DE1564354B2 - Metallteil für seriengefertigte Halbleiter-Bauelemente - Google Patents
Metallteil für seriengefertigte Halbleiter-BauelementeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Metallteil zur Verwendung bei der Serienfertigung von mit Kunststoff druckumpreßten
Halbleiter-Bauelementen, die mindestens zwei Kontaktelektroden aufweisen, mit mindestens einem
die Kontaktelektroden mehrerer Halbleiter-Bauelemente einstückig verbindenden Haltestreifen.
Das aktive Element oder der Halbleiterkörper eines Halbleiter-Bauelements hat im allgemeinen sehr geringe
Abmessungen. Der Halbleiterkörper wird bei einem derartigen Bauelement vorteilhafterweise derart montiert,
daß ein guter ohmscher Kontakt zwischen dem Halbleiterkörper und der Montagefläche erhalten wird.
Die Montagefläche dient ferner der Abführung von Wärme vom Halbleiterkörper sowie als elektrischer
Anschluß zwischen dem Halbleiterkörper und der äußeren Schaltung. In der Halbleitertechnik ist es üblich,
den Halbleiterkörper auf einem Sockel anzubringen, von dem die äußeren Zuleitungen ausgehen. Der Sokkel
ist unmittelbar mit einer der äußeren Zuleitungen verbunden und führt infolgedessen Wärme ab und stellt
die Verbindung des Halbleiterkörpers mit der äußeren Schaltung her. Nachdem der Halbleiterkörper angeschlossen
ist, was im allgemeinen mittels feinen Drähten geschieht, die zu den weiteren äußeren Zuleitungen
führt, wird die Anordnung in ein geeignetes Schutzmedium eingebracht, im allgemeinen in ein Metallgehäuse,
das mit dem Sockel dicht verbunden wird (US-PS 3 040 489). Bei dieser Art der Montage des Bauelements
müssen im Rahmen der Herstellung des Sockels und der nachfolgenden Montage zahlreiche Einzelteile
gehandhabt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Metallteil zur Verwendung bei der Serienfertigung von mit Kunststoff druckumpreßten, mindestens zwei Kontaktelektroden aufweisenden Halbleiter-Bauelementen zu schaffen, bei dem die Kontaktelektroden und eine Stütze für das Halbleiter-Bauelement so geformt und angeordnet sind und bei dem neben dem mindestens einen, die Kontaktelektroden mehrerer Halbleiter-Bauelemente einstükkig verbindenden Haltestreifen mindestens ein zweiter Haltestreifen so angeordnet ist, daß die Kontaktelektroden so sicher innerhalb der zum Umspritzen verwendeten Preßform gehalten werden, daß beim Umspritzen die Anschlußdrähte nicht brechen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Metallteil zur Verwendung bei der Serienfertigung von mit Kunststoff druckumpreßten, mindestens zwei Kontaktelektroden aufweisenden Halbleiter-Bauelementen zu schaffen, bei dem die Kontaktelektroden und eine Stütze für das Halbleiter-Bauelement so geformt und angeordnet sind und bei dem neben dem mindestens einen, die Kontaktelektroden mehrerer Halbleiter-Bauelemente einstükkig verbindenden Haltestreifen mindestens ein zweiter Haltestreifen so angeordnet ist, daß die Kontaktelektroden so sicher innerhalb der zum Umspritzen verwendeten Preßform gehalten werden, daß beim Umspritzen die Anschlußdrähte nicht brechen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktelektroden des Metallteils an den
vom Haltestreifen entfernt liegenden Enden Endteile aufweisen, von denen eines wesentlich größer ist als die
übrigen und eine Stütze für ein Halbleiter-Bauelement darstellt, daß die übrigen Endteile Anschlußstellen für
Kontaktdrähte des Halbleiter-Bauelements darstellen, daß die Stütze im wesentlichen in einem rechten Winkel
zu den Kontaktelektroden liegt und aus deren Ebene heraus versetzt ist, um in dieser Ebene ein Halbleiter-Bauelement
aufzunehmen, daß die Stütze angrenzend zu allen Anschlußstellen angeordnet ist, und daß
ein Stützstreifen zwischen dem Haltestreifen und den Anschlußstellen parallel zum Haltestreifen zum Stützen
der Kontaktstreifen mit diesen einstückig verbunden ist, und daß der Haltestreifen und der Stützstreifen
nach dem Kunststoffumpressen von den Kontaktelektroden abtrennbar ist.
Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Kontaktelektroden dicht bei der Stütze für das Halbleiter-Bauelement
liegen, so daß die Entfernung dazwischen und damit die Länge der Anschlußdrähte zwischen
Halbleiter-Bauelement und dem Ende der Kontaktelektroden sehr kurz gehalten werden können. Dies
sowie der in der Nähe der Enden liegende Stützstreifen, der eine Bewegung der Kontaktelektrodenenden
bezüglich des Halbleiter-Bauelements beim Transport zur Preßform und während des Pressens und damit
eine schädliche Belastung der Anschlußdrähte unterdrückt, verhindert sicher ein Brechen der Anschlußdrähte.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung des Stützstreifens liegt darin, daß bei besonders dünnflüssigem
Kunststoff dieser Stützstreifen gleichzeitig dazu dienen kann, als Dichtung innerhalb der Preßform zu wirken,
um zu verhindern, daß Kunststoffmaterial beim Pressen an den Zuleitungsdrähten entlang nach außen dringt.
Derartig an den Zuleitungsdrähten haftendes Kunststoffmaterial mußte anschließend in aufwendiger Weise
wieder entfernt werden.
Die Halterung des Stützteils für das Halbleiter-Bauelement wird noch verbessert durch einen zum Haltestreifen
parallelen Haltestreifen, der mit der das Stützteil tragenden Kontaktelektrode an dem dem Haltestreifen
gegenüberliegenden Ende einstückig verbunden ist, und daß der Haltestreifen nach dem Kunststoffumpressen
von der Kontaktelektrode abtrennbar ist.
Um die Ausrichtung innerhalb der Form zu erleichtern,
kann gemäß einer weiteren Ausführungsform mindestens einer der Haltestreifen mit Markierungslöchern
versehen sein.
Eine Abrundung der Kontaktelektroden zwischen Haltestreifen und Stützstreifen verbessert die Leitfläche
und dient somit ebenfalls einer größeren Sicherheit gegen ein Brechen der Anschlußdrähte.
Zweckmäßigerweise kann gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung ein Teil des Stützteils
nach dem Kunststoffumpressen als Kühlkörper aus der Kunststoffumpressung herausragen.
Mit dem erfindungsgemäßen Metallteil wird ein .kunststoffgekapseltes Halbleiter-Bauelement mit gestanzten
Zuleitungen erhalten, dessen Abmessungen äußerst klein sind, das im Gebrauch robust ist und das
in Verbindung mit herkömmlichen Fassungen und Aufnahmevorrichtungen verwendbar ist.
Bei dem Metallteil, das eine Anzahl von einzelnen, einteilig verbundenen Zuleitungen mit zugehörigen
Drahtanschluß- und Halbleitermontageflächen aufweist, sind die Zuleitungen nicht nur derart miteinander
verbunden, daß die Drahtanschluß- und Halbleitermontageflächen während der Montage des Halbleiterkörpers
und dem Anschließen der Drähte genau ausgerichtet bleiben, sondern es wird außerdem die Handhabung
einer Mehrzahl von Zuleitungsgruppen als einteilige Einheit während der Montage und Kapselung des
Halbleiter-Bauelements erleichtert.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt
F i g. 1 in größerem Maßstab eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Metallteil,
F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der F i g. 1, der den Abstand der Ebenen der Halbleitermontageflächen
und der Drahtanschlußflächen erkennen läßt,
F i g. 3 in größerem Maßstab eine perspektivische Ansicht des Metallteils nach Fig. 1,
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer Preßspritzform, die zur Ausbildung der Kapselung um den Halbleiterkörper
verwendet wird, der auf einem erfindungsgemäß hergestellten Metallteil montiert und mit den
betreffenden Zuleitungen verbunden ist,
F i g. 5 eine Draufsicht auf eine Reihe von Transistoren
nach Kapselung in Kunststoff und
F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines einsatzbereiten, gekapselten Transistors in ungefähr natürlicher
Größe.
Ein erfindungsgemäß gestaltetes Metallteil wird von einem Metallstreifen derart ausgestanzt und geformt,
daß es einen durchlaufenden Zuleitungshaltesteg und Zuleitungen aufweist, die von diesem abstehen. Die Zuleitungen
liegen in der gleichen Ebene wie der Zuleitungshaltesteg und bilden mit diesem einen Winkel von
90°. Die Zuleitungen sind in parallelen Gruppen angeordnet, die in gegenseitigem Abstand liegen und jeweils
eine erste, zweite und dritte Zuleitung aufweisen. Die erste und zweite Zuleitung sind am einen Ende mit
Drahtanschlußflächen versehen. Die dritte Zuleitung weist eine Halbleitermontagefläche auf, die mit der Zuleitung
einen Winkel von 90° bildet und in der gleichen Längsebene wie die Drahtanschlußflächen liegt. Die
Halbleitermontagefläche ist in Abstand von den Drahtanschlußflächen angeordnet und mit einer Verlängerung
einer der Zuleitungen ausgestattet. Ein parallel zu dem Zuleitungshaltesteg verlaufender Verbindungsstreifen verbindet die Zuleitungen innerhalb einer
Gruppe. Ein oberer Verbindungssteg, der parallel zu dem Zuleitungshaltesteg verläuft, steht mit der dritten
Zuleitung in Verbindung. Der Zuleitungshaltesteg und der obere Verbindungssteg sind mit Teilmarken versehen,
die die Ausrichtung des Metallteils in den Montage- und Preßspritzmaschinen erleichtern.
Die Halbleitermontagefläche liegt vorzugsweise in der gleichen Längsebene wie die Drahtanschlußflächen
der zugehörigen Zuleitungen einer Dreileitergruppe. Die Halbleitermontagefläche liegt zweckmäßig etwa
tiefer als die Ebene der Zuleitungen, obwohl auch eine Ausführungsform brauchbar ist, bei der sie sich in der
gleichen Ebene befindet. Die Anwendung einer etwas tiefer liegenden Ebene erleichtert die Montage des
Halbleiterbauelements und vermindert das Auftreten von Kurzschlüssen, die dadurch verursacht werden, daß
die feinen Anschlußdrähte mit falschen Teilen des montierten Halbleiterkörpers in Kontakt kommen. Ein solcher
Aufbau ist auch insofern von Vorteil, als er es erlaubt, das Metallteil senkrecht zur Achse der Halbleitermontage-
und Drahtanschlußgeräte zu bewegen. Beim Anschließen der Drähte hat der Winkel, mit dem
die feinen Drähte mit Bezug auf die Anschlußfläche ausgerichtet sind, auf die Festigkeit der Verbindung
einen erheblichen Einfluß. Die Haftfestigkeit des Anschlusses ist im allgemeinen um so größer, je gerader
der Draht gehalten wird.
Ein Halbleiter-Bauelement, bei dem das Metallteil nach der Erfindung als Hauptbauteil der Einheit vorgesehen
ist, muß in Schaltungen anwendbar sein, die für bekannte Transistoren mit üblichen Drahtzuleitungen
von kreisförmigem Querschnitt ausgelegt sind. Aus diesem Grunde haben die Zuleitungen des Transistors eine
Emitter-Basis-Kollektor-Gruppierung und sind hinreichend abgerundet, so daß sie in vorhandene Fassungen
einsteckbar sind. Das Metallteil ist so ausgebildet, daß es mit Hilfe rasch laufender Lochstanzen gefertigt werden
kann, wodurch eine rasche Produktion zahlreicher Metallteile mit einem hohen Maß an Reproduzierbarkeit
möglich wird. Das Lochstanzen erleichtert außerdem das Prägen oder Abrunden der zunächst flachen
Zuleitungen sowie die Ausbildung der Drahtanschluß- und Halbleitermontageflächen als Arbeitsschritt des
Stanzvorgangs.
Der Streifen kann auch mit hoher Reproduzierbarkeit durch eine Kombination von Ätzen und Stanzen
hergestellt werden.
Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Metallteil 14 (Fig. 1) ermöglicht die Montage einer Mehrzahl von
Transistoren auf einem zusammenhängenden einteiligen Streifen. Zwischen ungefähr 50 und 100 Transistoren
mit Gruppen von je drei Zuleitungen können bequem und rasch auf einem einzigen Metallteil 14 montiert
werden. Ein Zuleitungshaltesteg 16 läuft über die volle Länge des Metallteils 14. Von dem Zuleitungshaltesteg
stehen mehrere Zuleitungsgruppen ab, die jeweils eine Emitterzuleitung 18, eine Basiszuleitung 20
und eine Kollektorzuleitung 22 umfassen. Der Haltesteg 16 ist breiter als die Zuleitungen, so daß er ausreichende
Festigkeit besitzt, um die Zuleitungen in der gewünschten Lage zu halten und während der Montage·
die Handhabung einer großen Anzahl von Halbleiterbauelementen zu erleichtern. Während der Ausbildung
des Metallteils werden Teilmarken in Form von Markierlöchern 24 aus dem Haltesteg 16 ausgestanzt. Mittels
der Markierlöcher 24 wird das Metallteil 14 während der wichtigten Schritte des Stanzen des Teils sowie
der Montage und Kapselung der Transistoren ausgerichtet.
Die Zuleitungen 18, 20 und 22 sind entlang dem Haltesteg 16 in Abstand voneinander angeordneten parallelen
Dreiergruppen ausgerichtet. Die Emitterzuleitung 18 und die Basiszuleitung 20 enden an einem Ende in
Drahtanschlußflächen 26, die während des Stanzvorgangs ausgebildet werden. Die Kollektorzuleitung 22
ist mit einer Halbleitermontagefläche 28 versehen, die mit der Zuleitung einen Winkel von 90° bildet. Die
Halbleitermontagefläche 28 befindet sich benachbart von und in Abstand zu den Drahtanschlußflächen 26 in
einer Ebene, die etwa tiefer als die Drahtanschlußflächen liegt, sowie in der gleichen Längsebene wie die
Emitterzuleitung 18 und die Basiszuleitung 20. Auf diese Weise ist die Halbleitermontagefläche 28 mit der
Emitterzuleitung 18 und der Basiszuleitung 20 sowie den Drahtanschlußflächen 26 dieser Zuleitungen geradlinig
ausgerichtet. Die Halbleitermontagefläche 28 liegt in einer anderen Ebene als die Zuleitungen 18, 20 und
22 sowie der Haltesteg 16, um die Fertigung des Transistors zu erleichtern, wie weiter unten erläutert ist. Die
gegenseitige Lage dieser Flächen ist deutlicher aus F i g. 2 zu erkennen, die einen Schnitt entlang der Linie
2-2 einer Dreiergruppe von Zuleitungen nach F i g. 1 veranschaulicht. Dabei ist deutlich festzustellen, daß die
Drahtanschlußflächen 26 in der gleichen Ebene wie die Kollektorzuleitungen 22 liegen. Das Ausmaß der Versetzung
der Halbleitermontagefläche kann in Abhängigkeit von dem zu montierenden Halbleiter-Bauelement
schwanken.
Entlang dem Metallteil 14 verlaufen ein oberer Verbindungssteg 38 (Fig. 1) und ein Stützstreifen 34, die
parallel zueinander und zum Zuleitungshaltesteg 16 liegen. Der obere Verbindungssteg 38 ist mit der Kollektorzuleitung
22 einteilig verbunden und hilft mit, diese Zuleitung und die Halbleitermontagefläche 28 in korrekter
Ausrichtung zu halten. Der obere Verbindungssteg 38 ist mit Markierlöchern 40 ausgestattet, um die
Ausrichtung des Metallteils 14 in der Montageeinrichtung weiter zu erleichtern. Der Stützstreifen 34 liegt
zwischen dem oberen Verbindungssteg 38 und dem Haltesteg 16. Er ist mit sämtlichen Zuleitungen einteilig
verbunden und hilft mit, die Halbleitermontagefläche 28 mit Bezug auf die Drahtanschlußflächen 26 richtig
ausgerichtet zu halten. Das Metallteil 14 kann nach dem Stanzen und vor Durchführung irgendwelcher
Montagevorgänge mit Gold überzogen werden, um das Anschließen der Drähte und die Montage des Halbleiterkörpers
zu erleichtern.
Durch Verwendung des Metallteils 14 wird die Anzahl der zur Montage eines Transistors erforderlichen
Arbeitsschritte verringert und ergibt sich eine höhere Produktionsrate. Bei der Montage eines Transistors unter
Verwendung des Metallteils 14 wird ein Halbleiterkörper 42 (F i g. 3) auf der Halbleitermontagefläche 28
angeordnet. Die Halbleitermontagefläche 28 wird mittels eines Schaltzapfens der Halbleitermontagemaschine,
der mit den Markierlöchern 24 und 44 zusammenwirkt, selbsttätig in der Maschine ausgerichtet. Bei der
Anbringung des Halbleiterkörpers beobachtet der Maschinenführer der Halbleitermontagemaschine nur die
Auswahl des Halbleiterkörpers. Nachdem der Halbleiterkörper ausgewählt ist, wird er selbsttätig auf der
Halbleitermontagefläche angebracht. Dieser Arbeitsvorgang kann infolge der genauen Ausrichtung der
Halbleitermontagefläche sehr rasch erfolgen.
Der Halbleiterkörper 42 wird dann mittels feinen Drähten 44 mit den Drahtanschlußflächen 26 verbunden.
Auch hier dienen die Markierlöcher 24 und 44 einer genauen Ausrichtung dieser Flächen. Bei diesem
Arbeitsvorgang wird einer der Drähte 44 mit der gewünschten Zone des Halbleiterkörpers 42 und dann
selbsttätig mit der zugehörigen Zuleitung verbunden. Dieser Arbeitsvorgang wird dann für die andere Zone
des Halbleiterkörpers 42 und die andere Zuleitung wiederholt. Auf diese Weise wird der Halbleiterkörper
mit den^drei äußeren Zuleitungen eines Transistors verbunden.'
Da die Halbleitermontagefläche 28 mit den Drahtanschlußflächen 26 unmittelbar ausgefluchtet ist,
werden praktisch geradlinige Drahtanschlüsse erhalten, wodurch die selbsttätige Herstellung der Verbindungen
erleichtert wird. Da die Halbleitermontagefläche 28 etwas tiefer liegt, wird die Wahrscheinlichkeit von Kurzschlüssen
zwischen den Drähten 44 und Teilen des Halbleiterkörpers 42 sowie dem Metallteil 14 verringert.
Nachdem der Halbleiterkörper 42 angebracht ist und die Drahtanschlüsse hergestellt sind, wird der obere
Verbindungssteg 38 vom Metallteil 14 abgetrennt. Das Metallteil 14, das ungefähr 50 bis 100 Einheiten mit je
einem Halbleiterkörper 42 und den zugehörigen Anschlußdrähten trägt, wird in eine Mehrfachform
(Fig.4) eingebracht, wobei die Markierlöcher 24 in Verbindung mit Stiften 48 der Form dazu dienen, die
einzel montierten Halbleitereinheiten in den gesonderten Ausnehmungen 51 zweckentsprechend auszurichten.
Auf diese Weise können die Einheiten rasch in einem Epoxydharz oder einem anderen hochwertigen
Kunststoff gekapselt werden.
Das vorhergegangene Abtrennen des oberen Verbindungsstegs
38 läßt eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Transistoren 53 (F i g. 5) entstehen, von
denen nur die erwünschten Zuleitungen 18, 20, 22 abstehen. Die Transistoren 53 werden dann getrennt, indem
der Verbindungsstreifen 34 und der Haltesteg 16 abgeschnitten werden. F i g. 6 zeigt die natürliche Größe
eines Transistors 53, der unter Verwendung des Metallteils nach der Erfindung hergestellt wurde.
In F i g. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Halbleiter-Bauelements veranschaulicht, die zweckmäßig
ist, wenn eine zusätzliche Wärmeabfuhr erwünscht ist. Die Halbleitermontagefläche 28 (F i g. 3) ist nach
oben in Richtung auf den oberen Verbindungssteg 38 verlängert, so daß ein Teil dieser Fläche einen Kühlkörper
54 (F i g. 5) bildet, der von dem kunststoffgekesselten Transistor 53 vorsteht. Da der Halbleiterkörper un-
mittelbar auf einem Teil des Kühlkörpers 54 angebracht ist, wird eine ausgezeichnete Wärmeabfuhr erhalten.
Ein in der vorliegend offenbarten Weise gefertigtes Metallteil erleichtert die Verwendung automatischer
Maschinen bei der Montage und Kapselung eines Transistors und steigert den Ausstoß an brauchbaren Einheiten,
indem die Arbeitsgänge, die zur Herstellung jedes Transistors erforderlich sind, vereinfacht und in ih-
rer Zahl verringert werden. Der mit einem derartigen Metallteil ausgestattete Transistor hat die gewünschte
Emitter-Basis-Kollektor-Zuleitungsgruppierung für die anschließende Anwendung im Rahmen elektrischer
Schaltungen oder Geräte.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Metallteil zur Verwendung bei der Serienfertigung von mit Kunststoff druckumpreßten Halbleiter-Bauelementen,
die mindestens zwei Kontaktelektroden aufweisen, mit mindestens einem die Kontaktelektroden mehrerer Halbleiter-Bauelemente
einstückig verbindenden Haltestreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelektroden
(18, 20, 22) des Metallteils (14) an den vom Haltestreifen (16) entfernt liegenden Enden
Endteile (26,28) aufweisen, von denen eines (28) wesentlich größer ist als die übrigen (26) und eine Stütze
(28) für ein Halbleiter-Bauelement (42) darstellt, daß die übrigen Endteile (26) Anschlußstellen für
Kontaktdrähte (44) des Halbleiter-Bauelements (42) darstellen, daß die Stütze (28) im wesentlichen in
einem rechten Winkel zu den Kontaktelektroden (18, 20, 22) liegt und aus deren Ebene heraus versetzt
ist, um in dieser Ebene ein Halbleiter-Bauelement (42) aufzunehmen, daß die Stütze (28) angrenzend
zu allen Anschlußstellen (26) angeordnet ist, und daß ein Stützstreifen (34) zwischen dem Haltestreifen
(16) und den Anschlußstellen (26) parallel zum Haltestreifen (16) zum Stützen der Kontaktstreifen
(18, 20, 22) mit diesen einstückig verbunden ist, und daß der Haltestreifen (16) und der Stützstreifen
(34) nach dem Kunststoffumpressen von den Kontaktelektroden (18,20,22) abtrennbar sind.
2. Metallteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zum Haltestreifen (16) parallelen Haltestreifen
(38), der mit der das Stützteil (28) tragenden Kontaktelektrode an dem dem Haltestreifen (16)
gegenüberliegenden Ende einstückig verbunden ist, und daß der Haltestreifen (38) nach dem Kunststoffumpressen
von der Kontaktelektrode (22) abtrennbar ist.
3. Metallteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Haltestreifen
(16,38) mit Markierungslöchern versehen ist.
4. Metallteil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelektroden zwischen
Haltestreifen (16) und Stützstreifen (34) abgerundet sind.
5. Metallteil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Stütze (28) nach dem
Kunststoffumpressen als Kühlkörper (54) aus der Kunststoffumpressung (53) herausragt.
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