DE1591186C - Verfahren zum simultanen Herstellen von Zufuhrungsverbindungen mittels Kontakt brücken auf Festkorperbauelementen mit Hilfe von abziehbildartigen Vorrichtungen - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein die Massenproduktion der Mikrominiaturisierung ab-

Verfahren zum simultanen Herstellen von Zufiih- gestimmt sein.

rungsverbindungen mittels Kontaktbrücken auf Fest- Bei den bisher bekanntgewordenen Verfahren zur

körperbauelementen mit Hilfe von abziehbildartigen Herstellung derartiger Verbindungen, die sich im

Vorrichtungen. 5 wesentlichen an sich bekannter Aufdampfverfahren

Das Verfahren ist besonders geeignet zur Herstel- bedienten, war es schwierig, Kurzschlüsse zwischen lung von elektrischen Verbindungen zu monolithi- den Kanten der Halbleiterchips und den aufgedampfschen oder integrierten Halbleiterbauelementen, die ten, die Verbindung bewirkenden metallischen Bezur Erstellung von komplexen Festkörpervorrichtun- reichen zu vermeiden. Außerdem waren gewisse Ab-, gen untereinander mit Leitungsverbindungen zu ver- io schattungseffekte, die bei derartigen Aufdampfverknüpfen sind, fahren bekanntlich auftreten, ein Grund für die untere

In neuerer Zeit ist in der Halbleitertechnik die Grenze der Abmessung zwischen zwei benachbarten

Tendenz zu beobachten, eine hohe Packungsdichte Zuführungen, um nur einige bisher vorhandene

zu erreichen, wober möglichst viele aktive und/oder Nachteile zu nennen.

passive Bauelemente in einem möglichst kleinen »5 In der Halbleitertechnik ist weiterhin eine große Volumen unterzubringen sind. Hierdurch werden Zahl von Verfahren zum Herstellen von Zuführungseinmal wegen der gedrängten Bauweise die elek- verbindungen bei Festkörpern und/oder Hybridbautrischen Verbindungen kürzer, wodurch insgesamt elementen bekannt, die sich durchweg von der Aufeine höhere Arbeitsgeschwindigkeit erreicht wird. dampftechnik abweichender Methoden bedienen. Außerdem ergeben sich bei dem genannten Vorge- ao Diese Verfahren erstrecken sich ebenfalls fast aushen geringere Herstellungskosten und größere Zu- schließlich auf Anordnungen, bei denen die Kontakverlässigkeit der Gesanitanordnung. Einige dieser tierungsbereiche sowohl elektrisch leitende als auch miniaturisierten Halbleitervorrichtungen bestehen aus mechanisch tragende Verbindungen darstellen,
einer Anzahl von Dioden, Transistoren usw., welche So behandelt z. B. die deutsche Patentschrift alle innerhalb eines einzigen Substrates aus dem 35 1 156457 eine über vertikale Zwischenstifte vorgegleichen .Halbleitergrundmatertal hergestellt sind. nommene kontaktierende Befestigung von kleineren Andere Fabrikationsverfahren bringen die individu- Bauelementen auf Substrate. Ähnliche Maßnahmen eilen Halbleitervorrichtungen in oder auf einer tra- liegen der französischen Patentschrift 1 353 689 zugenden Unterlage an, die aus irgendeinem gewünsch- gründe, weiche eine Anordnung betrifft, bei der ten isolierenden Material bestehen kann. Diese Her- 30 kleinere, als Modul bezeichnete Bauelemente durch stellungsverfahren wurden intensiv entwickelt, um Kontaktieren in eine größere Baueinheit einbezogen die Benutzung der hergestellten Halbleiterbauele- werden.

mente in großen, komplexen elektronischen Appara- Weitere ähnliche Kontaktierungsverfahren, bei türen zu ermöglichen, beispielsweise in Datenverar- denen ebenfalls im Gegensatz zur vorliegenden Erbeitungsmaschinen mit hohen Arbeitsgeschwindig- 35 findung fest an dem Modul angebrachte Kontakte keiten. Gleichgültig jedoch, in welcher Weise die mit den Endpunkten bestimmter Leitungsführungen miniaturisierten Halbleitervorrichtungen selbst her- auf einem Substrat direkt galvanisch und mechanisch gestellt wurden, stets sind mechanische und elek- befestigt werden, sind offenbar dem Prinzip nach betrische Verbindungen erforderlich zwischen jedem reits vor der Einführung der Mikrominiaturisierung einzelnen Halbleiterbauelement und dem dieses tra- 40 in Verbindung mit verhältnismäßig großen Schalgenden Substrat. Monolithische oder integrierte tungsstrukturen benutzt worden, wie z. B. aus dem Schaltungen haben den Vorzug der Preiswürdigkeit deutschen Gebrauchsmuster 1 892 316 ersichtlich ist. und sind äußerst zuverlässig, jedoch treten bei diesen Der vorliegenden Erfindung Hegt die Aufgabe zutechnische Probleme auf, welche wesentlich im Zu- gründe, ein Verfahren zur simultanen Aufbringung sammenhang stehen mit den erforderlichen elek- 45 von als Kontaktbrücken ausgebildeten Zwischenvertrischen Verbindungen der Teilschaltungen der Ge- bindungen zur Herstellung von komplexen Festkörsamtschaltung mit der restlichen Schaltung bzw. mit pervorrichtungen anzugeben, die eine gute elektrische dem tragenden Substrat. Infolgedessen ist eine Her- Leitfähigkeit, eine gute mechanische Haftung, ausstellung von elektrischen Systemen, beispielsweise gezeichnete metallurgische Kompatibilität sowie hohe von Datenverarbeitungsmaschinen, unmöglich, sofern 50 Korrosionsfestigkeit und vor allem eine hohe mechaes nicht gelingt, das genannte Problem der zuverlässi- nische Flexibilität aufweisen und daher die Nachteile gen elektrischen Verbindung zwischen Halbleiter- bisher bekannter Verfahren weitgehend vermeiden,
vorrichtung und tragendem Substrat zu lösen. Bei Das die genannten Aufgaben lösende Verfahren der Herstellung derartiger Zwischenverbindungen ist benutzt eine Vielzahl von als Kontaktbrücken diees wichtig, eine genügende elektrische Leitfähigkeit 55 nenden Leiterstreifenstücke und ist dadurch gekennsowie eine gute mechanische Haftung zu erreichen. zeichnet, daß ein Substrat aus isolierendem Material Fernerhin müssen diese Verbindungen in der Lage und mit einem auf der Oberfläche aufgebrachten, der sein, den auf sie bei Temperaturdifferenzen wegen Schaltung der gesamten Festkörpervorrichtung entder verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der ein- sprechenden Leitungsmuster mit Vertiefungen verzelnen verbundenen Teile einwirkenden Kräfte zu 60 sehen wird, daß eine entsprechende Anzahl von widerstehen. Fernerhin muß die Verbindung die in aktive Verstärkerelemente enthaltenden Festkörperden Halbleitervorrichtungen erzeugte Wärme mit bauelementen oder Chips mit einer Vielzahl von den einem genügend hohen Wirkungsgrad abführen Elektroden dieser aktiven Elemente führenden Konkönnen, sie muß eine ausgezeichnete metallurgische takten so in diese Vertiefungen eingepaßt und an Kompatibilität sowie hohe Korrosionsbeständigkeit 65 deren Boden befestigt werden, daß die Kontakte mit aufweisen. Ferner muß im Hinblick auf die außer- . den diesen zugeordneten Leiterstreifen des Leitungsordentlich kleinen Abmessungen der zu handhaben- musters fluchten und die oberen Kanten aller Konden Festkörperelemente der Verfahren besonders auf takte und diejenigen der zugeordneten Leiterstreifen

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möglichst in einer gemeinsamen Ebene liegen, daß chanischen Kräften zu widerstehen. Weiterhin erfolgt eine abziehbildartige Vorrichtung mit einer nach der die eigentliche, die Kontaktierung sicherstellende me-Verbindungsherstellung leicht zu entfernenden tra- tallurgische Verbindung der überbrückenden mit den genden Rückschicht, einer Zwischenschicht sowie mit untereinander zu verbindenden Leiterteilen, während einem auf dieser angebrachten Muster von als Kon- 5 die tragende Rückschicht noch in Verbindung mit taktbrücken dienenden Lederstreifen aus elektrisch dem die Verbindung bewirkenden Leitungsmuster gut leitendem Material zur Überbrückung der Ab- steht, wodurch eine leichtere Handhabung beim Überstände zwischen den Kontakten des Leitungsmusters tragungsvorgang selbst ermöglicht wird,
auf dem Substrat unter Einjustierung der Leiter- Einzelheiten der vorliegenden Erfindung gehen aus streifen bezüglich der zu überbrückenden Leiter- io der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Auslücken mit der tragenden Rückschicht von der Ober- führungsbeispiels sowie aus den Figuren hervor. In fläche des Substrates abgewandt auf dieses aufgelegt diesen bedeuten

wird und daß nach Herstellung einer möglichst Fig. 1 eine vergrößerte, teilweise perspektivisch

guten Kontaktierung zwischen den überbrückenden dargestellte Ansicht eines Halbleiterchips, das in eine

Leiterstreifen und den Kontakten bzw. den Endbe- 15 Vertiefung eines tragenden Substrates eingepaßt ist

reichen der Leiterstreifen die tragende Rückschicht mit Kontakten auf der Oberfläche, die mit zugeord-

der abziehbildartigen Vorrichtung entfernt wird. neten Leitern des auf der Oberfläche des Substrates

Als zweckmäßige Weiterbildung des Erfindungs- befindlichen Leitungsmusters zu verbinden sind,
gedankens lassen sich spezielle Schaltungen in der F i g. 2 Draufsicht auf eine abziehbildartige Vor-Weise erstellen, daß die erforderlichen Leitungs- ao richtung mit einer ablösbaren Trägerschicht, auf der führungen mindestens teilweise innerhalb einer sand- eine Zwischenschicht und auf dieser ein Muster aus wichartigen Struktur aus einer Vielzahl von isolieren- leitenden Streifen aufgebracht sind,
den Schichten eingebettet verlaufen, wobei die Kon- F i g. 3 eine Schnittdarstellung einer unter Eintaktbrücken auf der Unterseite der untersten Schicht haltung von Justierungsvorschriften auf die Obervorgesehen sind. as fläche von Fig. 1 aufgebrachten abziehbildartigen

Die Aufbringung der Kontaktbrücken auf die zu Vorrichtung,

verbindenden Kontakte erfolgt in gleicher Weise wie F i g. 4 eine Darstellung der Verbindungen nach

beim Vorliegen nur einer einzigen Schaltungsebene ihrer Fertigstellung,

auf der Oberseite des Substrates. Eine Ablösung der Fig. 5, 6 und 7 Teildarstellungen in Schnittdar-Trägerschicht von den mit den Kontakten verlöteten 30 stellung zur Erläuterung des metallurgischen Ver-Kontaktbrücken kann natürlich nur im zuletzt ge- bindungsvorganges durch Thermokompression, durch nannten Fall erfolgen, da bei der sandwichartigen Benutzung von Ultraschall oder Laserstrahlen,
Schaltungsanordnung diese Schicht gleichzeitig Teile F i g. 8 eine teilweise perspektivische in auseinander Leitungsführungen aufnimmt. dergezogener Darstellung gezeichnete Ansicht einer

Auch elektrische Querverbindungen zwischen ver- 35 Variante der vorliegenden Erfindung,
schiedenen Schaltungsebenen der sandwichartigen F i g. 9 eine teilweise Schnittdarstellung, welche Schaltungsanordnung lassen sich verhältnismäßig die F i g. 8 nach Zusammenfügung der abziehbildeinfach realisieren, indem senkrecht zum Schichtver- artigen Vorrichtung des zu kontaktierenden Substralauf durch die zu verbindenden Leiterstreifen Löcher tes darstellt.

gebohrt und diese mit elektrisch leitendem Material 40 Das in Fig. 1 als Träger für die Gesamtvorrich-

ausgefüllt werden. tung dienende Substrat 11 besteht aus irgendeinem

In der Technik der gedruckten Schaltungen wurde geeigneten elektrisch isolierenden Material, beispielsbereits Gebrauch von abziehbildartigen Vorrichtun- weise aus Glas, vorzugsweise aus einem keramischen gen gemacht. So ist bereits bekannt, ein Schaltbild Material mit etwa 96·/· Gehalt an Aluminiumoxyd, zu drucken, indem man sich eines Blattes Papier als 45 Das Substrat 11 ist mit einer größeren Anzahl von Grundlage bedient, auf das die zu erstellenden leiten- Vertiefungen 12 versehen, von denen nur eine in der den Verbindungswege mittels Dextrin aufgeklebt Zeichnung gezeigt ist. Die Vertiefungen 12 werden sind. Da dieser Klebstoff wasserlöslich ist, kann nach durch Einpressen dieser Konfiguration hergestellt, Aufbringung der leitenden Verbindungswege das während die Keramikplatte sich noch im unge-Leitungsmuster tragende Papier leicht abgelöst wer- 50 brannten Zustand befindet. Eine andere Möglichkeit den. Über dem Leitungsmuster auf dem tragenden besteht auch darin, daß -die Vertiefung 12 durch das Papier ist eine dünne Lackschicht angebracht, die Zusammenfügen einer vorgebohrten Aluminiumoxyddazu dient, das Leitungsmuster während des Über- platte mit einer weiteren unbearbeiteten Platte aus tragungsvorganges von dem tragenden Papier auf das Aluminiumoxyd hergestellt wird. In einem AusSubstrat in der erforderlichen Justierung festzu- 55 führungsbeispiel betrugen die Abmessungen der Verhalten. Das Abziehbild wird dann in Wasser aufge- tiefung 0,15-0,15 mm bei einer Tiefe von 0,25 mm. weicht, bis das Leitungsmuster, welches nunmehr Die Abmessungen dieser Vertiefungen sind jedoch von der Lackschicht in der erforderlichen Konfigura- nicht kritisch.

tion zusammengehalten wird, sich ablöst. Danach . Eine Reihe von streifenförmigen leitenden Gebilwird das Leitungsmuster auf das Sustrat übertragen 60 den oder sogenannten »Lands« 13 werden auf die und mit diesem abgebunden, während es. auf der Oberfläche 14 des Substrates 11 aufgebracht, wobei Lackschicht' schwimmt. Die vorliegende Erfindung diese bis dicht an die Kante der Vertiefung herangeunterscheidet sich von dem genannten Verfahren führt werden. In den weiter von der Vertiefung entunter anderem darin, daß die die Zwischenverbin- fernten Gebieten des Substrates befinden sich klemdungen herstellenden leitenden streifenförmigen Ver- 65 menartige Gebilde, welche in das Substrat eingcbindungen selbsttragend sind, d. h., diese besitzen lassen, aber in der Zeichnung nicht gezeigt sind. Das eine ausreichende mechanische Festigkeit, den in- Leitungsmuster 13 wird durch wohlbekannte Vernerhalb der erstellten Leiterbriicken auftretenden nie- fahren, beispielsweise durch Aufdampfung unter Be-

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nutzung von Masken, durch Siebdruckverfahren oder sein, so daß gewisse Höhenunterschiede zwischen

durch, andere Druckverfahren nach einer geeigneten den Leitungsführurigen 13 und- den Kontakten 17

Vorbereitung der Oberfläche des Substrates herge- ausgeglichen werden können. Außerdem sollte diese

stellt»· Die leitenden Gebilde dieses Leiturigsmusters Schicht höhere Temperaturen vertragen, so daß keine

13 sind aus elektrisch gut leitenden Materialien, z. B. 5 Beeinträchtigung während der für die Vefbindungs-

aus Aluminium, Kupfer oder aus einem oder herstellung erforderliche Aufheizung zu befürchten

mehreren Edelmetallen od. dgl. hergestellt. In einem ist. Das Material für die Rückschicht kann entweder

Ausfühiungsbeispiel sind diese leitenden Streifen elektrisch leitend oder auch elektrisch isolierend

durch Aufdampfen durch eine Maske hergestellt und sein, obwohl im allgemeinen elektrisch isolierende

bestehen aus Chrom, Kupfer und geringen Spuren *o Materialien vorzuziehen sind, da in diesem Falle die

Gold. Die an der Oberfläche des Substrates befind- hergestellten Verbindungen noch vor Durchführung

liehen Leitungsmuster besitzen eine Dicke von etwa der metallurgischen Verbindung elektrisch auf

2,5-K)'² mm, eine Breite von etwa 10-10~² mm, Durchgang geprüft werden können. Das Material

und die Mittellinien einander benachbarter Streifen sollte außerdem transparent sein, wodurch die auf

der Leitungsführung besitzen einen Abstand von 15 der Rückschicht aufgebrachten Kontaktbrücken op-

ctwa 10- ΙΟ"² mm. In die Vertiefung 12 ist ein Halb- tisch bezüglich des Leitungsmusters auf dem Sub-

leiterehip 15 der monolithischen bzw. integrierten strat justiert werden können. Beispiele für gut

Bauweise aus Silizium, Germanium od. dgl. einge- brauchbare Materialien sind Aluminium, Kupfer,

paßt, der eine Vielzahl von aktiven Halbleiterbau- Papier oder andere dünnschichtige Materialien, wel-

elemcnten umfaßt. 20 ehe zur Verstärkung mit Kunstharzen wie Tetra-

In einem typischen Ausführungsbeispiel sind die fluoräthylen, Fluorkarbonharzen, Polyäthylen, Te-

Abmcssungen des Halbleiterchips 1,4-1,4 mm, bei rephtylenharzen, Polyimiden oder ähnlichen Sub-

eiiier Tiefe von 2· K)"² mm. Der Chip 15 ist inner- stanzen imprägniert sind. In einem Ausfülirungs-

halb der Vertiefung mit einer Bindeschicht 16 auf beispiel wird eine etwa 2,5· 10~² mm starke tragende

deren Boden befestigt. Diese bindende Schicht 16 25 Rückschicht aus Kaptonpolyimid benutzt,

wird durch Aufdampfen eingebracht und besteht aus Die tragende Rückschicht 19 ist mit einer adhä-

metallischcn Schichten aus Chrom und Gold auf siven Rückschicht 20, z.B. aus Methacylat oder

dem Boden der Vertiefung mit einer Dicke von Polyacylat enthaltenden Lösungsmitlein bedeckt,

1 bis 5ji. Bei der Einbringung wird das Substrat U welche sehr leicht in Aceton löslich sind und die

auf eine erhöhte Temperatur, typischerweise auf 30 ihrerseits eine Trennschicht bilden, die es erlaubt,

350 C. erhitzt. Die Goldmetallisierung dient zur Er- in leichter Weise die aufzubringenden Kontakl-

zeugung eines Gold-Siliziuni-Eutektikums zum Zwecke brücken 21 von der tragenden Schicht 19 abzulösen,

der Verbindung des Chips 15 mit dem Substrat 11.· Es ist klar, daß derartige adhäsive Schichten nicht

Zusätzlich wird eine Metallschicht aus 2,5μ Gold auf unbedingt erforderlich.sind. Es ist lediglich wichtig,

derjenigen Oberfläche des Chips 15 aufgedampft, 35 daß eine Trennung der Kontaktbrücken 21 von der

welche mit dem Substrat 11 zu verbinden ist, wo- tragenden Rückschicht 19 leicht vorgenommen wer-

durch die Bildung eines Gold-Silizium-Eutektikums den kann, ohne daß die Streifen 21 selbst beschädigt

zur Abbindung sichergestellt wird. Bei dem eigent- werden.

liehen Verbindungsvorgang wird ein Druck von Die Kontaktbrücken 21 auf der adhäsiven Schicht

300 g auf die obere Fläche des Chips 15 ausgeübt, 40 20 sind durch Aufbringen einer zusammenhängenden

während dieser mit dem Substrat auf eine· Tempe- metallischen Schicht und anschließendes Ätzen

ratur oberhalb von 370 C für eine Zeitdauer aufge- durch Aufdampfungsverfahren unter Benutzung von

heizt wird, die zur Bildung einer sicheren Verbindung Masken oder durch andere wohlbekannte Verfahren

ausreicht. Die Verbindung hat gute Korrosionsbe- aufzubringen, wobei für die metallische Schicht Ma-

ständigkeit und eine hohe thermische Leitfähigkeit. 45 terialien hohen elektrischen Leitvermögens, wie AIu-

Der Chip 15 besitzt auf seiner Oberfläche eine minium, Kupfer oder eines oder mehrere Edelme-

Vielzahl von metallischen Kontakten 17, welche inner- talle usw. in Frage kommen.

halbgeeignctcrDurchbiücheineinerGIasschutzschicht Die Kontaktbrücken 21 sollten eine solche Stärke desChipslS eingepaßt sind bzw.durch diese hindurch- besitzen, daß sie mechanisch stabil genug sind, um führen. Jeder KontaktJ 7 befindet sich in Fluchtung 50 sich selbst zu tragen, wenn erst einmal die zu bemit einem zugeordneten Leiterstreifen des auf der werkstelligende Verbindung durchgeführt ist und die Oberfläche des₍ Substrates 11 befindlichen Leitungs-. tragende Rückschicht 19 entfernt wurde. In einem musters. Die oberen Kanten der einzelnen Kontakte Ausführungsbeispiel bestanden die Kontaktbrücken 17 sollten so gut wie möglich in einer gemeinsamen 21 aus sukzessiven Lagen aus Kufer, Zinn, Blei und Ebene liegen, der nach Möglichkeit auch die oberen 55 Gold, die mittels Aufdampfverfahren unter Be-Kariten aller Leiterstreifen angehören sollten. Die nutzung von Masken auf die adhäsive Schicht aufKontakte Ϊ7 sind in der gleichen Weise hergestellt, gebracht wurden. Die Kontaktbrücken 21 besaßen wie dies für die Leiterstreifen 17 der Fall ist, und be- eine Breite von 3,75-1O^-2 mm, eine Dicke von stehen auch aus ähnlichen Materialien. 1,2 ΙΟ"² mm sowie eine Länge von 0,5 mm.

F i g. 2 ;zeigt eine abziehbildartige Vorrichtung 18, 60 Fi g, 3 zeigt die abziehbildartige Vorrichtung 18, mit einer entfernbaren tragenden Rückschicht 19 und die zur Herstellung der gewünschten Verbindung in einer auf dieser haftenden Schicht 20 sowie mit einer die richtige Lage oberhalb des Substrates 11 gebracht Mehrzahl von Köntaktbrücken 21, welche in einem ist, wobei die Kontaktbrücken in Fluchtung mit den^r der zu bewerkstelligenden elektrischen Verbindungen auf dem Substrat angebrachten Leitungsführungen entsprechenden Muster auf dieser zweiten Schicht 65 13 sowie den metallischen, Kontakten 17 verlaufen, angebracht ist. Eine Vielzahl von Materialien kann Lediglich ein geringer Druck ist erforderlich, um für die Riickschichl 19 des Abziehbildes benützt einen Kontakt zwischen den eben erwähnten leitenwerden. Im allgemeinen sollte das Material flexibel den Organen herzustellen, der durch die Klammern

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22 unter Erwärmung der Gesamtanordnung realisiert strahl durch fokussierende Mittel, beispielsweise werden kann. Sofern gewünscht, kann während durch ein Linsensystem 27 auf die zu verbindende dieses Verfahrensschrittes eine auch die Klammern Stelle gerichtet, wobei die Zeitdauer so gewählt wird, tragende Halterung 23 dienen, die für Justierzwecke daß die für die Verbindung erforderliche Energie mit Stiften versehen ist, die durch entsprechende 5 absorbiert werden kann. Es sei angemerkt, daß bei Bohrungen innerhalb der tragenden Rückschicht 19 den letzten drei Beispielen die für die Verbindung der abziehbildartigen Vorrichtung hindurchgeführt erforderliche Wärme durch die abziehbildartige Vorwerden, wodurch eine richtige Orientierung der Kon- richtung hindurch zugeführt wird,
taktbrücken 21 bezüglich der mit diesen zu verbin- Messungen der hergestellten Verbindungen erdenden .Leitungsmuster sichergestellt werden kann. io gaben, daß der Widerstand einschließlich der beiden

Nach diesen Vorbereitungen werden die Kontakt- Verbindurigspunkte und der Kontaktbrücke etwa,

brücken 21 mit den Lands 13 sowie mit den Kontak- 0,3 Ω pro Brücke bei Benutzung des Lötverfahrens

ten 17 verbunden. Hierzu stehen zahlreiche Ver- und 0,2Ω pro Brücke bei Benutzung des Thermo-

fahren zur Verfügung. Bei der sogenannten Lötver- kompressionsverfahrens betrug. Die Verbindungen

bindungsmethode nach Fig. 3 werden die Endbe- 15 waren haltbar bei Beschleunigungen bis zu einer

reiche des Leitungsmusters auf dem Substrat und die Größe von 80 000 g bei mit Zentrifugen über eine

Kontakte 17 mit Lötzinn vorverzinnt, welches aus Zeitdauer von drei Minuten durchgeführten Ver-

90% Blei und 10% Zinn besteht. Das Substrat 11 suchen. Gleichfalls wurde Widerstandsfähigkeit der

wird dann z. B. in der Halterung 23 erhitzt, bis das Verbindungen gegenüber Schüttelbeanspruchungen

Substrat die Temperatur erreicht, bei welcher das 20 von 10 000 g festgestellt. Mikroschnitte der herge-

Lötzinn hinreichend erweicht und die Streifen 21 mit stellten Verbindungen zeigten eine ausgezeichnete

den äußeren Enden der Lands 13 sowie mit den Kon- metallurgische Beschaffenheit.

takten 17 abbinden. Das Substrat wird dann ge- Die Fig. 8 und 9 zeigen weitere Ausführungsbeikühlt, wonach die Kontaktbrücken 21 in fester Ver- spiele entsprechend dem Erfindungsgedanken der bindung mit den Endbereichen der Lands 13 und 25 vorliegenden Erfindung, in denen eine spezielle den Kontakten 17 stehen. Dieses Verfahren besitzt Schaltung bezüglich der in dieser erforderlichen den Vorteil, daß alle Kontakte 17 des Chips gleich- Verbindungen mit Hilfe von abziehbildartigen Vorzeitig mit den Endbereichen der zugeordneten Lands richtungen hergestellt werden, wobei die Träger-13 in einem Arbeitsgang verbunden werden können. schicht der aufgebrachten Metallstreifen nicht ent-

Nunmehr wird die tragende Rückschicht der ab- 30 fernt wird. Ein die Gesamtanordnung tragendes ziehbildartigen Vorrichtung von den Kontaktbrücken Substrat 51 ist mit einer Vielzahl von Vertiefungen 21 getrennt. Die Klammern 22 werden entfernt, und 52 versehen. Eine Reihe von Leiterstreifen oder das Substrat wird in ein Lösungsmittel, beispiels- Lands befinden sich auf der Oberfläche 54 des Subweise in Aceton eingebracht, welches die adhäsive strates 11, die alle in die unmittelbare Nähe der Schicht 20 auflöst, wodurch die tragende Rück- 35 Kanten der eingebrachten Vertiefungen führen, schicht 19 von selber herabfällt oder zumindest mit Chips 55 sind innerhalb der Vertiefungen ange-Leichtigkeit abgestreift werden kann, wobei die Kon- bracht, wobei eine verbindende Schicht 56 sich zwitaktbrücken 21 zwischen den Lands 13 und den Kon- sehen Substrat und zu befestigenden Chips am Boden takten 17 (Fig. 4) verbleiben. Das Lösungsmittel hat der einzelnen Vertiefungen befindet. Jedes Chip ist keine wesentliche Wirkung auf die leitenden Mate- 40 mit einer Vielzahl von metallischen Kontakten 57 rialien, auf die Chips und auf das Substrat. An- versehen, welche so angeordnet sind, daß sie mit den schließend wird das Substrat 11 getrocknet. Bei der Lands fluchten und so nahe als möglich an diese Verbindungstechnik, die sich der Thermokompres- heranführen. Auch hier sollten nach Möglichkeit alle sion bedient und welche in F i g. 5 dargestellt ist, Kontakte innerhalb der gleichen Fläche etwas oberwird zunächst die gesamte Anordnung auf eine er- 45 halb der Oberfläche des Substrates liegen. Eine abhöhte Temperatur, typischerweise auf 320⁰C ge- ziehbildartige Vorrichtung 38 umfaßt eine Vielzahl ■bracht, wobei der zackenförmige Ansatz eines von isolierenden Schichten 59, beispielsweise aus Thermoverbindungswerkzeuges die tragende Rück- Kaptonpolyimid oder ähnlichen Substanzen. Eine schicht der Abziehbildvorrichtung 19 sowie die ädhä- Vielzahl von Kontaktbrücken 60 sind mittels irgendsive Schicht 20 durchdringt und die Enden der Kon- 50 welcher Maskierungsverfahren auf der Trägerschicht taktbrücken 21 auf die Kontakte 17 bzw. auf die angebracht, wobei dies durch elektrochemische Nie-Enden der einzelnen Lands 13 des Leitungsmusters derschlagsverfahren oder auch durch andere Verauf dem Substrat preßt. Es ist klar, daß ein Werk- fahren geschehen kann. Nach dieser Metallisierung zeug zur gleichzeitigen Thermoverbindungsherstel- werden die verschiedenen Schichten zusammengelung mit einer Vielzahl von auf die zu verbindenden 55 fügt, so daß sich die in der Abbildung gezeigte sand-Stellen aufzusetzenden Zacken benutzt werden kann. wichartige Struktur ergibt. An vorher bestimmten Der eigentliche ^l Bindungsvorgang kann weiterhin Stellen werden Löcher in den verschiedenen Schichauch durch ein Ultraschallverfahren, wie es in der ten und in den auf oder zwischen diesen befindlichen F i g. 6 angedeutet ist, durchgeführt werden. Hierbei Leiterstreifen angebracht, so daß durch in diese einwird das den Ultraschall applizierende Werkzeug in 60 zubringende galvanische Niederschläge elektrische ähnlicher Weise wie bei der Thermokompressions- Querverbindungen 62 zwischen in verschiedenen verbindung durch die Schichten der abziehbildartigen Ebenen liegenden Leiterstreifen hergestellt werden Vorrichtung hindurchgeführt und die eigentliche können. Die abziehbildartige Vorrichtung 38 wird Bindung selbst durch Ultraschallenergie bewerk- auf das Substrat 51 unter Einhaltung der erforderstelligt. Man kann weiterhin auch einen Laser oder 65 liehen Justierung aufgebracht, wobei die Kontakteinen Elektronenstrahl dazu benutzen, um die zur brücken 60 auf der untersten Schicht so cinjustiert Verbindung benötigte Energie zu appliziercn, wie werden müssen, daß sie mit den :iuf dem Substrat dies in Fi g. 7 dargestellt ist. Hier wird der Energie- befindlichen Lands 53 und den Kontakten 57

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fluchten. Die Kontaktbrücken 60 werden dann mit den Leitern 53 bzw. den Kontakten 57 in einer der bereits oben geschilderten Weise verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel besitzt den Vorteil, daß die Verbindungen in einem einzigen Verfahrensschritt durchgeführt werden können. Gleichzeitig können verschiedene nicht identische Schaltungen innerhalb der abziehbildartigen Vorrichtung 58 realisiert werden, derart, daß eine Anordnung von Chips 55 zwar mit ähnlichen, aber nicht identischen Verbindungen bestückt wird, so daß äußerlich völlig gleich aussehende, die gleiche Zahl von Chips aufweisende Vorrichtungen doch verschiedene Schaltungsfunktionen erfüllen.

Claims (10)

Patentansprüche: .

1. Verfahren zum simultanen Herstellen einer Vielzahl von Zuführungsverbindungen mittels ao Kontaktbrücken auf Festkörperbauelementen mit Hilfe von abziehbildartigen Vorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat (11) aus isolierendem Material und mit einem auf der Oberfläche aufgebrachten, der Schaltung der as gesamten Festkörpervorrichtung entsprechenden Leitungsmuster (13) mit Vertiefungen (12) versehen wird, daß eine entsprechende Anzahl von aktive Verstärkerelemente enthaltenden Festkörperbauelementen oder Chips (15) mit einer Vielzahl von zu den Elektroden dieser aktiven Elemente führenden Kontakten (17) so in diese Vertiefungen eingepaßt und an deren Boden befestigt werden, daß die Kontakte (17) mit den diesen zugeordneten Leiterstreifen des Leitungsmusters (13) fluchten und die oberen Kanten aller Kontakte und diejenigen der zugeordneten Leiterstreifen möglichst in einer gemeinsamen Ebene liegen, daß eine abziehbildartige Vorrichtung (18) mit einer nach der Verbindungsherstellung leicht zu entfernenden tragenden Rückschicht (19), einer Zwischenschicht (20) sowie mit einem auf dieser angebrachten Muster von als Kontaktbrücken dienenden Leiterstreifen (21) aus elektrisch gut leitendem Material zur Überbrückung der Abstände zwischen den Kontakten (17) des Leitungsmusters auf dem Substrat unter Einjustierung der Leiterstreifen (21) bezüglich der zu überbrückenden Leiterlücken mit der tragenden Rückschicht von der Oberfläche des Substrates abgewandt auf dieses aufgelegt wird und daß nach Herstellung einer möglichst guten Kontaktierung zwischen den überbrückenden Leiterstreifen (21) und den Kontakten (17) bzw. den Endbereichen der Leiterstreifen (13) die tragende Rückschicht (19) der abziehbildartigen Vorrichtung (18) entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chips mittels einer dünnen Schicht eines Ge-Au-Eutektikums in den Vertiefungen des Substrates befestigt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kontaktbrücken dienenden Leiterstreifen (21) mittels eines Lotes aus 90% Pb und 10% Sn mit den Kontakten (17) bzw. den äußeren Enden der Leiterstreifen des Leitungsmusters (13) verbunden werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kontaktbrücken dienenden Leiterstreifen (21) vorverzinnt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte der Chips sowie die zu kontaktierenden Endbereiche der Leiterstreifen des Leitungsmusters (13) auf dem Substrat vorverzinnt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kontaktbrücken dienenden Leiterstreifen (21) durch Thermokompression mit den Kontakten des Chips sowie mit den äußeren Bereichen der Leiterstreifen des Musters (13) verbunden werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kontaktbrücken dienenden Leiterstreifen (21) durch Zuführung von Ultraschallenergie an die zu kontaktierenden Stellen mit den Kontakten der Chips sowie den äußeren Bereichen der Leiterstreifen des Musters (13) verbunden werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kontaktbrücken dienenden Leiterstreifen (21) durch Zuführung von Energie mittels eines Laserstrahls an die zu kontaktierenden Stellen mit den Kontakten der Chips sowie den äußeren Bereichen der Leiterstreifen des Musters (13) verbunden werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abziehbildartige Vorrichtung eine sandwichartige Struktur besitzt, innerhalb der die als Kontaktbrücken dienenden Leiterstreifen (60) auf mehrere Ebenen verteilt sind, daß elektrisch leitende Querverbindungen zwischen Leiterstreifen verschiedener Ebenen vorgesehen sind und daß die verschiedenen, die den herzustellenden Verbindungen entsprechenden Leitungsmuster tragenden Schichten der .abziehbildartigen Vorrichtungen nach Fertigstellung der Verbindungen an ihrem Ort verbleiben.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Querverbindungen zwischen in verschiedenen Ebenen angeordneten, als Kontaktbrücken dienenden Leiterstreifen (60) durch Herstellen von Bohrungen (62) durch die sandwichartige Struktur hindurch und durch Einbringen von galvanisch leitendem Material (61) an diesen Bohrungen hergestellt werden. ·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen