DE102006020636A1

DE102006020636A1 - Transport-/Verpackungsbehältnis für eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente

Info

Publication number: DE102006020636A1
Application number: DE200610020636
Authority: DE
Inventors: Marco Lederer; Rainer Popp
Original assignee: Semikron GmbH and Co KG; Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Semikron GmbH and Co KG; Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2006-05-04
Filing date: 2006-05-04
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-05-05
Also published as: DE102006020636B4

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Transport-/Verpackungsbehältnis für eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente mit zwei Formkörpern. Der erste Formkörper bildet hierbei eine Wanne aus und der zweite Formkörper bildet eine Mehrzahl von Nestern für jeweils ein elektronisches Bauelement aus. Hierbei weist ein Nest eine Wandung sowie eine Grundfläche und weiterhin Abstützeinrichtungen für die teilweise Auflage der elektronischen Bauelemente auf. Bei diesem Transport-/Verpackungsbehältnis sind die Nester des zweiten Formkörpers innerhalb der durch den ersten Formkörper ausgebildeten Wanne angeordnet.

Description

Die Erfindung beschreibt ein Behältnis zum inner- und/oder außerbetrieblichen Transport sowie zur Verpackung einer Mehrzahl von elektronischen Bauelementen, wie beispielhaft Leistungshalbleitermodulen. Elektronische Bauelemente, wie die genannten Leistungshalbleitermodule, speziell mit Leistungstransistoren wie IGBTs (insulated gate bipolar transistor) oder MOS-FETs (metal oxid semiconductor field effect transistor) sind häufig empfindliche gegenüber Berührungen durch die menschliche Hand, weil sich hierdurch elektrostatische Felder auf die Kontaktelemente entladen können und die enthaltenen Halbleiterbauelemente vorschädigen oder zerstören können. Weiterhin sind jegliche Art von Verschmutzungen beispielhaft der Kontaktelemente oder speziell bei grundplattenlosen Leistungshalbleitermodulen auch der jeweiligen Substratunterseiten nachteilig. Hierdurch wird die elektrische Kontaktsicherheit im späteren Betrieb beeinträchtigt. Substratunterseiten, speziell wenn sie bereits vor dem Transport mit einer pastösen wärmeleitfähigen Schicht versehen sind, bedürfen ebenfalls eines Schutzes vor Berührung und/oder Verunreinigung.
Ausgangspunkte der Erfindung sind ein Verpackungsbehältnis gemäß der DE 103 58 843 sowie zu verpackende elektrische Bauelemente, speziell Leistungshalbleitermodule wie sie aus der DE 103 06 643 A1 bekannt sind. DE 103 58 843 offenbart ein Verpackungsbehältnis für Leistungshalbleitermodule, bestehend aus mindestens einem Formkörper, wobei dieser eine Wandung sowie eine vorzugsweise vollständig geschlossene Deckfläche aufweist. Mindestens an zwei gegenüberliegenden Wandungsabschnitten ist je eine Abstützkante oder an mindestens drei Stellen der Wandung je eine Abstützfläche angeordnet. Das Leistungshalbleitermodul liegt zumindest teilweise an den Wandungsabschnitten an und durch die Auflage auf den Abstützkanten bzw. den Abstützflächen ist eine Berührung des Leistungshalbleitermoduls mit der Deckfläche des Formkörpers wirksam verhindert. Die Deckfläche des Formkörpers weist mindestens eine Stütze auf, die sich von der Deckfläche in das Innere des Formkörpers hinein erstreckt. Somit ist eine Berührung des Leistungshalbleitermoduls mit der Deckfläche wirksam verhindert.
Die DE 103 06 643 A1 offenbart ein modernes Leistungshalbleitermodul, welches an einer Hauptfläche eine Mehrzahl von Anschlusselementen aufweist. Da derartige Leistungshalbleitermodule nach dem Stand der Technik meist mit Leistungstransistoren und Leistungsdioden bestückt sind, sind zumindest einige der Anschlusselemente empfindlich gegen elektrostatische Entladung. Die den Anschlusselementen gegenüberliegende Hauptfläche des Leistungshalbleitermoduls weist hier eine außen liegende metallische Schicht als Teil des Substrats auf. Auch derartige Oberflächen bedürfen eines Schutzes gegen Verschmutzung, speziell auch durch Kontakt mit der menschlichen Hand. Durch jegliche Art von Verschmutzung wird die Haftfähigkeit einer anzuordnenden wärmeleitfähigen Schicht, also ihre Funktion als Zwischenschicht zwischen dem Leistungshalbleitermodul und einem zu dessen Betrieb notwendigen Kühlkörper beeinträchtigt. Hierdurch kann die im Leistungshalbleitermodul entstehende Wärme nicht in vorgesehener Weise abgeführt werden, wodurch ein Betrieb bei voller Leistungsfähigkeit des Leistungshalbleitermoduls nicht möglich ist.
Die US 6,216,873 B1 offenbart ein aufwendiges Verpackungsbehältnis aus mehreren Formkörpern. Die Wandung dieses Verpackungsbehältnisses weist an vier Stellen Abstützflächen oder Abstützkanten auf, um ein zu transportierendes Halbleitermodul vor Kontakt mit Deckflächen zu schützen.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe ein Verpackungsbehältnis für den inner- und/oder außerbetrieblichen Transport von elektronischen Bauelementen zu schaffen, das eine ausreichende mechanische Stabilität aufweist und als Pendelverpackung geeignet ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Transport-/Verpackungsbehältnis mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Transport-/Verpackungsbehältnis für eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente geht aus von einem Verpackungsbehältnis nach dem oben genannten Stand der Technik. Erfindungsgemäß wird dieses weiter gebildet in dem es aus mindestens zwei teilweise aneinander anliegenden Formkörpern gebildet wird. Hierbei bildet der erste Formkörper eine Wanne aus, in der Nester eines zweiten Formkörper angeordnet sind.
Der zweite Formkörper weist hierbei eine Mehrzahl von Nestern für jeweils ein elektronisches Bauelement auf, wobei die jeweiligen Nester Wandungen sowie eine Grundfläche aufweisen. Weiterhin weist jedes Nest Abstützeinrichtungen für die teilweise Auflage der elektronischen Bauelemente auf. Diese sind derart ausgebildet, dass die Bauelemente die Grundfläche nicht berühren und sich während des Transports nur geringfügig bewegen können.
Durch den erfindungsgemäßen modularen Aufbau aus mindestens zwei Formkörpern wird ein Transport-/Verpackungsbehältnis geschaffen, das eine hohe Stabilität auch bei geringer Wandstärke der einzelnen Formkörper aufweist. Weiterhin ist diese Ausbildung besonders geeignet für Pendelverpackung, da hier bei einer Verschmutzung nicht das gesamte Transport-/Verpackungsbehältnis sondern nur einer der beiden Formkörper ersetzt werden muss.
Nachfolgend werden die Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung anhand der 1 bis 3 beispielhaft erläutert.
1 zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Transport-/Verpackungsbehältnisses.
2 zeigt einen Schnitt durch eine dreidimensionale Darstellung einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Transport-/Verpackungsbehältnisses.
3 zeigt einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Transport-/Verpackungsbehältnisses nach 2.
1 zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Transport-/Verpackungsbehältnisses. Dargestellt ist ein erster Formkörper (1), wobei als Werkstoff hierfür ein thermoplastischer Kunststoff bevorzugt ist. Dieser erste Formkörper (1) ist wannenartig ausgebildet und weist eine plane Grundfläche (12) sowie eine Wandung (14) auf. Als Teil der Wandung (14) ist hier ein zur Grundfläche (12) paralleler Abschnitt (16) dargestellt, der eine Ausformung (160) des Kunststoffes in Form einer Noppe aufweist.
Der zweite Formkörper (2) ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit beabstandet vom ersten Formkörper (1) dargestellt. Dieser zweite Formkörper (2) ist in der Anwendung derart in der durch den ersten Formkörper (1) gebildeten Wanne (10) angeordnet, dass die äußeren Wandungen (24) des zweiten Formkörpers (2) innen an den Wandungen (14) des ersten Formkörpers (1) anliegen. An den äußeren Wandungen (24) des zweiten Formkörpers (2) sind Abschnitte (26) angeordnet, wobei dort Widerlager (260) für die Noppen (160) des ersten Formkörpers (1) ausgebildet sind. Durch die Verbindung der Noppen (160) mit den jeweils zugeordneten Widerlagern (260) entsteht eine reversible Verbindung der beiden Formkörper (1, 2). Somit ist einerseits die Steifigkeit des Transport-/Verpackungsbehältnisses gegeben und andererseits die Möglichkeit zur Lösung der Verbindung zum Ersatz eines der beiden Formkörper (1, 2) gegeben, wodurch dieses Transport-/Verpackungsbehältnis besonders bevorzugt für eine Pendelverpackung ist.
Der zweite Formkörper (2) weist weiterhin eine Mehrzahl von Nestern (20) auf, wobei diese im Inneren der Wanne (10) des ersten Formkörpers (1) angeordnet sind. Diese Nester (20) dienen der Aufnahme von elektronischen Bauelementen (4), vorzugsweise von oben genannten Leistungsmodulen. Diese Leistungsmodule (4) liegen hierbei auf Abstützeinrichtungen (220, 240) auf, um eine Berührung einer Hauptfläche, bzw. der dort angeordneten elektrischen Verbindungselemente (40) des Leistungsmoduls (4) mit der Grundfläche (22) des zugeordneten Nests (20) zu vermeiden.
Die Abstützeinrichtungen sind hier dargestellt als Abstützflächen (240) im Bereich der Wandung (24), wobei hier mindestens zwei gegenüberliegende Wandungen mindestens je eine Abstützfläche aufweisen. Alternativ oder zusätzlich sind diese Abstützflächen in den Eckbereichen der Nester (20) angeordnet. Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausprägung der Abstützeinrichtungen sind eine Mehrzahl von der Grundfläche (22) des Nest (20) ausgehend angeordnet Stützen (220).
2 zeigt einen Schnitt durch eine dreidimensionale Darstellung einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Transport-/Verpackungsbehältnisses. Dargestellt ist wiederum der erste Formkörper (1) mit einem wannenförmig ausgebildeten Bereich (10) und einem Randbereich (16), hier als einfache senkrechte Wandung ausgebildet. In der hierdurch gebildeten Wanne (10) des ersten Formkörpers (1) sind die Nester (20) des zweiten Formkörpers (2) angeordnet. Die jeweils äußeren Nester (20) weisen eine äußere U-förmige Wandung (28) auf, deren äußerer Abschnitt teilweise in die Wanne (10) des ersten Formkörpers (1) hineinragt und an der Wandung (16) des ersten Formkörpers (1) anliegt.
Dargestellt ist weiterhin die Grundfläche (12) als Teil der Wanne (10) des ersten Formkörpers (1). Auf dieser Grundfläche (12) liegen die Grundflächen (22) der Nester (20) des zweiten Formkörpers (2) auf. Die Nester (20) selbst weisen Wandungen (24) auf, die in ihrem mittleren Bereich durch Ausnehmungen (240) teilweise unterbrochen sind. Weiterhin weisen diese Wandungen (242) Abstützeinrichtungen, hier eine umlaufende Abstützkante (240) auf. Auf diesen Abstützkanten (240) liegen hier Leistungsmodule (4) auf. Hierzu sind die Abstützkanten (240) derart dimensioniert, dass die der Grundfläche (22) des jeweiligen Nests (20) zugewandte Hauptfläche des Leistungsmoduls (4) auch bei einer Bewegung dessen im Nest (20) nicht in Berührungen mit der Grundfläche (22) kommen kann.
Die Ausnehmungen (242) der Wandungen (24) sind besonders vorteilhaft für ein Transport-/Verpackungsbehältnis, da hierdurch die Leistungsmodule (4) leicht aus den Nestern (20) herausgenommen werden können.
Die beiden Formkörper (1, 2) bestehen aus identischen tiefgezogenen Kunststofffolien, die vorzugsweise elektrostatisch ableitfähig ausgebildet ist, um Beschädigungen der Leistungsmodule (4) durch elektrostatische Aufladungen zu vermeiden. Durch die Ausgestaltung des Transport-/Verpackungsbehältnisses aus zwei Formkörpern (1, 2) und durch deren erfindungsgemäße Anordnung zueinander wird bei einer gegebenen Wandstärke der Kunststofffolien eine besondere Steifigkeit der Anordnung erreicht.
3 zeigt einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Transport-/Verpackungsbehältnisses nach 2. Hierbei ist die Anordnung des Leistungsmoduls (4) in einem zugeordneten Nest (4) dargestellt. Die Wandungen (24) des Nests (20) beschränken hierbei die Bewegung des Leistungsmoduls (4) parallel zur Grundfläche (22) des Nests (20). Zusätzlich sind die Abstützkanten (240) der Wandungen (24) des Nest (20) derart ausgebildet, dass die der Grundfläche (22) des Nest (20) zugewandte Hauptfläche des Leistungsmoduls (4) nicht mit der Grundfläche (22) des Nests (20) in Berührung kommt, wodurch auch die Bewegung des Leistungsmoduls (4) senkrecht zur Grundfläche (22) des Nests (20) in Richtung auf diese Grundfläche (22) beschränkt ist. Vorzugsweise weist das Transport-/Verpackungsbehältnis noch einen nicht dargestellten Deckel auf, der die Bewegung des Leistungsmoduls (4) in Richtung des Deckels beschränkt und zusätzlichen Schutz vor Umgebungsbedingungen gewährleistet.
Die Grundfläche (22) des zweiten Formkörpers (2) weist hier noch eine Mehrzahl von Ausnehmungen (222) auf. Bei dieser Ausgestaltung ist es weiterhin bevorzugt, wenn zwischen der Grundfläche (12) des ersten Formkörpers (1) und der Grundfläche (22) der Nester (20) eine Zwischenlage (3) angeordnet ist. Für Leistungsmodule (4) mit versilberten Anschlusselementen (40, vgl. 1) kann diese Zwischenlage vorzugsweise als Silberschutzpapier (3) ausgebildet sein. Hierbei ist das Silberschutzpapier (3) durch seine Anordnung zwischen den Grundflächen (12, 22) des ersten (1) und zweiten (2) Formkörpers sicher fixiert. Mittels der Ausnehmungen (222) der Grundfläche (22) der Nester (20) des zweiten Formkörpers (2) ist die Funktion des Silberschutzpapiers (3) gewährleistet.

Claims

Transport-/Verpackungsbehältnis für eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente (4), mit mindestens zwei Formkörpern (1, 2), wobei der erste Formkörper (1) eine Wanne (10) ausbildet und wobei der zweite Formkörper (2) eine Mehrzahl von Nestern (20) für jeweils ein elektronisches Bauelement (4) ausbildet, wobei ein Nest (20) eine Wandung (24) sowie eine Grundfläche (22) aufweist und wobei jedes Nest (20) Abstützeinrichtungen (220, 240) für die teilweise Auflage der elektronischen Bauelemente (4) aufweist und wobei die Nester (20) des zweiten Formkörpers (2) innerhalb der durch den ersten Formkörper (1) ausgebildeten Wanne (10) angeordnet sind.
Transport-/Verpackungsbehältnis nach Anspruch 1, wobei die Formkörper (1, 2) aus einer tiefgezogen Kunststofffolie bestehen.
Transport-/Verpackungsbehältnis nach Anspruch 1, wobei die Formkörper (1, 2) aus einer elektrostatisch ableitfähigen Kunststofffolie bestehen.
Transport-/Verpackungsbehältnis nach Anspruch 1, wobei die Wandungen (24) des zweiten Formkörpers (2) Ausnehmungen (242) aufweisen.
Transport-/Verpackungsbehältnis nach Anspruch 1, wobei zwischen der Grundfläche (12) der Wanne (10) des ersten Formkörpers (1) und den jeweiligen Grundflächen (22) der Nester (20) des zweiten Formkörpers (2) eine Zwischenlage (3) angeordnet ist.
Transport-/Verpackungsbehältnis nach Anspruch 5, wobei die Zwischenlage (3) aus Papier ausgebildet ist.
Transport-/Verpackungsbehältnis nach Anspruch 1, wobei ein erster Formkörper (1, 2) im Randbereich (16, 26) Ausformungen (160) und der jeweils andere Formkörper (1, 2) geeignet Widerlager (260) in Form von Ausnehmungen aufweist, und hierdurch die beiden Formkörper (1, 2) reversibel miteinander verbunden sind.
Transport-/Verpackungsbehältnis nach Anspruch 1, wobei die Abstützeinrichtungen (220, 240) als Abstützflächen (240) im Bereich der Wandung (24) und/oder als von der Grundfläche (22) ausgehende Stützen (220) ausgebildet sind.
Transport-/Verpackungsbehältnis nach Anspruch 1, wobei die Grundflächen (22) der Nester (20) des zweiten Formkörpers (2) eine Mehrzahl von Ausnehmungen (222) aufweist.