DE1614134B2 - Leiterrahmen zur Verwendung bei der automatischen Herstellung von gekapselten, integrierten Halbleiterbauelementen, integriertes Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Leiterrahmen zur Verwendung bei der automatischen Herstellung von gekapselten, integrierten Halbleiterbauelementen, der während der Herstellung eines Halbleiterbauelementes zunächst Teil eines langgestreckten, zusammenhängenden metallischen Rahmengliedes ist, das eine Vielzahl derartiger Leiterrahmen enthält, die jeweils eine bestimmte Anzahl von Leiterteilen aufweisen, wobei sich die inneren Endteile der Leiterteile in Richtung des Zentrums des Leiterrahmens erstrecken und die äußeren Endteile der Leiterteile sich in entgegengesetzter Richtung von dem Zentrum des Leiterrahmens wegerstrecken.

Gekapselte, integrierte Halbleiterbauelemente sollen mechanischen Beanspruchungen bei der Herstellung und beim anschließenden Verbinden mit anderen Halbleiterbauelementen sowie beim späteren Gebrauch widerstehen können. Seitens der Industrie werden Halbleiterbauelemente gefordert, die geringe Abmessungen und eine Form aufweisen, die eine einfache und günstige Anordnung in Schaltungen ermöglicht. Ferner sollen die Kosten für den Einbau eines derartigen Bauelementes möglichst niedrig sein.

Um diesen Erfordernissen zu genügen, bestehen integrierte Halbleiterbauelemente mit vielen Anschlüssen meist aus vielen Einzelteilen, die sorgfältig zusammengebaut werden müssen und daher in der Herstellung sehr teuer sind. Außerdem treten wegen der vielen Einzelteile häufig Fertigungsfehler auf.

Als Material mit den erforderlichen Eigenschaften für eine gute Einkapselung hat sich Kunststoffmaterial erwiesen, das jedoch bisher nur bei der automatischen Herstellung von Halbleiterbauelementen mit maximal vier Anschlüssen, also für Dioden und Transistoren, verwendet wurde.

Halbleiterbauelemente mit mehr Anschlüssen, etwa integrierte Schaltungsanordnungen mit teilweise mehr als 60 Anschlüssen, werfen jedoch neue und schwierig zu bewältigende elektrische und mechanische Probleme auf. Diese resultieren u. a. aus der wesentlich größeren Gesamtfläche, die zur Anordnung einer solchen

integrierten Schaltungsanordnung selbst und der zugehörigen Teile benötigt wird. Auch erfordern derartige Schaltungsanordnungen mehr Anschlußleitungen zu den zugehörigen Schaltungen des Gerätes, in das sie eingebaut werden. Diese Erfordernisse und der begrenzte, zur Verfügung stehende Raum bedingen eine sehr dichte Bauweise, so daß der Zusammenbau und die abschließende Kunststoffeinkapselung bei einer automatischen Herstellung äußerst schwierig ist.

Aus der GB-PS 1117 675 ist ein Verfahren zur Einkapselung integrierter Schaltkreise in glasartiges Material bei Temperaturen von etwa 45O⁰C zur Herstellung von Bauelementen hoher Temperaturfestigkeit bekannt. Zu diesem Zweck weist ein rechteckiges Halbleitersubstrat an seinen Rändern Kontaktflächen auf, an denen die Endflächen von Leitern mittels Thermokompression direkt befestigt werden. Anschließend wird das Bauteil in mehreren Arbeitsgängen in glasartiges Material eingeschlossen, so daß das Gehäuse eine relativ komplexe Struktur aufweist. Die Befestigungsfläche des Halbleitersubstrats ist nicht Bestandteil des Metallrahmens, aus dem die Leiter gestanzt werden. Außerdem sind keinerlei Abstands- und Stützteile für die Leiter in dem Rahmen vorgesehen, so daß eine genaue Ausrichtung der Leiter beim Zusammenfügen des Bauelementes problematisch ist. Wegen der direkten Befestigung der Endflächen der Leiter an den Kontaktflächen können die Kontaktflächen nur an den Rändern des Halbleitersubstrats liegen, wodurch ihre mögliche Anzahl stark eingeschränkt ist. Da dies in einem Thermokompressionsverfahren geschieht, weisen die Leiter lediglich eine Dicke von etwa 0,1 mm auf, was das spätere Einführen des Bauelements in einen Sockel erschwert.

Aus der FR-PS 13 96 636 ist ein Verfahren zur Herstellung integrierter Halbleiterbauelemente bekannt, bei dem ein metallischer Leiterrahmen mit einer bestimmten Anzahl von Leiterteilen Verwendung findet, deren innere Endflächen sich in Richtung des Zentrums des Leiterrahmens erstrecken, während sich die äußeren Endteile in entgegengesetzter Richtung vom Zentrum des Leiterrahmens wegerstrecken. Auf die Unterseite dieses Leiterrahmens wird mittig ein keramisches Dielektrikum aufgebracht, das im Zentrum des Leiterrahmens dann eine Befestigungsfläche für ein Halbleiterbauelement bildet. Auf die Oberseite des Leiterrahmens werden sodann in Längsrichtung an beiden Seiten der von der unteren Keramikschicht gebildeten Befestigungsfläche weitere, ebenfalls aus keramischem Dielektrikum bestehende Schichten aufgebracht, so daß sich in der Mitte des Leiterrahmens ein Hohlraum bildet, in den ein Halbleiterschaltkreis eingebracht wird, dessen Kontaktflächen direkt an den inneren Endflächen der Leiterteile des Leiterrahmens befestigt werden. Ein weiteres Keramikplättchen verschließt dann deckelartig diesen Hohlraum zur Einkapselung des Halbleiterschaltkreises.

Die Befestigungsfläche für den Halbleiterschaltkreis ist somit auch bei diesem bekannten Verfahren nicht Bestandteil des metallischen Leiterrahmens, der außerdem ebenfalls keine Abstands- oder Stützteile für die Leiterteile aufweist, so daß zwangsläufig Schwierigkeiten beim Zusammenfügen des Bauelementes auftreten, denen in einem gewissen Umfang nur durch eine entsprechende Größe der Kontaktflächen des Halbleiterschaltkreises und entsprechender Ausbildung der Endflächen der Leiterteile begegnet werden kann, wodurch die Anzahl der Kontaktflächen, die aufgrund der durch die direkte Befestigung an den Endflächen der Leiterteile bedingten Randlage ohnehin bereits begrenzt ist, weiter eingeschränkt wird.

Das Verfahren zur Herstellung integrierter Halbleiterbauelemente gemäß der FR-PS 13 96 636 weist somit ähnliche Nachteile auf wie das Herstellungsverfahren gemäß der GB-PS 11 17 675 und ist darüber hinaus aufgrund der Vielzahl der insbesondere zur Einkapselung der Halbleiterbauelemente erforderlichen Verfahrensschritte sehr komplex und damit aufwendig und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bei der automatischen Herstellung gekapselter, integrierter Halbleiterbauelemente mit einer Vielzahl von Kontakten auftretenden Schwierigkeiten, die sich insbesondere bei der Anbringung von Zuleitungen infolge des begrenzten zur Verfügung stehenden Raumes ergeben, zu überwinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Leiterrahmen eine im wesentlichen zentrale metallische Befestigungsfläche für einen integrierten Schaltkreis aufweist, wobei die inneren Endteile der Leiterteile jeweils über Verbindungsdrähte mit Elektroden des integrierten Schaltkreises verbunden sind, und daß der Leiterrahmen Leiterabstandsstücke aufweist, die jeweils annähernd rechtwinklig zu je zwei angrenzenden Abschnitten der Leiterteile verlaufen und die Leiterteile während der Herstellung der integrierten Halbleiterbauelemente in einem festen Abstand zueinander halten und stabilisieren und nach Einkapselung des auf der Befestigungsfläche angeordneten integrierten Schaltkreises, der Verbindungsdrähte und der Leiterteile zusammen mit den übrigen Teilen des Leiterrahmens entfernt werden.

Für den auf der Befestigungsfläche angeordneten integrierten Schaltkreis, die Verbindungsdrähte und die Leiterteile besteht die Einkapselung aus Kunststoff, wobei die Kunststoff-Einkapselung die eingeschlossenen Teile des Halbleiterbauelementes sowohl vollständig versiegelt als auch mechanisch trägt. Der Kunststoff wird unter Druck um den auf der Befestigungsfläche angeordneten integrierten Schaltkreis, die Verbindungsdrähte und die Leiterteile herumgegossen, während die Befestigungsfläche und die Leiterteile noch Bestandteile des metallischen Rahmengliedes sind, wobei die Leiterabstandsstücke ein Auslaufen des Kunststoffes aus der geschlossenen Gußform weitgehend verhindern.

Dies hat den Vorteil, daß die Montage z. B. eines integrierten Schaltkreises auf der Befestigungsfläche des Leiterrahmens und das Verbinden der vielen Kontakte eines solchen integrierten Schaltkreises über dünne Drähte mit den Leiterteilen des Leiterrahmens maschinell in wenigen Montagevorgängen außerordentlich schnell und sicher und damit kostensparend erfolgen kann. Die Kostenersparnis beträgt im Vergleich zu den bekannten Herstellungsverfahren bis zu 80% bis 90%.

Gemäß vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Leiterrahmens sind die äußeren Endteile der Leiterteile in parallelen Reihen auf entgegengesetzten Seiten der Befestigungsfläche angeordnet oder verlaufen radial zu der Befestigungsfläche und bestehen mit den die Befestigungsfläche ringförmig umgebenden bogenartigen Leiterabstandsstücken aus einem Stück.

Auch können die Leiterabstandsstücke des Leiterrahmens im Abstand voneinander in zwei Reihen angeordnet sein, die transversal zu dem metallischen

Rahmenglied oder in der Längsrichtung des metallischen Rahmengliedes verlaufen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Leiterrahmen mehrere Befestigungsflächen auf, auf denen je ein Halbleiter-Schaltkreis befestigt werden kann.

Somit können Form, Abmessungen und Anzahl der Kontakte eines Halbleiterbauelementes bei Verwendung nur weniger Einzelteile in vorteilhafter Weise variiert werden, wobei das metallische Rahmenglied für den automatischen Zusammenbau der Halbleiterbauelemente durch eine Maschine geführt oder teilweise maschinell und teilweise von Hand bestückt werden kann. Die Leiterteile, die aus der Einkapselung herausragen, können für eine Steckverbindung oder zum Einlöten umgebogen werden.

Die äußeren Abmessungen des Leiterrahmens, wenn er noch ein Teil des Rahmengliedes ist, betragen z. B. für ein mit 14 Kontakten versehenes Bauelement nur etwa 3,5 cm im Quadrat. Wenn jeder Teil mit dem Halbleiterschaltkreis bestückt und verdrahtet ist, wird er mit Plastik umgössen und anschließend aus dem langen Metallstreifen herausgeschnitten, so daß die Leiterteile für den jeweiligen Einbauzweck zurechtgebogen werden können.

Die Erfindung läßt sich natürlich auch bei integrierten Schaltungsanordnungen mit beispielsweise nur 4 Kontakten verwenden, jedoch liegt ihr Hauptanwendungsbereich bei Halbleitern mit 10 bis 64 Kontakten und sogar noch darüber bis zu 100 Kontakten. Die bei der Schlußeinkapselung vorliegende äußere Form des Halbleiterbauelementes mit den herausragenden Leiterendteilen kann dann quadratisch, rechteckig oder rund sein, je nach den Forderungen, die an das Bauelement gestellt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine vergrößerte Draufsicht eines Leiterrahmens, der einen Abschnitt eines länglichen, ausgestanzten, metallischen Rahmengliedes darstellt, das mehrere entsprechende Abschnitte aufweist,

Fig.2 eine Teildraufsicht auf die der Befestigung eines Halbleiterschaltkreises dienende Fläche des in F i g. 1 gezeigten Leiterrahmen in vergrößerter Darstel-, lung, auf der ein Halbleiterschaltkreis montiert und mit Leiterteilen elektrisch verbunden ist, die sich neben der Befestigungsfläche befinden,

F i g. 3a eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der Befestigungsfläche, die einen Halbleiterschaltkreis trägt, der durch dünne Drähte mit den benachbarten inneren Endteilen der Leiterteile verbunden ist, sowie eine Schneidvorrichtung zum Abschneiden der Enden der dünnen Drähte,

F i g. 3b eine der F i g. 3a entsprechende Ansicht nach Entfernen der überstehenden Drahtenden,

Fig.4 eine vergrößerte Ansicht eines Halbleiterbauelements nach der Einkapselung, wobei die punktierten Linien die im letzten Herstellungsschritt entfernten Teile des metallischen Rahmengliedes andeuten,

F i g. 5a eine perspektivische Ansicht eines einbaufertigen Halbleiter-Bauelementes gemäß der Erfindung in natürlicher Größe,

Fig.5b. ein Halbleiterbauelement entsprechend Fig.5a, bei dem einige der äußeren Anschlußdrähte entfernt sind,

F i g. 6 eine vergrößerte Draufsicht eines Leiterrahmens mjt mehreren Befestigungsflächen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit wesentlich mehr Anschlußdrähten,

F i g. 7_% eine Draufsicht eines Leiterrahmens gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung mit strahlenförmig angeordneten Leiterteilen,

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterelementes in natürlicher Größe, das auf dem in F i g. 7 dargestellten Leiterrahmen aufgebaut ist, und
F i g. 9 eine vergrößerte Draufsicht eines Leiterrahmens mit mehreren Befestigungsflächen gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung.

In F i g. 1 ist der Leiterrahmen 12 als abgetrennter Endabschnitt eines langen metallischen Rahmengliedes 11 dargestellt Das Rahmenglied 11 soll aus einem gut strom- und wärmeleitenden Metall, das relativ weich und korrosionsbeständig ist, beispielsweise Nickel, bestehen. Durch eine Reihe von Stanzschritten, durch chemische Ätzverfahren oder durch anderweitige Bearbeitung kann es die gewünschte Form erhalten.

Zu beiden Seiten des Rahmengliedes 11 erstrecken sich zwei parallele Verbindungsstreifen 14, die die Längsausdehnung der zusammenzusetzenden Halbleiterbauelemente bestimmen. In gleichmäßigen Abständen verlaufen rechtwinklig zur Längsrichtung des Rahmengliedes 11 parallele leitende Verbindungsstücke 16, die mit den Verbindungsstreifen 14 zusammenhängen. Diese Verbindungsstücke 16 sind relativ breit, versteifen das Rahmenglied 11 und erleichtern das Bearbeiten der vielen teilweise und vollständig montierten Halbleiterbauelemente, die gleichzeitig auf dem langen Rahmenglied montiert werden, jedoch erst nach dem Einkapseln voneinander getrennt werden. Nebeneinander befindliche Verbindungsstücke 16 begrenzen auch die seitliche Ausdehnung der Leiterteile der Halbleiterbauelemente, wenn diese — wie die F i g. 5a und 5b zeigen — montiert sind.

Zwischen jeweils zwei Verbindungsstücken 16 und parallel zu ihnen befinden sich Leiterabstandsstücke 17, die ebenfalls aus einem Stück mit den Verbindungsstreifen 14 bestehen. Obwohl sie wesentlich schmaler sind als die Leiterverbindungsstücke 16, bilden sie eine zusätzliche Versteifung des noch nicht auseinandergeschnittenen Rahmengliedes 11. Die Abstandsstücke 17 verbinden jeweils parallel angeordnete äußere Leiterendteile

19. Die Anzahl dieser äußeren Leiterendteile richtet sich nach dem zu montierenden Halbleiterbauelement Für das in den F i g. 1 bis 5 dargestellte Bauelement werden 14 äußere Leiterendteile benötigt von denen jeweils sieben auf der rechten und sieben auf der linken Seite in symmetrischer Anordnung verlaufen. Diese äußeren Leiterendteile 19 werden zur Vermeidung scharfer Kanten, die beim Stanzen entstehen, und zum leichteren Einbau des Halbleiterelementes abgewinkelt Von der Verbindungsstelle benachbarter Abstandsstücke 17 ragen, den äußeren Leiterendteilen 19 gegenüberliegend, Leiterabschnitte 21 nach innen. Mindestens einer dieser Leiterabschnitte 21 endet in einer Befestigungsfläche 23, die sich in der Mitte des Leiterrahmens 12 befindet Die übrigen Leiterabschnitte 21 haben Leiterteile 25, die sich nach innen auf die Befestigungsfläche 23 zu in verschiedenen Winkeln erstrecken und in inneren Leiterendteilen 27 enden, welche in zwei Reihen parallel zur Befestigungsfläche 23 verlaufen. Die Leiterabschnitte 21 sind wesentlich breiter als die benachbarten Teile, so daß sie die Befestigungsfläche 23 und die Leiterteile 25 gut in der richtigen Lage festhalten.
Das Rahmenglied 11 ist mit einer Reihe von

Markierungen in Form von Löchern 29 versehen, die das Stanzen des Streifens erleichtern und anschließend in den Verbindungsstreifen 14 zur Steuerung des Montageablaufs verbleiben.

F i g. 2 zeigt einen elektronischen Schaltkreis 31, der auf der Befestigungsfläche 23 befestigt ist. Der Schaltkreis 31 ist als monolithische, integrierte Schaltung dargestellt, die aus einem monokristallinen Siliciumträger hergestellt ist Zur Befestigung des Schaltkreises 31 und Vervollständigung des Bauelemen- to tes wird das Rahmenglied 11 auf eine Fördereinrichtung gesetzt, der mit der Markierungslochreihe 29 zusammenwirkt. Die Fördereinrichtung ist so programmiert, daß er die Befestigungsfläche 23 in eine ganz bestimmte Stellung in einer Bauelementbefestigungseinrichtung bringt Der Schaltkreis 31 wird sorgfältig so ausgerichtet, daß er in der Befestigungseinrichtung ergriffen und automatisch mit der Befestigungsfläche 23 verbunden wird. Zwar eignet sich der Leiterrahmen 12 besonders gut für Bauelemente mit mehreren Anschlüssen, jedoch ist sein Anwendungsbereich nicht auf monolithische, integrierte Schaltungen beschränkt, sondern erstreckt sich ebenso gut auf eine Kombination von Halbleiterelementen, wie einzelne Transistoren, Dioden oder andere Halbleiter, die auf der Befestigungsfläche 23 zur Bildung einer vollständigen Schaltung zusammengebaut werden, ebenso wie auf die Vereinigung kleiner Elemente, die auf einem geeigneten Träger montiert und zusammengeschaltet werden.

Die Markierungslochreihe 29 wird auch bei der Behandlung des Rahmengliedes 11 in einer Drahtverbindungsvorrichtung benutzt, in der dünne Golddrähte von beispielsweise 25 μπι mit den Verbindungsstellen oder Elektroden 32 des Schaltkreises 31 verbunden werden. Diese Verbindungsdrähte 33 werden an den inneren Leiterendteilen 27 angebracht und verbinden den Schaltkreis 31 elektrisch mit den äußeren Leiterendteilen 19. Die Verbindung der dünnen Drähte 33 mit den Elektroden 32 und den inneren Leiterendteilen 27 kann durch Thermokompressionsschweißung vorgenommen werden. Dadurch, daß jeder Schaltkreis 3t und die entsprechenden inneren Leiterendteile 27 sehr sorgfältig in der Drahtverbindungsvorrichtung angeordnet und in gegenseitiger Lage gehalten werden, wird die zur Verbindung benötigte Zeit sehr stark verringert. Die gegenseitige Lage dieser beiden Teile ist sehr wichtig zur Erreichung einer guten und festen Thermokompressionsschweißung. Auch beim Anschließen an den entferntesten inneren Leiterendteil läuft der Draht 33 in einem solchen Winkel aus der Elektrode 32 heraus, daß die Schweißstelle nicht geschwächt wird. Der Schweißvorgang wird dadurch wesentlich vereinfacht, daß er auf einen in zwei Richtungen durchzuführenden Vorgang an zueinander in einer bestimmten Anordnung befindlichen Drahtverbindungsflächen beschränkt ist.

Zur Verbesserung der Befestigung des Halbleiterelementes und für die Drahtverbindung wird das hier beispielsweise aus Nickel bestehende Rahmenglied 11 nach dem Ausstanzen mit Gold plattiert. Die dünnen Drähte 33 werden zu einem kleinen Haken oder zu einer anderen Halterung gebogen, mit der sie an der Spitze des Drahtbefestigers gehalten werden. Vorzugsweise wird ein Draht 33 zunächst an der Elektrode 32 des Schaltkreises 31 und dann erst an dem zugehörigen inneren Leiterendteil 27 befestigt, so daß er einen kleinen Bogen bildet Nachdem die elektrische Verbindung hergestellt ist, wird der Drahtverbinder senkrecht so weit abgehoben, daß die Drahtschneider den Draht 33, ohne den Bogen zu beschädigen, abschneiden können. Dabei bleibt ein Drahtende 37 (F i g. 3a) stehen, das von dem inneren Leiterendteil 27 nach oben ragt. Diese Drahtenden stören, da sie sich gegenseitig berühren und Kurzschlüsse hervorrufen können. Da die inneren Leiterendteile 27 eine gerade Reihe bilden, verlaufen die Drahtenden 37 ebenfalls in einer geraden Reihe, so daß sie automatisch abgetrennt werden können. Die teilweise zusammengebauten Bauelemente durchlaufen Drahtabschneider, die jeweils aus einer Graphitwiderstandsspitze 112 bestehen, die sorgfältig in einer bestimmten Höhe an die Drahtenden 37 angesetzt werden. Es wird ein elektrischer Stromkreis hergestellt, so daß ein elektrischer Impuls auftritt, wenn die Graphitspitze 112 das Drahtende 37 berührt, so daß es abschmilzt. Die abgeschnittenen Drahtenden werden durch eine Unterdruckleitung 114 abgesaugt. Ein kürzeres Drahtende 116 einer geeigneten Länge bleibt übrig (Fig.3b). Obgleich der Raum zwischen dem Drahtbogen 33 und den Drahtenden 37 sehr klein ist, ermöglicht die genaue Lage der Graphitspitze 112 das automatische Entfernen der überschüssigen Drahtenden der auf dem Rahmenglied 11 zusammengebauten Einheiten, ohne daß der verbleibende Draht oder die Stellen, an denen er befestigt ist, beschädigt werden.

Das Rahmenglied 11 mit den teilweise montierten Leiterrahmen 12 wird zur Vorbereitung für den Plastikeinkapselungsvorgang in eine nicht dargestellte Gießvorrichtung eingebracht. In dieser Vorrichtung wird das Rahmenglied 11 durch eine mit der Markierungsreihe 29 zusammenwirkende Anordnung genau ausgerichtet. Die obere und die untere Fläche der Gießvorrichtung umschließen die Verbindungsstreifen 14 und die Abstandsstücke 17 mit genügender Kraft, so daß sie sich geringfügig verformen und eine Metalldichtung zwischen den Gießformhälften bilden. In den Hohlraum, in dem sich der Halbleiterschaltkreis und die mit ihm verbundenen Teile befinden, wird unter hohem Druck ein Epoxyplastikmaterial niedriger Viskosität hineingepreßt. Besonders gut eignet sich eine wärmehärtende Epoxyverbindung oder eine auf Silikonbasis aufgebaute Verbindung für die Einkapselung. Der Druck in der Gießformhöhlung wird bis zum Erstarren des Plastikmaterials aufrechterhalten, was etwa 30 Sekunden dauert. Die so hergestellte Plastikkapselung 38 (F i g. 4) ist dicht, widerstandsfähig und zum Schutz des Halbleiterschaltkreises 31 gegen das Eindringen von Verunreinigungen gut abgeschlossen. Die Plastikkapselung 38 verringert auch die Bruchgefahr und die Kurzschlußgefahr zwischen den Drähten 33 im Betrieb des Bauelementes, da es sie festhält. Diese vorteilhafte Wirkung der Plastikkapselung erlaubt die Verwendung von Drahtabschnitten, die länger als die Verbindungsdrähte 33 sind, so daß zwischen den einzelnen Verbindungselektroden 32 und den inneren Leiterendteilen 27 mehr Platz vorgesehen werden kann.

Beim Umgießen bildet sich ein dünner Plastikstreifen 39 in den öffnungen zwischen den Leiterabschnitten 21, den Verbindungsstreifen 14 und den Abstandsstücken 17. Diese Streifen lassen sich leicht zusammen mit den Verbindungsstreifen 14 entfernen, wenn die Abstandsstücke 17 und die Verbindungsstücke 16 entlang den in Fig.4 angedeuteten Schnittlinien entfernt werden. Auch bei diesem Abtrennvorgang wird das Rahmenglied 11 mit Hilfe der Markierungslinie 29, die mit einer entsprechenden Vorrichtung der Abschervorrichtung zusammenarbeitet, genau ausgerichtet

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Die tatsächliche Größe des vollständig zusammengebauten und gekapselten Halbleiterbauelementes 42 ist aus Fig.5a ersichtlich. Die einzelnen äußeren Leiterendteile 19 werden aus der ursprünglichen Ebene um 90° abgebogen, so daß sich das Bauelement leichter einbauen läßt. In manchen Fällen ist ein solches Abbiegen nicht notwendig, so daß die äußeren Leiterendteile in der ursprünglichen Ebene verbleiben oder so abgebogen werden, daß sie in einer Ebene mit der Unterseite der Kapselung verlaufen, wenn das Bauelement beispielsweise auf eine flache gedruckte Schaltung aufgeschweißt oder aufgelötet werden soll. Nicht benutzte äußere Leiterendteile können wie F i g. 5b zeigt, abgetrennt werden. Es braucht dann nur eine geringere Anzahl von äußeren Leiterendteilen in die Fassung oder dergleichen eingeführt zu werden, so daß die dafür benötigte Zeit verringert wird und die Unterscheidungsmöglichkeiten für die einzelnen Bauelemente größer werden, so daß die Gefahr eines Einsteckens falscher Bauelemente verringert wird. So läßt sich das Bauelement 42 nach Fig.5b in eine Fassung stecken, die nicht sämtliche 14 Sockelanschlüsse, wie im Fall des Bauelementes nach F i g. 5a, hat.

Das hier beispielshalber beschriebene Bauelement 42 hat einschließlich der Plastikkapselung folgende Abmessungen: Länge etwa 18 mm, Breite 6,3 mm und Höhe 3,6 mm. Die äußeren Leiterendteile 19 sind etwa 0,25 mm dick und 0,4 mm breit und in einem Krümmungsradius von etwa 0,125 mm abgebogen. Das Rahmenglied 11, auf dem das Bauelement montiert ist, besteht aus Nickel von 0,25 ± 0,075 mm Dicke. Die Leiterabschnitte 21 sind 1,25 ram breit, während die äußeren Leiterendteile 19 0,4 mm und die Leiterteile 25 0,35 mm mit Toleranzen von je ± 0,025 mm breit sind. Diese typischen Abmessungen veranschaulichen die Genauigkeit, mit der das Rahmenglied 11 hergestellt wird.

F i g. 6 zeigt eine weitere, ähnliche Ausführungsform der Erfindung mit einem Leiterrahmen 62, der aus einem langen, metallischen Rahmenglied 64 geformt ist. Dieser Leiterrahmen 62 ist zur Aufnahme zweier zusammengehöriger integrierter Schaltungsanordnungen in einer einzigen Plastikkapselung vorgesehen. Obgleich die Verbindungsstreifen 65 und die Leiterabstandsstücke 66 doppelt so lang wie die entsprechenden Teile 16 und 17 in F i g. 1 sind, sind sie doch genügend steif, so daß sich das Rahmenglied 64 leicht in Streifenform in der erwähnten Weise bearbeiten läßt, wenn sich mehrere teilweise montierte Elemente auf ihm befinden. Die Befestigungsfläche 68 und die inneren Leiterendteile 69 sind in der gleichen Weise zueinander angeordnet wie beim Leiterrahmen 12 nach Fig. 1. Diese Ausführungsform eignet sich zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit 28 Anschlüssen mittels einer automatischen Montagevorrichtung der beschriebenen Art. Zur genauen Ausrichtung des Rahmengliedes 64 während der verschiedenen Herstellungsschritte weist der Verbindungsstreifen 71 eine Markierungsreihe 70 auf. Der Zusammenbau geht in gleicher Weise vor sich wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform. Die Plastikumschließung kapselt hier die aktiven Elemente auf den Befestigungsflächen 68 und die an den inneren Leiterendteilen 69 angebrachten Drähte ein, wie es an Hand der F i g. 1 bis 5 beschrieben ist. Die äußeren Leiterendteile erhalten nach der Plastikeinkapselung ihre endgültige Form, wenn das Bauelement mit Hilfe der Markierungsreihe 70 in der Abschervorrichtung ausgerichtet ist und längs der dargestellten Scherlinie auseinandergeschnitten wird. Das äußere Aussehen gleicht bis auf die größere Länge dem in Fig.5a dargestellten Halbleiterbauelement.

Da viele Schaltungsanordnungen, die Halbleiter verwenden, für Bauteile mit rund angeordneten Anschlüssen ausgebildet sind, werden auch gekapselte Halbleiterbauelemente mit vielen Kontakten benötigt, die radial verlaufen. Eine entsprechende Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 7 veranschaulicht. Der Leiterrahmen 76 ist ein Teil eines metallischen Rahmengliedes 77 und bei ihm verlaufen die äußeren Leiterendteile 79 radial von einem Mittelpunkt zu den parallelen Verbindungsstreifen 80 und den senkrecht dazu verlaufenden Verbindungsstücken 78. Leiterab-Standsstücke 81 verbinden die äußeren Leiterendteile 79 und halten sie in ihrer Lage in gleicher Weise wie die Abstandsstücke 17 und 66 bei den vorigen Ausführungsformen. Gegenüber den äußeren Leiterendteilen 79 ragen als Leiterabschnitte ausgebildete Fortsätze 82 von den Leiterabstandsstücken 81 nach innen. Einer der Leiterabschnitte 82 endet in einer in der Mitte des Leiterrahmens 76'angeordneten Befestigungsfläche 84 zur Befestigung des aktiven Halbleiter-Schaltkreises. Die anderen Leiterabschnitte 82 enden wiederum in inneren Leiterendteilen 85, die in zwei parallelen Reihen neben der Befestigungsfläche 84 angeordnet sind. Die gegenseitige Lage der Befestigungsfläche 84 und der inneren Leiterendteile 85 wird in gleicher Weise wie bei dem Leiterrahmen 12 (Fig. 1) aufrechterhalten, so daß der Zusammenbau des Bauelementes in gleicher Weise wie dort automatisch vor sich gehen kann. Die inneren Leiterendteile 85 bilden eine gerade Reihe zur Befestigung der Drähte und zur Entfernung der Drahtenden in der vorbeschriebenen Weise. Beim Umgießen in der Gußvorrichtung drücken die Formhälften wiederum auf die Leiterabstandsstücke 81, die als Dichtung wirken. Anschließend wird das Bauelement entlang der Schnittlinie aus dem Streifen ausgeschnitten, und die äußeren Leiterendteile werden gegebenenfalls um 90° nach unten abgebogen, wie es das in F i g. 8 dargestellte fertige Halbleiterbauelement 78 zeigt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt F i g. 9. Der hier dargestellte Leiterrahmen 90, der ein Teil eines metallischen Rahmengliedes 91 ist, weist 34 Anschlüsse auf. Die Leiterabstandsstücke 93 und äußeren Leiterendteile 94 sind gegenüber dem Leiterrahmen 12 nach Fig. 1 um 90° gedreht. Hierdurch wird der Abstand zwischen den Verbindungsstreifen 95 genau so groß wie beim Leiterrahmen 12. Eine in der Mitte angeordnete Befestigungsfläche 97 verläuft fast über die gesamte Länge des Rahmengliedes 91 und bildet auch elektrisch gesehen ein Chassis zur Befestigung mehrerer Halbleiterschaltkreise. Wegen der größeren Länge der Befestigungsfläche 97 ist sie an zwei Fortsätzen 98 befestigt, die an entgegengesetzten Seiten, jedoch an verschiedenen Stellen, vorgesehen sind. Die Befestigungsfläche 97 läßt sich gegebenenfalls auch in mehrere elektrisch getrennte Befestigungsflächen aufteilen, die dann jeweils von einem Fortssatz 98 gehalten werden. Der Leiterrahmen 90 kann auch so ausgebaut werden, daß er sich nicht nur zur Aufnahme einer monolithischen integrierten Schaltungsanordnung eignet, sondern auch zur Aufnahme mehrerer Plättchen und Zubehörteile, wie Kondensatoren, Dioden usw., indem ein Stück isolierendes Keramik- oder Plastikblattmaterial auf der Befestigungsfläche 97 befestigt wird. Wiederum sind mehrere innere Leiterendteile 101 an den Enden der Leiterabschnitte 99 in zwei parallelen

Reihen neben der Befestigungsfläche 97 vorgesehen. Obgleich der Leiterrahmen 90 wesentlich länger als der Leiterrahmen 12 nach F i g. 1 ist, läßt er sich auf die gleiche Weise, wie es dort beschrieben ist, bestücken und längs der Verbindungsstreifen abtrennen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Leiterrahmen zur Verwendung bei der automatischen Herstellung von gekapselten, integrierten Halbleiterbauelementen, der während der Herstellung eines Halbleiterbauelements zunächst Teil eines langgetreckten, zusammenhängenden metallischen Rahmengliedes ist, das eine Vielzahl derartiger Leiterrahmen enthält, die jeweils eine bestimmte Anzahl von Leiterteilen aufweisen, wobei sich die inneren Endteile der Leiterteile in Richtung des Zentrums des Leiterrahmens erstrecken und die äußeren Endteile der Leiterteile sich in entgegengesetzter Richtung von dem Zentrum des Leiterrahmenswegerstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterrahmen (12 bzw. 62 bzw. 76 bzw. 90) eine im wesentlichen zentrale metallische Befestigungsfläche (23 bzw. 68 bzw. 84 bzw. 97) für einen integrierten Schaltkreis (31) aufweist, wobei die inneren Endteile (27 bzw. 69 bzw. 85 bzw. 101) der Leiterteile (19,21,25,27 bzw. 79,82,85 bzw. 94, 99, 101) jeweils über Verbindungsdrähte (33) mit Elektroden (32) des integrierten Schaltkreises (31) verbunden sind, und daß die Leiterrahmen Leiterab-Standsstücke (17 bzw. 66 bzw. 81 bzw. 93) aufweist, die jeweils annähernd rechtwinklig zu je zwei angrenzenden Abschnitten (21 bzw. 82 bzw. 99) der Leiterteile verlaufen und die Leiterteile während der Herstellung der integrierten Halbleiterbauelemente (42 bzw. 87) in einem festen Abstand zueinander halten und stabilisieren und nach Einkapselung des auf der Befestigungsfläche angeordneten integrierten Schaltkreises, der Verbindungsdrähte und der Leiterteile (21, 25, 27 bzw. 82, 85 bzw. 99, 101) zusammen mit den übrigen Teilen (14,16 bzw. 65,71 bzw. 78, 80 bzw. 95) des Leiterrahmens entfernt werden.

2. Leiterrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Endteile (19 bzw. 94) der Leiterteile in parallelen Reihen auf entgegengesetzten Seiten der Befestigungsfläche (23 bzw. 68 bzw. 97) angeordnet sind.

3. Leiterrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Endteile (79) der Leiterteile radial zu der Befestigungsfläche (84) verlaufen und mit den die Befestigungsfläche ringförmig umgebenden bogenartigen Leiterabstandsstücken (81) aus einem Stück bestehen.

4. Leiterrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterabstandsstücke (17 bzw. 66) des Leiterrahmens (12 bzw. 62) im Abstand voneinander in zwei Reihen angeordnet sind, die transversal zu dem metallischen Rahmenglied (11 bzw. 64) verlaufen.

5. Leiterrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterabstandsstücke (93) des Leiterrahmens (90) im Abstand voneinander in zwei Reihen angeordnet sind, die in der Längsrichtung des metallischen Rahmengliedes (91) verlaufen.

6. Leiterrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterrahmen (62) mehrere Befestigungsflächen (68) aufweist, auf denen je ein Halbleiter-Schaltkreis befestigt werden kann.

7. Integriertes Halbleiterbauelement, hergestellt mit Hilfe des Leiterrahmens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkapselung (38) für den auf der Befestigungsfläche angeordneten integrierten Schaltkreis, die Verbindungsdrähte und die Leiterteile (21, 25, 27 bzw. 82, 85 bzw. 99,101) aus Kunststoff- oder Plastikmaterial besteht, und daß die Kunststoff-Einkapselung die eingeschlossenen Teile des Halbleiterbauelementes sowohl vollständig versiegelt als auch mechanisch trägt.

8. Verfahren zum Herstellen eines integrierten Halbleiterbauelementes nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastikmaterial unter Druck um den auf der Befestigungsfläche angeordneten integrierten Schaltkreis die Verbindungsdrähte und die Leiterteile (21,25,27 bzw. 82,85 bzw. 99, 101) herumgegossen wird, während die Befestigungsfläche und die Leiterteile noch Bestandteile des metallischen Rahmengliedes (11 bzw. 64 bzw. 77 bzw. 91) sind, wobei die Leiterabstandsstücke (17 bzw. 66 bzw. 81 bzw. 93) den Plastikauslauf aus der geschlossenen Gußform weitgehend verhindern.