DD267376A1 - Keramisches mehrlagengehaeuse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Gestaltung eines keramischen Mehrlagengehaeuses. Das Gehaeuse besteht aus versinterten Folien, in denen ein Gesenk zur Aufnahme eines Schaltkreises vorhanden ist. Es ist mindestens eine Verdrahtungsfolie mit darauf befindlichen Leiterbahnen vorgesehen. Erfindungsgemaess sind die Leiterbahnen bzw. die Verbindungen zwischen Leiterbahnen und Anschlussarmaturen, die zu einem vor Ueberstrom in Abhaengigkeit von der thermischen Belastung zu schuetzenden Ausgang des Schaltkreises und/oder dessen Betriebsstromzufuehrung fuehren, an geeigneter Stelle unterbrochen. Zur Wiederherstellung der elektrischen Verbindung wird ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten angebracht.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Mikroelektronik. Sie betrifft ein keramisches Mehrlagengehäuse, das aus mehreren übereinanderliegenden und versinterten Folien besteht, in denen ein Gesenk zur Aufnahme eines Schaltkreises vorhanden ist, wobei mindestens eine Verdrahtungsträgerfolie mit darauf befindlichen Leiterbahnen vorgesehen ist, die insbesondere Bondflächen des Gehäuses mit Lötflächen der Anschlußarmaturen verbinden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Herstellung und die Konstruktion von keramischen Mehrschichtsubstraten bzw. von Mehrlagengehäusen I Jt allgemein bekannt. Dabei werden je nach Anforderung Keramikfolien ubereinandergestapelt, wobei Folien mit elektrisch leitenden Strukturen mit Isolierfolien abwechseln. Innerhalb der Fläche der Folien ist dabei eine Aussparung vorgesehen, in die ein Schaltkreis eingesetzt wird. Der Schaltkreis wird danach mit weiteren Keramikfolien abgedeckt, wodurch ein Gehäuse für ihn realisiert wird.

Die eingesetzten Schaltkreise sind oftmals empfindlich ge^cr» zu hohe Ströme und gegen hohe thermische Belastungen. Zum Überstromschutz ist der Einsatz von Kaltleiterbauelement.'n bekannt. Der Kaltleiter übernimmt das sichere Abschalten der zu schützenden elektrischen Schaltung bei einem definierten Stromwert, der i. a. etwa 20 bis 50% über den Normalwert des Betriebsstromes liegt.

Ebenfalls Stand der Technik ist die Nutzung des Kaltleiters als Temperaturwächter, wobei der Widerstandssprung in der R-(T)-Kennlinie angewendet wird. Der Widerstandswert eines solchen Bauelementes muß dabei von einer Steuerelektronik ausgewertet werden Entsprechend den Auswerteergebnissen worden dann dio erforderlichen Schaltvorgänge ausgelöst. Als Nachteil erweist sich hier insbesondere der schaltungstechnische Aufwand, dereinen Einsatz in der Mikroelektronikausschließt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein keramisches Mehrlagengehäuse zu schaffen, das es gestattet, einen in ihm eingesetzte.! Schaltkreis ohne schaltungstechnischen Aufwand vor Überstrom in Abhängigkeit von der thermischen Belastung so zu schützen, daß der Schaltkreis im gesamten ßetriebsiemperaturberaich vor elektrischer und thermischer Überbelastung gesichert ist und daß der Einsatz des Schaltkreises mit Gehäuse in mikroelektronischen Schaltungen möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht dann, ein keramisches Mehrlagengehäuse so neu zu gestalten, daß das Ziel der Erfindung erreicht wird.

Das keramische Mehrlagengehäuse besteht aus richreren übereinanderliegenden und versierten Folien, in denen ein Gesenk zur Aufnahme eines Schaltkreises vorhanden ist. Dabei ist mindestens eine Verdrahtungsträgerfolie mit darauf befindlichen Leiterbahnen vorgesehen, die insbesondere Bondflächen des Gehäuses mit Lötfläc'ien der Anschlußarmatur verbinden.

Erfindungsgemäß sind die Leiterbahnen bzw. die Verbindung zwischen Leiterbahn und Anschlußarmatur, die zu einem vor Überstrom in Abhängigkeit von der thermischen Belastung zu schützenden Ausgang des Schaltkreises und/oder dessen Betriebsstromzuführung führen, an geeigneter Stelle unterbrochen. Zur Wiederherstellung der elektrischen Verbindung ist ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten angebracht.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Unterbrechung der Leiterbahn auf der Verdrahtungsträgerfolie durch eine Aussparung in der Leiterbahn realisiert, wobei die Aussparung dlo Form zweier ineinandergreifender, sich nicht berührender Kämme aufweist. Auf der Verdrahtungsträgerfolie befindet sich eine Isolierfolie, die an der gleichen Stelle eine Aussparung besitzt. Auf dieser Anordnung und insbesondere über den Aussparungen ist eine Deckfolie aus Kaltleiter. =iterial so angebracht, daß sio die Enden der unterbrochenen Verbindungsleitbahn wieder elektrisch leitend verbindet.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Unterbrechung des Stromweges zwischen Verbindungsleitbahn und Anschlußarmatur besteht, wobei zur Wiederherstellung der elektrischen Verbindung ein Kaltleiter in SMD-Bauform auf dem Gehäuseverschluß angebracht ist.

Ausführungsbelsplel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Es wird ein keramisches Mehrlagengehäuse hergestellt, indem mehrere, bestimmte Funktionen erfüllende AI₂C₃-FoIiOn

übereinandergeschlchtet werden. Durch überelnanderliegende Aussparungen in den Folien entsteht ein Gesenk, in das einintegrierter Schaltkreis eingesetzt wird. Durch eine unmittelbar darübi r angeordnete Verdrehtungsträgerfolie werden die

Bondflächan des Gehäuses mit den Lötflächen der Anschlußarmaturer, elektrisch leitend verbunden. Dabei weist eine Leiterbahn

auf dieser Folie in einer Verbindungsleitung zu einem Schaltkreisausgang eine Unterbrechung auf. Diese Unterbrechung besitzteine feingliedrige Struktur, die die Form zweier ineinandergreifender, sich aber nicht berührender Kämme hat.

Auf diese Folienanordnung und insbesondere auf diese Kammstruktur wird nun eine Folie aus Kaltleite.material aufgelegt und

mit dem anderen Folienaufbau versintert.

Realisiert man in der Kammstruktureine Spaltlänge von 20mm undeine Strukturbreiteven 1 mm, so wird auf einer Folienfläche

von 5 χ 5 mm² bei 25⁰C ein Kaltleiterwiderstand von 50 Ohm, bei einer Foliendicke von 0,1 mm, erreicht. Damit erhält man bei25⁰C Gehäusetemperatur einen maximalen Schaltstrom von 0,9 A. Dimensioniert man den Kaltleiter in bekannter Weise so, daßdie charakteristische Temperatur des Widerstandssprunges in der R (T)-Kennllnie bei 125⁰C liegt, so nimmt der Abschaltstromfür den Schaltkreis mit steigender Temperatur des Gehäuses (Folienanordnung) ab. Bei 7O⁰C spricht die Sicherungsfunktion der

Anordnung im Beispiel bereits bei 40OmA an. Bei 100⁰C wird der maximal zulässige Ausgangsstrom auf < 10mA begrenzt. Die Sicherungsfunktion tritt als selbsthaltende, vom Betriebszustand des Bauelementes und seiner Umgebungstemperatur

abhängige Abschaltfunktion ein, d. h. der Überstromschutz bleibt bis zur Beseitigung der Störursache oder dem Abschalten der

Betriebsspannung bestehen. Im Fall der elektrischen Überbelastung wird der Strom durch den Kaltleiter aufwerte < 1 mA begrenzt. Die Mehrlagenanordnung besitzt zur eigentlichen Realisierung eines Gehäuses noch mindestens eine Abdeckfolie. Auch nach

dem Aufbringen dieser Abdeckfolie ist es noch möglich, den sich im Gehäuse befindlichen Schaltkreis vor Überstrom· undthermischer Belastung zu schützen. Dazu ist es notwendig, daß eine Unterbrechung des Stromweges zwischen einer bis an den

Gehäuserand führenden Verbindungsleitbahn und dar dazugehörigen Anschlußarmatur besteht. Auf diese Unterbrechung wird

ein Kaltleiter in SMD-Bauform aufgesetzt und angelötet, so daß er hier die geforderten, bereits beschriebenen Funktionenerfüllen kann.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Mehrlagengehäuses ergibt *!ch für die Schaltung eine kombinierte Schutzfunktion

hinsichtlich einer Überlastung, wobei die Auslösung dieser Schutzwirkung vom Belastungszustand der Schaltung (elektrischund thermisch) und von der Umgebungstemperatur abhängig ist.

Claims (3)

1. Keramisches Mehrlagengehäuse, das au? mehreren, übereinanderliegenden und versinterten Folien besteht, in denen ein Gesenk ζ jr Aufnahme eines Schaltkreises vorhanden ist, wobei mindestens eine Verdrahtungsfolie mit darauf befindlichen Leiterbahnen vorgesehen ist, die insbesondere Bondflächen des Gehäuses mit Lötflächen der Anschlußarmaturen verbinden, gekennzeichnet dadurch, daß die Leiterbahnen bzw. die Verbindungen zwischen Leiterbahn und Anschlußarmaturen, die zu einem vor Überstrom in Abhängigkeit von der thermischen Belastung zu schützenden Ausgang des Schaltkreises und/oder dessor. Betriebsstromzuführung führen, an geeigneter Stelle unterbrochen sind, daß zur Widerherstollung der elektrischen Verbindung ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienter. angebracht ist.

2. Keramisches Mehrlagengehäuse nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Unterbrechung der Leiterbahn auf der Verdrahtungsträgerfolie die Form zweier ineinandergreifender, sich nicht berührender Kämme aufweist, daß sich auf der Verdrahtungsträgerfolie eine Isolierfolie befindet, die an der gleichen Stelle eine Aussparung besitzt, daß auf dieser Anordnung und insbesondere über der Aussparung eine Deckfolie aus Kaltleitermaterial so angebracht ist, daß sie die Enden der unterbrochenen Verbindungsleitbahnen wieder elektrisch leitend verbindet.

3. Keramisches Mehrlagengehäuse nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Unterbrechung des Stromweges r zischen Verbindungsleitbahn und Anschlußarmatur besteht, wobei zur Wiederherstellung dar elektrischen Verbindung ein Kaltleiter in SMD-Bauform auf dem Gehäuseverschluß angebracht ist.