DD209053A1 - Verfahren zur elektrischen und thermischen kontaktierung leistungselektronischer bauelemente - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein technologisches Verfahren zur Herstellung leistungselektronischer Bauelemente, die vorzugsweise als Dreipolzweigpaar oder Brueckenschaltung ausgebildet sind und mindestens zwei nebeneinander und/oder uebereinander angeordnete, mit Kontaktstreifen untereinander und zu den Aussenanschluessen verbundene Halbleiterelemente enthalten, die thermisch leitend und ggf. elektrisch isoliert auf einer waermeabfuehrenden Grundplatte aufgebaut sind. Die Aufgabe besteht darin, durch eine Aufspaltung desHerstellungsprozesses fuer eine elektrisch betriebsfaehige Einheit in mindestens zwei Teilschritten und der damit verbundenen wesentlichen Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus der Loet- und Montagevorrichtungen den technisch-oekonomischen Aufwand zur Montage vor dem Loetprozess zuverringern und die Qualitaet der Loetung sowie die Positioniergenauigkeit beim Fuegeprozess der Bauteile zu erhoehen. Das geschiet dadurch, dass in einem ersten Verfahrensschritt die Halbleiterelemente und alle elektrisch und thermisch leitendeBauteile mittels einfacher Vorrichtungen zu Baugruppenverloetet werden, die einem weiteren Verfahrensschrittzum elektrisch bereits funktionsfaehigen Bauelement zusammen gefuegtwerden.

Description

Erfinder: Ing. Lothar Kanroe Berlin, 20. 08, 1982

Dipl.-Ing· Ilse~Hank P 1300

Dr. Dipl.-Phys. Lothar_Eglinski Dipl.-Ing. Karl-Heins Heeg γ

Sustellungsbevollm.;

Institut für Hegelungstechnik

im Kombinat TSB^-SAhT Berlin-Treptow

"!Friedrich Ebert"

1055 Berlin, Storkower Str. 101

Büro für Schutzrechte

Verfahren zur elektrischen und thermischen Kontaktierung der Bauteile leistungselektronischer Bauelemente

H 01 L - 25/00

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein technologisches Verfahren, bei dem unter Verwendung geeigneter Lehren die elektrische und thermische Kontaktierung der Bauteile leistungselelcfcronischer Bauelemente, vorzugsweise ieistungselektronischer Dr eip öl zrrre igpaare bzw, Brückenschaitungsη erfolgt, die mindestens zrvei nebeneinander und/oder übereinander angeordnete, mit Eontaktstreifen untereinander und zu den AuSenanschlüssea verbundene lialbleitereleaente enthalten, die thermisch leitend und ggf.· elektrisch isoliert auf einer wärmeabführenden Basisplatte aufgebaut sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren 77ird bei der Herstellung Ieistungselektronischer Bauelemente-, die vorzugsweise als Dreipol zweigpaare oder Brückenschaltungen ausgebildet sind und mindestens zwei Haibleiterelemente enthalten, angewendet„

Charakteristik der bekannten technischen .Lösungen

Es ist gem. DE-OS 27 23 330 ein Verfahren bekannt₃ bei dem zu verlötende Teile zunächst voreslotst und mittels nach- ' folgender Erwärmung verlötet werden., Die Lotteiie von einer

bestimmten geometrische q Gestalt and die zu bei ot ende η Kontaktteile and/oder Halbleiter-Plättchen werden dabei so in Behälter eingebracht, daß die Eontaktteile and/oder Halbleiter-Plättchen nach Wärmeeinwirkung an den zu belotenden Stellen mit Lot bedeckt werden»

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß nach dem Vorbeloten alle Teile des Bauelements einzeln vorliegen und für die Komplettierung komplizierte Vorrichtungen erforderlich sind. Weiterhin ist zu bemängeln, daß keine auf die verschieden großen Kontaktflächen bezogenen definierten Kräfte aufgebracht werden können und die Qualität der kontaktierten Anschlußstellen damit unterschiedlich ausfällt.

Weiterhin wird in der DS-AS 14 39 129 sin Verfahren beschrieben, bei dem die Hartmetallronden vorab durch Hartlöten mit den Anschlußleitern und danach in einem zweiten Schritt durch Weichlöten mit dem Halbleiter verbunden werden, Hierbei ist nachteilig, daß die Halbleiterchips erst nach Abschluß beider Lötprozesse in kontaktierter Form vorliegen und zur Funktionskontrolle bzw» Klassierung elektrisch ausgemessen werden können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den technologischen und ökonomischen Aufwand bei der Montage der Einzelteile ieistungseiektronischer Bauelemente vor dem Lötprozeß wesentlich zu senken, die Qualität der Kontaktstellen.zu sichern sowie eine Weiterverarbeitung von fehlerhaften Halbleiterelementen, bestehend aus zwei Hartmetallronden und dem dazwischenliegenden Chip, zu vermeiden*

Darlegung des We se as' der i£rfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein technologisch

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einfaches Verfahren zur elektrischen and thermischen Kontaktierung der Bauteile leistungselektronischer Bauelemente, vorzugsweise leistungselektronischer Dreipolzweigpaare bzw, Brückenschaltungen, unter Verwendung entsprechender Vorrichtungen su entwickeln, mit dem eine funktionssichere Verbindung der einzelnen Bauteile mit guter Qualität gewährleistet wird*

Srfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Herstellung der funktionsfähigen Bauelemente in mindestens swei Teilschritten erfolgt, wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels zweckmäßig gestalteter Lot- und Montagelehren die einzelnen elektrisch und thermisch leitenden Bauteile sowie die Halbleitertabletten vorzugsweise durch Löten ohne Flußmittel in bekannter ^eise unter Schutzgasatmosphäre in einem Durchlauflötofen zu Baugruppen zusammengefaßt und danach in einem zweiten Schritt; mittels einer weiteren Lehre die Einzelbaugruppen in ihrer endgültigen Lage erfaßt, positioniert und sum funktionsfähigen Bauelement verlötet werden« Zur Herstellung der einzelnen Baugruppen können neben der stoffschlüssigen Löttechnologie auch Verfahren angewendet werden, in deren Ergebnis kraftund/ oder formschlüssige Verbindungen entstehen, die elektrisph

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

In den !figuren 1 bis 5 werden die Lot- und Montage le ore η entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt, die zur. Herstellung der in Figur δ gezeigten vier Baugruppen eines leistungselektronischen Dreipolsweigpaares benötigt v/erden.

Im ersten Verfahrensschritt werden gemäß Fig. 1 bis 4 die darin dargestellten Einselteile positioniert und ohne Verwendung von Flußmitteln in bekannter Weise unter Schutzgasatmospäre in einem Durchlauflötofen su den Baugruppen 1 bis 4 verlöte

tet.

Im zweiten Verfahrensschritt werden gemäß Fig. 5 die Baugruppen 1 bis 4 entsprechend Fig. 6 in ihrer endgültigen Lage erfaßt und unter Schutzgasatmosphäre zu einem funktionsfähigen Bauelement verlötet.

Die Lehre gemäß Fig. 1 dient zur Montage der Baugruppe 1. Das exakte Positionieren des Kontaktstreifens 5 and der Halbleitertablette 6 wird gesichert durch eine zweckmäßige Bemessung und Anordnung der Ausnehmungen 8 und der Bohrungen 7 and 9 im Lötlehrenkörper 11 sowie durch die Breite des Kontaktstreifens 5«

Der Anodenanschluß 10 wird von der Bohrung 9 aufgenommen. Der erforderliche ^'lächendruck zum Verlöten der Halbleitertabletten 6 mit.den Kontaktstreifen 5 wird durch dessen Eigengewicht erzeugt, während auf die Anodenanschlüsse 10 geeignete zylinderförmige Zusatzgewichte 12, die ein Sackloch aufweisen, aufgesetzt werden.

Die Lehre gemäß !Fig. 2 dient zur Montage der Baugruppe 2. Die Platte 18 enthält Ausnehmungen 14- und den Anschlag 19 zur Lagefixierung der Kontaktstreifen 13. Die mit Bohrungen 15 versehene·· Platte- 16 wird' nach Bestückung der Vorrichtung mit Kontaktstreifen 13 mit Hilfe von Stiften in den Bohrungen 17 befestigt, Durch die Platte 16 wird die Lagegenauigkeit der Halbleitertabletten 6 gewährleistet.

Die Lehre gemäß Pig. 3 dient zur Montage der Baugruppe 3* In die Platte 22 sind Bohrungen 21 eingebracht, die zur Aufnahme der Anodenanschlüsse 10 mit den aufgesteckten Kontaktstreifen 23 verwendet werden« Auch hier wird auf die Anodenanschlüsse 10 zur. Srzeuguag des erforderlichen !Flächendrucks jeweils ein Zusatzgewicht 12 aufgesetzt.

Die Lehre gemäß Fig, 4 dient zur Montage der Baugruppe 4, Die Platte 24 enthält Ausnehmungen 25 in der Größe der Isolierkeramik 26, Die Platte 24 und die Basisplatte 28 werden·.durch Stifte in' den.· Bohrungen 27 justiert. Gegebenenfalls wird durch Aufbringen von Zusatzgewichten 29 sin Druck zwischen den miteinander zu verlötenden Einzelteilen erzeugt.

Die in der Pig, 5 dargestellte Lehre wird mittels der Schrauben 33 mit der Basisplatte 28 verschraubt und fixiert. Die bewegliche Platte 32 befindet sich bei der Bestückung der Montagelehre mit den einzelnen Baugruppen in geöffnetem Zustand, damit die vormontierten Baugruppen 1 bis 4 in die Ausnehmungen eingeschoben werden können.

Sin Herausfallen der einzelnen Baugruppen wird dadurch verhindert, daß die Platte 32 nach der Bestückung der Lehre geschlossen und verriegelt v/ird.

Zur Erzeugung des erforderlichen Lötdruckes ist das Einbringen des Zusatzgewichtes 3^ zur Beschwerung der einzelnen Baugruppen vorgesehen.

Die Rückwand 31 &nd Platte 32 der Lehre besitzen VorSprünge und Aussparungen, um die exakte maBliche Positionierung der einzelnen Baugruppen zu gewährleisten.

Claims (3)

1. Verfahren zur elektrischen and thermischen Kontaktierang der Bauteile leistungselektronischer Bauelemente, die vorzugsweise . als Dreipolsweigpaar oder Brückenschaltung ausgebildet sind und mindestens zwei nebeneinander und/oder übereinander angeordnete, mit Kontaktstreifen untereinander und zu den Außenanschlüssen verbundene Eaibleiterelemente enthalten, die thermisch leitend und ggf. elektrisch isoliert auf einer wärmeabfuhrendeη Grundplatte aufgebaut sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Herstellung der funktionsfähigen Bauelemente in mindestens zwei Teilschritten erfolgt, wobei in einem ersten "/erfahrensschritt mittels zweckmäßig gestalteter Lot- und Montagelehren die einzelnen elektrisch und thermisch leitenden Bauteile sowie die Halbleitertabletten (6) vorzugs-weise durch Löten ohne Flußmittel in bekannter Weise, unter Schutzgasatmosphäre in einem Durchlauflötofen zu Baugruppen zusammengefaßt und danach in einem zweiten Schritt mittels einer weiteren Lehre die Einzelbaugruppen in ihrer endgültigen Lage erfaßt, positioniert und zum funktionsfähigen Bauelement verlötet werden*

2, Verfahren nach Punkt- 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Herstellung der einzelnen Baugruppen neben der stoffschlüssigen Löttechnologie auch Verfahren angewendet werden, in deren Ergebnis kraft- und/oder formschlüssige Verbindungen entstehen, die elektrisch und thermisch leitend sind,

Hierzu

3 Blatt Zeichnungen*