DE1614133A1

DE1614133A1 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1614133A1
Application number: DE19671614133
Authority: DE
Inventors: Kazuo Fujimoto
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1966-03-09
Filing date: 1967-03-08
Publication date: 1970-10-29
Also published as: US3461549A; NL139413B; NL6703515A; GB1107498A; DE1614133B2; FR1516465A

Description

: 8. März 1967

MT Su SHITA ELE C TRONIG S COEP OEATIOH

Osak:a /Japan

Die Erfindung bezieht sich auf Halbleitervorrichtungeii und insbesondere auf eine Haibieitervorrichtung von verbessertem Aufbau. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung insbesondere auf eine Halbleitervorrichtung mit einem solchen Aufbau, der nicht nur robust ist, sondern sich auch für Flächenverbindungen und für die ^Massenproduktion eignet. -.-:..

Der neuerdings erzielte Fortschritt in der Technik der Oberflächenpassivierung, die für Halbleiter-Bauelemente in Anwendung kommt, und derzufolge die Oberflächen dieser Bauelemente mit einem Schutzfilm, bei spielsweise mit einem SiIi ciumdi oxydfilm,, beschichtet werden, hat das Verfahren zum Versiegeln von Halbleitervorrichtungen sehr vereinfacht, und es sind nacheinander verschiedene Arten von Halbleitervorrichtungen in Gebrauch gekommen, die in ein Harz wie beispielsweise Epoxyharz eingeschlossen sind*

Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf eine in den 009044/0409 beigegebenen

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beigegebenen;Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsform beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische. Ansicht eines bei dieser iusführungsform verwendeten s.tabartigen Körpers, der" eine auf die Oberflächen der Stege dieses Stabkörpers aufgebrachte Metallbeschichtung aufweist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, in der dieser Stabkörper mit einem daran befestigten Halbleiterbauelement eines Transistors dargestellt ist*

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, in der dieses Halbleiterbauelement der Figur 2 mit einer Harzbeschichtung versiegelt dargestellt ist; und -

Fig. 4a und Fig. 4b perspektivische Ansichten je eines Transistors, der durch ein Durchtrennen entlang der Linien A-A beziehungsweise B-B aus dem ütabkörper der Figur 3 herausgebrochen wurde.

In den Zeichnungen stellt die Figur 1 eirie perspektivische Ansicht eines Stabkörpers.1 für einen Transistor dar, wobei dieser Stabkörper bandartig ausgebildet und hier in dem Stadium vor dem Durchtrenaen in einzelne Abschnitte oder Teile geringer Länge wiedergegeben ist, und wobei dieser in seinem Aufbau drei parallele Stege 2 aufweist, in deren LängserStreckung in vorbestimmten, gleichmäßigen Abständen voneinander Aussparungen 3 vorgesehen sind,und auf deren obere Flächen jeweils Metallfilme 4 aufgebracht sind. Dieser Stabkörper 1 besteht aus einem Werkstoff wie beispielsweise Keramikmaterial. Der Stabkörper 1 wird in der Weise

• hergestellt

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hergestellt, daß man ein Mt ze be ständiges, elektrisch, isolierendes und chemisch beständiges Material einem Ereßvorgang unterwirft» Ein Metallfilm 4 wird auf jeder der oberen Flächen der drei Stege 2 des Staukörpers 1 ausgeformt,indem man diese Flächen mit Molybdän metallisiert und danach die so erhaltenen Oberflächen mit einer Nickelschicht und dann mit: einer Groldschichi überzieht, so daß die oberen Flächen der Torspringenden Teile wie auch der Aussparungen der Stege des Stabkörpers 1 jeweils gleichermaßen.mit durchlaufenden oder zusammenhängenden Metallfilmen bedeckt .sind*

Der Stabkörper 1 weist eine Länge in der Größenordnung von 5 bis 10 cm auf ..Wie aus Figur 2 hervorgeht, sind die Kollektoren der einzelnen Silicium-Planar-QIransistQreiemente, die passivierte Oberflächen aufweisen und an denen Elektroden für die Emitterzonen und Basiszonen vorgesehen sind, jeweils auf den Metallfilm 4 aufgelötet, der auf den Oberflächen der Ausspärüngejl 3 des mittleren Steges 2 des Stabkörpers 1 ausgeformt ist.

Durch die Leitungsdrähte 6 -werden dann: die Emitterelektroden und die Basiselektroden mit Hilfe des Shermokompressionsverfahrens mit den Metallfilmen 4 verbunden, die auf die Vidlzahl von in _Äden--t«-weil s zu beiden Seiten des Stabkörpers angeordneten Stegen 2 vorgesehenen Aussparungen 3 aufgebracht sind. Bildet man die in dem mittleren Steg des Stäbkörpers 1 vorgesehenen Aussparungen 3 mit einer um soviel größeren TiefenerStreckung aus als die in den an ö.en beiden Außenkanten des Stabkörpers 1 angeordneten Stegen2 vorgesehenen Aussparungen 3, wie der Stärke des Halbleiterelements 5 entspricht, so ergeben sich hieraus Vorteile im Zusammenhang mit der Tatsache, daß dann die entsprechenden Stellen, an denen die

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Elektroden mittels des Thermokompressionsverfahrens befestigt werden, jeweils in der gleichen Ebene liegen, und der Thermokompressionsarbeitsgang kann dank dem Umstand, daß zur Durchführung der Betriebsvorgänge bei dem durch Thermokompression erfolgenden Yerdrahten demgemäß lediglich ein Einstellen der Thermokompressionsanlage in horizontaler Richtung erforderlich ist, im lahmen der Massenproduktion vorgenommen werden. In dieser Weise werden Halbleiterelemente 5 einer Tielzahl von Transistoren an der Oberfläche des Stabkörpers 1 befestigt, wobei die oberen Flächen der einzelnen Elemente 5 so angeordnet sind, daß sie tiefer liegen als die vorspringenden Teile der Stege 2. Wenngleich es nicht immer erforderlich ist, die Elemente 5 mit einem Stoff wie beispielsweise einem Harz zu beschichten, so ist es in den meisten Fällen doch die gängige Praxis, sämtliche Elemente einschließlich ihrer Leitungsdrähte 6 mit Epoxyharz 7 zu versiegeln, wie dies in Figur 3 gezeigt wird. Bei diesem Versiegelungsvorgang ist es insbesondere wichtig, daß das Harz in solcher Weise auf die Elemente aufgebracht wird, daß die obere Fläche eines jeden Anteils von Versiegelungsharz etwas unterhalb der durch die oberen Flächen der vorspringenden Teile der Stege 2 des Stabkörpers 1 gelegten Ebene verbleibt. Nach Beendigung des Tersiegelungsvorgangs wird der Stabkörper 1 entlang der in Figur 3 dargestellten Linien A-A oder B-B in einzelne Abschnitte oder Teile zerlegt, was also bedeutet, daß damit der Herstellungsvorgang für die einzelnen Transistoren im Rahmen der Erfindung wie in den Figuren 4a und 4b gezeigt beendet ist.

Wie sich eindeutig aus Figur 4a oder Figur 4b ergibt, ist der gemäß der Erfindung geschaffene Transistor von einem sehr vereinfachten und doch robusten Aufbau. Die auf die drei Stege 2 des

Stabkörpers

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Stabkörpers 1 aufgebrachten und keine Beschichtung durch einen Harzfilm 7 aufweisenden lie tall filme 4 können als äußere Anschlüsse für die Emitter-, Kollektor- und Basiszone dienen, und: es ist keineswegs erforderlich, zusätzlich noch weitere äußere Anschlüsse vorzusehen.. Der erfindungsgemäße Transistor ist; auch insofern vorteilhaft, als es dank der 5atsache> daß sämtliehe auf die Vorspringenden Seileder Stege 2 aufgebrachten Metallfilme 4> ^Ie gleichzeitig als äußere Anschlüsse dienen,; in einer gemeinsamen Ebene angeordnet "sind», wie: fernerhin auch dank der Tatsache, daß die aus einem. Harz oder einem ähnlichen Versiegelungsmaterial bestehende Beschichtungsmasse unterhalb der ELä.chenebene der Metallfilme 4 angeordnet ist, ermöglicht wird, eine Vielzahl der erfindungsgemäßen: Transistoren einem simultan ausgeführten Thermokompressionsarbeitsgang zu unterwerfen, wenn es beispielsweise erwünscht ist, die Transistoren für Leiterplatten zu verwenden, wobei nicht nur die Anzahl der Verdrahtungsschri"tt^ reduziert werden kann, sondern wobei man sigh auch in Gestalt des simultan geführten Thermokompressionsveifahrens für Transistoren einer Methode bedienen kann, die sich· in der mit diesem Teilgebiet befaßten großtechnischen Herstellung als Verfahren zur Oberflächehverbindung zunehmender Beliebtheit erfreut. Es ist Jedoch zu beachten, daß iieses Verfahren einer simultan vorgenommenen Befestigung einzelner Transistoren durch Druckanwendung, das unter der Bezeichnung Öberflächenv-erbindungsverfahren .(face-bonding technique) bekannt ist, keineswegs notwendigerweise bedingt, daß man die Halbieiterelemente mit einer Beschichtung versiegelt, die aus einem Material wievbeispielsweiBe einem Harz besteht. Es sei auch b©tont, daß bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen nach dem »rfindungsgemäßen Verfahren de* in Figur 1 wiedergegebene ^; ■'" ^x Stabkörpei·

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Stabkörper in der Weise hergestellt werden kann, daß man das Material einem Preßvorgang unterwirft, und die auf den oberen Flächen der Stege 2 des Stabkörpers 1 ausgeformten Metallfilme 4 durch Anwendung des bekannten Auftragverfahrens auf diese aufgebracht werden können. Durch diese Umstände wird nicht nur die gleichzeitige Verarbeitung von Transistoren in großer Anzahl ermöglicht, sondern auch die Vollautomatisierung des Arbeitsvorgangs zum Befestigen des Elements 5 unter Verwendung einer Anlage, die zum Zuführen des Stabkörpers lin vorbestimmten Vorschubsehritteη betätigbar ist, so daß die Vorrichtung in einfacher und weit weniger aufwendiger Weise hergestellt werden kann.

Im obigen ist eine Ausführungsform der Erfindung im Hinblick auf die Herstellung von Transistoren beschrieben worden. Die Erfindung kann jedoch gleichermaßen auch für Dioden Anwendung finden, indem lediglich der Stabkörper 1 so ausgebildet wird, daß er nur zwei Stege 2 aufweist.

Wie bereits erwähnt, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil eines vereinfachten und robusten Aufbaus auf, der sich für die Massenproduktion eignet und leicht zu verdrahten ist, während das erfindungsgemäße Verfahren zur Erleichterung der Herstellung der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung bei erheblich verringertem Aufwand geeignet ist.

Es versteht sich, daß die Erfindung keineswegs ausschließlich auf die vorbeschriebene Ausführungsform beschränkt ist, und daß durch den Fachmann an der Erfindung verschiedenartige Abänderungen vorgenommen werden können, die sämtlich in den Rahmen der Erfindung fallen.

Patentansprüche

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Claims

- 7" 161 A133 -'-■-■---■ - Fa t"-g"n ta η s ρr ü c h e -

1. Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch einen plattenförmigen, . aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden Stabkörper *

(1) , 'an dem eine Vielzahl parallel zueinander angeordneter Stege (2), die ausgesparte Teile (3) aufweisen, vorgesehen ist, wobei jeder der Stege (2) aus einem ausgesparten Teil (j) und mindestens einem vorspringenden Teil besteht; jeweils an den oberen Oberflächen der Stege (2) ausgeformte. Metallfilme (4-)» welche die oh ere Oberfläche des ausgesparten Teils (3)"und des vorspringenden Teils

eines jeden Stegs (2) zusammenhängend bedecken; ein an der oberen Oberfläche des ausgesparten Teils (5) des einen der Stege

(2) angeordnetes Halbleiterelement. (5), wobei die obere Oberfläche dieses Halbleiterelements (5)^: unterhalb der durch die oberen Oberflächen der. vorspringenden Teile der Stege (2) gelegten Ebene angeordnet ist; und Elektroden für das Halbleiterelement (5), die jeweils mit. den auf den ausgesparten Teilen (3) der Stege (2) vorgesehenen Metallfilmen (4) leitend, verbunden sind, wobei das Halbleiterelement (5) mit einem Harzmaterial versiegelt ist, wobei die obere Oberfläche des das Halbleiterelement (5) bedeckenden Versiegelungsmaterials (7) unterhalb der durch die oheren Oberflächen der vorspringenden Teile der Stege (2) gelegten Ebene angeordnet ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch den ersten Verfahrensschritt der Äusformungvon Metallfilmen (4) auf den oberen Oberflächen einer Vielzahl parallel zueinander angeordneter Stege (2), deren jeder an einer Stelle ein ausgespartes Teil (3) aufweist, wobei jeder der Stege (2) aus einem

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ausgesparten Teil (3) und mindestens einem vorspringenden Teil besteht, wobei die parallel zueinander angeordneten Stege (2) auf einem plattenförmigen, aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden Stabkörper (l) vorgesehen sind, wobei die Metallfilme

(4) in zusammenhängender Erstreckung von den oberen Oberflächen der vorspringenden Teile der Stege (2) zu den oberen Oberflächen der jeweiligen ausgesparten Teile (3) ausgeformt sind» den zweiten Verfahrensschritt der Anbringung eines Halbleiterelements

(5) auf dem ausgesparten Teil (3) des einen der Stege (2), wobei die obere Fläche dieses Halbleiterelements (5) unterhalb der durch die oberen Oberflächen der vorspringenden Teile der Stege (2) gelegten Ebene angeordnet ist, und der Herstellung einer leitenden Verbindung zwischen den Elektroden dieses Halbleiterelements (5) und den jeweils auf den oberen Oberflächen der ausgesparten Teile (3) der Stege (2) vorgesehenen Metallfilmen (4)» und den dritten Verfahrensschritt der Versiegelung des Halbleiterelements (5) mit einem aus einem Kunstharz bestehenden Versiegelungsmaterial (7), wobei die obere Fläche dieses das Halbleiterelement (5) bedeckenden Versiegelungsmaterials (7) unterhalb der durch die oberen Oberflächen der vorspringenden Teile der Stege (2) gelegten Ebene angeordnet ist.

3. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch den ersten Verfahrensschritt der Ausformung eines zusammenhängenden Metallfilms (4) auf jeder der oberen Oberflächen einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Stegen (2), deren jeder eine Vielzahl von in seiner LängserStreckung und in vorbestimmten Abständen voneinander angeordneten ausgesparten Teilen (3) aufweist, wobei jeder Steg (2) aus ausgesparten Teilen (3) und vorspringenden

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springenden Teilen besteht, wobei diese Stege (2) auf einem bandförmigen., aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden Stabkörper (l) vorgesehen sind? den zweiten Verfahrensschritt der Anbringung eines Halbleiterelements (5) auf der oberen Fläche eines jeden der ausgesparten Teile (j) des einen der Stege (2), wobei die obere Fläche des Halbleiterelements (5) unterhalb der durch die oberen Oberflächen der vorspringenden Teile gelegten Ebene angeordnet ist, und der Herstellung einer leitenden Verbindung zwischen den Elektroden eines jeden dieser Hälbleiterelemente (5) und den jeweils auf den ausgesparten Teilen (J) der Stege (2) vorgesehenen Metallfilmen (4); den dritten Verfahrensschritt* des anschließenden Versiegelns eines jeden der Haibleitereiemente (5) mit einem aus einem Kunstharz, bestehendeh Versiegelungsmaterial (7) j wobei die obereFläche des das Halbleiterelement (5) bedeckenden Versiegelungsmateriäls (7)unterhalb der durch die oberen Oberflächen der vorspringenden Teile der Stege: (2) gelegten Ebene an-r geordnet ist; und den vierten Verfahrenssehritt des nachfolgenden 3)urchtrennens des bandförmigen Stabkörpers (l) im wesentlichen in einem rechten Winkel zur !,ängserstreckung des Stäbkörpers (1), wobei jedes abgetrennte Teil öin Haibleiterelemeht (5) aufweist.

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to.

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