DE4039037C1 - Mfg. electronic components using conductor frame - providing retaining strips in parallel with connecting tags and encapsulating chip, solder metal and contact strap - Google Patents
Mfg. electronic components using conductor frame - providing retaining strips in parallel with connecting tags and encapsulating chip, solder metal and contact strapInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von elektronischen Bauelementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing electronic components according to the preamble of claim 1.
Elektronische Bauelemente, z. B. Halbleiterbauelemente, werden in vielen Bereichen der Technik zum Schalten, Steuern und Regeln sowie in Energiewandlern eingesetzt. Insbesondere für Schaltungen, Vorrichtungen und Geräte in Kompaktbauweise besteht das Bedürfnis, in Großserienfertigung erzielbare Bauformen anzubieten, die weitgehend automatisiert weiterverarbeitbar sind. Hierunter fallen sogenannte oberflächenmontierte Bauelemente, das sind Ausführungsformen, deren Aufbau einen magazinierten Transport und fließbandgerechtes Montieren an ihren Stromleitungsanschlüssen ermöglicht. Dabei soll auch die Forderung nach gleichen Verfahrensbedingungen beim Herstellen solcher Bauelemente erfüllt werden.Electronic components, e.g. B. semiconductor devices in many areas of technology for switching, controlling and rules as well as in energy converters. In particular for circuits, devices and devices in compact design there is a need to achieve high-volume production Offer designs that are largely automated and processable are. This includes so-called surface-mounted Components, that is embodiments, their structure a magazine transport and assembly line-friendly Allows mounting on their power line connections. Here should also call for the same procedural conditions be met when manufacturing such components.
Die Verfahrenstechnik zur Herstellung der elektronischen Bauelemente ist seit geraumer Zeit Stand der Technik. Im Detail sind aber die Technologien der Chipherstellung und der Montage immer weiter ausgebaut und rationalisiert worden. Die Montage von Halbleiterbauelemente-Chips auf der Grundlage von Trägerstreifen, also strukturierten Endlosbändern, oder Abschnitten davon, die den Leiterrahmen mit Transportlochreihen für den Aufbau der Chips und deren Verbindung mit äußeren Stromanschlüssen durch Klemmen, Löten, Thermokompression oder Bonden darstellen und die Hermetisierung wirtschaftlich ermöglichen, ist bekannt. Diese Verfahrenstechnik ist bisher hauptsächlich in der Kleinsignal-Verstärker-Technologie und in der Schalttechnik im Niederspannungsbereich eingeführt.Process engineering for the production of electronic Components has been state of the art for some time. in the But the technologies of chip manufacture and are assembly has been expanded and rationalized. The assembly of semiconductor device chips based of carrier strips, i.e. structured endless belts, or portions thereof that line the lead frame with transport holes for the construction of the chips and their connection with external power connections by clamping, soldering, thermocompression or bonding and the hermeticization economically enable is known. So far, this process technology is mainly in small signal amplifier technology and in Switching technology introduced in the low voltage range.
Erstmalig ist ein Verfahren der durchgängigen Montage auf der Grundlage von Trägerstreifen in DE-PS 14 39 717 genannt. Hier wird die Montage eines Planartransistors beschrieben, bei dem ein Chip elektrisch leitend auf einen Zinken eines Leiterrahmens gelötet wird, unkontaktierte Elektroden werden mittels drahtförmiger Leiter mit weiteren Zinken des Rahmens verbunden, die Zinken mit Chip und Drähten werden so weit in Isolierstoff eingebettet, daß die Zinken noch aus der Umhüllung herausragen, und die Zinkenenden werden vom Leiterrahmen getrennt. Hierbei sind die Zinken als Teil eines kammförmigen Leiterrahmens aus Stromleitermaterial gegenseitig parallel angeordnet sowie an einem Ende mit einem gemeinsamen Steg verbunden. Der damalige Stand der Technik ist dort sehr gut gewürdigt.For the first time, a process of continuous assembly is on the basis of carrier strips in DE-PS 14 39 717 called. Here the assembly of a planar transistor is described, in which a chip is electrically conductive on a prong of a Lead frame is soldered, uncontacted electrodes using wire-shaped conductors with additional tines of the frame connected, the prongs with chip and wires are so far in Insulated that the tines are still out of the wrapper protrude, and the tine ends come from the lead frame Cut. Here the tines are part of a comb-shaped Lead frames made of current conductor material mutually parallel arranged and at one end with a common web connected. The state of the art at that time is very good there appreciated.
Eine Weiterentwicklung fand diese Verfahrenstechnologie in der DE-OS 15 64 334. Durch Einbringen eines Verbindungssteges und Weiterentwicklung der Hermetisierung ist ein wesentlich rationelleres Fertigen möglich. Hiernach können die fertigen Bauelemente im Plastverbund der elektrischen Messung zugeführt werden.This process technology was further developed in the DE-OS 15 64 334. By introducing a connecting web and further development of the hermeticization is an essential more rational manufacturing possible. After that you can finish Components in the plastic composite fed to the electrical measurement will.
Aus der DE-PS 19 11 633 ist ein anderes Verfahren zum äußeren Kontaktieren und Verkapseln von Leistungshalbleiterbauelementechips bekannt. Dabei werden die Chips, deren Zuleitungen sowie die zur Lötbefestigung notwendigen Lotmengen in eine Preßform eingesetzt, aus welcher die Zuleitungen herausragen. Bei diesem Verfahren werden je ein Chip, Lote und die im Hohlraum der Preßform vorgesehenen Zuleitungsabschnitte selbsthaltend in der Preßform angeordnet. Diese wird dann über die Lotschmelztemperatur erhitzt und nach dem Verlöten wieder abgekühlt. Danach erfolgt das Einbetten in Harz, wobei auch das Aushärten noch in der Form vorgenommen wird. Eine relativ lange Verweilzeit in der Presse wirkt unwirtschaftlich auf dieses Verfahren. Die Justageprobleme wirken negativ auf eine gleichbleibend hohe Qualität. From DE-PS 19 11 633 another method for the outside Contacting and encapsulating power semiconductor component chips known. The chips, their leads as well as the quantities of solder required for soldering in one Press mold used, from which the leads protrude. In this process, one chip, one solder and one in the cavity the press section provided supply lines self-holding arranged in the mold. This is then over the Solder melting temperature heated and again after soldering cooled down. This is followed by embedding in resin, whereby also curing is still carried out in the mold. A relative a long time in the press has an uneconomical effect This method. The adjustment problems have a negative effect on one consistently high quality.
In der DE-PS 27 38 021 ist ein Verfahren der Montage von Halbleiter- Bauelemente-Chips auf einem endlosen Leiterrahmenband zur Herstellung von Mini-Plast-Bauelementen beschrieben. Beim Umspulen von einer ersten auf eine zweite Spule für das Leiterrahmenband erfolgen die Arbeitsgänge das Befestigen der Chips, deren Verbinden mit den äußeren Anschlußleitern und das Hermetisieren. Nach dem Aushärten auf der zweiten Spule erfolgt die Vereinzelung unmittelbar vor dem Meßprozeß.DE-PS 27 38 021 describes a method of assembling semiconductor Component chips on an endless lead frame tape described for the production of mini-plastic components. When rewinding from a first to a second spool for the ladder frame tape, the operations are done attaching the chips, their connection to the outer leads and hermeticizing. After curing on the second The coil is separated immediately before the measuring process.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art für die Montage von Halbleiter- Bauelemente-Chips auf den Sektor der Leistungselektronik zu erweitern und die Verfahrensschritte bis hin zum Verpacken weitestgehend zu automatisieren, wobei wirtschaftliche Aspekte und die Sicherung einer hohen Standardqualität eine vorrangige Bedeutung haben.The invention has for its object a method of the beginning mentioned type for the assembly of semiconductor Component chips in the power electronics sector expand and the process steps up to packaging to automate as much as possible, taking economic aspects and ensuring high standard quality is a priority Have meaning.
Die Aufgabe wird mit den Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The task will take action after Characteristic of claim 1 solved. Advantageous further developments are specified in the subclaims.
Anhand der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele wird das Verfahren nach der Erfindung erläutert.The method according to the invention is explained on the basis of the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 6.
Fig. 1 zeigt in Auflistung die Folge der Verfahrensschritte, in den Fig. 1 shows a list of the sequence of steps in the
Fig. 2 bis 4 ist die Ausbildung und die gegenseitige Anordnung der Bauelementteile dargestellt, FIG. 2 to 4, the training and the mutual arrangement of the component parts is shown,
Fig. 5 zeigt die Anordnung der verkapselten Bauelemente im Verbund und Fig. 5 shows the arrangement of the encapsulated components in the composite and
Fig. 6 Ausbildungen der Anschlußfahnen. Fig. 6 training of the connecting lugs.
Für gleiche Teile sind in allen Figuren gleiche Bezeichnungen gewählt.The same parts are the same in all figures Designations selected.
Als Träger- und Kontaktmaterial zum Herstellen von elektronischen Bauelementen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bandförmiges Leitermaterial, z. B. aus Kupfer, verwendet. Es wird als sogenanntes Endlosband von der Rolle verarbeitet und ist nachfolgend als Leiterrahmen bezeichnet. Der Leiterrahmen weist in jeder seiner beider Längsrandzonen je eine Längsreihe von Durchbohrungen für den getakteten Transport der vorgesehenen Anordnung auf. Zwischen diesen Transportlochreihen verläuft ein sich wiederholendes Muster einer Kammstruktur mit beiderseits der Längsachse des Leiterrahmens senkrecht zu letzterer angeordneten Zinken (Fig. 2a). Die jeweils äußeren Zinken sind über die zugeordnete Längsrandzone, als äußerer Kammrücken, und die jeweils inneren Zinken sind über die gemeinsame Mittelzone, als innerer Kammrücken, verbunden. Der Leiterrahmen ist derart ausgebildet, daß die Kammstrukturen beiderseits der Längsachse zu dieser spiegelbildlich verlaufen. Er kann aber auch, wie in den Fig. 2a bis 2c dargestellt, so ausgebildet sein, daß der jeweils zur Befestigung eines Bauelement-Funktionskörpers, z. B. eines nachfolgend als Chip bezeichneten Halbleiterkörpers, vorgesehene und als Anschlußfahne dienende Zinken im Bereich des freien Endes eine andere Form aufweist als der gegenüberliegende, als weitere Anschlußfahne vorgesehene Zinken, und daß die Chip- Anschlußfahnen in gleiche Richtung und die weiteren Anschlußfahnen in die dazu entgegengesetzte Richtung weisen. Die beiden Anschlußfahnen für jedes Chip sind in einer Ebene in gegenseitigem Abstand und fluchtend angebracht.As a carrier and contact material for the production of electronic components using the method according to the invention, strip-shaped conductor material, for. B. made of copper. It is processed from the roll as a so-called endless belt and is referred to below as the lead frame. The lead frame has in each of its two longitudinal edge zones a longitudinal row of through holes for the clocked transport of the arrangement provided. Between these rows of transport holes there is a repeating pattern of a comb structure with tines arranged on both sides of the longitudinal axis of the lead frame perpendicular to the latter ( FIG. 2a). The respective outer tines are connected via the assigned longitudinal edge zone, as the outer comb back, and the respective inner tines are connected via the common central zone, as the inner comb back. The lead frame is designed in such a way that the comb structures run on both sides of the longitudinal axis in mirror image. But it can also, as shown in FIGS. 2a to 2c, be designed so that each for fastening a component functional body, for. B. a semiconductor body hereinafter referred to as a chip, provided and serving as a connecting lug prongs in the region of the free end has a different shape than the opposite, provided as a further connecting lug prongs, and that the chip connecting lugs in the same direction and the other connecting lugs in the point in the opposite direction. The two connecting lugs for each chip are arranged in a plane at a mutual distance and in alignment.
Im Verfahrensgang läuft der Leiterrahmen, d. h. das Endlosband, in einem mit durch die Teilung der Transportlochreihe bestimmten Takt von der Bandrolle. Dieser ist nachstehend mit Verfahrenstakt bezeichnet. Erster Verfahrensschritt ist das Aufbringen eines Lotmetalls auf die zum Befestigen der Chips vorgesehene Anschlußfahne (Fig. 2a). Vorteilhaft wird Lotmetall in Pastenform verwendet. Das Aufbringen der Lotpaste kann z. B. jeweils getaktet mittels Siebdruck oder mittels eines Dosierventils erfolgen. Die Paste entfaltet beim Antrocknen Klebewirkung gegen die damit beschichteten Verbindungsflächen. Zur Verbesserung des Lötvorgangs kann ein oberflächenbehandelter Leiterrahmen verwendet werden. Bevorzugt wird ein Pastenmaterial benutzt, welches ein wasserlösliches Flußmittel enthält.In the course of the process, the lead frame, ie the endless belt, runs from the belt roll in a cycle determined by the division of the row of transport holes. This is referred to below as the process clock. The first method step is the application of a solder metal to the connection lug provided for fastening the chips ( FIG. 2a). Solder metal in paste form is advantageously used. The application of the solder paste z. B. each clocked by screen printing or by means of a metering valve. When it dries, the paste develops an adhesive effect against the connecting surfaces coated with it. A surface-treated lead frame can be used to improve the soldering process. A paste material which contains a water-soluble flux is preferably used.
Im Rahmen des Verfahrensabschnittes "Zuordnen, Aufbringen und Befestigen von Bauelementteilen" erfolgt anschließend im Verfahrenstakt das Aufbringen der Chips auf die Lotpastenstellen (Fig. 2b). Dies kann z. B. mittels einer Vorrichtung durchgeführt werden, bei welcher ein Transportarm die Chips durch Ansaugen getaktet aus einem Magazin aufnimmt und jeweils auf der Lotpaste absetzt. Zum Transport der Chips kann auch ein Vibrationsförderer verwendet werden.As part of the process section "Assigning, applying and fastening component parts", the chips are then applied to the solder paste locations in the process cycle ( FIG. 2b). This can e.g. B. be carried out by means of a device in which a transport arm receives the chips clocked by suction from a magazine and deposits each on the solder paste. A vibration conveyor can also be used to transport the chips.
Die Lotpaste enthält noch Substanzen, welche sich während des Antrocknens verflüchtigen. Dazu wird der Leiterrahmen im Verfahrensgang auf etwa 50°C unter der Schmelztemperatur des Lotmetalls erwärmt. Mit den dabei entstehenden chemischen Reaktionen wird gleichzeitig eine Aktivierung der jeweiligen Kontaktfläche der mit der Lotpaste beschichteten Bauteilflächen erreicht.The solder paste still contains substances that change during the Evaporate to dry. For this, the lead frame in the Process to about 50 ° C below the melting temperature of the Solder metal heated. With the resulting chemical Reactions become an activation of the respective Contact surface of the component surfaces coated with the solder paste reached.
Anschließend werden in entsprechender Weise die freie, obere Elektrode der Chips sowie deren weitere Anschlußfahne mit Lotpaste beschichtet (Fig. 2c), und es wird jeweils im Verfahrenstakt auf diese Lotpastenstellen ein Kontaktbügel zur galvanischen Verbindung der Chips mit ihrer zweiten Anschlußfahne aufgesetzt. Sämtliche Verfahrensschritte erfolgen, während das Endlosband des Leiterrahmens von der Bandrolle abläuft.The free, upper electrode of the chips and their further connection lugs are then coated with solder paste in a corresponding manner ( FIG. 2c), and a contact bracket for the galvanic connection of the chips to their second connection lugs is placed on these solder paste points in the process cycle. All process steps take place while the endless strip of the lead frame runs off the roll of tape.
Der Kontaktbügel wird vorteilhaft aus dem gleichen Material wie der Leiterrahmen und durch Stanzen aus einem Endlosband hergestellt. Er weist einen Dehnungsbogen zum Ausgleich mechanischer Spannungen aufgrund von Verfahrens- und/oder Betriebstemperaturen auf. Er ist weiter an seiner Verbindungsfläche mit dem Chip für punkt- oder linienförmige Auflage leicht abgewinkelt ausgebildet, um eine einwandfreie flächige Benetzung der Kontaktflächen durch das Lotmetall sicherzustellen (Fig. 3a, 3b).The contact clip is advantageously made of the same material as the lead frame and by punching from an endless belt. It has an expansion curve to compensate for mechanical stresses due to process and / or operating temperatures. It is also slightly angled at its connection surface with the chip for point or line-shaped support in order to ensure perfect surface wetting of the contact surfaces by the solder metal (FIGS . 3a, 3b).
Das Endlosband zum Herstellen des Kontaktbügels stellt im wesentlichen ebenfalls eine Kammstruktur dar. Mittels einer entsprechenden Stanzvorrichtung können gleichzeitig mehrere Kontaktbügel vom Endlosband getrennt werden. Das Trennen erfolgt synchron mit dem Verfahrenstakt derart, daß der Kontaktbügel getrennt und direkt auf die mit Lotmaterial beschichteten Stellen aufgesetzt wird. Der Kontaktbügel und der entsprechende Verfahrensschritt können so gestaltet sein, daß mit der gleichen Stanzvorrichtung typenspezifisch Kontaktbügel für unterschiedliche Typenreihen herstellbar sind.The endless belt for making the contact clip is in the essentially also represent a comb structure corresponding punching device can simultaneously several Contact bracket can be separated from the endless belt. The separation takes place synchronized with the process cycle in such a way that the contact clip separated and directly on the areas coated with solder material is put on. The contact bracket and the corresponding one Process step can be designed so that with the same Punching device type-specific contact bracket for different Type series can be produced.
Nach dem Aufbringen des Kontaktbügels folgen das Antrocknen der Lotpaste und der Weichlötprozeß zum gleichzeitigen Verbinden von Chip und Leiterteilen. Diese beiden Schritte des obengenannten Verfahrensabschnittes werden bei kontinuierlichem Durchlauf des Endlosbandes durchgeführt.After the contact bracket has been applied, the Solder paste and the soft soldering process for the simultaneous connection of Chip and conductor parts. These two steps of the above Process section are with continuous passage of the Endless belt performed.
Danach liegt ein Leiterrahmen mit parallel aufgereihten Systemen vor, die aus je zwei in einer Ebene hintereinander fluchtend angeordneten Anschlußfahnen und einem auf der einen befestigten und mit der anderen über einen Kontaktbügel verbundenen Chip bestehen, wobei alle Systeme über die Kammrücken des Leiterrahmens miteinander verbunden sind (Fig. 4a).According to this, there is a lead frame with systems lined up in parallel, each consisting of two connecting lugs aligned one behind the other in one plane and one attached to one and connected to the other via a contact clip, all systems being connected to one another via the comb ridges of the lead frame ( Fig. 4a).
Der anschließende Prozeßschritt Reinigen der Kontaktstellen umfaßt Waschen und Trocknen und ist der Vollständigkeit wegen genannt; er erfolgt wie die vorhergehenden im Verfahrenstakt am Leiterrahmen, d. h. in der Struktur als Endlosband.The subsequent process step includes cleaning the contact points Wash and dry and is called for completeness; it takes place like the previous one in the process cycle on the lead frame, d. H. in the structure as an endless belt.
Ein weiterer Verfahrensabschnitt besteht aus den Schritten "Streifen bilden, Verkapseln und Entgraten der Verkapselungen". Für die Umhüllung der Systeme sind Isolierstoff-Preßmassen vorgesehen. Dieses Material muß nach dem Preßvorgang noch aushärten, um einen mechanisch stabilen Endzustand sicherzustellen. Die Aushärte- oder Polymerisationszeit handelsüblicher Preß- oder Gießharze ist im Vergleich zur Taktzeit erheblich länger, so daß das Verkapseln im Endlosband nur mit verzögertem Durchlauf erfolgen könnte, wodurch die Effektivität des Verfahrens unerwünscht vermindert würde. Der Verfahrenstakt kann aus diesem Grund für diesen Verfahrensabschnitt nicht aufrechterhalten werden. Bei Verwendung handelsüblicher Harze wird, in einem ersten Schritt des Verfahrensabschnittes, das Endlosband des Leiterrahmens durch Stanzen in als Streifen bezeichnete Abschnitte unterteilt. Die Streifen werden in den vorgesehenen Kunststoffpreßanlagen verwendet. Sie behalten ihre Transportlochreihen und werden nach dem Entgraten der Verkapselungen wieder der Verfahrenstakt für die nachfolgenden Schritte unterworfen. Ihre Ausdehnung ist durch die Werkzeugabmessungen bestimmt. Zur Optimierung des Verfahrensschrittes Verkapseln werden als Wechselrahmen bezeichnete Vorrichtungen verwendet, in welchen die Streifen den Verfahrensabschnitt durchlaufen. Dabei werden jeweils gleichzeitig ein Wechselrahmen mit Streifen bestückt, in einem weiteren in der Anlage befindlichen eine Vielzahl von Systemen verkapselt und danach aus einem dritten die verkapselten Systeme entnommen. Der Durchlauf der Streifen kann abhängig von der Größe und Anzahl derselben so gesteuert werden, daß sie anschließend ohne Verzögerung des Verfahrenstaktes wieder in denselben eingeführt werden können.Another process step consists of the steps "Forming strips, encapsulating and deburring the encapsulations". For the encapsulation of the systems there are insulating molding compounds intended. This material must still after the pressing process harden to ensure a mechanically stable final state. The curing or polymerization time of commercial pressing or Casting resin is considerably longer compared to the cycle time, so that encapsulation in the endless belt only with delayed throughput could be done, reducing the effectiveness of the process would be undesirably reduced. The process clock can be based on this Reason for this stage of the process cannot be maintained. When using commercially available resins, in a first step of the process section, the endless belt the lead frame by punching into strips Sections divided. The strips are provided in the Plastic press systems used. They keep their rows of transport holes and will come back after deburring the encapsulation the process clock is subjected to the subsequent steps. Their extent is determined by the tool dimensions. To Optimization of the encapsulation process step are considered Interchangeable frames designated devices used in which the Strips go through the process section. Each time at the same time an interchangeable frame with strips, in one a number of other systems in the plant encapsulated and then from a third the encapsulated systems taken. The passage of the strips can vary depending on the size and the number thereof are controlled so that they subsequently reintroduced into the same process without delay can be.
Die Optimierung des Verfahrens ist möglich, wenn Harze mit einer Aushärtezeit erhältlich sind, die in der Größenordnung der Taktzeit liegt. Mit entsprechender Ausgestaltung der Verfahrenseinrichtungen kann dann das Verkapseln und Aushärten in durch den Verfahrenstakt bestimmten Durchlauf erfolgen.The optimization of the process is possible if resins with a curing time available in the The magnitude of the cycle time is. With appropriate design the process devices can then encapsulate and harden in a run determined by the process cycle.
Zur Durchführung des Verfahrens werden Leiterrahmen verwendet, bei welchen im Wechsel mit den Anschlußfahnen- Paaren je System und nach zwischenliegender Aussparung jeweils ein die Kammrücken der Anschlußfahnen verbindender Haltestreifen angeordnet ist.Lead frames are used to carry out the procedure used, which alternate with the Pairs per system and according to the recess in between a holding strip connecting the ridges of the connecting lugs is arranged.
Erfindungswesentliches Merkmal ist auch die Ausbildung der Verkapselung je System derart, daß sie sich beiderseits in die Aussparung zwischen Anschlußfahnen und jeweils benachbartem Haltestreifen erstreckt, und daß die Verkapselung wenigstens teilweise mit dem Haltestreifen oder mit Teilen desselben in Eingriff ist (Fig. 5). Damit ist in überraschend einfacher Weise eine mechanische Halterung der verkapselten Systeme nach dem Abtrennen ihrer Anschlußfahnen vom Leiterrahmen zur weiteren Bearbeitung im Verbund gewährleistet. Dabei kann die Verkapselung die lichte Weite zwischen Anschlußfahne und Haltestreifen überdecken und wenigstens zu einem Teil ihrer Längsausdehnung die Haltestreifenkante so weit umschließen, daß ein Trennen der Teile nur durch Druck gegen die Verkapselung erfolgen kann. Weiter kann ein Leiterrahmen mit Haltestreifen verwendet werden, die im Bereich der Verkapselung kleine Ansätze aufweisen, an welchen sie von der Verkapselung umschlossen werden. Der Haltestreifen kann z. B. auch an seiner Kante leicht gezackt ausgebildet sein.An essential feature of the invention is the design of the encapsulation per system in such a way that it extends on both sides into the recess between the connecting lugs and the respective adjacent holding strip, and that the encapsulation is at least partially engaged with the holding strip or with parts thereof ( FIG. 5). This ensures, in a surprisingly simple manner, that the encapsulated systems are mechanically retained after their terminal lugs have been separated from the lead frame for further processing in the network. The encapsulation can cover the clear width between the connecting lug and the holding strip and enclose at least part of its longitudinal extent the holding strip edge so far that the parts can only be separated by pressure against the encapsulation. Furthermore, a lead frame with holding strips can be used, which have small lugs in the area of the encapsulation, on which they are enclosed by the encapsulation. The holding strip can e.g. B. also be slightly serrated on its edge.
Nach dem Verkapseln wird der Preßgrat entfernt. Dessen Stellen und Ausdehnungen sind sowohl abhängig von der Preßform als auch von Formgebung und Ausbildung der Preßwerkzeuge. Das Beseitigen kann chemisch und/oder mechanisch erfolgen.After the encapsulation, the press ridge is removed. Its bodies and expansions are dependent on the mold as well of shaping and training of the pressing tools. Eliminating can be done chemically and / or mechanically.
Die bis zu diesem Verfahrensstand hergestellten Bauelemente können zwischengelagert werden.The components manufactured up to this stage of the process can be stored temporarily.
Weiterer Verfahrensschritt ist das Trennen der Systeme vom Leiterrahmen durch Beschneiden der überstehenden Anschlußfahnen. Dabei wird, ebenfalls im Verfahrenstakt, mittels eines Trennstempels am Übergang vom jeweiligen Kammrücken zur entsprechenden Anschlußfahne ein Abschnitt herausgetrennt (Fig. 5). Damit sind die Systeme galvanisch separiert, aber aufgrund der Ausgestaltung und räumlichen Zuordnung zu den Haltestreifen mechanisch noch im Leiterrahmenstreifen gehaltert. Dadurch wird ihr weiterer Durchlauf zum Messen im Verfahrenstakt ermöglicht.Another process step is the separation of the systems from the lead frame by cutting the protruding terminal lugs. Here, also in the process cycle, a section is cut out by means of a separating stamp at the transition from the respective comb back to the corresponding connecting lug ( FIG. 5). The systems are thus galvanically separated, but are still mechanically held in the lead frame strip due to the design and spatial assignment to the holding strips. This enables your further run for measuring in the process cycle.
Nach dem Trennen der Anschlußfahnen können diese oder deren freiliegende Enden nach Bedarf oberflächenbehandelt, z. B. für Lötverbindungen verzinnt werden. Es kann auch erforderlich sein, ein bereits oberflächenbehandeltes Leitermaterial zu aktivieren. Daran anschließend können die Anschlußfahnenenden für eine entsprechende Weiterverwendung der Bauelemente abgewinkelt ausgebildet werden (Fig. 6a, 6b). Das Biegen derselben erfolgt ebenfalls im Verfahrenstakt. Dieser Schritt wird vor dem Messen durchgeführt, um eine etwaige Qualitätsminderung der Bauelemente durch die mechanische Beanspruchung des Biegens feststellen zu können. Die Anschlußfahnen können mit einem an sich bekannten Folgewerkzeug J-förmig und/oder ähnlich einer S- oder Z-Form ausgebildet werden.After separating the terminal lugs, these or their exposed ends can be surface-treated as required, e.g. B. tinned for solder connections. It may also be necessary to activate a conductor material that has already been surface-treated. The connecting lug ends can then be angled for a corresponding further use of the components ( FIGS. 6a, 6b). The bending of the same also takes place in the process cycle. This step is carried out before the measurement in order to be able to determine a possible reduction in the quality of the components due to the mechanical stressing of the bending. The connecting lugs can be made J-shaped and / or similar to an S or Z shape with a known follow-up tool.
Das Messen und Kennzeichen, z. B. mittels Laserbeschriftung, der Bauelemente wird im Verfahrenstakt vollzogen. Da nur die Sperrspannungsbelastbarkeit gemessen wird, sind Vorrichtungen für Tastkontakt ohne hohen Kontaktdruck ausreichend. Der Meßvorgang kann z. B. in der Weise erzielt werden, daß die Bauelemente mit ihren Anschlußfahnenenden über Kontaktstücke getastet werden, stempelförmige Vorrichtungen die Enden gleichzeitig auf die Kontaktstücke niederhalten und im Verfahrenstakt mit der geforderten Sperrspannung beaufschlagen.Measuring and marking, e.g. B. using laser inscription, the components are executed in the process cycle. Because only that Reverse voltage resistance is measured, devices sufficient for tactile contact without high contact pressure. The Measuring process can e.g. B. can be achieved in such a way that the Components with their connecting lug ends via contact pieces be felt, stamp-shaped devices the ends simultaneously hold down on the contact pieces and in Apply the required reverse voltage to the process cycle.
Schließlich werden im letzten Prozeßschritt die Bauelemente aus den Streifen des Leiterrahmens ausgedrückt und in einer Verpackung untergebracht. Dazu kann z. B. das Meßergebnis bzw. die Kennzeichnung gespeichert oder mittels eines Sensors gelesen und das Ausbringen in vorbestimmte Emballagen gesteuert und/oder geschaltet werden.Finally, the components are made in the last process step the strip of the lead frame and expressed in one Packaging housed. For this, e.g. B. the measurement result or the label is saved or read using a sensor and controlled the spreading in predetermined packaging and / or be switched.
Fig. 2a zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus dem Leiterrahmen des bandförmigen Leitermaterials. Der Leiterrahmen 1 weist beiderseits einer Längsachse m, die in einer Strukturmittelzone 1b verläuft, je eine Kammstruktur 3 auf. Diese besteht aus zwei kammförmigen, mit ihren Zinken zueinander angeordneten Leiterteilfolgen 3a, 3b. Deren einen Kammrücken bildet die Längsrandzone 1a und deren anderen Kammrücken bildet die entsprechende Hälfte der Mittelzone 1b. Die vom Kammrücken abgehenden, als Anschlußfahnen für die vorgesehenen Bauelemente dienenden Zinken 5 der äußeren Leiterteilfolge 3a bzw. 8 der inneren Leiterteilfolge 3b sind in gleicher Ebene, in gegenseitigem Abstand 9 und mit ihren Längskanten fluchtend angeordnet. Jeder Zinken 5 der äußeren Leiterteilfolge 3a und der fluchtend angeordnete Zinken 8 der inneren Leiterteilfolge 3b bilden die beiden Anschlußfahnen eines Bauelements. Jeweils zwischen benachbarten Anschlußfahnenpaaren ist nach einer Aussparung 4 ein die Kammrücken verbindender Haltestreifen 10 angebracht. Dieser dient zur mechanischen Halterung der nach dem Verkapseln und Trennen der Anschlußfahnen 5, 8 von den Kammrücken galvanisch getrennten Bauelemente. Jede Anschlußfahne kann an den Längskanten des freien Endes mit Ansätze 5a, 8a zur Verankerung einer als Umhüllung dienenden Isolierstoff-Preßmasse versehen sein. Anstelle der Ansätze können auch Einbuchtungen angebracht sein. Weiter enthält die äußere Anschlußfahne 5 eine Öffnung 6 zu dem gleichen Zweck. Die Bemessung der Anschlußfahnen 5, 8 richtet sich nach der vorgesehenen Strombelastbarkeit des mit den Anschlußfahnen verbundenen Chips. Die Teilung der Transportlochreihe 2 des Leiterrahmens 1 ist vorzugsweise identisch mit der Teilung der Anschlußfahnenfolge. Die äußeren Anschlußfahnen 5 sind zur Auflage eines Chips bestimmt und an entsprechender Stelle mit Lötmetall, vorteilhaft mit Lötpaste 7, beschichtet. Fig. 2a shows a plan view of a section of the lead frame of the band-shaped conductor material. The lead frame 1 has a comb structure 3 on both sides of a longitudinal axis m, which runs in a structural center zone 1 b. This consists of two comb-shaped conductor part sequences 3 a, 3 b arranged with their prongs to one another. A comb back which forms the longitudinal edge zone 1 a and the other comb ridge forms the corresponding half of the central zone 1 b. The outgoing from the ridge of the comb, serving as connecting lugs for the components provided tines 5 of the outer conductor sequence 3 a and 8 of the inner conductor sequence 3 b are arranged in the same plane, at a mutual distance 9 and aligned with their longitudinal edges. Each prong 5 of the outer conductor part sequence 3 a and the aligned prongs 8 of the inner conductor part sequence 3 b form the two connecting lugs of a component. In each case between adjacent pairs of connecting lugs, a holding strip 10 connecting the back of the comb is attached after a recess 4 . This serves for the mechanical mounting of the components which are galvanically separated from the comb back after the encapsulation and separation of the connecting lugs 5, 8 . Each terminal lug can be provided on the longitudinal edges of the free end with lugs 5 a, 8 a for anchoring an insulating compound molding compound. In addition to the approaches, indentations can also be provided. Furthermore, the outer terminal lug 5 contains an opening 6 for the same purpose. The dimensioning of the connection lugs 5, 8 depends on the intended current carrying capacity of the chip connected to the connection lugs. The division of the row of transport holes 2 of the lead frame 1 is preferably identical to the division of the connecting lug sequence. The outer connecting lugs 5 are intended to support a chip and are coated at a suitable point with solder metal, advantageously with solder paste 7 .
Die Leiterteilfolgen 3a, 3b beiderseits der Längsachse m sind übereinstimmend ausgebildet und parallel versetzt angeordnet. Damit sind zumindest in Abschnitten des Verfahrens die Vorteile einfacher Schrittfolge und Vorrichtungsfunktion sowie günstiger Positionierung von Einrichtungen und polaritätsgleichen Messens der Bauelemente verbunden. Der Bereich der freien Enden der Anschlußfahnen ist durch die Verwendung eines Kontaktbügels 12 zwischen Chip 11 und weiterer Anschlußfahne 8 versetzt zur Querachse der Bauelemente angeordnet. Zur verstärkten Verankerung der Verkapselung 15 auch an den Anschlußfahnen 8 der Leiterfolgen 3b können erstere, vorzugsweise im Anschluß an die Auflagefläche des Kontaktbügels 12, ebenfalls eine Durchbohrung aufweisen. Die durch den Aufbau der Systeme sich ergebende, unterschiedliche Länge ihrer beiden Anschlußfahnen 5, 8 wird durch entsprechende räumliche Zuordnung und Ausdehnung der Verkapselung 15 ausgeglichen.The conductor sub-sequences 3 a, 3 b on both sides of the longitudinal axis m are designed to match and are arranged offset in parallel. This is associated, at least in sections of the method, with the advantages of simple sequence of steps and device function, as well as more favorable positioning of devices and polarity-measuring of the components. The area of the free ends of the connection lugs is offset from the transverse axis of the components by the use of a contact bracket 12 between chip 11 and further connection lugs 8 . To strengthen the anchoring of the encapsulation 15 also on the connecting lugs 8 of the conductor sequences 3 b, the former, preferably following the contact surface of the contact bracket 12 , can likewise have a through-bore. The different lengths of their two connecting lugs 5, 8 resulting from the structure of the systems are compensated for by appropriate spatial allocation and expansion of the encapsulation 15 .
Die Struktur der Leiterteilfolgen 3a, 3b kann zu ihrer vereinfachten Ausbildung auch entsprechend bemessene, streifenförmig mit durchgehend parallelen Kanten geformte Anschlußfahnen übereinstimmender Länge aufweisen. Damit wird eine spiegelbildliche Anordnung der Leiterteilfolgen beiderseits der Längsachse m ermöglicht.The structure of the conductor sub-sequences 3 a, 3 b can also have correspondingly dimensioned connecting lugs of corresponding length which are of strip-like shape and consistently parallel edges, in order to simplify their formation. This allows a mirror-image arrangement of the conductor part sequences on both sides of the longitudinal axis m.
Gemäß der Darstellung in Fig. 2b ist die Struktur nach Fig. 2a auf den mit einer Öffnung 6 versehenen, äußeren Anschlußfahnen 5 jeweils mit einem Chip 11 bestückt. Die Anschlußfahnen können auf ihrer ganzen Länge oder nur im Bereich der Auflage des Chips dessen Abmessung aufweisen.According to the illustration in FIG. 2b, the structure according to FIG. 2a is each equipped with a chip 11 on the outer connecting lugs 5 provided with an opening 6 . The connecting lugs can have their dimensions over their entire length or only in the area of the support of the chip.
Fig. 2c zeigt die Struktur der Fig. 2b, bei welcher zum Aufbringen eines Kontaktbügels die obere Chip-Elektrode und die vorgegebene obere Fläche der inneren Anschlußfahne 8 jeweils mit Lötpaste 7 beschichtet sind. FIG. 2c shows the structure of FIG. 2b, in which the upper chip electrode and the predetermined upper surface of the inner terminal lug 8 are each coated with solder paste 7 in order to apply a contact clip.
In Fig. 3a ist in Draufsicht die Anordnung von Kontaktbügeln 12 in einem Endlosband und in Fig. 3b ist ein Kontaktbügel in Seitenansicht dargestellt. Die im Endlosband ausgebildeten Kontaktbügel sind in der Teilung der Kontaktlochreihen 2 des Leiterrahmens 1 aufgereiht. Der Kontaktbügel 12 weist einen Dehnungsbogen 13 auf zur Aufnahme von Wärmedehnungen bei Verfahrens- und Betriebstemperaturen. Mit dem kürzeren Abschnitt im Anschluß an den Dehnungsbogen 13 wird der Kontaktbügel 12 auf der inneren Anschlußfahne 8 und mit dem, eine Knickstelle 14, d. h. eine Abwinkelung aufweisenden, längeren Abschnitt auf dem Chip 11 befestigt. Dazu ist die Knickstelle so bemessen, daß beiderseits der linienförmigen Auflage derselben ein Spalt gebildet wird, in welchen das Lotmetall beim Erwärmen aufgrund seiner Oberflächenspannung eindringt. Diese Ausbildung des Kontaktbügels 12 ermöglicht gleichzeitig einen Ausgleich der Maßtoleranzen der unter dem Bügel befindlichen Schichten und Teile.In Fig. 3a in plan view the arrangement of the contact bridges 12 in an endless belt and in Fig. 3b is a contact clip is shown in side view. The contact brackets formed in the endless belt are lined up in the division of the contact hole rows 2 of the lead frame 1 . The contact bracket 12 has an expansion curve 13 for absorbing thermal expansion at process and operating temperatures. With the shorter section following the expansion bend 13 , the contact bracket 12 is fastened on the inner connecting lug 8 and with the longer section, which has a kink 14 , ie an angle, on the chip 11 . For this purpose, the kink is dimensioned such that a gap is formed on both sides of the linear support thereof, into which the solder metal penetrates when heated due to its surface tension. This configuration of the contact bracket 12 also enables a compensation of the dimensional tolerances of the layers and parts located under the bracket.
In Fig. 4a ist in Draufsicht das aus den Anschlußfahnen 5, 8, dem Chip 11 und dem Kontaktbügel 12 gebildete System (ohne Verkapselung) im Leiterrahmen 1 dargestellt. Die Figur zeigt auch bei den beiderseits des linken der drei Systeme angebrachten Haltestreifens 10 vorgesehene Fortsätze 10a zur vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens betreffend die mechanische Halterung der Verkapselung im Leiterrahmen. In Fig. 4b ist in Seitenansicht eines der Systeme mit abgebrochenen Anschlußfahnen 5, 8 gezeigt.In Fig. 4a in plan view, the bracket 12 and the contact system formed shown from the terminal lugs 5, 8, the chip 11 (without encapsulation) in the lead frame 1. The figure also shows extensions 10 a provided on both sides of the left of the three systems holding strip 10 for the advantageous development of the method relating to the mechanical mounting of the encapsulation in the lead frame. In Fig. 4b a side view of one of the systems with broken connection lugs 5 shown. 8
Fig. 5 betrifft das verfahrensgemäß vorgesehene Bauelement mit Verkapselung 15 und in einer zwischen Haltestreifen 10 gehalterten Anordnung 17 im Leiterrahmen 1. Die Darstellung macht deutlich, daß die Verkapselung 15 im jeweiligen Endbereich ihrer Längsausdehnung die Aussparung 4 zwischen Haltestreifen 10 und Anschlußfahnen 5, 8 überspannt und geringfügig so weit über den jeweiligen Haltestreifen 10 greift, daß nach dem Abtrennen der Bauelemente aus dem Leiterrahmen 1 diese noch in demselben mechanisch stabil verbleiben und in weiteren Prozeßschritten im Verfahrenstakt bearbeitbar sind. Anstatt die Haltestreifenkanten teilweise zu umschließen, kann die Verkapselung 15 auch so ausgebildet sein, daß sie an Haltestreifen 10 vorgesehene Fortsätze 10a einschließt. Diese können eine Ausladung von etwa 0,2 bis 0,5 mm haben und leicht aus der Preßmasse ausgebrochen werden. Die Figur zeigt weiter den Ansatz eines Trennstempels 16 zur galvanischen Trennung der Bauelemente aus dem Leiterrahmen 1. Der Stempel wird so angesetzt, daß am Übergang der Anschlußfahnen 5, 8 zum jeweiligen Kammrücken ein Abschnitt sowohl der Anschlußfahnen als auch der Kammrücken herausgetrennt und damit die ersteren gekürzt und separiert werden. Fig. 5, the method provided in accordance with the encapsulation device 15 and in a retained between the retaining strip 10 assembly 17 relates to lead frame 1. The illustration makes it clear that the encapsulation 15 in the respective end region of its longitudinal extent spans the recess 4 between the holding strip 10 and the connecting tabs 5, 8 and extends slightly so far over the respective holding strip 10 that after the components have been separated from the lead frame 1 they are still in the same remain mechanically stable and can be processed in further process steps in the process cycle. Instead of partially enclosing the retaining strip edges, the encapsulation 15 can also be designed such that it includes projections 10 a provided on retaining strips 10 . These can have a projection of about 0.2 to 0.5 mm and can easily be broken out of the molding compound. The figure further shows the approach of a separating stamp 16 for the electrical isolation of the components from the lead frame 1 . The stamp is placed in such a way that at the transition of the connecting lugs 5, 8 to the respective ridge back a section of both the connecting lugs and the back of the comb are separated out, and thus the former are shortened and separated.
Schließlich zeigen die Fig. 6a, 6b im Querschnitt je eine Ausführungsform von Bauelementen mit durch Biegen in an sich bekannter Vorrichtung ausgebildeten Anschlußfahnen. Dabei ist jeweils an einer Anschlußfahne die erste (19, 21) und an der anderen Anschlußfahne die weitere und letzte Abwicklung zur J-Form (20) bzw. zu S- oder Z-ähnlicher Form (22) dargestellt. Finally, FIGS. 6a, 6b each show in cross section an embodiment of components with connecting lugs formed by bending in a device known per se. The first ( 19, 21 ) and the other and the further processing of the J-shape ( 20 ) or the S- or Z-like shape ( 22 ) are shown on a connecting lug.
Das Verfahren ist nicht auf das Herstellen von Bauelementen mit zwei Anschlußfahnen beschränkt. Für Ausführungsformen mit z. B. drei Anschlußfahnen, von welchen zwei für einen Laststromkreis und eine für einen Steuerstromkreis vorgesehen sein können, kann beispielsweise die Anschlußfahne der Leiterteilfolge 3b in Längsrichtung in einem breiteren, streifenförmigen Laststromanschluß und in einem dazu im Abstand befindlichen, schmalen Steuerstromanschluß ausgebildet werden.The method is not restricted to the production of components with two connecting lugs. For embodiments with z. B. three connecting lugs, two of which can be provided for a load circuit and one for a control circuit, for example the connecting lug of the conductor sequence 3 b can be formed in the longitudinal direction in a wider, strip-shaped load current connection and in a narrow control current connection at a distance from it.
Claims (19)
- - ein Chip auf einen als Anschlußfahne vorgesehenen Zinken eines sich wiederholenden Musters einer Leiterteilfolge aufgebracht wird, welche in einem aus bandförmigem Leitermaterial bestehenden Leiterrahmen ausgebildet ist, der wenigstens eine Transportlochreihe aufweist,
- - ein Kontaktbügel mit einem Ende auf der freien Elektrode des Chips und mit dem anderen Ende auf einem weiteren Zinken angeordnet wird,
- - Chip, Kontaktbügel und Anschlußfahnen durch Löten gegenseitig verbunden werden,
- - das Chip mit Anschlußfahnen und Kontaktbügel in eine Isoliermassenverkapselung eingebettet wird, und
- - die herausragenden Enden der Anschlußfahnen vom Leiterrahmen getrennt werden,
- a chip is applied to a tine of a repeating pattern of a conductor sub-sequence provided as a connecting lug, which is formed in a conductor frame consisting of strip-shaped conductor material and having at least one row of transport holes,
- a contact bracket is arranged with one end on the free electrode of the chip and the other end on a further prong,
- - Chip, contact bracket and connection lugs are mutually connected by soldering,
- - The chip with terminal lugs and contact bracket is embedded in an insulating compound encapsulation, and
- - the protruding ends of the connection lugs are separated from the lead frame,
- - ein Leiterrahmen verwendet wird, bei dem sich wiederholende Muster der Leiterteilfolge (3a, 3b) wenigstens zwei Kammstrukturen bilden, die sich in einer Ebene gegenüberliegen, wobei ihre Anschlußfahnen senkrecht zum jeweiligen Kammrücken ausgebildet und fluchtend zueinander angeordnet sind und einen Abstand aufweisen und
- - Haltestreifen (10) parallel zu den Anschlußfahnen angeordnet sind, die zwischen benachbarten Leiterteilfolgen die Kammrücken miteinander verbinden,
- - Chip (11), Lotmetall (18) und Kontaktbügel (12) jeweils im vorbestimmten Verfahrenstakt aufgebracht und die Lötverbindungen in kontinuierlichem Durchlauf hergestellt werden,
- - das Umhüllen von Chip (11) und Anschlußfahnen (5, 8) mit der Verkapselung (15) und deren Aushärten in durch den Verfahrenstakt bestimmten Ablauf durchgeführt wird,
- - die Verkapselung so ausgeführt wird, daß eine Verankerung (17) in den benachbarten Haltestreifen erfolgt, und
- - die aus Chips (11) und Anschlußfahnen (5, 8) gebildeten Bauelemente durch Abtrennen der Anschlußfahnen vom jeweiligen Kammrücken galvanisch getrennt werden, wobei sie aufgrund der Verankerung der Verkapselung in den Haltestreifen weiter im Verbund im Leiterrahmen gehaltert werden und somit automatengerecht weiter bearbeitet werden können und dann
- - die Bauelemente durch Druck gegen die Verkapselung aus den Haltestreifen ausgedrückt und verpackt werden.
- - A lead frame is used, in which repeating patterns of the conductor sub-sequence ( 3 a, 3 b) form at least two comb structures, which lie opposite one another in a plane, their connecting lugs being formed perpendicular to the respective comb back and aligned with one another and having a distance and
- - Holding strips ( 10 ) are arranged parallel to the connecting lugs, which connect the comb backs between adjacent conductor part sequences,
- - Chip ( 11 ), solder metal ( 18 ) and contact bracket ( 12 ) each applied in the predetermined process cycle and the solder connections are made in a continuous pass,
- - The encapsulation of chip ( 11 ) and connecting lugs ( 5, 8 ) with the encapsulation ( 15 ) and their curing is carried out in the sequence determined by the process cycle,
- - The encapsulation is carried out so that an anchoring ( 17 ) takes place in the adjacent holding strip, and
- - The components formed from chips ( 11 ) and connecting lugs ( 5, 8 ) are galvanically separated by separating the connecting lugs from the respective ridges, whereby due to the anchoring of the encapsulation in the holding strips, they are further held together in the leadframe and can therefore be further processed in accordance with the machine can and then
- - The components are pressed out and packed by pressing against the encapsulation from the holding strips.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4039037A DE4039037C1 (en) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | Mfg. electronic components using conductor frame - providing retaining strips in parallel with connecting tags and encapsulating chip, solder metal and contact strap |
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DE4039037C1 true DE4039037C1 (en) | 1992-02-20 |
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ID=6419783
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DE4039037A Expired - Lifetime DE4039037C1 (en) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | Mfg. electronic components using conductor frame - providing retaining strips in parallel with connecting tags and encapsulating chip, solder metal and contact strap |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE4039037C1 (en) |
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