DE3321060C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Festkörperschaltung (IC), bestehend aus einem Isolierkörper, auf dem aktive und passive Bauelemente angeordnet sind, die eine vollständige, elektronische Schaltung auf Halbleiterbasis und auf kleinstem Raum bilden (Chip), aus nach außen geführten, an Polbeinen angeschlossenen Verbindungsleitern und aus einem der Festkörperschaltung zugeordneten, die Versor­ gungsspannung filternden Kondensator, dessen Anschlüsse an der Versorgungsspannung und an Masse liegen (DE-Z. Siemens-Zeitschrift, 1975, H. 4, S. 265-268).

Derartige Festkörperschaltungen befinden sich als kompakte elektronische Bauelemente auf Leiterplatten, die selbst eine voll­ kommene elekronische Schaltung zur Steuerung, Regelung oder zur Messung von physikalischen Größen darstellt. Die Festkörper­ schaltungen (integrierte Schaltkreise) erfordern jeweils einzeln auf der Leiterplatte einen Kondensator als Schutz gegen Überspan­ nungen der Strromversorgung, weil z. B. Spannungsspitzen Schäden oder ungewollte Funktionen an den einzelnen Elementen der Fest­ körperschaltungen, wie z. B. an den Transistoren, Dioden und dgl. hervorrufen könnten. Ein solcher oft auch als Abblockkondensator bezeichneter Kondensator ist demgemäß jeder Festkörperschaltung auf der Leiterplatte zuzuordnen.

Es ist schon vorgeschlagen worden, in den hohlen, nach unten und oben offenen Innenraum Sockels für Festkörperschaltungen den Kondensator mittels seiner Anschlußleitungen zu befestigen. Diese Anordnung erfordert jedoch grundsätzlich die Verwendung von Sockeln, wobei solche nur in Fällen des vorgesehenen Austausches von störungsanfälligen Festkörperschaltungen in Betracht kommen. In den meisten Fällen wird jedoch aus Kostengründen oder aus funktionellen Gründen ein Austausch des Festkörperschaltungs- Bausteines nicht in Betracht gezogen. Sodann bewirkt die Anordnung eines solchen Abblock-Kondensators innerhalb eines Sockels eine gewisse Entfernung von dem zu beschaltenden Baustein, was zu nachteiligen Störspannungsspitzen auf den Versorgungsleitungen führt.

Durch die Siemens-Zeitschrift 49 (1975), Heft 4, Seite 265 bis 268, insbesondere Fig. 3 auf Seite 267, ist es bekannt, einen Störschutzkondensator in der Nähe der Festkörperschaltung anzuordnen.

Ferner ist durch die Zeitschrift Industrie-Elektrik + Elektronik, 14. Jg. 1969, Nr. 18, Seite 446 rechts oben, Artikel "Doppel-Gate-Feldeffekttransistor mit integrierten Schutzdioden", bekannt, früher außerhalb eines Gehäuses dem Schutz eines im Gehäuse untergebrachten Chips dienende Bauelemente gleich mit im Gehäuse unterzubringen und zusammenzuhalten.

Beide Literaturstellen zeigen zwar Möglichkeiten auf, Leitungswege zu verkürzen, geben jedoch noch keine optimale Lösung an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kondensator mit verbesserter mechanischer Wirkung, fertigungstechnisch weniger aufwendig und mit verbesserter elektronischer Wirkung dem Fest­ körperschaltungs-Baustein zuzuordnen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest ein Kondensator innerhalb des die aktiven und passiven Bauelemente tragenden Isolierkörper umschlossen und in einem leitungs­ technisch geringstmöglichen Abstand zum integrierten Schaltkreis angeordnet ist. Diese Anordnung macht zunächst die Verwendung eines Keramiksockels einerseits unnötig, sie schließt eine solche Anwendung andererseits jedoch auch nicht aus. Sodann kann der Kondenstor bereits bei der Herstellung des Isolierkörpers und bei Verbindung des Isolierkörpers mit dem Chip bzw. den Verbindungs­ leitern für die Polbeine eingebaut werden. Der Kondensator ist selbst mechanisch geschützt angeordnet. Die Anschlußleitungen werden ebenfalls isoliert verlegt, so daß eine verbesserte mechanische und elektronische Wirkung erzielt wird.

Von besonderem Vorteil ist die erhöhte Funktionssicherheit des Festkörperschaltungs-Bausteines. Weiterhin schlagen die redu­ zierten Bestückungskosten bei der Herstellung einer solchen Leiterplatte positiv zu Buche. Bereits bei der Auslegung der Leiterplatte kann auf eine Grundfläche für den Kondensator verzichtet werden. Es entsteht daher auf der Leiterplatte ein geringerer Platzbedarf oder anders ausgedrückt kann die Leiterplatte grundsätzlich kleiner konstruiert werden.

Ein vollkommener mechanischer Schutz und eine vollkommene­ elekrische Isolation werden gleichzeitig dadurch erzielt, daß der Kondensator in dem Isolierkörper eingeschmolzen ist. Das Ein­ schmelzen erfolgt hier bei der Herstellung des Festkörperschal­ tungs-Bausteines und erfordert keine zusätzlichen Arbeitsgänge.

Die verbesserte elektronische Wirkung wird gemäß einer anderen Weiterentwicklung der Erfindung dadurch erreicht, daß der Kondensator auf der Anschlußseite für die Versorgungsspannung unmittelbar an den Siliziumkörper des integrierten Schaltkreises angebondet ist. Diese Maßnahme erzielt die theoretisch kürzest­ mögliche Verbindungsleitung auf der Versorgungsspannungsseite.

Vorteilhafterweise ist noch vorgesehen, daß der Kondensator aus einem flach ausgebildeten Vielschichtkondensator besteht. Die flache Form des Kondensators begünstigt die Raumausnutzung innerhalb des Isolierkörpers.

Diese Raumausnutzung kann außerdem dadurch günstig gestaltet werden, indem der Kondensator im Mittenbereich der beidseitig am Isolierkörper in Reihen angeordneten Polbeinen bzw. der von diesen zum integrierten Schaltkreis verlaufenden Verbindungsleitern angeordnet ist.

Derartige Kondensatoren sind für Festkörperschaltungen im Einatz, die z. B. mit einer Versorgungsspannung von 4,5 V betrieben werden. Die Größe der Kondensatoren steht in Funktion zu ihrer Kapazität. Es ist daher vorteilhaft, wenn ein solcher Kondensator eine Kapa­ zität von 0,01 Mikrofarad bis 0,1 Mikrofarad aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Festkörperschaltungs-Baustein,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Festkörperschaltungs-Bausteins gemäß Fig. 1.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist die Festkörperschaltung, üblicherweise als IC (integrated circuit) bezeichnet, einen Isolierkörper 1 auf, der, um erforderliche Abstände für die Pol­ beine 2 zu erlauben, entsprechend größer dimensioniert ist als der Chip 3, der alle aktiven und passiven Bauelemente enthält, die eine vollständige elektronische Schaltung auf Halbleiterbasis bilden. Von dem Chip 3 sind die Verbindungsleiter 4 zu den einzelnen Polbeinen 2 geführt. Die Verbindungsleiter 4 verlaufen jeweils schräg vom Chip 3, also zum Zentrum des Isolierkörpers 1 nach außen, bevor sie zu einem der Polbeine 2 umgelenkt geformt sind. Aus dieser Anordnung ergeben sich freie, bislang ungenutzte Räume 5 a bzw. 5 b. In einem dieser Räume, im Raum 5 a, ist der Kondensator 6 eingeschmolzen, wobei durch das Einschmelzen vor­ teilhafterweise sogar noch an Masse für den Isolierkörper 1 ein­ gespart wird. Der Anschluß 6 a ist an ein Polbein 2 gelegt, der mit Masse verbunden ist. Der Anschluß 6 b für die Versorgungsspannung "VVC" liegt entweder an dem die Versorgungsspannung übertragenden Polbein oder ist unmittelbar an den Siliziumkörper des Chips 3 angebondet. Der rund gezeichnete Kondensator 6 kann auch als ein flacher geformter Vielschichtkondensator ausgelegt sein, wodurch sich noch eine Verminderung des Raumbedarfs in der der Dicke des Festkörperschaltungs-Bausteins ergibt.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die Anzahl der Polbeine beschränkt. Es können auch mehrere kleinere Kondensatoren 6, die dem jeweils vorhandenen Chip 3 angepaßt sind, indem sie mit unter­ schiedlichen Kapazitätswerten den jeweiligen Funktionskreisen des Chips 3 zugeordnet sind, in den Räumen 5 a bzw. 5 b untergebracht sein, wobei ihre Auswahl entsprechend den verlangten Kapazitäten zwischen 0,01 Mikrofarad bis 0,1 Mikrofarad erfolgt.

Claims (6)

1. Festkörperschaltung (IC), bestehend aus einem Isolierkörper, auf dem aktive und passive Bauelemente angeordnet sind, die eine voll­ ständige, elektronische Schaltung auf Halbleiterbasis und auf kleinstem Raum bilden (Chip), aus nach außen geführten, an Polbeinen angeschlossenen Verbindungsleitern und aus einem der Festkörperschaltung zugeordneten, die Versorgungsspannung filternden Kondensator, dessen Anschlüsse an der Versorgungs­ spannung und an Masse liegen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kondensator (6) innerhalb des die aktiven und passiven Bauelemente tragenden Isolierkörpers (1) umschlossen und in einem leitungstechnisch geringstmöglichen Abstand zum integrierten Schaltkreis (3) angeordnet ist.

2. Festkörperschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (6) in dem Isolierkörper (1) eingeschmolzen ist.

3. Festkörperschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (6) auf der Anschlußseite für die Versorgungs­ spannung (VCC) unmittelbar an den Siliziumkörper des integrierten Schaltkreises (3) angebondet ist.

4. Festkörperschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (6) aus einem flach ausgebildeten Vielschicht­ kondensator besteht.

5. Festkörperschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (6) im Mittenbereich der beidseitig am Isolierkörper (1) in Reihen angeordneten Polbeinen (2) bzw. der von diesen zum integrierten Schaltkreis (3) verlaufenden Ver­ bindungsleitern (4) angeordnet ist.

6. Festkörperschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (6) eine Kapazität von 0,01 µF bis 0,1 µF (Mikrofarad) aufweist.