DE2809883C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leiterrahmen für Halbleiterbauelemente ent­ sprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Halbleiterbauelemente mit einem keramischen Gehäuse bestehen aus folgenden Hauptteilen:
Ein keramisches Substrat, ein Leiterrahmen und ein Halbleiterkörper (Chip). Das keramische Substrat weist eine Vertiefung auf, die mit Metall überzogen ist und zur Aufnahme des Halbleiterkörpers dient. Bei den "Dip"-Gehäusen ist das Substrat rechteckig und bei den "Quad"-Gehäusen ist das Substrat quadratisch. Der Leiterrahmen wird auf der Oberseite des Substrats befestigt und weist eine Mehrzahl von Metall­ leitern auf, die sich ausgehend vom Rand des Hohlraums über die äußeren Ränder des Substrats hinaus erstrecken. Bei den "Dip"-Gehäusen erstrecken sich die Leiter zu den zwei Längsseiten des rechteckigen Substrats und sind dort nach unten abgebogen, um zwei parallele Leiterreihen zu bilden, die in gedruckte Leiterplatten einsetzbar sind. Bei den "Quad"-Gehäusen erstrecken sich die Leiter über die äußeren Ränder des Substrats auf allen vier Seiten. Zuletzt, nachdem der Chip in der Vertiefung befestigt und mit den Leitern ver­ bunden ist, wird ein keramischer Deckel aufgesetzt, um den Chip hermetisch zu verschließen.

Während der Herstellung sind die äußeren Enden der Leiter alle einstückig mit einem umlaufenden Rahmen verbunden, der sie an Ort und Stelle hält.

Nachdem der Leiter­ rahmen am Substrat befestigt ist, werden im Laufe des weiteren Verfahrens der Rahmen und die Verbindungsstege abgeschnitten.

Leiterrahmen werden aus sogenannten Glaseinschmelz­ legierungen hergestellt, das sind Legierungen, die speziell im Hinblick darauf entwickelt wurden, daß sie einen thermischen Expansionskoeffizienten haben, der in etwa so groß ist wie der des Glases, in das sie schließlich eingebettet werden.

Während noch vor einigen Jahren ein "Dip" mit vierzehn Anschlüssen üblich war, sind heute Gehäuse mit vierzig und sogar vierundsechzig Anschlüssen allgemein üblich. Der Chip selbst und der Hohlraum in dem Substrat haben ihre Größe beibehalten (etwa 1,5 cm²), jedoch mußten die Leiter immer feiner werden und enger aneinander ange­ ordnet werden. Bei einem Gehäuse mit vierzig Leitern beispielsweise sind die Leiter an dem Kopfende 0,03 mm breit und liegen in einem Abstand von 0,03 mm. Weil keine Verbindungsstege an den Abschnitten der Leiter ange­ ordnet werden können, die in das Glas eingebettet werden sollen, können sich die sehr feinen Leiter, insbesondere während des Einlagerungsvorganges bewegen und ein einziger Kurzschluß zwischen zwei Leitern reicht aus, um das gesamte Bauelement unbrauchbar zu machen. Eine genaue Leiterpositionierung ist in der Tat sogar von größter Wichtigkeit, wenn eine automatische Anlage zum Einsetzen und Anschließen des Chips verwendet wird.

Aus der DE-OS 26 30 695 ist ein gattungsgemäßer Leiter­ rahmen bekannt, in dessen zentraler Öffnung ein zur Anbringung eines Halbleiterchips bestimmtes Stützbauteil angeordnet ist, welches über ein gekröpftes Verbindungs­ glied mit dem Rahmen in Verbindung steht. Zwischen den einzelnen, von dem umlaufenden Rahmen ausgehenden Leitern befinden sich Verbindungsstege, die mit Abstand von den inneren, der zentralen Öffnung zugekehrten Enden der Leiter angeordnet sind. Mit zunehmender Leiterdichte und Feinheit der Leiter wird somit bei diesem bekannten Leiterrahmen bei unveränderten äußeren Abmessungen die mechanische Stabilität der inneren Leiterenden beeinträchtigt.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Leiterrahmen für Halbleitergehäuse dahingehend zu verbessern, daß trotz einer großen Anzahl feiner, eng anein­ anderliegender Leiter diese eine stabile Lage zueinander einnehmen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.

Es wird somit ein Leiterrahmen geschaffen, der abbrechbare, zumindest die längsten Leiter an ihren inneren Enden abstützende Streifen aufweist. Es kann ein gestanzter Leiterrahmen demzufolge schmalere Leiter aufweisen, als es bei den bisher be­ kannten Leiterrahmen möglich war. Schließlich kann der erfindungsgemäße, eine große Anzahl eng aneinander­ liegender Leiter aufweisende Leiterrahmen in großen Stückzahlen und mit geringen Kosten bei gleichzeitig großer Ausbeute hergestellt werden.

Ein Leiterrahmen mit den Merkmalen der Erfindung ist besonders geeignet für ein Keramik­ gehäuse mit vierzig, in zwei Reihen angeordneten Leitern (Cer-Dip) und wird im folgenden auch anhand eines solchen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine vergrößerte Teildraufsicht auf einen kleinen Abschnitt des Leiterrahmens;

Fig. 2 und 3 Querschnittsansichten entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei das Kerben und das Abbiegen der Streifen veranschaulicht ist;

Fig. 4 in stark vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf ein Viertel eines Leiterrahmens mit vierzig Anschlüssen für "Dip"-Gehäuse;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Erfindung, wobei alle Leiter durch Streifen unter­ stützt sind;

Fig. 6 und 7 Ansichten des Leiterrahmens der Fig. 4 ent­ lang den Linien 6-6 und 7-7.

Das Stanzen komplexer Leiterrahmen wird stufenweise mit mehreren Karbidarbeitswerkzeugen durchgeführt. Das heißt, das Rohmaterial wird durch eine Stanzpresse mit in mehreren Stationen aufeinanderfolgenden Sätzen aus Stempel und Gegenstempel geführt, wo nacheinander die Stanzvorgänge ausgeführt werden. Das Material wird nach jedem Stanzvor­ gang um eine Station weitergeführt. Hierfür ist es typisch, daß an der ersten Station Markierungslöcher gestanzt werden und die verschiedenen Leiter an den folgenden Stationen ausgebildet werden. Fig. 1 zeigt die Kopfenden von zwanzig Leitern eines 40 Leiterrahmens. Die gezeigte Form ergibt sich nach zehn Stanzvorgängen. Fig. 4 zeigt ein Viertel einer Gesamtanordnung, die einen Rahmen 11 aufweist, der mit den äußeren Enden aller Leiter ein­ stückig verbunden ist.

Wie aus den Fig. 1 und 4 deutlich hervorgeht, sind die Leiter 10, 12 sehr kurz und über die Seite des keramischen Substrates 14 in einer geringen Entfernung vom Kopfende abgebogen. Selbst die Leiter 16, 18 die länger als die Leiter 10, 12 sind, sind nicht so lang, daß für sie die Bewegung oder der Kurzschluß ein Problem darstellen würde. Die Leiter 20 sind die längsten, und ihre nicht abge­ stützte Länge ist derart groß, daß sie den Stanzvorgang und noch viel weniger die Einlagerung in das Glas ohne innere Abstützung überstehen würden.

Im zehnten Arbeitsvorgang wird das alle Leiterkopfenden haltende Metall abgeschnitten, abgesehen von den die Leiter 20 haltenden Streifen 22.

An der nächsten Station werden die Seiten der Leitungen nach unten abgebogen, so daß sie zwei parallele Reihen 23 bilden, siehe Fig. 7 (das ist übrigens ein Grund, warum "Dip"-Gehäuse gegenüber anderen Typen von der Industrie bevorzugt werden. Sie können nach der Leiterabbiegung in einer automatischen Anlage weiter bearbeitet werden).

Die nächste Station ist, be­ sonders wichtig, und es wird in diesem Zusammenhang auf Fig. 2 verwiesen. Die Leiter 20 sind hier auf einem Gegen­ stempel 24 abgestützt, und ein Stempel 26 kerbt die Streifen 22, wobei die Kerbtiefe etwa halb so groß wie die Materialdicke ist. Mit 28 ist die in Fig. 1 gestri­ chelt eingezeichnete Bruchlinie bezeichnet.

Bei der nächsten und letzten Station im Stanzverfahren wurden die Leiterkopf­ enden geprägt, um die Flachheit sicherzustellen. Dabei wird bei der Bewegung von der Kerb- zur Prägestation der abgebogene Streifen auf federgelagerte Stützen gehoben. Ein Präge- bzw. Preß­ stempel 30 drückt dann nach unten (siehe Fig. 3), wodurch die Kopfenden der Leiter 20 (sowie die Kopfenden der Leiter 10, 12, 16, 18) gegen den Gegenstempel innerhalb eines Bereichs 31 (Fig. 4) gedrückt werden. Wenn der Präge- bzw. Preßstempel 30 den Rahmen nach unten drückt (und die feder­ gelagerten Stützen nachgeben), stoßen die Streifen 22 an die geneigte Seite eines Blocks 32, wodurch die Streifen 22 um einen geeigneten Winkel, vorzugsweise 30 bis 45°, abgebogen werden. Wenn der Stempel 30 zurückgefahren wird, heben die Federstützen den Rahmen über den Block 32, und der fertiggestellte Leiterrahmen wird zum Schneiden und zum Stapeln gebracht.

Im weiteren Verfahren wird ein keramisches Substrat mit einem zentralen Hohlraum 34 und einer in Siebdruck aufgebrachten Glasbeschichtung auf einer Halteeinrichtung positioniert, so daß die Leiterkopfenden den Rand des Hohlraums erreichen und sich die Streifen 22 darüber erstrecken. Das Glas besteht aus einer niedrig schmelzenden Zusammensetzung, und die Wärme wird schnell zugeführt, um das Glas zu schmelzen, während ein Druckkolben (ähnlich dem Stempel 30, jedoch alle horizontalen Leiter bedeckend) die Leiter in das Glas drückt und die Anordnung schnell abkühlt. Nachdem sich das Glas verfestigt hat, werden die Streifen, die ihre Funktion während des Einlagerungsprozesses erfüllt haben, abgebrochen, so daß die Kopfenden der Leiter 20 freiliegend und in genauer räumlicher Ausrichtung zueinander zurück­ bleiben.

Die Erfindung wurde anhand gestanzter Leiterrahmen be­ schrieben, jedoch ist sie auch für geätzte Leiterrahmen anwendbar.

Eine andere Abänderung ist in Fig. 5 ver­ anschaulicht. Bei den "Quad"-Gehäusen oder sehr großen Gehäusen kann es wünschenswert sein, alle Leiter 36 abzu­ stützen. In diesem Fall bleiben nach dem Stanzen (oder Ätzen) vier Streifen 38 übrig, die in genau der gleichen Weise wie oben in Verbindung mit den Streifen 22 be­ schrieben, gekerbt und abgebogen werden können.

Claims (5)

1. Leiterrahmen für Halbleiterbauelemente mit einer Mehr­ zahl von Leitern, die einstückig mit einem um­ laufenden Rahmen (11) verbunden sind und sich zu einer zentralen Öffnung (34) erstrecken, um die die inneren Enden der Leiter aufeinanderlaufen, wobei zumindest die längsten der Leiter einstückig mit einem oder mehreren Streifen (22, 38) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen jeweils in den inneren Leiterenden angeordnet und daß die inneren, den Streifen (22, 38) benachbarten Enden der Leiter entlang einer Bruchlinie (28) eingekerbt sind.

2. Leiterrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (22, 38) entlang der Bruchlinie (28) nach oben um einen geeigneten Winkel abgebogen sind.

3. Leiterrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei entlang seiner Längsseiten angeordnete Leiterreihen (20) vorgesehen sind.

4. Leiterrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnung (34) im wesentlichen quadratisch ist, daß vier Streifen (38) vorgesehen sind, von denen jeder einstückig mit den Leitern (36) auf der einen Seite der Öffnung verbunden ist, und daß jeder Streifen (38) um einen geeigneten Winkel nach oben abgebogen ist.

5. Leiterrahmen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchlinie (28) sich quer über die inneren Enden der Leiter erstreckt und die Kerbtiefe etwa die Hälfte der Dicke der Leiter beträgt.