DE2511209C3 - 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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DE2511209C3
DE2511209C3 DE2511209A DE2511209A DE2511209C3 DE 2511209 C3 DE2511209 C3 DE 2511209C3 DE 2511209 A DE2511209 A DE 2511209A DE 2511209 A DE2511209 A DE 2511209A DE 2511209 C3 DE2511209 C3 DE 2511209C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren dor Elektroden von scheibenförmigen Halbleiterkörpern mit mindestens einem pn-übergang mittels eines vorgefertigten Kontaktstreifens aus Metall in Form eines Kammes, dessen Kammbeine als Kontaktbeine und äußere Anschlüsse des fertigen Bauelementes dienen. Die Erfindung betrifft ferner einrr Metallstreifen zur Durchführung dieses Verfahrens.
Derartige Kontaktiemngsverfahren sind bekannt. Bei dem Verfahren der DEAS 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 mn den Zinken verlötet und außerdem noch auf dem die Zinken verbindenden Teil des Kammes befestigt, so daß beim Abtrennen des ßlechteiles alle überstehenden. Kurzschluß verursachenden Drahtenden mit entfernt werden. Der Kamm besitzt Kontaktierungszinkcn unterschiedlicher Breite, wobei die breiteren Zinken z. B. zur I'nntaktierung der Kollektorzone eines Transistors vorgesehen sind. Der Kamm kann als Metallstreifen zur Kontaktierung jeweils mehrerer Halbleiterbauelemente dienen.
Aus der DE-AS 15 64 354 ist ein Kontaktierungsverfahren für die Serienfertigung von mit Kunststoff umpreßten Halblerer-Bauelementen bekannt, bei dem ein Metallteil verwendet wird, aus dem die Kontaktelektroden für mehrere Halbleiierbauclemente hergestellt sind, die einstückig mit einem Haitestreifen verbunden sind. Die Kontaktelektrode!! 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 Kontaktelektroden zu den Halbleiter-Bauelementen erfolgt mit Hilfe* von Kontaktdrähten. Die Stütze für das Halbleiter-Bauelement liegt im wesentlichen in einem rechten Winkel zu den Kontaktelektroden und ist aus deren Ebene heraus versetzt. Außerdem ist ein zusätzlicher .itützstreifen zwischen den Haitestreifen und den bauelementenseitigen Enden der Kontaktelektroden parallel zum ,Haltestreifen zum Stützen der Kontaktstreifen mit diesen einstückig verbunden. Halteslreifen und StUl/.-streifen werden nach dem Kunslstoffumpressen von den Konlaklelektroden abgetrennt.
Aus der US-PS 36 98 073 ist ein Verfahren zürn gleichzeitigen Kontaktieren einer Vielzahl Von An-Schlüßounkten auf der Oberseite einer inteerierten
Schaltung bekannt. Zur Herstellung der Verbindung zu den AnschluDpunkten wird eine erste Kontaktspinne aus flexiblem Material verwendet, die dann ihrerseits an einer zweiten Kontaktspinne aus einem steifen Blechmaterial befestigt v/ird.
Die vorgenannten Verfahren eignen sich zur Kontaktierung von kleineren Bauelementen. Größere Bauelemente, wie Leistungsthyristoren oderTriacs besitzen im Bereich einer Hauptelektrode, z. B. der Anode, ein Kühlelement. Aun.ijr der Kontaktierung ist folglich auch die Befestigung auf dem Kühlelement zu bewerkstelligen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktierungsverfahren für scheibenförmige Einzel-Halbleiter anzugeben, mit dem 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 1. Durch die Verwendung des flügelartig gebogenen ,Vietalktreifens, an dem die Halbleiterkörper in vorbestimmten .-.bstanden zueinander vorfixiert sind und mit dessen Hilfe sie gemeinsam in eine Lötform 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.
Vorteilhafterweise werden die Halbleiterkörper mit dem zweiten Metallstreifen auf jeweils ihrer einen Hauptoberfläche mit Podesten auf jeweils ihrer anderen Hauptoberfläche mittels Thermokompression vorfixiert. 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 dem K jhlfahnenkamm /u liegen.
Das bis hierher beschriebene Verfahren hat den zusätzlichen Vorteil, daß in die Lötform zunächst der die Kühlfahne bildende Metallstreifen und anschließend der vorgefertigte Kontaktstreifen in richtiger axialer und traversaler Ausrichtung zum Kühlfahnenkamm eingelegt werden können; anschließend wuj der flügelartig gebogene Metallstreifen mit den daran vorfixierten Halbleiterkörpern einfach aufgelegt, so daß die Kontaktbeine traversal zu den Flügeln ausgerichtet sind. Die Stege des Kamn·· ;s mit Kuhlfahnen und des Kontaktslreifens befinden sich dabei beidseitig der Flügelkette, .vodurcli die 'Ausrichtkontrolle und der Korrektur/ugriff 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 Verbindung /wischen den Konlaklbeinen kann durch Auftrennen des Verbindungssteges des ersten Metalls.treifens geiöstiwerden; Durch diese Maßnahme;kann in ■ *■ bestimmten Fällen die Montage während des Herstellungsvorgangs erleichtert werden,
Vorzugsweise wSriJ das mit den Halbleiterkörpern bestückte Kammsystem, eingesetzt in die Lötform, in einem Durchlaufofen un&r Wasserstoff*·Atmosphäre verlötet.
Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Metallstreifen ist dadurch gekenn zeichnet, 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 flügeiförmig aufgebogen. Dadurch können elektrische Verbindungen zwischen den Kontaktflächen auf den Halbleiterscheiben einerseits und den Kontaktbeinen des Kontaktkammes andererseits hergestellt werden, die in unterschiedlichen Ebene·" üegen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt in der Verfahrensabfolge
F i g. 1 ein einseitig mit Lot beschichtetes Band,
F i g. 2 das gestanzte Band.
F i g. 3 das brückenförmig umgebogene Band.
Fig.4 das Band bzw. die Flügelkette — mit Halbleiterkörpern bestückt,
Fig. 5 ein aus der Flügelkette herausgetrenntes Element.
Fig. 6 die Flügelkette mit Halbleiterkörpern, Beinekamm und Kühlfahnenkamm in einer Lötlehre.
F i g. 7 schematisch eine Fixierung des aus Flügelkette. Beinekamm und Kühlfahnenkamm bestehenden Kammsystems zwecks Lötung,
Fig.8 die Trennung der Brücken zwischen den Kontaktbeinen und
F i g. 9 ein fertigmontiertes Halbleiterbauelement vor dem Verlacken. Ausheizen und Umpressen.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verf; hrens wird nachfolgend anhand der Herstellung von Thyristoren beschrieben, ist jedoch auf die Herstellung dieser Halbleiterbauelemente nicht beschränkt.
Gemäß Fig. 1 wird von einem Band 1 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 A in Abschnitte a geringerer Breite b über (F i g. 2). Zur Bildung dieser Form wird das Band gestanzt.
F i g. 3 zeigt das Band 1 gegenüber der Darstellung in Fig. 2 um seine Längsachse gedreht in Seitenansicht. Die Abschnitte a geringerer Breite b sind brückenfürmig ausgebogen.
Beidseitig der schlaufenförmigen Brücken 2 und der für die Kontaktierung mit den Halbleiterkörpern 3 vorgesehenen Teiie 4 wird das Band 1 flügelförmig ausgebogen. Die Flügel sind mit 5 bezeichnet (F i g. 4).
Das Band 1 Wird auf die Halbleiterkörper bzw. --tabletten aufgelegt. Dabei bilden die Flügels die Gate- und Kathoden-Anschlüsse auf der einen Häuptoberfläche des Halbleiterkörpers 3. Die ändere HäUptöberfläche bzw* die AnodeiWsite wird mit einem Podest 6 versehen. Band Ϊ, Halbleiterkörper 3 und Podest 6 Werden durch Thermokompression vorfixiert.
F i g, 5 zeigt ein aus der Flügclkcttc hcrausgctrcrintcs Element das einen Kathoden-Anschluß, ein Gate Und eine Anode besitzt und somit im Bedarfsfall separat mit den entsprechenden Kontaktteilen eines Beine- bzwf Kühlfahnenkammes verbunden werden kann, um τ.-. B; eine Hybrid-Schaltung zu bilden,
Vorzugsweise wird jedoch die mit den Halbleiterkörpern 3 bestückte Flügelkette nach Einlage und Ausrichtung eines Kühlfahhenkämmes 7 und/oder eines Beinekammes 8 in eine Lötmontagelehre 9 eingelegt Und zu den Kontaktbeinen und Kühlfahnen ausgerichtet Und fixiert (F i g. 6 und F i g. 7).
Das so entstandene Kammsyslem wird für die Lötung durch entsprechende Belastung, in Fig. 7 durch ein Gewicht 10 schematisch dargestellt, in der fixicrieri Lage gehalten. Das mit Halbleiterkörpern bestückte Kammsystem wird in einem Durchlaufofen Unter Wasserstoffatmosphäre gelölet.
Nach der Lötung werden die durch das Band 1 hervorgerufenen Leitungen, d. h; die Brücken 2 und die' zusammenhängenden Flügel 5 in ihrer jeweiligen Mittelebene, getrennt. Dieser Vorgang kann mit einer
mechanischen Vorrichtung vorgenommen werdem Falls man die Brücken 2 dürin hält, kann man sie einfach abzupfen (F ig. 8).
Nachfolgend wird das Kämmsysiem, von dem ein
..', Minzelelement in Fig.9 in Draufsicht gezeigt ist, in an
lö sich bekannter Weise verlacku ausgeheizt Und mit Kunststoff ümpreßt;
Aus der Fig.9 ist weiterhin ersichtlich, daß der verbleibende Teil des Flügeis 5 zusammen mit einem konfaktbein 11 die Gate-Zuführung, ein anderer Flügelteil zusammen mit einem Konlaktbein 12 die Kathoden-Zuführung und ein Köntaktbein 13 die Anoden-Zuführüng bilden können. Der Kammsteg des Beinekamrries 8 wird später abgetrennt.
Hierzu 2 Ölatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Kontaktieren der Elektroden von scheibenförmigen Halbleiterkörpern mit mindestens einem pn-übergang 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) abgewandien Seite auf die <_uien Hauptoberflächen der Halbleiterkörper (3) gelegt und dort fixiert wird, daß in einer Lötform 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 Hauptoberflache des Halbleiterkörper (3) bestimmten ersten Metalltti eifen (8) ausgelichtet werden.daß dann der zweite Metallstreifen (1) mit den an ihm fixierten Halbleiterkörpern '3) eingelegt wird, wobei die Längsrichtung desselben quer zur Richtung der Kontakibeine(ll bis 13) und Kühlfahnen liegt, daß das derart gebildete Kammsystem aus drei Metallstreifen (1, 7, 8) und den Halbleiterkörpern (3; unter Andrücken des zweiten Metallstreifens (I) gehalten und verlötet wird, daß die durch den zweiten Metallstreifen (1) bedingten Leitungen, die Flügel (5) und die Brücken (2), zwischen den Elektroden auf den Halbleiterkörpern (3) getrennt werden und daß das Kammsystem mit den Halbleiterkörpern (3) lackiert, ausgehei/t und — unter teilweiser Aussparung der aus dem ersten Metallstreifen (8) herausgetrennten Kontaktbeine (11 bis 13) als äußere Elektrodenzuführungen — mit Kunststoff umgeben und in Einzelbauelementen aufgeteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper (3) mit dem fcweiten Metallstreifen (1) auf jeweils ihrer einen Hauptoberfläche und mit Podesten (6) auf jeweils ihrer anderen Hauptoberfläche mittels Thermokompression vorfixiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Metallstreifen (8) und der dritte Metallstreifen (7) vor dem Einlegen in die L&tform miteinander verbunden werden, wobei die Kühlfahnen einerseits und die Kontaktbeine (13 bzw. II, 12) andererseits zum Anschluß an die Podeste (6) bzw. die Flügel (5) geeignet ausgerichtet bzw. Us Vorgeformt sind, und daß die Verbindung zwischen den Kontaktbeinen(ll, 12,13)durch Auftrennendes -rVerbindungssteges des ersten Metallstreifen (8) < ·.-gelöst wird.
4. Verfahren nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet^ daß das mit Halbleiterkörpern (3) bestückte Kammsystem in einem Durchlaufofen unter WasserstöffairriosDhäre Verlötet Wird,
5. Metallstreifen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 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. Metallstreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (a) mit geringerer Breite ^brückenförmig ausgebogen sind.
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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