DE3512628A1 - Packung fuer eine integrierte schaltung - Google Patents
Packung fuer eine integrierte schaltungInfo
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Description
THE M-O VALVE COMPANY LIMITED and PETER MORAN, London, England
Die Erfindung bezieht sich auf eine Packung für eine integrierte Schaltung, insbesondere eine integrierte Schaltung
mit sehr großen Abmessungen, mit zwei Teilen, die abgedichtet miteinander verbunden sind, so daß sie eine
Hülle für die Unterbringung einer integrierten Schaltung bilden, und mit mehreren Leitungen zum elektrischen Verbinden
einer in der Hülle angeordneten integrierten Schaltung mit außerhalb der Schaltung liegenden Punkten,
wobei sich die Leitungen durch die dichte Verbindung zwischen den Teilen hindurch erstrecken.
Bei einer derartigen Packung dienen die nach außen geführten Leitungen dem Anschluß an beispielsweise einen
Leiter einer gedruckten Schaltungsplatte. Normalerweise muß die Hülle nach Einbringung der integrierten Schaltung
und Anschließen der Leitungen an die integrierte Schaltung hermetisch abgedichtet werden können.
Bei einer bekannten Packung dieser Art treten die Leitungen über eine dichte Verbindung zwischen ebenen Flächen
der beiden die Hülle bildenden Teile aus keramischem Material aus der Hülle aus. Wenn die Packung daher auf einer
Schaltungsplatte angeordnet wird, haben die Leitungen einen geringfügigen Abstand von der Platte, so daß sie
etwas verformt werden müssen, um das Anlöten an Leitern auf der Platte zu erleichtern. Diese Verformung bewirkt
häufig eine Beeinträchtigung oder Beschädigung der hermetischen Verbindung zwischen den Leitungen und den keramischen
Teilen.
Ein weiteres Problem bei diesen Packungen ist eine leichtere Zerbrechlichkeit der Leitungen mit zunehmender
Leitungsdichte mit der Folge einer Zunahme der Möglichkeit einer Beschädigung oder Fehlausrichtung (Verschiebung
der vorstehenden äußeren Enden der Leitungen während der Handhabung der Packung bei einer Prüfung und Anbringung
der Packung an einer Schaltungsplatte).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Packung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der die erwähnten
Schwierigkeiten vermieden sind.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß außerhalb zumindest eines Teils der dichten Verbindung
jede Leitung durch die Hülle so eingezwängt ist, daß sie einer abgewinkelten Bahn folgt.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die beiden Teile so geformt sind, daß jede Leitung einen ersten abgewinkelten
Abschnitt außerhalb zumindest eines Teils der dichten Verbindung aufweist und daß außerhalb des ersten abgewinkelten
Abschnitts jede Leitung einen zweiten komplementären abgewinkelten Abschnitt aufweist, so daß die sich
innerhalb der Hülle befindenden Teile der Leitungen im wesentlichen in einer ersten Ebene und die sich außerhalb
der Hülle befindenden Teile der Leitungen im wesentlichen in einer zweiten Ebene liegen, die parallel zu und in
einem Abstand von der ersten Ebene verläuft.
Die zweite Ebene kann im wesentlichen koplanar zu einer äußeren Fläche der Hülle sein.
Die ersten und zweiten abgewinkelten Abschnitte sind in vorteilhafter Weise weitgehend rechtwinklig.
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Vorzugsweise ist sodann dafür gesorgt, daß die zwei Teile
der Hülle einen ersten ebenen Teil und einen zweiten Teil mit einem einen Randflansch aufweisenden ebenen Abschnitt
aufweisen, daß der ebene Abschnitt des zweiten Teils dicht mit dem ersten Teil verbunden ist, wobei der
Flansch eng um den Rand des ersten Teils herum verläuft und die Leitungen zwischen den benachbarten Flächen des
ersten und zweiten Teils angeordnet sind und der erste und zweite abgewinkelte Abschnitt jeder Leitung jeweils
der Form der äußeren Kante des ersten Teils und der inneren Kante des Flansches des zweiten Teils angepaßt ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Packung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung werden nachstehend
anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Packung,
Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Packung während eines Stadiums ihrer Herstellung in vergrößertem Maßstab,
Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil einer abgewandelten Ausführungsform der Packung während eines
Stadiums ihrer Herstellung und
Fig. 5 eine Schnittansicht eines weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiels der Packung.
Die in den Zeichnungen dargestellte Packung hat einen Bodenteil 1 in Form einer rechteckigen Platte aus keramischem
Material, z.B. Aluminiumoxid, und einen rechteckigen keramischen Abdeckteil 3. Der Abdeckteil 3 hat einen
ebenen Abschnitt 5 mit einer rechtwinkligen mittleren Öffnung 7 und einen Flanschabschnitt 9, der sich rund
um den äußeren Rand des ebenen Abschnitts 5 erstreckt
und eine Höhe aufweist, die etwa gleich der Dicke der Bodenplatte 1 ist.
Der ebene Abschnitt 5 des Abdeckteils 3 ist mit dem Bodenteil 1 durch eine Glasverbindung 10 dicht verbunden,
wie noch beschrieben wird, wobei ein Leitungsrahmen 11 zwischen Abdeck- und Bodenteil eingebettet ist.
Der Leitungsrahmen 11, der aus dünnem Nickel-Eisen-Legierungsblech
durch Photoätzung hergestellt ist, weist eine große Anzahl von Leitungen 13 auf, die sich jeweils von
einem etwas innerhalb der Kante der mittleren Öffnung 7 im Abdeckteil 3 liegenden Punkt nach außen erstrecken
und in vier Gruppen unterteilt sind, die sich jeweils entlang einer anderen Seite des Bodenteils 1 erstrecken.
Jede Leitung 13 hat einen Abstand von den ihr beiderseits benachbarten Leitungen, wobei die Leitungen von ihren
inneren Enden bis in die Nähe der Kante der Bodenplatte 1 auseinanderlaufen.
Die Leitungen verlaufen dann parallel mit Abstand zueinander im rechten Winkel über den Rand des Bodenteils 1
hinweg, wobei diese parallelen Abschnitte der Leitungen unmittelbar jenseits des Randes des Bodenteils 1 durch
einen rechtwinkligen Stützrahmen 15 aus einem elektrisch isolierenden Material, z.B. Kunststoff, vorzugsweise ein
Polyimid, abgestützt werden. An der Stelle, wo die Leitungen 13 über den Rand des Bodenteils 1 hinweglaufen,
hat jede der Leitungen zwei komplementäre beabstandete rechtwinklig abgebogene Abschnitte, so daß sie dem äußeren
Rand des Bodenteils 1 und dem inneren Rand des Flansches 9 am Abdeckteil 3 angepaßt ist. Danach laufen die
Leitungen 13 wieder bis zu einer kurz vor einem zweiten rechtwinkligen Stützrahmen 17 liegenden Stelle fächerartig
auseinander, um sich dann parallel und mit Abstand zueinander bis etwas über den Rahmen 17 hinweg zu er-
strecken. Zwischen dem äußeren Ende des Bereiches, in dem sie fächerartig auseinanderlaufen, und dem zweiten
Rahmen 17 weist jede Leitung 13 einen vergrößerten rechteckigen Kontaktfahnenbereich 19 für Prüfzwecke auf.
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Der Leitungsrahmen weist in der Regel etwa 200 Leitungen 13 auf, von denen sich jeweils fünfzig auf jeder der vier
Seiten der Packung befinden, wobei sie an ihren inneren Enden eine Teilung von 0,2 Millimeter und an ihren äußeren
Enden eine Teilung von 0,5 Millimeter aufweisen.
Von jeder Ecke des Bodenteils 1 aus verläuft ein Streifen 21 aus dem gleichen Material wie, jedoch mit größerer
Querschnittsflache als die Leitungen 13 über die Stützrahmen
15 und 17 hinweg, wobei jeder Streifen 21 an der gleichen Stelle ein Loch 23 aufweist, um eine genaue Positionierung
der Packung bei der Benutzung zu erleichtern, und dort an den Stützrahmen 15 und 17 befestigt
ist, wo er sie kreuzt.
Bei der Benutzung der Packung wird ein (nicht dargestellter) integrierter Schaltungswürfel auf der Mitte des Bodenteils
1 angeordnet, und dann werden Kontakte an dem Würfel mit den inneren Enden der Leitungen 13 durch fliegende
Leitungen verbunden. Die Schaltung kann dann unter Verwendung der Kontaktfahnen 19 geprüft werden, wobei
die Löcher 23 zur Ausrichtung verwendet werden.
Dann kann ein Deckel 25 in Form einer rechtwinkligen (in Fig. 2 nicht dargestellten) Keramikplatte über der mittleren
Öffnung 7 in dem Abdeckteil 3 dicht aufgeschweißt werden, wobei irgendein herkömmliches Schweißverfahren
angewandt werden kann, um die Hülle hermetisch abzudichten.
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Nachdem der Deckel 25 unter Ausbildung einer dichten Ver-
bindung aufgebracht worden ist, können die sich über die Hülle hinaus erstreckenden Abschnitte der Leitungen 13
und Streifen 21 verkürzt werden, beispielsweise so, daß die Testkontaktfahnen 19 und der Stützrahmen 17 entfernt
werden, jedoch die Löcher 23 vorhanden bleiben, um das Ausrichten der Packungsleitungen auf Leiter einer gedruckten
Schaltungsplatte, mit denen sie verlötet werden sollen, zu erleichtern.
Die Packung wird mit derjenigen Fläche des Bodenteils 1 auf der gedruckten Schaltungsplatte angeordnet, die
im wesentlichen koplanar mit den Enden der Leitungen 13 ist, d.h. in der gleichen Ebene wie die Enden liegt, die
außerhalb der Packung liegen, so daß die Leitungen nur geringfügig manipuliert zu werden brauchen, um sie in
die richtige Lage zum Verlöten zu bringen. Ferner ergibt sich bei einer Manipulation der außerhalb der Hülle liegenden
Leitungsabschnitte aufgrund der rechtwinkligen Abbiegungen in den Leitungen 13 nur eine sehr geringe
Beanspruchung der hermetischen Verbindung zwischen dem Bodenteil 1 und dem Abdeckteil 3, wo die Leitungen 13
durch die dichte Verbindung hindurchlaufen.
Infolge der Wärmeleitung durch Berührung von Teilen der Leitungen außerhalb der dichten Verbindung mit dem Bodenteil
1 und/oder dem Abdeckteil 3 werden die dichte Verbindung zwischen Boden und Abdeckteil und der Leitungsrahmen beim Löten keinem ernsthaften thermischen Schock
ausgesetzt.
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Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung der Pakkung insbesondere anhand von Fig. 3 beschrieben, die die
Packung in einem Stadium vor dem dichten Verbinden bzw. Verschweißen des Abdeckteils 3 mit dem Bodenteil 1, aus
Gründen der Vereinfachung jedoch nur eine Gruppe der Leitungen 13, darstellt. Bei der Herstellung der Packung
wird der Leitungsrahmen zuerst hergestellt, so daß er
einen einteiligen äußeren rechteckigen Ring 27 aufweist, der die äußeren Enden der Leitungen 13 und Streifen 21
verbindet und abstützt und an jeder Ecke mit einem Loch 29 für Positionierungszwecke versehen ist. Der anfänglich
hergestellte Leitungsrahmen 11 weist ferner vier Streifen
31 auf, von denen jeder die inneren Enden einer anderen der vier Gruppen von Leitungen 13 verbindet und abstützt.
Nach der Herstellung des Leitungsrahmens 11 werden die beiden Stützrahmen 15 und 17 an dem Rahmen befestigt und
die beiden rechtwinkligen Abbiegungen in den Leitungen ausgebildet. Dann wird der Leitungsrahmen 11 dicht mit
dem Bodenteil 1 der Packung verbunden (verschweißt), und zwar unter Verwendung einer dünnen Schicht (eines Films)
aus Glasfritte, die auf der entsprechenden Seite des Bodenteils
1 durch ein geeignetes herkömmliches Verfahren aufgebracht wird, oder unter Verwendung von vorgeformtem
Glas, das zwischen dem Bodenteil 1 und dem Leitungsrahmeη
11 angeordnet wird. Diese Anordnung wird dann unter Druck so stark erwärmt, daß das Glas zwischen die einzelnen
Leitungen 13 des Rahmens 11 eindringt und ihn mit dem Bodenteil 1 dicht verbindet bzw. verschweißt, wobei das
Volumen bzw. die Menge des verwendeten Glases so gewählt ist, daß die Oberfläche des Glases mit der von dem Bodenteil
1 entfernt liegenden Oberfläche des Leitungsrahmens
11 glatt abschließt. Die vier inneren Verbindungsstreifen 31 und der äußere Verbindungsring 27 werden dann entfernt.
Vor dieser letzten Maßnahme stehen die Löcher 23 und 29 für Positionierzwecke zur Verfügung.
Dann wird ein weiteres vorgeformtes Glas zur dichten Verbindung des Abdeckteils 3 der Packung mit der Anordnung
aus Leitungsrahmen und Bodenteil verwendet.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Abwandlung der oben als AusfUhrungsbeispiel beschriebenen Packung sind die inneren
Enden der Leitungen 13 mit metallisierten Bereichen oder Flächen 33 verbunden, die auf der entsprechenden
Oberfläche des Bodenteils 1 der Packung ausgebildet sind und nach innen führende Verlängerungen der Leitungen bilden,
an welchen Verlängerungen die von dem integrierten Schaltungswürfel wegführenden fliegenden Leitungen bei
der Benutzung der Packung angebondet bzw. im Thermokompressionsverfahren angeschlossen werden. Die Leitungen
des Rahmens 11 werden dann folglich nur in einer solchen Länge hergestellt, daß sie die metallisierten Bereiche
33 auf dem Bodenteil 1 an ihren inneren Enden überlappen, wobei die sich überlappenden Teile der Leitungen und metallisierten
Bereiche nach dem Thermokompressionsverfahren miteinander verbunden werden, bevor der Leitungsrahmen
und die Bodenplatte mittels Glasfritte oder vorgeformtem Glas, in der oben beschriebenen Weise, dicht verbunden
bzw. verschweißt werden.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Abwandlung der als Ausführungsbeispiel
beschriebenen Packung ist ein gelöteter Metallstopfen oder anderer Einsatz 35 aus einem Material
mit hoher thermischer Leitfähigkeit in einem Loch in der Mitte des Bodenteils 1 angeordnet, wo die integrierte
Schaltung bei der Benutzung angeordnet wird, um die Wärmeabfuhr aus der Schaltung zu verbessern.
Claims (17)
1. Packung für eine integrierte Schaltung mit zwei Teilen (1, 3), die abgedichtet miteinander verbunden sind,
so daß sie eine Hülle für die Unterbringung einer integrierten Schaltung bilden, und mit mehreren Leitungen
(13) zum elektrischen Verbinden einer in der Hülle angeordneten integrierten Schaltung mit außerhalb der Schaltung
liegenden Punkten, wobei sich die Leitungen (13) durch die dichte Verbindung zwischen den Teilen (1,3)
hindurch erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb zumindest eines Teils der dichten Verbindung jede Leitung (13) durch die Hülle (1, 3) so eingezwängt ist, daß sie einer abgewinkelten Bahn folgt.
dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb zumindest eines Teils der dichten Verbindung jede Leitung (13) durch die Hülle (1, 3) so eingezwängt ist, daß sie einer abgewinkelten Bahn folgt.
2. Packung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (1, 3) so geformt sind, daß jede
Leitung (13) einen ersten abgewinkelten Abschnitt außerhalb zumindest eines Teils der dichten Verbindung aufweist
und daß außerhalb des ersten abgewinkelten Abschnitts jede Leitung (13) einen zweiten komplementären
abgewinkelten Abschnitt aufweist, so daß die sich innerhalb der Hülle (1, 3) befindenden Teile der Leitungen
(13) im wesentlichen in einer ersten Ebene und die sich außerhalb der Hülle befindenden Teile der Leitungen im
wesentlichen in einer zweiten Ebene liegen, die parallel
zu und in einem Abstand von der ersten Ebene verläuft.
3. Packung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten abgewinkelten Abschnitte weitgehend rechtwinklige Abschnitte sind.
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten abgewinkelten Abschnitte weitgehend rechtwinklige Abschnitte sind.
4. Packung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Ebene weitgehend koplanar mit einer äußeren Oberfläche der Hülle (1, 3) ist.
5. Packung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die zwei Teile (1, 3) der Hülle einen ersten ebenen Teil (1) und einen zweiten Teil (3) mit einem einen Randflansch
(9) aufweisenden ebenen Abschnitt (5) aufweisen, daß der ebene Abschnitt (5) des zweiten Teils (3) dicht
mit dem ersten Teil verbunden ist, wobei der Flansch eng um den Rand des ersten Teils (1) herum verläuft und die
Leitungen (13) zwischen den benachbarten Flächen des ersten und zweiten Teils (1, 3) angeordnet sind und der
erste und zweite abgewinkelte Abschnitt jeder Leitung (13) jeweils der Form der äußeren Kante des ersten Teils
(l) und der inneren Kante des Flansches (9) des zweiten
Teils (3) angepaßt ist.
6. Packung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Abschnitt (5) des zweiten Teils (3) eine Öffnung (7) aufweist, in der eine integrierte Schaltung, die mit den inneren Enden der Leitungen (13) verbunden wird, aufnehmbar und die durch einen Deckel (25) dicht abschließbar ist, so daß sie eine dichte Hülle bildet, die die integrierte Schaltung aufnimmt.
dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Abschnitt (5) des zweiten Teils (3) eine Öffnung (7) aufweist, in der eine integrierte Schaltung, die mit den inneren Enden der Leitungen (13) verbunden wird, aufnehmbar und die durch einen Deckel (25) dicht abschließbar ist, so daß sie eine dichte Hülle bildet, die die integrierte Schaltung aufnimmt.
7. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (13) außerhalb der Hülle durch mindestens
einen Rahmen (15 oder 17) aus elektrisch isolierendem Material abgestützt sind.
8. Packung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rahmen (15 oder 17) aus einem Polyimid besteht. 10
9. Packung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei derartige Rahmen (15 und 17) vorgesehen sind, und zwar der eine (17) außerhalb des anderen (15), wobei
die Leitungen (13) im Bereich zwischen den beiden Rahmen (15, 17) auseinanderlaufen.
10. Packung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Rahmen (15, 17) jede Leitung (13) mit einem verbreiterten Kontaktfahnenbereich (19) versehen ist.
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Rahmen (15, 17) jede Leitung (13) mit einem verbreiterten Kontaktfahnenbereich (19) versehen ist.
11. Packung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch
wenigstens einen Materialstreifen (21) zusätzlich zu den und mit größerem Querschnitt als die Leitungen (13), der
an dem oder jedem Rahmen (15 oder 17) und der Hülle (1, 3) befestigt ist.
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12. Packung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (21) mit wenigstens einem Loch (23) versehen ist, um die Positionierung der Packung bei der Benutzung zu erleichtern.
dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (21) mit wenigstens einem Loch (23) versehen ist, um die Positionierung der Packung bei der Benutzung zu erleichtern.
13. Packung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Streifen (21) und die Leitungen (13) durch Abschnitte eines Leitungsrahmens (11) gebildet sind, der
die Leitungen (13) und den Streifen (21) und einen äußeren Ring (27), der die äußeren Enden der Leitungen (13)
und des Streifens (21) verbindet und abstützt, aufweist.
14. Packung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (27) mit wenigstens einem Loch (29)
versehen ist, um die Positionierung der Packung bei der Benutzung zu erleichtern.
15. Packung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Teile (1, 3) eine weitgehend rechteckige Form aufweisen und vier derartige Streifen (21) vorgesehen
sind, die sich jeweils von einer Ecke der durch die beiden Teile (1, 3) gebildeten Hülle wegerstrecken.
16. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitungen (13) an ihren inneren Enden mit metallisierten Bereichen (33) verbunden sind, die auf einem
(1) der beiden Teile (1, 3) gebildet sind und nach innen verlaufende Verlängerungen der Leitungen (13) bilden.
17. Packung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß einer (3) der beiden.Teile (1, 3) einen Einsatz (35) aus einem im Vergleich zu dem Rest des einen Teils (3)
thermisch relativ hoch leitfähigen Material aufweist, um die Wärmeabfuhr aus einer in der Packung angeordneten
integrierten Schaltung zu erleichtern.
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