DE2714145C2 - Gestanzte Metallträgerplatte für die Herstellung von kunststoffummantelten Halbleiterbauelementen - Google Patents

Gestanzte Metallträgerplatte für die Herstellung von kunststoffummantelten Halbleiterbauelementen

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DE2714145C2
DE2714145C2 DE2714145A DE2714145A DE2714145C2 DE 2714145 C2 DE2714145 C2 DE 2714145C2 DE 2714145 A DE2714145 A DE 2714145A DE 2714145 A DE2714145 A DE 2714145A DE 2714145 C2 DE2714145 C2 DE 2714145C2
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plastic
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Kiyoshi Ishibashi
Keiji Itoga
Yutaka Morita
Toshimi Watanabe
Isamu Yamamoto
Masahiro Yamane
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Description

wobei eine Draufsicht auf die Schnittflächen der Stege 3 dargestellt ist. Vor dem Schnitt weisen die Stege 3 die durch das Stanzen einer größeren Metallplatte zur Ausbildung der Metallträgerplatte 200 hervorgerufenen Abrundungen 5 auf. Aufgrund der durch die Stempel 11 beim Stanzen auf die Stege 3 ausgeübten Kraft bilden sich an diesen wegen ihrer gekrümmten Auflage auf den Schneidplatte!! 10 neue Abrundungen 14 aus, die ihrerseits in der Kunststoffummantelung die Bildung von Lücken 15 hervorrufen. Zudem verformt sich hierbei das jeweilige Flächenteil 1, wobei auf die auf dem Flächenteil 1 aufgelötete Diode 7 eine derartige Beanspruchung ausgeübt wird, daS die Diode 7 zerstört werden oder sich zumindest in ihren Eigenschaften verschlechtern kann. Darüber hinaus kann über die Lücken IS Luftfeuchtigkeit bis zur Diode 7 hindurchtreten, was ebenfalSä eine Verschlechterung der elektrischen Kennwerte der Diode 7 bewirkt.
Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Meisüträgerpiatte überwunden. Mit der erfindungsgemäßen Metallträgerplatte 'nssen sich Zerstörungen oder Beeinträchtigungen der Halbleiterbauelemente zuverlässig vermeiden, so daß sie nicht nur für Massenproduktion geeignet ist, sondern auch eine leichte und wirtschaftliche Herstellbarkeit der nach Zerteilung der Metallträgerplatte erhaltenen Halbleiterbauelemente bei hervorragenden elektrischen Eigenschaften erzielen läßt
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 8a, b eine Schrägansicht bzw. Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Metallträgerplatte,
F i g. 9 Flächenteile mit aufgesetzten und kontaktierten Halbleiterbauelementen,
Fig. 10 den Zustand nach Durchführung der Kunststoffummantelung der Halbleiterbauelemente,
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines fertiggestellten Bauelements und
Fig. 12 eine der Darstellung in Fig.7 vergleichbare Ansicht eines Bauelements nach dem abschließenden Stanzschritt.
Bei einer in Fig.8a. b gezeigten Metallträgerplatte 300 sind deren einzelne Flächenteile 1 über Stege 31,32 miteinander verbunden, deren Brei« kleiner als die Stärke der zumindest 2 mm dicken Metallträgerplatte 300 ist. Die Metallträgerplatte 300 ist in herkömmlicher Weise aus einer aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Platte unter Ausbildung großer Abrundungen 5 ausgestanzt. Die Stege 31,32 sind gegenüber den Seitenflächen der einzelnen Flächenteile 1 derart nach innen zurückgesetzt, daß sie außerhalb des Bereichs der Abrundungen 5 liegen. Hierbei verlaufen die Stege 31, 32 parallel zueinander und zu den Seitenflächen der Flächeriteile 1.
Auf die Flächenteile 1 der Metall'.rägerplatte 300 wird zunächst mittels jeweils einer Lotschicht 71 aus PbSn jeweils eine Diode 7 aufgelötet, auf deren anderer Hauptfläche dann über eine Lotschicht 72 aus PbSn eine streifenförmige Elektrode 40 aufgelötet wird (Fig.9). Hierbei ist die Grundfläche zur Verringerung des Wärmewiderstands vorzugsweise flach, so daß eine gute Wärmeabfuhr von der Halbleiterbauelementelektrode sichergestellt ist.
Die Elektroden 40 verlaufen im wesentlichen parallel zueinander ur.d sind mit Einern gemeinsamen Leiter 41 verbunden. Die an die im wesentlichen parallel zueinander auf die Flächenteile 1 aufgebrachten Dioden 7 angelöteten Enden der Elektroden 40 sind im wesentlichen U-förmig gebogen, was für die Kunststoffumhüllung günstig ist Bei dem Anlöten der Elektroden 40 an die Diode 7 sind diese im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Metallträgerplatte 300 orientiert so daß eine nachfolgende Kunststoffumhüllung mittels eines Druck-Spritzpreßverfahrens ermöglicht ist.
Gemäß der Darstellung in F i g. 10 werden die Dioden 7 mittels des Spritzpreßverfahrens mit Ausnahme der Rückseite der Metallträgerplatte 300, der Stege 31 und 32 und der durch den Leiter 41 verbundenen Enden der Elektroden 40 mit einer Kunststoffummantelung 50 umhüllt Bei diesem Verfahrensschritt können in einem Arbeitsgang bis zu 400 Halbleiterbauelemente umhüllt werden.
Nachfolgend werden die Stege 31 and 32 entlang von in Fig. 10 gezeigten Linien C und die Elektroden 40 entlang gestrichelter Linien D abgeschnitten, was vorzugsweise für alle Stege 31,32 und ΈΙ' faroden 40 gleichzeitig erfolgt. Hierdurch werden die in F ä g. 11 gezeigten kunststoffummantelten Halbleiterbauelemente 500 erhalten.
In F i g. 12 ist eine Seitenansicht einer unter Verwendung der Metallträgerplatte 300 hergestellten kunststoffummantelten Diode gezeigt.
Der Vorgang des AbSchneidens bzw. Durchstanzens der Stege 31 und 32 der Metallträgerplatte 300 entspricht demjenigen gemäß F i g. 6. Hierbei wird die Metallträgerplatte 300 auf die Schneidplatten 10 aufgelegt und die Stempel in Richtung der Pfeile 13 bewegt. Da die Stege 31 und 32 außerhalb des Bereichs der Abrundungen 5 der Metallträgerplatte 300 ausgebildet sind, befinden sich die Unterseiten 16 der Stege 31 und 32 in Berührung mit der Oberfläche 17 der Schneidplatten 10. Hierdurch ist es möglich, die bei der in den F i g. 1 bis 7 gezeigten Metallträgerplatte 200 auftretende Ausbildung großer Abrundungen 14 und Lücken 15 vollständig zu vermeiden. Somit können die eingangs erwähnten, durch diese Abrundungen 14 und Lücken 15 begründeten Nachteile nicht auftreten.
Da die Flächenteile 1 durch jeweils zwei Stege 31 und 32 miteinander verbunden sind, besitzt die Metallträgerplatte 300 auch gegenüber in Querrichtung wirkenden Kräften erheblichen Verformungswiderstand.
Die Breite / der Stege 31 und 32 ist geringer als die Stärke T der Metallträgerplatte 300, die ihrerseits zumindest 2 mm beträgt.
Die beschriebene Metallträgerplatte eignet sich beispielsweise zur Herstellung von Dioden für Kraftfahrzeuge, die verhältnismäßig hohen Nennstrom zwischen 5 und 50 A aufweisen und. auch bei Serienfertigung hohe Güte -eigen, oder für die Ausbildung von Thyristoren oder Transistoren. Die Form der Elektroden 40 kann beliebig sein und ίεί dem jeweiligen Anwendi'Tigszweck angepaßt.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Gestanzte Metallträgerplatte für die Herstellung von kunststoffummantelten Halbleiterbauelementen, bei dem auf einer Vielzahl miteinander verbundener Flächenteile der Metallträgerplatte jeweils ein Halbleiterbauelement befestigt wird, die einzelnen Halbleiterbauelemente auf den Flächenteilen dann getrennt in Kunststoff eingegossen und die einzelnen Rächenteile anschließend durch Stanzen voneinander getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke (T) der Metallträgerplatte zumindest 2 mm beträgt, daß jeweils zwei Flächenteile (1) durch zwei parallel zueinander und zu is den Seitenkanten der Flächenteile verlaufende Stege (31,32) verbunden sind, deren Breite (t) geringer ist als die Starke (T)der Metallträgerplatte (3öO), daß die einander abgewandten äußeren Seitenkanten der Siege (31,32} gegenüber den Seiienkanien der Flächenteile (1) derart nach innen zurückgesetzt sind, daß sie außerhalb des Bereichs von durch das Ausstanzen entstandenen seitlichen Abrundungen (S) der Metallträgerplaue (300) liegen, und daß der Stanzvorgang zum Trennen der einzelnen Flächenteile voneinander quer durch die zurückgesetzten Stege hindurch entlang der Kanten der Flächenteile (1) erfolgt.
    30
    Die Erfindung betrifft eiae grstanzte Metallträgerplatte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
    Aus der DE-OS 18 01 073 ist eine derartige Metallträgerpiatte bekannt, die bei einer Stärke von ca. 1,5 mm randseitig zur Ausbildung einzelner großflächig miteinander zusammenhängender Flächenteile eingestanzt ist. Auf den Flächenteilen wird hierbei jeweils ein Halbleiterbauelement aufgebracht und dieses anschließend ein- gegossen, wonach zum abschließenden Trennen der einzelnen Flächenteile der mittlere durchgehende Metallträgerplattenbereich zwischen jeweils zwei Flächenteilen mitteis eines Formstanzschrittes auf einer relativ großen Länge ausgestanzt wird. Die zum Ausstanzen des relativ langen Stanzstegs je Flächenteil erforderiiehe Stanzkraft ist allerdings aufgrund der großen auszustanzenden Fläche sehr groß, so daß dieser Stanzschritt nur mit relativ hohem Leistungsverbrauch und einem aufwendig geformten Stanzwerkzeug mit verhältnismäßig großer Stanzschneidkante durchführbar ist. Der zur Durchführung dieses Stanzschritts erforderliche Aufwand erhöht sich noch zusätzlich, wenn erwogen werden sollte, eine noch stärkere Metallträgerplatte zu verwenden, um auch für hochstrombelastete Halbleiter- bauelemente ausreichende Kühlung sicherzustellen.
    Weiterhin ist aus der DE-OS 19 41 305 eine Metallträgerplalte für die Verwendung bei einem Verfahren zur Herstellung von kunststoffummantelten Halbleiterbauelementen bekannt, bei dem auf durch jeweils zwei im wesentlichen parallele Verbindungsstege miteinander verbundenen Flächenteilen der Metallträgerplatte jeweils ein Halbleiterbauelement aufgebracht wird. Die Halbleiterbauelemente werden anschließend in eine durchgehende, auch die Stegbereiche einschließende Kunststoffbahn eingegossen, wonach die Metallträgerplatte abschließend in den Stegbereichen unter Durchtrennung auch der dort vorhandenen Kunststoffum-
    mantelung auseinandergesägt wird.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gestanzte Metallträgerplatte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs derart auszugestalten, daß sie auch für die Kühlung hochstrombelasteter Halbleiterbauelemente geeignet ist, bei der aber dennoch die einzelnen Flächenteile ohne störende Verformung voneinander getrennt werden können.
    Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Merkmalen gelöst.
    Erfindungsgemäß wird somit eine Metallträgerplatte verwendet, deren Dicke zum Sicherstellen einer ausreichenden Kühlung der Halbleiterbauelemente auch bei hoher Strombelastung zumindest 2 mm beträgt und die durch ihre besondere Ausgestaltung trotz dieser erheblichen Dicke dennoch sehr einfach und sicher durchstanzt werden kann, ohne daß hierbei Oberfiächenverzerrungen der Metallplatte und ein damit Hand in Hand gehendes Aufreißen der Kunststoffummantelung der Halbleiicrbäüeieffienie äüiireten können.
    Zur Verdeutlichung der erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile und überwundenen Probleme wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 eine Metallträgerplatte 200 beschrieben, bei der jeweils zwei einzelne Flächenteile 1 der Metallträgerplatte 200 miteinander verbindende Stege 3 im Gegensatz zur Erfindung nicht zurückgesetzt sind, sondern vielmehr mit Außenkanten 2 der Metallträgerplatte 200 fluchten. Die Stärke der Metallträgerplatte 200 beträgt für die Kühlung von Halbleiterbauelementen mit einem Nennstrom von zumindest 10 A mindestens 2 mm und liegt im beschriebenen Fall bei 2,5 mm, um für eine Diode 7 mit einem Nennstrom von 15 A nicht nur ausreichende Kühlleistung, sondern auch geeignete mechanische Festigkeit bereitzustellen.
    Während eine in einem Stanzschritt hergestellte verhältnismäßig dünne Metallträgerplatte scharfe umlaufende Kanten aufweist, treten bei dicken Metallträgerplatten mit einer Stärke von 2 mm oder mehr erhebliche Abrundungen der Seitenkanten auf, die in den F i g. 1 bis 7 mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet sind. Der Stanzschritt zur Ausbildung der Metallträgerplatte erfolgt hierbei in Richtung des in den Fig. la, Ib gezeigten Pfeiles 4. Abrundungen 5 treten auch an Seitenkanten 6 der Metallträgerplatte 200 auf.
    In den F i g. 2 und 3 sind über jeweils eine Lotschicht 71 auf die Flächenteile 1 der Metailträgerplatte 200 aufgelötete Dioden 7 gezeigt, an denen mittels einer Lotschicht 72 jeweils eine Zuleitung 8 angelötet ist.
    Gemäß den Fig.4 und 5 werden die Dioden 7, die Flächenteile 1 und die Zuleitungen 8 einzeln mit Kunststoff 9 umhüllt. Abschließend wird die Metallträgerplatte 200 zur Ausbildung einzelner, voneinander unabhängiger Dioden unter Durchstanzung der Stege 3 getrennt, wie dies in den F i g. 6 und 7 im einzelnen gezeigt ist. Gemäß der in Fig.6 gezeigten Schnittansicht wird die Metallträgerplatte 200 mit derjenigen Fläche auf Schneidplatten 10 aufgelegt, an der keine Kunststoffummantelung ausgebildet ist, die aber die seitlichen Abrundungen 5 aufweist. Nahe der Kunststoffummantelung ist ein Stempelführungsteil 12 zur Führung von Stempeln 11 auf die Metallträgerplatte 200 aufgesetzt. Zum Durchtrennen der Stege 3 der Metallträgerplatte 200 werden die Stempel 11 in Richtung des Pfeils 13 bewegt, wobei sie zwischen jeweils zwei entsprechend orientierte Schneidplattcn 10 gelangen.
    In F i g. 7 sind die bei diesem Schneidvorgang im Bereich der Stege 3 auftretenden Veränderungen gezeigt.
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