201424. lajstromszámú szabadalom • Légcserementesen záró fém-kerámia tokszerkezet
1 HU 201424 B 2 A találmány tárgya légcserementesen záró fémkerámia tokszerkezet, elsősorban hibrid integrált áramköri elemek befoglalására, amely tokszerkezet lyukakkal ellátott kerámia hordozólapkát, a lyukakban elhelyezett kivezetéseket, valamint a hordozólapkához rögzített és a tokozandó elektromos elemeket körülzáró burát tartalmaz. Az integrált áramkörök tokozására számos megoldás vált ismeretessé. A félvezető integrált áramkörök esetében a tokszerkezetek már rendelkeznek azokkal a tulajdonságokkal, amelyek az áramkör működése, védelme, szerelhetősége szempontjából megfelelőek. A hibrid technikában eddig alkalmazott tokszerkezetek azonban nem felelnek meg minden szempontból a követelményeknek. Hermetikusan záró és hibrid tokozására alkalmas megoldást ismertet a HU 167458 lajstromszámú (magyar) szabadalmi leírás. A leírásban szereplő tokszerkezet kerámia hordozólapkára épül. A kermia hordozólapkán a vezetőréteg fölött elhelyezett szigetelő ragasztórétegbe kerámiagyűrűt ágyaztak. A kerámiagyűrűnek a kerámia hordozólapkával ellentétes oldalára pedig fémbúrát helyeztek el, amelynek a fémbúra felőli oldalát fémezték. A fémbúrát és a fémezést forrasztóanyaggal kapcsolták össze. A tokszerkezet kivezetései a fémbúrán kívül, a kerámia hordozólapkába fúrt lyukakban foglaltak helyet. A bemutatott megoldás számos előnyös tulajdonsága mellett több hátránnyal is rendelkezik. A tokszerkezet elemeinek, pl. a kerámiagyűrűknek az előállítása, az elemek összeépítése bonyolult, sok hibalehetőséget hordoz magában és csak célszerszámokkal végezhető. További hátrány az is, hogy a tokszerkezet méretei a kerámiagyűrű gyártástechnológiai korlátái miatt szűk tartományon belül mozognak. Ezért a beépíthető hibrid alkatrészek száma a méret megkötés miatt csökken. A tokszerkezet tehát gátat jelent a hibrid technikában. A találmánnyal célunk az volt, hogy az ismert megoldások előnyös tulajdonságait megtartva, kiküszöböljük azok hátrányait, és egyszerűen gyártható, továbbá megbízhatóan, célszerszámok nélkül is szerelhető tokszerkezetet alakítsunk ki. A találmány szerinti megoldáshoz az a felismerés vezetett, hogy ha a kerámia hordozólapkát célszerűen elhelyezett lyukakkal látjuk el, és a búrát olyan geometriai méretekkel és alakkal gyártjuk, hogy az a kerámia hordozólapkához illeszkedjék, és ennek megfelelően a búra és a kerámia hordozólapka összeerősítését belső sarokfelületen végezhetjük, akkor a feladat megoldható. A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti légcserementesen záró fém-kerámia tokszerkezet, elsősorban hibrid integrált áramköri elemek befoglalására, - amely tokszerkezet lyukakkal ellátott kerámia hordozólapkát, a lyukakban elhelyezett kivezetéseket, valamint a hordozólapkához rögzített és a tokozandó elektromos elemeket körülzáró búrát tartalmaz, - olymódon van kialakítva, hogy a hordozólapkában elhelyezkedő lyukakon átmenő kivezetések a lyukak szabad nyílásait kitöltő, a kivezetések felületéhez, továbbá a hordozólapka külső felületéhez tapadó rögzítő anyaggal vannak a hordozólapkához hozzákapcsolva, a búra belső palástfelületéből a búra által határolt belső térbe legalább egy támasztó idom nyúlik be, a támasztó idom a búra szabad nyílásának környezetében van elhelyezve, a hordozólapka belső felülete a búra támasztó idomjához ütközik, a hordozólapka és a búra a hordozólapka külső felületének kerületén körbefutó és ahhoz, valamint a búra belső palástfelületéhez tapadó rögzítő anyaggal van összeerősítve, a hordozólapkának a külső felülete célszerűen rajzolattal van ellátva, a rajzolat pedig a hordozólapka külső felületének kerülete mentén körbefutó kerettel, és a hordozólapkában elhelyezkedő lyukakat körülzáró gyűrűkkel rendelkezik. A találmány szerinti tokszerkezet további ismérve lehet, hogy a hordozólapka külső felületén elhelyezkedő keretet és a lyukakat körülzáró gyűrűket a hordozólapkára felvitt fémfelület képezi. Előnyös lehet a kiviteli alak szempontjából, hogy a búra fémből, vagy belső palástfelületén a szabad nyílás környezetében fémréteggel ellátott műanyagból van. Egy másik előnyös kiviteli alaknál a támasztó idom a búra belső palástfelületén körbefutó borda. A támasztó idomot a búra belső palástfelületén elhelyezkedő több köröm alkotja. A hordozólapkát a kivezetésekkel, valamint a hordozólapkát a búrával összeerősítő rögzítő anyag forrasztó ömledéket képező anyag, célszerűen ón. A hordozólapkát a kivezetésekkel, valamint a hordozólapkát a búrával összeerősítő rögzítő anyag preform. A találmány szerinti tokszerkezet előnye, hogy a szerkezeti kialakítás következtében mechanikai ellenállóképessége lényegesen nagyobb az eddig alkalmazott tokszerkezetekénél. A tokszerkezet mágneses és elektromos árnyékolása, földelése egyszerűen megoldható. Lényeges előny az is, hogy az alkatrészek kialakításából és számából adódóan a tokszerkezet öszszeállítása egyszerűbb és gyorsabb. A szerelés vizuálisan, szerelő és vizsgáló célszerszámok és eszközök nélkül is ellenőrizhető. További előny, hogy a hordozólapka az ismert technológiákkal tetszőleges méretben gyártható, így bármilyen méretű hibrid eszköz is tokozható. A tokszerkezet tehát nem gátja többé a hibrid integrált áramkörök méreteinek. Gazdasági előnynek tekinthető, hogy az egyszerűbb kialakítás és a kivezetéseknek valamint a bórának a hordozólapkához való rögzítése miatt a tokozási művelet lerövidül. Az ellenőrzés szabad szemmel is elvégezhető. Az azonos idő alatt tokozott eszközök száma nagyságrendekkel nő, és ez a fajlagos költségek csökkenését is lehetővé teszi. A találmány szerinti tokszerkezetet ábrák kapcsán rajz alapján mutatjuk be részletesebben. A rajzon az 1. ábra a tokszerkezet egy lehetséges kiviteli alakjának kereszmetszete, a 2. ábra egy másik kiviteli alak keresztmetszete. Az 1. ábrán a 10 befoglalandó eszköz a 4 belső hordozó felületére van fölszerelve. Itt helyezkednek el a 9 kivezetések is. A 9 kivezetések a 3 hordozólapka 5 lyukain bújnak keresztül. Rögzítésük a 3 hordozólapka 3a külső felületére felvitt és az 5 lyukak körül elhelyezkedő fém anyagú 6 gyűrűkhöz és a 9 kivezetéshez tapadó 8 rögzítő anyag felhasználásával történik. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
