DE2636450C2

DE2636450C2 - Leiterrahmen für Halbleiterbauelemente und Verfahren zum automatischen Herstellen von Halbleiterbauelementen

Info

Publication number: DE2636450C2
Application number: DE2636450A
Authority: DE
Inventors: Leo Louis Scottsdale Ariz. Lehner; Eugene Edward Tempe Ariz. Segerson
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1975-09-24
Filing date: 1976-08-13
Publication date: 1981-10-08
Also published as: US4012765A; FR2326039A1; JPS5240975A; FR2326039B1; DE2636450A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Leiterrahmen für Halbleiterbauelemente mit einer ersten Gruppe von metallischen Elementen, zu welcher eine erste Montageplatte zur Befestigung des Halbleiterkörpers und der Zuleitungen gehören, wobei ein erster metallischer Verbindungsstreifen an den Zuleitungen angebracht ist und sich in der Nachbarschaft der ersten Montageplatte befindet, wobei die Verbindungsstreifen die Zuleitungen in einer vorgegebenen Position halten, und mit einem zweiten metallischen Verbindungsstreifen, welcher an den Zuleitungen angebracht ist, wobei der zweite Verbindungsstreifen im Abstand von dem ersten Verbindungsstreifen angeordnet ist, und zwar von der ersten Montageplatte abgewandt.

Die Entwicklung von stärker automatisierten Methoden bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen hat zur Herstellung von verschiedenen Typen von

ίο Leiterrahmen geführt, mit welchen die verhältnismäßig kleinen und leicht zerbrechlichen metallischsn Zuleitungen schließlich mit dem Halbleiterkörper verbunden werden können. Solche Leiterrahmen werden üblicherweise in der Weise hergestellt, daß eine ausreichende mechanische Festigkeit gewährleistet ist, indem Verbindungsreifen verwendet werden, wobei die Anordnung weiterhin derart getroffen ist, daß im Hinblick auf eine automatisierte Fertigung Positionierungsöffnungen vorgesehen sind. Es können Mehrfach-Leiterrahmen

so verwendet werden, welche nacheinander automatisch verschiedene Arbeitsgänge ermöglichen und weiterhin auch eine Stapelverarbeitung ermöglichen, was zu verminderten Herstellungskosten führt. Solche Methoden zur Herstellung und Ausbildung eines Leiterrahmens sind für Transistoren mit geringem Leistungsverbrauch, die verhältnismäßig klein sind, in der US-Patentschrift 34 44 441 beschrieben. Später wurden derartige Methoden auch für größere Transistoren abgewandelt, die einen höheren Leistungsverbrauch haben, wie es in der US-Patentschrift 35 74 815 beschrieben ist. Wenn Halbleiterbauelemente hergestellt werden, die für einen höheren Leistungsverbrauch ausgebildet sind, besteht eine zusätzliche Bedingung darin, daß derjenige Teil des Leiterrahmens, der dazu dient, das Halbleiterbauele-

» ment zu haltern, nunmehr auch derart ausgebildet sein muß, daß nicht nur die rein mechanische Halterung des Halbleiterbauelementes gewährleistet ist, sondern zugleich auch die Wärme wirksam vom Halbleiterkörper abgeleitet wird, um den Aufbau von hohen Temperaturen im Inneren des Halbleiterkorpsrs zu verhindern, weiche die Tendenz haben, das Bauelement zu zerstören oder ihren zuverlässigen Betrieb über längere Zeiten nachteilig zu beeinträchtigen. Um die Wärmeabfuhreigenschaften dieses Teils des Leiterrahmens zu verbessern, ist es bekannt, die Montageplatte zu vergrößern oder dicker auszubilden, und Metalle mit besonders guter Wärmeleitfähigkeit zu verwenden. Es kann jedoch vorkommen, daß die optimalen Eigenschaften der Montageplatte der Zuleitungsanordnung im Hinblick auf die übrigen Erfordernisse für die Zuleitungen des Halbleiterkörpers nicht optimal sind. Zur Überwindung dieses Problemens ist es bekannt, die Dicke des Leistungsabschnittes eines Leiterrahmens zu vermindern, und zwar durch mechanische Bearbeitung, während die ursprüngliche Dicke für denjenigen Abschnitt des Leiterrahmens beibehalten wird, der zur Halterung des Halbleiterkörpers verwendet wird. Das Bestreben, den Zusammenbau zu vereinfachen und die Kosten für die Materialien zu senken, welche bei der Herstellung von Leiterrahmen verwendet werden, läßt auch erkennen, daß sich viele Vorteile deraus ergeben würden, wenn höhere Dichten der Elemente bei den Leiterrahmen erzielt werden könnten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leiterrahmen der oben näher erläuterten Art zu schaffen, welcher derart aufgebaut ist, daß er bei einer praktisch vollständig automatisierten Fertigung in einer Massenproduktion zu einer außerordentlich wirtschaftlichen Fertigung von

Halbleiterbauelementen fPhrt,

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß eine zweite Gruppe von metallischen Elementen, einschließlich der zweiten Montageplatte und der zweiten Zuleitungen an dem zweiten Verbindungsstreifen angebracht ist und daß die zweite Gruppe von metallischen Elementen durch den ersten Verbindungsstreifen derart in ihrer Lage gehalten sind, daß die Zuleitungen der ersten Gruppe und die Zuleitungen der zweiten Gruppe fingerartig ineinandergreifen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß der erste Verbindungsstreifen und der zweite Verbindungsstreifen jeweils eine Positionierungsöffnung aufweisen.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß die Zuleitungen sowie der erste und der zweite Verbindungsstreifen durch Ausstanzen aus einem kontinuierlichen Metallstreifen hergestellt sind.

Ein vorteilhaftes Verfahren zum automatischen Herstellen von Halbleiterbauelementen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Leiterrahmens zeichnet sich dadurch aus, daß ein Leiterrahmen ausgebildet »'.ird, der Gruppen von getrennten Zuleitungen aufweist, wobei die Gruppen an Verbindungsstreifen angebracht sind, um die Gruppen von einer Arbeitsstation zu einer nächsten Arbeitsstation in einem Fertigungsgang zu transportieren, und daß die Gruppen von getrennten Zuleitungen derart ausgebildet sind, daß sie in einer kammartig ineinandergreifenden Anordnung an die Verbindungsstreifen befestigt sind, wonach ein Halbleiterbauelement aus jeder der Gruppen gebildet wird. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die erste und die zweite Montageplatte zunächst als von den Leiterelementen getrennte Anordnung hergestellt und jeweils mit einer der Leitergruppen verbunden werden.

Insbesondere dann, wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Gruppen von getrennten Zuleitungen in einer kammartig ineinandergreifenden Anordnung an den Verbindungsstreifen befestigt sind, ergibt sich der Vorteil, daß verschiedene Materialien und verschiedene Methoden bei der Fertigung von einzelnen Teilen angewandt werden können, um den mittleren Leiterrahmenabschnitt herzustellen und den Wärmesenkenteil vorzufertigen, bevor diese Teile miteinander verbunden werden, wodurch sich die Materialkosten verringern lassen, und zwar aufgrund der höheren Dichte der mittleren Leiterrahmenanordnung. Damit läßt sich auch die Produktivität steigern, und es können die Kosten vermindert werden, die bei den verschiedenen automatiesierten Fertigungsschritien anfallen, weil die Doppelanordnung, die durch die versetzte spiegelbildliche Struktur geschaffen wird, dazu führt, daß auch die Anzahl der Halbleiterbauelemente verdoppelt wird, die in einem bestimmten Positionsschritt verarbeitet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 eine vergrößerte Draufsicht auf die Oberseite eines Transistors, welcher hergestellt wurde, indem der erfindungsgemäße Leiterrahmen verwendet wurde,

Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in der Fig. I,

Fig.3 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäOen Leiterrahmen, in welchem ein kontinuierlicher einstükkiger Metallstreifen dazu verwendet wird, eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen automatisch miteinander zu vereinigen, welche nach der Kapselung auseinandergeschnitten werden, um die einzelnen Bauelemente gemäß F i g. 1 zu erzeugen,

F i g, 4 eine vergrößerte Draufischt auf ^inen Teil des in der F i g. 3 dargestellten Leiterrahmen,
ϊ Fig.5 eine isometrische Explosionsdarstellung eines Teils des in der F i g. 3 dargestellten Leiterrahmens,

F i g. 6 der in der F i g. 3 dargestellte Leiterrahmen, wobei Halbleiterkörper auf Montageplatten angebracht und durch feine Drähte mit Leitungsabschnitten des

lu Leiterrahmens verbunden sind,

F i g. 7 eine Darstellung des in der F i g. 6 veranschaulichten Leiterrahmens, nachdem eine Plastik-Kapselung um das Halbleiterbauelement herum angeordnet ist, wobei die feinen Drähte und ein benachbarter metallischer Abschnitt jeder Baugruppe veranschaulicht sind, und

Fig.8 eine perspektivische Darstellung einer kommerziellen Ausführungsform eines Halbleiterbauelementes in annähernd natürlicher Größe.

Der Leiterrahmen nach der Erfindung dient dazu, bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet zu werden, die als Leisiungseinheitet dienen sollen, wobei eine nennenswerte Wärmezufuhr der im Inneren der Halbleiterbauelemente erzeugten Wärme erforder-

2^r> lieh ist. Der Leiterrahmen wird aus drei nebeneinander angeordneten, jedoch körperlich voneinander getrennten Metailelementen gebildet, die im wesentlichen in einer einzelnen Ebene liegen, wobei wenigstens eines der Elemente an einer Seite in einer Montageplatte

jo mündet, die gegenüber der ursprünglichen Ebene versetzt angeordnet ist, wobei dieses eine Element wesentlich größer ist als die übrigen. Die Montageplatte hat eine erste und eine zweite Oberfläche, durch welche sich eine Positionierungsöffnung erstreckt. Ein HaIb-

J5 leiterkörper wird auf die erste Oberfläche der Montageplatte aufgesetzt und elektrisch über Drähte mit den Metallslementen verbunden. Um den Halbleiterkörper herum wird eine Plastikkapselung angebracht, die auch die Zuleitungen und die unmittelbar angrenzenden Teile der Metallelemente umgibt. Die Kapselung wird derart ausgebildet, daß ein Bereich von sowohl der ersten als auch der zweiten Oberfläche der Montageplatte frei bleibt. Eine öffnung in der Montageplatte dient dazu, eine Schraube oder ein anderes Befestigungselement aufzunehmen, um das Bauelement auf einer Metallfläche in elektrischen Kontakt anzubringen.

Die F i g. 1 veranschaulicht ein Halbleiterbauelement 10, und zwar in einer Draufsicht, so daß der freigelegte

μ Teil der ersten Oberfläche 12 der Montageplatte 14 sichtbar ist. Der übrige Teil der Montageplatte wird von einem Plastikmateriai 16 umgeben, welches die Kapselung für das Bauelement bildet Ein (in dieser Darstellung nicht sichtbare) Halbleiterkörper ist direkt

« auf der Oberfläche 12 der Montageplatte 14 angeordnet, so daß ein guter Wärmeübergang zwischen diesen beiden Teilen besteht, obwohl der Halbleiterkörper grundsätzlich auch elektrisch isoliert angebracht sein kann. Wenn bei der Anordnung ein elektrischer Kontakt

W) vorhanden ist, so ist die eine oder die andere Oberfläche der Montageplatte gewöhnlich mit einer großen Wärmesenke verbunden, um eine rasche und wirksame Wärmeabfuhr zu ermöglichen, nachdem entsprechende Wärme im Inneren der Anordnung während des

μ Betriebes des Halbleiterbauelementes erzeugt wird.

Aus dem Schnitt d?r Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Montageplatte 14 mit einer Zuleitung 18 ein Stück bildet, wobei die Montageplatte 14 als abgewinkeltes

Element 19 dargestellt ist. welcher die Möglichkeit schafft, daß die Zuleitung 18 in einer Ebene angeordnet werden kann, welche durch das Zentrum der Plastikkap seiung hindurchgeht. Die Fig. 2 zeigt auch die /weite Oberfläche 13 der Montageplatte 14. Gemäß F i g. I erstrecken sich zwei Zuleitungen 20 und 22 von dem Plastikmaterial aus im wesentlichen parallel zur Zuleitung 18 nach außen. Die Zuleitungen 20 und 22 enden in Anschlußgliedern 24 und 26. welche die Enden der Zuleitungen darstellen, welche vergrößert wurden, um ein Anbringen feiner Drähte zu erleichtern, die für die Montage von Halbleiterkörper verwendet werden. Die Anschlußgliedcr 24 und 26 sind unmittelbar benachbart zu der Montageplatte 14 angeordnet und liegen in derselben Ebene wie die Zuleitungen 20 und 22. Dieser vergrößerten Bereiche sind ebenfalls in der Plaslikkapselung 16 des endgültigen llalbleiierbauelemenies eingeschlossen.

Obwohl das Halbleiterbauelement 10 drei Zuleitungen hat. ist das erfindungsgemaße Halbleiterbauelement nicht auf diese Anzahl beschränkt, i!a offensichtlich die Anzahl der Zuleitungen leicht vergrößert werden kann. Alle diese Zuleitungen werden aus einem Metall hergestellt, welches einen sehr geringen elektrischen Widerstand und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wobei vorzugsweise ein Metall .erwendet wird, welches aus Kupfer besteht, das mit Nickel oder Silber plattiert ist. um eine entsprechende Korrosionsbeständigkeit /ti gewahrleisten und um den Anschluß /u vereinfachen

Das l'laslikmatcrial 16 ist vorzugsweise ein Material mit einem geringen Schrumpfungskoellizienien. beispielsweise ein gefülltes Epoxv material, welches sich im Sprit/gußverfahren verarbeiten läßt. Bei der Auswahl eines geeigneten Plastikmaterials sind die beiden Gesichtspunkte von Bedeutung, daß es mit den Komponenten des Bauelementes kompalivel sein sollte und dall es eine ausreichende Stabilität des dann eingekapselten Halbleiterkörper gewährleisten sollte. wenn es gealtert ist und einer Vielfalt von unterschiedlichen Umgcbungsbcdinguni"en ausgesetzt wird. Ls wird deshalb ein im Spritzgußverfahren zu verarbeitendes Plastikmaterial bevorzugt, weil dadurch die erzeugte Kapselung gleichförmig, frei von Hohlräumen um! dicht

1...»^««^ Λ— D I

ist I poxv und Silikonplastikmatcrialicn mn oder ohne I ullmaterial werden vorzugsweise verwendet, obwohl auch beliebige andere Plastikmatcrialicn mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden können

Bei der Spritzgußverarbcitung oder der Spritzpreßverarbeitung wird mittels Wärme und Druck das Plastikmatcriiil. welches normalerweise π einem festen Zustand vorliegt, in einen flussigen Zustand mit geringer Viskosität zu überführt, wonach das flüssige Material rasch von einer Kammer in eine andere Kammer einer Giillform geleitet wird in welcher normalerweise die endgültige Kapseiung hergestellt wird Aufg.und dieser geringen Viskosität des Plastikmaterials kann ein hohor Druck verwendet werden, ohne dall empfindliche Bestandteile des Halblciterbauclememes beschädigt werden können. Bei der gleichförmigen Masse, welche durch den Spritzgußvorgang hergestellt wird, werden durch die Plastikkapselung die Elemente des Bauelementes 10 in einem starren gegenseitigen Abstand gehalten und normalerweise weder Vibrationen noch Schockbclastungei ausgesetzt. Die Bodenfläche 13 der Montageplatte 14 (siehe Fig. 2) ist bündig mit der Bodenfläche des Plastikmaterials 16. so daß dann, wenn die Anordnung auf einem Chassis oder einer anderen Halterung angebracht isl, ein enger Kontakt zwischen diesen Elementen gewährleistet ist. Dadurch wird eine große Wärmeübergangsfläehe zur Wärmeabfuhr in vertikaler Richtung und in seitlicher Richtung vom Halbleiterkörper 28 geschaffen, welche auf der ersten Oberfläche 12 der Montageplatte 14 angeordnet ist. Daraus ergibt sich die Wirkung, als ob der Halbleiterkörper direkt auf einer größeren Wärmesenke angebracht wäre, wodurch nahezu ideale Wärmeübergangseigenschaften erreicht werden.

Der Halbleiterkörper 28 ist ein Siliz.iumplättchen, weiches zwei größere Flachen hat. von denen die eine den Kollektor eines Transistors und die andere dessen Basis und Emiller enthält. Obwohl der Halbleiterkörper 28 vorzugsweise aus Silizium hergestellt ist. kann sie auch aus anderen llalbleilcrmalerialen hergestellt sein.

Das Anbringen des Halbleiterkörper 28 auf der ersten Oberfläche 12 der Montageplatte 14 gemäß IΊ g. 2 fuhrt dazu, daß die Wärme direkt von einer Oberfläche des Halbleiterkörper 28. die den Kollektor in diesen Transistor bilden, durch die Montageplatte 14 zu tier größeren Wärmesenke geführt wird. Dieser kurze, direkte Weg für den Wärmeübergang nut Ί den Vorteil der maximalen Wärmeübergangsfläehe des I lalbleiterkörpers vollständig aus.

In der I i g. 1 ist ein Leiterrahmen 50 gemäß der Erfindung veranschaulicht, welcher insbesondere im Hinblick auf eine Herstellung lies oben beschriebenen I lalbleiivrbauclementes 10 mit besonders hoher Ausbeute und besonders geringen Kosten ausgebildet ist. Die Herstellung des Halbleilcrbauelementes wird erleichtert durch die Verwendung des Leiterrahmens 50. welcher derart ausgestattet ist. d=iU eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Gruppen ein/einer metallischer Elemente vorhanden sind.die in dem fertiggestellten Bauelement vorliegen. |cde Gruppe weist eine Montageplatte 14. AnschluUglicder 24 und 26 sowie externe Zuleitungen 18, 20 und 22 auf. Der Leiterrahmen 50 gemäß der Erfindung weist eine /weite Gruppe von ein/einen metallischen Elementen auf. welche der.irt angeordnet sind, daß die Elemente der Gruppe in versetzter Weise spiegelbildlich in bezug auf die eiste Gruppe ,ingeordnet sind, wobei die einzelnen externen ! .L IUIlIf.*. Μ k.llllllttil i If; 11 ti. 111.11IVH- I JCt UMUIIU .111^COE UIlCt sind So wird eine endgültige Gruppierung erreicht, mit der die ein/einen I lersiellungsschrilte vereinfacht werden können Somit ist einsprechend der Montageplatte 14 emc gegenüberliegende Montageplatte 14 Λ vorgesehen Spiegelbildlich zu den Anschlußgiiedern 24 und 26 sind weiterhin Anschlußgliedcr 24 Λ und 26 Λ vorgesehen, ind :n entsprechender Weise sind spiegelbildlich /u den exlei ncn Zuleitungen 18, 20 und ⁷? die externen Zuleitungen 18-V 20Λ und 22A vorhanden Die Gruppen sind durch ein Paar von Zwischenvcrbindungsslreifen 52 und 54 miteinander verbunden, von denen jedes mil einer Mehrzahl von Positionierungsöffnungen 56 und 58 ausgestaltet ist. die dazu dienen, die einzelnen Gruppen während des Zusammenbaus festzulegen, w ährend der Streifen durch eine Montagemaschine hindiirchläuft.

Bekannte Leiterrahmen, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 14 2i 516 beschrieben sind, haben eine Mehrzahl von Gruppen einzelner metallischer Elemente, die durch einen Verbindungsstreifen verbunden sind, welcher eine Mehrzahl von Positioniemngsöffnungcn aufweist. Diese bekannten Leiterrahmen weisen nicht die versetzte spiegelbildliche Anordnung der Paare von Gruppen auf. wie sie gemäß der Erfindung vorgesehen

sind. Weiterhin wurde bei bekannten Bauelementen ein getrennter Verbindungssireifen hergestellt, um die einzelnen metallischen Elemente einer vorgegebenen Gruppe in einer Satzbeziehung in bezug aufeinander zu halten, während die einzelnen Schritte der Montage ablaufen. Ein wesentlicher Vorteil des Leiterrahmens gemäß der Erfindung demgegenüber ist die Tatsache, daß mit der versetzten spiegelbildlichen Anordnung die Verbind ngsstreifen 52 und 54 gemäß Fig. 3 eine Doppelfuüktion haben. Einerseits stellen sie einen Verbindungsstreifen dar, der eine Mehrzahl von Positionierungsöffnungen wie 56 und 58 (gernäß F i g. 3) aufweist, um eine deckungsgleiche Anordnung herbeizuführen, so daß die Positionierung der Gruppen während des Zusammenbaus gewährleistet ist. Andererseits erfüllen sie gleichzeitig den Zweck eines Verbindungsstreifens, der die einzelnen metallischen Elemente jeder Gruppe in einer festen Ausrichtung während der gesamten Montage hält. Somit wird durch die Vcrbindungsstrcifen 52 und 54 ein ordnungsgemäß ausgerichteter Sat/ von F.lementcn gewährleistet, und zwar bis jede Gruppe aus einzelnen Metallelementen mit einer Plastikschicht eingekapselt ist. die dann alle einzelnen Metallelemente in einer ordnungsgemäßen Ausrichtung hallen, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, daß die Verbindungsstreifen abgeschnitten werden und die Zuleitungen elektrisch zugänglich '■nid. Fine zusätzliche Funktion der Verbindungsstreifen 53 und 54 besteht darin, daß ihre äußersten Ränder 21 und 21A (siehe Fig. 4) eine Grenze oder einen Anschlag darstellen, welcher die Strömung des flüssigen Plastikmaiernls begrenzt, welches zur Einkapselung dient.

Die F i g. 4 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil 60. des in der F i g. i dargestellten Leiterrahmen* 50. Diese vergrößerte Darstellung zeigt die mittlere Leiterrahmenstruktur mit den fingerartig ineinandergreifenden Zuleitungen 20, 20,4. 18, 184. 22 und 224. welche durch die Verbindungsstreifen 52 und 54 in einer fest ausgerichteten Anordnung gehalten werden. Teile der Positionierungsöffnungen 56 und 58 sind ebenfalls dargestellt. Weiterhin ist ein Teil der mittleren Leiterrahmenstruktur als Anschlußglieder 24 und 26 ausgebildet, die auf beiden Seiten eines Leiterrahmenstruktur 84 in gegenüberliegender spiegelbildlich angeordneter Weise verbunden ist, so daß die Metallelemente in einer fingerartigen Anordnung ineinandergreifend stehen, welche schließlich die Leitungen des fertiggestellten Halbleiterbauelementes bilden. Die Fig. 5 veranschaulicht auch besonders deutlich, daß die erste Oberfläche der Montageplatte 80 und der Montageplatte 90 jeweils unterhalb der Ebene der mittleren Leiterrahmenstruktur angeordnet ist. so

ίο daß eine Anordnung gebildet ist, welche es ermöglichst, das fertiggestellte Halbleiterbauelement über die Befestigungsöffnungen 92 oder 94 mit einem Wärmesenkenelement zu verbinden. Die bevorzugte Ausführungsform gemäß dem Verfahren nach der Erfindung,

ι ί wonach die Montageplatten 80 und 90 derart hergestellt sind, daß sie zunächst als getrennte Teile vorliegen, welche anschließend mit dem mittleren Leiterrahmenabschnitt 84 vereinigt werden, weist viele Vorteile auf. Bei bekannten Leiterrahmen, bei welchen typischerwei-

:o se die Montageplatte und der mittlere Leiterrahmenabschnitt aus einen einzelnen zusammenhängenden Streifen eines Alisgangsmaterials gebildet sind, wobei die Leiterstruktur und die Umrisse der Montageplatte ausgestanzt sind, wird in einem nachfolgenden Schritt

y. die erforderliche Kröpfung erzeugt, um die erste obere Fläche der Montageplatte unter die Ebene der Zuleitungen zu bringen. Bei Anwendungen für Halbleiterkörper, bei welchen eine höhere Wärmemenge erzeugt wird, muß die Struktur der Montageplatte so

«> ausgebildet sein, daß möglichst viel Wärme abgeführt werden kann. Diese Möglichkeit wird meistens dadurch geschaffen, daß die Dicke der Montageplatte· vergrößert wird und daß das verwendete Material geändert wird. Die Einhaltung dieser zusätzlichen Bedingungen

r. bringt Schwierigkeiten mit sich, da die größere Dicke nicht dazu geeignet ist. die Leiterstruktur für den mittleren Leiterrahmenabschnitt zu bilden und da die Auswahl der Materialien eingeschränkt wird, welche eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit !laben. Dabei

:■ können auch die geeigneten Materialien inkompatibel mit solchen Materialien sein, welche gute mechanische Eigenschaften haben, wie sie für die Zuleitungen von Halbleiterbauelementen benötigt werden. Im Gegen-

derart ausgebildet ist. daß bei dieser bevorzugten Ausführungsform eine quadratische geformte Buchse gebildet wird, der einen ähnlich geformten Zapfen 64 aufnimmt, der an dem nach oben gebogenen Ende der Montageplatte 14 ausgebildet ist. Die Fig. 4 veranschaulicht weiterhin eine mit Nuten 70 und 72 versehene Montageplatte. Diese Nuten bilden eine Feuchtigkeitsbarriere für den Halbleiterkörper, welcher innerhalb ihres Umfangs angebracht wird, und dan im Plastikmaterial eingekapselt wird, wie es unten bei der Erläuterung der Fertigung beschrieben wird. In der Fig. 5 ist in einer isometrischen Explosionsdarstellung weiterhin die Ausbildung dieser Verbindung veranschaulicht, die eine Montageplatte 80 aufweist, welche einen quadratischen mit Schultern versehenen Zapfen 82 aufweist, der unterhalb eines Teils einer mittleren Leiterrahmenstruktur 84 angeordnet ist. die einen Verbindungsbereich 86 aufweist der eine quadratische Buchse 88 hat. welche dera't ausgebildet ist. daß sie den Zapfen 82 aufnehmen kann. Diese isometrische Darstellung veranschaulicht auch in bildhafter Weise die Anordnung des erfindungsgemäßen Leiterrahmens. wobei die Montageplatte 80 und eine gegenüber angeordnete Montageplatte 90 mit der minieren erfindungsgemäße Leiterrahmen, daß alle Erfordernisse für die Montageplatte und für das Halbleiterbauelement sowie ihre entsprechenden Zuleitungen optimal miteinander vereinigt werden können, und zwar im Hinblick auf das verwendbare Material. Ein weiterer Vorteil des zusammengesetzten Leiterrahmens besteht darin, daß die einzelnen Teile der Bauelemente des zusammengesetzten Leiterrahmens nunmehr hergestellt werden können, indem Fertigungsverfahren angewandt werden, welche für die jeweiligen Erfordernisse optimalisiert werden können. Somit kann beispielsweise der mittlere Leiterrahmenabschnitt 34 als kontinuierlicher Streifen ausgestanzt werden, der eine Mehrzahl von Gruppen einzelner Metallelemente aufweist, welche schließlich die fingerartige Anordnung der Leiterstruktur in dem fertiggestellten zusammengesetzten Leiterrahmen bilden. In ähnlicher Weise können die Montageplatten einzeln hergestellt werden, indem Kaltverformungsverfahren angewandt werden, welche insbesondere für das dickere Material geeignet sind, welches benötigt wird, um die Montageplatte mit optimalen Wärmeableiteigenschaften herzustellen. Weiterhin können solche Herstellungsschritte wie das Plattieren günstiger ausgeführt werden, und das Verfahren kann für ein Teil

jeweils optimal gestaltet werden. Beispielsweise kann ein Trommelplattieren oder Trommelgalvanisieren angewandt werden, um bei der Montageplatte eine plattierte Oberfläche mit besten Eigenschaften zu erreichen, so daß die Anbringung der Form optimal möglich ist.

Zusätzlich zu den Vorteilen, welche sich aus den geringeren Materialkosten und aus den verbesserten Auswahlmöglrhkeiten für die Materialien ergeben, um die spezielle Funktion auszuüben, die von einem Bauteil des Leiterrahmens auszuführen ist, bietet der erfindungsgemäße Leiterrahmen die weiteren Vorteile, welche sich auf die Art und Weise beziehen, in welcher die Montageplatten mi: der mittleren Leiterrahmenstruktur vereinigt werden, wobei die mittleren Zuleitungen fingerartig ineinandergreifen und wobei die Montageplatten spiegelbildlich gegeneinander in bezug auf die Mittelachse senkrecht zu der Leitungsanordnung versetzt sind. Diese Anordnung der Montageplatten in Paaren ermöglicht eine wesentlich höhere Produktivität bei vielen der automatisierten Herstellungsschritte, wie sie bei der Fertigung eines fertiggestellten Halbleiterbauelementes vorkommen, die einen Leiterrahmen gemäß der Erfindung verwendet. Grundsätzlich rührt dieser Vorteil von der Tatsache her, daß die doppelte Anzahl von noch zu bearbeitenden Halbleiterbauelementen an einer bestimmten Bearbeitungsstation vorbeigeführt werden können, an welcher eine bestimmte Arbeit auszuführen ist. Somit sind gemäß Fig. 3 die Positionierungsöffnung 56. welche innerhalb des Verbindungsstreifens 52 angeordnet ist, und die Positionierungsöffnung 58, welche innerhalb des Verbindungsstreifens 54 angeordnet ist, eindeutig und fest dem Paar von Montageplatten 14 und 14/4 und den zugehörigen fingenartigen Zuleitungen zugeordnet, so daß die Positionierungsöffnungen schließlich zwei fertiggestellten Halbleiterbauelementen zugeordnet sind, nachdem alle Fertigungsschritte absolviert sind. Bekannte Leiterrahmen, wie sie in den oben genannten Patentschriften veschrieben sind, haben jeweils nur ein einzelnes Halbleiterbauelement, welches jeder Positionierungsöffnung entlang dem Rahmen zugeordnet ist. Somit wird durch den Leiterrahmen gemäß der bekannt und bedürfen keiner näheren Erläuterung.

Der Leiterrahmen 50 mit dem Halbleiterkörper 28, welcher daran geklebt ist, welcher in der Zahl den Gruppen von metallischen Elementen im Leiterrahmen entspricht, wird, als eine Einheit zu einer (nicht dargestellten) Drahtverbindungsmaschine oder Drahtklebemaschine gefördert, und es wird bei der ersten Gruppe eine Ausrichtung herbeigeführt, und es wird ein feiner Draht 101 an dem Halbleiterkörper 28 und dem Anschlußglied 24 angebracht bzw. angeklebt. Das Anbringen von Drähten wird fortschreitend für jede Gruppe auf dem Leiterrahmen 50 wiederholt. Nach dem Durchgang eines Streifens durch die Drahtklebeeinrichtung wird die erste Gruppe erneut unter der Drahtklebeeinrichtiing positioniert, und der Vorgang wird wiederholt, um den zweiten feinen Draht 102 nn dem Halbleiterkörper 28 und im Anschlußglied 26 anzubringen bzw. anzukleben. Die feinen Drähte lOi und 102 verbinden elektrisch den Emitter und die Basi:; des Transistors 28 mit den entsprechenden externen Zuleitungen. Der Leiterrahmen 50, der nun teilweise zusammengebaute Transistoren umfaßt, welcher von der Drahtklebeeinrichtung abgenommen und zu einer (nicht dargestellten) Spritzgußeinrichtung transportiert wurde, wird nunmehr einem Spritzguß- oder Druckguß- oder Preßgußverfahren unterzogen. Die Anzahl der Gruppen, welche in einem Streifen ausgebildet wird, ist gewöhnlich derart gewählt, daß der gesamte Streifen in eine Spritzgußeinheit eingeführt werden kann und die Gußform danach geschlossen werden kann, um einzelne Formhohlräume um jede Gruppe der Metallelemente herum auszubilden. In dem Hohlraum sind die Montageplatte 14, der Halbleiterkörper 28, die feinen Drähte 101 und 102, die Anschlußglieder 24 und 24/4 sowie die benachbarten Abschnitte der Zuleitungen 20, 18 und 22 angeorndet. Die Positionierung einer Gruppe von Metallelementen in dem einzelnen Formhohlraum ergibt eine Klemmwirkung über die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche, d. h. über die Oberseite und die Unterseite der Montageplatte 14, so daß dann, wenn das flüssige Plastikmaterial, welches die Kapselung bildet, in den Hohlraum eingepreßt wird, die Strömung des Plastikmaterials derart begrenzt ist. daß jowohl die

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der Halbleiterbauelemente verdoppelt wird, welche jeder Positionierung oder jedem Arbeitsgang entsprechen, und somit lassen sich die Kosten dieser Arbeitsgänge gegenüber herhömmlichen Kosten etwa auf die Hälfte verringern.

Die F i g. 6 und 7 zeigen den Leiterrahmen gemäß der Erfindung in verschiedenen Stufen im Fertigungsgang. Um die teilweise fertiggestellte Konfiguration gemäß Fig.6 zu erreichen, wird der Leiterrahmen 50 in eine Verklebeeinrichtung eingesetzt, und das erste Paar von Gruppen wird fluchtend mit der Montageplatte 14 unter einer ersten Klebenadel angeordnet und die Montageplatte 14/4 wird unter einer zweiten Klebenadel angeordnet. Sobald eine anfängliche Ausrichtung erfolgt ist, werden die übrigen Montageplatten 14 und 14/4 automatisch unter der Nadel jeweils angeordnet, wobei eine fortschreitende Positionierung erreicht wird. Der Halbleiterkörper 28 wird an einer vorgegebenen Stelle auf jeder Montageplatte 14 und 14/4 aufgeklebt oder in anderer geeigneter Weise befestigt, und zwar in Richtung auf ihren Rand, in der Nähe des Verbindungsstreifens, auf der Mittellinie der Montageplatte, fluchtend mit der mittleren Zuleitung 18 und 18/4. Viele verschiedene Möglichkeiten zur Verklebung sind

im Bereich der Befestigungsöffnung 15 von Plastikmaterial frei bleiben.

Wenn die Gießform geschlossen ist, wird ein Epoxy-Plastikmaterial in die Hohlräume eingeführt, um einzelne gekapselte Einrichtungen zu bilden. Das hitzehärtbare Epoxy-Plastikmaterial härtet rasch aus, und eine dichte, feste Plastikkapselung wird fest und sicher um die vorstehenden metallischen Elemente herum ausgebildet. Gemäß Fig. 7 ist jetzt ein Streifen von miteinander verbundenen, fertiggestellten Bauelementen auf dem Leiterrahmen 50 fertiggestellt, wobei Plastik-Kapselungsmaterial 16 den inneren Teil der Montageplatte 14 umgibt, einschließlich der Halbleiterkörper 28, der Anschlußglieder 24 und 26 und der Enden der Zuleitungen 18, 20 und 22. Der Übergang des Epoxy-Materials bewirkt, daß solches Material in die Einlaßbereiche 66 und 68 strömt die auf jeder Seite der Montageplatte (siehe F i g. 4) vorhanden sind. Wenn das Plastikmaterial während des Aushärtens schrumpft, wird das Epoxy-Material zusammengedrückt, und zwar innerhalb der Einlaßbereiche, so daß das feste Plastikmaterial um den inneren Teil der Montageplatte 14 herum festgelegt ist, um eine mechanisch feste Plastikkapselung zu gewährleisten.

Π 12

Dir Leiterrahmen 50 wird dann einer Trenneinrich- durch eine entsprechende Bearbeitung das Material

tung zugeführt, in welcher durch <:inen Schneidvorgang entfernt wurde, so daß die fingerartig ineinandergrei-

die in Plastikmaterial gekapselten Gruppen voneinan- fenden Zuleitungen 18, 18-4, 20, 2QA, 22 und 22,4

der getrenrv, werden, um die Herstellunt der einzelnem ausgeschnitten werden, um die Zuleitungen von zwei

Transistoren 10 zu bewirken. Die vergrößerte Drauf- -, getrennten, in Plastikmaterial eingekapselten Transisto-

sicht gemäß F i g. 4 zeigt in schraffierten Bereichen, daß ren zu bilden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche!

), Leiterrahmen für Halbleiterbauelemente mit einer ersten Gruppe von metallischen Elementen, zu welcher eine erste Montageplatte zur Befestigung des Halbleiterkörpers und der Zuleitungen gehören, wobei ein erster metallischer Verbindungsstreifen an den Zuleitungen angebracht ist und sich in der Nachbarschaft der ersten Montageplatte befindet, wobei die Verbindungsstreifen die Zuleitungen in einer vorgegebenen Position halten, und mit einem zweiten metallischen Verbindungsstreifen, welcher an den Zuleitungen angegebracht ist, wobei der zweite Verbindungsstreifen im Abstand von dem ersten Verbindungsstreifen angeordnet ist, und zwar von der ersten Montageplatte abgewandt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Gruppe von metallischen Elementen, einschließlich der zweiten Montageplatte {i4A) und der zweiten Zuleitungen (18Λ 2OA, 22A) an dem zweiten Verbindungsstreifen (54) angebracht ist und daß die zweite Grappe von metallischen Elementen durch den ersten Verbindungsstreifen (52) derart in ihrer Lage gehaltert sind, daß die Zuleitungen der ersten Gruppe und die Zuleitungen der zweiten Gruppe fingerartig ineinandergreifen.
2. Leiterrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verbindungsstreifen (52) und der zweite Verbindungsstreifen (54) jeweils eine Positionierungsöffnung (56 bzw. 58) aufweisen.
3. Leiterrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (18, 18/4; 20, 2OA; 22, 22/^ sowie der erste und der zweite Verbindungsstreifen (52 bzw. 5·*) durch Ausstanzen aus einem kontinuierlichen Metallstreifen hergestellt sind.
4. Verfahren zum automatischen Herstellen von Halbleiterbauelementen mit Hilfe eines Leiterrahmens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiterrahmen ausgebildet wird, der Gruppen von getrennten Zuleitungen (18, 18A; 20, 20/4; 22, 22A) aufweist, wobei die Gruppen an Verbindungsstreifen (52,54) angebracht sind, um die Gruppen von einer Arbeitsstation zu einer nächsten Arbeitsstation in einem Fertigungsgang zu transportieren, und daß die Gruppen von getrennten Zuleitungen derart ausgebildet ist, daß sie in einer kammartig ineinandergreifenden Anordnung an die Verbindungsstreifen befestigt sind, wonach ein Halbleiterbauelement aus jeder der Gruppen gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Montageplatte (14 bzw. HA) zunächst als von den Leiterelementen getrennte Anordnung hergestellt und jeweils mit einer der Leitergruppen verbunden werden.