DE3421539A1 - Semiconductor component for SMD technology - Google Patents
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Abstract
Description
Halbleiterbauelement für SMD-TechnikSemiconductor component for SMD technology
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, insbesondere mittlerer Leistung, mit einem Chipträger mit vorgeformten Kontaktbeinchen zur Kontaktierung der einzelnen Chipkontakte , mit einem auf dem Chipträger montierten und mit den Kontaktbeinchen kontaktierten Halbleiterplättchen und einem Gehäuse.The invention relates to a semiconductor component, in particular a medium-sized one Performance, with a chip carrier with pre-formed contact pins for contacting of the individual chip contacts, with one mounted on the chip carrier and with the Contact legs contacted semiconductor wafers and a housing.
Bei der Anwendung von elektronischen Bauteilen wird in zunehmendem Maße eine automatische Bestückung von meist thermisch schlecht leitenden Platinen mittels oberflächenmontierten Bauelementen, sogenannten Service Mounted Devices!abgekürzt SMD, eingeführt. Dazu werden Bauelemente ohne Anschlußdrähte verwendet.The use of electronic components is increasing Dimensions an automatic assembly of mostly thermally poorly conductive boards abbreviated by means of surface-mounted components, so-called service mounted devices! SMD, introduced. Components without connecting wires are used for this purpose.
Im Lieferprogramm 1981/82 der Firma Siemens, Kondensatoren, Bestell-Nr. B/2290, gedruckt November 1980, S. 12-17, sind Vielschichtkondensatoren sowohl als Bauelemente mit Anschlußdrähten sowie ohne Anschlußdrähte abgebildet und stichwortartig beschrieben.In the delivery program 1981/82 from Siemens, capacitors, order no. B / 2290, printed November 1980, pp. 12-17, are multilayer capacitors both as Components with connecting wires and without connecting wires shown and in keywords described.
Bei der Verwendung schlecht wärmeleitender Printplatten als Platine treten bei dieser Bestückung bei Bauelementen mit mittlerer oder größerer Verlustleistung Schwierigkeiten hinsichtlich der Wärmeableitung auf. Bauelemente mit höheren Verlustleistungen werden deshalb hauptsächlich in bedrahteter Technik eingesetzt, bei der eine thermisch leitende Verbindung zwischen den Kühlflächen des Bauteils und weiteren wärmeableitenden Flächen hergestellt werden kann. Für die Bestückung von Platinen mittels Bauelementen ohne Anschlußdrähte wäre es jedoch wünschenswert sowohl Halbleiterbauelemente mit geringeren wie mit höheren Verlustleistungen auf eine einheitliche Platine ohne größeren technischen Aufwand aufbringen zu können.When using poorly thermally conductive printed circuit boards as a circuit board occur with this assembly in components with medium or high power dissipation Difficulties in terms of heat dissipation. Components with higher power losses are therefore mainly used in wired technology, one of which is thermal conductive connection between the cooling surfaces of the component and other heat dissipating Surfaces can be produced. For the assembly of circuit boards with components without connecting wires, however, it would be desirable to have both semiconductor components lower and higher power losses on a uniform board without to be able to raise greater technical effort.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Halbleiterbauelement so zu gestalten, daß es sich als oberflächenmontiertes Bauelement technisch leicht und vorteilhaft auf einer Platine so anbringen läßt, daß die entstehende Verlustleistung bei Halbleiterbauelementen mit mittlerer Verlustleistung und bei der Verwendung einer Platine mit geringer Wärmeleitfähigkeit hinreichend gut abgeleitet wird.The object of the invention is therefore to provide a semiconductor component in this way design that it is technically easy and as a surface-mount component can advantageously be attached to a circuit board in such a way that the resulting power loss for semiconductor components with medium power dissipation and during use a circuit board with low thermal conductivity is dissipated sufficiently well.
Diese Aufgabe wird für ein Bauelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Halbleiterbauelement in der Weise als Bauelement ohne Anschlußdrähte gestaltet ist, daß es in der SMD-Technik auf eine Platine aufsetzbar ist, wobei der Chipträger so vorgeformt ist, daß mindestens ein Teil der äußeren, den Halbleiterkontakten abgewandten Enden,der Kontaktbeinchen parallel zur Platinenoberfläche verläuft, und wobei mindestens ein Kontaktbeinchen als Kühlfahne ausgebildet ist, und wobei Gehäuse an der der Platinenoberfläche zugewandten Oberlfäche mit mindestens einer in das Gehäuseinnere hineinragenden rillenförmigen Einbuchtung versehen ist.This object is achieved according to the invention for a component of the type mentioned at the beginning solved in that the semiconductor component in such a way as a component without connecting wires is designed so that it can be placed on a circuit board in SMD technology, with the chip carrier is preformed in such a way that at least some of the outer, the semiconductor contacts remote ends, the contact pins run parallel to the board surface, and wherein at least one contact pin is designed as a cooling flag, and wherein Housing on the surface facing the board surface with at least one is provided in the housing interior protruding groove-shaped indentation.
Durch den vorgeformten Chipträger entfällt ein Verbiegen der Kontaktbeinchen nach Anbringung des Gehäuses.The preformed chip carrier eliminates the need to bend the contact pins after attaching the housing.
Dadurch werden bei Vergußgehäusen mögliche Risse im Gehäuse vermieden.This avoids possible cracks in the housing in potted housings.
Durch das Vorformen des Chipträgers und die Ausbildung des Kollektorkontaktes als Kühlfahne wird das Problem der Kunststoffflashbeseitigung nach erfolgtem Verguß gegenüber der entsprechenden Problematik bei der Herstellung von SOT 89 Bauteilen wesentlich verringert.By preforming the chip carrier and forming the collector contact as a cooling vane, the problem of removing the plastic flash after potting has taken place becomes compared to the corresponding problems in the production of SOT 89 components significantly reduced.
Durch die Anbringung einer rillenförmigen Einbuchtung wird das Anbringen von erfindungsgemäßen Bauelementen mit Klebetechnik ermöglicht, ohne Gefahr zu laufen, daß Kleber auf aufgebrachte Lotflecke gelangen kann. Zudem wird die Möglichkeit einer Leiterbahnenunterführung geschaffen.By making a groove-shaped indentation, the attachment of components according to the invention with adhesive technology, without running the risk of that glue can get onto applied solder spots. There is also the possibility created a conductor underpass.
Durch die Ausbildung eines Kontaktbeinchens z.B. bei Transistoren des Kollektoranschlusses, als Kühlfahne wird auch bei Bauelementen mit größerer Verlustleistung eine hinreichende Wärmeableitung geschaffen, so daß derartige Bauteile in vorteilhafter Weise auch als Service Mounted Devices auf Platinen aufgebracht, z.B. aufgeklebt werden können. Damit läßt sich eine Automatisierung der Platinenbestückung mit Bauteilen auch auf Bauteile mit höherer Verlustleistung ausweiten.Through the formation of a contact pin, e.g. in transistors of the collector connection, as a cooling vane, is also used for components with a larger Power loss created sufficient heat dissipation, so that such components advantageously also applied to circuit boards as service mounted devices, e.g. can be glued on. This enables the assembly of circuit boards to be automated with components also to components with higher power dissipation.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Zykelfestigkeit worunter man eine hohe elektrische Zuverlässigkeit und mechanische Stabilität bei thermischem Wechselbeabspruchen einer Anordnung aus Platine und Bauelementen#versteht.Another advantage of the invention is the cycle strength, among which one has high electrical reliability and mechanical stability with thermal Understanding alternating claims of an arrangement of circuit board and components.
Es ist vorteilhaft daß die Abmessungen des Halbleiterbauelements, inklusive Gehäuse, Kontaktbeinchen und Kühlfahne, einen Quader von 8 mm x 8mm x 5 mm nicht überragen. Durch die Ausbildung von Halbleiterbauelementen auch mit größerer Verlustleistung als Bauelemente ohne Anschlußdrähte lassen sich auch solche Bauelemente inklusive Gehäuse, Kontaktbeinchen und Kühlfahne vorteilhaft klein gestalten.It is advantageous that the dimensions of the semiconductor component, including housing, contact pins and cooling flag, a cuboid of 8 mm x 8 mm x Do not exceed 5 mm. Due to the formation of semiconductor components also with larger Power loss as components without connecting wires can also be such components Design including housing, contact pins and cooling flag advantageously small.
Es ist auch vorteilhaft, daß die Kühlfahne ein- oder mehrfach zur Platinenoberfläche abgewinkelt ist. Je nach Größe der Verlustleistung des betreffenden Bauelements läßt sich dadurch die zugehörige Kühlfahne entsprechend anpassen.It is also advantageous that the cooling vane is used one or more times Board surface is angled. Depending on the size of the power loss of the relevant As a result, the component can be adapted accordingly to the associated cooling vane.
Im Hinblick auf die Automatisierung der Halbleiterherstellung ist es vorteilhaft, daß das Gehäuse aus Kunststoff besteht und die Einbuchtung als Nut ausgeführt ist.In terms of automating semiconductor manufacturing is It is advantageous that the housing is made of plastic and the indentation as a groove is executed.
Eine Nut im Gehäuse läßt sich durch eine entsprechende Ausbildung des Vergußwerkzeuges ohne gesonderten Arbeitsaufwand verwirklichen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.A groove in the housing can be replaced by a corresponding education of the casting tool can be realized without any special effort. Below the invention is explained in more detail with reference to the drawing.
Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Platine mit aufgebrachtem Halbleiterbauelement im Querschnitt, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Halbleiterrückseite des Halbleiterbauelements aus Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Chipträger des Halbleiterbauelements aus Fig. 1 und Fig. 2.They show: FIG. 1 a section from a circuit board with an applied Semiconductor component in cross section, FIG. 2 shows a plan view of the rear side of the semiconductor of the semiconductor component from FIG. 1, FIG. 3 shows a plan view of a chip carrier of the semiconductor component from FIGS. 1 and 2.
Fig. 4 eine Übersicht über die verschiedenen Wärmeableitungsmöglichkeiten an einem Halbleiterbauelement aus Fig. 1.4 shows an overview of the various heat dissipation options on a semiconductor component from FIG. 1.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Platine 1,auf die ein als Transistor 2 ausgebildetes Halbleiterbauelement aufgebracht ist. Der Transistor 2 ist mit einem Gehäuse 4, z.B. bestehend aus Kunststoff versehen. An seiner Rückseite 3 befinden sich Kontaktbeinchen 6, 7 sowie eine Kühlfahne 8 und eine rillenförmige Einbuchtung 5.Fig. 1 shows a section of a board 1 to which a as Transistor 2 formed semiconductor component is applied. The transistor 2 is provided with a housing 4, for example made of plastic. At its back 3 there are contact pins 6, 7 as well as a cooling flag 8 and a groove-shaped one Indentation 5.
Die Einbuchtung 5 kann bei Kunststoffgehäusen als Nut ausgebildet sein. Die Einbuchtung# 5 kann zusätzlich als Leiterbahnenunterführung für in der Figur nicht dargestellte Leiterbahnen,die auf der Platine 1 angebracht sind,dienen. Außerdem kann die Einbuchtung 5 überschüssigen Kleber aufnehmen, der beim Verkleben der Platine 1 mit dem Transistor 2 zurückbleibt. Durch mögliche Leiterbahnunterführungen wird das Platinendesign erleichtert. Durch die Kleberaufnahme in der Einbuchtung 5 wird die Kippsicherheit des verklebten Halbleiterbauelements gewährleistet,und die Verschmutzung aufgebrachter Lotflecke durch die Verhinderung des Austritts überschüssigen Klebers vermieden, wodurch bei einem nachfolgenden Verlöten der Platinenkontaktanschlüsse mit den Halbleiterkontakten in einem Schwellbad eine gute Lötverbindung sichergestellt wird. Die Kühlfahne 8 kann je nach Bedarf ein- oder mehrfach abgewinkelt sein.In the case of plastic housings, the indentation 5 can be designed as a groove be. The indentation # 5 can also be used as a conductor underpass for in the Figure not shown conductor tracks, which are attached to the circuit board 1, are used. In addition, the indentation 5 can accommodate excess glue that occurs during gluing the circuit board 1 with the transistor 2 remains. Through possible underpasses the board design is made easier. Due to the adhesive receptacle in the indentation 5, the security of the glued semiconductor component is guaranteed, and the contamination of applied solder spots by preventing the leakage excess Adhesive avoided, which in a subsequent soldering of the circuit board contact connections A good soldered connection is ensured with the semiconductor contacts in a swelling bath will. The cooling vane 8 can be angled one or more times as required.
Eine einfach abgewinkelte Kühlfahne wird z.B. dadurch realisiert, daß die Kühlfahne 8 mit einem zusätzlichen, strichliert gezeichneten Kühlfahnenteil 10 versehen wird.A simply angled cooling flag is realized, for example, by that the cooling vane 8 with an additional, dashed lines drawn cooling vane part 10 is provided.
Der Kollektoranschluß 9 ist an dem in das Gehäuse 4 hineinragenden inneren Teil von der Platine 1 weggebogen ausgeführt und mit einem Halbleiterplättchen 12 versehen.The collector connection 9 is on the one protruding into the housing 4 executed inner part bent away from the board 1 and with a semiconductor wafer 12 provided.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 bildet das Halbleiterplättchen 12 einen Transistor dessen Kollektor mit dem inneren Teil 11 des Kollektoranschlusses kontaktiert ist. Die hauptsächlich am Kollektor anfallende Verlustleistung des Halbleiterplättchens 12 wird über den Kollektoranschluß 9 zur Kühlfahne 8 geleitet und kann dort abgeführt werden. Die Höhe h des in Fig. 1 dargestellten Transistors 2 beträgt einschließlich des Gehäuses 0,7 mm bis 5 mm.In the embodiment according to FIGS. 1 to 3, the semiconductor wafer forms 12 a transistor whose collector with the inner part 11 of the collector connection is contacted. The power dissipation of the semiconductor chip, which occurs mainly at the collector 12 is passed through the collector connection 9 to the cooling vane 8 and can be discharged there will. The height h of the transistor 2 shown in FIG. 1 is inclusive of the housing 0.7 mm to 5 mm.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite 3 des Transistors 2 aus Fig. 1. Mittig zum Transistor 2 verläuft die rillenförmige Einbuchtung 5 die durch die Linien 14, 15 begrenzt wird. Die strichlierte Kreislinie 16 deutet die Abgrenzungen eines Klebertropfens an, mit dem der Transistor 2 auf die Platine 1 z.B.FIG. 2 shows a plan view of the rear side 3 of the transistor 2 1. In the center of the transistor 2, the groove-shaped indentation 5 runs bounded by lines 14, 15. The dashed circular line 16 indicates the Delimitations of a drop of glue with which the transistor 2 on the circuit board 1 e.g.
aufgeklebt wird. Aus dem Gehäuse 4 ragen seitlich die Kontaktbeinchen 6, 7 und die Anschlußfahne 8 heraus.is glued on. The contact pins protrude laterally from the housing 4 6, 7 and the terminal lug 8 out.
Die Abmessung des Transistors 2 werden samt herausragenden Kontaktbeinchen 6, 7 und Anschlußfahne 8 so gewählt, daß die Länge 1 zwischen 3 mm und 8 mm liegt, während die Breite b zwischen 3 mm und 8 mm liegt.The dimensions of the transistor 2 together with the protruding contact pins 6, 7 and connecting lug 8 selected so that the length 1 is between 3 mm and 8 mm, while the width b is between 3 mm and 8 mm.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Chipträger 17 mit einem ausgestanzten Bereich 18 einem Kollektoranschluß 9 und den Kontaktbeinchen 6 und 7. Der innere Teil 11 des Kollektoranschlusses 9 sowie die inneren Teile' 19, 20 der Kontaktbeinchen 6, 7 sind gegenüber den äußeren zugehörigen Teilen die auf der Platine 1 aufliegen,von der Platine weg aufgebogen. Das strichlierte Viereck 21 auf dem inneren Teil 11 des Kollektoranschlußes 9 deutet die Position des aufzubringenden Halbleiterplättchens 12 an. Vor dem Aufbringen des Halbleiterbauelement auf die Platine 1 werden die Kontaktbeinchen 6, 7 und die Kühlfahne 8 längs der strichlierten Linien 22, 23, 24, 25 vom Chipträgerrahmen 26 abgetrennt.Fig. 3 shows a plan view of a chip carrier 17 with a punched out Area 18 a collector connection 9 and the contact legs 6 and 7. The inner Part 11 of the collector connection 9 and the inner parts' 19, 20 of the contact pins 6, 7 are associated with the outer Share the ones on the board 1, bent up away from the board. The dashed square 21 on the inner part 11 of the collector connection 9 indicates the position of the to be applied Semiconductor die 12 on. Before applying the semiconductor component to the Board 1, the contact pins 6, 7 and the cooling flag 8 along the dashed line Lines 22, 23, 24, 25 separated from the chip carrier frame 26.
Fig. 4 zeigt eine Übersicht über den stationär sich einstellenden Wärmeabfluß der Verlustwärme eines Halbleiterbauelements nach Fig. 1. Die gesamte abzuführende Verlustwärme wird in etwa quantitativ als Durchmesser 30 des unverzweigten Wärmeflusses 35 dargestellt. Der größte Teil der Verlustwärme 31 wird über die am Bauelement angebrachte Kühlfahne abgeführt,während ein kleinerer Teil 34 der Verlustleistung über die meist thermisch schlecht leitende Platine abgeführt wird und ein noch geringerer Teil 33 der Verlustleistung über die Leiterbahnen der Platine mittels Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Konvektion abgeführt wird. Ein sehr geringer Teil 32 der Verlustleistung wird außerdem mittels Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Konvektion über das Kunststoffgehäuse eines erfindunsgemäßen Halbleiterbauelementes abgeführt. Bei Bauelementen mittlerer Verlustleistung aber hinreichend gut wärmeleitender Platine sind die Wärmeableitungsmöglichkeiten 32, 33, 34 hinreichend, da der Anteil 34 entsprechend groß ist.Fig. 4 shows an overview of the stationary setting Heat dissipation of the heat loss of a semiconductor component according to FIG. 1. The entire dissipated heat loss is approximately quantitatively as diameter 30 of the unbranched Heat flow 35 shown. Most of the heat loss 31 is on the Component attached cooling flag dissipated, while a smaller part 34 of the power loss is dissipated via the mostly thermally poorly conductive board and an even less Part 33 of the power loss via the printed circuit board by means of thermal conduction, Heat radiation and convection is dissipated. A very small part 32 of the power loss is also by means of thermal conduction, thermal radiation and convection via the plastic housing a semiconductor component according to the invention. Medium-sized for components Power dissipation but a sufficiently good heat-conducting board are the heat dissipation options 32, 33, 34 are sufficient, since the proportion 34 is correspondingly large.
Bei direkter Montage eines Halbleiterbauelementes mittlerer Verlustleistung auf einer schlecht wärmeleitenden Platine sind hingegen weitere Maßnahmen zur Wärmeableitung, z.B. die Anbringung einer Kühlfahne notwendig.With direct assembly of a semiconductor component with medium power dissipation On the other hand, on a badly thermally conductive circuit board there are further measures for heat dissipation, E.g. the attachment of a cooling flag is necessary.
4 Patentansprüche 4 Figuren4 claims 4 figures
Claims (4)
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Family Applications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8131 | Rejection |