DE1439281A1 - Vorrichtung zum Anbringen eines Anschlussdrahtes an einer Elektrode eines Halbleiterbauelementes - Google Patents

Vorrichtung zum Anbringen eines Anschlussdrahtes an einer Elektrode eines Halbleiterbauelementes

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DE1439281A1
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Klaus Doerrmann
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Description

. ' U39281
Siemens & Halste München 2, den 2 9. AUG. 1963
Aktiengesellschaft Wittelsbacherpl = 2
63/2693
"Vorrichtung zum Anbringen eines Anschlußdrahtes an einer Elektrode eines Halbleiterbauelements."
Die Erfindung bezieht sich auf die Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Anbringen eines Anschlußdrahtes an einer Elektrode eines Halbleiterbauelements, insbesondere eines Mesa-Transirrtorn, bei dem der Anschlußdraht unter Druck, der von einem
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Werkzeug ausgeübt wird, mit der Elektrode des Halbleiterbauelements bleibend verbunden wird und der Anschlußdraht dabei durch einen den Anschlußdraht aufnehmenden Kanal durch das den zur Erzeugung der bleibenden Verbindung notwendigen Druck erzeugende Werkzeug geführt isto
Eine derartige Anordnung v/ird bei dem in der deutschen Patentanmeldung S 78 917 VIIIc/21g (PA 62/2303) beschriebenen Verfahren zum Anbringen eines Anschlußdrahtes an der Elektrode eines Halbleiterbauelements, insbesondere nach dem Verfahren der Thermokompression, gebraucht. Im einzelnen handelt es sich dort um ein Verfahren zum Verbinden einer auf einer Halbleiteroberfläche 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 v/ird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kontaktierungdraht durch ein in Richtung der Längsachse nach Art einer Injektionsnadel durchbohrtes, zylindrisch oder kegelig geformtes Werkzeug mit einer die des Kontaktierungsdrahtes merklich übertreffenden mechanischen Festigkeit hindurchgeführt wird, daß der Kontaktierungsdraht an dem stumpf geschliffenen Ende bzv/o an der stumpf geschliffenen Spitze des Werkzeugs aus der Bohrung austritt und durch das Aufsetzen des Endes bzw. der Spitze des Werkzeuges zur Kontaktierung der Elektrode gegen
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diese Elektrode gedrückt wird und daß das Ende bzw. die Spitze des Werkzeuges zugleich zur Erzeugung des zur Verbindung des Kontaktierungsdrahtes mit der Elektrode notwendigen Druckes verwendet wird, indem das Ende bzw. die Spitze des Werkzeugs durch eine entsprechende Bewegung des Werkzeugs zum Abrollen auf der Oberfläche des zu kontaktierenden Halbleitersystems gebracht wirdo
Die geringe Größe der zu kontaktierenden Elektroden, die zum Beispiel bei Mesa-Iransistoren lineare Ausdehnungen von 10 - 20 /U und darunter besitzen können, verlangt eine besondere Sorgfalt bei der Herstellung des Werkzeugs. Eine Injektionsnadel, wie sie in der deutschen Patentanmeldung S 78.917 vorgeschlagen wurde, dürfte in vielen Fällen ein zu grobes Werkzeug sein, weil die Spitze einer solchen Injektionsnadel eine Fläche bedecken würde, die das Hundert- oder gar Tausendfache der Fläche einer Elektrode eines Mesa-Transistors besitzen würde ο Diese die Abmessungen des Werkzeugs betreffenden, sich bei der Herstellung eines solchen Werkzeugs ergebenden Probleme worden noch durch Fragen bezüglich eines geeigneten Materials für das Werkzeug sowie durch Fragen bezüglich einer Zweckmäßigen Herstellungtv/eice eines solchen Werkzeugs ergänzt. Diese umd ähnliche Probleme werden durch die vorliegende Erfindung einer technisch günstigen lösung zugänglich gemacht, die ihrerseits v/iederum der Reduktion der zum Justieren des vor der eigentlichen Kontaktierung durch Thermokom-
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pression: erforderlichen Arbeit-"sowie der gleichmäßigen Gut ο der durch das Werkzeug erzeugten Kontakte zugute kommt. " Schließlich gestattet das Yferkzeug gemäß der Erfindung eine Vereinfachung des in der deutschen Patentanmeldung S 78 917 "beschriebenen Kontaktierungsverfahrens, indem ein Abrollen der spitze des Werkzeugs auf der Oberfläche des zu kontaktierenden Halbleitersystems entbehrlich ist. Bine weitere Abweichung gegenüber den Vorschlägen der älteren Patentanmeldung ist darin gegeben, daß es nicht mehr notwendig ist, daß der Kontaktierungsdraht unmittelbar an dem mit dem zu kontaktierenden Halbleitersystem in Berührung zu bringenden Ende des druckerzeugenden Werkzeugs aus der Bohrung, bzw. dem Kanal des Werkzeugs austreten muß»
Nach der lehre der Erfindung ist das Werkzeug aus einem an seiner Oberfläche mit einer Furche versehenen und einem weiteren die Furche bedeckenden, getrennt hergestellten Teil zusammengesetzt, wobei der Kontaktierungsdraht durch den durch ■ die Furche des zweiten Teiles und den sie bedeckenden ersten Teil gebildeten Kanal geführt ist. Gegebenenfalls kann in Weiterbildung das Werkzeug aus zwei, je eine rinnenartige Furche enthaltenden Teilen bestehen, die längs der beiden Furchen so zusammengesetzt sind, daß sich aus den beiden Furchen der Führungskanal für den Anschlußdraht ergibt. ;
In Figur 1 sind die wesentlichen Teile eines dor Lehre der-Erfindung entsprechenden Werkzeuge in einfacher und dennoch
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besonders zweckmäßiger Ausführungsform dargestellt» Auf der Oberfläche eines Halbleiterkörpers 1, z. B. aus Germanium oder Silicium, ist eine Elektrode 2 auflegiert, die mittels eines Anschlußdrahtes 3, vorzugsweise aus Gold oder Goldlegierung, kontaktiert werden soll. Der Anschlußdraht 3 ist durch das Innere des Werkzeugs geführt, das mit seinem in geeigneter Weise geformten, insbesondere abgerundeten Ende 4' den Kontaktierungsdraht 3 gegen die Elektrode 2 drückt. Ein " Abrollen des Werkzeugs während des Kontaktierens ist, wie bereits erwähnt, nicht unbedingt erforderlich, wenn das Ende 4' des Yferkzeugs merklich größer als der Durchmesser des Kontaktierungsdrahtes 3 ist und dieser während des Verfahrens so gespannt ist, daß er zwangsläufig auf die Elektrode und unter das Ende 4' des Werkzeugs zu liegen kommt«
Das Werkzeug selbst besteht aus zwei getrennt voneinander hergestellten und erst nachträglich zu einem Ganzen vereinig- ( ten Teilen 4 und 5," wobei der den Teil 5 bildende Körper mit einer gestreckten Rinne 6 versehen ist, die ihrer länge nach vom Körper 4 bdeckt ist, während die Teile 4 und 5 fest miteinander verbunden sind, zum Beispiel kraftSchlussig oder durch Verschweißen, Verlöten und ähnliche bekannte Maßnahmen.
Auf diese Weise wird ein Kanal für den Kontaktierungsdraht 3 gebildet, dessen lichter Durchmesser so zu wählen ist, daß der Kontaktierungsdraht in dem Kanal zwar gestrafft wird, aber dennoch mühelos nachgezogen werden kann»
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Die. G-rößenverhältnisse sind aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich» Dabei bedeutet Figur 2 einen Querschnitt durch das in Figur 1 in Seitenansicht dargestellte Werkzeug, der etwa längs dor linie II-II in Figur 1 genommen ist. Natürlich könnte die den Kanal 6 bildende Furche statt in dem Teil 5 auch in dem Teil 4 eingelassen sein. Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, kann die Gestalt des Querschnitts des Kanals 6 verschieden sein» In Figur 2 ist dieser Querschnitt rund, in Figur 3 eckigο Diese Ausgestaltung hängt eng mit den noch zu beschreibenden Herstellung£wciaen zusammen» Zu bemerken ist noch, daß die im Beispielsfall dargestellte Verkürzung des Körpers 5 im Vergleich zum Körper 4 zur Sicherstellung der für die Kontaktierung erforderlichen zweckmäßigen Bewegbarkeit des Werkzeuges auf dem Halbleitersystem getroffen ist» Sie kann natürlich, wenn das in der deutschen Patentanmeldung S 78„917 beschriebene Kontaktierungsverfahren Anwendung findet, unterbleiben»
Zur Herstellung einer Vorrichtung entsprechend der Lehre der Erfindung gibt es verschiedene Möglichkeiten, von denen im folgenden drei besonders vorteilhafte beschrieben werden» Hierbei handelt es sich um die Herstellung einer Vorrichtung, die für Kontaktierungsdrähte von etwa 13 /U Durchmesser und geringer verwendet werden kann» Bei Verwendung von Kontaktierungsdrähten mit größeren Dta: ehmessern müssen die Abmessungen der zur Herstellung des Werkzeugs zu verwendenden Hilfswerkzevgo
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entsprechend größer gewählt werden, während umgekehrt für kleinere Kontaktiorungsdrähte eine sinngemäße Übertragung des Verfahrens unter Anwendung entsprechend kleiner dimensionierter Hilfsmittel möglich ist»
In ein Plättchen aus Metall, zum Beispiel Messing, V2A-Stahl oder gehärtetem Stahl, wird mit einem Wolframdraht von ä
etwa 15 - 18/U Durchmesser, der mit feinkörnigem Diamantpulver (Korngröße etwa 1/u) bedeckt ist, nach Art einer Drahtsäge eine Einne so tief eingeschliffen, bis die Oberkante des V/oIframdrahtes mit der Oberfläche des Plättchens in einer Ebene liegt« Wird nun das in seinen äußeren Abmessungen der .Stempelform angepaßte den Teil 5 einer Anordnung entsprechend Figur 1 bildende Plättchen an dem den Teil 4 des Werkzeugs (Pig. 1) bildenden eigentlichen Kontaktierungsstempel angesetzt, so kann die Rinne unmittelbar als Führungskanal für den Kontaktierungsdraiit 3 verwendet werden« Die den Führungskanal bildende Rinne kann auch in dem den Teil 4 bildenden Kontaktierungsstempel eingeschliffen werden, so daß nur noch ein flaches den Teil 5 bildendes Gegenstück angesetzt zu werden braucht. Der Stempel besteht zweckmäßig aus gehärtetem Stahl oder einem anderen mechanisch und thermisch widerstandsfähigen Material, zum Beispiel Rubin.
Zur Herstellung des Führungskanals 6 kann an Stelle der bisher beschriebenen Methoden ein aus Y/olfram bestehender Draht mit
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einem ebenen Stempel in das als Teil 5 vorgesehene Plättchen eingepreßt werden und anschließend nach Erzielung einer bleibenden Verformung wieder entfernt werden. Auf diese Weise erhält das Plättchen 5 eine Kinne, die dann nach Zusammenfügen des endgültigen Y/erkzeugs vom eigentlichen iCont aktie rungsstempel bedeckt ist. Das Plättchen muß hierbei aus einem plastisch deformierbaren Material bestehen. Gute Erfahrungen wurden mit V2A-Stahl gewonnen. Bei Verwendung einer solchen Methode ist es besonders einfach, den Führungskanal an dem einen zur Einführung des Kontaktierungsdrahtes vorgesehenen Ende mit einem konischen Einführungstrichter zu versehen. Hierzu wird in einem zweiten .Arbeitsgang der Trichter mit einem dickeren konisch angespitzten, aus Wolfram bestehenden Draht eingeprägt. Das auf die beschriebene Weise hergestellte Plättchen wird als Teil 5 mit dem den Teil 4 bildenden Stempel vereinigt. Da der Kontaktierungsstempel im allgemeinen aus sehr hartem und widerstandsfähigem Material besteht, ist es bei diesem Herstellungsverfahren im allgemeinen nicht zweckmäßig, die den Führungskanal bildende Rinne in den eigentlichen Kontaktierungsstempel bildenden Teil 4 einzuprägen.
Der Führungskanal 6 wird mit einem HilfsStempel, der mit einer •prismatisch geschliffenen Arbeitsfläche versehen ist, in das den Teil 4 .bildende Gegenstück vor der Zusammensetzung der Teile 4 und 5 eingeprägt* Die Arbeitsfläche des Hilfsstempels
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"besteht zweckmäßig aus zwei unter einem Winkel von 120° gegeneinander geneigten Ebenen, so daß der schließlich erhaltene Führungskanal 6 die Querschnittsform eines gleichseitigen Dreiecks erhält« Dabei wird die Einprägung so tief gemacht, daß der eingeschriebene Kreis dieses Dreiecks etwas größer als der Querschnitt des zur Kontaktierung verwendeten Drahtes 3 wird (vergl. die Darstellung in Pig,3). Diese Form des Querschnitts des Führungskanals hat den besonderen Vorteil, daß Staub- oder Schmutzpartikelchen weniger leicht zu einem Verklemmen des Kontaktierungsdrahtes 3 im Führungskanal 6 führen»
3 Figuren
5 Patentansprüche
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Claims (1)

  1. PA 9/495/638 - 10 -
    fatentansprüolie !
    ο Vorrichtung zum Anbringen eines Anschlußdrahtes an eine Elektrode eines. Halbleiterbauelements5 bei dem der Anschlußdraht durch den Druck eines Werkzeuges mit der Elektrode des Halbleiterbauelements bleibend verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug aus einem an seiner Oberfläche mit einer Furche versehenen und einem v/eiteren, die Furche bedeckenden, getrennt davon hergestellten !Feil zusammengesetzt ist, wobei der Kontaktierungsdraht durch den durch die Furche des zweiten Teils und den sie bedeckenden ersten Teil gebildeten Kanal geführt ist»
    2ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug aus zwei, je eine rillenartige Furche enthaltenden Teilen längs der beiden Furchen so zusammengesetzt ist, daß sich aus den beiden Furchen der Führungskanla für den Anschlußdraht 3 ergibt=
    ο Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Führungskanal bildende Rille in einem aus plastisch deformierbaren Material bestehende Teile des herzustellenden Werkzeuges eingepreßt wird, .
    B^ _ -η 909823/0272
    PA 9/493/638 - 11 -
    ο Verfahren zur Herstellung eines Werkzeuges nach Anspruch 1 bis 35 dadurch gekennzeichnet, daß mit einem harten zugfesten, mit feinkörnigem Diamantpulver "bedeckten Draht, dessen Durchmesser etwas größer ist als der des zur Kontaktierung verwendeten Drahtes, eine Rille so in ein Metallplättchen tief eingeschliffen wird, bis die Oberkante des Drahtes mit der Oberfläche des Plättehens in einer | Ebene liegt, das anschließend über die Eille des Plättchens der den eigentlichen Kontaktierungsstempel bildende zweite Teil des Werkzeuges mit seiner längsseite derart aufgelegt wird, daß der Kontaktierungsstempel mit seiner Arbeitsfläche gegenüber den mit der Eille versehenen Plättchen hinausragt und daß dann die beiden Teile des Werkzeuges in dieser Lage beiderseits der Eille demontierbar miteinander verbunden werden»
    5. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille mit einem prismatisch geschliffenem Hilfsstempel derart eingeprägt wird, daß der Querschnitt des Führungskanals des fertigen Werkzeuges dreieckig ist.
    BAD ORIGINAL
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    Leerseite
    ORIGINAL INSPECTED
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