DE3784906T2 - Verfahren, das eine elastische Folie benutzt zum Herstellen einer integrierten Schaltungspackung mit Kontaktflecken in einer abgestuften Grube. - Google Patents
Verfahren, das eine elastische Folie benutzt zum Herstellen einer integrierten Schaltungspackung mit Kontaktflecken in einer abgestuften Grube.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft integrierte Schaltungspackungen und Verfahren zur Herstellung solcher Packungen.
- Bekannte integrierte Schaltungspackungen bestehen aus einer Mehrzahl von dünnen flachen keramischen Schichten, die aufeinandergeschichtet (laminiert) sind und eine Vertiefung (Grube) aufweisen, in der sich ein integrierter Schaltungschip befindet. Diese Vertiefung hat im Querschnitt treppenförmige Seitenwände. Auf der Oberfläche der keramischen Schichten liegt ein Muster elektrischer Leiter. Diese Leiter sind auf den Stufen der Vertiefung als Draht-Kontaktflecken gebildet. Zwischen diesen Kontaktflecken und dem integrierten Schaltungschip verlaufen einzelne Drähte zur Führung von Signalen zu und von dem Chip.
- Da die Vertiefung treppenförmig ausgebildet ist, liegen um den Chip mehrere Reihen von Kontaktflecken. Dies ist deshalb wünschenswert, weil dadurch eine große Anzahl von Signalen zu dem Chip geführt bzw. von diesem abgegeben werden kann. Die Anzahl dieser Signale wird bei integrierten Schaltungen ständig vergrößert, so daß heute Chips mit mehr als 100 Kontaktflecken hergestellt werden.
- Bei den oben beschriebenen integrierten Schaltungspackungen ergibt sich jedoch das Problem, daß ihre Herstellung sehr teuer ist. Einen erheblichen Kostenfaktor stellt dabei der Ofen dar, der zur Aushärtung des Keramikmaterials bei Temperaturen von etwa 1538ºC (2800ºF) erforderlich ist. Ferner muß ein solcher Ofen 24 Stunden am Tag betrieben werden, um seine Temperatur stabil zu halten.
- Ein weiterer Kostenfaktor ist die geringe Effektivität. Während der Aushärtung schrumpft das Keramikmaterial in einem Ausmaß, welches sehr schwierig zu beeinflussen und zu steuern ist und dazu führt, daß einige Packungen nicht mehr verwendbar sind. Weiterhin können während der Aushärtung Blasen zwischen einigen der Keramikschichten in der Packung entstehen, wobei auch einige der Leiter nicht in ausreichendem Maße an den Keramikschichten kleben bleiben. Die Gesamtheit dieser Probleme führt im allgemeinen zu einer Verringerung der Ausbeute keramischer Packungen auf nur 5 bis 50%.
- Folglich strebte man die Entwicklung von Packungen mit geringeren Kosten an, wobei anstelle des Keramikmaterials auch Epoxydglasgewebe verwendet wurde. Durch den Einsatz dieses Materials werden alle oben genannten Probleme bezüglich des Ofens, des Schrumpfens, der Blasenbildung und den Anhaftens der Leiter beseitigt. Der Einsatz von Epoxydglasgewebe erfordert jedoch Klebstoffschichten zwischen den Epoxydglasschichten, um diese aufeinanderzuschichten und dauerhaft zusammenzuhalten. Bei keramischen Packungen sind solche Klebstoffe nicht erforderlich. Die Klebstoffe bringen weitere Probleme mit sich.
- Insbesondere erweicht der Klebstoff während der Aufeinanderschichtung der Epoxydglasschichten und wird flüssig. Wenn der Klebstoff über die Kontaktflecken an den Stufen der treppenförmig gestalteten Vertiefung (Grube) fließt, ist die Packung nicht mehr verwendbar. Ausgehärtetes Klebstoffmaterial kann von den Kontaktflecken nicht mehr entfernt werden, ohne daß diese zerstört werden.
- Bei bekannten Strukturen hatten die Vertiefungen nur vertikale Seitenwände, wobei die Kontaktflecken nur an der oberen Epoxydglasschicht angeordnet waren. Dies hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß die Anzahl der Signale, die zu dem integrierten Schaltungschip geführt und von diesem empfangen werden kann, sehr begrenzt ist.
- In der EP-A-0 262 848, die für die Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, FR, GB, LI, NL und SE nur im Hinblick auf Artikel 54 (3) EPC relevant ist, wird ein Verfahren zur Laminierung mehrfacher Schichtstrukturen beschrieben, die eine treppenförmig gestaltete Vertiefung (Grube) aufweisen. Vor der Aufeinanderschichtung und Kontaktierung wird auf die Struktur ein formengleiches Material, ein Ablösematerial und eine optionale Schablone aufgebracht. Das formengleiche Material und das Ablösematerial füllen die Vertiefung während des Bondens, um zu verhindern, daß Klebstoff zwischen den Flächen austritt und in die Vertiefung gelangt, wobei die Schablone die Spannungen an den Vertiefungskanten wieder verteilt, um die Ablenkungen der Draht-Kontaktflecken zu minimieren. Nach dem Bondvorgang werden das formengleiche Material und das Ablösematerial mechanisch von der Mehrschichtstruktur abgehoben. Dies ist relativ einfach möglich, da das Ablösematerial ein Festkleben des formengleichen Materials an der Struktur verhindert. Die Kombination zwischen dem formengleichen Material und dem Ablösematerial kann dann beseitigt werden.
- Der Erfindung liegt deshalb die primäre Aufgabe zugrunde, eine verbesserte integrierte Schaltungspackung sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, mit der/dem die oben genannten Probleme des Standes der Technik überwunden werden.
- Erfindungsgemäß wird eine integrierte Schaltungspackung durch Aufbau eines Stapels hergestellt, der aus einer Mehrzahl von dünnen flachen dielektrischen Schichten und einer treppenförmig gestalteten Vertiefung gebildet ist. Diese Vertiefung (Grube) erstreckt sich von einer äußeren dielektrischen Schicht durch eine innere dielektrische Schicht und legt einen Teil der flachen Oberfläche der inneren dielektrischen Schicht frei. Auf der inneren dielektrischen Schicht liegen Leiter mit Kontaktflecken an dem freiliegenden flachen Oberflächenabschnitt. Nach dem Aufbau des Stapels werden die äußere dielektrische Schicht und die Vertiefung mit einer elastischen Membran bedeckt. Anschließend wird der Stapel durch Pressen einer Flüssigkeit gegen die Membran laminiert, wobei die Flüssigkeit eine Temperatur und einen Druck aufweist, durch die/den sich die Membran reckt und gegen alle Oberflächen der Vertiefung preßt. Danach wird die Membran durch Dekomprimierung der Flüssigkeit entlastet, so daß diese aufgrund ihrer elastischen Eigenschaft wieder ihren ursprünglichen Zustand einnimmt und wieder aus der Vertiefung heraustritt.
- Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im folgenden im Detail anhand der Zeichnungen beschrieben.
- Es zeigt:
- Fig. 1 eine stark vergrößerte Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen integrierten Schaltungspackung;
- Fig. 2 bis 5 Herstellungsschritte eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung der integrierten Schaltungspackung gemäß Fig. 1; und
- Fig. 6 und 7 Herstellungsschritte eines anderen bevorzugten Verfahrens zur Herstellung der integrierten Schaltungspackung gemäß Fig. 1.
- Anhand von Fig. 1 sollen zunächst die Details einer erfindungsgemäßen integrierten Schaltungspackung 10 beschrieben werden. Die Packung 10 umfaßt insgesamt fünf dünne flache Epoxydglasschichten 11, die in einem Stapel angeordnet sind. Diese Epoxydglasschichten werden durch entsprechende Klebstoffschichten 12 zusammengehalten, die zwischen den Epoxydglasschichten liegen. Geeignete Klebstoffschichten sind aus einer Verbundfolie (Prepreg) gebildet.
- In Fig. 1 sind die Schichten 11 und 12 im Querschnitt näherungsweise fünfmal so groß wie die tatsächliche Packung dargestellt. Bei der tatsächlichen Ausführungsform ist jede der Schichten 11 und 12 quadratisch mit einer Seitenlänge von 3,81 cm (1,5 Zoll). Ferner ist jede Epoxydglasschicht 11 0,381 mm (0,015 Zoll) dick, während jede Klebstoffschicht 12 0,1016 mm (0,004 Zoll) dick ist.
- Die Packung 10 ist ferner mit einer Vertiefung (Grube) 13 versehen, in der eine integrierte Schaltungsmatrize 14 angeordnet ist. Die Vertiefung 13 durchtritt die Schichten 11a, 12a, 11b, 12b, 11c und 12c. Die Vertiefung 13 ist im Querschnitt treppenartig gestaltet, so daß diese einen Teil 11b-1 der flachen Oberfläche der Schicht 11b und einen Teil 11c-1 der flachen Oberfläche der Epoxydglasschicht 11c freilegt. Die Vertiefung 13 hat in den Schichten 11a und 12a eine Breite von 1,676 cm (0,66 Zoll), in den Schichten 11b und 12b eine Breite von 1,422 cm (0,56 Zoll) und in den Schichten 11c und 12c eine Breite von 1,168 cm (0,46 Zoll).
- Die Schichten 11a, 11b und 11c tragen auf ihrer flachen Oberfläche ein elektrisches Leitungsmuster. Die einzelnen Leiter sind nur etwa 0,0254 mm (0,001 Zoll) hoch, was jedoch im Querschnitt nicht darstellbar ist. Ein solcher Leiter ist jedoch in einer Ansicht von oben mit der Bezugsziffer 15 bezeichnet. Diese Leiter dienen zur Führung elektrischer Signale zu und von dem Chip 14. Zu diesem Zweck weist jeder Leiter einen Kontaktfleck 15a an einer der freiliegenden Oberflächenabschnitte 11a-1, 11b-1 und 11c-1 auf.
- Zwischen den Kontaktflecken 15a und den entsprechenden Kontaktstellen an dem Chip 14 werden über eine Mehrzahl von einzelnen Verbindungsdrähten 16 Signale übertragen. Zur Führung der Signale zu und von der eigentlichen Packung ist eine Mehrzahl von Metallstiften 17 vorgesehen, die fest in entsprechenden kleinen Löchern in den Schichten 11 und 12 liegen und eine Verbindung mit den Leitern 15 herstellen. Ferner sind mit einem Metall beschichtete Bohrungen 18 vorgesehen, die die elektrischen Leiter 15 an den zwei Epoxydglasschichten gleichzeitig miteinander verbinden und dadurch eine Übertragung von Signalen von einer Schicht zu der anderen ermöglichen.
- Anhand der Fig. 2 bis 5 sollen nun die Details eines Verfahrens zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten integrierten Schaltungspackung beschrieben werden. Bei diesem Verfahren wird ein thermoplastischer Stopfen verwendet, dessen Form an die Form der Vertiefung 13 angepaßt ist. Die Schritte zur Herstellung eines solchen Stopfens sind in den Fig. 2 und 3 gezeigt.
- Zunächst werden alle Epoxydglasschichten, durch die die Vertiefung 13 hindurchtritt (d. h. die Schichten 11a, 11b und 11c) zu einem Stapel zusammengesetzt. Zwischen diesen Schichten werden nichtklebende attrappenartige Schichten 20a, 20b und 20c angeordnet. Diese "Attrappen" haben die gleiche Dicke und die gleiche Vertiefungsgestalt wie die Klebstoffschichten 12a, 12b und 12c und bestehen vorzugsweise aus Epoxydglasgewebe.
- Eine dünne Schicht 21 aus einem "Ablösematerial" (d. h. einem Material, welches auch unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen nicht an den Epoxydglasschichten 11a- 11c und den Klebstoffschichten 12a-12d anhaftet) wird auf die Oberseite der Anordnung aufgebracht. Die Schicht 21 ist vorzugsweise 0,0254 mm (0,001 Zoll) dick und besteht aus Tedlar (Warenzeichen). Anschließend wird auf die Schicht 21 eine Schicht 22 aus thermoplastischem Material aufgebracht. Die Schicht 22 ist vorzugsweise 1,524 mm (0,06 Zoll) dick und besteht aus einem Polyvenylchlorid, einem Polyolefin oder einem Polycarbonat.
- Alle oben genannten und in Fig. 2 beschriebenen Schichten werden dann mit zwei Druckplatten 23a und 23b zusammengedrückt. Diese Kompression erfolgt bei einer Temperatur, die zu einer Erweichung der thermoplastischen Schicht 22 führt, sowie bei einem Druck, der das erweichte thermoplastische Material in die durch die Schichten 11a bis 11c und 20a bis 20c gebildete Vertiefung hineindrückt und diese vollständig ausfüllt.
- Die Kompression findet vorzugsweise bei 148,89ºC (300ºF) und 2068,428 kPa (300 psi) statt und dauert 40 Minuten. Fig. 3 zeigt das Ergebnis dieses Kompressionsschrittes. In dieser Figur ist mit der Bezugsziffer 30 der fertige thermoplastische Stopfen bezeichnet, der aus dem geformten thermoplastischen Material 22' und der Oberflächenschicht 21' aus Ablösematerial besteht.
- Anhand der Fig. 4 und 5 sollen nun die Schritte beschrieben werden, bei denen der thermoplastische Stopfen 30 zur Herstellung der integrierten Schaltungspackung 10 eingesetzt wird. Zunächst werden alle Epoxydglasschichten 11a bis 11e zu einem Stapel zusammengesetzt und alle Klebstoffschichten 12a bis 12d zwischen die Epoxydglasschichten eingebracht. Diejenigen Klebstoffschichten, durch die sich die Vertiefung 13 erstreckt (d. h. die Schichten 12a, 12b und 12c) sind vorzugsweise an der Vertiefung gegenüber den darüberliegenden Epoxydglasschichten zurückversetzt. Dieser Versatz ist mit der Bezugsziffer 31 bezeichnet und beträgt vorzugsweise 0,508 mm (0,02 Zoll).
- Es ist zu beachten, daß vor der Herstellung der Anordnung gemäß Fig. 4 die oben beschriebenen Leitungsmuster 15 bereits auf die inneren Epoxydglasschichten aufgebracht wurden. Diese Leiter werden auf bekannte Weise hergestellt, und zwar z. B. durch Aufbringen einer dünnen ungemusterten Kupferschicht auf eine Oberfläche jeder inneren Epoxydglasschicht, durch Aufbringen eines Fotolacks auf die Kupferschicht entsprechend einem gewünschten Leitungsmuster sowie durch Entfernen aller Teile der Kupferschicht, die nicht mit dem Fotolack bedeckt sind, mittels eines chemischen Ätzmittels. Bei der Ausführung dieser Schritte werden auch die oben beschriebenen Kontaktflecken 15a in den Bereichen 11b-1 und 11c-1 erzeugt.
- Nachdem die Schichten 11 und 12 gemäß Fig. 4 zusammengesetzt worden sind, wird der thermoplastische Stopfen 30 in die Vertiefung 13 eingesetzt. Aufgrund der Art und Weise der Herstellung des Stopfens 30 (d. h. durch die Schritte gemäß den Fig. 2 und 3) paßt der Stopfen 30 bündig in die Vertiefung 13. Es werden dabei jedoch trotzdem immer kleine Blasen oder ähnliches zwischen dem Stopfen und einigen der Schichten 11a, 11b, 11c, 12a, 12b und 12c an den Seitenwänden der Vertiefung auftreten. Die Breite des Stopfens 30 sollte vorzugsweise um nicht mehr als 0,127 mm (0,005 Zoll) kleiner sein, als die Breite der Vertiefung 13.
- Danach werden die gestapelten Schichten 11 und 12 mit dem eingesetzten Stopfen 30 zwischen die Druckplatten 23a und 23b einer Presse gelegt und laminiert. Das Laminieren (Zusammenpressen) wird bei einer solchen Temperatur und einem solchen Druck ausgeführt, bei der/dem der Stopfen 30 erweicht und sich genau an die Form der Vertiefung 13 anpaßt. Das Zusammenpressen erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 176,67ºC (350ºF) und einem Druck von 2068,428 kPa (300 psi) und dauert 60 Minuten. Fig. 5 zeigt das Ergebnis dieses Schrittes.
- Ein wesentliches Kennzeichen des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens ist die Tatsache, daß kein Klebstoff von einer der Klebstoffschichten über die Kontaktflecken auf den Oberflächen 11b-1 und 11c-1 fließt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Stopfen 30 während der Laminierung erweicht, bevor der Klebstoff weich wird, und somit alle Blasen u. a. zwischen dem Stopfen und den Schichten 11 und 12 ausfüllt, bevor die Klebstoffschicht 11 weich wird. Ein Stopfen 30 aus Polyvenylchlorid erweicht z. B. bei einer Temperatur von zwischen 71,11ºC und 93,33ºC (160ºF bis 200ºF), während die Verbund-Klebstoffschichten 12 (Prepreg) bei einer Temperatur von zwischen 121,11ºC und 126,67ºC (250ºF-260ºF) erweichen.
- Der Stopfen 30 wirkt folglich als Abschluß und verhindert ein Fließen des Klebstoffs aus den Schichten 12a, 12b und 12c auf die Kontaktflecken. Ohne diese Absperrung würde der Klebstoff über die Kontaktflecken fließen und erhärten, so daß die Packung unbrauchbar werden würde, da der ausgehärtete Klebstoff nicht wieder entfernt werden kann, ohne die Packung erheblich zu beschädigen.
- Ein weiteres bedeutendes Merkmal des oben beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß während der Laminierung der Druck gleichmäßig auf alle flachen Oberflächen der Schichten 11 und 12 einschließlich der Kontaktfleckenbereiche 11b-1 und 11c-1 aufgebracht wird. Diese Gleichförmigkeit des Druckes ist ein weiteres Ergebnis des Einsatzes des thermoplastischen Stopfens, der erweicht und sich genau an die Form der Vertiefung 13 anpaßt. Folglich sind die "Stufen", auf denen die Kontaktflecken 15a angeordnet sind, eckig und nicht abgerundet, wobei die Dicke der Klebstoffschichten 12 gleichförmig ist und die Toleranzen der Dicken der Epoxydglasschichten 12 nicht mehr so gering sein müssen, so daß sich die Herstellungskosten verringern.
- Nachdem die Laminierung gemäß Fig. 5 abgeschlossen worden ist, werden die laminierten Schichten 11 und 12 aus der Presse herausgenommen und der thermoplastische Stopfen 30 aus der Vertiefung 13 entfernt. Anschließend werden entsprechende kleine Bohrungen für jeden Metallstift und die mit Metall beschichteten Bohrungen in die Packung gebohrt, die Stifte 17 in ihre Bohrungen eingesetzt und dort verlötet und die übrigen Bohrungen 18 mit einem Metall beschichtet.
- Mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 soll nun ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltungspackung 10 beschrieben werden. Bei diesem Verfahren ist kein vorgeformter thermoplastischer Stopfen erforderlich. Stattdessen werden die Epoxydglasschichten 11a bis 11e und die Klebstoffschichten 12a bis 12d in einem Stapel gemäß Fig. 4 angeordnet. Anschließend wird gemäß Fig. 6 die äußere Epoxydglasschicht 11a dieses Stapels mit einem dünnen (d. h. 0,762 mm bzw. 0,03 Zoll dicken) elastischen Balg 40 bedeckt. Der Balg 40 wird vorzugsweise aus Gummi oder einem anderen Elastomer hergestellt, welches den Temperaturen und Drucken, die während der Laminierung auftreten, standhalten kann.
- Der Balg 40 und die gestapelten Schichten 11 und 12 werden in ein geschlossenes festes Gehäuse 41 eingebracht.
- Anschließend wird eine Flüssigkeit 42 in den Balg eingedrückt. Dies erfolgt bei einem Druck und einer Temperatur, der/die ausreicht, um die Membran 40a des Balg zu strecken und gegen alle Oberflächen der Vertiefung 13 zu drücken. Gleichzeitig werden die Schichten 11a bis 11e und 12a bis 12d zusammengepreßt (laminiert). Dies ist in Fig. 7 gezeigt, in der die Pfeile 42 die unter Druck stehende Flüssigkeit bezeichnen. Ein hierfür geeigneter Druck von 2068,428 kPa (300 psi) und eine Temperatur von 176,67ºC (350ºF) werden für etwa 60 Minuten aufgebracht, wobei diese Werte die gleichen sind, wie bei Verwendung des thermoplastischen Stopfens.
- Wenn die Membran 40a auf diese Weise gestreckt wird, dient sie als Absperrung für den Klebstoff in den Schichten 12a, 12b und 12c und verhindert ein Fließen des Klebstoffes auf die Kontaktflecken 15a. Zusätzlich dient die Flüssigkeit 42 zur gleichmäßigen Verteilung des Druckes auf alle flachen Oberflächen der Schichten 11a bis 11e und 12a bis 12d. Folglich sind die Stufen in der Vertiefung 13 quadratisch. Ferner treten keine dünnen Bereiche der Klebstoffschichten auf, und die Toleranzen der Dicke der Schichten 11 und 12 können vergrößert werden.
- Das in den Fig. 6 und 7 beschriebene Verfahren hat gegenüber dem Verfahren gemäß den Fig. 2 bis 5 den weiteren Vorteil, daß ein einziger Balg 40 für alle Größen von Vertiefungen einsetzbar ist. Folglich ist es nicht erforderlich, für alle auftretenden Vertiefungsabmessungen getrennte vorgeformte Stopfen herzustellen.
- Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß den Fig. 6 und 7 ist darin zu sehen, daß keine Presse erforderlich ist, sondern nur ein Gehäuse mit einer Flüssigkeitspumpe benötigt wird. Dies verringert die Kosten des Verfahrens, da ein Gehäuse und eine Handpumpe nur etwa 100 Dollar kosten, während eine Presse einen Preis von mehreren 1000 Dollar hat.
- Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß den Fig. 6 und 7 ist die Tatsache, daß nach Abschluß des Zusammenpressens die elastische Membran 40a aus der Vertiefung 13 leichter entfernt werden kann, als ein Stopfen. Da nämlich die elastische Membran 40a bei Verringerung des Druckes der Flüssigkeit 42 dazu neigt, ihren ursprünglichen nicht gestreckten Zustand wieder einzunehmen, tritt sie von selbst aus der Vertiefung aus.
- Alle Details der erfindungsgemäßen integrierten Schaltungspackung sowie der zwei Herstellungsverfahren sind oben beschrieben worden. Es können jedoch zahlreiche Änderungen und Modifikationen dieser Details gemäß nachfolgender Beschreibung vorgenommen werden.
- Die Klebstoffschichten 12a bis 12d können z. B. alle aus einem kunststoffimprägnierten Flächenstoff (prepreg) bestehen, d. h. daß alle Fasern bzw. das Gewebe des hitzehärtenden Kunstharzes (Trägermaterial) in einem Zwischenschritt gehärtet wurden. Geeignete Fasermaterialien enthalten Glas, Tedlar (Warenzeichen) und Quartz, während geeignete Kunstharze Epoxydharz, Polyimide, Triazin, Teflon und Acryle enthalten. Alternativ dazu können die Klebstoffschichten 12a bis 12d auch aus einer teilweise gehärteten wärmehärtbaren Kunstharzschicht ohne eingelegtes Fasermaterial hergestellt werden. Ferner sind auch die Dicken dieser Klebstoffschichten variabel, wobei ihre Dicke jedoch mindestens 0,0508 mm (0,002 Zoll) beträgt, so daß genug Material vorhanden ist, um die Zwischenräume zwischen den Leitern 15 auszufüllen, wenn der Klebstoff während des Zusammenpressens erweicht.
- Weiterhin müssen für die Schichten 11a bis 11e nicht unbedingt Epoxydglasschichten verwendet werden, sie können auch aus jedem dielektrischen Material bestehen. Geeignete Materialien enthalten die oben beschriebenen faserverstärkten hitzehärtenden Kunststoffe, die jedoch voll ausgehärtet sind, sowie die gleichen hitzehärtenden Kunststoffe ohne eingelegte Fasern, die ebenfalls voll ausgehärtet sind.
- Ein weiteres, für die Schichten 11a bis 11e zu verwendendes dielektrisches Material ist Keramik. Wenn Keramikschichten gemäß den in den Fig. 2, 4 und 6 gezeigten Schritten zusammengesetzt werden, befinden sich diese in ihrem nicht gehärteten oder grünen Zustand. Mit den Verfahrensschritten gemäß den Fig. 5 und 7 werden die Keramikschichten zusammengepreßt, so daß sie in einem Ofen ausgehärtet werden können.
- Wenn die Schichten 11a bis 11e aus keramischem Material hergestellt sind, so können sie ohne Klebstoffschicht zusammengepreßt (laminiert) werden. In diesem Fall sind die "Attrappen" 20a-20c gemäß den Fig. 2 und 3 sowie die Klebstoffschichten 12a bis 12d in den Fig. 4 bis 7 überflüssig und entfallen. Alternativ dazu kann auf die Schichten 11a bis 11c vor ihrem Zusammenpressen ein leichter Klebstoff-Sprühnebel aufgebracht werden. Die keramischen Schichten werden dann mit bzw. ohne Klebstoffschicht zwischen ihnen gemäß den Schritten in den Fig. 5 und 7 bei einer Temperatur von 54,44ºC (130ºF) und einem Druck von 8618,45-11376,35 kPa (1250-1650 psi) für zwei Minuten zusammengepreßt.
- Wenn das Keramikmaterial ausgehärtet wird, neigt es zum Schrumpfen, wobei sich das Ausmaß des Schrumpfens invers zu der keramischen Dichte verändert. Mit dem oben beschriebenen Verfahren werden alle grünen Keramikschichten so zusammengepreßt, daß eine gleichförmige Dichte der gesamten Packung entsteht, so daß während der Aushärtung alle Schichten der Packung gleichmäßig schrumpfen. Auf diese Weise wird mit dem obigen Verfahren die Paßgenauigkeit der Leiter 15 und der Kontaktflecken 15a um die Vertiefung 13 sehr hoch.
- Grüne Keramikmaterialien enthalten nahezu immer kleine Mengen von Feuchtigkeit, die während des Zusammenpressens verdampft und aus der Packung auszutreten versucht. Wenn der Druck während des Zusammenpressens nicht gleichförmig auf alle grünen Keramikschichten aufgebracht wird, so sammelt sich das Gas zwischen zwei Schichten, in denen der Druck geringer ist und bildet eine Blase. Mit den in den Fig. 2 bis 5 und 6 bis 7 beschriebenen Verfahren wird der Druck jedoch gleichmäßig auf die Keramikschichten aufgebracht, so daß keine Blasen entstehen.
- Weiterhin verlaufen die Leiter 15 auf der grünen Keramikschicht geringfügig über der flachen Oberfläche der Schicht (z. B. 0,0254 mm bzw. 0,001 Zoll darüber). Wenn der auf diese Leiter aufgebrachte Druck während des Zusammenpressens nicht gleichmäßig ist, so werden die Leiter in das Keramikmaterial in unterschiedliche Tiefen eingedrückt. Dies ist unerwünscht, weil dadurch die Leiter in unregelmäßiger Weise an dem Keramikmaterial festkleben. Mit den in den Fig. 2 bis 5 und 6 bis 7 beschriebenen Verfahren ist jedoch aufgrund des gleichförmigen Druckes auf die Leiter und gleichzeitig auf das Keramikmaterial ein gleichmäßiges Eindrücken möglich. Das Ausmaß, mit dem alle Leiter an dem Keramikmaterial bei fertiggestellter Packung anhaften, ist somit ebenfalls gleichförmig und kann beeinflußt werden.
- Eine weitere Modifikation der oben beschriebenen Einzelheiten kann auch durch Erhöhung der Anzahl von Schichten in der Packung 10 vorgenommen werden. Durch Verwendung einer zusätzlichen Schicht 11 und einer zusätzlichen Schicht 12 sowie Erweiterung der Vertiefung 13 durch diese Schichten in treppenartiger Weise können zusätzliche Kontaktflecken für den integrierten Schaltungschip 14 um die Vertiefung angeordnet werden.
- Eine weitere Modifikation ist dadurch möglich, daß der vorgeformte Stopfen 30, der durch die Schritte gemäß den Fig. 2 und 3 hergestellt wird, nicht aus einem thermoplastischen sondern aus einem anderen Material gefertigt wird. Jedes Material, welches bei den während des Zusammendrückens verwendeten Temperaturen und Drucken erweicht und beim Abkühlen nicht irreversibel aushärtet, kann verwendet werden. Es kann z. B. ein Gummi mit geringem Härtegrad (d. h. einem Härtegrad, der geringer ist als Shore A30) anstelle des thermoplastischen Materials eingesetzt werden.
- Weiterhin braucht der in den Fig. 6 und 7 beschriebene Balg 40 nicht ein Sack oder eine Tasche zu sein, deren sämtliche Seiten elastisch sind. Nur die Seite 40a, die gegen die obere Schicht 11a des Stapels drückt, muß eine elastische Membran sein, die anderen Seiten 40b können eine feste Schicht oder ein Gehäuse bilden.
- Schließlich sind auch die bei dem Zusammenpressen in den Schritten gemäß den Fig. 3 , 5 und 7 auftretenden Temperaturen und Drucke nicht auf die angegebenen Werte begrenzt. Die Laminierung wird jedoch vorzugsweise bei einem Druck von mindestens 344,74 kPa (50 psi) und einer Temperatur von mindestens 37,78ºC (100ºF) ausgeführt.
Claims (13)
1. Verfahren zum Herstellen einer integrierten
Schaltungspackung mit den Schritten:
Aufbau eines Stapels umfassend mehrere dünne flache
dielektrische Schichten (11a-e), eine treppenartige
Vertiefung (13), die sich von einer äußeren dielektrischen
Schicht (11a) durch eine innere dielektrische Schicht
(11c) erstreckt und einen Teil der flachen Oberfläche
der inneren dielektrischen Schicht (11c) offen lädt und
Leiter (15) auf der inneren dielektrischen Schicht
(11c), welche Kontaktflecken (15a) auf den
freigelassenen Teilen der flachen Oberfläche umfassen;
Bedecken der Vertiefung (13) mit einer elastischen
Membran (40a);
dauerhaftes Verbinden der Schichten (11a-d) des Stapels
durch Zusammendrücken der Schichten mit einem Fluid
(42), welches gegen die elastische Membran (40a) bei
einer Temperatur und einem Druck gepreßt wird, die/der
dazu führt, daß die Membran (40a) sich reckt und sich
genau an die Oberfläche der Vertiefung (13) anpaßt; und
Entrecken der elastischen Membran (40a) durch
Dekomprimieren des Fluids (42), wobei die elastische Membran
(40a) so ausgebildet ist, daß sie in ihren entreckten
Zustand zurückstrebt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die dielektrischen Schichten (11a-e)
Epoxyglasschichten sind, die durch Klebstoffschichten (12a-d)
getrennt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die dielektrischen Schichten (11a-e)
grünkeramische Schichten sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Membran eine Gummimembran ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Membran einen Teil eines elastischen Balgs
(40) darstellt, der mit Ausnahme einer Öffnung, durch
die das Fluid geleitet wird, umschlossen ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Membran (40a) eine Oberfläche aufweist, die
dem Ankleben an der dielektrische Schicht (11a-d)
widersteht.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Membran (40a) sich über die Vertiefung (13)
hinaus erstreckt und die flache Oberfläche der äußeren
dielektrischen Schicht (11a) bedeckt.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Temperatur und der Druck mindestens 37,78ºC
(100ºF) bzw. mindestens 344,74 kPa (50 psi) betragen.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Membran über der Vertiefung liegt und an ihrer
äußeren Begrenzung an einem festen Gehäuse angebracht
ist.
10. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei die Klebstoffschichten (12a-d) thermisch
wärmehärtende Harze einschließen, die bei einem Zwischenschritt
gehärtet worden sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
wobei die Klebstoffschichten (12a-d) weiter ein
zwischengewebtes Textilerzeugnis einschließen und davon
gestützt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die dielektrischen Schichten (11a-e) thermisch
härtende Harze einschließen, die vollständig gehärtet
worden sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
wobei die dielektrischen Schichten (11a-e) weiter ein
zwischengewebtes Textilerzeugnis einschließen und davon
gestützt werden.
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