DE2618867A1 - Verfahren zum kontaktieren von auf halbleiterkoerpern befindlichen metallanschlusskontakten - Google Patents

Verfahren zum kontaktieren von auf halbleiterkoerpern befindlichen metallanschlusskontakten

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Description

  • Verfahren zum Kontaktieren von auf Halbleiter-
  • körpern befindlichen Metallanschlußkontakten Die Hauptanmeldung (Aktz. P 26 08 250.8) betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren von auf Halbleiterkörpern befindlichen Metallanschlußkontakten mit durch eine Kapillare geführten Anschlußdrähten. Derartige Verfahren werden bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen benötigt. Bei einem bekannten Kontaktierungssystem wird der anzuschließende Kontaktierungsdraht von einer Vorratsspule abgewickelt und durch die öffnung einer Kapillare geführt. Das aus der Kapillarenspitze herausragende kugelförmige Drahtende wird unter mikroskopischer Beobachtung mit Hilfe sogenannter Mikromanipulatoren auf die Anschlußkontaktfläche eines Halbleiterkörpers einjustiert und durch Thermokompression fest mit dieser Kontaktfläche verbunden.
  • Der Hallptanmeldung lag die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktierverfahren anzugeben, mit dem in der Zeiteinheit mehrere Kontakte hergestellt und zumindest ein Teil der Arbeitsschritte automatisiert werden können. Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß zumindest die Enden zweier durch Kapillaröffnungen geführter Anschlußdrähte gleichzeitig mit zwei auf einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers befindlichen Metallkontakten durch Thermokompression verbunden werden und daß die Drähte danach in einem bestimmten Abstand von den Metallkontakten abgetrennt und so zu weiteren Anschlußteilen hin umgebogen werden, daß die freien Drahtenden mit diesen fest verbunden werden können.
  • Bei dem bereits vorgeschlagenen Verfahren gemäß der Hauptanmeldung können daher in einem Arbeitsschritt zwei oder mehr Anschlußkontakte eines iialbleiterbauelementes oder einer integrierten Halbleiterschaltung mit Anschlußdrähten kontaktiert werden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß eine Thermokompressionsvorrichtung verwendet wird, die mehrere, durch Kapillaröffnungen hindurchgeführte Kontaktierungsdrähte enthält. Die Abstände der Öffnungen in den Kapillaren und damit auch die Abstände zwischen den Drähten selbst, müssen exakt den Abständen zwischen den zu kontaktierenden Metallanschlußkontakten auf der Halbleiteroberfläche entsprechen. Das geschilderte Verfahren hat auch den wesentlichen Vorteil, daß zur Kontaktierung mehrerer Anschluß kontakte nur einmal ein Justiervorgang erforderlich ist.
  • Bei dem vorgeschlagenen Mehrfachkontaktierungsverfahren wird die Thermokompressionsvorrichtung mit den Kapillaren nach der Befestigung der Anschlußdrähte an den Metallkontakten bis zu einem bestimmten Abstand über die Halbleiteroberfläche angehoben. Danach werden die Drähte unter den Kapillaröffnungen abgebrannt. Zwischen die über die Halbleiteroberfläche hochstehenden Drahtstücke wird dann ein Keil geführt, der die Drähte gleichzeitig auseinanderspreizt und so umbiegt, daß die freien Drahtenden mit den zugeordneten Gehäuseanschlüssen, beispielsweise mit den Zinken oder Anschlußteilen eines Kontaktierungsstreifens, in Berührung gelangen. Schließlich werden diese freien Drahtenden mit Hilfe eines Andruckmittels mit den Gehäuseanschlüssen durch Thermokompression fest verbunden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das bereits vorgeschlagene Verfahren weiter zu verbessern. Insbesondere soll die Zahl der mechanischen Teile verringert und sichergestellt werden, daß die freien Drahtenden der mit den Metallkontaktflächen verbundenen Drahtstücke mit den zugeordneten Anschlußteilen eines Kontaktierungsstreifens in Berührung gelangen. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren, wie es Gegenstand der Hauptanmeldung ist und wie es im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 zum Ausdruck kommt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Anschlußteilen ein zum Halbleiterkörper hin spitz zulaufender Keil, der als Strömungsteiler wirkt, so angeordnet wird, daß die mit den Metallkontaktflächen des Halbleiterkörpers verbundenen Drahtstücke beim Einwirken eines Luftstroms umgebogen und durch den vom Strömungsteiler geteilten Luftstrom gespreizt werden, bis sie mit ihren freien Enden mit den zugeordneten Anschlußteilen in Verbindung gelangen und daß danach diese Enden der Drahtstücke gleichzeitig mit den Anschlußteilen durch Thermokompression verbunden werden.
  • Dieses verbesserte Verfahren hat den Vorteil, daß auch Drähte mit sehr kleinen Abständen voneinander bearbeitet werden können.
  • Der Platzbedarf der für das beschriebene Verfahren notwendigen Vorrichtungsteile ist gering, und da wenig mechanisch bewegte Vorrichtungselemente erforderlich sind, kann das Verfahren sicher und einfach durchgeführt werden In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der Strömungsteiler in der Höhe verstellbar ist. Dadurch wird ermöglicht, daß der Strömungsteiler nach dem Umlegen der Kontaktierungsdrähte angehoben werden kann, so daß die Halbleiteranordnung mit den Anschlußdrähten beschädigungsfrei unter dem Keil hindurchgeschoben werden kann.
  • Zum Umbiegen der Drahtstücke wird vorzugsweise eine Düse Verwendet, aus der ein auf die Drahtstücke gerichteter Druckluftstrom austritt und damit die Drahtstücke umbiegt.
  • Es ist ferner von Vorteil, wenn der Strömungsteiler und die Düse so mit der Kapillare verbunden sind, daß beide Teile den Bewegungen der Kapillaren in der Ebene des Kontaktierungsstreifens folgen. Bei einer Verfahrensmodifikation erfolgt das Umbiegen der Drahtstücke nach dem Kontaktieren der Metallkontaktflächen des Halbleiterkörpers an der gleichen Arbeitsposition. In einer zweiten Verfahrensmodifikation sind der Keil und die Düse so an der Kapillare befestigt, da bei den Bewegungen der Kapillare in definiertem Abstand in der Ebene des Kontaktierungsstreifens folgen. Dabei entspricht dieser Abstand dem Abstand zwischen zwei Halbleitersystemen auf dem Kontaktierungsstreifen, so daß an einer Arbeitsposition die Kontaktierungsdrähte an den Kontaktflächen des Halbleiterkörpers befestigt werden, während gleichzeitig an einer davorliegenden Arbeitsposition die Drahtstücke eines bereits kontaktierten Halbleiterkörpers zu den zugeordneten Anschlußteilen hin umgebogen werden.
  • In jedem Fall werden während des Kontaktierens der Metallkontaktflächen bzw. dem Umbiegen der Drahtstücke an einer weiteren Arbeitsposition mit bereits umgebogenen Drahtstücken diese durch Thermokompression gleichzeitig mit den zugeordnetten Anschliißteilen verbunden.
  • Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eignen sich sowohl Kapillaren, wie sie in der Hauptanmeldung beschrieben werden, als auch Doppeldraht-Kapillaren, bei denen die beiden Kontaktierungsdrähte durch zwei Öffnungen einer beiden Drähten gemeinsamen Kapillare hindurchgeführt werden.
  • Die Erfindung soll im weiteren noch anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
  • In der Figur 1 ist ein Kontaktierungsstreifen 12 dargestellt, der ein streifenförmiges und abgewinkeltes Teil 11 für die Aufnahme des Halbleiterkörpers 3 und zwei zinkenförmige Anschlußteile 1 und 2 aufweist. Die genannten Teile 1, 2 und 11 sind ihrerseits wiederum Teile eines strukturierten Kontaktierungsstreifens 12, mit dem eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen verbunden werden können und der nach der Kontaktierung der Halbleiterbauelemente und nach dem Eingießen der Halbleitersysteme in Kunststoff zur Separierung der Einzelbauelemente zerteilt werden muß. Hierbei muß auch der Verbinelungssteg, der die Teile 1, 2 und 11 miteinander verbindet, nach dem Eingießen des Halbleiter systems in Kunststoff durchgetrennt werden.
  • Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Kontaktierung eines Transistors. Der Halbleiterkörper 3 wird mit seiner Kollektorzone auf dem metallischen Träger 11 befestigt. Zur Kontaktierung der Emitter- und der Basiszone, die auf einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers mit Metallkontaktflächen 14 und 15 versehen sind, wird eine Doppeldraht-Kapillare 13 verwendet. Durch diese Doppeldraht-Kapillare werden die Kontaktierungsdrähte 16 und 17 hindurchgeführt. An der Stirnseite der Kapillare, die gleichzeitig als Thermokompressionswerkzeug dient, haben die Kontaktierungsdrähte 16 und 17 einen Abstand, der dem Abstand der Metallkontaktflächen 14 und 15 auf dem Halbleiterkörper entspricht. Durch Anpressen der Kapillarenspitze werden die kugelförmig ausgebildeten Drahtenden der Drähte 16 und 17 mit den Metallkontaktflächen 14 und 15 verschweißt. Danach wird die Kapillare 13 wieder angehoben und die Drähte 16 und 17 werden unterhalb der Kapillarenspitze so abgebrannt, daß mit den Metallkontaktflächen 14 und 15 verbundene Drahtstücke 5 und 6 entstehen. Da die Drähte durchgebrannt werden, bilden sich die Enden der Drähte an dor Brennstelle wiederum kugelförmig aus. Diese Drahtstücke 5 und 6 müssen nun noch mit den Kontaktierungszinken 1 und 2 elektrisch leitend verbunden werden.
  • Um diese Verbindung herstellen zu können, müssen die Drahtstücke 5 und 6 so umgebogen werden, daß die freien Drahtenden mit den Kontaktierungszinken 1 und 2 in Berührung gelangen.
  • Dies geschieht mit Hilfe der in der Figur 2 dargestellten Druckluftdüse 10 und dem Strömungsteiler 4. Diese Teile wurden in der Figur 1 der übersicht halber nicht dargestellt.
  • Der Strömungsteiler 4 ist dreieckförmig ausgebildet, mit einer parallel zur Streifenebene verlaufenden Fläche und läuft zum Halbleiterkörper 3 hin spitz zu. Die Schneide des Keils liegt somit zwischen den Drahtstücken 5 und 6. Wenn daher aus der Düse 10 Druckluft ausströmt, werden die beiden Drahtstücke 5 und 6 an der Erweichungsstelle vom vorangegangenen Abbrennprozeß umknicken und die freien Enden 8 und 9 dieser Drahtstücke werden vom geteilten Luftstrom erfaßt und gespreizt, bis sie mit den Nontaktierungszinken 1 und 2 in Berührung gelangen. Der in der Höhe verstellbare Strömungsteiler 4 wird dann so angehoben, daß der Kontaktierungsstreifen unter dem Strömungsteiler hindurch zur nächsten Arbeitsposition geschoben werden kann. Dort werden die Drahtenden 8 und 9 mit Hilfe eines herkömmlichen Thermokompressionsstempels mit den Kontaktierungszinken 1 und.2 verschweißt.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen zwei verschiedene Verfahrensmodifikationen. Die Spreiz- und Umlegeeinheit aus der Düse 10 und dem Keil 4 ist grundsätzlich so mit der Kapillare 13 verbunden, daI3 beide Teile jeder Bewegung der Kapillare 13 in der Ebene des Kontaktierungsstreifens 12 folgt. Bei der in der Figur 3 dargestellten Verfahrensweise ist der Strömungsteiler 4 und die Düse 10 so mit der Kapillaren verbunden, daß das Umlegen der Kontaktierungsdrähte 5 und 6 in der Arbeitsposition A erfolgen muß, in der auch die Drahtstücke 5 und 6 hergestellt wurden. Dadurch ist besonders bei Halbleiteranordnungen mit sehr geringen Abständen der Kontaktflächen sichergestellt, daß der Strömungsteiler 4 exakt zwischen den Drahtstücken 5 und 6 positioniert ist.
  • Der Thermokompressionsmeißel 18, mit dem die Verbindung mit dem Kontaktierungszinken 1 und 2 hergestellt wird, befindet sich dagegen an einer anderen Arbeitsposition B. Hierdurch ist gewährleistet, daß zur gleichen Zeit in der an der Arbeitsposition A die D#-ahtstücke 5 und 6 erzeugt, bzw.
  • diese umgelegt werden, an der Arbeitsposition B die Drahtstücke 5 und 6 eines anderen Halbleiterbauelementes mit den zugeordneten Kontaktierungszinken 1 und 2 verbunden werden.
  • Bei Halbleiteranordnungen, bei denen der Abstand zwischen den Metallkontaktflächen relativ groß ist, beispielsweise bei einem Abstand von 400 /um, kann eine Verfahrensweise gemäß Figur 4 verwendet werden. Bei dieser Arbeitsweise erfolgt an einer Arbeitsposition C die Herstellung der Drahtstücke 5 und 6 mit Hilfe der Kapillare 13. Gleichzeitig werden an einer weiteren Arbeitsposition D, an der sich ein Halbleiterbauelement mit Drahtstücken 5 und 6 bereits befindet, diese Drahtstücke mit Hilfe der Druckluftdüse 10 und dem Strömungsteiler 4 umgelegt. Zur gleichen Zeit können in einer dritten Arbeitsposition E die bereits umgebogenen Drahtstücke 5 und 6 eines dritten Transistorelementes mit Hilfe eines Thermokompressionsmeißels 18 mit den Kontaktierungszinken 1 und 2 elektrisch leitend verbunden werden. Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, daß zur gleichen Zeit Bearbeitungsvorgänge an drei verschiedenen Arbeitspositionen erfolgen, so daß die Taktgeschwindigkeit der Kontaktiermaschine sehr groß ist.
  • Da auch bei der Verfahrensweise gemäß Figur 4 die Druckluftdüse 10 und der Strömungsteiler 4 mit der Kapillare 13 mechanisch verbunden sind, ist sichergestellt, daß Vorschubtoleranzen des Kontaktierungsstreifens ausgeglichen werden. Bei dem Verfahren gemäß Figur 4 können dagegen Abweichungen der Befestigungslage des Halbleiterkörpers auf dem Träger 12 nicht ausgeglichen werden. Wenn daher die mögliche Abweichung des Halbleiterkörpers auf dem Trägerkörper von einer angenommenen Sollage den halben Mittelabstand zwischen den beiden zu kontaktierenden Metallkontaktflächen übersteigt, muß auf die Verfahrensweise gemäß Figur 3 zurückgegriffen werden.
  • Welche der beiden Verfahrensweisen daher verwendet werden kann, hängt in erster Linie vom Abstand der Metallkontaktflächen auf dem Halbleiterkörper und von der Genauigkeit der Bestückungsvorrichtung ab. In jedem Fall wird jedoch angestrebt, gemäß der Verfahrensweise nach der Figur 4 zu arbeiten, da hierdurch die größte Taktgeschwindigkeit der Kontaktierungsmaschine erzielt werden kann.
  • L e e r s e i t e

Claims (7)

  1. Patentansprüche Verfahren zum Kontaktieren von auf Halbleiterkörpern befindlichen Metall-Anschlußkontakten mit durch eine Kapillare geführten Anschlußdrähten, wobei die Enden von mindestens zwei in Führungskanälen einer oder mehrere Kapillaren geführter Drähte gleichzeitig mit den auf einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers befindlichen Metallkontaktflächen durch Thermokompression verbunden werden, danach die Drähte in einem bestimmten Abstand von den Metallkontakten durchgetrennt und die mit den Metall-Kontaktflächen verbundenen Drahtstücke so zu weiteren Anschlußteilen hin umgebogen werden, daß die freien Drahtenden dieser Drahtstücke mit diesen Anschlußteilen verbunden werden können, - nach Patentanmeldung P 26 OB 250.8 - dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anschlußteilen (14,15) ein zum Halbleiterkörper (3) hin spitz zulaufender Strömungsteiler (4) so angeordnet wird, daß die mit den Metallkontaktflächen (1,2) des Halbleiterkörpers verbundenen Drahtstücke (5,6) beim Einwirken eines Luftstroms (7) umgebogen und durch den vom Strömungsteiler geteilten Luftstrom gespreizt werden, bis sie mit ihren freien Enden (8,9) mit den zugeordneten Anschlußteilen in Verbindung gelangen, und daß danach diese Enden der Drahtstücke gleichzeitig mit den Anschlußteilen (1,2) durch Thermokompression verbunden werden.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsteiler (4) in der flöhe verstellbar ist, so daß er nach dem Umlegen der Kontaktierungsdrähte angehoben und die Halbleiteranordnung mit den Anschlußdrähten unter dem Keil hindurch geschoben werden kann.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umbiegen der Drahtstücke eine Düse (10) verwendet wird, aus der ein auf die Drahtstücke (5,6) gerichteter Luftstrom austritt und diese umbiegt.
  4. 4) Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (1,2) und der Träger t11) für den Halbleiterkörper (3) Teile eines strukturierten Kontaktierungsstreifens (12) sind, mit dem eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen verbunden werden können und der nach der Kontaktierung der Halbleiterbauelemente und nach dem Eingießen der Halbleitersysteme in Surststo.Ef zur Separierung der Einzelbauelemente zerteilt wird.
  5. 5) Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsteiler (4) und die Düse (10) mit der Kapillare (13) so verbunden sind, daß beide den Bewegungen der Kapillare in der Ebene des Kontaktierungsstreifens folgen, und daß das Umbiegen der Drahtstücke (5,6) nach dem Kontaktieren der Metall-Kontaktflächen (1,2) des Halbleiterkörpers an der gleichen Arbeitsposition erfolgt.
  6. 6) Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsteiler (4) und die Düse (.11) an der Kapillare (13) so befestigt sind, daß beide den Bewegungen der Kapillare in definiertem Abstand in der Ebene des Kontaktierungsstreifens folgen, wobei dieser Abstand dem Abstand zwischen zwei Halbleiter systemen auf dem Kontaktierungsstreifen entspricht, so daß an einer Arbeitsposition die Anschluß-Kontaktflächen eines Halbleiterkörpers mit Kontaktierungsdrähten verbunden werden, während gleichzeitig an einer davor liegenden Arbeitsposition die Drahtstücke eines bereits kontaktierten Halbleiterkörpers zu den zugeordneten Anschlußteilen hin umgebogen werden.
  7. 7) Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß wällrend des Kontaktierens der Metall-Kontaktf lächen eines Halbleiterkörpers bzw. dem Umbiegen der Drahtstücke an einer weiteren Arbeitsposition mit bereits umgebogenen Drahtstücken diese durch Thermokompression gleichzeitig mit den zugeordneten Anschlußteilen verbunden werden.
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