DE2314247A1

DE2314247A1 - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE2314247A1
Application number: DE19732314247
Authority: DE
Inventors: Herman Budde
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-04-06
Filing date: 1973-03-22
Publication date: 1973-10-18
Also published as: DE2314247C3; JPS5113993B2; JPS4917969A; GB1418520A; NL159818B; IT981860B; FR2179103B1; US3825803A; DE2314247B2; CH551690A; NL7204574A; FR2179103A1; CA974663A

Description

PHN. 6181.

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Anmeldung vorni 1O. Va»Z "O71

"Halbleiteranordnung."

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einer biegsamen isolierenden Folie, die mit metallenen Leiterspuren versehen ist, mit einem Halbleiterkörper mit Kontaktstellen, die an einander zugewandten Enden der Leiterspuren mit diesen verbunden sind und mit einem Kühlkörper, der an der von den Kontaktstellen abgewandten Seite des Halbleiterkörpers befestigt ist.

Bei einer derartigen bekannten Halbleiteranordnung wird das Halbleiterelement, z.B. eine integrierte Schaltung, an den Leiterspuren der Folie befestigt. Danach wird ein Folienteil mit einem Halbleiterelement in ein Gehäuse aufgenommen. Das Gehäuse hat Anschlussleiter, die mit den Leiterspuren verbunden werden. Das Gehäuse kann weiter mit einem bis an die Rückseite des

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Halbleiterbauelementes reifenden Kühlkörper versehen sein, wodurch die Halbleiteranordnung fur eine vernaltnismässig grosse elektrische Leistung geeignet wird. Der Aufbau einer derartigen bekannten Halbleiteranordnung kann, je nach Gehäuse, verhältnismässig billig sein, während der Schutz vor Feuchtigkeit, Schmutz usw. durch einen geeignet gewählten Schutzlack ausgezeichnet ist. Die Herstellung erfordert jedoch trotzdem eine Anzahl Schritte, die kostspielig sind, während die Anwendbarkeit durch die Form des Gehäuses und der Anschlussleiter beschränkt sein kann.

Die Erfindung bezweckt nun, eine Halbleiteranordnung zu schaffen, deren Aufbau äusserst einfach ist, die einen grossen Anwendungsbereich aufweist und sicn für eine Verhältnismassig grosse elektrische Leistung eignet. Dazu weist die Halbleiteranordnung das Kennzeichen auf, dass sich der Kühlkörper über einen wesentlichen Teil der Folie erstreckt, jedoch die von den Kontaktstellen abgewandten Enden der Leiterspuren frei lässt und dass der Kühlkörper mit mindestens zwei erhöhten Teilen versehen ist, die bis an die Folie ragen, wobei die Folie mit metallisierten Kontaktstellen versehen ist, die mit den erhöhten Teilen des Kühlkörpers mechanisch verbunden sind.

Auf diese Weise ergibt sich eine äusserst einfache Halbleiteranordnung, wobei der Kühlkörper eine grosse elektrische Leistung ermöglicht und zugleich als Trägerkörper für die Folie wirkt. Die Befestigung der Folie am Kühlkörper ist dabei sehr einfach. Diese Befestigung nimmt bei mechanischer Belastung einen grossen Teil der Spannungen auf und entlastet die Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper und dem Kühlkörper. Obschon die Leiterspuren

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dem Kühlkörper zugewandt sind, kann ein elektrischer Kontakt nicht auftreten wegen der erhöhten Befestigungsteile des Kühlkörpers. Die ausserhalb des Kühlkörpers liegenden Enden der Leiterspuren können mit elektrischen Stromleitern verbunden werden, die eine Aufnahme des Halbleiterelementes in eine Schaltungsanordnung ermöglichen.

'Bei einer günstigen Ausführungsform der Erfindung besteht der Kühlkörper aus einem länglichen streifenförmigen Körper, der sich in der Längsrichtung der Folie bis über die Folienenden hinaus erstreckt, wobei die Längsenden des streifenförmigen Kühlkörpers jenseits der Folienenden in Richtung auf die Folie gebogen sind wobei eine Anschlag gebildet wird, der mit der Folie auf fast gleicher Höhe liegt. Vorzugsweise sind dabei die Enden^y des streifenförmigen Kühlkörpers stufenförmig abgewinkelt. Bei der Befestigung der Halbleiteranordnung auf einem Träger, der mit Stromleitern versehen ist, sorgen die Anschläge für eine geeignete Lage der Folie.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Halbleiteranordnung zusammen mit einer Montageplatte mit gedruckter

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Verdrahtung, wobei in der Montageplatte eine schlitzförmige Öffnung vorhanden ist, in die der zwischen den Längsenden liegende Teil des streifenförmigen Kühlkörpers passt und wobei diese Längsenden auf der Montageplatte ruhen, während die aus dem Kühlkörper herausragenden vom Halbleiterkörper abgewandten Enden der auf der Folie vorhandenen Leiterspuren mit der gedruckten Verdrahtung auf der Montageplatte verbunden sind und die Enden des Kühlkörpers an metallisierten Teilen der Montageplatte befestigt sind. Die ab-

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gewinkelten Teile des Kühlkörpers können so hergestellt werden, dass sie genau in die Öffnung passen, so dass die Leiterspuren auf der Folie automatisch gegenüber entsprechenden Stromleitern auf dem Substrat, mit denen die Leiterspuren verbunden werden, ausgerichtet werden.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Halbleiteranordnung, die in eine Montageplatte mit gedruckter Verdrahtung aufgenommen ist, gemäss der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform der Halbleiteranordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Halbleiteranordnung,

Fig. 5 eine Unteransicht dieser Ausführungsform,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine auf einem Substrat befestigte Halbleiteranordnung gemäss der Erfindung,

Fig. 7 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der Halbleiteranordnung gemäss der Erfindung,

Fig. 8 eine Darstellung der Befestigung der Halbleiteranordnung nach Fig. 7 auf einem Substrat.

Die Halbleiteranordnung nach Fig. 1, 2 und 3 ist durchaus geeignet zum Gebrauch in Kombination mit einer Montageplatte mit gedruckter Verdrahtung. Sie enthält eine biegsame Folie aus isolierendem Material, beispielsweise aus einer Polyimidfolie.

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Auf der Folie 1 sind metallene Leiterspuren 2 vorhanden, wie dies in Fig. 2 durch gestrichelte Linien dargestellt ist. An den einwärts gerichteten Enden der Leiterspuren 2 ist ein Halbleiterkörper 3 befestigt; metallene Kontaktstellen 4 des Halbleiterkörpers 3 sind dazu mit den Leiterspuren 2 verbunden. Der Halbleiterkörper 3» der beispielsweise aus einer integrierten Schaltung bestehen kann, wird vor Feuchtigkeit, Schmutz usw. dadurch geschützt, dass er an der der Folie zugewandten Seite mit beispielsweise einem geeigneten Schutzlack bedeckt ist.

An der von den Kontaktstellen 4 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 3 ist ein Kühlkörper 5 befestigt. Der Kühlkörper 5 kann aus einem Metallstreifen mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, z.B. aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Diese Befestigung kann durch Verlöten, Verleimen oder dgl. erfolgen. Der Kühlkörper erstreckt sich in der Längsrichtung der Folie 1 und lässt die äusseren Enden der Leiterspuren 2 frei. Im Kühlkörper 5 sind Erhöhungen 6 vorgesehen, die bis an die Folie 1 reichen, so dass sich die Folie 1 im wesentlichen parallel zum Kühlkörper 5 erstreckt. An den Stellen, wo die Erhöhungen 6 die Folie 1 berühren, ist diese Folie 1 mit metallisierten Kontaktstellen versehen, die gleichzeitig mit den Leiterspuren 2 angebracht werden können. Dadurch ist eine leichte Lötoder Schweissbefestigung der Folie 1 mit den erhöhten Teilen 6 möglich.

Die auf diese Weise gebildete Halbleiteranordnung weist eine äusserst einfache Konstruktion auf, erfüllt in elektrischer Hinsicht hohe Ansprüche und ist durch Anwendung des Kühlkörpers 5» der zugleich als Träger für die Folie 1 wirkt, mechanisch ausreichend stark. 3Q9842/0825

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Bei der beschriebenen Ausführungsform weisen die

Längsenden des Kühlkörpers 5 stufenförmige, in Richtung der Folie 1 abgelenkte Teile 7, 8 auf. Durch diese stufenförmige Ausbildung kann die Halbleiteranordnung auf sehr einfache Weise in einer

Öffnung 11 einer Montageplatte 9 mit Stromleitern 10 in gedruckter Verdrahtung befestigt werden. Mit Hilfe der Teile 7» 8 die sich

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passend an den Rand der Öffnung 11 anschliessen, wird die Halbleiteranordnung dann derart gegenüber der Montageplatte 9 angeordnet, dass die Enden der Leiterspuren 2 mit den bei der Öffnung 11 liegenden Enden der Stromleiter 10 zusammenfallen. Durch Verlötung können die Leiterspuren 2 mit den Stromleitern 10 verbunden werden, während zugleich die Enden. 8 des Kühlkörpers 5 an der Montageplatte 9 befestigt werden, beispielsweise durch Verlöten. In Fig. 3 ist die Befestigung der Folie 1 an der Montageplatte 9 deutlich dargestellt.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine weitere Ausführungsform der Halbleiteranordnung. Entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3 bezeichnet.

Die Folie 1 ist wieder mit Leiterspuren 2 versehen, an denen ein Halbleiterkörper 3 befestigt ist. Der Kühlkörper 5 ist an der Rückseite des Halbleiterkörpers 3 befestigt; er weist erhöhte Teile 6 auf, die an metallisierten Kontaktstellen auf der Folie 1 befestigt sind. Der Kühlkörper 5 ist hier nicht mit abgelenkten Enden versehen.

Fig. 6 zeigt eine mögliche Befestigung der Halbleiteranordnung an Stromleitern 14 auf einem isolierenden Substrat 13· Der Kühlkörper 5 ist beispielsweise an den Enden mit dem Substrat 13 verlötet. Die Längsseiten der Folie 1 sind gefaltet, so dass die Enden

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der Leiterspuren nicht dargestellte Stromleiter auf dem Substrat berühren. Durch Verlötung können die Leiterspuren mit den Stromleitern verbunden werden. Gregebenenfalls kann ein Streifen der Folie an der Seite, wo sich die Leiterspuren 2 befinden, mit einem isolierenden Lack wie in Fig. 5 bei 17 durch gestrichelte Linien dargestellt ist, bedeckt werden. Ein möglicher Kurzschluss zwischen der Folie 1 und dem Kühlkörper 5 infolge der Faltung der Folie 1 ist dann durchaus ausgeschlossen.

Eine weitere günstige Ausführungsform ist in den

Fig. 7 und 8 dargestellt. Die Folie 1 hat Leiterspuren 2, an denen der Halbleiterkörper 3 befestigt ist. Im Schnitt nach Fig. 7 ist dargestellt» dass die Längsseiten der Folie 1 gefaltet sind, wobei die Enden der Leiterspuren 2 an der Aussenseite liegen. Der Kühlkörper 5 ist an der Rückseite des Halbleiterkörpers 3 befestigt und weist Erhöhungen 6 auf, die mit metallisierten Kontaktstellen auf der Folie 1 verbunden sind.

Fig. 8 zeigt die Befestigung der Halbleiteranordnung aus Fig. 7 auf einem mit Stromleitern 14 versehenen isolierenden Substrat 13. Die Leiterspuren 2 auf den gefalteten Teilen 15 der Folie 1 (siehe Fig. 7) sind mit entsprechenden Stromleitern 14 des Substrats 13 verlötet. Die Längsenden 16 der abgewinkelten Teile des Kühlkörpers 5 bilden Anschläge 16, so dass die Folienteile 15 gerade am Substrat 13 ruhen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Kühlkörper 5 zugleich einen Schutz für die Folie 1 bildet. Weiter ist es bei dieser Ausführungsform möglich, Stromleiter des Substrats unter die Halbleiteranordnung hindurchgehen zu lassen, wobei kein Kurzschluss auftreten wird, da hauptsächlich die nicht mit Leiterspuren

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versehene Seite der Folie dem Substrat zugewandt ist. Anstelle des Anschlags 16 ist es auch möglich, einen Anschlag zu bilden, der mit einem Zentrierstift versehen ist, der in eine Bohrung des Substrats passt. Mit Hilfe eines derartigen Zentrierstiftes werden die Leiter spuren 2 dann automatisch gegenüber den Stromleitern 14 auf dem Substrat 13 ausgerichtet.

Es dürfte einleuchten, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können mehrere oder anders gebildete erhöhte Teile des Kühlkörpers bis an die Folie reichen und damit verbunden sein.

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PATENTANSPRÜCHE :

t 1 .y Halbleiteranordnung mit einer biegsamen isolierenden Folie, die mit metallenen Leiterspuren versehen ist, mit einem Halbleiterkörper mit Kontaktstellen, die an einander zugewandten Enden der Leiterspuren mit diesen verbunden sind und mit einem Kühlkörper, der an der von den Kontaktstellen abgewandten Seite des Halbleiterkörpers befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kühlkörper über einen wesentlichen Teil der Folie erstreckt, jedoch die von den Kontaktstellen abgewandten Enden der Leiterspuren frei lässt und dass der Kühlkörper mit mindestens zwei erhöhten Teilen versehen ist, die bis an die Folie ragen, wobei die Folie mit metallisierten Kontaktstellen versehen ist, die mit den erhöhten Teilen des Kühlkörpers mechanisch verbunden sind.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper aus einem länglichen streifenförmigen Körper besteht, der sich in der Längsrichtung der Folie bis über die Folienenden hinaus erstreckt, wobei die Längsenden des streifenförmigen Kühlkörpers jenseits der Folienenden in Richtung der Folie gebogen sind und zwar unter Bildung eines Anschlages, der auf fast gleicher Höhe mit der Folie liegt.
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsenden des streifenförmigen Kühlkörpers stufenförmig gebogen sind.
4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, in Kombination mit einer Montageplatte mit gedruckter Verdrahtung, dadurch gekenn-

zeichnet, dass in der Montageplatte eine schlitzförmige Öffnung vorhanden ist, in die der- zwischen den Längsenden liegende Teil des

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streifenformigen Kühlkörpers passt und wobei diese Längsenden auf der Montageplatte ruhen, während die aus dem Kühlkörper herausragenden, vom Halbleiterkörper abgewandten Enden der auf der Folie vorhandenen Leiterspuren mit der gedruckten Verdrahtung auf der Montageplatte verbunden sind und die Enden des Kühlkörpers an metallisierten Teilen der Montageplatte befestigt sind.

5· Halbleiteranordnung nach Anspruch 2 oder 3 in Kombination mit einem isolierenden Substrat, das mit Stromleitern versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie an der Längsseite gefaltet ist, wobei die Enden der Leiterspuren an der Aussenseite des gefalteten Teils liegen und dass die Leiterspuren auf dem gefalteten Teil mit entsprechenden Stromleitern auf dem Substrat verbunden sind, während der Kühlkörper mit den an den Längsseiten liegenden Anschlägen am Substrat ruht und daran befestigt ist.

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