DD146522A1 - Verfahren zur herstellung von verbindungen zwischen verdrahtungstraegern und darauf befestigten halbleiterbauelementen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung von Bondinseln auf Halbleiterbauelementen mit den Kontaktstellen von mit Leiterzuegen versehenen Bauelementetraegern zur Herstellung hybrider Halbleiterschaltkreise. Durch die Erfindung sollen die Verbindungen mit einer besseren Kontaktzuverlaessigkeit billiger und mit einer groeszeren Haltbarkeit hergestellt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen Verdrahtungstraegern und darauf befestigten Halbleiterbauelementen zu schaffen, die einen moeglichst geringen elektrischen Widerstand aufweisen und bei dem die Festigkeit der Zuleitungsdraehte auf einfache Weise in Abhaengigkeit von der Dicke der Draehte vorgegeben oder eingestellt werden kann. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz die Verbindungen mittels thermisch behandeltem Kupferdraht durch Reibschweiszen mit zumindest teilweise beschichteten Sonotroden oder Kapillaren hergestellt werden und dasz der Kupferdraht vor der Verarbeitung in verduennter Schwefelsaeure dekapiert wird. Zum Schutz des Kupferdrahtes vor Oxidation fuer eine laengere Zeit ist es zweckmaeszig, den Draht auf an sich bekannte Weise zu chromatieren.
Description
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Verfahren .zur Herstellung von Verbindungen zwischen Verdrahtungsträgern und darauf befestigten Halbleiterbauelementen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen Verdrahtungsträgern und darauf befestigten Halbleiterbauelementen, insbesondere zur Verbindung von Bondinseln auf den Halbleiterbauelementen mit den Kontaktstellen von mit Leiterzügen versehenen Bauelementeträgern zur Herstellung hybrider Halblelterschaltkreise.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Bei der Herstellung monolithischer oder hybrider. Halbleiterschal tkreise v/erden die Bondinseln auf den Halbleiterbauelementen mit den Kontaktstellen der Trägerstreifen oder anderer Bauelementeträger, wie beschichtete Keramiksubstrate, durch Drahtbonden verbunden. Als Bonddraht wird dabei in der Regel reiner Golddraht oder legierter Aluminiumdraht verv/endet (Peinwerktechnik, München 73 (1961) 1, S. 43), wobei die Kontaktherstellung bei Golddraht durch Thermokompression oder Thermosonic und bei Aluminiumdraht durch Ultraschallschweißen vorgenommen wird. Diese allgemein bekannten Verfahren weisen jedoch außer dem hohen Preis von Gold- oder Aluminiumdraht eine Reihe von Ifachteilen auf. So ist die Kontaktzuverlässigkeit von Aluminiumdraht auf verschiedenen Werkstoffen, beispielsweise Folienkupfer oder Dickschichtleitbahnen auf der Basis von AgPd oder AgPt, im Verhältnis zu anderen Materialpaarungen wie Au-Al gering· Ein weiterer Mangel ist in der relativ geringen Festigkeit des Drahtes selbst und der Bondstellen sowie dem für einige Anwendungsfälle zu großen elektrischen "widerstand bei der Verwendung
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von Gold- oder Aluminiumdraht zu sehen. Beispielsweise werden in der DE-O3 181316 5 bekannte Möglichkeiten zur Herstellung von Drahtbrücken zwischen den Kontaktflächen der Halbleiterbauelemente mit den Anschlußflächen von Kammstreifen oder Yerdrahtungsträgern aufgezeigt, wobei jedoch festgestellt wird, daß mit den Techniken wie Thermokompressions- oder Ultraschallbonden keine ausreichend haltbaren Verbindungen hergestellt werden können, wenn die Dicke der Zuleitungsdrähte etwa 0,025 mm beträgt, oder wenn für die Drahtbrücken Metalle verwendet v/erden, die eine geringere leitfähigkeit besitzen als z. B. Gold, Aluminium oder Kupfer· Darüber hinaus soll selbst dann, wenn anfänglich unter Verwendung eines Kammstreifens annehmbare: Verbindungen herstellbar sind, die Gefahr eines unbeabsichtigten Losreißens derartiger Drahtbrücken besonders groß sein, wenn während der normalen Handhabung oder durch unbeabsichtigte Biegebeanspruchung der Anordnung später Spannungen auftreten.
Nach dem DD-V/P 133 285 ist es weiterhin bekannt, Kupferdraht mit Hilfe einer Sonotrode in einem Weichlot einzubetten. Mit diesem Verfahren ist es prinzipiell möglich, den Kupferdraht mit einer Anschlußfläche zu verbinden, die weicher als Kupfer ist. Es lassen sich aber direkt keine Verbindungen mit einer dem üblichen Drahtbonden vergleichbar hohen und gleichbleibenden Festigkeit herstellen.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, Verbindungen zwischen Verdrahtungsträgern und darauf befestigten Halbleiterbauelementen mit einer besseren Kontaktzuverlässigkeit billiger herzustellen und eine größere Haltbarkeit der mit einer bekannten Drahtbondeinrichtung gezogenen Drahtbrücken zu erreichen.
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Darlegung des Wesens der Erfindung
Der .Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen Verdrahtungsträgern und darauf befestigten Halbleiterbauelementen, insbesondere zur Herstellung hybrider Halbleiterschaltkreise zu schaffen, mit dem haltbarere Verbindungen mit sowohl höherer Festigkeit der Kontaktstellen als. auch der Zuleitungsdrähte hergestellt werden können, die einen möglichst geringen elektrischen Widerstand aufweisen und bei dem die Festigkeit der Zuleitungsdrähte, auf einfache Weise in Abhängigkeit von der. Dicke der Zuleitungsdrähte· vorgegeben werden oder eingestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verbindungen mittels thermisch behandeltem Kupferdraht durch Reibschweißen mit zumindest teilweise· beschichteten Sonotroden oder Kapillaren hergestellt werden und daß der Kupferdraht vor der Verarbeitung in verdünnter Schwefelsäure dekapiert wird.
Zum Schutz des Kupferdrahtes vor Oxidation für eine längere Zeit ist es zweckmäßig, den Draht auf an sich bekannte Weise-· zu chromatieren.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, die Sonotroden oder Kapillaren mit lantalpentoxid oder Aluminiumoxid zu beschichten.
Um eine besonders hohe Verschleißfestigkeit der Sonotroden zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Sonotroden- oder Kapillarenfußfläche mit einem Diamant- oder Aluminiumoxidplättchen zu plattieren.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird die Festigkeit der Kontaktstellen und der Zuleitungsdrähte verbessert und der Werkzeugverschleiß verringert. Darüber hinaus lassen sich die für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Eigenschaften des Kupferdrahtes, wie Heißlast- und Dehnungswerte', durch eine entsprechende thermische Behandlung des nach dem Ziehen ziehhart vorliegenden Drahtes einstellen.
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Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Zur Herstellung der Verbindungen zwischen den Bondinseln von Halbleiterbauelementen und den Kontaktstellen von mit Leiterzügen aus Folien-Kupfer- oder Dickschichtleitpasten Versehenen Bauelementeträgern kann eine der bekannten Drahtbondeinrichtungen angewendet werden, die die Enden des Bonddrahtes durch Reibschweißen mittels Ultraschall befestigt. Für die Bauelementeträger für hybride Halbleiterschaltkreise werden vorzugsweise solche Materialien wie Hartpapier, Glashartgewebe oder AlpO^-Keramik-Substrate verwendet. Insbesondere bei der Verwendung ersterer Materialien werden offensichtlich erhebliche Anforderungen an die Festigkeit und Zuverlässigkeit der Verbindungen gestellt. · Entsprechend dem neuen Verfahren wird Kupferdraht eingesetzt, der zunächst einer thermischen Behandlung unterzogen wird, um die für den jeweiligen Anwendungsfall günstigsten Reißlast- und Dehnungswerte einzustellen· Die Temperung des Kupferdrahtes erfolgt bei einer Temperatur von etwa 250 0G. In einem nachfolgenden Arbeitsgang wird der Kupferdraht zwecks Entfernung der Oxidhaut in einer 10 folgen Schwefelsäure dekapiert und danach chromatiert, um die Oxidation des Kupfers für einen längeren Zeitraum zu verhindern. Anschließend erfolgt die Verarbeitung des Drahtes, wobei die Befestigung der Drahtenden auf den Bondinseln der; Halbleiterbauelemente bzw. den Kontaktstellen auf den Leiterzügen mit solchen Sonotroden vorgenommen wird, deren Fußflächen zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit mit Tantalpentoxid oder Aluminiumoxid beschichtet sind. Durch diese Verfahren werden höhere Scherzugfestigkeiten der Verbindungen erreicht, als bei den bekannten Verfahren unter Verwendung von AlSiI- oder Golddraht. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit der Voreinstellung wesentlicher Parameter der Verbindungen und der vergleichsweise geringe elektrische 'Widerstand·
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Die hergestellten Verbindungen zeigen darüber hinaus bei stärkerer und wechselnder Beanspruchung über einen längeren Zeitraum eine verbesserte Haltbarkeit, woraus eine bessere Zuverlässigkeit hybrider Halbleiterschaltkreise resultiert. Die besonderen Vorzüge des Verfahrens sind darin zu sehen, daß übliche Ultraschalldrahtbondeinrichtungen verwendet werden können, ohne daß eine Anpassung an besondere Verfahrensbedingungen erforderlich wäre.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen Verdrahtungsträgern und darauf befestigten Halbleiterbauelementen, insbesondere zur Herstellung hybrider Halbleiterschaltkreise, bei dem durch Sonotroden oder Kapillaren geführter Bondttraht; auf den Bondinseln der Halbleiterbauelemente und den Kontaktstellen auf mit Leiterzügen aus Folienkupfer- oder Dickschichtr-Leitpasten versehenen Bauelementeträgern befestigt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung mittels thermisch behandeltem Kupferdraht durch Reibschweißen mit zumindest teilweise beschichteten Sonotroden oder Kapillaren hergestellt wird und daß der Kupferdraht vor der Verarbeitung in verdünnter Schwefelsäure dekapiert y/ird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kupferdraht auf an sich bekannte Weise chromatiert wird.
3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung der Sonotroden oder Kapillaren mit Tantalpentoxid oder Aluminiumoxid.vorgenommen wird.
4· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sonotroden- oder Kapillarenfußfläche mit einem Diamant- oder AIuminiumoxidplättchen plattiert wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD79216141A DD146522A1 (de) | 1979-10-10 | 1979-10-10 | Verfahren zur herstellung von verbindungen zwischen verdrahtungstraegern und darauf befestigten halbleiterbauelementen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD79216141A DD146522A1 (de) | 1979-10-10 | 1979-10-10 | Verfahren zur herstellung von verbindungen zwischen verdrahtungstraegern und darauf befestigten halbleiterbauelementen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD146522A1 true DD146522A1 (de) | 1981-02-11 |
Family
ID=5520541
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DD79216141A DD146522A1 (de) | 1979-10-10 | 1979-10-10 | Verfahren zur herstellung von verbindungen zwischen verdrahtungstraegern und darauf befestigten halbleiterbauelementen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD146522A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8164176B2 (en) | 2006-10-20 | 2012-04-24 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor module arrangement |
-
1979
- 1979-10-10 DD DD79216141A patent/DD146522A1/de not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8164176B2 (en) | 2006-10-20 | 2012-04-24 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor module arrangement |
| DE102007046021B4 (de) * | 2006-10-20 | 2012-09-13 | Infineon Technologies Ag | Halbleiteranordnung, Halbleitermodul und Verfahren zum Verbinden eines Halbleiterchips mit einem Keramiksubstrat |
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