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DE2817480C2 - Hybridschaltung, die mit einer Halbleiterschaltung versehen ist - Google Patents

Hybridschaltung, die mit einer Halbleiterschaltung versehen ist

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DE2817480C2
DE2817480C2 DE2817480A DE2817480A DE2817480C2 DE 2817480 C2 DE2817480 C2 DE 2817480C2 DE 2817480 A DE2817480 A DE 2817480A DE 2817480 A DE2817480 A DE 2817480A DE 2817480 C2 DE2817480 C2 DE 2817480C2
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

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Die Erfindung betrifft eine Hybridschaltung, bestehend aus einem mit Leitern versehenen isolierenden Substrat, auf dem eine Halbleiterschaltung angebracht ist, die aus einer mit Leiterbahnen versehenen isolierenden Folie besteht, deren Leiterbahnenden mit den Leitern des Substrates verbunden sind und aus einem Halbleiterelement, das mit den Leiterbahnen der Folie verbunden ist und mit der von der Folie abgekehrten Seite am Substrat befestigt ist und Distanzgliedern, die wenigstens teilweise unter dem Halbleiterelement liegen und auf denen das Halbleiterelement ruht.
Aus GB-PS 14 12 363 ist eine Hybridschaltung bekannt, bei welcher ein Halbleiterelement mit Leitern verbunden ist, die auf einem isolierenden Substrat angebracht sind, wobei sich auf dem Substrat Distanzglieder befinden, auf denen das Halbleiterelement ruht. Die Distanzglieder werden mittels eines Fotoätzverfahrens hergestellt. Dieser Prozeß ist kompliziert und daher für eine rationelle Großserienfertigung nicht optimal.
Aus der niederländischen Patentanmeldung 69 15 992 ist eine Hybridschaltung bekannt, bei der das Halbleiterelement mit Hilfe von Lot oder eines leitenden Klebers eo am Substrat befestigt ist, während die Enden der Leiterbahnen auf einer Folie mit Leitern auf dem Substrat verlötet sind. Dabei kann sich das Problem ergeben, daß beim Befestigen Lot oder leitender Kleber unter dem Halbleiterelement weggedrückt wird und einen Kurzschluß mit den Leiterbahnen der Folie bildet. Um bei einer Verbindung zu verhindern, daß Lot oder Kleber zu stark weggedrückt wird, wurde bereits vorgeschlagen, lose Distanzglieder zwischen einem Halbleiterelement und einem Substrat anzuordnen. Diese Lösung arbeitet jedoch nicht mit reproduzierbaren Ergebnissen und eignet sich deshalb auch nicht zur Anwendung bei der Massenherstellung.
Bei gewünschten geringen Abmessungen der Halbleiterschaltung liegen die Enden der Leiterbahnen in der Nähe von Rändern der Folie nahe beieinander. Die Verbindung dieser Leiterenden mit Leitern auf dem Substrat besteht vorzugsweise aus einer Lötverbindung. Auch in diesem Falle ist es sehr schwierig, zu verhindern, daß das Lot während des Verbindungsvorgangs weggedrückt wird, wodurch die Möglichkeit eines Kurzschlusses an der betreffenden Stelle groß ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hybridschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei eine Folie mit einem Halbleiterelement auf einfache Weise auf einem Substrat befestigt werden kann und eine einfache Herstellung der Distanzglieder ermöglicht wird und bei der Kurzschlüsse, die durch die Art der Montage des Halbleiterelementes auf dem Substrat verursacht werden können, vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst
Bei einem Substrat für eine Hybridschaltung werden die Leiter, die Widerstände und das Dielektrikum häufig in Dickfilmtechnik mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens angebracht Das Anbringen der Distanzglieder kann nun zugleich mit dem Anbringen für weitere Zwecke benötigter Dickfilmschichten erfolgen, so daß bei der Herstellung kein gesonderter Verfahrensschritt erforderlich ist
Die Distanzglieder unter dem Halbleiterelement bilden Tragflächen; ihre Höhe definiert genau den Abstand zwischen dem Halbleiterelement und dem Substrat. Durch diese definierte Höhe kann nun eine derartige Menge Befestigungsmaterial, z. B. Lot oder Kleber, verwendet werden, daß die Befestigungsfläche des Halbleiterelements völlig oder nahezu völlig mit dem Substrat verbunden ist, wobei ein Kurzschluß mit den Leiterbahnen der Folie mit Sicherheit vermieden wird.
Eine Löt- oder Klebverbindung genügender Dicke ist weiter günstig, um eine thermische Ermüdung der Verbindung zu vermeiden. Die langgestreckten Distanzglieder, die zwischen den Leitern auf dem Substrat an der Stelle der Verbindung mit der Folie liegen, verhindern, daß dazwischen liegendes Befestigungsmaterial, z. B. Lot, von der Folie weggedrückt werden kann. Es wird eine Verbindung zwischen den Leitern des Substrates und den Leiterbahnen der Folie hergestellt, wobei ein Kurzschluß zwischen nebeneinanderliegenden Leitern nicht auftreten kann. Eine geeignete Höhe der langgestreckten Distanzglieder setzt weiter das Durchbiegen der Folie und damit die Spannungen in der Folie herab.
Bei einer günstigen Ausführungsform sind die Distanzglieder als ein im wesentlichen rechteckiger Streifen ausgebildet, wobei von jeder der Innenseiten dieser Streifen ein fingerförmiger Teil bis unter das Halbleiterelement reicht, während sich eine Anzahl weiterer fingerförmiger Teile von mindestens zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten her in Richtung der Folienränder erstrecken. Diese Ausbildung des Musters von Distanzgliedern weist den Vorteil auf, daß unter dem rechteckigen Streifen ein oder mehrere Leiter liegen können, weil sie nicht mit den Leiterbahnen auf der Folie in Kontakt kommen können.
Bei einem Substrat für eine Hybridschaltung werden die Leiter, die Widerstände und das Dielektrikum meistens in Dickfilmtechnik mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens angebracht Nach einer günstigen Ausführungsform der Erfindung sind die Distaniiglieder aus einem dicken Film eines Materials hergestellt, das zugleich für andere Zwecke auf dem Substrat verwendet wird. Das Anbringen der Distanzglieder kann nun zugleich mit dem Anbringen für weitere Zwecke benötigter Dickfilmschichten erfolgen, so daß bei der Herstellung kein gesonderter Verfahrensschritt erforderlich ist
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch einen Teil der Hybridschaltung, wobei eine Befestigungsweise der Folie mit dem Halbleiterelement dargestellt ist,
Fig.2 eine Draufsicht auf einen Teil der Fig. 1, und
F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform von Distanzgliedern auf einem Substrat an der Stelle, an der die Folie mit dem Haibleiterelement befestigt wird.
In der Ausführungsform nach Fig.? ist ein isolierendes Substrat 1 mit Leitern 2 und 3 dargestellt, wobei das Substrat z. B. aus Aluminiumoxid besteht und die Leiter z. B. aus einer Palladium-Silberschicht bestehen. Auf einem derartigen Substrat sind meistens weitere nicht dargestellte Überzüge in Dickfilmtechnik, z. B. mit Hilfe eines Siebdrückverfahrens, angebracht Diese Überzüge können aus nach einem gewünschten Muster angebrachten weiteren Leitern, Widerständen und Isolierschichten, wie Glas, bestehen. Zugleich, mit z. B. eurer Isolierschicht kann nun auch ein Muster von Distanzgliedern 6, 7 an der Befestigungsstelle einer Halbleiterschaltung angebracht werden, die aus einer isolierenden biegsamen Folie 4 besteht und ein Halbleiterelement 5 trägt Die Folie 4 besteht z. B. aus einem Polyimid mit einer Dicke von 25 μπι, auf dem sich Leiterbahnen 8 mit einer Dicke von 8 μπτ befinden. Ein Teil eines möglichen Musters von Distanzgliedern 6, 7 aus Isoliermaterial ist in Fig.2 in Draufsicht dargestellt; eine andere to Ausführungsform zeigt F i g. 3.
In den F i g. 1 und 2 sind die Distanzglieder als Balken 6 und 7 ausgebildet. Die Folie 4 wird mit ihren Seitenrändern oberhalb der Distanzglieder 7 angeordnet; das Halbleiterelement 5 ruht auf Enden der Distanzglieder 6. An der Stelle der Befestigung des Halbleiterelements ist auf dem Substrat, z. B. Lot, z. B. mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens angebracht. Die Lötoberfläche ist kleiner als die Oberfläche des Halbleiterelements gewählt; die Höhe derselben ist größer als die Dicke der Balken 6. Auch oberhalb der Leiter 2 ist Lot angebracht das den Raum zwischen den Balken 7 ausfüllt
Die von der Folie 4 abgekehrte Seite des Halbleiterelements drückt beim Befestigen am Substrat das Lot weg, bis das Halbleiterelement 5 auf den Distanzgliedern 6 ruht Das Lot wird dann bis zu etwa dem Rande des Halbleiterelements 5 weggedrückt sein; die Möglichkeit eines Kurzschlusses mit Leiterbahnen auf der Folie ist ausgeschlossen.
Die Enden der Leiterbahnen 8 auf der Folie 4 werden an den Leitern 2 des Substrats 1 mit Hilfe zwischen den Balken 7 angebrachten Lots befestigt Die Balken 7 verhindern, daß Lot einen Kurzschluß zwischen benachbarten Leitern 2 bilden kann.
Der Abstand zwischen dem Halbleiterelement 5 und dem Substrat 1 und somit die Dicke der Distanzglieder 6 wird vorzugsweise zwischen 20 und 40 μπι gewählt Die Dicke z.B. einer durch Siebdrucken angebrachten Lötpaste ist dann etwa 150 bis 200 μπι, wobei die Paste 40 Vol.-% Lötpulver enthält Die ursprüngliche Lötoberfläche weist dann vorzugsweise eine Größe von weniger als 50% der Oberfläche des Halbleiterelements auf.
Fig.3 zeigt eine günstige Ausführungsform des Musters von Distanzgliedern. Die Außenabmessungen dieses Musters entsprechen nahezu den Abmessungen der Folie 4. Ein rechteckiger Rahmen 10 enthält vier nach innen hervorragende fingerförmige Teile 11, auf denen das Halbleiterelement zu liegen kommt Auf der Außenseite ist der Rahmen mit fingerförmigen Teilen 12 und Eckteilen 13 versehen, auf denen die Seiten der Folie ruhen. Zwischen den Teilen 12 wird das Lot zum Verbinden der Leiter mit den Folienleiterbahnen angebracht Dieses aus einem Ganzen bestehende Muster läßt sich einfach anbringen. Der Rahmen 10 bildet dabei eine zusätzliche Sicherung gegen Kurzschluß zwischen den Folienleiterbahnen und etwaigen weiteren Leitern auf dem Substrat.
Die Distanzglieder sind in der Zeichnung als langgestreckte Teile dargestellt Für die das Halbleiterelement tragenden Distanzglieder ist dies nicht notwendig; jede gewünschte Form kann dabei Anwendung finden, wie z. B. mindestens drei kleine nur unter dem Halbleiterelement liegende Erhöhungen. Auch braucht dabei das Material der Distanzglieder nicht isolierend zu sein; die Distanzglieder können ohne weiteres aus Widerstandsmaterial oder elektrisch leitendem Material bestehen. Weiter kann statt Lot auch eine Kleberverbindung verwendet werden, die elektrisch und/oder thermisch leitend ist
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Hybridschaltung, bestehend aus einem mit Leitern versehenen isolierenden Substrat, auf dem eine Halbleiterschaltung angebracht ist, die aus einer mit Leiterbahnen versehenen isolierenden Folie besteht, deren Leiterbahnenden mit den Leitern des Substrates verbunden sind und aus einem Halbleiterelement, das mit den Leiterbahnen der Folie verbunden ist und mit der von der Folie abgekehrten 1 Seite am Substrat befestigt ist und Distanzgliedern, die wenigstens teilweise unter dem Halbleiterelement liegen und auf denen das Halbleiterelement ruht, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzglieder (6) auf dem Substrat (1) aus einem, 1S dem gewünschten Abstand entsprechend dicken Film eines Materials gebildet sind, das zugleich für andere Teile der Hybridschaltung verwendet wird, die Distanzglieder (7) auch zwischen den Substratanschlüssen (2) auf der Halbleiterschaltung angeordnet und sowohl der Raum zwischen den Distanzgliedern (7), den Substratanschlüssen (2) und den Anschlüssen auf der Folie (8), als auch zwischen Substrat (1) und Halbleiterelement (5), ganz mit jeweils geeignetem Befestigungsmaterial ausgefüllt ist
2. Hybridschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzglieder als ein im wesentlichen rechteckiger Rahmen (10) ausgebildet sind, von dessen Innenseiten jeweils ein fingerförmiger Teil (11) bis unter das Halbleiterelement reicht und die Außenseiten mit fingerförmigen Teilen (12) und Eckteilen (13) versehen sind.
DE2817480A 1977-05-02 1978-04-21 Hybridschaltung, die mit einer Halbleiterschaltung versehen ist Expired DE2817480C2 (de)

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