DE1564443C3 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, die einen Halbleiterkörper enthält, der auf einer Seite mehrere Kontakte aufweist, wobei diese Kontakte mit Anschlußleitern verbunden werden.

Es ist bekannt, Anschlußleiter in Form von Drähten an den Kontakten des Halbleiterkörpers zu befestigen,

z. B. durch Lötung oder Thermokompression. Dieses Verfahren ist kostspielig und zeitraubend, insbesondere beim Vorhandensein einer Vielzahl von Kontakten, wie dies z. B. bei einem Halbleiterkörper der Fall sein kann, der eine Festkörperschaltung enthält.

Es wurde bereits vorgeschlagen (»Electronics«, Bd. 36, Nr. 42, v. 18.10.1963, S. 82 und 84), ein Muster von Anschlußleitern auf einem isolierenden Träger, z. B. einer Platte aus Glas oder keramischem Material,

ίο anzubringen, diesen Träger mit dem Anschlußleitermuster in bezug auf die Kontakte auf dem Halbleiterkörper auszurichten und dann die Anschlußleiter mit den Kontakten zu verbinden, z. B. bei einem durchlässigen Träger mit Hilfe eines Lasers. Das Vorhandensein der isolierenden Platte erschwert die Herstellung guter Verbindungen zwischen dem Anschlußleitermuster und den Kontakten, während die Platte häufig die Verwendung eines üblichen Normgehäuses für Halbleitervorrichtungen verhindert. Weiter treten Schwierigkeiten auf, wenn die zu kontaktierenden Kontaktflächen nicht genau miteinander fluchten, weil das Muster auf der Platte wenig oder gar nicht flexibel ist.

Ferner ist in der GB-PS 8 73 043 und in der US-PS ₍ 30 65 525 vorgeschlagen worden, ein Anschlußleiter- *■ muster aus einer Metallplatte zu stanzen, wobei für den Zusammenhang des Musters Verbindungsstege zwischen den Anschlußleitern stehengelassen werden. Nach der Befestigung der Anschlußleiter an den Kontakten werden die Verbindungsstege durchgetrennt.

Dieses Verfahren eignet sich nur für verhältnismäßig grobe Anschlußleiter, weil bei sehr dünnen und/oder schmalen Anschlußleitern das Muster zu leicht verformt wird. In der britischen Patentschrift wird dann auch erwähnt, daß dieses Verfahren sich besonders eignet zur Herstellung von Leistungstransistoren. Solche Transistoren haben nämlich große Kontakte, mit denen dicke Anschlußleiter verbunden werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der anfangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Nachteile der vorstehenden bekannten Verfahren vermieden werden und das insbesondere geeignet ist, ein sehr feines Anschlußleitermuster mit mehreren dicht beieinanderliegenden Kontakten zu verbinden, wobei die zu kontaktierenden Elektrodenflächen nicht

genau zu fluchten brauchen. '

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst eine Metallfolie zur Herstellung eines Musters von Anschlußleitern örtlich oxydiert wird, so daß die Anschlußleiter durch das isolierende Metalloxyd in bezug aufeinander fixiert werden, und daß dann die Folie in bezug auf die Kontakte am Halbleiterkörper ausgerichtet wird und die Anschlußleiter mit den Kontakten verbunden werden.

Die Folien können flexibel sein, während die oxydierten Teile der Folie zwischen den Anschlußleitern eine Verformung des Musters verhindern. Die Folie kann örtlich oxydiert werden unter Anwendung photographischer Maskierungsverfahren, mit deren Hilfe ein sehr feines Muster von Anschlußleitern erzielbar ist.

Die Oxydation zur Herstellung des Musters kann an beiden Seiten der Folie erfolgen. Dabei kann auf beiden Seiten der Folie das gleiche Schutzlackmuster angebracht werden. Dies' ergibt den Vorteil, daß trotz der Tatsache, daß sich die Oxydation seitlich unter dem Schutzlack ausbreiten kann, das Muster schärfer begrenzt ist. Auch ist es möglich, die ganze Fläche einer Seite der Folie zu oxydieren, so daß das leitende Muster auf einer Seite isoliert ist. Weiter können die Ober-

flächen der Anschlußleiter mit Ausnahme der Kontaktflächen und deren unmittelbarer Umgebung mit einer Isolierschicht versehen werden, die durch Oxydation hergestellt werden kann.

Erforderlichenfalls können außer dem Muster auch andere Teile der Metallfolie unoxydiert bleiben, die dann, nachdem die aus Metall bestehenden Kontaktflächen des Musters leitend an Kontakten auf dem Körper befestigt worden sind, entfernt oder durchgetrennt werden. Es kann z. B. der Rand der Folie Metall bleiben und später entfernt werden.

Die Metallfolie kann aus Aluminium bestehen, in welchem Fall die Aluminiumoxydgebiete ausreichend lichtdurchlässig sind, um mit visueller Steuerung die Folie in die richtige Lage auf dem Körper zu bringen.

Die Verwendung einer flexiblen Folie ist vorteilhaft, wenn eine Vielzahl von Kontakten auf einem Körper oder Kontakte auf einer Vielzahl von Körpern mit Verbindungen versehen werden müssen, und die Dicke einer solchen flexiblen Metallfolie kann 60 μπι oder weniger betragen. Kontaktflächen auf der mit dem Muster versehenen Folie können zunächst an einem ersten Halbleiterkörper befestigt werden, wonach andere Kontaktflächen an Kontakten auf einem zweiten Halbleiterkörper befestigt werden können. Der oder die Körper kann bzw. können, entweder vor oder nach der Befestigung der mit dem Muster versehenen Folie am Körper oder an den Körpern, an einer Montageplatte befestigt werden. Die Montageplatte kann Kontaktstifte aufweisen, in welchem Falle nach der Befestigung des Körpers bzw. der Körper an der Montageplatte die Kontaktflächen des Musters mit den Kontaktstiften verbunden werden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer mit Hilfe eines Verfahrens nach der Erfindung hergestellten Halbleiteranordnung,

F i g. 2 einen längs der Linie H-II der F i g. 1 geführten Querschnitt durch eine bei der Herstellung der Halbleiteranordnung nach F i g. 1 benutzte Folie, die

F i g. 3, 4 und 5 dem Querschnitt nach F i g. 2 entsprechende Querschnitte, die je eine Variante des an Hand der F i g. 1 und 2 beschriebenen Verfahrens veranschaulichen.

In F i g. 1 ist ein Halbleiterkörper t auf einer Montageplatte 2 angebracht. Ein Muster von Anschlußleitern 6 aus Aluminium ist auf einer Folie 3 angebracht, von der ein Teil oxydiert ist, so daß sich isolierendes Aluminiumoxyd gebildet hat. Die Anschlußleiter 6 sind an Kontaktstiften 4 der Montageplatte 2 und an Kontakten 5 auf dem Körper 1 befestigt.

Die Lage der Kontakte 5 auf dem Körper 1 und die auf oder in dem Körper vorhandenen Elemente sind für die Erfindung als solche belanglos. Die dargestellten Elemente sind drei Gleichrichter mit gesonderten Eingängen und einem gemeinsamen Ausgang und ein RC-Netzwerk, wie sie zusammen bei einer Gatterschaltung Verwendung finden können.

Zur Erleichterung der Handhabung während der Herstellung steht die Folie 3 ringsum über der Montageplatte 2 hervor, und jeder Anschlußleiter 6 des Musters ist so ausgebildet, daß ein Ende über einen der Stifte 4 geschoben werden kann, während das andere Ende auf einem der Kontakte 5 liegt.

Die mit dem Muster versehene Folie wird dadurch aus einer Aluminiumfolie hergestellt, das auf den beiden Seiten der Folie je ein gleiches Muster aus Schutzlack angebracht wird, so daß die Oxydation an jeder Seite auf entsprechenden Flächen erfolgen kann. Das Schutzlackmuster kann durch ein photolitographisches Verfahren angebracht werden. Die Folie mit der Schutzlackschicht wird in einer verdünnten Lauge leicht geätzt und dann in einem elektrolytischen Oxydierungsbad untergetaucht, das die folgende Zusammensetzung haben kann: eine Lösung von Schwefelsäure in destilliertem Wasser mit einem spezifischen Gewicht von 1,145 g/cm³ bei 18°C und 2 Volumenprozent Glyzerin.

Der Glyzerinzusatz erhöht vermutlich die Flexibilität des Oxydes. Die elektrolytische Oxydation erfolgt unter Verwendung einer Spannung von 12 Volt und einer Stromdichte von 10 Ampere/929 cm² während 35 Minuten bei Zimmertemperatur, wobei das Aluminium, sofern es nicht von Lack geschützt wird, bis zu einer Tiefe von 30 μπι oxydiert wird.

Die mit dem Muster versehene Folie wird dann gewaschen und getrocknet, auf dem Körper 1 angeordnet und kann, weil Aluminiumoxyd ausreichend lichtdurchlässig ist, mit Hilfe eines binokularen Mikroskops ausgerichtet werden, wonach mindestens zwei der Anschlußleiter 6 gemäß einem bekannten Verfahren an den entsprechenden Kontakten 5 befestigt werden. Ein brauchbares Verfahren ist Ultraschalldruckschweißen, bei dem ein Leiter 6 und ein Kontakt 5 unter leichtem Druck gegeneinander gehalten werden, während zur Herstellung der Verbindung Ultraschallenergie zugeführt wird. Die Verbindung kann auch mit Hilfe eines Lasers hergestellt werden. Nachdem zwei Verbindungen hergestellt worden sind, wird die gegenseitige Lage des Körpers 1 und der Folie 3 bestimmt, wonach die anderen Verbindungen hergestellt werden können. Erforderlichenfalls kann eine Mehrkopfverbindungsmaschine benutzt werden, mit der nach der Ausrichtung sämtliche Verbindungen gleichzeitig hergestellt werden. Bei kleineren Körpern kann es unmöglich sein, eine Mehrkopfverbindungsmaschine zu benutzen.

Die mit dem Muster versehene Folie 3 mit dem durch die so hergestellten Verbindungen an ihr befestigten Körper 1 kann jetzt als einheitlicher Körper verarbeitet werden, wobei die Festigkeit der Folie groß genug ist, um den Körper zu tragen. Die Folie wird in bezug auf die Stifte 4 einer Montageplatte 2 ausgerichtet, wobei eine nicht dargestellte Goldfolie zwischen der Montageplatte 2, die aus vergoldetem Metall bestehen kann, und der unteren Seite des Körpers 1 angeordnet ist. Die ausgerichtete Folie wird dann an den Scheitelflächen der Stifte 4 befestigt. Die Stifte 4 können unbedenklich größer als die Kontakte 5 ausgebildet sein, und diese Befestigung kann durch Punktschweißen erfolgen. Auch hier wird die Folie in der ausgerichteten Lage gehalten, nachdem zwei der Verbindungen hergestellt worden sind, und auch hier kann die Befestigung für sämtliche Stifte 4 gleichzeitig erfolgen, erforderlichenfalls mit Hilfe eines Mehrkopfpunktschweißgerätes.

Das Ganze wird auf 410⁰C erhitzt, um den Körper 1 elektrisch leitend an der Montageplatte 2 zu befestigen.

Der Rand der Folie wird entfernt, z. B. durch Schneiden längs der Strichpunktlinie 7.

Schließlich kann die Montageplatte an einem nicht dargestellten Gehäuse befestigt werden, das eine Atmosphäre aus trockenem Stickstoff od. dgl. enthält.

Es wurde bereits erwähnt, daß der Körper 1 auch zunächst an der Montageplatte 2 befestigt werden

kann, wonach die mit dem Muster versehene Folie 3 am Körper 1 und den Stiften 4 befestigt wird. Die Kontaktflächen der mit dem Muster versehenen Folie 3, die an den Stiften 4 befestigt werden müssen, können so groß ausgebildet werden, daß sich bei der Anordnung des Körpers eine angemessene Freiheit ergibt. Ferner kann die mit dem Muster versehene Folie 3 auch Verbindungen zwischen zwei oder mehr Körpern herstellen, die auf einer einzigen Montageplatte angebracht sein können.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel mit einem Körper 1 und acht Stiften 4, wie in F i g. 1 dargestellt, war die mit dem Muster versehene Aluminiumfolie 15 mm lang, 15 mm breit und 50 μπι dick, die hergestellten Anschlußleiter 6 waren 75 μπι hoch und breit und etwa 3,5 mm lang und ihre kreisförmigen Enden zur Befestigung an den Stiften 4 hatten einen Durchmesser von 2 mm. Der Körper 1 war 1,5 mm lang und 1,5 mm breit, und die Kontakte 5 waren kreisförmig mit einem Durchmesser von etwa 150 μπι. Der Durchmesser der Stifte betrug 0,4 mm. Das geschilderte Verfahren wurde erfolgreich durchgeführt bei Kontakten 5 mit einem Durchmesser von 50 μπι und einem Abstand zwischen benachbarten Kontakten von 300 μιη.

Die Verbindungen zwischen den Schaltungselementen sind beim in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in oder auf dem Körper 1 angebracht. Auch die Folie 3 kann jedoch diese Verbindungen besorgen. In einigen Fällen kann diese Verbindung der Schaltungselemente jedoch auch aus einem einen Teil des Musters bildenden Verbindungssteg zwischen zwei mit den Stiften 4 verbundenen Anschlußleitern bestehen, oder es kann mit Hilfe der Folie ein gesonderter Verbindungsteil im Muster vorgesehen sein.

Fig.2 zeigt einen Anschlußleiter 6 in der Folie 3,35 deren Teil 8 auf die vorstehend an Hand der F i g. 1 beschriebene Weise oxydiert worden ist. Die Lage des Schutzlackes ist durch die gestrichelten Linien 9 angegeben, während die Mindesttiefe des Oxydes durch die Strichpunktlinie 10 angegeben ist, wobei die Oxydation auf beiden Seiten der Folie erfolgt

F i g. 3 zeigt eine Variante, bei der der durch die gestrichelte Linie 9 angegebene Schutzlack nur auf einer Seite der Folie angebracht ist, während die ganze andere Seite freibleibt. Dadurch ergibt sich ein Anschlußleiter 6, der an drei Seiten durch isolierendes Oxyd umgeben ist.

F i g. 4 zeigt eine weitere Variante, bei der der Anschlußleiter 6 nicht nur an drei Seiten durch isolierendes Oxyd 8 umgeben ist, aber auch an der vierten Seite, mit Ausnahme der Kontaktflächen, an denen eine Verbindung mit einem Stift 4 oder einem Kontakt 5 hergestellt werden muß, mit isolierendem Oxyd 11 überzogen ist. Die Isolierwirkung des Oxydes 11 kann auch dadurch erhalten werden, daß auf der sonst freiliegenden Oberfläche eines Anschlußleiters 6 ein oberflächlicher isolierender Überzug angebracht wird. Das Oxyd 11 oder der etwaige oberflächliche isolierende Überzug verringert die Gefahr, daß die Anschlußleiter 6 einen unerwünschten Kontakt mit Teilen des Körpers 1 oder mit darauf vorgesehenen Kontakten machen. Diese Maßnahmen sind beim verhältnismäßig einfachen Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 nicht von wesentlicher Bedeutung, sie können aber bei komplizierteren Fällen vorteilhaft sein.

F i g. 5 zeigt eine weitere Variante, bei der die ganze Folie auf einer Seite oxydiert ist, so daß sich dort eine Oxydschicht 8 ergibt, während auf der anderen Seite ein Schutzlackmuster angebracht ist, von dem ein Teil durch die gestrichelten Linien 9 angegeben wird. Der nicht durch den Lack geschützte Teil der Folie wird dann durch Ätzen mit einem Ätzmittel, das das Oxyd 8 fc nicht angreift, weggeätzt, so daß das Muster zurückbleibt, von dem ein Anschlußleiter 6 dargestellt ist.

Es wurde erwähnt, daß eine angemessene Grenztiefe der Oxydation bei Aluminium etwa 30 μπι beträgt. Mit Hilfe des Ätzverfahrens nach Fig.5 kann die Dicke der Anschlußleiter, von denen einer durch 6 angegeben wird, jedoch größer sein, wobei die zulässige Dicke durch das angewandte Ätzverfahren und das in jedem einzelnen Fall erlaubte Unterschneidungsmaß bestimmt wird.

Ein geeignetes Ätzmittel zur Beseitigung von Aluminium ist eine Lösung von Salzsäure in destilliertem Wasser mit 50 Volumenprozent konzentrierter Salzsäure und 0,5 Volumenprozent eines Netzmittels.

Beim an Hand der F i g. 1 beschriebenen Beispiel wird die Folie 3 bis auf die Anschlußleiter 6 oxydiert. Dies ist nicht wesentlich, und es können auch andere Teile der Folie nicht oxydiert werden, z. B. ein Randteil, der außerhalb der Linie 7 liegen kann, oder zwischen den Anschlußleitern 6 liegende Teile. Unerwünschte leitende Teile der Folie können während der Herstel- (* lung entfernt oder durchgetrennt werden.

Obgleich im Vorstehenden die Rede von Verbindungen mit Stiften 4 ist, können auch Verbindungen mit anderen Kontakten, z. B. mit auf einem Träger angebrachten flachen Kontakten, hergestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, die einen Halbleiterkörper enthält, der auf einer Seite mehrere Kontakte aufweist, wobei diese Kontakte mit Anschlußleitern verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Metallfolie zur Herstellung eines Musters von Anschlußleitern örtlich oxydiert wird, so daß die Anschlußleiter durch das isolierende Metalloxid in bezug aufeinander fixiert werden, und daß dann die Folie in bezug auf die Kontakte am Halbleiterkörper ausgerichtet wird und die Anschlußleiter mit den Kontakten verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation zur Herstellung des Musters auf beiden Seiten der Folie erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Fläche einer Seite der Folie oxydiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der metallenen Anschlußleiter mit einer isolierenden Schicht versehen werden, ausgenommen an und bei den Stellen der Anschlußleiter, an denen diese mit den Kontakten verbunden werden müssen.

'5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht auf den Oberflächen der metallenen Anschlußleiter durch Oxydation hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Muster auch andere Teile der Metallfolie nicht oxydiert werden, und daß diese Teile entfernt oder durchgetrennt werden, nachdem die Anschlußleiter an den Kontakten auf dem Körper befestigt worden sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallfolie aus Aluminium benutzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallfolie benutzt wird, deren Dicke höchstens 60 μιτι beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie mit dem Muster der Anschlußleiter an mindestens zwei mit Kontakten versehenen Halbleiterkörpern befestigt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Befestigung der Folie am Körper oder an den Körpern dieser bzw. diese an einer Montageplatte befestigt wird bzw. werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplatte Kontaktstifte aufweist und daß zwischen den Kontaktflächen des Musters und den Kontaktstiften Verbindungen hergestellt werden, nachdem der bzw. die Körper an der Montageplatte befestigt ist bzw. sind.