DE1215480B

DE1215480B - Device for the production of spheres of the same size, in particular of contact spheres for semiconductor devices

Info

Publication number: DE1215480B
Application number: DE1963P0031183
Authority: DE
Inventors: Friedlieb Blauert; Hans-Juergen Kaliske
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1963-02-20
Filing date: 1963-02-20
Publication date: 1966-04-28

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

B22fB22f

Deutsche Kl.: 491-3German class: 491-3

Nummer: 1215 480Number: 1215 480

Aktenzeichen: P31183Ib/491File number: P31183Ib / 491

Anmeldetag: 20. Februar 1963 Filing date: February 20, 1963

Auslegetag: 28. April 1966Opening day: April 28, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Kügelchen gleicher Größe, insbesondere von Kontaktkügelchen. für Halbleitervorrichtungen aus einer Legierungsschmelze.The invention relates to an apparatus for producing spheres of the same size, in particular of contact beads. for alloy melt semiconductor devices.

Die Herstellung von Kügelchen gleicher Größe, deren Durchmesser kleiner als 2 mm ist, bereitet erhebliche Schwierigkeiten, da das Abgrenzen der dafür benötigten kleinen Volumina mit sehr geringen Toleranzen schwer durchführbar ist. Um die für kleine Kügelchen benötigten, kleinen Portionen einigermaßen genau einander gleichzumachen, ist es üblich, die Portionen aus festem Werkstoff auszuschneiden. Es läßt sich dabei jedoch nicht vermeiden, daß die einzelnen Portionen noch ganz erhebliche Gewichtsunterschiede aufweisen. Außerdem setzt das *5 Ausschneiden voraus, daß die Ausgangswerketoffe auch walz- und stanzbar sind, wobei die Dickenmaße "dann in den notwendigen Toleranzen schwer herstellbar sind. Bei für Halbleitervorrichtungen benötigten Kontaktkügelchen ist diese Voraussetzung jedoch nicht in jedem Fall gegeben. Schließlich sind die ausgeschnittenen Werkstücke auch nicht walzbar, so daß ihre Weiterverarbeitungbei der Herstellungvon Halbleitervorrichtungen die Arbeitsgänge erschwert.The production of spheres of the same size, the diameter of which is less than 2 mm, prepares considerable difficulties, since the demarcation of the small volumes required for this with very small Tolerance is difficult to implement. About the small portions needed for small globules To make them more or less exactly alike, it is customary to cut the portions out of solid material. However, it cannot be avoided that the individual portions are still very substantial Have weight differences. In addition, the * 5 Cut out in advance that the starting materials can also be rolled and punched, with the thickness dimensions "are then difficult to manufacture within the necessary tolerances. When required for semiconductor devices However, contact beads do not always meet this requirement. Finally are the cut-out workpieces cannot be rolled either, so that their further processing in the production of Semiconductor devices make operations difficult.

Es ist weiter bekannt, die Kügelchen dadurch zu erzeugen, daß der geschmolzene Werkstoff aus der Öffnung eines Behälters in eine andere Flüssigkeit abtropft, in der die abgeteilte Menge infolge ihrer Oberflächenspannung kugelförmige Gestalt annimmt und auf den Boden des Gefäßes herabsinkt. Die Größe der abtropfenden Menge hängt jedoch in Undefinierter Weise von den jeweiligen Verhältnissen, insbesondere Temperatur und Druck in den beiden flüssigen Medien, ab, so daß die Größe der Kügelchen starke Unterschiede aufweist.It is also known to produce the beads by removing the molten material from the Opening a container drips into another liquid in which the divided amount as a result of it Surface tension takes on a spherical shape and sinks to the bottom of the vessel. the However, the size of the amount that drips off depends in an undefined manner on the respective proportions, in particular the temperature and pressure in the two liquid media, so that the size of the beads shows strong differences.

Es ist auch eine Vorrichtung zum Herstellen von Kügelchen gleicher Größe aus einer in einem Behälter enthaltenen Schmelze bekannt, wobei in der Behälterwand eine Öffnung vorhanden ist, durch die von einem in der Öffnung dichtend hin- und herbewegbaren Kolbenschieber abgeteilte, der Masse eines Kügelchens gleiche Schmelzenmengen hindurch in ein Bad gelangen, in dem die Schmelzenmengen auf Grund ihrer Oberflächenspannung Kugelgestalt annehmen und in dieser Gestalt beim Abkühlen erstarren. Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich eine sehr gleichmäßige Größe der Kügelchen, insbesondere von Kontaktkügelchen für Halbleitervorrichtungen dadurch erreichen, daß gemäß der Erfindung der Kolbenschieber am Umfang eine oder mehrere Aushöhlungen von der Größe der einzelnen Schmelzenmengen hat. It is also an apparatus for making same size beads from one in a container Known melt contained, wherein in the container wall there is an opening through which divided by a piston valve that can be moved back and forth in the opening in a sealing manner, the mass of a bead pass equal amounts of melt into a bath in which the amounts of melt take on spherical shape due to their surface tension and solidify in this shape on cooling. With such a device, a very uniform size of the beads, in particular of contact balls for semiconductor devices by according to the invention the piston valve has one or more cavities on the circumference of the size of the individual melt quantities.

Vorrichtung zum Herstellen von Kügelchen
gleicher Größe, insbesondere von Kontaktkügelchen für HalbleitervorrichtungenApparatus for producing beads
of the same size, particularly of contact balls for semiconductor devices

Anmelder:Applicant:

Philips Patentverwaltung G. m. b. H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Philips Patentverwaltung G. mb H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Als Erfinder benannt:
Hans-Jürgen Kaliske,
Friedrichsgabe (Bez. Hamburg);
Friedlieb Blauert, HamburgNamed as inventor:
Hans-Jürgen Kaliske,
Friedrichsgabe (District Hamburg);
Friedlieb Blauert, Hamburg

Die Erfindung ist an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing.

F i g. 1 zeigt die Vorrichtung in Bereitschaftsstellung undF i g. 1 shows the device in the ready position and

Fig. 2 nach dem Herstellen eines Kügelchens.Figure 2 after making a bead.

In einem Gefäß 1, das beispielsweise aus Glas besteht, befindet sich auf etwa 280° C erhitztes SiIikonöl 3. In das Silikonöl taucht ein Behälter 5 ein. Der Behälter besteht an seinem Boden aus einer Dichtungsscheibe 7, die mittels einer Kiemmutter 9 gegen die Behälterwand 11 gepreßt ist. Innerhalb des Behälters 5 befindet sich eine Legierungsschmelze 13, durch die ein Kolbenschieber 15 hindurchtaucht. Dieser ist durch eine Öffnung 17 der Dichtungsscheibe 7, die sich in einer Buchse 18 aus synthetischem Rubin befindet, flüssigkeitsdicht hindurchgeführt. Die Wand 19 des Kolbenschiebers 15 ist mit einer Aushöhlung 21 versehen, in die, wenn sie sich im Bereich der Legierungsschmelze 13 befindet, diese einfließt. Wird der Kolbenschieber 15 niedergedrückt, dann streift die Wand der Öffnung 17 die über die Stempeloberfläche überstehende Menge der Legierungsschmelze ab, und der Kolbenschieber führt nur eine Menge 23 der Schmelze 13 in das Silikonöl 3 ab, die die Aushöhlung 21 des Kolbenschiebers 15 ausfüllt. Bei ausreichend dichter Führung des Kolbenschiebers 15 in der Dichtungsscheibe 7 skid die Volumina der einzelnen aus der Schmelze in das Silikonöl geförderten Mengen nahezu einander gleich.In a vessel 1, which consists for example of glass, there is silicone oil heated to about 280 ° C 3. A container 5 is immersed in the silicone oil. The container consists of one at its bottom Sealing washer 7 which is pressed against the container wall 11 by means of a clamping nut 9. Within the Container 5 is an alloy melt 13 through which a piston slide 15 dips. This is through an opening 17 of the sealing washer 7, which is located in a socket 18 made of synthetic Ruby is located, passed through in a liquid-tight manner. The wall 19 of the piston valve 15 is with a cavity 21 is provided into which, when it is in the region of the alloy melt 13, this flows in. If the piston valve 15 is depressed, then the wall of the opening 17 brushes over the The amount of molten alloy protruding from the stamp surface, and the piston valve only leads a quantity 23 of the melt 13 into the silicone oil 3, which fills the cavity 21 of the piston valve 15. If the piston slide 15 is guided sufficiently tightly in the sealing washer 7, the volumes are skid of the individual quantities conveyed from the melt into the silicone oil are almost identical to one another.

Von dem Werkstoff der Buchse 18 wird gefordert, daß er temperaturbeständig ist, daß er bei der vorliegenden, hohen Temperatur einen geringen Reibungswiderstand hat und daß seine Oberfläche nichtThe material of the bush 18 is required to be temperature-resistant, that in the case of the present, high temperature has a low frictional resistance and that its surface does not

609 560/266609 560/266

korrodiert und nicht von der Schmelze benetzt wird. Die meisten metallischen Werkstoffe sind nicht verwendbar, da sie im Laufe der Zeit von der Schmelze angegriffen werden. Daher besteht in einer bevorzugten Ausführungsform die Buchse 18 aus synthetischem Rubin.is corroded and not wetted by the melt. Most metallic materials cannot be used, since they are attacked by the melt over time. Therefore, there is a preferred Embodiment the sleeve 18 made of synthetic ruby.

Für das Flüssigkeitsbad wird, wie bereits oben erwähnt, Silikonöl verwendet, das besonders gut für den vorliegenden Zweck geeignet ist. An das Flüssigkeitsbad werden verschiedene Anforderungen gestellt, die nicht durch jede beliebige Flüssigkeit zu erfüllen sind. Da die Schmelze Temperaturen von z. B. etwa 300° C und darüber haben kann, muß die Flüssigkeit auch bei dieser Temperatur beständig sein; sie darf sich nicht zersetzen, nicht sieden und auch nicht mit dem Werkstoff der Schmelze reagieren. Da die Flüssigkeit in geringen Mengen in den Spalt zwischen den Kolbenschieber 15 und der Buchse 18 eindringt, ist es zweckmäßig, daß sie eine gewisse Schmierwirkung ausübt. Auch darf die in den Behälter eindringende Flüssigkeit nicht die Schmelze verunreinigen.For the liquid bath, as already mentioned above, Used silicone oil, which is particularly well suited for the present purpose. To the liquid bath different requirements are made that cannot be met by any liquid are fulfilled. Since the melt temperatures of z. B. can have about 300 ° C and above, must Liquid be stable even at this temperature; it must not decompose, not boil and also do not react with the material of the melt. Because the liquid in small quantities in the gap penetrates between the piston valve 15 and the bushing 18, it is appropriate that they have a certain Exerts lubricating effect. Also, the liquid penetrating into the container must not be the melt contaminate.

Infolge der Oberflächenspannung der einzelnen Schmelzenmengen 23 nehmen diese eine Kugelgestalt an und sinken in dem Gefäß 1 allmählich nieder. Die erhöhte Temperatur des Flüssigkeitsbades von 280° C kommt der Kugelbildung insofern entgegen, als die einzelnen Schmelzenmengen nicht zu schnell und insbesondere nicht schon dann erstarren, wenn die Schmelzenmengen die Kugelgestalt noch nicht ganz eingenommen haben.As a result of the surface tension of the individual amounts of melt 23, they take on a spherical shape and gradually sink in the vessel 1. The increased temperature of the liquid bath of 280 ° C the formation of spheres is beneficial in that the individual amounts of melt are not added too quickly and in particular do not solidify when the amount of melt is not yet completely spherical have taken.

Der Antrieb des Kolbenschiebers 15 erfolgt über eine nicht dargestellte Exzenterwelle. Auch ein Antrieib von Hand ist möglich.The piston slide 15 is driven via an eccentric shaft (not shown). Also a drive by hand is possible.

Es ist weiterhin vorteilhaft, den Durchmesser des Behälters 5 groß zu wählen, da dann die Füllhöhe, selbst nach'dem Abführen einer größeren Anzahl von Schmelzenmengen, etwa gleichbleibt. Eine gleichmäßige Füllhöhe ist wiederum wichtig, damit der Druck auf die Oberfläche 25 und damit auf die in die Aushöhlung einlaufende Schmelze konstant bleibt.It is also advantageous to choose the diameter of the container 5 large, since then the filling height, remains approximately the same even after a larger number of amounts of melt have been discharged. A steady one The filling level is again important so that the pressure on the surface 25 and thus on the in the melt entering the cavity remains constant.

Es hat sich gezeigt, daß die GewichtsunterschiedeIt has been shown that the weight differences

zwischen den Kügelchen, die einen Durchmesser von kleiner als 2 mm aufweisen, etwa zwischen 3 und 5 % des Kugelgewichtes liegen. Die Streuung in der Kugelgröße tendiert außerdem nur in Richtung auf kleinere Kügelchen. Mit Hilfe eines Siebbleches lassen sich diese kleineren Kügelchen leicht aus den Kugeln mit der Normgröße aussieben.between the beads, which have a diameter of less than 2 mm, approximately between 3 and 5% of the ball weight. The dispersion in ball size also only tends in the direction of smaller globules. With the help of a sieve plate, these smaller balls can easily be removed from the Sieve out balls with the standard size.

ίο Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch ihren einfachen Aufbau aus und gestattet es, in kurzer Zeit sehr große Mengen von Kügelchen herzustellen.ίο The device according to the invention is characterized due to its simple structure and allows very large quantities of beads to be produced in a short time to manufacture.

Claims

Patent claims:

1. Apparatus for producing spheres of the same size, in particular contact spheres for semiconductor devices, from an in

ao a container contained melt, with an opening in the container wall, separated by a piston valve that can be moved to and fro in the opening in a sealing manner, melt equal to the mass of a bead

a5 amounts of zen to enter a bath in which ' the melt quantities take on spherical shape due to their surface tension and in solidify this shape on cooling, characterized in that the piston valve (15) has one or more cavities on the circumference of the size of the individual melt quantities (23).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the piston slide (15) in a socket (18) made of synthetic ruby is guided.

Considered publications:
British Patent No. 313,566;
U.S. Patent No. 1393,383.

1 sheet of drawings