WO1999027554A1 - Halbleiterbauelement mit definiertem verhalten bei einem ausfall und verfahren zur herstellung eines solchen - Google Patents

Halbleiterbauelement mit definiertem verhalten bei einem ausfall und verfahren zur herstellung eines solchen Download PDF

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Martin MÄRZ
Horst Schmid
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Infineon Technologies Ag
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Definitions

  • the invention relates to a semiconductor component and in particular a semiconductor switch with defined behavior in the event of a failure, and to a method for producing such a semiconductor component.
  • Switches are becoming increasingly widespread in automotive and industrial electronics.
  • the so-called “smart” switches are characterized by extensive, integrated protective circuits against overvoltage, overcurrent and overtemperature, so that in many cases an additional protection of the circuit can be dispensed with.
  • the aim of the present invention is therefore to create a semiconductor component with a defined fuse characteristic in the event of a failure and to specify a production method therefor.
  • the solution to the problem according to the invention is to use the bond wire or wires between a contact area on the semiconductor substrate and the external connection or the connection pins of the component as a fuse, but to ensure a defined tripping characteristic by means of a targeted structural design.
  • the wire guide is designed so that the bond wire occurs at one point on the surface of the molding compound, so that melting of the wire is possible and
  • a semiconductor component according to the present invention which comprises a semiconductor substrate with one or more contact areas and one or more external connections, the contact areas of the semiconductor substrate being contacted with a respective external connection via at least one bonding wire and the semiconductor component being cast in a molding compound, is characterized in that at least one of the bonding wires is exposed on a surface of the molding compound and is dimensioned such that it melts at a predetermined current strength, the surface being such that the molten bonding wire flows off.
  • the surface of the molding compound has a depression or a notch or a bead on one edge, in which at least one of the bonding wires is exposed.
  • At least one of the bond wires preferably comprises a first and a second bond wire section, which are connected to one another via an intermediate island, the bond wire section, which is connected to the outer connection, being exposed.
  • Wire cross section of the bond wires adapted to the desired fuse characteristic.
  • the bonding wires are particularly advantageous as a fuse.
  • the method according to the invention for producing a semiconductor component which comprises a semiconductor substrate with one or more contact areas and one or more external connections, the contact areas of the semiconductor substrate being contacted with a respective external connection via at least one bonding wire, with the steps: securing the semiconductor substrate to one Basic structure, contacting the contact areas of the semiconductor substrate with a respective external connection with at least one bonding wire and potting the semiconductor component with a molding compound in a pressing tool, so that the semiconductor substrate is hermetically sealed, is characterized in that the bonding wire is shaped in this way when the external connection is connected to the semiconductor substrate is that the bond wire protrudes beyond the surface of the semiconductor component and presses against the pressing tool during casting.
  • La and lb shows the structure of an embodiment of the semiconductor device according to the invention in cross section or in plan view.
  • FIG. 2 shows the structure of a further embodiment of the semiconductor component according to the invention in cross section.
  • 3a and 3b show the structure of a further embodiment of the semiconductor component according to the invention in cross section or in plan view.
  • 4a and 4b show the structure of a further embodiment of the semiconductor component according to the invention in cross section or in plan view.
  • Fig. La shows a first embodiment of the semiconductor device according to the invention in cross section.
  • the semiconductor component shown comprises a semiconductor substrate 1 which is attached directly to a leadframe 2 in an electrically conductive manner or via an insulator (not shown).
  • a voltage is applied to the semiconductor substrate 1 via external connections 3, or a voltage is tapped from the semiconductor substrate 1 via the external connections 3.
  • the external connections 3 are connected to contact areas (not shown) on the semiconductor substrate 1 via bond wires 11.
  • the molding compound 4 is initially liquid and hardens after a given time, so that it maintains the shape then achieved.
  • the shape of the molding compound 4 is determined by a pressing tool.
  • the pressing tool specifies the surface 5 of the molding compound 4 at the end of the curing process.
  • the bonding wire when the connection is made from the contact areas on the semiconductor substrate 1 to the external connections 3, the bonding wire is bent via at least one bonding wire 11 to form a bonding loop 6, which is pulled somewhat beyond the later surface 5 of the molding compound 4.
  • the loop 6 is shown in dashed lines in FIG. 1 a, as it is formed by the pressing tool before pressing.
  • the loop 6 springs against the pressing tool (not shown), so that the bonding wire 11 comes to rest securely on the molding compound surface 5 of the finished component.
  • the bonding wire 11 remains in contact with the pressing tool and is thus safely exposed on the finished component 5 of the finished component. If the bonding wire 11 melts when the component is overloaded and fails, the metal can emerge from an opening 7 in the molding compound 4 and interrupt the electrical connection to the contact areas on the semiconductor substrate 1.
  • the surface 5 of the semiconductor component is shown in plan view in FIG. 1b.
  • the expansion of the semiconductor 1 in the molding compound 3 is shown in dashed lines.
  • Pressing compound 3 is followed by lead frame 2, which acts as a and heat sink.
  • the external connections 3 shown at the bottom in FIG. 1b end in the molding compound 4 “blindly” and are connected to contact areas on the semiconductor substrate 1 via bonding wires 11 in the sealing compound 4, shown partly in broken lines.
  • the bond wires come in
  • the surface 5 of the component is flat, and the loops 6 appear on the upper level in FIGS. 1 a and 1 b.
  • the exit point 7 of the bonding wire 11 can also be placed in a depression 8 in the surface 5.
  • Fig. 2 Such an embodiment is shown in Fig. 2.
  • an ejector brand of the component can be used, which has the advantage that no additional manufacturing step is required.
  • FIGS. 3a and 3b A further embodiment of the semiconductor component according to the invention is shown in FIGS. 3a and 3b. Since the components are installed in the predominant number of cases either in a horizontal or in a vertical position, it may be the case that the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts liquid metal does not drain, because the place where the bonding wire 11 melts
  • Wire 11 melts at a lower position than the surroundings.
  • the component is shown in a "horizontal” position in FIG. 3a; “vertical” means that the component is rotated by + or -90 ° about an axis perpendicular to the drawing plane in FIG. 3a.
  • this case is avoided by a suitably shaped bead 9 in the molding compound 4.
  • the bead 9 has essentially the shape of a quarter circle and is arranged on an edge of the molding compound 4. This ensures drainage of the liquid metal both in the case of horizontal and vertical installation of the component, because in both cases the opening 7 in the surface on which the bonding wire 11 emerges is in the middle of an inclined surface, so that liquid metal can flow freely from the bond wire 11.
  • the bead 9 limited to part of the molding compound, d. H. the bead 9 does not have to extend over an entire edge. Even when the bead extends only over part of the edge of the molding compound, however, an interruption of the current path is ensured in almost any installation position.
  • FIGS. 4a and 4b Another embodiment of the invention is shown in FIGS. 4a and 4b.
  • a notch 10 is provided in the surface 5, which represents a semicircle in cross section.
  • Other forms of cross S chnitts the notch 10 as that of a triangle are also possible.
  • the notch 10 is shown arranged in a lower third of the housing or the molding compound 4. The ultimately selected position of the notch 10 depends on the precise specifications of the housing, ie on whether it is a housing of the type TO-220AB, TO-220AA, TO-220C, SOT-186 or the like.
  • connection pin 3 is connected to a plurality of bonding wires 11 with contact areas on the semiconductor substrate 1.
  • 3b and 4b therefore, a plurality of bonding wires 11 are shown, which are connected by an external connection 3 to a plurality of contact regions on the semiconductor.
  • an intermediate step is provided in connecting the contact areas of the semiconductor to the external connections.
  • the bond wire or wires 11 have a first bond wire section 13 and a second bond wire section 14.
  • the first bond wire section 13 is drawn from the external connection 3
  • the second bond wire section 14 is drawn from the chip 1 onto an intermediate island 12 in the lead frame 2.
  • This intermediate island 12 can also be an unused connection pin 3. A penetration of moisture to the chip 1 is thus reliably avoided: the moisture could, if at all, only between the actual external connection 3 and the intermediate island 12, i. H. on the first bond wire
  • the embodiment with the intermediate island 12 according to FIG. 5 enables a very flexible solution.
  • the bond wires 14 are pulled from the chip 1 onto the intermediate island 12, from there then only one bond wire 13 - dimensioned according to the desired tripping characteristic - can be pulled from the intermediate island 12 to the external connection 3.
  • the total cross-section of the bond wire or wires 11 reaches a cross-section which only allows melting at very high current strengths, it is also possible to achieve the fuse behavior according to the invention directly by deliberately weakening 15 the or the external connections 3 according to FIG. 6.
  • the external connection 3 is reduced in cross section at a predetermined point to a predetermined extent as shown in FIG.
  • the degree of reduction in the cross section of the external connection 3 at the weakening 15 depends on the maximum permissible current and the material used for the external connection 3.

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Abstract

Es wird ein Halbleiterbauelement vorgeschlagen, das ein Halbleitersubstrat (1) mit einem oder mehreren Kontaktgebieten und einen oder mehrere Außenanschlüsse (3) umfaßt, wobei die Kontaktbereiche des Halbleitersubstrats (1) mit einem jeweiligen Außenanschluß (3) über wenigstens einen Bonddraht (11, 13, 14) kontaktiert sind und das Halbleiterbauelement in einer Preßmasse (4) eingegossen ist, und welches dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens einer der Bonddrähte (11, 13, 14) an einer Oberfläche (5) der Preßmasse (4) freiliegt und so dimensioniert ist, daß er bei einer vorgegebenen Stromstärke schmilzt, wobei die Oberfläche (5) derart beschaffen ist, daß der geschmolzene Bonddraht (11, 13, 14) abfließt. Bei dem Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements wird der Bonddraht (11, 13, 14) beim Verbinden des Außenanschlusses (3) mit dem Halbleitersubstrat (1) so geformt, daß der Bonddraht (11, 13, 14) über die Oberfläche (5) des Halbleiterbauelements übersteht und beim Vergießen des Halbleiterbauelements in einem Preßwerkzeug gegen das Preßwerkzeug drückt.

Description

Beschreibung
Halbleiterbauelement mit definiertem Verhalten bei einem Ausfall und Verfahren zur Herstellung eines solchen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement und insbesondere einen Halbleiterschalter mit definiertem Verhalten bei einem Ausfall sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelements.
Halbleiterschalter finden heute eine immer raschere Verbreitung in der Kfz- und Industrie-Elektronik. Die sogenannten "smarten" Schalter zeichnen sich dabei durch umfangreiche, integrierte Schutzschaltungen gegen Überspannung, Überstrom und Übertemperatur aus, so daß in vielen Fällen auf eine zusätzliche Absicherung des Stromkreises verzichtet werden kann.
Bei den heute üblichen Halbleiter-Bauelementen in Gehäusen mit harter Vergußmasse (z.B. TO-220) führt eine extreme Überlastung im allgemeinen zu einem explosionsartigen Platzen des Gehäuses und damit zu einer Bonddraht-/Stromkreis- Unterbrechung. Es gibt in der Praxis aber einen sehr weiten Strombereich, in dem es nach einem Versagen des Schalters zwar zu einem Schmelzen des Bonddrahtes kommt, in dem durch die Preßmasse gebildeten Kanal aber für undefinierbar lange Zeiten eine leitfähige Verbindung aus flüssigem Aluminium bestehen bleibt. Im Extremfall ist der Energieumsatz bei durchlegiertem Chip so hoch, daß für mehrere Sekunden eine offene Flamme am Baustein entsteht - trotz der eigentlich nicht ent- flammbaren Preßmasse. Eine definierte Auslösecharakteristik im Sinne einer Schmelzsicherung ist damit nicht gegeben.
Gerade bei sicherheitsrelevanten Anwendungen im Kfz-Bereich stellt dies jedoch einen erheblichen Nachteil dar und beeinträchtigt den Einsatz solcher Bauelemente, da smarte Schalter zwar geschützt sind, aber in dem - wenn auch unwahrscheinlichen - Fall, daß der Schalter doch einmal versagt, die Situation nicht vorhersagbar ist und damit auch keine geeigneten Gegenmaßnahmen eingeplant werden können. Mit anderen Worten, es ist beim heutigen Stand der Technik ein definiertes Sicherungsverhalten (= Unterbrechung des Stromkreises) beim Versagen eines Bauelements der genannten Art nicht gewährleiste .
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Halbleiterbauelement mit definierter Sicherungscharakteristik bei einem Ausfall zu schaffen sowie ein Herstellungsverfahren dafür anzugeben.
Dieses Ziel wird erreicht mit einem Halbleiterbauelement nach
Anspruch 1 und einem Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungs- formen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Lösung des Problems besteht darin, den oder die Bonddrähte zwischen einem Kontaktbereich auf dem Halbleitersubstrat und dem Außenanschluß oder die Anschlußpins des Bauelements als Schmelzsicherung zu verwenden, dabei aber durch gezielte konstruktive Gestaltung für eine defi- nierte Auslösecharakteristik zu sorgen. Erfindungsgemäß wird dazu die Drahtführung so gestaltet, daß der Bonddraht an einer Stelle an die Oberfläche der Preßmasse tritt, so daß ein Abschmelzen des Drahtes möglich ist und die
Bildung eines leitfähigen Kanals aus flüssigem Metall inner- halb des Gehäuses vermieden wird.
Ein Halbleiterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung, das ein Halbleitersubstrat mit einem oder mehreren Kontakt- gebieten und einen oder mehrere Außenanschlüsse umfaßt, wo- bei die Kontaktbereiche des Halbleitersubstrats mit einem jeweiligen Außenanschluß über wenigstens einen Bonddraht kontaktiert sind und das Halbleiterbauelement in einer Preßmasse eingegossen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Bonddrähte an einer Oberfläche der Preß- masse freiliegt und so dimensioniert ist, daß er bei einer vorgegebenen Stromstärke schmilzt, wobei die Oberfläche derart beschaffen ist, daß der geschmolzene Bonddraht abfließt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist bei dem erfin- dungsgemäßen Halbleiterbauelement die Oberfläche der Preßmasse eine Vertiefung oder eine Kerbe oder an einer Kante eine Sicke auf, in der mindestens einer der Bonddrähte frei- liegt .
Vorzugsweise umfaßt mindestens einer der Bonddrähte einen ersten und einen zweiten Bonddraht-Abschnitt , die über eine Zwischeninsel miteinander verbunden sind, wobei der Bonddraht-Abschnitt freiliegt, der mit dem Außenanschluß verbunden ist . Um ein Schmelzen bei großem Strom zu gewährleisten, wird der
Drahtquerschnitt der Bonddrähte der gewünschten Sicherungscharakteristik angepaßt .
Wegen der geringen Drahtquerschnitte und dem niedrigen
Schmelzpunkt (ca. 660°C) des in der Leistungselektronik allgemein verwendeten Bonddraht-Materials Aluminium eignen sich die Bonddrähte besonders vorteilhaft als Schmelzsicherung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Halblei- terbauelements, das ein Halbleitersubstrat mit einem oder mehreren Kontaktgebieten und einen oder mehrere Außenanschlüsse umfaßt, wobei die Kontaktbereiche des Halbleitersubstrats mit einem jeweiligen Außenanschluß über wenigstens einen Bonddraht kontaktiert sind, mit den Schritten: Befestigen des Halbleitersubstrats an einer Grundstruktur, Kontaktieren der Kontaktbereiche des Halbleitersubstrats mit einem jeweiligen Außenanschluß mit wenigstens einem Bonddraht und Vergießen des Halbleiterbauelements mit einer Preßmasse in einem Preßwerkzeug, so daß das Halbleitersubstrat hermetisch eingeschlossen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bonddraht beim Verbinden des Außenanschlusses mit dem Halbleitersubstrat so geformt wird, daß der Bonddraht über die Oberfläche des Halbleiterbauelements übersteht und beim Vergießen gegen das Preßwerkzeug drückt.
Die Erfindung wird zum besseren Verständnis im folgenden unter Angabe von weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu- tert. Fig. la und lb zeigt den Aufbau einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements im Querschnitt bzw. in Draufsicht.
Fig. 2 zeigt den Aufbau einer weiteren Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements im Querschnitt .
Fig. 3a und 3b zeigt den Aufbau einer weiteren Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements im Quer- schnitt bzw. in Draufsicht.
Fig. 4a und 4b zeigt den Aufbau einer weiteren Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements im Querschnitt bzw. in Draufsicht.
Fig. 5 und 6 zeigen den Aufbau jeweils einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements in Draufsicht.
Fig. la zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements im Querschnitt. Das dargestellte Halbleiterbauelement umfaßt ein Halbleitersubstrat 1, das direkt elektrisch leitend oder über einen (nicht dargestellten) Isolator an einem Leadframe 2 befestigt ist. An das Halbleitersubstrat 1 wird über Außenanschlüsse 3 eine Spannung angelegt, bzw. es wird an dem Halbleitersubstrat 1 eine Spannung über die Außenanschlüsse 3 abgegriffen. Die Außenanschlüsse 3 werden mit (nicht dargestellten) Kontaktbereichen auf dem Halbleitersubstrat 1 über Bonddrähte 11 verbunden. Zum Schutz des Halbleitersubstrats 1 und der Bonddrähte 11 wird der gesamte Aufbau des Bauelements mit seinen Außenanschlüssen 3 in einer Preßmasse 4 eingegossen. Die Preßmasse 4 ist dazu zunächst flüssig und härtet nach einer gegebenen Zeit aus, so daß sie die dann erreichte Form beibehält. Die Form der Preßmasse 4 wird durch ein Preßwerkzeug bestimmt. Das Preßwerkzeug gibt die Oberfläche 5 der Preßmasse 4 am Ende des Aushärteprozesses vor.
Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung der Verbindung von den Kontaktbereichen auf dem Halbleitersubstrat 1 mit den Außenanschlüssen 3 über jeweils mindestens einen Bonddraht 11 der Bonddraht zu einem Bond-Loop 6 gebogen, der etwas über die spätere Oberfläche 5 der Preßmasse 4 hinausgezogen ist . Der Loop 6 ist in Fig. la gestrichelt so dargestellt, wie er vor dem Anpressen durch das Preßwerkzeug geformt ist . Beim Umpressen des Bausteins federt der Loop 6 gegen das (nicht dargestellte) Preßwerkzeug, so daß der Bonddraht 11 sicher an der Preßmassen-Oberfläche 5 des fertigen Bauteils zu liegen kommt. Beim Aushärten bleibt der Bonddraht 11 in Kontakt mit dem Preßwerkzeug und liegt bei dem fertigen Bauteil also sicher frei an dessen Oberfläche 5. Schmilzt nun der Bonddraht 11 bei Überlastung und Versagen des Bauelementes, so kann das Metall aus einer Öffnung 7 in der Preßmasse 4 austreten und die elektrische Verbindung zu den Kontaktbereichen auf dem Halbleitersubstrat 1 unterbrechen.
Die Oberfläche 5 des Halbleiterbauelements ist in Draufsicht in Fig. lb dargestellt. Die Ausdehnung des Halbleiters 1 in der Preßmasse 3 ist gestrichelt gezeigt. Am oberen Ende der
Preßmasse 3 schließt sich der Leadframe 2 an, der als Befe- stigung und Kühlkörper dient. Die unten in der Fig. lb gezeigten Außenanschlüsse 3 enden in der Preßmasse 4 "blind" und sind über - teilweise gestrichelt dargestellte - Bonddrähte 11 in der Vergußmasse 4 mit Kontaktbereichen auf dem Halbleitersubstrat 1 verbunden. Die Bonddrähte treten in
Öffnungen 7 aus der Preßmasse 4 an die Oberfläche 5 und liegen frei. So ist sichergestellt, daß bei einem Schmelzen des Bonddrahtes 11 aufgrund eines zu großen Stromes das flüssig gewordene Metall abfließen kann und somit die Verbindung von den Außenanschlüssen 3 zu den Kontaktbereichen des Halbleiters 1 sofort unterbrochen wird. Dadurch wird eine Beschädigung anderer Bauelemente zuverlässig vermieden.
In der in Fig. la und lb gezeigten Ausfuhrungsform der Er- findung ist die Oberfläche 5 des Bauelements eben, und die Loops 6 treten in der oberen Ebene in Fig. la und lb an die Oberfläche. Stört jedoch bei bestimmten Anwendungen die "Kontaktstelle" an der Bauteil-Oberfläche 5 - beispielsweise bei einer Fixierung des Bauteils mit metallischen Feder- Clips - so kann die Austrittsstelle 7 des Bonddrahtes 11 auch in eine Vertiefung 8 in der Oberfläche 5 gelegt werden. Eine solche Ausfuhrungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei kann als Vertiefung z.B. eine Auswerfer-Marke des Bauelements verwendet werden, was den Vorteil hat, daß kein zu- sätzlicher Fertigungsschritt erforderlich wird.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements ist in Fig. 3a und 3b gezeigt. Da die Bauteile in der überwiegenden Anzahl der Fälle entweder in hori- zontaler oder in vertikaler Position eingebaut werden, kann es sein, daß im Falle des Schmelzens des Bonddrahtes 11 das flüssige Metall nicht abfließt, da die Stelle, an der der
Draht 11 schmilzt, an einer tieferen Position als die Umgebung liegt. (Das Bauelement ist in Fig. 3a in „horizontaler" Lage gezeigt; „vertikal" bedeutet, daß das Bauelement um ei- ne senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 3a stehende Achse um + oder -90° gedreht wird.) Das hätte zur Folge, daß der Strompfad nicht wie gewünscht unterbrochen wird. Bei der in Fig. 3a und 3b gezeigten Ausfuhrungsform wird dieser Fall durch eine geeignet geformte Sicke 9 in der Preßmasse 4 ver- mieden. Die Sicke 9 hat im wesentlichen die Form eines Viertelkreises und ist an einer Kante des Preßmasse 4 angeordnet . Dadurch wird sowohl bei horizontalem als auch bei vertikalem Einbau des Bauelements ein Ablaufen des flüssigen Metalls sichergestellt, denn in beiden Fällen befindet sich die Öffnung 7 in der Oberfläche, an der der Bonddraht 11 nach außen tritt, in der Mitte einer geneigten Fläche, so daß flüssiges Metall vom Bonddraht 11 ungehindert abfließen kann.
Wie aus der Draufsicht in Fig. 3b hervorgeht, kann die Sicke
9 auf einen Teil der Preßmasse beschränkt sein, d. h. die Sicke 9 muß sich nicht über eine ganze Kante erstrecken. Auch bei Erstreckung der Sicke nur über einen Teil der Kante der Preßmasse ist jedoch eine Unterbrechung des Strompfades bei nahezu beliebiger Einbaulage gewährleistet.
Eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung ist in Fig. 4a und 4b gezeigt. Statt einer Vertiefung 8 in der Oberfläche 5 wie in Fig. 2 ist in der Ausfuhrungsform nach Fig. 4a und 4b eine Kerbe- 10 in der Oberfläche 5 vorgesehen, die im Querschnitt einen Halbkreis darstellt. Andere Formen des Quer- Schnitts der Kerbe 10 wie die eines Dreiecks sind ebenfalls möglich. In Fig. 4b ist die Kerbe 10 in einem unteren Drittel des Gehäuses bzw. der Preßmasse 4 angeordnet dargestellt. Die letztendlich gewählte Lage der Kerbe 10 hängt dabei von den genauen Vorgaben des Gehäuses ab, d. h. davon, ob es ein Gehäuse vom Typ TO-220AB, TO-220AA, TO-220C, SOT- 186 o. ä. ist .
Die Erfindung ist auch anwendbar bei Hochstrom-Transistoren, bei denen ein Anschlußpin 3 mit mehreren Bonddrähten 11 mit Kontaktbereichen auf dem Halbleitersubstrat 1 verbunden ist . Daher sind in Fig. 3b und 4b mehrere Bonddrähte 11 gezeigt, die von einem Außenanschluß 3 mit mehreren Kontaktbereichen auf dem Halbleiter verbunden sind.
An der thermisch hoch belasteten Kontaktfläche zwischen Bonddraht 11 und Preßmasse 4 besteht die Gefahr des Eindringens von Feuchtigkeit in das Bauelement . Daher wird in der Ausfuhrungsform nach Fig. 5 ein Zwischenschritt bei der Ver- bindung der Kontaktbereiche des Halbleiters mit den Außenanschlüssen vorgesehen. Dabei weise der oder die Bonddrähte 11 einen ersten Bonddraht-Abschnitt 13 und einen zweiten Bonddraht-Abschnitt 14 auf. Der erste Bonddraht-Abschnitt 13 wird vom Außenanschluß 3, der zweite Bonddraht-Abschnitt 14 wird vom Chip 1 auf eine Zwischeninsel 12 im Leadframe 2 gezogen. Diese Zwischeninsel 12 kann auch ein unbenutzter Anschlußpin 3 sein. Ein Vordringen von Feuchtigkeit zum Chip 1 wird damit sicher vermieden: die Feuchtigkeit könnte sich, wenn überhaupt, nur zwischen dem eigentlichen Außenanschluß 3 und der Zwischeninsel 12, d. h. am ersten Bonddraht-
Abschnitt 13 ausbreiten. Gerade bei Bausteinen mit mehreren, im allgemeinen auch unterschiedlich langen Bonddrähten 11 zwischen Halbleiter 1 und Außenanschluß 3 kann die Einstellung eines definierten Auslösestroms, d. h. eines Stromes, bei dem die Verbindung unterbrochen wird, problematisch sein. Die Ausfuhrungsform mit der Zwischeninsel 12 nach Fig. 5 ermöglicht aber eine sehr flexible Lösung. Dazu werden die Bonddrähte 14 vom Chip 1 auf die Zwischeninsel 12 gezogen, von dort kann dann nur ein - entsprechend der gewünschten Auslösecharakteristik dimensionierter - Bonddraht 13 von der Zwischeninsel 12 zum Außenanschluß 3 gezogen werden.
Erreicht der Gesamtquerschnitt des oder der Bonddrähte 11 einen Querschnitt, der ein Schmelzen erst bei sehr großen Stromstärken zuläßt, ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Sicherungsverhalten direkt durch eine gezielte Schwächung 15 des oder der Außenanschlüsse 3 gemäß Fig. 6 zu erreichen. Dazu wird der Außenanschluß 3 an einer vorgegebenen Stelle in einem vorgegebenen Maß wie in Fig. 6 gezeigt im Querschnitt reduziert. Das Maß der Reduzierung des Querschnitts des Außenanschlusses 3 an der Schwächung 15 hängt dabei von dem maximal zulässigen Strom sowie dem für den Außenanschluß 3 verwendeten Material ab.

Claims

Patentansprüche :
1. Halbleiterbauelement, das ein Halbleitersubstrat (1) mit einem oder mehreren Kontaktgebieten und einen oder mehrere Außenanschlüsse (3) umfaßt, wobei die Kontaktbereiche des Halbleitersubstrats (1) mit einem jeweiligen Außenanschluß (3) über wenigstens einen Bonddraht (11, 13, 14) kontaktiert sind und das Halbleiterbauelement in einer Preßmasse (4) eingegossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens einer der Bonddrähte (11, 13, 14) an einer Oberfläche (5) der Preßmasse (4) freiliegt und so dimensioniert ist, daß er bei einer vorgegebenen Stromstärke schmilzt, wobei die Oberfläche (5) derart beschaffen ist, daß der ge- schmolzene Bonddraht (11, 13, 14) abfließt.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Oberfläche (5) der Preßmasse (4) eine Vertiefung (8) aufweist, in der mindestens einer der Bonddrähte (11, 13, 14) freiliegt.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Oberfläche (5) der Preßmasse (4) eine Kerbe (10) aufweist, in der mindestens einer der Bonddrähte (11, 13, 14) freiliegt .
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, d a d u r-c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Oberfläche (5) der Preßmasse (4) eine Sicke (9) an einer
Kante aufweist, in der mindestens einer der Bonddrähte (11,
13, 14) freiliegt.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens einer der Bonddrähte (11, 13, 14) einen ersten (13) und einen zweiten Bonddraht-Abschnitt (14) aufweist, die über eine Zwischeninsel (12) miteinander verbunden sind, wobei der Bonddraht-Abschnitt (13) freiliegt, der mit dem Außenanschluß (3) verbunden ist.
6. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Drahtdurchmesser der Bonddrähte (11, 13, 14) kleiner als etwa 500 μm ist.
7. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bonddrähte (11, 13, 14) aus einem Material mit niedrigem Schmelzpunkt bestehen, wobei der Schmelzpunkt insbesondere bei ca. 660°C liegt.
8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Bonddraht-Material Aluminium ist.
9. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, das ein Halbleitersubstrat (1) mit einem oder mehreren Kontakt- gebieten und einen oder mehrere Außenanschlüsse (3) umfaßt, wobei die Kontaktbereiche des Halbleitersubstrats (1) mit einem jeweiligen Außenanschluß (3) über wenigstens einen Bonddraht (11, 13, 14) kontaktiert sind, mit den Schritten: Befestigen des Halbleitersubstrats (1) an einer Grundstruktur (2) ,
Kontaktieren der Kontaktbereiche des Halbleitersubstrats (1) mit einem jeweiligen Außenanschluß (3) mit wenigstens einem Bonddraht (11, 13, 14), Vergießen des Halbleiterbauelements in einem Preßwerkzeug mit einer Preßmasse (4) , so daß das Halbleitersubstrat (1) hermetisch eingeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Bonddraht (11, 13, 14) beim Verbinden des Außenanschlus- ses (3) mit dem Halbleitersubstrat (1) so geformt wird, daß der Bonddraht (11, 13, 14) über die Oberfläche (5) des Halbleiterbauelements übersteht und beim Vergießen gegen das Preßwerkzeug drückt .
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