DE2159530A1

DE2159530A1 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, Halbleiteranordnung und metallenes Leitergitter zur Anwendung bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE2159530A1
Application number: DE19712159530
Authority: DE
Inventors: Djuurd Anne Geertruid; Water Johannes Theodoras van de; Nijmegen Kamerbeek (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-12-17
Filing date: 1971-12-01
Publication date: 1972-07-13
Also published as: IT943262B; JPS5135349B1; FR2118154A1; DE2159530B2; CA933673A; NL7018378A; DE2159530C3; FR2118154B1; GB1372216A; US3842492A

Description

PHN'. 53 2

GÜNTHER M. DAVID

Patentassessor

Anmelder: N. V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN Akte, PHN- 5324

Anmeldung vom· 29· ΈθΎ» 1971

"Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, Halbleiteranordnung und metallenes Leitergitter zur Anwendung bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung."

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, wobei ein aus einem Metallstreifen gebildetes Leitergitter verwendet wird, dessen Leiter an einem Ende in ein Unterstützungselement aufgenommen sind und am anderen Ende mittels Drähte mit Kontaktfliehen eines auf einem Träger befestigten Halbleiterkörpers verbunden werden, wonach eine Kunststoffhülle angebracht wird.

Beim Herstellen von Halbleiteranordnungen mit einer Kunststoffhülle und einem Halbleiterkörper, wie einer inte« grierten Schaltung, wird das Leitergitter meistens aus einem Metallstreifen geätzt. Diese Herstellungstechnik ermöglicht

209829/0863

- 2 - PHN.5324.

eine verhältnisrnSssig grosse Feinheit des Leitermusters. Di·.Leiterbreite und der Abstand zwischen den Leitern liegt dabei in der Grossanordnung der Materialstärke, beispielsweise in der Grössenordnung von einigen hundert Mikron. Der Nachteil des Aetzverfahrens ist, dass die Herstellungskosten verhHltnisraässig hoch sind.

Eine wesentlich billigere Herstellungstechnik für die Leitergitter ist das Stanzen aus einem Metallstreiren· Bei einem feinen Leitermuster ist die Stanztechnik fUr Massenfertigung Jedoch nicht anwendbar und· zwar wegen des starken Verschleissea des ftusseret klein bemessenen Stanzwerkzeugs·

Die Anforderungen an ein Leitergitter sind u.a.: Ii ein möglichst kurzer Abstand »wischen den Leiterenden und den Halbleiterkörper. Dabei ist ein möglichst kurzer Verbindungsdraht zwisohen den Leiterenden und den Kontaktstellen auf dem Halbleiterkörper verwirklichbar. Dies hält den Preis der goldenen Verbindungsdruhte niedrig, es vereinfacht .die Herstellung der Halbleiteranordnung und vermeidet die Gefahr eines Kurzschlusses der Drähte untereinander beim Anbringen · der Kunststoffhüll·.

b ein verbreitertes Leiterende. Die verbreiterten Leiterenden bilden eine Verankerung im Kunststoff, wodurch eine Verschiebung der Leiterenden untereinander bei thermischer Belastung der Halbleiteranordnung vermieden wird. Dieses Verschieben kann infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Leiter und de· Kunststoffes der Hülle auftreten und kann •in Loareisaen d«r Drahtverbindung an den LeIt«renden verur-

209829/0863

- 3 - · PHN.532*».

8aclien. Andererseits ist ein verbreitertes Leiterende zum Befestigen der Drähte auf* diesen Enden günstig. C^ ein verhiiltnismässig grosser Abstand zwischen den Leitern. Dabei lässt sich ein billiges Gitter erhalten, da die Herstellung einfach ist. Das Stanzen in Massenfertigung ist dabei beispielsweise durchaus durchführbar.

Bisher hat es sich als unmOglich erwiesen, allen obenstehenden Anforderungen zu entsprechen. Anforderung a_ lässt eich nur bei einer groesen Feinheit des Leitergitters erfüllen. Die Anforderungen Ib und c_ sind bei einem feinen Gitter jedoch nicht erfüllbar.

Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung zu schaffen, wobei die Herstellung verhHltnismässig billig ist, kurze Verbindungsdrähte verwendbar sind, ein stark verbreitertes Leiterende erhalten werden kann und der Abstand zwischen den Leitern dennoch verhältnismäselg gross ist. Dazu bleiben nach der Erfindung bei der Bildung des Leitergitters die vom Unterstutzungselement abgewandten Enden wenigstens einer Anzahl nebeneinander liegender Leiter mittels eines Verbindungsstreifens miteinander verbunden, wBhrend der Verbindungsstreifen zwischen nebeneinander liegenden Leitern durchgeschnitten und die nebeneinander liegenden Teile der Verbindungsstreifen β während oder nach dem Durchschneiden gegeneinander elektrisch isoliert werden. Vorzugsweise wird der Träger ale intgrierender Teil des Gitters gebildet.

Das erfindungsgemäsae Verfahren führt zu einer Iialblei teranordming, die durch das Herstβ 1 lungsverfahren

209829/0883

- k - ΡΗΝ^Τ. 5324.

des Gitters gross« Vorteile bietet. Die voneinander losgeschnittenen Teile des Verbindungsstreifens bilden stark verbreiterte Enden der Leiter. Diese verbreiterten Enden sorgen für eine sehr gute Verankerung der Leiterenden im Kunststoff der Hülle. Veiter ist die Befestigung der Drähte an diesen breiten Leiterenden einfach. Obschon die Leiterenden breit sind gibt es dennoch einen verhältnismässig grossen Abstand zwischen den Leitern. Dies ermöglicht eine Herstellung durch ein Stanzverfahren in Massenfertigung, da das Stanzwerkzeug ausreichend gross bemessen sein kann, so dass ein starker Verschleiss vermieden wird. Auch können die Leiter alle bis nahe an den Träger reichen, da die verbreiterte Form der freien Enden der Leiter durch das Durchschneiden erhalten wird. Das Durchschneiden soll in diesem Zusammenhang nicht mi eng aufgefasst werden, es kann bei» spielsweise Schneiden aber auch Trennen in einer anderen Art und Weise, beispielsweise mit Hilfe eines Laserstrahls sein. Zur elektrischen Isolierung der Leiterenden können die nebeneinander liegenden verbreiterten Leiterenden auf einen unterschiedlichen Pegel gebracht werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass einer von zwei nebeneinander liegenden Leitern aus der Ebene des Gitters abgewinkelt wird. Auch ist es beispielsweise möglich die Leiter derart gegenübereinander zu tordieren, dass nebeneinander liegende Schnittflächen auf einem unterschiedlichen Pegel liegen. Es ist»weiter möglich für den Schnitt eine geringe, für elektrische Isolierung jedoch ausreichende Breite zu .wählen.

209829/0863

5 - PHN.5324.

Die· könnte beispielsweise mit Hilfe eines Laserstrahles erfolgen. Vor sowie nach der Befestigung des HalbleiterkBrpers auf dem Träger und bevor sowie nachdem die VerbindungsdrShte des Halbleiterkörpers zu den Leiterenden angeordnet sind, kSnnen die verbreiterton Leiterenden auf einen unterschiedlichen Pegel gebracht werden.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine

Halbleiteranordnung mit einem Träger, auf dem ein Halbleiter-IcBr ρ er befestigt ist, mit Leitern, deren eines Ende zum Halbleiterkörper gerichtet ist, von welchen Enden wenigstens eine Anzahl verbreitert ausgebildet ist, mit Verbindungsdr Sh ten zwischen den Kontaktstellen auf dem Halbleiterkörper und den genannten Leitern und mit einer Kunststoffhülle. Nach der Erfindung wird die Halbleiteranordnung dadurch gekennzeichnet, dass zueinander gerichtete Verbreiterungen nebeneinander liegender Leiterenden in einer Richtung senkrecht zur Haupteben· des Halbleiterkörper« gesehen fast bis aneinander ragen, wobei die verbreiterten Leiterenden aua durchgeschnittenen Teilen eines metallenen Verbindungsstreifens bestehen. Eine derartige Halbleiteranordnung funktioniert betriebssicher und lasst sich auf-einfache Weise herstellen.

Veiter bezieht sich die Erfindung auf ein metallenes Leitergitter zum Gebrauch bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung, wobei die Leiter mit einem Ende in ein Unterstutzungselement aufgenommen sind« Nach der Erfindung sind wenigstens eine Anzahl der vom UnterstUtzungselement abgewandten Enden der Leiter mittels eines Verbindungentreifens ■itβinander verbunden.

209829/0863

- 6 - ' VHS.532h.

■ Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verbindungsstreifen als geschlossener Rahmen ausgebildet. Das Leitergitter kann auch mit mindestens zwei Verbindimgsstreifen versehen sein, die zusammen einen ununterbrochenen Rahmen bilden. Dabei wird auch das Unters tut zungseletnent rabnenfurmig sein, wobei die Leiter mindestens an zwei einander gegenüber liegenden Seiten in den Rahmen übergehen. Ea ist natürlich auch möglich, für das Gitter eine andere W Form zu wählen, beispielsweise die eines Kammes. Die Leiterenden werden dann im allgemeinen mittels eines geraden Verbindungsstreifens verbunden sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Ausführungeform eines Gitters, Fig. 2 einen Schnitt geraäss der Linie II-II in Fig. Fig« 3 eine Seitenansicht eines aus dem Leiter-■* gitter abgewickelten Leiters,

Pig. k eine Ansicht von drei nebeneinander liegenden Leiterenden, wobei die Leiter in derselben Richtung tordiert sind,

Fig. 5 eine weitere AusfUhrungsfona eines Gitters, Fig. 6 ein· echaubildliche Aneicht einer erfindungsg»mässen Halbleiteranordnung,

Pig· 7 ein Leitergitter mit einem gesondert gebildeten Träger.

Fig. 1 seigt ein Leitergitter für eine integrierte Schaltung, das aus einem Streifen Metall, beispielsweise

2098 2 9/086 3

2Ί59530

- 7 - PHN.532U.

einer Eisen-Nickel-Kobaltlegierung gebildet ist. Das Leitergitter enthält einen Träger 1, auf dem ein Halbleiterkörper befestigt werden kann. Der Träger wird mit Hilfe von Bändern von einem Unterstützungseleraerifc 3 festgehalten, das in diesem Aueführungsbeispiel die Form eines die Leiter umgebenden Rahmens hat. Die Leiter 4-7 sind mit einem Ιϊτχάβ mit dem Rahmen 3 verbunden. Die zum Träger 1 gerichteten Enden der Leiter sind alle mittels eines rahmenfiJrmig ausgebildeten Verbindungsstreifens 8 miteinander verbunden« Die Grosse der später anzubringenden Kunststoffhülle i'st gestrichelt angegeben.

Ein derartiges Gitter kann durch Stanzen sowie durch Aetzen hergestellt werden. Das Stanzen kann jedoch bei Massenherstellung erhebliche Preisvorteile bieten. Beim Stanzen des Gitters müssen jedoch die Stempel eine ausreichende Stärke aufweisen, damit ein schneller Verschleiss vermieden wird. Die Stempel dürfen bei Massenherstellung des Gittere daher nicht all zu klein ausgebildet sein, Mindestabmessungen anderthalb Mal der Streifendicke mue« versucht werden beizubehalten. Bei bekannten Leitergittern ist es dann jedoch unmöglich, die zum Träger gerichteten Leiterenden, die eine sehr feine Form haben und sehr nahe beieinander liegen, auch noch mit einer Verbreiterung zu versehen, und die Leiter auaaerdem dem Träger dicht annähern zu lassen. Die Verbreiterung ist dazu erforderlich, die freien Enden der Leiter fest in der noch anzubringenden Kunststoffliülle zu verankern. Eine mechanische Verankerung der Leiter in dem Kunststoff lässt sich verschiedenartig

209829/0863

2Ί59530

- 8 - PHN.532k.

realisieren. Die Verankerung· der Leiterenden und dann insbesondere derjenigen Leiterenden, die über eine verhSltnismSssig grosse Länge in der Kunststofffhülle liepen, hat jedoch einen sehr wesentlichen weiteren Zweck. Bei thermischer Belastung der Halbleiteranordnung werden sich die Leiterenden dann nSmlich nicht gegenüber dem Kunststoff bewegen können, trotz der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten. Auf
diese Weise wird vermieden, dass bei thermischer Belastung
Drähte, welche die Leiterenden mit Kontaktstellen auf dem
Halbleiterkörper verbinden, von den Leiterenden losgerissen werden. Durch die Verbreiterung wird zugleich eine grosse
Befestigungsfische für di· DrShte erhalten, so dass das Anbringen der DrShte vereinfacht wird. Die Leiterenden müssen nahe beim Trfiger liegen, damit kurze DrShte verwendbar sind.

Beim dargestellten Gitter werden die nahe beim
TrSger liegend«! Verbreiterungen der Leiter auf interessante Weise gebildet. Die gewünschte Pom und Grosse wird dadurch erhalten, dass der Verbindungsetreifen 8 an den Stellen A-A durchgeschnitten wird, beispielsweise mit Hilfe eines
Schnittwerkzeug«. Die Leiterenden befinden sich dann nahe
beim Träger und haben zugleich eine Verbreiterung maximaler GrSsae, Auf diese Welse kann eine sehr günstige Verankerung in der Kunststoffliülie erreicht werden, während eine grosse BefestigungsflSche für die DrShte vorhanden 1st. Damit die
Leiter mit absoluter Gewissheit gegeneinander isoliert
werden, werden nun beispielsweise die freien Enden der
Leiter 5 und 7 gegenüber der Ebene des Gitters über einen

209829/0863

PHX. r_}2k.

geringen Abstand nac- oben, bzw, nach unten abgewinkelt. Die Isolierung gegenüber dem Rahmen 3 erfolgt auf übliche Weise und zwar dadurch, dass nach der ganzen Herstellung der Halbleiteranordnung die Leiter in der Nähe des Rahmens losgeachnitten werden. Auf billige und einfache Weise wird so ein Leitergitter erhalten, das allen zu stellenden Anforderungen entspricht.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die Enden der Leiter 4 und 6 auf ein anderes Niveau zu bringen als die Ebene des Leitergitters oder beispielsweise die Leiterenden wechselweise in einer anderen Richtung abzuwinkein. Wenn die Leiter k und 6 beispielsweise nach oben abgewinkelt werden, muss auch noch der Teil des Verbindungsstreifens auf den Bändern 2 gegen die Leiter 7 isoliert werden. Dies bereitet in der Praxis jedoch keine Schwierigkeiten. Es ist nämlich üblich iur Vereinfachung der Befestigung der Drähte an den Kontaktstellen des HalbleiterkSrpers und an den Leitern den Träger etwas unter die Ebene des Leitergitters BU bringen, so dass die obere Fläche des auf dem Träger zu befestigenden Halbleiterkörpers niedriger liegt als die Ebene des Leitergitters. Dieses Versenken kann beispielsweise über die Linien B-B erfolgen, wobei die Bänder 2 dann automatisch gegen die Leiter 7 isoliert sind. Fig. 2 zeigt ein Beispiel dieser Aueführungsform, wobei ein Schnitt gemäss der Linie II-II aus Fig. 1 dargestellt wird. Die Leiter können auch auf eine andere Art und Welse abgewinkelt werden, wie dies vom Leiter 6 in Fig, J dargestellt wird.

Die Leiter können auch auf eine andere Art und Weis·

209829/0863

- 10 - PHN.532U.

gegeneinander isoliert werden. So können beispielsweise zwei nebeneinander liegende Leiter in derselben Richtung verschränkt werden, wobei von den aufeinander gerichteten Schnittflächen der Verbreiterungen jeweils eine nach unten und οine nach oben dreht» Fig. h zeigt eine andere Ansicht dreier nebeneinander liegender Leiterenden, deren Leiter verschränkt sind. Die Drähte zwischen dem Halbleiterkörper und den Leitern können sowohl bevor als auch nachdem die Verbreiterungen auf ein anderes Niveau gebracht worden sind, befestigt werden. Es ist einfacher die Drähte vorher zu befestigen. Die Isolierung kann weiter mit Hilfe anderer Mittel erhalten werden. So kann ein Streifen geringer Breite aus dem Verbindungsstreifen weggenommen werden, beispielsweise mit Hilf· eines Laserstrahls oder auf eine andere Art und Weise.

Der Verbindungsstreifen zwischen den Leitern

braucht nicht als geschlossener Rahmen ausgebildet zu werden. Wesentlich 1st, dass dl· Leiter bis dicht an den Träger reichen und dass wenigstens diejenigen Leiter, die mit einer grossen Länge in den Kunststoff eingebettet sind, an ihrem freien Ende sehr gut verankert sind.

Ein Beispiel eines Leitergitters, bei dem der Verblndungsstreifen aus unterschiedlichen Teilen besteht, ist in Fig. 5 dargestellt. Der Träger 11 ist durch Bänder mit einem Unterstutzuhgaelement 13 in Form eines Rahmens verbunden. Die Leiter 1U-I7 sind mit einem Ende in den

Rahwen 13 aufgenommen, ihr anderes Ende mündet in einen. Verbindungestreifen 18 bzw. 19. Der Verbindungsstreifen

209829/0863

- ,11 - Pin;.532*.

bestellt hier· also aus zwei Teilen. Die Stellen, wo der Vei^%bindungsstreifen durchgeschnitten ist, sind wieder gestrichelt dargestellt. Die Isolierung der Verbreiterungen der Leiter gegeneinander lässt sich auf die obenstehend beschriebene Art und Weise durchführen. Wenn beispielsweise das Isolieren auf ähnliche Weise wie in Fig. 2 in bezug auf das Gitter aus dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, durchgeführt wird, wird der Träger 11 dadurch versenkt, dass die Bänder 12 geknickt und die Verbreiterungen der. Leiter Ik und 16 nach oben ebgewinkelt werden.

In Fig. 6 ist eine Halbleiteranordnung dargestellt, in der das Gitter nach Fig. 1 verwendet worden ist. Die Form der verbreiterten Leiterenden und die Art und Weise der Isolierung gegeneinander ist deutlich dargestellt. Der auf dem Träger 1 angeordnete Halbleiterkörper 21 hat Kontaktstellen 22, die mittels Drähte 23 mit den Leiterenden elektrisch verbunden sind. Die Kunstatoffhülle ist durch Zk angedeutet. Die aus der Hülle Zk herausragenden Leiterteile sind auf übliche ^

Weise in zwei parallele Reihen abgewinkelt.

Die dargestellten Gitter eignen sich für einen Halbleiterkörper der eine integrierte Schaltung enthält. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf integrierte Schaltungen· Auch bei der. Herstellung eines Transistors ist die Erfindung beispielsweise anwendbar.

Der Träger ist in den beschriebenen Figuren als integrierender Teil des Leitergitters dargestellt. Auch dies ist nicht notwendig. Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch ein Leitergitter, wobei ein gesondert hergestellter Träger

209829/0862

- 12 _ PHN.5324,

mit Befestigungsstreifen 33 mit Bändern 32 ist verschweis?t. Das Leitergitter 1 entspricht dabei was den Aufbau anbelangt dem Gitter nach Fig. 1 aber die Bänder 32 erstrecken sich nicht bis zum Verbindungsstreifen 38» Auf diese Weise ist in Fig. 7 noch ein Teil des Leiters 37 sichtbar. Ein derartiger Aufbau kann wesentliche Vorteile bieten. Nur der Träger braucht nun aus der verhältnismässig teuren Eisen-Nickel-Kobaltlegierung hergestellt zu werden. Das Leitergitter kann beispielsweise au· einer billigeren Eisen-Nickellegierung oder aus Kupfer bestehen. Veiter kann nun das Leitergitter weniger stark vergoldet werden als der Träger, was kostensparend ist.

209829/0863

Claims

- 13 - PfTN'.5324.

PATENTANSPRUEC HE:

1.I Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, wobei ein aus einem Metallstreifen gebildetes Leitergitter verwendet wird, dessen Leiter an einem Ende in ein Unterstützung^ element aufgenommen sind und am anderen .Cnde mittels Drähte mit Kontaktflächen eines auf einem Träger befestigten Halbleiterkörpers verbunden werden, wonach eine Hülle aus Kunststoff angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bildung des Leitergitters die vom Unterstützungeelement abgewandten Enden wenigstens einer Anzahl von nebeneinander liegender Leiter mittels eines Verbindungsstreifen· miteinander verbunden bleiben, dass der Verbindungsstreifen zwischen nebeneinander liegender«. Leitern durchgeschnitten und die nebeneinander liegenden Teil· des Verbindungsatreifens bei oder nach dem Durchschneiden elektrisch gegeneinander isoliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da·· beim Herstellen des Leitergitters der Träger für den Halbleiterkörper als integrierender Teil des Leitergitters aus dem Metallstreifen gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Durchschneiden des Verbindungsetreifens wenigstens die Schnittflächen nebeneinander liegender Teile de· Verbindungsstreifens auf ein untereinander verschiedenes Niveau gebracht werden.

k. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende jeweils eines nebeneinander liegender Leiter aus der Ebene des .Leitergitters abgewinkel-t wird»

209829/0863

5, Halbleiteranordnung mit einem Träger, auf dem ein Halbleiterkörper befestigt ist, mit Leitern, die mii: einem Ende zum Halbleiterkörper gerichtet sind, von welchen Enden wenigstens eine Anzahl verbreitert ausgeführt ist, mit Verbindungsdrähten zwischen Kontaktstellen auf dem Halbleiterkörper und den genannten Leiterenden und mit einer Kunststoffhülle, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander gerichtete Verbreiterungen nebeneinander liegender Leiterenden in einer Richtung senkrecht zur Häuptebene des Halbleiterktfrpere gesehen, fast bis gegeneinander reichen, wobei die verbreiterten Leiterenden aus durchgeschnittenen. Teilen eines metallenen yerbindungsStreifens bestehen.

6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Ränder der nacheinander gerichteten Verbreiterungen sich gegenüber einander auf einem unterschiedlichen Niveau befinden.

7· Halbleiteranordnung nach Anspruch 6« dadurch gekennzeichnet, dass von zwei nebeneinader liegenden Leitern mit verbreiterten Enden Jeweils ein verbreitertes Ende sich ausserhalb der Ebene der Leiter befindet.

8. Metallenes Leitergitter zum Gebrauch bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung, wobei die Leiter am einen Ende in ein Unterstiitzungselement aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Anzahl der vom Unterstützungselement abgewandten Enden der Leiter mittels eines Verbindungsstreifena miteinander verbunden sind.·

9. Leitergitter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstreifen als geschlossener Rahmen aus—

209829/0863

- 15 - FHV. ; 32·

gebildet ist.

10. Leitergitter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Verbindungsstreifen vorhanden sind, die zusammen einen ununterbrochenen Rahmen bilden.

209829/0863

L e e r s e i t e