DE1439133B2 - Verfahren zum Verbinden einer auf einer Halbleiteroberfläche aufgebrachten Elektrode mit einem Kontaktierungsdraht - Google Patents
Verfahren zum Verbinden einer auf einer Halbleiteroberfläche aufgebrachten Elektrode mit einem KontaktierungsdrahtInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer auf einer Halbleiteroberfläche aufgebrachten
Elektrode mit einem Kontaktierungsdraht, der in einem nach Art einer Injektionsnadel durchbohrten,
zylindrischen oder konischen Werkzeug derart geführt wird, daß er am Ende des Werkzeuges austritt,
und der durch mechanischen Druck des Werkzeuges, insbesondere nach dem Verfahren der Thermokompression,
mit der zu kontaktierenden Elektrode bleibend verbunden wird. Ein solches Verfahren ist in
der nicht vorveröffentlichten deutschen Auslegeschrift 1 274 241 bereits vorgeschlagen. Es benutzt
das bereits in anderem Zusammenhang bekanntgewordene
Verfahren der Thermokompression zur Lösung der Aufgabe, Elektroden mit extrem kleinen
Flächen mit Zuleitungsdrähten für a'.z v/siteic Kc."-taktierung
zu verwenden.
Das Verfahren der Thermokompression besteht bekanntlich darin, daß der Kontaktierungsdraht über
die zu kontaktierende Elektrode aufgespannt oder aufgelegt und von einem stempel- bzw. schneidenförmigen
Werkzeug bei gelinder Erwärmung gegen die zu kontaktierende Elektrode gepreßt und dadurch
bleibend mit dieser verbunden wird. Die benötigte Wärme wird entweder durch Anwendung einer Beheizung
des besagten Werkzeuges oder des Halbleiterkristalls erzielt. Bei geeigneten Kontaktierungsdrähten
mit niedrigem Schmelzpunkt kann gegebenenfalls auf eine zusätzliche Erwärmung vollständig
verzichtet werden. Das Werkzeug besteht natürlich aus einem mechanisch erheblich festeren und schwerer
schmelzbaren Material als der Kontaktierungsdraht, der für gewöhnlich aus einem weichen Metall,
insbesondere aus Gold besteht.
Gegenüber den bekannten, die Methode der Thermokompression benutzenden Vorrichtungen weif t
eine Vorrichtung nach der deutschen Auslegeschrift 1 274 241 den Vorteil einer einfacheren und rascheren
Bedienung aus, weil das nadeiförmige Kontaktie- : !!nähwerkzeug zusätzlicher Orientierung in bezug ειιί
den Kontaktierungsdraht und die zu kontaktierende Elektrode bedarf, sobald das Ende des nadeiförmigen
Werkzeuges auf die zu kontaktierende Elektrode einmal aufgesetzt ist. Aber auch das Aufsetzen wird
durch die nadeiförmige Gestalt des Kontaktierungswerkzeuges erleichtert. Die endgültige Verbindung
r.wlschen der zu kcntaktierenden Elektrode des
Halbleiterbauelements ζ. B. eines Mesatransistors wird in üblicher Weise durch Druck zwischen der
Spitze des Werkzeuges gegen den Kontaktierungsdraht und die daraufliegende Elektrodenfläche erreicht.
Wie gemäß der Erfindung erkannt-wurde, hat es
sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei, dem eingangs beschriebenen Verfahren das den Kontaktierungsdraht gegen die zu kontaktierende Elektrode drükkende
stumpfe Ende des Werkzeuges während der Kontaktierungen durch eine entsprechende Bewegung
zum Abrollen auf der Oberfläche der Elektrode gebracht wird. Hierdurch läßt sich einerseits die mit
der Thermokompression verbundene lokale Druckbelastung reduzieren, während andererseits die
Festigkeit der Verbindung vergrößert wird.
Wenn es sich, wie dies in den meisten Fällen zutrifft, um die Kontaktierung sehr kleinflächiger Elektroden
z. B. von etwa 20 bis 30 μ2 Fläche handelt und dementsprechend dünne Kontaktierungsdrähte
verwendet werden müssen, kann als Werkzeug unmittelbar ein Stück einer Injektionsnadel verwendet
werden, das sich in einer Halterung befindet. Das Nadelstück ist an dem einen zum Aufsetzen auf die
Halbleiteroberfläche bestimmten Ende stumpfgeschliffen.
In der Fig. 1 ist ein solches Werkzeug dargestellt.
Es ist in seiner Längsachse mit einer feinen, durchgehenden Bohrung 2 versehen, durch welche der beispielsweise
aus Gold bestehende Kontaktierungsdraht 1 so hindurchgeführt ist, daß ein kleines, etwa
den Abmessungen der zu kontaktierenden Elektrode 3 auf der Oberfläche des Halbleiterkristalls 4
entsprechendes Endstück 1' des Drahtes aus der Bohrung hervorragt. Das Werkzeug 5 ist in der Figur
kegelförmig ausgestaltet (es könnte auch zylindrisch sein) und besteht aus einem thermisch beständigen
Material mit einer größeren mechanischen Festigkeit, als sie der Kontaktierungsdraht 1 besitzt. Es besteht
deshalb vorwiegend aus einem Metall wie Stahl od. dgl. Bei Verwendung eines Golddrahtes als Kontaktierungsdraht
ist es auch möglich, daß das Werkzeug aus einem entsprechend festen Glas besteht. Die
Bohrung 2 des Werkzeuges 5 ist zweckmäßig so bemessen, daß der Kontaktierungsdraht in der Bohrung
gestreckt ist, aber andererseits leicht nachgezogen bzw. nachgeschoben werden kann. Die Spitze des
Werkzeuges ist stumpfgeschliffen. Die »Spitze« kann hierdurch ein ebenes oder halbrundes Profil erhalten.
Sie gestattet das Abrollen des Werkzeuges auf der abgeschliffenen, auf der Oberfläche der zu kontaktierenden
Elektrode 4 aufgesetzten Spitze, auch wenn diese unter dem zur Verbindung des Kontaktierungsdrahtes
mit der Elektrode bei der anzuwendenden Temperatur notwendigen Druck gegen die Halbleiter-Oberfläche
bzw. gegen die zu kontaktierende Elektrode 4 gepreßt wird.
Der erste Arbeitsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man das Werkzeug 5
mit dem eingefädelten Kontaktierungsdraht 1 so auf die zu kontaktierende Elektrode setzt, daß das überstehende
Ende 1' des Kontaktierungsdrahtes, welches sich außerhalb der »Spitze« des Werkzeuges 5 befindet,
gegen die zu kontaktierende Elektrode gepreßt wird. Dann wird das Werkzeug etwas schräg gestellt, ,η
wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist, und um eine vor- 'M
zugsweise senkrecht zur Halbleiteroberfläche liegende i Drehachse 6, 6' so gedreht, daß die Längsachse 7, T
des Werkzeuges um die Drehachse 6, 6' eine Kegelfläche beschreibt. Dadurch rollt die »Spitze« des
Werkzeuges auf der Oberfläche des Halbleiterkristalb und der zu kontaktierenden Elektrode ab, ohne daß
es dabei zu einer Rotation des Werkzeuges 5 um seine Längsachse 7, T kommt. Wenn gleichzeitig
während dieses Abrollens der Druck zwischen der aufgesetzten »Spitze« und dem Kontaktierungsdraht
ausreichend groß bemessen ist, erfolgt dieses Abrollen unter Entstehung einer bleibenden Verbindung
zwischen Kontaktierungsdraht und Elektrode. Falls nach dem Verfahren der Thermokompression gearbeitet
wird, kann die benötigte Wärme entweder durch Vermittlung des Werkzeuges oder durch Vermittlung
des Halbleiterkristalls (indem dieser in einer beheizten Einrichtung gehaltert wird) zugeführt
werden.
Der Querschnitt des Kontaktierungsdrahtes sowie die Länge des aus der Bohrung hervorragenden Endstückes
ist zweckmäßig so zu bemessen, daß das aus der Bohrung 3 vorstehende Ende auf die zu kontak-
i 439133
tierende Elektrode aufgesetzt werden kann, ohne daß es dabei die Halbleiteroberfläche berührt. Wenn das
Abrollen der Spitze bzw. des Endes des Werkzeuges 5 so vorgenommen wird, daß keine Verschiebung
des Drahtes stattfinden kann, was bei Durchführung einer reinen, das heißt ohne Gleitung erfolgenden
Rollbewegung sicher der Fall ist, so bleibt das aus der Bohrung des Werkzeuges 5 austretende Ende des
Kontaktierungsdrahtes in der vor Beginn der Rollbewegung eingestellten Lage auf der Elektrode liegen
und wird in dieser Lage mit der Elektrode verbunden. Ein erforderliches Abschneiden des Kontaktierungsdrahtes
kann mittels eines mechanischen Schneidewerkzeuges oder mittels einer kleinen Flamme erfolgen.
Die zum Abrollen der Spitze des Werkzeuges 5 erforderliche Bewegung wird zweckmäßig mechanisch
gesteuert. Eine derartige einfache Vorrichtung ist in der F i g. 2 dargestellt. Dabei wird eine kardanische
Halterung des Werkzeuges 5 benutzt. Zu diesem Zweck ist das Werkzeug 5 mit seinem oberen
Teil 5' von zwei an einander gegenüberliegenden Stellen des Werkzeuges angebrachten Zapfen ti, ζ 2 an
der Innenseite eines Ringes R1 drehbar gehaltert.
Der Ring R1 ist seinerseits an seiner Außenseite an
zwei gegenüberliegenden Stellen mittels der Zapfen Zl, Z 2, die gegenüber den Zapfen zl, ζ 2 längs der
Peripherie des Ringes /?1 um 90° verschoben sind, drehbar mit einem größeren Ring/?2 verbunden.
Das Werkzeug 5 ist also im äußeren Ring R 2 kardanisch gehaltert.
Wird das Werkzeug mit seiner Spitze 5" auf die zu kontaktierende Elektrode 4 schief aufgesetzt und
der Ring/?2 zu einer Verschiebung innerhalb einer
ebenen, parallel zur Fläche der zu kontaktierenden Elektrode 4 veranlaßt, so wird dabei das Werkzeug 5
nicht um seine Achse gedreht. Vielmehr findet eine Rollbewegung des Werkzeuges 5 um seine auf die
Elektrode 4 aufgesetzte Spitze 5" statt.
Dabei empfiehlt es sich, wenn der Ring R 2 am Kippen sowie an einer Umdrehung z. B. durch entsprechende
Halterungen Hl, H 2, H 3, H 4 gehindert wird. Der Ring/?2 wird dann nur innerhalb seiner
(parallel zur Halbleiteroberfläche liegenden) Ebene so verschoben, daß sein (natürlich nicht im Ringkörper
liegender) Mittelpunkt einen Kreis um die durch den Mittelpunkt der auf die zu kontaktierende
Elektrode 4 aufgesetzten Spitze gehende, senkrecht zur Oberfläche der zu kontaktierenden Elektrode (und
damit der Halbleiteroberfläche) verlaufende Achse 6, 6' beschreibt. Die Bewegung des Ringes R 2 läßt
sich zweckmäßig mittels eines Mikromanipulators, welcher in der Lage ist, dem Ring R 3 eine kreisförmige,
innerhalb der Ringebene liegende einstellbare Bewegung zu erteilen, durchführen.
Claims (4)
- Patentansprüche:ίο 1. Verfahren zum Verbinden einer auf einerHalbleiteroberfläche aufgebrachten, insbesondere aufgedampften Elektrode mit einem Kontaktierungsdraht, bei dem der Kontaktierungsdraht mit dem Metall der Elektrode unter Druck, insbesondere nach dem Verfahren der Thermokompression, verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktierungsdraht in einem in Richtung der Längsachse eines zylindrisch oder kegelig geformten, nach Art einer Injektionsnadel durchbohrten Werkzeuges mit einer die des Kontaktierungsdrahtes merklich übertreffenden mechanischen Festigkeit derart durchgeführt wird, daß der Kontaktierungsdraht an dem stumpfgeschliffenen Ende bzw. an der stumpfgeschliffenen Spitze des Werkzeuges aus dessen Bohrung austritt und durch das Aufsetzen des Endes bzw. der Spitze des Werkzeuges auf die zu kontaktierende Elektrode gegen diese Elektrode gedruckt wird und daß das Ende bzw. die Spitze des Werkzeuges gleichzeitig zur Erzeugung des zur Verbindung des Kontaktierungsdrahtes mit der Elektrode notwendigen Druckes verwendet wird, indem das Ende bzw. die Spitze des Werkzeuges durch eine entspre-chende Bewegung des Werkzeuges zum Abrollen auf der Oberfläche des zu kontaktierenden Halbleitersystems gebracht wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrollen ohne gleichzeitige Rotation des Werkzeuges durchgeführt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in einer kardanischen Halterung befestigte Werkzeug durch kreisförmiges, ohne Rotation erfolgendes Bewegen desäußeren Teiles (Ringes) dieser Halterung erzielt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Werkzeuges mittels eines Mikromanipulators gesteuert wird.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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DE1439133B2 true DE1439133B2 (de) | 1970-09-17 |
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Family Applications (1)
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NL (2) | NL137516C (de) |
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- NL NL137516D patent/NL137516C/xx active
-
1962
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Publication number | Publication date |
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