DE1907075B2 - Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Kleingleichrichtern - Google Patents

Description

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erfordert jedoch ein Umklappen von Leiterteilen in Halblejter-GIeichrichtRranordnung in Einphasen-

zwiii Richtungen und außerdem das Bestücken der brückenschaltung erforderlichen Leiterteile und

Anordnung mit Halbleitertabletten in zwei Ebenen Kontaktstücke zur Fixierung und Kontaktierung der

und demzufolge einen für eine vorteilhafte Serien- Halbleitertabletten. Zu diesem Zweck werden in einer

fertigung unerwünschten Fertigungsaufwand. 5 viereckigen Aussparung zwei zueinander spiegeibild-

Weiterhm ist in der britischen Patentschrift lieh angeordnete Trägerkörper 21 vorgesehen, die 1 026 300 ein Verfahren zur Massenherstellung von über Stege 23 a, welche bezüglich der gekapselten Halbleiterbauelementen beschrieben, bei dem ein Halbleiteranordnung gleichzeitig die gehäuseinneren bandförmiges Leitermaterial mit einer Anzahl öff- Leiterteile bilden, mit der Platine! fest verbunden nungen versehen wird, von denen jede wenigstens io sind. Jeder Leiterteil 23 α setzt sich über einen zur einen ins Zentrum der Öffnung gerichteten finger- Stabilisierung der Struktur während des Fertigungsförmigen Ansatz aufweist, bei dem feiner auf diesen prozesses dienenden Zwischensieg in den Leiterteil Ansatz eine Halbleitertablette aufgebracht wird und 23 A fort, der in einer streifenförmigen Aussparung die Ansätze nach der Kontaktierung der Halbleiter- verläuft, und den gehäuseäußeren Leitungsanschluß tablette zur Erzielung einer Vielzahl von getrennten 15 der Halbleiteranordnung bildet. Die beiden Träger-Anordnungen vom Leiterband getrennt werden. Zur körper 21 weisen an ihrer Innenkante je zwei, vorLösung der Aufgabe, Kleingleichrichteranordnungen, zugsweise zu einer senkrecht 7ur Kante verlaufenden das heißt aber auch Ausführungsformen mit mehr als Mittellinie symmetrische, nu'.enförmige Aussparunein-er Halbleitertablette, in vorteilhaft' r Serienferti- gen auf. In jeweils einander gegenüberliegende Ausgung herzusteUen, ist dieses Verfahren offenbar nicht 20 sparungen greifen die Enden 22 α des Ouerstegs von geeignet. T-förmig ausgebildeten Kontaktstücken ein. Der freie,

Die Aufgabe wird crfindungsijemäß dadurch gelöst, zjr Längskante der Platine gerichtete Abschnitt der daß aus bandförmigem Leitermaterial periodisch Kontaktstücke bildet bezüglich der fertigen Halbwiederkehrende, vom Leitermaterial umschlossene, leiteranordnung einen gehäusehineren Leiterteil 22 b geometrische Strukturen mit je nach ihrer schaltungs- 25 und über ein™ Zwischensteg den gehäuseäußeren technischen Bestimmung als Trägerkörper und/oder Leiterteil 22 c. Die Kontaktstücke 22 a werden aus Kontaktstücke und Stromleiterteile vorgesehenen, der Platinenebene heraus parallel versetzt und so anflächenhaft ineinandergreifend angeordneten Ab- geordnet, daß sie mit dem jeweils zugeordneten Abschnitten gebildet werden, daß die als Stromleiter- schnitt der Trägerkörper 21 eine klammerförmige teile dienenden Abschnitte jeweils vom Zentrum der 30 Halterung bilden, in die eine Halbleitertabiette 24 in Struktur aus zueinander parallel nach außen vcr- vorbestimmter elektrischer Orientierung eingefügt laufend angeordnet werden und gleichzeitig Halte- und durch Federdruck fixiert wird. Die Kontaktierungsstege zwischen dem Zentrum der Struktur und rung derselben kann in vorteilhafter Weise durch der diese umschließenden Randzonc der Platine bil- Tauchlöten erfolgen. Anschließend werden die Zwiden, daß die Halbleitcrtablctten jeweils zwischen den 35 schcnstege entfernt, so daß ungekapselte Halbleiterais Trägerkörper und Kontaktstück einander züge- anordnungen mit in einer Ebene jeweils um 90° ordneten Lcitermatcrialabschnitten eingefügt, mit gegeneinander versetzten Leitungsaiischlüssen gediesen kontakticnt und gekapselt werden, und daß die geben sind, die danach in geeigneter Weise in eine in dieser Weise gebildeten Gleichrichteranordnungen Isolierstoffmasse eingebettet werden,
durch Auftrennen der Halterungsstege von der 40 Die Flächenausdehnung der Trägerkörper 21 und Platincnrandzonc getrennt werden. der Kontaktstücke 22 ο wird durch die Kontakt-

An Hand der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten flächen der Halbleitertabletten und durch die Forde-Ausführungsbeispiele werden die Wirkungsweise des rung nach ausreichendem flächenhaften Kontakt erfindungsgemäßon Verfahrens sowie der Aufbau der sowie nach gutem thermischen Betriebsverhalten der danach erzielten Anordnungen aufgezeigt und er- 45 Anordnung bestimmt. Die Abmessungen der Leiterläutert. Die Fig. 1 bis 3 zeigen in Draufsicht jeweils teile 22c, 230 richten sich nach den Einbaubedineine zur Anordnung und Kontaktierung von Halb- gungen. Die Leitungsanschlüsse können an ihrem leitcrtablctten und zur Bildung von Lcitungsanschlüs- Ende als Lötspieße ausgebildet werden. Das die sen geeignete, geometrische Struktur aus einem band- Trägerkörper 21 einschließende, gestrichelte Viereck förmigen Leitermaterial, und die F i g. 4 und 5 zeigen 50 soll den Umfang der Isolierstoffumhüllung der fertiperspektivisch jeweils eine Ausführungsform einer gen Halbleiteranordnung andeuten. Die Dicke der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung. Für gleiche Platine 1 wird sowohl durch die Strombelastbarkeit Teile sind in allen Figuren gleiche Bezeichnungen als auch durch das Herstellungsverfahren der geomegev/ählt. trischcn S .uktur bestimmt. Bei Herstellung der

Aus einer streiifenförmigen und weiterhin als Pia- 55 Struktur 2 durch Atzen wurden mit Platinenmaterial tine bezeichneten Folie (1) aus gut leitendem Material, von 0,2 bis 0,5 mm Dicke besonders günstige Ergebbeispielsweise aus Kupfer, Messing oder einer Eisen- nisse erzielt. Zur wirtschaftlicheren Herstellung einer Nickel-Kobalt-Legierung, deren Länge nur durch die größeren Anzahl von Strukturen aus einer Platine 1 Abmessungen deir zur Bearbeitung notwendigen Vor- werden dieselben etwas zur Längsachse der Platine richtungen beschränkt ist, wird vorzugsweise durch θο versetzt und an ihren einander zugewandten Leiter-Stanzen oder gezieltes Ätzen mittels bekannter Tech- teilen ineinandergreifend angeordnet,
niken eine bestimmte Anzahl von geometrischen F i g. 2 zeigt eine Weiterbildung des Ausführungs-Strukturen 2 gebildet, wie sie in den F i g. 1 bis 3 dar- beispiels gemäß Fig. 1. Werden die Leiterteile in den gestellt sind. Bednrfswcise erhalten diese zur ver- Diagonalen eines Vierecks angeordnet, so ist eine besserten Kontaktierung der Halbleitertabletten 65 besonders günstige Aufreihung einer Anzahl von wenigstens auf der zu deren Anordnung vorgesehenen Strukturen 3 auf einer Platine 1 gegeben. Die Träger-Seite einen metallischen Überzug aus gut lötfähigem körper 31 und die Kontaktstücke 32 a, 32 ft entspro: Material. Jede Struktur enthält sämtliche, für eine chen in ihrer Ausbildung und ieeenseitieen Anord-

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nung annähernd dem Aufbau gemäß Fig. 1. Im den Halbleitcrtablctten ergibt sich ihre zweckmäßige

Gegensatz dazu werden jedoch die Kontaktstücke Ausbildung und Anordnung, wie in der Figur dar-

32 a durch Kröpfen des Abschnitts 32 b, etwa an der gestellt. Durch parallele Anordnung der Leitungs-

zugeordneten Kante des Trägerkörpere 31, parallel anschlüsse ist ein raumsparender Aufbau gegeben,

aus der Platinenebene versetzt und iso über den 5 Für die Formgebung und Flächenausdehnung der

Trägerkörpern 31 angeordnet, daß an den zur Auf- Kontaktstücke und Leiterteile gelten die entsprechen-

lage von je einer Halbleitertablette vorgesehenen, den Ausführungen zu Fig. 1. Nach der Kontaktic-

durch Strichelung angedeuteten Flächen 34 die Tni- rung der Halbleiteilableiten werden zunächst die

gerkörper 31 und die Kontaktstückc 32« jeweils eine Hilfsstcge 45 entfernt, so daß alle Anordnungen

klammerförmtge Halterung bilden, in der eine FIaIb- io innerhalb der Platine nur noch von den mit dem

leitertablette eingefügt und fixiert wird. Die Loch- Platincnrand verbundenen Leiterteilen 43 gehalten

teilung 10 der Platine 1 ermöglicht einen rationellen werden. In dieser Anordnung weiden alle Strukturen

Verfahrensablauf bei Durchführung aufeinanderfol- in geeigneter Weise mit Isolierstoffmasse umhüllt

gender Verfahrensschritte. Die diagonal verlaufen- und abschließend an den Enden der Leiterteile in

den Leiterteile werden an ihren äußeren Enden 15 einem einzigen Verfahrensschritl von der Platine

gekappt, so daß im Prinzip Anordnungen entspre- getrennt.

chend der Ausbildung gemäß Fig. 1 vorliegen. Bei Eine vorteilhafte Weiterbildung der in Fig. 3 dar-

beiden Ausführungsbeispielen können bedarfsweis? gestellten Ausführungsform besteht darin, daß die

die Leiterteile an geeigneter Stelle rechtwinklig zur Stege 47 entfallen und dafür die Leiterteile 43 α bis

Platinenebene und gleichgerichtet albgewinkelt wer- 20 43 d zu Verbindungsstegen verlängert sind und im

den. Das Gehäuse kann quaderförmige oder zylin- Rahmen des Fertigungsprozesses gleichzeitig mit die

drische Form aufweisen. Halterung der Struktur gewährleisten.

Fig. 3 zeigt ein besonders vorteilhaftes Ausfüh- Fig. 4 zeigt perspektivisch eine in Kunststoff einrungsbeispiel der Erfindung. Aus einer Platine 1 wird gebette *· Anordnung gemäß dem Aufbau nach eine Struktur4 gebildet, vorzugsweise ebenfalls zur a₅ Fig. 3, bei der die gchätiseäußercn Abschnitte der Erzielung einer Halbleiter-Gleichrichtcninordnung in Stromleiterteile so angeordnet werden, daß sie aus Einphasenbrückenschaltung, die untere Kontakt- einander gegenüberliegenden Gehäuseschmalseiten stücke 41 a bis 41 d zur Auflage je einer Halbleiter- austreten und jeweils parallel zueinander verlaufen, tablette und obere Kontaktstücke 42 η bis 42 d zur In Fig. 5 ist eine Ausführungsform dargestellt, welweiteren Kontaktierung jeder Halbleitertablette auf- 30 eher ebenfalls die Struktur gemäß Fig. 3 zugrunde weist. Je ein unteres und oberes Kontaktstück werden liegt. Die Leitungsanschlüsse 43 a werden an ihrem paarweise so ausgebildet und flächcniiaft ineinander- inneren Ende vor Einfügen und Kontaktieren der greifend angeordnet, daß durch geeignetes Aufbiegen Halbleitertablctten senkrecht zur Platinenebene jedes oberen Kontaktstücks aus der Platinenebene abgewinkelt, um durch diese Verfahrensschrittc bemit entsprechender gegenseitiger Zuordnung das ₃₅ dingte mechanische Spannungen auf die Halbleiter-Zwischenfügen und klammerförmige Flaltern einer tabletten zu verhindern. Die gehäuseäußeren Ab-Halbleitertablette gewährleistet ist. Über Hilfsstege schnitte der Stromleiterteile werden so angeordnet, 45, 47 ist die Struktur 4 mit der Platine H verbunden. daß sie aus einer Gehäusebreitseite austreten und Im Gegensatz zu den Ausführungsformen gemäß parallel zueinander verlaufen. Der gegenseitige Ab-F i g. 1 und 2 können alle Halbleitertabletten in glei- ₄₀ stand benachbarter Leitungsanschlüsse kann für eher elektrischer Orientierung eingefügt werden. Zu einen bevorzugten Einsatz in Leiterplatten ein Mehrdem Zweck bildet beispielsweise ein Abschnitt der faches des Rastermaßes betragen. Beide Ausfüh-Struktur ein unteres Kontaktstück 41 a zur Auflage rungsformen können an wenigstens einer Seiteneiner ersten Halbleitertablette und gleichzeitig mit fläche einen Ansatz mit einer geeigneten Bohrung einem stegförmigen Ansatz das obere Kontaktstück _4S zur Befestigung der Anordnung aufweisen.
42 b zur oberen Kontaktierung einer zweiten Halb- Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die leitertablette und mit einem weiteren stegförmigen mit den aufgezeigten Ausführungsbeispielen erzielten Ansatz den Leitungsanschluß 43 α als einen der bei- Gleichrichterschaltungen beschränkt. Bei geeigneter den WechseistrOmanschJüsse der Gleichrichtersehal- Ausbildung und Anordnung der jeweiligen Abtang. Für dea weiteren Wechselstromanschluß ist ein ₅„ schnitte jeder Stniktur lassen sich in vorteilhafter weiterer Abschnitt der Struktur 4 in gleicher Weise Weise Halbleiteranordnungen in Verdopplerschalausgebildet, 41 d, 42 c. Aus der elektrischen Zuord- tung, in Mittelpunktschaltung oder ia Brehstromnung der verbleibenden Gleichstronianschlüsse zu Sternschaltung erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 246 888 ist ein Patentansprüche: Verfahren zum Herstellen von Oleichrichteranord nungen für kleine Stromstärken bekannt, bei dem

1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiter- besonders ausgebildete, vorbehandelte Leiterteile sich Kleingleichrichtern, bei dem zwei oder mehrere 5 rechtwinklig überlappend, unter Zwischenlage von Halbleitertabletten zwischen eine klammer- mit entsprechend vorbereiteten Anschlußelektroden fönnige Halterung bildenden Kontaktstücken von versehenen Halbleitertablettcn an den Kreuzungs-Stromleiterteilen kontaktiert, mit diesen zu einer punkten, übereinandergelegt, gegeneinandergehalten Schaltung elektrisch verbunden und in eine und durch eine Wärmebehandlung gleichzeitig mit Isolierstoffmasse eingebettet werden, dadurch io den Halbleitertabletten leitend kontaktiert und vergekennzeichnet, daß aus bandförmigem schaltet werden. Das Verfahren erfordert infolge der Lensnnaterial (1) periodisch wiederkehrende, Verbindung von mehreren Einzelteilen und Fixierung vom Leitermaterial umschlossene, geometrische derselben zu gewünschter gegenseitiger Anordnung Stniikturen (2; J; 4) mit je nach ihrer schaltungs- spezielle Vorrichtungen, insbesondere zur exakten •technischen Bestimmung als Trägerkörper (21; 15 Zuordnung und Kontaktierung Jei einzelnen Leiter-31; 41a, 41 6, 41c, 41 d) und/oder Kontakt- teile.

stücke {22 a; 32 σ; 42 α, 42 6, 42 c, 42 d) und Des weiteren wurde bereits vorgeschlagen, zwi-

Stromleiterteile {21b, 23 a; 32 b, 33; 43 a, 43 b, sehen den Enden eines haarnadelförmigen Draht-

43 c, 43 d) vorgesehenen, flächenhaft ineinander- bügeis eine Halbleitertablette zu befestigen und

greifend angeordneten Abschnitten gebildet wer- ao mehrere solcher Anordnungen, in entsprechender

den, daß die als Stromleiterteile dienenden Ab- elektrischer Verschaltung, mit dem durch Kappen

schnitte (22 6, 23a; 326; 33; 43 a, 436, 43>c, 43a¹) der Drahtbügclbogen entstandenen Leiterteile in

jeweils vom Zentrum der Struktur aus zueinander einem Isolier toffbecher so anzuordnen, daß die ver-

paraJlel nach außen verlaufend angeordnet wer- bleibenden ,gehäuseäußeren Leitungsa.nschlüsse zu-

den und gleichzeitig Halterungsstege zwischen 25 einander parallel an der Elcckfläche des Bechers

dem Zentrum der Struktur (2; 3; 4) und der diese austreten (deutsche Auslegeschrift 1 439 353). Der-

umschL-ß^nden Randzone der Platine bilden, art gefertigte Ausführungsformen sind fertigungs-

daß die Halbleilertabletten (24; 34; 44) jeweils technisch aufwendig und genügen auch den ständig

zwischen den ais Trägerkörper (21; 311; 41a, steigenden Forderungen nach möglichst geringen

416, 41c, 41 rf) und Kontaktstück (22a; 32a; 30 Baugrößen mit optimalem Wirkungsgrad nicht in

42 a, 426, 42 c, 42 d) einander zugeordneten Lei- allen Fällen.

termaterialabschnitten eingefügt, mit diesen kon- Außerdem wurde vorgeschlagen, streifenförmige taktiert und gekapselt werden, und daß die in Leiterteile irn Mittelpunkt ihrer Fläche mit einem dieser Weise gebildeten Gleichrichteranordnun- zur Fläche senkrechten drahtförmigen Leitungsgen durch Auftrennen der Halterungsstege von 35 anschluß zu verschen, vier solcher Aufbauten, sich der Flatinenrandzone getrennt werden. mit ihren Enden rechtwinklig überlappend, so an-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- zuordnen, daß durch Zwischeniiügen von je einer kennzeichnet, daß die aus der aus Kupfer, Mes- Halbleitertablette an jeder Überlappungsstellc in siing oder einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legicrung entsprechender elektrischer Orientierung und durch bestehenden Platine (1) gebildete Struktur (2; 3;4) 40 anschließende Kontaktierung eine Gleichrichtermit einem gut lötfähigen Überzug versehen wird. Brückenschaltung gebildet wird, und das Ganze

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch geeignet in einen Isolierstoffbecher einzubringen gekennzeichnet, daß die gehäuseäußerert Ab- (deutsche Patentanmeldung P 14 39 273). Auch dieschnitte der Stromleiterteile (43 a, 43 6,43 c, 43 d) ser Lösungsvorschlag ist bezüglich Herstellungsaufso angeordnet werden, daß sie aus einander gegen- 45 wand und Baugröße im Hinblick auf die gestellten Liberliegenden Gehäuseschmalseiten austreten und Anforderungen nicht in jedem Fall vorteilhaft,
jeweils parallel zueinander verlaufen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gegenüber den bekannten Methoden wesentlich ver- ;s;ekennzeichnet, daß die gehäuseäußeren Ab- einfachtes Verfahren zur vorteilhaften Serienfertischnitte der Stromleiterteile (43 α, 43 6,43 c, 43 d) 50 gung von Halbleiter-Kleingleichrichtcrn mit erheblich so angeordnet werden, daß sie aus einer Gehäuse- verbessertem, die aufgezeigten Nachteile bekannter breitJieite austreten utvl parallel zueinander Bauformen nicht aufweisenden Aufbau zu erzielen, verlaufen. Aus der schweizerischen Patentschrift 466 436 ist

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, diadurch ein Verfahren zur Kontaktierung einer Vielzahl von !^kennzeichnet, daß die Struktur (2; 3; 4) mit von 55 Mikrohalbleiterbauelemenlen bekannt, bei dem bandihrem zentralen Bereich ausgehenden Stegisn (45, förmiges Leitermaterial durch Aussparungen derart 47) versehen wird, die als Verbindungsstege zur in streifenförmige, parallel und senkrecht zur Längsliatifle (1) während des Herslellungsprozesses richtung des Leitermaterialbandes unterteilt ist, daß vorgesehen sind- durch Umklappen, das heißt durch Falten eines längs

60 verlaufenden, auf einen quer verlaufenden Leiterteilabschnitt zwischen jeweils einander zugewandten

Diie Erfindung betrifft ein Verfahretii zur Herstel- Flächen teilen eine mechanische Vorspannung entlung von Halbleiter-Kleingieichrkhtei-n, bei dem steht, und daß an diesen Stellen je eine Halbleiteriwei oder mehrere Halbleitertabletten zwischen eine tablette zwischengefügt, gehaltert und in einem Kon-MäiWttierl!örmige Halterung bildenden Kontafctstük- 65 taktierungsprozeß mit den Leiterfeilabschnitten fest keil Von Stromleiterteilen konljlktiert, mit diesen zu verbunden wird. Die Herstellung von Gleichrichter- e'imt Schaltung elektrisch verbunden und in eine schaltungen mit in abwechselnd entgegengesetzter Isolitirstoffmasse eingebettet werden. Stromlaufrichtung angeordneten Schaltuneszweieen