DE2511209B2 - Verfahren zum Kontaktieren der Elektroden von scheibenförmigen Halbleiterkörpern und Metallstreifen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Kontaktieren der Elektroden von scheibenförmigen Halbleiterkörpern und Metallstreifen zur Durchführung des Verfahrens

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren der Elektroden, von scheibenförmigen Halbleiterkörpern mit mindestens einem pn-übergang mittels eines vorgefertigten Kontakistreifens aus Metall in
2ϊ Form eines Kammes, dessen Kammbeine als Kontaktbeine und äußere Anschlüsse des fertigen Bauelementes dienen. Die Erfindung betrifft ferner einen Metallstreifen zur Durchführung; dieses Verfahrens.
Derartige Kontaktierungsverfahren sind bekannt. Bei
»ödem Verfahren der DE-AS 15 14 870 erfolgt die Kontaktierung der Halbleiterelektroden durch die Kontaktbeine bzw. Zinken des Kammes mittelbar, d. h. von den Halbleiterelektroden zu den Zinken führende Verbindungsdrähte werden mit den Zinken verlötet und außerdem noch auf dem die Zinken verbindenden Teil des Kammes befestigt, so daß beim Abtrennen des Blechteiles alle überstehenden. Kurzschluß verursachenden Drahtenden mit entfernt werden. Der Kamm besitzt Kontaklicrungszinkcn unterschiedlicher Breite, wobei die breiteren Zinken ζ. Β. /·τ Kontaktierung der Kollcktorzone eines Transistors vorgesehen sind. Der Kamm kann als Metallstreifen zur Kontaktierung jeweils mehrerer Halbleiterbauelemente dienen.
Aus der DE-AS 15 64 354 ist ein Kontaktierungsver-
■»5 fahren für die Serienfertigung von mit Kunststoff umpreßten Halbleiter-Bauelementen bekannt, bei dem ein Metallteil verwendet wird, aus dem die Kontaktelektroden für mehrere Halbleiterbauelemente hergestellt sind, die einstückig mit einem Haltestreifen verbunden
to sind. Die Koni&ktelcktrodcn weisen an den vom Haltestreifen entfernt liegenden Enden Endteile auf, von denen eines wesentlich größer ist als die übrigen und eine Stütze für ein Halbleiter-Bauelement darstellt. Die Verbindung von den übrigen Kontakteleklroden zu den Halbleiter-Bauelementen erfolgt mit Hilfe von Konlaktdrähten. Die Stütze für das Halbleiter-Bauelement liegt im wesentlichen in einem rechten Winkel zu den Kontaktelcktrodcn und ist aus deren Ebene heraus versetzt. Außerdem ist ein zusätzlicher Stützslrcifen
so zwischen den (ladestreifen und den bauclcmcntenseitigen Enden der Kontaktclektroden parallel zum Mallestreifen zum Stützen der Kontaktstreifen mit diesen einstückig verbunden. Haltestreifen und Stützstreifen werden nach dem Kunststoffumpressen von den
Kontaktelektroden abgetrennt.
Aus der US-PS 36 98 073 ist ein Verfahren zum gleichzeitigen Kontaktieren einer Vielzahl von Anschlußpunkten auf der Oberseite einer inteßrierten
Schaltung bekannt. Zur Herstellung der Verbindung zu den Anschlußpunkten wird eine erste Kontaktspinne aus flexiblem Material verwendet, die dann ihrerseits an einer zweiten Kontaktspinne aus einem steifen Blechmaterial befestigt wird.
Die vorgenannten Verfahren eignen sich zur Kontaktierung von kleineren Bauelementen. Größere Bauelemente, wie Leistungsthyristoren oder Triacs besitzen im Bereich einer Hauptelektrode, z. B. der Anode, ein Kühlelement, Außer der Kontaktierung ist folglich auch die Befestigung auf dem Kühlelement zu bewerkstelligen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktierungsverfahren für scheibenförmige Einzel-Halbleiie.· anzugeben, mit dein eine Einzel-Kontaktierung der Halbleiterelektroden nicht mehr nötig ist und das bei verringertem Arbeitsaufwand zu Halbleitern mit guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften führt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs I. Durch die Verwendung des flügelarlig gebogenen Metallstreifen, an dem die Halbleiterkörper in vorbestimrn-en Abständen zueinander vorfixiert sind und mit dessen Hilfe sie gemeinsam in eine Lölforin eingebracht werden können, ergibt sich eine einfache Ausrichtung zu den übrigen Metallstreifen, beispielsweise zu dem Metallstreifen, der später als Kühlfahne wirkt, oder zu dem Kontaktstreifen, der später die Anschlußelektroden bildet. w
Vorteilhafterweise werden die Halbleiterkörper mit dem /weilen Metallstreifen auf jeweils ihrer einen Hauptoberflächc mit Podesten auf jeweils ihrer anderer. Hauptoberfliiche mittels Thermokompression vorfixieit. Diese Maßnahme stellt sicher, daß der bis zur » Randfläche des Halbleiterkörpers reichende PN-Übergang sich in sicherer Entfernung von leitfähigem Material, z. B. vom Lot auf dem die Kühlfahne bildenden Metallstreifen, befindet. Bei Verwendung eines solchen Podestes kommt der Kontaktstreifen um die Podesthöhe über den Kühlfahnenkamm zu liegen.
Das bis hierher beschriebene Verfahren hat den zusätzlichen Vorteil, daß indie Lötform zunächst der die Kühlfahne bildende Metallstreifen und anschließend der vorgefertigte Konlakistreifen in richtiger axialer und ii iraversaler Ausrichtung *um Kühlfahnenkamm eingelegt werden können; anschließend wird der flügelartig gebogene Metallstreifen mit den daran vorfixierteri Halbleiterkörpern einfach aufgelegt, so daß die Kontaktbeine traversal zu den Flügeln ausgerichtet so sind. Die Stege des K.'mmes mit Kühlfahnen und des Kontaktstreifens befinden sich dabei beidseitig der flügelke'te, wodurch die Aiisrichlkontrolle und der Korrekturzugriff erleichtert sind.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens können « der erste und der dritte Metallstreifen vor dem Einlegen in die Lötform miteinander verbunden werden, wobei die Kühlfahnen einerseits und die Kontaktbeine andererseits zum Anschluß an die Podeste bzw. die Flügel geeignet ausgerichtet bzw. vorgeformt sind; die t>o Verbindung zwischen den Kontaktbeinen kann durch Auftrennen des Verbindungssieges des ersten Metallstreifen gelöst werden. Durch diese Maßnahme kann in bestimmten Fällen die Montage während des Herstellungsvorgangs erleichtert werden. μ
Vorzugsweise wird das mit den Halbleiterkörpern bestückte Kammsystem, eingesetzt in die Lötform, in einem Durchlaufofen unter Wasserstoff-Atmosphäre verlötet.
Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Metallstreifen ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem thermisch und elektrisch gut leitenden Material besteht, mindestens einseitig mit Lot beschichtet ist und in regelmäßig wiederkehrenden Teilbereichen in Abschnitte mit geringerer Breite übergeht. Diese Abschnitte mit geringerer Breite sind brückenförmig hochgebogen; sie dienen dazu, die auf der Oberseite der Halbleiterscheibe liegenden Kontaktflächen zunächst gemeinsam zu kontaktieren. Anschließend wird die hochgebogene Brücke abgetrennt und damit der Kurzschluß beseitigt.
Gemäß einer weiteren Ausbildung ist der Metallstreifen jeweils beidseitig der Brücken und der für die Kontaktierung mit den Halbleiterkörpern vorgesehenen Teile flügelförmig aufgebogen. Dadurch können elektrische Verbindungen zwischen den Kontaktflächen auf den Halbleiterscheiben einerseits und den Kontaktbeinen des Kontaktkammes andererseits hergestellt werden, tfie in unterschiedlichen Ebenen liegen.
Die Erfindung wird nachfolgenu anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsoeispieles näher erläutert. Es zeigt in der Verfahrensabfolge
Fig. I ein einseitig mit Lot beschichtetes Band,
F i g. 2 das gestanzte Band,
F i g. J das brückenförmig umgebogene Band,
Fig. 4 das Band bzw. die Flügelkette — mit Halbleiterkörpern bestückt.
Fig. 5 ein aus der Flügelkeue herausgetrenntes Element,
Fig. 6 die Flügelkette mit Halbleiterkörpern, Beinekamm und Kühlfahnenkamm in einer Lötlehre,
Fig. 7 schematisch eine Fixierung des aus Flügelkette, Beinekamm und Kühlfahnenkamm bestehenden Kammsystems zwecks Lö;ung,
F i g. 8 die Trennung der Brücken zwischen den Kontaktbeinen und
F i g. 9 ein fertigmontiertes \ lalbleiterbauelement vor dem Verlacken, Ausheizen und Umpressen.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand der Herstellung von Thyristoren beschrieben, ist jedoch auf die Hersteilung dieser Halbleiterbauelemente nicht beschränkt.
Gemäß Fig. I wird von einem Banc! t ausgegangen. das einseitig lotbeschichtet ist und eine vorwählbare Breite B und Dicke besitzt. Es besteht aus einem thermisch und elektrisch gut leitendem Material, vorzugsweise Kupfer, und geht in regelmäßig wiederkehrenden Teilbereichen Λ in Abschnitte .1 geringerer Breite büber (Fi g. 2). Zur Bildung dieser Form wird das Band gestanzt.
Fi g. 3 zeigt das Band I gegenüber der Darstellung in Fig. 2 um seine Längsachse gedreht in .Seilenansicht. Die Abschnitte α geringerer Breite b sind briick<;pförmig ausgebogen.
Beidseitig der schlaufenförmigen Brücken 2 und der für die Kontaktierung mit den Halbleiterkörpern J vorgesehenen THe 4 wird das Band I flügelförmig ausgebogen. Die Flügel sind mit 5 bezeichnet (F i g. 4).
Das Band I wird auf die Halbleiterkörper bzw. -tabletten aufgelegt. Dabei bilden die Flüge! S die Gate- und Kathoden-Anschlüsse auf der einen Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers 3. Die andere Hauptoberfläche bzw. die Ano Jenseite wird mit einem Podest 6 versehen. Band I, Halbleiterkörper 3 und Podest fi werden durch Thermokompression vorfixiurt.
Γ i g. 5 zeigt ein aus der Hügelkette herausgetrenntes Element, das einen Kathoden-Anschluß, ein Gate und eine Anode besitzt und somit im Bedarfsfall separat mit den entsprechenden Kontaktteilen eines Beine- bzw. Kühlfahnenkammes verbunden werden kann, um z. B. fine Hybridschaltung zu bilden.
Vorzugsweise wird jedoch die mit den Halbleiterkörpern 3 bestückte Flügelkette nach Einlage und Ausrichtung eines Kühlfahnenkammes 7 und/oder eines Beinekammes 8 in eine Lötmontagelehre 9 eingelegt und zu den Konlaktbeinen und Kühlfahnen ausgerichtet und fixiert (F i g. 6 und F i g. 7).
Das so entstandene Kammsystem wird für die l.ötung durch entsprechende Belastung, in Fig. 7 durch ein Gewicht 10 schematisch dargestellt, in der fixierten Lage gehalten. Das mit Halbleiterkörpern bestückle Kammsystem wird in einem Durchlaufofen unter Wasserstoffatmosphäre gelötet.
Nach der Lotung werden die durch das Band ; hervorgerufenen Leitungen, d. h. die Brücken 2 und dii zusammenhängenden Flügel 5 in ihrer jeweiliger Mittelebene, getrennt. Dieser Vorgang kann mit cinci mechanischen Vorrichtung vorgenommen werden. Fall; man die Brücken 2 dünn hält, kann man sie einlad abzupfen (F ig. 8).
Nachfolgend wird das Kammsystem, von dem eir Einzelelement in Fig.9 in Draufsicht gezeigt ist. in ar ίο sich bekannter Weise verlackt, ausgehcizl und mi Kunststoff umpreBl.
Aus der Fig. 9 ist weiterhin ersichtlich, dall dei verbleibende Teil des Flügels 5 zusammen mil einen Kontaktbein ti die Gate-Zuführung, ein andcrci Flügellcil zusammen mit einem Kontaktbcin 12 die Kathoden-Zuführung und ein Konlaklhein 13 (Ii; Anoden-Zuführung bilden können. Der Kammsicg de; Beinekammes 8 wird später abgetrennt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

  1. Patentansprüche;
    25 Π 209
    I. Verfahren zum Kontaktieren der Elektroden von scheibenförmigen Halbleiterkörpern mit mindestens einem pn-Obergang mittels eines vorgefertigten Kontaktstreifens aus Metall in Form eines Kammes, dessen Kammbeine als Kontaktbeine und äußere Anschlüsse des fertigen Bauelementes dienen, dadurch gekennzeichnet, daß ein mindestens einseitig mit Lot beschichteter zweiter Metallstreifen (1) der zur Zwischenverbindung zwischen den Halbleiterkörpern (3) und je zwei Kontaktbeinen (11, 12) des Kontaktstreifens (8) vorgesehen ist, in einer Mehrzahl von Teilbereichen (A) gleichmäßig derart gebogen wird, daß in den Teilbereichen (A), quer zur Längsrichtung dieses zweiten Metallstreifens (1) betrachtet, doppelt flügelartig abgewinkelte Teilprofile mit mittleren Brücken (2) entstehen, daß der zweite Metallstreifen (1) danach mit seiner, den Flügeln (5) abgewandten Seite aufvüe einen Hauptoberflächen der Halbleiterkörper (>j gelegt und dort fixiert wird, daß in einer Lölform ein für die Kontaktierung der anderen Hauptoberflächen der Halbleiterkörper (3) bestimmter dritter Metallstreifen (7) in Form eines Kammes mit Kühlfahnen in bezug auf den für die Verbindung mit den Flügeln (5) und mittels dieser mit den Elektroden auf der einen Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers (3) bestimmten ersten Metallstreifen (8) ausgerichtet werden, daß dann der zweite Metallstreifen (1) mit den an ihm fixierten Halbleiterkörpern (3) eingelegt wird, wobei die Längsrichtung desselben quer zur Richtung der Kontaktbeine (11 bis 13) und /Cühlfat;,ien liegt, daß das derart gebildete Kammsystei.i uiis drei Metallstreifen (1,7, 8) und den Halbleiterkörper* (J) unter Andrücken des zweiten Metallstreifens(I) gehalten und verlötet wird, daß die durch den zweiten Metallstreifen (I) bedingten Leitungen, die Flügel (5) und die Brücken (2), zwischen den Elektroden auf den Halbleiterkörpern (J) getrennt werden und daß das Kammsystem mit den Halbleiterkörpern (J) lackiert, ausgeheizt und — unter teilweiser Aussparung der aus dem ersten Metallstreifen (8) herausgetrennten Konlaktbeine (11 bis 13) als äußere Elektrodenzuführungen , — mit Kunststoff umgeben und in Einzelbauclemcntcn aufgeteilt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper (3) mit dem zweiten Metallstreifen (1) auf jeweils ihrer einen i lauptoberfläche und mit Podesten (6) auf jeweils ihrer anderen Hauptoberfläche mittels Thermokompression vorfixiert werden.
  3. J. Verfahren nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Metallstreifen (8) und der dritte Metallstreifen (7) vor dem Einlegen in die Lötform miteinander verbunden werden, wobei die Kühlfahnen einerseits und die Koniakibeinc(l 1 b/w. II, 12) andererseits zum Anschluß an die Podeste (6) bzw. die Flügel (5) geeignet ausgerichtet bzw. vorgeformt sind, und daß die Verbindung zwischen den Kontaktbeinen (11,12,13) durch Auftrennendes Verbindungssteges des ersten Metallstreifens (8) gelöst wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Halbleiterkörpern (3) bestückte Kammsystem in einem Durchlaufofen unter Wasserstoffatmosphäre verlötet wird.
  5. 5. Metallstreifen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen (1) aus einem thermisch und elektrisch gut leitendem Material besteht, mindestens einseitig mit Lot beschichtet ist und in regelmäßig wiederkehrenden Teilbereichen (A) in Abschnitte (a) mit geringerer Breite (b) übergeht
  6. 6. Metallstreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (a) mii geringerer Breite (ΐ/brückenförmig ausgebugen sind.
  7. 7. Metallstreifen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß er jeweils beidseitig der Brücken (2) und der für die Kontaktierung mit den Halbleiterkörpern (3) vorgesehenen Teile (4) flügelförmig ausgebogen ist.
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