DE2008496A1

DE2008496A1 - Packaging system for hybrid integrated circuits

Info

Publication number: DE2008496A1
Application number: DE19702008496
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. 7931 Oberdischingen. P Lewicki
Original assignee: MICROELECTRONIC DIPL ING ANDRE
Current assignee: MICROELECTRONIC DIPL ING ANDRE
Priority date: 1970-02-24
Filing date: 1970-02-24
Publication date: 1971-09-30

Description

"Packungssystem für hybrid integrierte Schaltungen" Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kapselung hybrid integrierter Schaltungen einschließlich Multichipschaltungen."Packaging system for hybrid integrated circuits" The invention relates to an arrangement for encapsulating hybrid integrated circuits including Multichip circuits.

Es ist bekannt eine oder mehrere llybridschaltungen durch Tauchen, Umgießen oder trmpressen mit Kunstharzen mechanisch, oder durch Einbau in hermetische Metall-, Keramik- oder Glaskapseln unter bedeutend höherem Aufwand mechanisch und klimatisch, zu schützen.It is known one or more hybrid circuits by diving, Casting or extrusion molding with synthetic resins mechanically or through installation in hermetic ones Metal, ceramic or glass capsules with significantly greater effort mechanically and climatic, to protect.

Beide blethoden erfordern ein über das Substrat der Hybridschaltung hinausgehendes Volumen, die hermetischen Kapseln zusätzlich erhebliche Material- und Verarbeitungskosten.Both methods require an over the substrate of the hybrid circuit excess volume, the hermetic capsules additional considerable material and processing costs.

Die Kunstharzkapselung ist zudem meist auf Umgebungstempe raturen über den militärischen Minimalwerten begrenzt, weil die mechanisch günstigen Harze darunter verspröden und Kälterisse erhalten und dadurch Schrumpfungen die Hybridschaltungen zerstören können während die kältefesten Vergußmassen zu geringe mechanische Festigkeit aufweisen.The synthetic resin encapsulation is also mostly at ambient temperatures limited above the military minimum values because the mechanically favorable resins underneath become brittle and cold cracks are retained, and thereby shrinkage of the hybrid circuits can destroy, while the cold-resistant casting compounds have too little mechanical strength exhibit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diese Nachteile zu vermeiden. Dariiber hinaus weist sie zusätzliche Vorteile auf.The invention is based on the object of avoiding these disadvantages. It also has additional advantages.

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß als Boden und Deckel des J ackungssystems die Substrate der Hybridschaltung selbst dienen.This is done according to the invention in that the bottom and cover of the J ackungssystems serve the substrates of the hybrid circuit itself.

Wie Figur A im Querschnitt zeigt werden dadurch die auf den Innenseiten der Substrate 1 und 2 befindlichen Schaltelemente 8 und o durch das mechanisch und klimatisch hochbeständige Substramaterial (z.B. Keramik oder Glas) geschützt. Zugleich werden Volumen, Gewicht, und Kosten fur eine zusätzliche Kapsel eingespart. Werden zudem die Filmelemente 8 durch eine hermetische Schicht 6 (z.B. aufgeschmolzene oder durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte Glasur) geschützt und Einbauteile 9 benutzt, die selbst herrnetisch gekapselt sind, so ist ein vollhermetischer und im militärischen Temperaturbereich einsetzbarer Aufbau der Hybridschaltung erzielt.As Figure A shows in cross-section, the on the inside are thereby the substrates 1 and 2 located switching elements 8 and o by the mechanical and Highly climatically resistant substrate material (e.g. ceramic or glass) protected. Simultaneously will Volume, weight and cost of an additional capsule saved. Will also the film elements 8 by a hermetic layer 6 (e.g. fused or through Cathodic sputtering applied glaze) protected and built-in parts 9 used, the themselves are encapsulated in a gentlemanly manner, so is a fully hermetic one and in the military one Temperature range usable structure of the hybrid circuit achieved.

Zum Schutz gegen das Eindringen leitfähiger Partikel (z.B.To protect against the ingress of conductive particles (e.g.

Lötzinnspritzer von Schaltkarten), von Schwall- und Tropfwasser sowie von Salzsprühern kann der Raum zwischen den Substraten zusätzlich durch Kunstharz ausgefüllt werden.Solder splashes from circuit cards), from gushing and dripping water as well as The space between the substrates can also be replaced by synthetic resin from salt sprayers fill out.

Hierzu können nun auch die kältefesten, mechanisch empfindlichen Vergußmassen benutzt werden, weil sie durch die festen Substrate nach außen abgedeckt sind.The cold-resistant, mechanically sensitive casting compounds can now also be used for this purpose be used because they are covered by the solid substrates to the outside.

Die mechanische und elektrische Verbindung zwischen Boden-und Decksubstrat kann z.B. durch das Verlöten Verschweißen, Vernieten od. ä. der Steigleitungen 2 oder der furchgehenden Anschlüsse 5 mit beiden Substraten erfolgen. Ist nur ein mechanischer Zusammenhalt er forderlich, so kann dieser durch die Haftfestigkeit des Vergußharzes allein erreicht werden.The mechanical and electrical connection between the bottom and top substrate can e.g. by soldering, welding, riveting or similar of the risers 2 or the through connections 5 are made with both substrates. Is only one mechanical cohesion is required, this can be achieved by the adhesive strength the potting resin alone can be achieved.

Als weitere Substratflächen für Filmelemente können die Außenseiten der Substrate 1, 2 dienen, wobei die Filmmuster wieder durch hermetische Überzüge schützbar sind und die elektrischen Verbindungen zwischen Außen- und Innenseite durch Metallisierungen 7 an den Substratkanten oder durch Löcher ihm Substrat herstellbar sind. Damit erzielt das erfindungsgemäße Packungssystem insgesamt 4 für die Hybridschaltung nutzbare Flachen in einem Volumen, das kleiner ist als es eine normal gekapselte, nur einseitig bedruckte und bestückte Hybridschaltung benötigt. Selbstverständlich können insbesondere auf der nach dem Einbau in eine Schaltkarte geschützten llnterseite des Bodensubstrats weitere Einbauteilemontiert werden, u.U. aber auch auf der Oberseite des Decksubstrats.The outer sides the substrates 1, 2 are used, the film pattern again by hermetic coatings can be protected and the electrical connections between outside and inside by means of metallizations 7 on the substrate edges or through holes in the substrate are. The packaging system according to the invention thus achieves a total of 4 for the hybrid circuit usable areas in a volume that is smaller than a normally encapsulated, only one-sided printed and assembled hybrid circuit required. Of course can in particular on the underside which is protected after installation in a circuit card Further built-in parts can be mounted on the bottom substrate, but possibly also on the top of the cover substrate.

x) (Lötzinnmeniskus 3) In den übrigen Figuren, die andere Ausführungsbeispiele wiedergeben, bezeichnen gleiche Zahlen die gleichen Bauelemente.x) (solder meniscus 3) In the remaining figures, the To represent other embodiments, like numerals denote the same Components.

Ausführung 13 zeigt, wie A, eine Dual-in-line-ähnliche Version mit außen um die Kanten des Bodensubstrats heruntergebogenen äußeren Anschlüssen. FigurC zeigt eine Flatpack-artige Anordnung mit seitlich in der Substratebene herausgeführten Anschlüssen. Bild D soll eine Ausführung für den stehenden Einbau illustrieren. Version 13 shows, like A, a dual-in-line-like version with outer connections bent down around the edges of the bottom substrate on the outside. Figure C. shows a flat pack-like arrangement with laterally led out in the substrate plane Connections. Figure D is intended to illustrate a version for standing installation.

Komplexere Hybridschaltungen können, wenn nötig, durch Einfügen weiterer Zwischensubstrate 10 verwirklicht werden, wie es Figur L darstellt.If necessary, more complex hybrid circuits can be created by adding more Intermediate substrates 10 are realized, as Figure L shows.

Für Anwendungsfälle, in denen der Raum zwischen den Substraten insgesamt hermetisch von der Umwelt abgeschlossen werden soll - wie es heim Einbau nackter Halbleiterelemente erwünscht ist - kann nach Figur F ein Rähmchen 11 zwischengefügt und mit den benachbarten Substraten in bekannter weise versiegelt werden (z.B. durch Glaslote oder metallische Lote; Ziffer 12). Das Zwiachenrähmchen ist vorzugsweise aus Material mit gleichem oder fast gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Substrate (z.B. aus Keramik oder Kovar vernickelt und vergoldet). Die äußeren Anschlußelektroden können beispielsweise als Filmbahnen 13 ggf. isoliert heraugeführt und mit den Anschußelementen 5 kontaktiert werden. Die Anschl-ußelemente 5 können aber auch wie in Figur A durch Löcher im Bodensubstrat direkt aus dem.abgeschlossenen Inneraum heraustreten, wobei die äußeren Anschlüsse mit dem Substrat hermetisch dicht abschließen (z.B. durch Verlöten). Auch können die Anschlußelemente 5 durch das Zwischenrähmchen hindurch: (älgilich wie in Fig.C parallel zu den Substratebenen) in den Innenraum gelangen und dort kontaktiert werden.For applications where the space between the substrates is total It should be hermetically sealed from the environment - as it is in the home installation bare Semiconductor elements is desired - a frame 11 can be inserted according to FIG and sealed to the adjacent substrates in a known manner (e.g. by Glass solders or metallic solders; Section 12). The intermediate frame is preferred made of material with the same or almost the same coefficient of thermal expansion as the Substrates (e.g. made of ceramic or Kovar nickel-plated and gold-plated). The external connection electrodes can, for example, be introduced as film webs 13, if necessary isolated, and with the connecting elements 5 to be contacted. The connection elements 5 can also, as in FIG Holes in the soil substrate emerge directly from the closed interior space, whereby hermetically seal the external connections with the substrate (e.g. by Solder). The connecting elements 5 can also pass through the intermediate frame: (similarly as in Fig. C parallel to the substrate planes) get into the interior and be contacted there.

Claims

1) packaging system for hybrid integrated circuits characterized that substrates of the hybrid circuit itself are used as the housing base and cover.

2) Packing system according to 1) characterized in that the film elements are protected by a hermetic cover layer.

3) packing system according to 1) characterized in that the space between Floor and cover substrate is completely or partially filled with a potting compound.

4) Packing system according to 1), characterized in that Uoden- and cover substrate by fastening and contacting with the risers and / or the external ones Connection elements are brought together in cohesion.

5) Packing system according to 1), characterized in that the bottom and top substrate are held together by the potting compound.

6) Packing system according to 1), characterized in that the outsides Carrying film and / or built-in switching elements from the bottom and top substrate.

7) Packing system according to 1), characterized in that the top or bottom substrate does not carry any switching elements.

8) packing system according to 1) characterized in that the outer Connection elements emerge through that soil substrate.

o) Packing system according to 1) characterized in that the outer Connection elements emerge between the substrates and are bent downwards.

10) packing system according to 1) characterized in that the outer Connection elements emerge between the substrates and parallel to them.

11) packing system according to 1) and 11), characterized in that the Hybrid circuits can be mounted vertically.

12) packing system according to 1) characterized in that there is hardly any intermediate Bottom and cover substrate are arranged further substrates.

13) packing system according to 1) thereby. marked that soil and Deck substrate are so hermetically attached to an intermediate frame that in Inside, a closed, hermetically sealed cavity is created.

14) Packing system according to 1) and 13), characterized in that frame material and / or sealing technology do not guarantee a hermetic seal,

15) packing system according to 1), 13) and 14) characterized in that the film connection electrodes under the intermediate frame passed through to the outside and there with the outer connecting elements are contacted.

16) packing system according to 1), 13) and 14) characterized in that the outer connection elements through holes in the substrates into the inner cavity step and there are contacted with the film tracks.

17) packing system according to 1), 13), and 14) characterized in that that the outer connecting elements penetrate the intermediate frames.