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Integrierter Uybnd-Schaltkreis Die Erfindung betrifft einen integrierten
Hybrid-Schaltkreis, bei welchem ein als Leistungselement ausgebildetes Schaltelement
auf eine metallische Grundplatte aufgebracht ist.
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Es ist bereits ein integrierter Hybrid-Schaltkreis dieser Art bekannt.
Bei diesem Hybnd-Schaltkreis ist zur Aufnahme eines weiteren, als Kleinsignalelement
ausgebildeten und von der Grundplatte zu isolierenden Schaltelementes ein oberhalb
der Grundplatte angeordneter metallischer Träger vorgesehen. Diese Anordnung hat
aber den Nachteil, daß zur Isolierung des Trägers gegenüber der Grundplatte besondere
Maßnahmen vorgesehen sein müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Rybrid-Schaltkreise der eingangs genannten Art zu beseitigen. Insbesondere soll
in einem integrierten Hybrid-Schaltkreis dieser Art mindestens ein von der Grundplatte
zu isolierendes Kleinsignalelement mit möglichst einfachen Nitteln untergebracht
werden.
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Erfindungsgemäß ist diese Auf gabe dadurch gelöst, daß zur Aufnahme
mindestens eines weiteren, als Kleinsignalelement ausgebildeten Schaltelementes
ein oberhalb der Grundplatte angeordneter, aus einem isolierenden Substrat bestehender
Träger vorgesehen ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung dreier in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele.
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Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Hybrid-Schaltkreises
gemäß der Erfindung im Vertikalschnitt; Fig. 2 einen Teil des oberhalb der Grundplatte
angeordneten Trägers mit einem darauf aufgebrachten diskreten Schaltelement gemäß
einer zweiten Ausfiihrungsform der Erfindung; Fig. 3 die Grundplatte mit darauf
aufgebrachten Schaltelementen eines dritten Ausführungsbeispiels eines Hybrid-Schaltkreises
gemäß der Erfindung in der Draufsicht Fig. 4 einen Schnitt durch das dritte Ausführungsbeispiel
entlang der Linie IV-IV der Fig. 3;
Fig. 5 den Hybnd#chaltkreis
nach Fig. 4 in der Draufsicht; Fig. 6 einen schnitt nach der Linie VI-VI der Fig.
5, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VlI-VII der Fig. 5; Fig. 8 einen Schnitt
nach der Linie VIII-VIII der Fig. 5; Fig. 9 das elektrische Schaltbild des Hybrid-Schaltkreises
nach den Fig. 3 bis 8.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine metallische Grundplatte bezeichnet.
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Auf die Grundplatte 1 ist ein Halbleiterkörper 2 aufgelötet, der als
stark wärmeerzeugendes planares Leistungshalbleiterelement ausgebildet ist. Der
Halbleiterkörper 2 kann ein Transistor, ein monolithischer Schaltkreis, eine Diode
oder ein Thyristor sein. Oberhalb der Grundplatte und parallel zu dieser ist ein
als Platte ausgebildeter Träger 3 angeordnet, der aus einem isolierenden Substrat,
beispielsweise aus Keramik, Kunststoff oder Glas, besteht. Auf den Träger 3 sind
Beiterbahnen 4, 5, 6, 7 uni 8 aufgebracht. Ferner ist ein zweiter Halbleiterkörper
9 vorgesehen, der im Gegensatz zum Halbleiterkörper 2 als Kleinsignalelement ausg&nildet
ist. Der Halbleiterkörper 9 ist auf die Leiterbahnen 5 und 6 aufgelötet.
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Die Lötverbindungen sind dabei mit 10 und 11 bezeichnet. Ferner ist
auf den Träger 3 ein diskretes Bauelement 12, welches wie der Halbleiterkörper 9
als Kleinsignalelement ausgebildet ist, aufgebracht und mit seinen Anschlußdrähten
13 und 14 mit den Leiterbahnen 7 uni 8 verlötet. Die Enden der Anschlußdrähte 13
und 14 sind dabei so abgebogen, daß sie parallel zueinander verlaufen. Mit diesen
abgebogenen Enden der Anschlußdrähte ist das Bauelement 12 in Bohrungen gesteckt,
die die Leiterbahnen 7 und 8 und den Träger 3 senkrecht durchdringen. Wie in Fig.
2 dargestellt, kann das diskrete Bauelement 12 statt der abgebogenen Anschlußdrähte
13 und 14 auch Anschlußfahnen 15 und 16 haben und mit diesen Anschlußfahnen
auf
die Leiterbahnen 7 und 8 aufgelötet oder aufgeschweißt sein. Auf den Träger 3 ist
ferner ein. Schichtelement 17 auf gebracht. Die Leiterbahnen 4, 5, 6, 7 und 8 und
das Schichtelement 17 können in Dickfilmtechnik oder in Dünnfilmtechnik aufgebracht
sein. Zur elektrischen Verbindung des oberen Anschlußkontaktes 18 des Ealbleiterkörpers
2 mit der Leiterbahn 4 dient ein Leitungsdraht 19, welcher sich von dem Anschlußkontakt
18 aus senkrecht nach oben erstreckt. Der Beitungsdraht 19 verläuft dabei durch
eine Bohrung, die die Leiterbahn 4 und den Träger 3 senkrecht durchdringt. An seinem
oberen und an seinem unteren Ende ist der Leitungsdraht 19 mit der Leiterbahn 4
bzw. mit dem Anschlußkontakt 18 verlötet.
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Der Iieitungsdraht 19 kann aus Nickel, Silber oder einer Silberbronze
bestehen.
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In den Fig. 3 bis 8 ist ein Hybrid-Schaltkreis gemäß einer dritten
Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Hybrid-Schaltkreis enthält drei plättchenförmige
Halbleiterkörper 20, 21 und 22. Die Hlbleiterkörper 20 und 21 sind auf der metallischen
Grundplatte 1, der Halbleiterkörper 22 auf dem Träger 3 untergebracht, der aus Keramik
besteht.
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Die Halbleiterkörper 20 und 21 tragen an ihren Unterseiten jeweils
einen ersten Anschlußkontskt 23 bzw. 24. Diese Anschlußkontakte erstrecken sich
jeweils über die ganze Unterseite des Halbleiterkörpers. Mit diesen unteren Anschlußkontakten
23 und 24 sind die Halbleiterkörper 20 und 21 auf die metallische Grundplatte 1
aufgelötet, welche einen Teil des Gehäuses des Hybrid-Schaltkreises bildet und gleichzeitig
als Elektrodenanschluß für die Halbleiterkörper 20 und 21 dient.
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Der Halbleiterkörper 22 trägt an seiner Unterseite ebenfalls einen
ersten Anschlußkontakt 25, der sich über diese ganze
Unterseite
erstreckt. Mit diesem unteren Anschlußkontakt 25 ist der Halbleiterkörper 22 auf
eine Leiterbahn 26 aufgelötet, die auf den Träger 3 in Dünn- oder Dickfilmtechnik
aufgebracht ist.
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Der Halbleiterkörper 20 hat außer seinem an der Unterseite liegenden
ersten Anschlußkontakt 23 noch einen zweiten Anschlußkontakt 27 und einen dritten
Anschlußkontakt 28, welche beide an der Oberseite des Halbleiterkörpers 20 angebracht
sind.
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Der Halbleiterkörper 21 hat außer seinem an der Unterseite liegenden
ersten Anschlußkontakt 24 noch einen zweiten Ansclilußkontakt 29, einen dritten
Anschlußkontakt 30 und einen vierten Anschlußkontakt 31, welche an der Oberseite
des Halbleiterkörpers 21 angebracht sind.
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Der Halbleiterkörper 22 hat außer seinem an der Unterseite liegenden
ersten Anschlußkontakt 25 noch einen zweiten Anschlußkontakt 32 und einen dritten
Anschlußkontakt 33, welche beide an der Oberseite des Halbleiterkörpers 22 angebracht
sind.
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Auf die Anschlußkontakte 27, 28, 29, 30 und 31 der Halbleiterkörper
20 und 21 sind aus Nickel oder aus Silber bestehende Leitungsdrähte 34, 35, 36,
37 und 38 aufgelötet, welche sich von den Anschlußkontakten 27, 28, 29, 30 und 31
aus senkrecht nach oben erstrecken. Die Leitungsdrähte 34 und 35 verlaufen dabei
jeweils durch eine Bohrung im Träger 3, dessen Durchmesser geringfügig größer ist
als der Durchmesser der Leitungsdrähte 34 und 35. Für die Leitungsdrähte 36, 37
und 38 ist dagegen im Träger 3 eine gemeinsame Bohrung 39 vorgesehen, durch die
diese Drähte verlaufen.
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Die bereits erwähnte, auf den Träger 3 aufgebrachte Leiterbahn 26,
die den Halbleiterkörper 22 trägt, hat einen Ausläufer 26a, der sich bis zu dem
oberen Ende des Leitungsdrahtes 37 erstreckt. Ferner ist. eine Leiterbahn 40, eine
Leiterbahn 41, eine Leiterbahn 42 und zwei- Leiterbahnflecke 43 und 44 vorgesehenW
Die leiterbahn 40 hat einen Ausläufer 40a, der sich bis zum oberen Ende des Leitungsdrahtes
38 erstreckt.
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Die Leiterbahn 41 erstreckt sich mit ihrem einen Ausläufer 41a bis
zum oberen Ende des Leitungsdrahtes 36. Die oberen Enden der Leitungsdrähte 36,
37 und 38 sind von der Bohrung 39 aus nach außen umgebogen und stehen so mit den
Ausläufern 41a bzw.
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26a bzw. 40a der Leiterbahnen 41, 26 und 40 in Berührung.
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Außerdem sind sie an diesen Berührungsstellen mit diesen Ausläufern
verlötet.
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Das obere Ende des Leitungsdrahts 34 durchdringt außer dem Träger
3 einen zweiten Ausläufer 40b -der Leiterbahn 40 und ist mit diesem verlötet. Das
obere Ende des Leitungsdrahtes 35 durchdringt außer dem Träger 3 den zweiten Ausläufer
41b der Leiterbahn 41 und ist mit diesem verlötet.
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Die Leiterbahn 40 hat einen dritten Ausläufer 40cis der sich bis in
die Nähe des oberen Anschlußkontaktes 32 des Halbleiterkörpers 22 erstreckt.
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Zur elektrisch leitenden Verbindung des Anschlußkontaktes 32 des Halbleiterkörpers
22 mit dem Ausläufer 40c der Beiterbahn 40 ist ein Uförmiger Drahtbügel 45 vorgesehen,
der den Zwischenraum zwischen dem AnSchlußileck 43 und dem äußersten Ende des Aus
läufers 40c überbrückt und mit seinem Mittelteil 45a über den Anschlußkontakt 32
verläuft. Die freien Schenkel 45b, 45c des Drahtbügels 45 sind in Bohrungen gesteckt,
die
durch den Änschlußfleck 43 und den Träger 3 bzw.
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durch das äußerste Ende des Aus läufers 40c und den Träger 3 verlaufen.
Der Mittelteil 45a ist mit dem Anschlußkontakt 32, der freie Schenkel 45b mit dem
Anschlußfleck 43 und der freie Schenkel 45c mit dem äußersten Ende des Ausläufers
40c verlötet (Fig. 8).
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Zur elektrisch leitenden Verbindung des Anschlußkontaktes 33 des Halbleiterkörpers
22 mit dem einen Ende 42a der Leiterbahn 42 ist ein U-förmiger Drahtbügel 46 vorgesehen,
der den Zwischenraum zwischen diesem Ende 42a und dem Anschlußfleck 44 überbrückt
und mit seinem Mittelteil über den Anschlußkontakt 33 verläuft. Die freien Schenkel
des Drahtbügels 46 sind in Bohrungen gesteckt, die durch das Ende 42a und den Träger
3 bzw. durch den Anschlußfleck 44 und den Träger 3 verlaufen.
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Der Mittelteil des Drahtbügels 46 ist mit dem Anschlußkontakt 33,
der eine freie Schenkel des Drahtbügels 46 mit dem Ende 42a der Leiterbahn 42 und
-der andere freie Schenkel des Drahtbügels 46 mit dem Anschlußfleck 44 verlötet
(vgl. Fig. 8).
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Zur Aufhängung des Trägers 3 und als Anschlußleiter sind drei metallische
Kontaktstifte 47, 48 und 49 vorgesehen, die mittels Glaseinschmelzungen 50, 51 und
52 isoliert durch die Grundplatte 1 hindurchgeführt sind. Die Kontaktstifte 47,
48 und 49 sind durch Bohrungen im Träger 3 hindurchgeführt, deren Durchmesser nur
wenig größer als die Durchmesser der Kontaktstifte sind. Die Wulst 53 dient dabei
als Anschlag für den Träger 3. Der Kontaktstift 47 durchdringt außer dem Träger
3 die Leiterbahn 42 an ihrem Ende 42b und ist mit ihr verlötet. Der Kontaktstift
48 durchdringt außer dem Träger 3 die Leiterbahn 26 und ist mit dieser verlötet.
Der Xontaktstift 49 durchdringt außer dem Träger 3 die Leiterbahn 40 und ist mit
dieser verlötet
Zum Schutz des Hybrid-Schaltkreises gegen atmosphärische
Einflüsse ist die gesamte Anordnung mit einer Kappe 54 abgedeckt, die an ihrem äußersten
umgebogenen Rand 54a mit der Grundplatte 1 verschweißt ist.
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Die Halbleiterkörper 20, 21 und 22 können diskrete Elemente sein.
Sie können aber auch monolithisch integrierte Schaltkreise sein, welche beispielsweise
in Planartechnik ausgeführt sein können. Fig. 9 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel,
bei dem der Halbleiterkörper 20 ein in Planartechnik ausgeführter Leistungstransistor
LT ist und bei dem die Halbleiterkörper 21 und 22 monolithisch integrierte Schaltkreise
sind. Mit strichpunktiertem Linienzug sind in Fig. 9 die im Halbleiterkörper 21
enthaltenen, mit gestricheltem Linienzug die im Halbleiterkörper 22 enthaltenen
integrierten Einzelelemente umrandet.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 bildet der mit der Grundplatte
1 verlötete erste Anschlußkontakt 23 des Halbleiterkörpers 20 den Kollektoranschluß
des Leistungstransistors LT, der zweite Anschlußkontakt 27 den Emitteranschluß des
Beistungstransistors LT und der dritte Anschlußkontakt 28 den Basisanschluß des
Leistungstransistors LD.
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Der Halbleiterkörper 21 enthält eine monolithisch integrierte Schaltung,
die sich aus einem Treibertransitor TT und aus einem an den Emitter dieses Treibertransistors
angeschlossenen Widerstand R2 zusammensetzt. Der mit der Grundplatte 1 verlötete
erste Anschlußkontakt 24 des Halbleiterkörpers 21 bildet dabei den Kollektoranschluß
des Treibertransistors TT, der zweite Anschlußkontakt 29 den Basisanschluß des Treibertransistors
TT, der dritte Anschlußkontakt 30 den äußeren Anschluß des Widerstandes R2 und der
vierte Anschlußkontakt 31 den Emitteranschluß des Treibertransistors TT.
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Der Halbleiterkörper 22 enthält eine monolithisch integrierte Schaltung,
die sich aus einem Steuertransistor ST, einem Widerstand R1 parallel zur Emitter-Basis-Strecke
des Steuertransistors und aus einer Zenerdiode Z zusammensetzt, die mit ihrer Anode
an die Basis des Steuertransistors angeschlossen ist. Der mit der Leiterbahn 26
verlötete erste Anschlußkontakt 25 des Halbleiterkörpers 22 bildet dabei den Xollektoranschluß
des Steuertransistors ST, der zweite Anschlußkontakt 32 den Emitteranschluß des
Steuertransistors ST und der dritte Anschlußkontakt 33 den Kathodenanschluß der
Zenerdiode Z.