której wytworzona jest jednym ze znanych sposobów wielka liczba szablonowych ukladów polaczen wewnetrznych, tak iz odpowiednie zakonczenia ukladu polaczen wewnetrznych laczy sie z odpowied¬ nimi punktami laczeniowymi plytki pólprzewodnikowej, z których kazdy laczy sie zjedna szablonowa ramka wyprowadzen zewnetrznych. Ramki szablonowe wyprowadzen zewnetrznych sa utworzone w jednej tasmie folii metalowej. Z rozciagnietej liniowo tasmy z folii elastycznej sukcesywnie wycina sie wykrojnikiem poszczególne fragmenty folii elastycznej, z których kazdy fragment odpowiada jednemu szablonowemu ukladowi polaczen wewnetrznych, przenosi sie za pomoca wykrojnika oddzielony fragment tasmy foliowej do urzadzenia laczacego, dokonuje sie zlaczenia zakonczen polaczen wewnetrznych jednego szablonowego ukladu polaczen wewne¬ trznych z odpowiednimi zakonczeniami jednej szablonowej ramki wyprowadzen zewnetrznych z wielkiej liczby szablonowych ramek wyprowadzen zewnetrznych wytworzonych w postaci ciaglej tasmy z folii metalowej, po czym dokonuje sie odpowiedniego przesuniecia tasmy z folii elastycznej i tasmy z folii metalowej i cykl sie powtarza.Sposób montazu ukladów scalonych jest realizowany za pomoca urzadzenia do montazu ukladów scalonych. Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera zespól ustalajacy odpowiednio fragmenty szablonowe z folii elastycznej wzgledem szablonowych ramek wyprowadzen zewnetrznych, zespól laczacy o wyprofilowaniu powierzchni czolowej umozliwiajacym jednoczesny styk ze wszystkimi zakonczeniami szablonowej ramki wyprowadzen zewnetrznych, zespól podtrzymujacy stala temperature powierzchni czolowej zespolu laczacego znacznie przewyzszajaca temperature topnienia zastosowanego spoiwa, oraz zespól utrzymujacy zacisniete fragmenty szablonowe ukladu polaczen wewnetrznych i szablonowe ramki wyprowadzen zewnetrznych w kon¬ takcie z zespolem laczacym w ciagu okresu czasu wystarczajacego do wytworzenia zlacza miedzy zakonczeniami ukladu polaczen wewnetrznych i ramki wyprowadzen zewnetrznych.Montaz ukladów scalonych sposobem wedlug wynalazku, gdy miedzy plytka pólprzewodnikowa a ramka szablonowa wyprowadzen zewnetrznych umieszcza sie uklad posredni polaczen wewnetrznych jest bardzo korzystny, gdyz znacznie zwieksza sie niezawodnosc ukladu scalonego. Przy takim wykonaniu ukladu scalonego naprezenia powstajace w wyprowadzeniach zewnetrznych nie przenosza sie bezposrednio na wykonana technika cienkich warstw plytke pólprzewodnikowa, lecz na nalozony na elastyczna folie uklad polaczen wewne¬ trznych, który jest bardziej wytrzymaly mechanicznie. Poza tym wlasnie wprowadzenie posredniego ukladu polaczen wewnetrznych stworzylo warunki do wprowadzenia automatyzacji procesu montazu ukladów scalonych. \ Przedmioty wynalazku sa blizej objasnione w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w powiekszeniu widok z góry fragmentu elastycznej tasmy izolacyjnej z wieloma nalozonymi na nia ukladami szablonowymi polaczen wewnetrznych; fig. 2 — w powiekszeniu widok z góry fragmentu tasmy z folii miedzianej z jedna ramka szablonowa wyprowadzen zewnetrznych; fig. 3, 4, 5 — schematyczne widoki z boku z czesciowym przekrojem, obrazujace kolejnosc polozen przyjmowanych przez wykrojnik, ramke wyprowadzen i uklad polaczen wewnetrznych podczas przylaczania wyprowadzen zewnetrznych; a fig. 6 przedstawia w po¬ wiekszeniu widok z góry elementu ramki szablonowej wyprowadzen zewnetrznych z przylaczonymi do niego odpowiednimi elementami polaczen wewnetrznych wraz z przymocowana plytka pólprzewodnikowa zabezpie¬ czona kropla zywicy epoksydowej.Elastyczna tasma izolacyjna 11 pokazana na fig. 1 •jest wykonana z folii poliamidowej. Korzystnym jest zastosowanie folii poliamidowej odznaczajacej sie wysoka stabilnoscia termiczna i odpornoscia na odksztalcenia mechaniczne (wymiarowe) w warunkach wystepujacych naprezen. Tasma 11 ma perforacje trzech rodzajów: w postaci otworów 12 przeznaczonych do transportu tasmy 11 i do ustalania jej w okreslonej pozycji, otworów 13 przeznaczonych do zapewniania szybkiego wyrównywania nacisków w gniezdzie formy podczas procesu hermetyzacji i otworów 14 wyznaczajacych miejsca, w których plytka pólprzewodnikowa (na rysunku nie pokazana) jest laczona do swobodnie wiszacych konców 15 cienkowarstowych polaczen 16 wewnetrznych.Bezposrednio po przylaczeniu plytki pólprzewodnikowej korzystnym jest zabezpieczyc ja kropla zywicy epoksydowej, która po stwardnieniu hermetyzuje plytke i jej polaczenia.W rozwiazaniu pokazanym na fig. 1 polaczenia wewnetrzne 16 sa wykonane w postaci szablonów przez laminowanie folii poliamidowej cienka warstwa miedzi walcowanej. Nastepnie ksztaltuje sie uklad polaczen wewnetrznych metoda fotolitografii lub inna znana metoda. Ksztalt zakonczen 17 umozliwia latwe dopasowanie z ramka wyprowadzen zewnetrznych. Zakonczenia 17 maja np. szerokosc 1,64 mm i odstep pomiedzy sasied¬ nimi zakonczeniami — 1 mm. < Jak przedstawiono na fig. 2 szablonowa ramka wyprowadzen 21 wykonana jest ze stopu miedzi powlekanego cienka warstwa cyny co umozliwia wykonanie polaczenia dyfuzyjnego pomiedzy szablonowym4 87007 ukladem polaczen wewnetrznych i zakonczeniami wyprowadzen 22. Najkorzystniejsza jest prosta konfiguracja prostokatna przy zachowanju szerokosci zakonczen wyprowadzen równej 1,27 mm i odstepu pomiedzy nimi równego 1,27 mm. Paski 23 podtrzymujace wyprowadzenia sa po hermetyzacji odcinane. Otwory 24 umozliwiaja naped tasmy i osiowanie. Wystepy 25 i 26 sluza do unieruchomienia ramki wyprowadzen w otaczajacym ja tworzywie sztucznym.Na fig. 3 przedstawiona jest tasma 11 z folii z tworzywa sztucznego z wytworzonymi na niej szablonowymi ukladami polaczen wewnetrznych 16 i przylaczonymi plytkami pólprzewodnikowymi 31. Kolo lancuchowe 32 jest przeznaczone do przesuwu tasmy 11. Gdy jeden z szablonowych ukladów polaczen wewnetrznych 16 znajduje sie w strefie roboczej wykrojnika 33 nastepuje jego przemieszczenie w dól, w kierunku matrycy tnacej . W wyniku polaczen wewnetrznych 16 o ksztalcie, jak zaznaczono linia kreskowana na fig. 1, Wykrojnik 33 ma kanal 36 w którym wytwarza sie podcisnienie. Dzieki temu wyciety fragment tasmy 11 utrzymywany jest na jego powierzchni czolowej.Odciety fragment tasmy 11 jest przenoszony wykrojnikiem 33 do strefy oddzialywania zespolu 41, dokonujacego laczenia zakonczen 17 szablonowego ukladu polaczen wewnetrznych 16 z odpowiednimi zakonczeniami 22 szablonowej ramki 21 wyprowadzen zewnetrznych i odpowiednio ustawiany wzgledem ramki.Nastepnie zespól laczacy 41 podnosi sie do góry tak, ze fragment ramki szablonowej 21 odpowiadajacy jednemu ukladowi szablonowemu polaczen wewnetrznych 16 oraz wyciety fragment tasmy 11 z plytka pólprzewodnikowa 31 i szablonami polaczen wewnetrznych 16 zostaje zacisniety miedzy wystepami 34 wykrajnika 33 i odpowiednio wyprofilowana powierzchnia zespolu laczacego 41 na okres czasu wystarczajacy dla utworzenia wszystkich polaczen. W przypadku zastosowania stopu lutowniczego o temperaturze topnienia 232°C i przy temperaturze urzadzenia laczacego równej okolo 500°C czas laczenia zakonczen wyprowadzen zewnetrznych i polaczen wewnetrznych wynosi 0,5 -r 0,4 s.Na fig. 5 < przedstawiono faze, gdy podcisnienie jest likwidowane, wykrojnik i urzadzenie laczace sa wycofywane, tasma z elastycznej folii izolacyjnej jest przesuwana w nastepna pozycje, tasma z ramkami wyprowadzen jest takze przesuwana w nastepna pozycje i moze zostac wykonane nastepne polaczenie.Na fig. 6 jest przedstawiony gotowy zespól, w którym fragment tasmy 11 z ukladem polaczen wewne¬ trznych 16 i plytka pólprzewodnikowa 31 jest przylutowany do tasmy miedzianej z szablonowymi ramkami wyprowadzen 21. Tasma z ramkami wyprowadzen 21, z plytka pólprzewodnikowa 31 i ukladem polaczen wewnetrznych 16, zlaczonymi tak, jak to pokazano na fig. 6, jest nastepnie przekazywana na stanowisko zalewania tworzywem sztucznym i hermetyzacji znanym sposobem. Paski 23 sa odcinane i w ten sposób poszczególne uklady scalone sa oddzielane od nieuzytecznych juz fragmentów tasmy miedzianej. Zmontowany uklad scalony jest gotowy do kontroli i wysylki.Dalsza mozliwoscia zmniejszania naprezen jest dobór odpowiedniego skladu tworzywa przeznaczonego do wytwarzania hermetyzowanej obudowy ukladu scalonego. W przedstawionym rozwiazaniu uzywana jest zywica epoksydowa „Novolak", która sie zestala w temperaturze 150°C i która odznacza sie malym wspólczynnikiem rozszerzalnosci cieplnej w zakresie temperatur ponizej punktu przemiany.Chociaz powyzej jest przedstawione tylko jedno rozwiazanie wynalazku, oczywiste jest, ze mozliwych jest wiele odmian nie naruszajacych istoty wynalazku. Na przyklad, mimo ze zalecane cienkowarstowe polaczenia wewnetrzne sa wytwarzane przez wytrawianie warstwy metalu na laminowanej filii poliamidowej, jest oczywiste, ze zamiast techniki wytrawiania moga byc zastosowane inne techniki wytwarzania polaczen wewnetrznych i inne folie elastyczne. Podobnie ramka wyprowadzen 21 moze byc wykonana z innych metali niz'miedz i liczba wyprowadzen nie musi byc ograniczona do czternastu.Oczywiste jest takze, ze kolejnosc czynnosci przedstawiona na fig. 3; 4, i 5, moze byc zastosowana do laczenia innych elementów niz ramka wyprowadzen przedstawiona na fig. 2, na przyklad obwodów drukowa¬ nych, metalizowanej ceramiki, obwodów elastycznych itp. < PL PL PL PL