DE2536957C2

DE2536957C2 - Elektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE2536957C2
Application number: DE2536957A
Authority: DE
Inventors: Johan Christiaan Jacobus Asten Finck; Wilhelm 2359 Hartenholm Schreihage; Edward 2202 Barmstedt Uden
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1975-08-20
Filing date: 1975-08-20
Publication date: 1983-05-11
Also published as: FR2321818A1; DE2536957A1; GB1508096A; JPS5225257A; FR2321818B1; JPS5619760B2; IT1071406B; ES450784A1; US4120020A

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

So ausgebildete .Bauelemente werden insbesondere dann verwendet, wenn aus elektrischen und/oder mechanischen Gründen mehrere passive und/oder aktive Schaltungselemente, die im Betrieb größere Wärmemengen abgeben, eng miteinander verbunden sein müssen. Beispiele dafür sind z. B. vollständige Teilschaltungen, wie z. B. Ei.· jangsschaltungen für Fernsehempfänger (siehe z. B. DE-AS 23 34 570), die sich aus elektrischen und/oder technologischen Gründen nicht in einer einzigen, monolithischen integrierten Schaltung realisieren lassen.

Es ist bereits bekannt (US-PS 32 90 756), eine Schaltung, wie z. B. einen Multivibrator, so aufzubauen, daß die einzelnen, zusammen den Multivibrator bildenden passiven und aktiven Schaltungselemente zwischen zwei Leiterbahnen tragenden Substraten angeordnet werden, wobei der Zwischenraum zwischen den Bauelementen von einem isolierenden, wärmeableitenden Material ausgefüllt ist. Bei einem so ausgebildeten Bauelement ist es jedoch erforderlich, daß die einzelnen, zwischen den beiden Leiterbahnen tragenden Substraten angeordneten Bauelemente eine konstante Höhe aufweisen und an ihren beiden Enden mit den Leiterbahnen kontaktierbar sind; es sind also speziell und aufwendig ausgebildete Bauelemente erforderlich.

Weiter ist eine Leiterplatte bekannt (DE-OS 19 30 657), die aus nebeneinander angeordneten Isolierstreifen und Leiterstreifen besteht und die auf beiden Seiten eine Deckfolie trägt Auf den Deckfolien verlaufen Leiterbahnen, die Bauelemente miteinander verbinden, die auf wärmeleitenden ΚοφβΓπ befestigt w sind, welche in Aussparungen der Leiterplatte zwischen den Deckfolien angeordnet sind. Die Leiterplatte eines solchen Bauelementes ist jedoch kompliziert aufgebaut und erlaubt nicht ohne weiteres ihre Anwendung bei Bauelementen für hohe und höchste Frequenzen. 'ω

Aus der US-PS 37 10 193 (siehe Fig. 4) ist es bekannt, einen Leistungstransistor auf einem Kühlkörper anzuordnen, der zusammen mit einem zweiten, durch einen ΚοφβΓ aus schlecht wärmeleitenden Material auf Abstand gehaltenen ΚΟΙι^οφβΓ ein Gehäuse bildet (siehe Fig, I -3),

Aus der DE-OS 19 37 644 ist es bekannt, ein Halbleiterbauelement mit einem K.Qhlkörper so auszubilden, daß Kühlkc^er, Substrat, Anschlußleiter und isolierende Umhüllung eine Einheit bilden.

Schließlich ist es aus »Technische Mitteilungen PTT« 5/1970, Seite 179, Figur 11 bekannt, zwei Bauelemente und Leiterbahnen tragende, mit Anschlußle'ern versehene Substrate an den Rückseiten zu verkleben und Anschlußleiter des einen Substrates mit solchen des anderen Substrates zu verbinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Bauelement der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß seine Fertigung auf wirtschaftliche Art und Weise möglich ist, d. h, daß es aus prüfbaren Teilen hergestellt werden kann, die erst dann zu dem gesamten Bauelement zusammengefügt werden, wenn sie die an sie zu stellenden Anforderungen erfüllen, d. tu wenn sichergestellt ist, daß auch das fertige Bauelement mit hoher Wahrscheinlichkeit die zu erwartenden Eigenschaften zeigt

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des elektronischen Bauelementes ist es möglich, dieses Bauelement zunächst in zwei, leichter zu handhabenden und vc^rüfbaren Teilen herzustellen und dann erst zu dem fertigen Bauelement zusammenzufügen.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellit und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines elektronischen Bauelementes,

F i g. 2 einen Schnitt durch das in F i g. 1 dargestellte Bauelement entlang der Linie U-II und

F i g. 3 einen Schnitt durch das in F i g. 1 dargestellte Bauelement entlang der Linie HI-(Ii.

Wie insbesondere die F i g. 3 erkennen läßt, besteht das elektronische Bauelement im wesentlichen aus zwei die eigentliche Schaltung tragenden Substraten \a und Xb, die auf den beiden Seiten eines langgestreckten Kühlkörpers 5a, 5b angeordnet sind.

Diese Substrate Xa und Xb bestehen aus einem isolierenden Material z. B. Aluminiumoxid (Al₂O₃). Wie die F i g. 2 erkennen läßt, sind auf der Oberseite jedes Substrates (die Fi g. 2 zeigt das Substrat Xa) z.B. durch eine Mehrschicht-Metallisierung aus Cu/Ni/Au Leiterbahnen angebracht, die die einzelnen Schaltungselemente 4 miteinander verbinden und z. B. selbst Schaltungselemente, z. B. Induktivitäten, bilden können. Die einzelnen Schaltungselemente, z. B. in »beam-lead«- Technik ausgeführte passive und aktive Schaltungselemente wie Widerstände, Kondensatoren, Dioden, Transistoren, integrierte Schaltungen, etc., sind z. B. durch Thermokompression mit den Leiterbahnen auf den Substraten la und Xb verbunden. Die Leiterbahnen können als sogenannte Mikrostripleitungen ausgebildet sein. Besonders empfindliche Schaltungselemente, z. B. integrierte Schaltungen in »beam-lead«-Technik mit Luftisolation können bei Bedarf mit einer Kappe 41 überdeckt werden, um sie vor den mechanischen Kräften beim späteren Umhüllen zu schützen.

Mit ihren Rückseiten, die zu Abschirmzwecken oder zur Bildung der Masseelektrode der Mikrostripleitun-

gen voll metallisiert sein können, sind die Substrate la und 16 mit dem aus zwei Teilkörpern 5a und 56 bestehenden wärmeableitenden Körper, z, B. durch Kleben, verbunden. Ober ihre wärmeableitende Funktion hinaus dienen die wärmeableitenden Teilkörper auch als mechanische Stütze für die mechanisch sehr empfindlichen Substrate la und 16,

Um besonders große Schaltungselemente 4b in das elektronische Bauelement aufnehmen zu können, sind die wärmeableitenden Körper mit besonderen Ausneh- ι ο mungen 7 versehen, die dann einem oder mehreren großen Schaltungselementen Ab Platz bieten. Diese Schaltungselemente werden dann an der Rückseite eines der Substrate 1 b oder an dem wärmeableitenden Körper 5b befestigt und durch Verbindungen durch den wärmeableitenden Körper hindurch und durch das Substrat \b hindurch mit der Schaltung verbunden. Die Ausnehmung 7 kann entweder (wie dargestellt) nur eine Einsenkung oder Vertiefung in jedem wärmeableitenden Teilkörper bilden oder durch die Körper hindurchgehen.

Um die so gebildete Schaltungsanordnung kontaktieren zu können, sind beide Substrate la und 16 an ihrer. Rändern mit Anschlußleitungen 3a und 3b, z. i. durch Ultraschall-Bonden, verbunden. Um die Leiterbahnen auf der Oberseite jedes Substrates mit der Metallisierung und gegebenenfalls besonderen Leiterbahnen auf der Unterseite jedes Substrates zu verbinden, sind besondere Kontaktbänder 12 vorgesehen, die um den Rand des Substrates herumgreifen, um diese Verbin- sn dung zu bewirken. Es ist jedoch auch möglich, innerhalb jedes Substrates besonders Durchbrechungen, z. B. Bohrungen, vorzusehen, die innen metallisiert sind und so eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Ober- und der Unterseite des Substrates bewirken.

Der wärmeableitende Körper besteht, wie dies in den Figuren auch dargestellt ist, aus zwei Teilen 5a und 5b, so daß zunächst jeder Teilkörper 5a bzw. 5b mit dem mit ihm verbundenen Substrat la bzw. Ib und den zugehörigen Anschlußleitern 3a bzw. 3b eine Einheit bildet. Zweckmäßigerweise wird jede dieser Einheiten, bevor beide Einheiten zusammengefügt werden, schon mit einer isolierenden Umhüllung 6a bzw. 6b aus einem im Spritzpreßverfahren aufgebrachten durop'ftstischen Kunststoff versehen. Diese Umhüllung besteht aus 4ί einem im Spritzverfahren (transfer moulding) aufgebrachten duroplastischen Kunststoff, wie es bei der Herstellung von z. B. integrierten Schaltungen in dual-in-line-Technik üblich ist

Wird in eine Ausnehmung 7 eines oder beider wärmeableitenden Teilkörper 5a und 56 ein Bauelement 46 eingesetzt, so wird beim Umpressen des Substrates 16 und des Kühlkörpers 56 der Teil der Oberseite des Substrates 16, der der Fläche gegenüberliegt, auf die das Bauelement 46 aufgesetzt wird, freigelassen, um später nach dem Einsetzen dieses Bauelementes 46 eine elektrische Verbindung mit den Leiterbahnen auf der Oberseite des Substrates 16 zu ermöglichen. Nach der Montage des Bauelementes 46 kann dann diese öffnung 15 in der Umhüllung 66 mit einem geeigneten Kunststoff ausgefüllt werden.

Jede dieser Teileinheiten kann dann vorgeprüft und/oder vorabgeglichen werden und wird dann mit der anderen Einheit dadurch zu dem vollständigen Bauelement verbunden, daß beide wärmeableitenden Teilkörper 5a und 56 zusammengefügt und die entsprechenden Anschlußleiter 3a und 36 an Punkten 11 miteinander verbunden werden. Das Zusammenfügen der wärmeableitenden Teilkörper 5a und 56 kann dadurch erfolgen, daß beide Teilkörper durch in Bohrungen 8 eingebrachte Nieten, z. B. Hohlnieten, miteinander verbunden werden. Die durchgehenden öffnungen ^:n den Hohlnieten können dann dazu dienen, das ferrge Bauelement mit seinem wärmeableitenden Körper auf einer weiteren, wärmeabführenden Unterlage zu befestigen.

Das Verbinden der Anschlußleiter 3a und 36 an den Punkten 11 geschieht vorzugsweise durch Löten oder Schweißen. Vorzugsweise stoßen dabei die Anschlußleiter stumpf gegeneinander, um einen definierten Wellenwiderstand zu gewährleisten.

Die noch freiliegenden Anschlußleiterverbindungen 11 können dann mit einem (nicht dargestellten) geeigneten Kunststoff abgedeckt werden.

Es ist jedoch auch möglich, die beiden Teileinheiten durch eine weitere Umhüllung aus einem geeigneten Material, z. B. wieder einem im Spritzpreßverfahren aufgebrachten duroplastischen Kunststoff zu dem endgültigen elektronischen Bauelement zu verbinden. Wenn es erforderlich ist, in das Bauelement aufgenommene Schaltungselemente, so z. B. das in den Au.^cnehmungen 7 der wärmeableitenden Körper 5a und 56 liegende Schaltelement 46, zu Abgleichszwecken von außer- zugänglich zu halten, so weisen ein oder beide Kühlkörper 5a, 56 und gegebenenfalls die Umhüllung 6a bzw. 66 eine öffnung 9 auf, über die das Schaltungselement mit geeigneten Abgleichmitteln erreicht werden kann, insbesondere kann in diese Öffnung 9 ein von außen betätigbares Abgleichmittel 14, z. B. eine Schraube aus geeignetem Material, eingesetzt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Elektronisches Bauelement mit zwei, mit Schaltungselementen und mit Anschlußleitern verbundenen, Leiterbahnmuster tragenden, isolieren- den Substraten und einem zwischen ihnen angeordneten, sie miteinander verbindenden wärmeableitenden ΚοφβΓ, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeableitende ΚοφβΓ (S) aus zwei miteinander verbundenen Teilkörpern (5a, 5b) besteht, daß ι ο jeder Τεί&δφβΓ (5a, Sb) mit dem an ihm anliegenden Substrat (la, 16Jt den zugehörigen Anschlußleitern (3a, 3b) und einer diese Teile verbindenden, isolierenden Umhüllung (6a, 6b) eine Einheit bildet und daß die Anschlußleiter (3a), die mit dem ersten Substrat (laj'verbunden sind,soweit erforderlich, mit den mit dem zweiten Substrat (ib) verbundenen Anschlußleitern (3i>^verfaunden sind.
2. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beide Einheiten miteinander verbindenden Anschlußleiter (3a) von einer weiteren isolierenden Umhüllung (6a) umgeben sind.