DE1564354B2 - Metallteil für seriengefertigte Halbleiter-Bauelemente - Google Patents

Metallteil für seriengefertigte Halbleiter-Bauelemente

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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.
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)

Patentansprüche:
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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