DE1805174A1 - Verfahren zum Aufbringen von Einzelkoerpern auf einen Grundkoerper - Google Patents

Verfahren zum Aufbringen von Einzelkoerpern auf einen Grundkoerper

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DE1805174A1 DE19681805174 DE1805174A DE1805174A1 DE 1805174 A1 DE1805174 A1 DE 1805174A1 DE 19681805174 DE19681805174 DE 19681805174 DE 1805174 A DE1805174 A DE 1805174A DE 1805174 A1 DE1805174 A1 DE 1805174A1
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Description

Telefunken Patentverwertungsgesellschaft
m. b · Ho
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3
Heilbronn, den 22. Io. I968 FE/PT-Gr/N - Hn 60/68
"Verfahren zum Aufbringen von Einzelkörpern, auf einen Grundkörper"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Aufbringen einer Vielzahl von Einzelkörpern auf einen gemeinsamen Grundkörper ο
Besonders in der Halbleitertechnologie besteht vielfach das Problem, eine größere Anzahl von Halbleiterbauelementen, d»h» mit Bauelementestrukturen sowie Elektroden usw. versehene Halbleiterkörper, voneinander getrennt auf einem gemeinsamen Sockel oder Grundkörper anzuordnen. Dies ist beispielsweise beim Herstellen von Schaltkreisen, die eine größere Anzahl von Bauelementen umfassen, dann erforderlich, wenn das verwendete Halbleitermaterial, wie beispielsweise Verbindungshalbleiter der Gruppen IH-V und H-VI, den Aufbau eines monolithischen Festkörperschaltkreises mit den Strukturen sämtlicher Bauelemente in einem Halbleiterkörper nicht gestattet oder auch dann, wenn verschiedeneHalbleitermaterialien zum Aufbau eines solchen
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Schaltkreises verwendet werden sollen. So bereitet beispielsweise die Herstellung von Halbleiteranordnungen, bei denen eine Vielzahl von Lumineszensdioden aus Gallium-Arsenid (GaAs) nebeneinander auf einem Sockel angeordnet ist und die zum Lesen von Lochstreifen oder als Festkörperbildschirme für die Wiedergabe von Zahlen und Schriften verwendet werden- enorme Schwierigkeiten» Denn nach dem bisher üblichen Verfahren werden die Dioden von Hand ein- ^ zein in der gewünschten Zuordnung zueinander auf den Sockel oder Grundkörper gelegt, der dann beispielsweise an seiner für die Befestigung der Dioden vorgesehenen Oberflächenseite mit einer Schicht aus Zinn oder einem anderen Lot überzogen ist, so daß durch kurzzeitiges Erwärmen des Sockels auf Lottemperatur die Dioden auf diesem Sockel festgelötet werden können. Dieser Lötprozeß wiederum bereitet bei dem bekannten Verfahren ebenfalls Schwierig3:eiten, da beim Schmelzen des Lotes die einzelnen Dioden auf dem flüssigen Lot zu schwimmen beginnen und sich aus ihrer vorgegebenen Lage verschieben. Es ist daher bei diesem Verfahren immer wieder notwendig, einzelne Ddcden vor dem Erstarren des Lotes zur echt zuschieb en, wobei es sich dann häufig nicht vermeiden läßt, daß Lot zwischen den Dioden hochgedrückt wird und deren pn-Übergänge kurzschließt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrund«,
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• SAD OfSIQINAi
ein Verfahren zum gleichzeitigen Aufbringen einer Vielzahl von Einzelkörper auf einen gemeinsamen Grundkörper aufzuzeigen, das insbesondere auch das Befestigen von einzelnen Halbleiterbauelementen auf einem gemeinsamen Grundkörper bzw« Sockel vereinfacht und ganz entscheidend verbessert. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß beim gleichzeitigen Aufbringen einer Vielzahl von Einzelkörper auf einen Grundkörper diese Einzelkörper zunächst auf eine'gemeinsame Unterlage gelegt werden, daß dann über diese auf der Unterlage liegenden Einzelkörper ein Tragerkörper mit einer klebenden Oberfläche gebracht und derart gegen die Unterlage gedrückt wird, daß sämtliche Einzelkörper an diesem Trägerkörper haften bleiben« Anschließend wird der Trägerkörper dann mit den an ihm haftenden Einzelkörpern von der Unterlage entfernt und so auf dem Grundkörper angeordnet, daß die Einzelkörper zum Befestigen jeweils mit ihrer dem Trägerkörper abgewandten Oberflächenseite auf dem Grundkörper aufliegen. Nach dem Befestigen der Einzelkörper auf dem Grundkörper wird dann der Trägerkörper erfindungswieder entfernt.
Der Vorteil des er indungsgemäßen Verfahrens besteht vor allem darin, daß sämtliche Einzelkörper in einem einzigen Arbeitsschritt auf den Grundkörper aufgebracht werden
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und somit das zeitraubende, getrennte Aufbringen der einzelnen Körper entfällt. Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sichergestellt, daß die einzelnen
Körper bis zu dem Augenblick, in dem sie mit dem Grundkörper fest verbunden sind, von der Trägerplatte gehalten werden und sich somit nicht gegeneinander verschieben
können. Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist es daher möglich, durch die jeweilige Anordnung der Einzelkörper
auf der Unterlage deren spätere Zuordnung zueinander auf
dem Grundkörper bereits festzulegen, was in vielen Fällen eine wesentliche Arbeitserleichterung bringt, zumal die
verwendeten Unterlagen ohne Schwierigkeiten mit Hilfsmitteln ausgestattet werden können, die die erforderliche
Gruppierung der Einzelkörper ganz entscheidend vereinfachen.
Solange es die Einzelkörper sowie der verwendete Grundkörper erlauben, erfolgt die Befestigung der Einzelkörper auf diesem Grundkörper vorzugsweise durch eine Lötverbindung, wenngleich es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne weiteres auch möglich wäre, die Einzelkörper durch Kleben oder eine andere Maßnahme zu befestigen. So
werden beispielsweise beim gleichzeitigen Aufbringen einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen auf einen gemeinsamen Sockel Bauelemente und/oder Sockel an derjenigen Oberflächen-
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seite, an der sie miteinander verbunden werden sollen, mit einer Lötschicht und gegebenenfalls auch mit einem Flußmittel versehen. Zumindest bei den Halbleiterbauelementen erfolgt dabei das Aufbringen dieser Schicht aus , Lot am zweckmäßigsten bereits unmittelbar bei ihrer Herstellung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dann die Halbleiterbauelemente so auf die Unterlage gelegt, daß sie mit ihrer mit Lot versehenen Oberflächenseite auf dieser Unterlage aufliegen. Anschließend werden die Bauelemente, wie beschrieben, mit Hilfe des Trägerkörpers von der Unterlage entfernt und solange gegen den auf Löttemperatur erwärmten Sockel gedrückt, bis nach dem Abkühlen des Sockels das Lot erstarrt ist und zwischen Sokkel und Bauelement eine feste Verbindung entstanden ist.
Besonders dann, wenn das Befestigen der Einzelkörper auf dem Grundkörper durch Löten erfolgt, wird der Trägerkörper in vorteilhafter Weise zumindest an demjenigen Teil seiner Oberfläche, an dem die Einzelkörper haften sollen, mit einem Flußmittel versehen, das, wie z.B. Kolophoniumlack oder Siliconöl, klebende Eigenschaften besitzt. Auf diese Weise erhält der Trägerkörper die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche klebende Oberfläche oder es werden zumindest doch eventuell durch andere Stoffe bereits hervorgerufene klebende
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— ο —
Eigenschaften des Trägerkörpers verstärkt, während gleichzeitig sichergestellt wird, daß für den Lötvorgang eine ausreichende Menge an Flußmittel vorhanden ist.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich ein Trägerkörper besonders gut, der zumindest an derjenigen Oberflächenseite, an der die Einzelkörper haften sollen, aus Silikongummi besteht. Durch die Verwendung P . dieses Gummis besitzt der Trägerkörper bereits ohne einen Überzug aus dem oben erwähnten klebenden Flußmittel oder einem anderen klebenden Stoff die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche klebende Oberfläche.
Der Trägerkörper, der an seiner für die Aufnahme der Einzelkörper vorgesehene Oberflächenseite ebenso wie die Unterlage vorzugsweise plan ausgebildet ist, ist beispiels« fc weise am Transportarm eines Mikromanipulators angebracht, um auf diese Weise auch das Aufbringen von sehr kleinen Einzelkörpern auf Grundkörper mit nur geringen Abmessungen, wie zum Beispiel das Aufbringen von mehreren Halbleiterbauelementen auf einen gemeinsamen Sockel, zu vereinfachen.
Das Anordnen der Einzelkörper auf der Unterlage läßt sich
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dadurch rationalisieren, daß die Unterlage mit einer Vielzahl von. Vertiefungen versehen ist. In diese Vertiefungen werden die Einzelkörper dann eingelegt und befinden sich damit automatisch in der gewünschten, durch die Anordnung der Vertiefungen vorgegebenen Lage zueinander. Gleichzeitig ergibt sich bei Verwendung einer derartigen mit Vertiefungen versehenen Unterlage auch die Möglichkeit, eine grolle Anzahl von Einzelkörpern zunächst wahllos auf die Unterlage zu bringen und dann durch Rütteln und/oder entsprechendes Schräghalten dieser Unterlage jede dieser Vertiefungen, die in ihren lateralen Abmessungen den Einzelkörpern angepaßt sind, mit einem solchen Körper zu belegen und die nicht in Vertiefungen untergebrachten Einzelkörper von der Unterlage zu entfernen.
Die vorzugsweise rasterförmig angeordneten Vertiefungen sind selbstverständlich so ausgebildet, daß sämtliche in ihnen untergebrachte! Einzelkörper mit ihren der Unterlage abgewandten Oberflächenseite aus den Vertiefungen herausragen.
Eine derartige Unterlage mit rasterförmig angeordneten Vertiefungen läßt sich auf einfache Art dadurch realisieren, daß auf eine möglichst plane Oberfläche ein beispielsweise aus Metall gefertigtes Gitter oder auch ein
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Drahtnetz gelegt wird, wobei dann die Maschen dieses Gitters bzw» Netzes Vertiefungen zur Aufnahme der Einzelkörper bild en *
Das erfindungsgemäße Verfahren und vor allem die dalxei in vorteilhafter Weise zu verwendenden Hilfsmittel werden im folgenden im Zusammenhang mit den Figuren 1 fcds 3 näher erlaut ert.
Die Figur 1 zeigt eine Unterlage 1, auf deren Oberseite mehrere frlcherförmige Vertiefungen 2 vorgesehen sind. Die Vertiefungsränder werden dabei von einem Gitter 3, frei— spielsweise einem Me tallgitter, gebildet,das auf die plane Oberseite der Tint erläge 1 aufgelegt und dort befestigt ist. Wie die Figur zeigt, sind die die Vertiefungen bildenden Gitteröffnungen oder Maschen so groß gewählt , daß in jeder der rasterförmig angeordneten Vertiefungen gerade ein flacher Einzelkörper kt beispielsweise ein Halbleiterbauelement, Platz findet. Die Starke des Gitters ist geringer als die Höhe der Iiörper 4,, so daß diese Körper mit ihrer der Unterlage 1 abgewandten Oberflächenseitie aus den Vertiefungen herausragen.
Die Figur 2 zeigt einen Trägerlcörper 5 zum übertragen der Einzelkörper 4 von der Unterlage auf den Grundkörper
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bzw, Sockel. Zur besseren Handhabung weist dieser Trägerkörper nach Art eines Stempels an seiner Oberseite einen Griff 6 auf. Der Trägerkörper besteht zumindest an seiner planen Stirnfläche 7 aus Silikongummi, der dieser Stirnfläche klebende Eigenschaften verleiht, so daß, wie in der Figur 2 dargestellt, nach dem Andrücken des Trägerkörpers gegen die Unterlage die auf dieser Unterlage liegenden Einzelkörper hängen bleibenο Selbstverständlich lassen sich die klebenden Eigenschaften des Trägerkörpers auch hier gegebenenfalls dadurch verbessern, daß zumindest die Stirnfläche 7 des Trägerkörpers vor dessen Verwendung mit einem Flußmittel mit klebenden Eigenschaften versehen wird»
Die Figur 3 zeigt den Trägerkörper 5 und einen Gehäusesockel 8, auf dem die am Trägerkörper haftenden Halbleiterbauelemente 4 durch eine Lötverbindung befestigt werden sollen» Der Sockel 8, der mehrere Elektrodenzuleitungen 9 besitzt, liegt auf einer Heizplatte lo. Die Elektrodenzuleitungen ragen dabei durch eigens dafür vorgesehene Bohrungen durch diese Heizplatte hindurch. Zum Befestigen der Halbleiterbauelemente k auf dem Sockel 8 wird dieser zunächst mit Hilfe der Heizplatte auf Löttemperatur erhitzt und dann der Trägerkörper mit den Bauelementen gegen den Sockel gedrückt. Sockel und/oder Halbleiterbauelemente
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sind dabei, wie oben beschrieben, mit Lot und Flußmittel versehen, so daß nach dem Abkühlen der Heizplatte Io, beispielsweise durch Abschai;en eines diese Platte er-T;ärmenden Heizs.tromes, die Bauelemente in der vorgegebenen Lape auf dem Sockel 8 befestigt sind.
Selbstverständlich geben die Figuren 1 bis 3 nur eine schematische Darstellung der für die Durchführung des ert findungsgemäßen Verfahrens in vorteilhafter Weise zu verwendenden Hilfsmittel. Es ist jedoch aufgrund der Lehre der Erfindung ohne weiteres möglich, sowohl die Unterlage als auch den Trägerkörper in ihrer speziellen Ausbildung dem jeweiligen Verwendungsfall im Sinne der Erfindung optimal anzupassen.
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Claims (1)

  1. at e 2a it a m s ρ r m c Ih e
    1) fearfalfaireeai sjutm gleichzeitigem Jmfibriaigem eimer· ■vom E£aa»elJk<örjp<eniii auf eimern gemeimsaimem Gurumdkorper, da— dmneia gefcemiitzKeicfemet, daß die Einaelikorper zjuaiäclhst aiif eime jg©m©iiis«a!nie Want erläge gelejgt werdeai, daß dann, über diese iBm£ der üntierlage liegeaaiden KBir-per ein Trägerkörper mit eimer ikleSenden Oiberfläclie gelegt xw& derart gegen die ünterlagte geirickt wird, daß s<ämtlie!he Einzelkörper an diesem Träigerikörp-er liaften bleiben, daß der Trägerkörper ans<elili<eiße»d mit den an ihm haftenden Einzelkörpern von der Unterlage entfernt rand so aiiif dem Giriaaidkörper angeordnet Miri, daß die Einzelkörper zaam Befestigen jeweils mit iterer dem ITrägerkörper abgewandten Oberfläcihenseite auf denn Qrjtamdfkörper aufliegen, und daß schließlich nach dem Befestigeim. der Einzelkörper der Txägerkörper wieder ent f er mit
    2) ¥erfalir<em mach Anspruch Ϊ, daclnrcla gekennzeichnet, daiß d -e Eimaelköarjper bereits in der Ziiordnuaig zueinander aiuf der Waiterl<age gmaippiert werden, die sie später auf dem eiaanel»en sollen.
    J) l^erfaitir<eia nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeiclh-
    009820/152S
    BAD ORIGINAL
    net, daß bei lötbaren Einzelkörpern und einem ebenfalls lötbaren Grundkörper die Befestigung dieser Einzelkörper auf dem Grundkörper durch eine Lötverbindung erfolgt, daß die Einzelkörper und/oder der Grundkörper hierfür zunächst an ihren für die Befestigung vorgesehenen Oberflächenseiten mit Lot und Flußmittel versehen werden, und daß die. Einzelkörper dann mit Hilfe des Trägerkörpers solange gegen den kurzzeitig auf Löttemperatur erhitzten Grund- ψ körper gedrückt werden, bis nach dem Erstarren des Lotes eine Verbindung zwischen dem Grundkörper und den Einzel-· körpern eingetreten ist«
    k) Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper zumindest, an demjenigen Teil seiner Oberfläche, an dem die Einzelkörper haften sollen, mit einem Flußmittel mit klebenden Eigenschaften, wie z.Bc Kolophoniumlack und/oder Silikonöl, versehen wird.
    5) Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1I zum Aufbringen einer Vielzahl von Halbleiterbaueleraonten auf einen gemeinsamen Sockel»
    6) Trägerkörper zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß seine Stirnseite, an der die Einzelkörper zum Aufbringen
    009 820/1525
    'i1 ■ !!Ijüljllipi11!!!! iff
    auf den Grundkörper haften sollen, aus Silikongummi besteht.
    7) Trägerkörper nach Angruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er an seiner Stirnseite plan ausgebildet ist,
    8) Unterlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3% dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vielzahl von Vertiefungen zur Aufnahme von Einzelkörpern aufweist, und daß diese vorzugsweise rasterfömig angeordneten Vertiefungen so ausgebildet sind, daß sämtliche in die Vertiefungen eingebrachten Einzelkörper mit ihrer der Unterlage abgewandten Oberflächenseite aus den Vertiefungen herausragen.
    9) Unterlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vertiefungen von einem beispielsweise aus Metall gefertigten Gitter oder Netz gebildet werden, das auf die plane Oberseite der Unterlage gelegt und dort befestigt ist.
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