DE1901555A1

DE1901555A1 - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1901555A1
Application number: DE19691901555
Authority: DE
Inventors: Wang Chan Huan
Original assignee: Fairchild Camera and Instrument Corp
Current assignee: Fairchild Semiconductor Corp
Priority date: 1968-02-02
Filing date: 1969-01-14
Publication date: 1969-08-28
Also published as: NL6901718A; GB1214200A; FR2001255A1; US3566208A

Description

Pairchild Camera & Instrument
Corporation

300 Bobbins Lane
Syosset, Long Island, IT.Y.

Halbleiteranordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung, insbesondere eine gekapselte Halbleiteranordnung, welche die gleiche Steckstiftfassung hat wie eine Vakuumröhre.

Es ist bekannt, Vakuumröhren mit Steckstiftfassungen auszurüsten, beispielsweise mit 7 und 9 Steckstiften in Miniaturbauweise, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement, beispielsweise einen !Transistor oder einen integrierten Schaltkreis, so auszubilden, daß es in eine Vakuumröhrenfassung üblicher Bauart paßt. Bei der Herstellung einer solchen Anordnung ergeben sich Schwierigkeiten, und zwar insbesondere bei der Ausbildung der Kapselung· Bei einer Vakuumröhre ist es verhältnismäßig einfach, die Steckstifte in der Glasumhüllung der Röhre abdichtend anzuordnen. Eine solche Glasumhüllung ist bei der Darstellung der Kapselung von Halbleiterbauelementen üblicher Bauart nicht möglich. Die Erfindung gibt eine Lösung dieses Problems anj dabei ist eine Kapselung vorgesehen, bei der die Stifte in Isoliermaterial abdichtend untergebracht werden können, das nicht aus Glas besteht.

Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, daß die Halbleiteranordnung einen isolierenden Grundkörper und mehrere L-förmige Steckstifte aufweist, die am Umfang des Grundkörpers untergebracht sind. Die Steckstifte befinden sich in Schlitzen -oder !Tuten an der oberen Seite des Grundkörpers, und das Halbleiterbauelement liegt im wesentlichen zentral zu den Steckstiften auf dem Grundkörper_e Zwischen Teilen des Halbleiterbauelementes und den Steckstiften bestehen elektrische Verbindungen. Das Halbleiterbauelement, die Stifte oder Teile der Stifte und der Grundkörper sind mit einem isolierenden Überzug versehen.

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Vorzugsweise ist eine Halbleiteranordnung gemäß der Srfindung so aufgebaut, daß am Umfang eines isolierenden <xrundkörper3 mehrere Aussparungen oder Bohrungen angeordnet aind, die jeweils mit einem Schlitz oder einer Hut verbunden sind und sie im wesentlichen senkrecht schneiden, wobei die obere Fläche der Schlitze oder Nuten vorzugsweise in einer' Ebene liege»; mehrere Steckstifte, welche zwischen einem ersten und einem zweiten Teil eine Biegung von etwa 90° aufweisen, pasaen mit ihrem ersten Teil in jeweils eine Aussparung und mit ihrem zweiten Teil in die entsprechende Nut, wobei die obere Fläche der zweiten Teile über der durch die oberen Fläche der Nuten gebildeten Ebene liegt; auf einer Fläche des Grundkörpers, an die Nuten angrenzend, ist im wesentlichen zentral ein Halbleiterbauelement untergebracht; zwischen dem Halbleiterbauelement und den oberen Flächen der zweiten Teile wenigstens einiger der Steckstifte sind Verbindungen vorgesehen, und das Halbleiterbauelement, die Verbindungen und die oberen Flächen der zweiten Teile der Steckstifte sind von einer Isolierschicht bedeckt.

Ein Ausführungsbeispiel einer Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung und des Verfahrens zu ihrer Herstellung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt perspektivisch ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäß der Erfindung, wobei die Xunststoff-Deckschicht entfernt ist, um Teile der Steckstifte freizulegen.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach 2-2 der Anordnung gemäß Fig.·1, jedoch ist in dieser Figur zusätzlich die Kunststoff-Deckschicht gezeigt.

In den Figuren 1 und 2 enthält die Halbleiteranordnung einen G-rundkörper 10, welcher aus einem isolierenden Material besteht, das beständig gegenüber verhältnismäßig hohen Temperaturen ist, beispielsweise Temperaturen über 400° 0. In diesem Zusammenhang haben sich keramische Werkstoffe vor allem bewährt. Eine gute Temperaturbeständigkeit ist besonders erwünscht, wenn ein

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Halbleiterbauelement 11 auf dem G-rundkörper 10 mit Hilfe einer Verbindungsschicht 12 zu befestigen ist. Wenn eine solche Verbindungsschicht 12 beispielsweise aus G-old besteht, treten Verbindungstemperaturen über 410° C auf, welche erforderlich sind, um eine feste Verbindung zwischen dem Bauelement 11 und dem G-rundkörper 10 herzustellen.

Der G-rundkörper 10 enthält an seinem Umfang oder in einer anderen passenden Anordnung mehrere Bohrungen oder Aussparungen 13. Auch weist der Grundkörper 10 mehrere Schlitze oder Nuten 14 auf, deren Lage beispielsweise in Figur 1 gezeigt wird. Jeweils ein Schlitz oder eine Nut 14 trifft eine entsprechende Aussparung in einer Schnittzone 15. Die oberen Flächen jedes Schlitzes oder jeder Nut 14 liegen in einer Ebene 16.

In jeder der Aussparungen 13 ist ein Steckstift 17 angeordnet; vorzugsweise sind die Steckstifte goldplattiert. Sie weisen eine Biegung 18 um etwa 90° Ewisehen einem ersten Teil 19 und einem zweiten Teil 20 auf. Der erste Teil 19 paßt in die Aussparungen 13, während der zweite Teil 20 in den Nuten 14 liegen kann. Die obere Fläche 21 der zweiten Teile 20 der Steckstifte erstreckt sich über der Ebene 16 der oberen Fläche der Nuten 14, so daß sie sich in einer Stellung befinden, in der an ihren oberen Flächen ohne Schwierigkeiten Verbindungen, beispielsweise Drahtverbindungen, angebracht werden können.

Das Halbleiterbauelement 11 ist vorzugsweise mittig auf der oberen Fläche des Grundkörpers 10 angeordnet, zweckmäßig auf dem in Figur 2 erkennbaren Mittelteil 22. Das Bauelement 11 liegt dabei in der Nähe der Enden der Nuten 14. Eine Gold-Verbindungsschicht 12 üblicher Art verbindet den Halbleiterkörper mit dem keramischen Mittelteil 22. Auf diese Weise ist eine gute Wärmeableitung zwischen dem Bauelement 11 und dem Grundkörper 10 erreicht.

Vorzugsweise liegt die obere Fläche des Halbleiterbauelementes in einer Ebene unterhalb der oberen Fläche 21 der Steckstifte Auf diese Weise ist es möglich, daß die Drahtverbindungen swi-

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sehen dem Bauelement und den Stiften von den Verbindungsanschlüssen 32 auf dem Bauelement 11 aufwärts gerichtet zu den oberen Flächen 21 der Steckstifte 17 verlaufen» Dadurch liegen die Verbindungsdrähte in einem bestimmten Abstand von der oberen !"lache des Bauelementes 11 und man vermeidet in vorteilhafter Weise Kurzaa.sch.lus se zwischen diesen Drähten und anderen Teilen der oberen Fläche des Bauelementes 11, die sie nicht berühren dürfen.

Durch mehrere Verbindungen oder Drähte 23 werden bestimmte Teile oder Gebiete des Halbleiterbauelementes 11 mit den oberen Flächen 21 der zweiten Teile 20 der Steckstifte 17 verbunden. Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung sind diese oberen Flächen 21 abgeflacht, um das Anbringen der Verbindungsdrähte 23 zu erleichtern.

Die gesamte Anordnung gemäß der Erfindung, einschließlich der zweiten Teile 20 der Steckstifte 17» der Verbindungen 23 zum Bauelement 11 und das Bauelement 11 selbst werden mit einem isolierenden Material 24 bedeckt. Vorzugsweise wird hierfür ein Epoxid-Material verwendet. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Epoxid-Isolierung aus zwei Schichten 25 und 26. Die erste Schicht 25 ist verhältnismäßig dünn, und sie hat nur eine .solche Stärke, daß sie die einzelnen Komponenten in der dargestellten Weise bedeckt» Die zweite Schicht 26 ist demgegenüber wesentlich stärker und gibt der Anordnung hierdurch mechanische Festigkeit; außerdem vervollkommnet sie den Schutz des Bauelementes in der Kapselung gegenüber unerwünschten Umgebungseinflüssen. Beide Schichten bestehen vorzugsweise aus Epoxid-Material, jedoch wird die Zusammensetzung in der Regel verschieden sein. Werkstoffe dieser Art sind bekannt. Die erste Schicht 25 kann beispielsweise ein Silikongummi sein. In diesem Zusammenhang hat sich Dot» Junction Coating bewährt. Die zweite Schicht 26 kann aus einem Epoxid-Werkstoff bekannter Art bestehen, beispielsweise aus Hysol 586-778 epoxy.

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Bach einem "bevorzugten Merkmal der Erfindung sind die Steckstifte 17 in den Aussparungen I3 durch eine Glasmasse 27 abgedichtet; Gläser dieser Art, die bereits bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen schmelzflüssig werden, sind bekannt. Durch das abdichtende Einsetzen der Steckstifte entsteht eine kompakte, stabile Anordnung, und es ist in vorteilhafter Weise dafür gesorgt, daß die Steckstifte und die Verbindungen 23 sich während des normalen Hineinsteckens und Herausziehens der Anordnung in die Passung bzw. aus der Passung nicht lockern»

Hach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Abstandsstück 28 an der unteren Seite des Grundkörpers vorgesehen, also an derjenigen Seite, die dem Halbleiterbauelement gegenüberliegt. Durch solches Abstandsstück 28 ist es leichter, die Anordnung in die Passung hineinzustecken und aus ihr herauszuziehen, und es wird auch in vorteilhafter Weise dafür gesorgt, daß Luft zwischen der (nicht dargestellten) Passung und dem Grundkörper 10 zirkulieren kann. Ein solcher Luftspalt gewährleistet eine bessere Wärmeabführung,, Bei der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auch am Umfang ein Rand 29 an'dem Grundkörper vorgesehen, der über die Ebene der oberen Pläche 16 der Nuten hochgezogen ist. Ein solcher hochgezogener Hand stellt eine wesentliche Erleichterung für das Aufbringen der Isolierschichten 25 und 26 dar. Schließlich kann nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung der Grundkörper 10 in der Draufsicht im wesentlichen kreisförmig sein, wobei jedoch ein flacher Teil 30 (Pig. 1) vorgesehen ist. Dieser flache Teil 30 zeigt diejenige Stelle, an der sich in üblicher Weise ein weiterer Abstand 3I zwischen einem Paar von Steckstiften 17 befindet.

Der Zusammenbau der Anordnung gemäß der Erfindung geschieht vorzugsweise wie folgt: Ein Grundkörper üblicher Art, beispielsweise aus Keramik, wird in geeigneter Weise ausgebildet, z.B. dadurch, daß ein Pulver so geformt und gepreßt wird, wie es in den Piguren 1 und 2 dargestellt ist, wobei alle Aussparungen und sonstigen Ausbildungen bereits vorgeformt werden. Dann wird Schicht 12, beispielsweise eine Goldpaste, aufge-

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strichen,.aufgesprüht oder in anderer Weise auf den erhöhten Teil 22 des G-rundkörpers aufgebracht. Bei Verwendung von Gold werden der Grundkörper und die aufgebrachte G-oldschicht in Luft bei Temperaturen zwischen etwa 900 und 950° 0 erhitzt. Nach Abkühlung werden die Steckstifte 17 in die Aussparungen eingeführt. Erforderlichenfalls kann dies unter Verwendung einer selbsttätigen Stifteinsetzmaschine erfolgen. Anschließend wird das abdichtende Glas 27 in flüssiger Form in die Aussparungen eingeführt, die die Ecken -©der Stifte umgeben. Normalerweise wird man das Material von der oberen Fläche zuführen, jedoch werden die Stifte auch entlang der Aussparungen 13 entsprechend der Darstellung in Fig. 2 von Glas umgeben. Der gesamte Grundkörper und die Stiftanordnung werden anschließend wieder in Luft bei einer Temperatur von ungefährt 500° C erhitztj es können auch abweichende Temperaturen gewählt werden, wenn dies für das verwendete Glas erforderlich ist. Die Erhitzungsdauer beträgt etwa 5-10 Minuten. Durch diesen Verfahrensschritt erfolgt eine Abdichtung bzw. Versiegelung der Stifte, der keramischen Masse und des verwendeten Glases.

Nach einer bevorzugten Abänderung können die Steckstifte auch mechanisch befestigt werden, beispielsweise dadurch, daß der erste Teil 19 der Steckstifte 13 eine ungleichförmige Ausbildung erhält. Man kann also beispielsweise so vorgehen, daß Teil 19 nicht zylindrisch ausgebildet wird, sondern wellig, und man erreicht dadurch, daß der Stift in den Aussparungen durch Reibungsschluß gehalten wird.

Anschließend wird das Halbleiterbauelement 11 auf der aus Gold bestehenden Verbindungsschicht 12 angebracht, wobei in der Technik der Halbleiterherstellung bekannte Verfahren benutzt werden« Anschließend werden die Verbindungsdrähte 23 an den aus Gold bestehenden Verbindungsanschlüssen 32 der Oberfläche des Halbleiterbauelementes und den abgeflachten oberen Flächen der zweiten Teile 20 der Steckstifte 17 angebracht. Die Verbindung kann von Hand hergestellt werden, oder aber mit Hilfe selbsttätiger Arbeitsvorgänge, wie sie in der Technik der Halbleiterherstellung bekannt sind,

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Schließlich werden flüssige Epoxid-Verbindungen auf die obere Fläche der Anordnung aufgebracht, beispielsweise mit Hilfe einer tropfenförmig zuführenden Einrichtung oder unter Verwendung selbsttätiger Verfahrensweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dabei zuerst eine verhältnismäßig dünne Schicht 25 aufgebracht und anschließend zum Abschluß der Herstellung der Anordnung die zweite, dickere Schicht 26. Das Epoxid wird bei den für die Härtung üblichen Temperaturen ausgehärtet} die Herstellung der Halbleiteranordnung und ihrer Verkapselung ist damit abgeschlossene

Im Rahmen fachmännischen Handelns sind geeignete Abänderungen und weitere Ausbildungen möglich, insbesondere auch hinsichtlich der verwendeten Werkstoffe, der Anordnung der Steckstifte und der Anordnung des verwendeten Halbleiterbauelementes.

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Claims

- 8 Ansprüche

1. Halbleiteranordnung mit einem isolierenden Grundkörper, auf dem ein Halbleiterbauelement angeordnet ist, das mit mehreren Steckstiften in Verbindung steht, wobei das Halbleiterbauelement, die Verbindungen und die oberen Teile der Steckstifte isolierend gekapselt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Grundkörper (10) mehrere am Umfang angeordneten Bohrungen oder Aussparungen (13) und im wesentlichen radial verlaufende, jeweils etwa senkrecht eine Aussparung (13) schneidende Schlitze oder Muten (14) aufweist, daß jeder Steckstift (17) zwischen einem ersten, in eine der Aussparungen (13), passenden Teil (19) und einem in eine entsprechende Mut (14) passenden zweiten Teil (20) eine Biegung (19) um etwa 90° besitzt, daß das Halbleiterbauelement (11) auf einer Seite des Grundkörpers (1O) nahe dem Mittelpunkt der im wesentlichen radial verlaufenden Nuten (14) angeordnet ist, daß Verbindungen (23) zwischen dem Halbleiterbauelement (11) und einigen oder allen der zweiten Teile (20) der Steckstifte (17) bestehen, und daß eine isolierschicht (24) das Halbleiterbauelement (11), die Verbindungen (23) und die zweiten Teile (20) der Stifte (17) bedeckt.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierung (24) aus zwei Schichten besteht, und zwar einer ersten Schicht (25) aus einem ersten Isoliermaterial und einer zweiten Schicht (26) eines anderen Isoliermaterials.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schichten (25, 26) aus zwei verschiedenen Epoxidverbindungen bestehen.

4· Halbleiteranordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Steckstifte (17) in den Aussparungen (13) des Grundkörpers (10) mit Hilfe von eingeschmolzenem Glas (27) befestigt sind.

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5. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper ein im wesentlichen mittig angeordnetes, erhöhtes Gebiet (28) aufweist, und zwar auf der der Befestigung des Halbleiterbauelementes (11) entgegengesetzten Seiteβ

6. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (11) auf dem Grundkörper (10) mit Hilfe einer metallischen Verbindungsschicht (12) angebracht ist,

7. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (11) auf dem Grundkörper (10) im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Ebene der oberen Fläche der Nuten angebracht ist.

8. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (10) einen, am Umfang angeordneten Rand (29) aufweist, welcher über die Ebene der oberen Fläche der Nuten (14) hochgezogen ist«,

9ο Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Teile (20) der Steckstifte (17) eine im wesentlichen flache obere Fläche aufweisen, so daß das Anbringen von Drähten an dieser Fläche erleichtert ist ο

10. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper eine im wesentlichen kreisförmige Form hat, die an einem Teil des Umfanges abgeflacht ist.

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