DE3528427A1

DE3528427A1 - Elektrische verbindungslasche fuer halbleiterbauelemente

Info

Publication number: DE3528427A1
Application number: DE19853528427
Authority: DE
Inventors: Bertold Hahn; Dieter Dipl Phys Eisele
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1985-08-08
Filing date: 1985-08-08
Publication date: 1987-04-02
Also published as: DE3528427C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungslasche für ein Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Verbindungslasche ist beispielsweise aus dem Prospekt der Firma: Teccor Electronics Inc., Techni cal Data T-1064 bekannt und dient zur Verbindung der Kathode (Kathoden-Lasche) und des Gates (Gate-Lasche) einer Thyristor-Tablette mit dem Keramiksubstrat. Die Verlötung der Verbindungslasche mit der Halbleiter-Ta blette und der Leiterbahn kann unter Zugabe von Flußmit tel erfolgen, um vorhandene Oxide auf den zu lötenden Flächen zu reduzieren. Die Lötung bei höheren Temperatu ren (ca. 350°C) mit Flußmittel und die anschließend not wendigen Reinigungsprozesse sind jedoch oft nicht ver träglich mit der Passivierung von Aktivteilen oder ande ren empfindlichen Bauteilen auf dem Keramiksubstrat. Ein weiterer Nachteil großflächiger Flußmittel-Lötungen ist der mögliche Einschluß von Lunkern, d. h. von Fehlstel len, die nicht gelötet sind. Dies führt zu unerwünscht hohen Wärmewiderständen.

Als Alternative zur Flußmittel-Lötung besteht die Lötung im Durchlaufofen unter Schutzgas-Atmosphäre. Hierzu ist jedoch eine genaue Justierung der Verbindungslasche und Halbleiter-Tablette mit Hilfe einer Lötform notwendig. Die bekannte Verbindungslasche weist den Nachteil auf, daß keine eindeutige Fixierung der Verbindungslasche während des Durchlaufs im Ofen möglich ist und so feh lerhafte Lötungen auftreten, die beispielsweise einen Kurzschluß zwischen Kathode und Gate des Halbleiterbau elements hervorrufen.

Dieser Nachteil wird bei einer aus der DE-OS 31 27 458 bekannten Verbindungslasche vermieden, die als Justier hilfe Seitenflügel aufweist, mit der die Verbindungsla sche in der Lötform exakt in einer gewünschten Position gehalten wird. Allerdings erfordern diese Seitenflügel einen relativ hohen Aufwand bei der Herstellung der Ver bindungslaschen und vor allem bei der Herstellung der Lötform. Außerdem verbiegen sich die Seitenflügel leicht bei der Handhabung.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungslasche anzugeben, die auf einfachere Weise in einer Lötform justiert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Verbindungslasche nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Vorteile der erfindungsgemäßen Verbindungslaschen beste hen unter anderem darin, daß sie aus einem streifenför migen Metallstück, also einem Ausgangsteil mit einfacher Form hergestellt werden kann. Die Lötform braucht nur einen einfachen, z. B. rechteckförmigen Ausschnitt zu haben, in dem die Verbindungslasche eingelegt werden kann.

Weitere Vorteile und Gestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den nachstehend anhand der Zeichnung erläuter ten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1a Schnitt durch eine in Fig. 1b in Draufsicht dargestellte zweischich tige Lötform für vorgelötete Halb leitersandwiches,

Fig. 1b Draufsicht auf die zweischichtige Lötform für vorgelötete Sandwiches,

Fig. 2a Schnitt durch eine dreischichtige Lötform für die Lötung aller Teile in einem einzigen Lötvorgang,

Fig. 2b Draufsicht auf die dreischichtige Lötform,

Fig. 3a Draufsicht auf die Unterseite des Oberteils einer zweischichtigen Löt form für die Lötung von Einzeltei len, wie in Fig. 2a, 2b, die zuerst von unten und dann von oben in die Form eingelegt werden,

Fig. 3b Schnitt durch das in Fig. 3a darge stellte Oberteil der Lötform,

Fig. 3c Unterteil zu dem in Fig. 3a und 3b dargestellten Oberteil der Lötform,

Fig. 4a bis 4k jeweils Seitenansicht und Draufsicht auf Verbindungslaschen verschiedener Ausführungsform.

Fig. 1a zeigt einen Schnitt durch einen Teil einer Löt form 1 und zwar durch eine in Fig. 1b eingetragene Ebene A-B. Die Lötform 1 besteht aus einem Unterteil 2 und einem Oberteil 3. In das Unterteil 2 ist ein Zentrier stift 4 eingesetzt. Der gezeigte Teil der Lötform 1 ist geeignet zur Verlötung eines vorverlöteten Halbleiter sandwiches 16 mit einem Substrat 5 und einer Verbin dungslasche 6. Der Sandwich 16 besteht aus einem Halb leiterbauelement 7 (Diode) mit oben liegenden Passivie rungsgraben 8 und aus einer oberen Kontaktplatte 9 und einer unteren Kontaktplatte 10.

Die Verbindungslasche 6 stellt eine elektrische Verbin dung zwischen der oberen Kontaktplatte 9 und einer Lei terbahn auf dem Substrat 5 her. Sie ist ein Metallbügel mit an Enden 11 doppelt abgewinkelten Lötfahnen 12, wo bei an äußeren Enden 13 der Lötfahnen 12 jeweils eine Verlängerung 14 vorgesehen ist, die nach oben gebogen ist. Die den Sandwich 16 kontaktierende Lötfahne 12 ist so angeformt, daß ausreichende Aussparungen entstehen zur Gewährleistung der Spannungsfestigkeit der Anord nung.

Zur Bestückung der Lötform 1 wird das Substrat 5 von oben in eine Ausnehmung 18 des Unterteils 2 eingelegt, das Oberteil aufgesetzt, der Sandwich 16 eingesetzt und darauf die Verbindungslasche 6, die an den Unterseiten der Lötfahnen 12 vorbelotet ist, gelegt.

Fig. 1b zeigt eine Draufsicht auf einen Teil des Ober teils 3 der Lötform 1. Das Oberteil 3 hat eine Öffnung 17, in die das Sandwich 16 und die Verbindungslasche 6 eingelegt werden. Die nach oben gebogenen Verlängerungen 14 erweisen sich als vorteilhaft zur Justierung der Ver bindungslasche 6 im Oberteil 3 der Lötform 1. Nach dem Lötvorgang läßt sich das Oberteil 3 problemlos abnehmen und das gelötete Modul aus dem Unterteil 2 entnehmen.

Fig. 2a und 2b zeigen einen Teil einer Lötform 1.1, die zur Lötung eines Halbleitermoduls in einem einzigen Ar beitsgang geeignet ist. Es wird also kein vorgelöteter Sandwich 16 verwendet, sondern es werden vorbelotete Kontaktplatten 9, 10 und das Halbleiterbauelement 7 ein gesetzt. Die Lötform 1.1 ist zur Bestückung von oben vorgesehen und besteht aus drei Schichten, nämlich dem Unterteil 2, einem Mittelteil 19 und einem Oberteil 3.1. Je nach dem Modulaufbau können auch weitere Schichten erforderlich sein. Das Oberteil 3.3 weist eine recht eckige Öffnung 17.1 auf, in die die Verbindungslasche 6 eingelegt wird. Fig. 2a zeigt einen Schnitt durch eine in Fig. 2b eingetragene Schnittebene C-D.

Die Fig. 3a bis 3c zeigen eine zweiteilige Lötform, die zuerst von unten und dann von oben bestückt wird. Mit dieser Form kann ebenfalls in einem Arbeitsgang, also ohne vorgelöteten Sandwich 16 ein Modul hergestellt wer den.

Fig. 3a zeigt die Unterseite eines Oberteils 3.2 der Lötform, Fig. 3b einen Schnitt durch die in Fig. 3a ein getragene Ebene E-F. Das Oberteil 3.2 weist eine durch gehende rechteckige Öffnung 17 und auf der Unterseite Ausnehmungen 18, 20, 21 auf zur Aufnahme der Kontakt platten 9 und 10, das Halbleiterbauelement 7 und des Substrats 5.

Fig. 3c zeigt ein Unterteil 2.1, das keine Ausnehmungen aufweist. Zur Bestückung wird zuerst das Oberteil 3.2 so gedreht, daß die Unterseite oben ist. Es werden nachein ander eingelegt die obere Kontaktplatte 9, das Halblei terbauelement 7, die untere Kontaktplatte 10 und das Substrat 5 und anschließend wird das Unterteil 2.1 auf gesetzt. Danach wird die komplette Lötform um ihre Längsachse gedreht, damit die Oberseite oben ist und die Verbindungslasche 6 in die Öffnung 17 des Oberteils 3.2 eingelegt werden kann.

Die Fig. 4a bis 4k zeigen jeweils eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf Verbindungslaschen 6 in unterschied licher Ausführungsform. Die Fig. 4i und 4k zeigen eine Verbindungslasche 6 mit einer Bohrung 22 zur Durchfüh rung eines Gate-Anschlusses eines Thyristors.

Die Beispiele der Fig. 4a bis 4k zeigen, daß die Verbin dungslasche 6 z. B. zur Überwindung von Hindernissen oder zur Verbesserung der Dehnungsmöglichkeiten unterschied lich geformt sein kann. Gemeinsames charakteristisches Merkmal ist jedoch, daß nach oben gebogene Verlängerun gen 14 an den äußeren Enden 13 vorgesehen sind, die eine vorteilhafte Gestaltung der Lötform gestatten und eine sichere Justierung der Verbindungslasche 6 gewährlei sten.

Claims

1. Verbindungslasche für ein Halbleiterbauelement zur elektrischen Verbindung eines Haupt- oder Steuerkon taktes des Halbleiterbauelementes mit einer Leiterbahn, wobei die Verbindungslasche aus einem Metallbügel mit an beiden Enden doppelt abgewinkelten Lötfahnen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß an den äußeren Enden (13) der Lötfahnen (12) nach oben abgewinkelte Verlängerungen (14) vorgesehen sind, die zur Justierung der Verbin dungslaschen (6) in einer Lötform (1) dienen.

2. Verbindungslasche nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß sie an den zu verlötenden Stellen mit Lot vorbeschichtet ist.

3. Verbindungslasche nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß sie mit einer lötbaren Schicht be schichtet ist.

4. Verbindungslasche nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schicht aus einer chemisch oder galvanisch aufgebrachten Nickelschicht besteht.

5. Verbindungslasche nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einer Löt fläche eine Öffnung zur Durchführung eines Steueran schlusses aufweist.