DE1813164A1 - Method for establishing line connections on electronic switching elements - Google Patents

Method for establishing line connections on electronic switching elements

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Description

Verfahren zum Herstellen von Leitungsverbindungen an elektronischen Schaltelementen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Leitungsverbindungen mit einem mit einer Vielzahl von Elektroden versehenen elektronischen Schaltelement - vorzugsweise einer integrierten Halbleiterschaltung -, dessen Elektroden im wesentlichen in einer Ebene liegen. Method for establishing line connections on electronic Switching elements The invention relates to a method for producing line connections with an electronic switching element provided with a plurality of electrodes - Preferably an integrated semiconductor circuit - the electrodes of which are essentially lie in one plane.

Für die Montage integrierter Schaltkreiselemente sind bereits Verfahren bekannt, um zwischen den ohmischen Kontaktbereichen der integrierten Schaltkreiselemente und den Zuführungsleitungen der Fassung oder Kapsel elektrische Leitungsverbindungen herzustellen. Bei dem zur Zeit am häufigsten benutzten Verfahren werden sehr dünne Drähte thermokompressiv mit den dafür vorgesehenen Bereichen verbunden. Bei einer Halbleiteranordnung anordnung mit 14 Zuleitungen sind somit 28 voneinander getrennte Kontaktierungsschritte edforderlich, wobei jade einzelne thermokompressive Kontaktierung eine sehr sorgfältige Finstellung der teilweise montierten Halbleiteranordnungen in dem Kontaktiergerät arforgerlich macht.There are already procedures for the assembly of integrated circuit elements known to be between the ohmic contact areas of the integrated circuit elements and electrical line connections to the supply lines of the socket or capsule to manufacture. In the method most frequently used at the moment, they are very thin Wires thermocompressively connected to the designated areas. At a Semiconductor device arrangement with 14 leads are 28 of each other separate contacting steps are required, with jade individual thermocompressive Contacting a very careful finishing of the partially assembled semiconductor arrangements makes annoying in the contacting device.

Seit larger Zeit wird nach einem neuen Kontaktierungsverfahren gesucht, mit dem sich der Zeitaufward und die Kosten für die Kontaktierung erheblich verringern lassen. Dabei wurde verhältnismässig viel Aufmerksamkeit auf die Zuführungsleitungen in dem Fassungen verwendet und diese unter konischer Ausbildung so weit verlängert, dass die vorderen Enden genüngen fein sind, um sie mit den Kontaktflächen des Helbleiteraufbaus direkt zu verbinden. Diese Bemühungen führten jedoch zu keinem zufriedenstellenden Erfolg, insbesondere da die an die Fassung gestellten Toleranzbedingungen niche mit den Bedingungen zu vereinbaren sind, die an die internen leitungsverbindungen zwischen den Anschlussleitungen der Fassung oder Kapsel und den Kontaktbereichen der Halbleiterschaltung gestellt werden.A new contacting method has been sought for a long time, with which the time and costs for contacting are significantly reduced permit. A lot of attention was paid to the supply lines used in the version and this extended with a conical formation so far, that the front ends are thin enough to make them contact surfaces of the semiconductor structure connect directly. However, these efforts have not resulted in a satisfactory one Success, especially since the tolerance conditions imposed on the version were not met to be agreed with the conditions attached to the internal line connections between the connection lines of the socket or capsule and the contact areas the semiconductor circuit.

Es ist üblich, für die Zuführungsleitungen der Fassung oder Kapsel sine unter dem Warenseichen Kovar bekannte Metallegierung zu verwenden, wobei die Leitungen etwa 2,5 x 10-1mm dick sind. Alle Bemühungen, derartige aus Kovar bestehende Leitungen direkt mit den Kontaktflächen integrierter Schaltungen zu verbinden, führten zu keinem zufriederstellenden Ergebnis. Alle mit verhältnismässing hoher Geschwindingkeit arbeitenden Techniken, um Gold- oder Aluminiumdrähte mit Hilfe einer Thermokompressiven Scweissung oder einer Vibrations-Druckschweissung zu befestigen, führen zu keiner wirklich haltbaren Verbindung, wenn ein Leitungsmaterial mit der Dicke Dicke von ungefähr 2,5 x 10 lmm Verwendung findet, oder wenn für die Leitungsverbindungen Metalle verwendet werden, die eine geringere Leitfähigkeit besitzen als z.B. Gold, Aluminium oder Kupfer. Selbst wenn anfänglich unter Verwendung eines Kontaktrahmens mit einer Dicke von etwa 2,5 x 10-1mm annehmbare Kontaktverbindungen herstellbar sind, so ist die Gefahr eines unbeabsichtigten Losreissens derartiger Leitungsverbindungen von der Halbleiterscheibe besonders gross, wenn während der normalen Handhabung oder durch eine unbeabsichtigte Biegebeanspruchung der Anordnung später Spannungen auftreten.It is common practice for the feed lines of the socket or capsule sine metal alloy known under the trademark Kovar, where the Lines are approximately 2.5 x 10-1mm thick. Every effort is made to find those from Kovar To connect lines directly to the contact surfaces of integrated circuits led to no satisfactory result. All with relatively high speed working techniques to make gold or aluminum wires with the help of a thermocompressive Attaching a weld or a vibration pressure weld does not lead to either really durable connection if a conductive material with the thickness thickness of approximately 2.5 x 10 lmm is used, or if for the line connections Metals are used that have a lower conductivity than e.g. gold, Aluminum or copper. Even if initially using a contact frame with a thickness of about 2.5 x 10-1mm acceptable contact connections can be produced there is a risk of such line connections being unintentionally torn loose of the semiconductor wafer especially large if during normal handling or as a result of unintentional bending stress on the arrangement, later stresses appear.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Anschlussdrähte durch einzelne starre Netallbügel zu ersetzen, die die Kontaktierungsfläche der Halbleiteranordnung mit den Anschlussleitungen der Fassung verbinden. Dieser Vorschlag kann für einzelne Anwendungsfälle vorteilhaft sein, jedoch lassen sich die Montagekosten dadurch nicht wesentlich verringern.It has also already been proposed to separate the connecting wires to replace rigid Netallbügel, which the contacting surface of the semiconductor device connect with the connection lines of the socket. This suggestion can be made for individual Use cases be advantageous, but the assembly costs can not be thereby reduce significantly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen bezw. elektronischen Schalteinrichtungen und besonders ein verbessertes Verfahren zum gontaktieren von iikroelektronischen Schal tkre is anordnungen, z.B. integrierten Schaltungen, zu schaffen. Dabei soll durch eine neue Massnahme zwischen den Kontaktflächen einer integrierten Schaltungs anordnung und den Anschlus sl e itungen der Fassung oder Kapsel eine einfachere und leichter herzustellende elektrische Verbindung geschaffen werden. Insbesondere soll durch die Erfindung eine Möglichkeit geschaffen werden, die Leitungsverbindungen mit den einzelnen Kontakt flächen in einem einzigen Kontaktierungsvorgang zu verbinden.The invention is based on the object of a method for production of electrical resp. electronic switching devices and especially an improved one Method for contacting microelectronic circuit arrangements, e.g. integrated circuits to create. A new measure is intended to provide between the contact surfaces of an integrated circuit arrangement and the connection sl e editions of the socket or capsule a simpler and easier to manufacture electrical Connection to be created. In particular, the invention is intended to provide a possibility be created, the line connections with the individual contact surfaces in to connect a single contacting process.

Ausgehend von dem eingangs erwähnten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die freien Enden von von ausrichtbaren und nach dem Zentrum weisenden Kontaktzungen eines ersten, im wesentlichen flachen Kontaktrahmens an den Elektroden (Kontaktflächen) des Schaltelementes befestigt werden, dass ein zweiter, im wesentlichen flacher Kontaktrahmen von vorzugsweise stärkerer und grösserer Ausführung mit seinen nach innen verlaufenden Kontaktarmen auf die zugeordneten Kontraktzungen des ersten Kontaktrahmens ausgerichtet wird, und dass die inneren Enden der Kontaktarme mit den Kontakt zungen ausserhalb der Umfangs zone des Schaltelementes verbunden und die nicht für die Kontaktgabe mit dem Schaltelement benötigten Teile des ersten Kontaktrahmens entfernt werden.This task is based on the method mentioned at the beginning solved according to the invention in that the free ends of of orientable and contact tongues pointing towards the center of a first, essentially flat one Contact frame attached to the electrodes (contact surfaces) of the switching element that a second, substantially flat contact frame of preferably stronger and larger version with its inwardly extending contact arms is aligned with the associated contract tongues of the first contact frame, and that the inner ends of the contact arms with the contact tongues outside the Perimeter zone of the switching element connected and not for making contact with the switching element required parts of the first contact frame are removed.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung werden alle Anschlussleitungen des ersten Xontaktrahmens mit den entsprechenden Kontaktflächen des Schaltungsaufbaus in einem einen gen Kontaktierungsvorgang verbunden. Dazu werden der Eontaktrahmen und das vorzugsweise aus einer Halbleiterscheibe bestehende Schaltelement aufeinander ausgerichtet, d.h. die Kontaktzungen in Berührung mit den entsprecheden Kontaktflächen gebracht und anschliessend die für die Herstellung der Verbindung benötigte Energie gleichzeitig allen Kontaktbereichen zugeführt. Hierfür können bekannte Kontaktierverfahren wie Weichlöten, Hartlöten, Widerstandsschweissen und thermokompressives Schweissen Verwendung finden. Als besonders geeignet wird das gleichzeitige Anlegen eines Druckes in Verbindung mit einer hochfrequenten MAterialschwingung an jede Kontaktfläche angesehen. Dieses Kontaktierverfahren ist an sich bekannt, Jedoch wurde es bisher nur in der Weise verwendet, dass entsprechend dem oben erwähnten thermokompressiven Schweissverfahren nur Jeweils ein DreJit mit einer Kontaktfläche verbunden wurde.According to a special feature of the invention, all connection lines of the first contact frame with the corresponding contact surfaces of the circuit structure connected in a one gene contacting process. This is done using the contact frame and the switching element, which preferably consists of a semiconductor wafer, on top of one another aligned, i.e. the contact tongues in contact with the corresponding contact surfaces brought and then the energy required to establish the connection at the same time fed to all contact areas. Known contacting methods can be used for this such as soft soldering, hard soldering, resistance welding and thermocompressive welding Find use. Simultaneous application of pressure is particularly suitable in connection with a high-frequency material vibration at each contact surface viewed. This contacting method is known per se, but it has been so far only used in such a way that corresponding to the thermocompressive mentioned above Welding process only one DreJit was connected to a contact surface.

Ein Ein weiteres Merkmal der Erfindung richtet sich auf das Krümmen oder Verbiegen der Kontaktzungen des ersten Sontaitrahmens, während des Kontaktierungsvorganges, was durch ein Festhalten gegen seitliches Verschieben der Kontaktzungen bewirkt wird. Da der Kontaktierungsvorgang eine wesentliche Verformung der Kontaktzungen mit sich bringt, wird in diese eine in Längsrichtung wirksame Spannung eingeftihrt, die ausreichend gross ist, um eine ausgeprägte Vorbiegung der Kontakt zungen in Richtung des geringsten Widerstandes zu bewirken. Dadurch wird dafür Sorge getragen, dass zwischen den Kontaktzungen und den Kanten des scheibenförmigen Schaltelementes, z.B. der Halbleiterscheibe, genügend Abstand bleibt, um die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses zu überwinden.A Another feature of the invention is directed on the bending or bending of the contact tongues of the first Sontai frame, while of the contacting process, which is achieved by holding on against lateral displacement the contact tongues is effected. Because the contacting process causes a significant deformation the contact tongues with it, is effective in this one in the longitudinal direction Stress is introduced that is large enough to allow pronounced pre-bending to effect the contact tongues in the direction of least resistance. Through this Care is taken to ensure that between the contact tongues and the edges of the disc-shaped Switching element, e.g. the semiconductor wafer, sufficient distance remains to avoid the danger to overcome an electrical short circuit.

Erfindungegemäss kann das Verbiegen der Kontakt zungen dadurch wesentlich unterstützt werden, dass der Querschnitt im Bereich der Kante des scheibenförmigen Schaltelenentes reduziert wird. Durch das Verbiegen werden die Kontakt zungen mit einer kleinen, bleibenden und schleifenförmigen Krümmung versehen, wodurch eine gewisse Flexibilität geschaffen wird, die die Kontakt flächen vor einer zu hohen unbeabsichtigten Spannungsbeanspruchung schützt. Der erste flache Kontaktrahmen, der für das Kontaktierungsverfahren gemäss der Erfindung Verwendung findet, wird vorzugsweise aus einem Aluminium- oder Kupferblech hergestellt, das eine Zugfestgkeit von etwa 700 kg/cm2 bis etwa 1700 kg/cm2 und eine Dicke von ungefähr 3,75 x 10-2mm bis 1 x 10-1mm, Jedoch vorzugsweise ungefähr 5 x 10-2mm besitzt. Selbstverständlich können auch andere Metalle Verwendung finden. Die exakte Formgebung für die Kontakt zungen kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines chemischen itzverfahrens oder durch Ausstanzen in bekannter Weise ausgeführt werden. Dabei ist es vorteilhaft, einen Metallstreifen zu verwenden, der eine Vielzahl identischer identischer Kontaktrahmen anthält, die über die Länge des Streifens angeordnet sind. Die besonders hohe, für den ersten Kontaktrahmen vorgesehens Flexibilität lässt es zu, dass die Streifen in zw@ @rollter Form leicht zu largern sind und bei der Verarb@itung entsprechend dem Bedarf abgespult werden können.According to the invention, the bending of the contact tongues can thereby be significant be supported that the cross-section in the area of the edge of the disk-shaped Schaltelenentes is reduced. By bending the contact tongues with provided a small, permanent and loop-shaped curvature, creating a Certain flexibility is created, which prevents the contact areas from becoming too high protects against unintentional stress. The first flat contact frame, which is used for the contacting method according to the invention preferably made of an aluminum or copper sheet that has a tensile strength from about 700 kg / cm2 to about 1700 kg / cm2 and a thickness of about 3.75 x 10-2mm up to 1 x 10-1mm, but preferably about 5 x 10-2mm. Of course other metals can also be used. The exact shape for the contact Tongues can advantageously with the help of a chemical process or be carried out by punching in a known manner. It is advantageous to to use a metal strip that is a multitude of identical more identical Contact frames arranged along the length of the strip. The special high flexibility provided for the first contact frame allows the Strips in twentieth rolls are easy to store and when processing accordingly can be unwound as required.

Nach dem erfinderischen Verfahren erfolgt die Ausrichtung und Verbindung der Kontaktflächen des scheibenförmingen Schaltelements mit den Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens in einem einzigen Vorgang, wobei gleichseiting eine Druckkraft und eine hochfrequente Materialschwingung auf die beiden Kontakttsile einwirken. Bei sinem bevorzugten Verfahren wird ein Kontaktstift verwendet, dessen angeflachte Spitze genügend grossflächig ist, um den grüssten Teil des scheibenförmigen Schaltelementas zu bedecken. Der Kontaktstift wird gegen die Rückseite der Scheibe gedrückt, während mit Hilfe eines starren Schk@lstifted die Kontaktzungen am die Kontaktflächen angedrückt und festgehalten werden. Auf diese Weise wird die für die Herstellung der Verbindung benötigte Energie allen Kontaktbereichen gleichmässig und gleichzeiting durch das scheibenförming Schaltelement von der Rückseite aus zugeführt. Die Energie zur Herstellung der Verbindung kann jedoch auch direkt in die Kontaktbereiche eingeführt werden, indem nämlich der Kontaktierstift unmittelbar auf die mit den Kontaktflächen in Berührung stehenden Kontaktungen, d.h. an der Vorderseite des scheibenförmigen Schaltelements angesetzt wird. Jedoch werden bessere Ergebnisse erzielt, wenn der Kontaktstift an der Rückseite des scheibenförmigen Schaltelementes angreift.The inventive method is used for alignment and connection the contact surfaces of the disk-shaped switching element with the contact tongues of the first contact frame in a single operation, with a pressure force at the same time and a high-frequency material vibration act on the two contact wires. In his preferred method, a contact pin is used, the flattened one The tip is large enough to cover the largest part of the disk-shaped switching element to cover. The contact pin is pressed against the back of the disc while with the help of a rigid Schk @ lstifted the contact tongues pressed against the contact surfaces and be held. This way it will be responsible for making the connection Required energy in all contact areas equally and simultaneously through the Disk-shaped switching element fed from the rear. The energy to manufacture the connection can, however, also be introduced directly into the contact areas, namely by the contact pin directly on the with the contact surfaces in Contacting contacts, i.e. on the front of the disk-shaped switching element is set. However, better results are obtained if the contact pin engages on the back of the disk-shaped switching element.

Das Kontaktieren einer integrierten Halbleiterscheibe mit den Kontaktzungen eines ersten Kontaktrahmens wird vorzugsweise weise mit einer für diesen Zweck vorgesehenen automatischen Einrichtung geschaffen, bei der die Kontaktrahmen Streifen förmig aneinanderhängen und kontinuierlich zugeführt werden.Contacting an integrated semiconductor wafer with the contact tongues a first contact frame is preferred wise with one for provided for this purpose automatic device created in which the contact frame Strips are attached to each other and fed continuously.

Der Streifen mit den daran befestigten Halbleiterscheiben kann sodann wider auf eine ßpule aufgewickelt werden, von der der Streifen für die nachfolgende Verbindung der ersten Kontaktrahmen mit den zweiten Kontaktrahmen abgezogen wird.The strip with the semiconductor wafers attached can then again be wound up on a reel, from which the strip is used for the following Connection of the first contact frame with the second contact frame is withdrawn.

Die für dieses Aufwickeln notwendige Flexibilität des die ersten Eontaktraheen uifassenden Streifens würde zu unsulässigen Spannungen zwischen den Kontakt zungen und den Eontaktflächen führen und einen hohen Anteil der Kontaktzungen losbrechen, wenn der erste Kontaktrahmen die Steifigkeit besässe, die ftir die äusseren, zu dem Schaltelement führenden Anschlussleitungen erforderlich ist.The flexibility of the first Eontaktraheen necessary for this winding up a wide strip would lead to undue tension between the contact tongues and the contact surfaces and break loose a high proportion of the contact tongues, if the first contact frame had the rigidity required for the outer one connecting cables leading to the switching element is required.

Gemäss der Erfindung ist ein zweiter Kontaktrahmen von stärkerer und grösserer Ausführung vorgesehen, der ebenfalls eine Vielzahl nach innen sich erstreckender Kontaktarme besitzt. Diese Kontaktarme des zweiten Rahmens stellen die äusseren Anschlussleitungen für das vollständig gefasste oder gekapselte Schaltelement dar. Die nach innen sich erstreckenden Abschnitte der Kontaktarme sind auf einen entsprechenden Teil der Kontakt zungen des ersten Rahmens ausgerichtet. Der zweite Kontaktrahmen kann aus einer mit dem Warenzeichen Kovar bezeichneten Metallegierung hergestellt sein, die aus Nickel, Kupfer, Stahl und anderen geeigneten Materialien hergestellt ist. Auch die zweiten Kontaktrahmen sind vorzugsweise nebeneinander in einem Streifen angeordnet, der eine Vielzahl identisch gleicher Kontaktrahmen umfassen kann. Die Dicke des im allgemeinen für den zweiten Eontaktrshmen benötigten Materials kann zwischen 1,5 x 10'1mm und 3 x 10-1mm liegen, wobei das Material vorzugsweise zumindest eine Zugfestigkeit von 2100 kg/cm2 aufweisen soll.According to the invention, a second contact frame is stronger and larger version provided, which also has a large number of inwardly extending Has contact arms. These contact arms of the second frame represent the outer ones Connection cables for the completely enclosed or encapsulated switching element. The inwardly extending portions of the contact arms are on a corresponding one Part of the contact tongues of the first frame aligned. The second contact frame can be made from a metal alloy designated with the trademark Kovar be made of nickel, copper, steel, and other suitable materials is. The second contact frames are also preferably next to one another in a strip arranged, which may comprise a plurality of identical identical contact frames. the Thickness of the material generally required for the second Eontaktrms can between 1.5 x 10'1mm and 3 x 10-1mm, the material preferably at least should have a tensile strength of 2100 kg / cm2.

Der Der zwite Kontaktrahmen wird auf den ersten Kontaktrahmen derart ausgerichtet, dass die entsprechenden Kontaktzungen und Kontaktarme miteinander verschweisst bezw. in andedrer Wise verbunden werden können. Vorzugsweise wird eine Widerstandsschweissung verwendet, wobei alle Kontaktzungen gleichzeiting mit Hilfe eines zylindrischen Schweisselements an die Kontaktarme angeschweisst werden. Anstelle der Widerstandsschweissung kann die Verbindung auch durch Weichlöten, Hartlöten, thermokopressives Schweissen, Ultraschallschweissen u.s.w. hergestellt werden.Of the The second contact frame is on top of the first contact frame aligned so that the corresponding contact tongues and contact arms with each other welded or can be connected in other ways. Preferably a Resistance welding is used, with all contact tongues using simultaneously a cylindrical welding element are welded to the contact arms. Instead of resistance welding, the connection can also be made by soft soldering, hard soldering, thermo-compressive welding, ultrasonic welding, etc. getting produced.

Vorzugsweise nach dem Schweissvorgang werden die üuber die Schweisspunkte hinausstehenden Teile des ersten Kontakrahmens z.B durch Abschneiden oder Abreissen entfernt. Nunmehr befindet sich das montierte Schaltelement in einem für das Fassen oder Kapseln geeigneten Zustans.Preferably after the welding process, the over the welding points protruding parts of the first contact frame, e.g. by cutting off or tearing off removed. The mounted switching element is now in one for gripping or capsules of suitable condition.

Das erfindungssemässe Verfahren kann einen weiteren Verfahrensschritt umfassen, mit dem eine starre, die gesamte Halbleiterscheibe überspannende Halterung an den Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens befestigt wird. Damit werden die Kontaktflächen gegen.übermässige. Zug- oder Druckbeanspruchungen geschüztz, die während der Handhabung und dem Vergiessen vor Fassen oder Kapseln der Schaltelemente auftreten können. Die starre Halterung kann aus einer Keramikscheibe oder e r rechteckigen Keramikplatte bestehen, deren Durchmesser oder Katenlänge wesentlich grösser als die Hauptabmessung des scheibenförmingen Schaltelementes ist.The method according to the invention can have a further method step include, with which a rigid bracket spanning the entire semiconductor wafer is attached to the contact tongues of the first contact frame. This will make the Contact surfaces against excessive. Tensile or compressive stresses protected during handling and casting before grasping or encapsulating the switching elements may occur. The rigid bracket can be made of a ceramic disk or it can be rectangular Ceramic plate are made, the diameter or length of the edge is much greater than is the main dimension of the disk-shaped switching element.

Die Kontakt zungen des ersten Kontaktrahmens werde mit Hilfe eines polymeren Klebstoffes an der Keramikscheibe befestigt.The contact tongues of the first contact frame are made with the help of a polymeric adhesive attached to the ceramic disc.

Dieser Klebstoff wird vorteilhafterweise verwendet, da er die Fähigkeit besitzt, auf der Oberflache eines Halbleitergebildes einen Passivierungseffekt zu bewirken. Dabei wird der Klebstoff Klebstoff über einen Bereich der Keramikscheibe ausgebreitet, der genügend gross ist, um die Halbleiteroberfläche und die daran befestigten Kontakt zungen fest mit dem Keramikträger zu verbinden. Diese keramische Halterung vergrössert die von Spannungs zuständen auf Grund wechselnder Temperaturen abhängige Lebensdauer ganz beträchtlich.This adhesive is used to advantage because it has the ability has a passivation effect on the surface of a semiconductor structure cause. This is where the glue becomes Glue over an area the ceramic disk, which is large enough to cover the semiconductor surface and to connect the attached contact tongues firmly to the ceramic carrier. This ceramic holder increases the stress levels due to changing The temperature-dependent service life is quite considerable.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen für das Verfahren gemäss der Erfindung geeigneten Aufbau eines integrierten Schaltkreiselementes in vergrössertem Masstab.An example embodiment of the invention is shown in the drawing shown. 1 shows a one suitable for the method according to the invention Structure of an integrated circuit element on a larger scale.

Fig. 2 eine vergrösserte Draufsicht auf drei in Streifenform angeordnete erste Kontaktrahmen.2 shows an enlarged plan view of three arranged in strip form first contact frame.

Fig. 3 einen Schnitt, der das Verbinden der Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens mit den entsprechenden Kontaktflächen der Halbleiterscheibe vergrössert darstellt.Fig. 3 is a section showing the connection of the contact tongues of the first Enlarged contact frame with the corresponding contact surfaces of the semiconductor wafer represents.

Fig. 3a einen Teilausschnitt einer anderen Art der Verbindung der Kontakt zungen des ersten Kontaktrahmens mit entsprechenden Kontakt flächen.3a shows a partial section of another type of connection of the Contact tongues of the first contact frame with corresponding contact surfaces.

Fig. 4 eine vergrösserte Draufsicht auf einen ersten Kontaktrahmen, an dem eine Halbleiterscheibe gemäss Fig.-l befestigt ist.4 shows an enlarged plan view of a first contact frame, on which a semiconductor wafer according to Fig.-1 is attached.

Fig. 5 eine vergrösserte Draufsicht auf einen Teil eines aus zweiten Kontaktrahmen bestehenden Streifens.5 shows an enlarged plan view of part of one of the second Contact frame existing strip.

Fig.Fig.

Fig. 6 eine vergrösserte Ansicht, welche die mit den Kontaktarmen des zweiten Kontaktrahmens verschweissten Konzaktzungen des ersten Kontaktrahmens zeigt.6 is an enlarged view showing those with the contact arms of the second contact frame welded contact tongues of the first contact frame shows.

Fig. 7 eine vergrösserte Draufsicht auf ein vollständig montiertes scheibenförmiges Schaltelement in dem Zustand vor dem Vergiessen bezw. Fassen oder Kapsein.7 is an enlarged plan view of a fully assembled one disc-shaped switching element in the state before potting BEZW. Grasp or Cape.

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer in einem Plastikgehäuse vergossenen Anordnung gemäss Fig. 7.Figure 8 is a perspective view of one in a plastic housing encapsulated arrangement according to FIG. 7.

Fig. 9 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht einer in einer Keramikfassung hermetisch eingeschlossenen Anordnung gemäss Fig. 7.9 is a perspective, partially sectioned view of a in an arrangement hermetically enclosed in a ceramic socket according to FIG. 7.

Bei der in Fige 1 dargestellten Scheibe 11 einer Halbleiterschaltung sind acht Kontaktbereiche 12 aus Aluminium oder einem anderen geeigneten MetaLl vorgesehen, die die Oberfläche der Scheibe etwa um lXu überragen. Für diese Kontaktbereiche sind insbesondere koplanare Flächen erwünscht, um die Zuverlässigkeit der in einem einzigen Vorgang hergestellten Verbindung der Kontaktzungen mit den Kontaktflächen zu verbessern. Die integrierte Schaltung als solche ist in der Zeic ung nicht dargestellt, da sie für die Erfindung ohne Belang ist.In the case of the disk 11 of a semiconductor circuit shown in FIG are eight contact areas 12 made of aluminum or another suitable metal provided that protrude about lXu over the surface of the disk. For these contact areas coplanar surfaces are particularly desirable in order to ensure the reliability of the in one single process produced connection of the contact tongues with the contact surfaces to improve. The integrated circuit as such is not shown in the drawing, since it is irrelevant for the invention.

In Fig. 2 ist der geometrische Aufbau einer Ausführungsform des ersten Kontaktrahmens dargestellt. Die Darstellung zeigt drei identische, in einem Metallstreifen 21 angeordnete Kontaktrahmen 22, 23 und 24, von denen jeder eine Vielzahl nach innen verlaufender Kontaktzungen 25 besitzt, wobei die Anzahl der Zungen der Anzahl der Kontaktbersiche12 der der integrierten Schaltung entspricht, mit welchen die Kontakt zungen verbunden werden. Am Streifen 21 sind Fortschaltlöcher 26 vorgesehen, um den für die Kontaktierung vorgesehenen Kontiktrahmen genau derart einzustellen und aus zu richten, dass die vorderen Enden der Kontakt zungen 25 die Kontaktbereiche 12 der integrierten Schaltung berühren.In Fig. 2 is the geometric structure of an embodiment of the first Contact frame shown. The illustration shows three identical ones in a metal strip 21 arranged contact frames 22, 23 and 24, each of which has a plurality inwards extending contact tongues 25, the number of tongues being the number of Contact tables12 of the corresponds to the integrated circuit, with which the contact tongues are connected. There are indexing holes on the strip 21 26 provided to the contiguous frame provided for contacting exactly in this way adjust and align from that the front ends of the contact tongues 25 the Touch contact areas 12 of the integrated circuit.

In Fig. 3 ist schematisch der Kontaktierungsvorgang dargestellt, während dem die Kontaktflächen 12 mit den vorderen Enden der Kontaktzungen 25 verbunden werden. Zu diesem Zweck wird z.B. der Kontaktrahmen 22 auf einer Halterung 31 derart angeordnet, dass die Enden der Kontaktzungen 25 mittelpunktsymmetrisch zu einem Sockelstift 32 liegen. Die Halbleiterscheibe wird sodann mit der Oberfläche nach unten auf die Enden der Kontakt zungen gelegt und ein Kontaktierstift 33 gegen die Haibleiterscheibe mit genügend hohem Druck gepresst, wobei gleichzeitig eine vorzugsweise zwischen 5 und 100 kHz liegende hochfrequente Schwingung angelegt wird, die eine dauerhafte Verbindung der Kontaktflächen 12 mit den entsprechenden Kontaktzungen 25 bewirkt.In Fig. 3, the contacting process is shown schematically while which the contact surfaces 12 are connected to the front ends of the contact tongues 25 will. For this purpose, for example, the contact frame 22 is placed on a holder 31 in this way arranged that the ends of the contact tongues 25 are symmetrically centered to one Base pin 32 lie. The surface of the semiconductor wafer is then adjusted put down on the ends of the contact tongues and a contact pin 33 against the Semiconductor disk pressed with sufficiently high pressure, one preferably at the same time between 5 and 100 kHz lying high-frequency oscillation is applied, the one permanent connection of the contact surfaces 12 with the corresponding contact tongues 25 causes.

Während der Kontaktierung sind die Kontakt zungen des Rahmens 22 gegen eine seitliche Verschiebung gehalten, so dass die Kontakt zungen 25 auf Grund der Verformung der vorderen Enden im Bereich der Kontaktflächen eine leichte Verbiegung erfahren. Diese Verformung der vorderen Enden der Kontaktzungen liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 25% und 50%.During the contact, the contact tongues of the frame 22 are against a lateral shift held so that the contact tongues 25 due to the Deformation of the front ends in the area of the contact surfaces a slight bending Experienced. This deformation of the front ends of the contact tongues is preferably located between about 25% and 50%.

Die sich auf Grund der Verformung ergebende Krümmung 34 an Jeder Kontaktzunge 25 ist ausreichend, um die Gefahr eines Kurzschlusses zu beseitigen, der sich bei einer Berührung der Kontaktzunge mit der Kante der Halbleiterscheibe ergeben würde. Der Sockelstift 32 wird von einer ringförmigen Ausnehmung 35 umgeben, die die Entstehung der Krümmung unterstützt terstützt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Kontaktzungen 25a sind diese mit einer Ausnehmung 36 versehen, die im Bereich der Kante der Halb1eterscheibe 11 liegt. Auch durch die Verwendung einer derartigen Ausnehmung kann ein Kurzschluss vermieden werden. Bei dieser Ausführungsform lässt sich die Halterung 31a dahingehend vereinfachen, dass auf die ringförmige Ausnehmung 35 verzichtet werden kann.The curvature 34 resulting from the deformation on each contact tongue 25 is sufficient to eliminate the risk of a short circuit that occurs in a contact of the contact tongue with the edge of the semiconductor wafer would result. The base pin 32 is surrounded by an annular recess 35, the emergence the curvature supports supported. In the case of the one shown in FIG Embodiment of the contact tongues 25a, these are provided with a recess 36, which lies in the area of the edge of the half-ring 11. Also through the use a short circuit can be avoided with such a recess. In this embodiment the bracket 31a can be simplified to the effect that on the annular Recess 35 can be dispensed with.

Der in Fig. 4 dargestellte, von dem Streifen 21 abgetrennte Kontaktrahmen 22 zeigt die damit verbundene Scheibe 11. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung überspannt eine starre Halterung 41 die Scheibe 11 und ist an den Kontaktzungen 25 befestigt. Damit wird eine übermässige auf die Eontaktbereiche wirkende Spannung weitgehend entfernt. Diese starre Halterung 41 kann beispielsweise aus einer Keramikscheibe bestehen, die mit den Kontaktzungen sowie mit der Scheibe selbst mit Hilfe eines polymeren Klebstoffes verbunden ist.The contact frame shown in FIG. 4, separated from the strip 21 22 shows the disk 11 connected to it. According to a further feature of the invention A rigid bracket 41 spans the disk 11 and is on the contact tongues 25 attached. This creates an excessive tension acting on the contact areas largely removed. This rigid holder 41 can, for example, consist of a ceramic disk exist with the contact tongues as well as with the disc itself with the help of a polymeric adhesive is connected.

Fig. 5 zeigt einen Streifen 51, in dem die zweiten Eontaktrahmen 52 und 53 angeordnet sind. Diese Kontaktrahmen sind mit nach innen verlaufenden Kontaktarmen 54 versehen. Ferner sind Fortschaltlöcher 55 im Streifen 51 angeordnet, um den Kontaktrahmen ingleicher Weise wie beim Streifen 21 genau ausrichten zu können. Der Streifen 51 ist aus einem stärkeren Blechmaterial hergestellt, da die Kontaktarme 54 für die Verwendung als nach aussen ragende Anschlussleitungen für das gefasste oder gekapselte Schaltelement geeignet sein müssen.FIG. 5 shows a strip 51 in which the second contact frame 52 and 53 are arranged. These contact frames have inwardly extending contact arms 54 provided. Furthermore, indexing holes 55 are arranged in the strip 51 around the contact frame in the same way as with the strip 21 to be able to align exactly. The strip 51 is made of a stronger sheet metal material, since the contact arms 54 for the Use as outwardly protruding connection lines for the enclosed or encapsulated Switching element must be suitable.

In Fig. 6 ist das Befestigen der Kontaktzungen 25 an den Kontaktarmen 54 dargestellt. Dies wird in der Weise durchgeführt, dass der Streifen 21 in Berührung mit dem Streifen 51 gebracht wird, wobei die Kontaktzungen 25 auf die Kontakt arme taktarme 54 in der dargestellten Weise ausgerichtet werden.In Fig. 6 is the attachment of the contact tongues 25 to the contact arms 54 shown. This is done in such a way that the strip 21 is in contact is brought to the strip 51, the contact tongues 25 on the contact poor low-cycle 54 can be aligned as shown.

In dieser Stellung werden die Kontaktarme und Kontaktzungen an den Punkten 61 verlötet und verschweisst. Die Eontaktierung kann in einem einzigen, der Darstellung gemäss Fig. 3 entsprechenden Vorgang ausgeführt werden.In this position, the contact arms and contact tongues are attached to the Points 61 soldered and welded. Contacting can be done in a single, the process corresponding to the representation according to FIG. 3 can be carried out.

Aus der vorausgehenden Beschreibung ergibt sich, dass durch die Kombination eines ersten und zweiten Kontaktrahmens die notwendigen Kompromisse umgangen werden können, die bei einem Versuch, einen einzigen Kontaktrahmen sowohl für die inneren Leitungsverbindungen zu den Kontaktflächen der integrierten Schaltung als auch für die äusseren Anschlussleitungen zu verwenden, eingegangen werden müssen.From the preceding description it follows that through the combination a first and second contact frame, the necessary compromises can be avoided can that when trying to use a single contact frame for both the inner Line connections to the contact surfaces of the integrated circuit as well as for to use the external connection lines.

Durch die Erfindung wird auch in vorteilhafter Weise eine beachtliche Verringerung der Werkzeugkosten möglich, da die genaue Formgebung des zweiten Kontaktrahmens nicht geändert werden muss, um diesen an verschiedene Grössen und Formen der Mikroschaltkreise bezw. an die unterschiedliche Anordnung der daran vorgesehenen Kontaktflächen anzupassen. Diese Anpassung kann leicht durch ehe unterschiedliche Ausgestaltung des ersten Kontaktrahmens vorgenommen werden, indem nämlich die Kontaktsungen derart verlaufen, dass die Jeweils notwendigen Leitungsverbindungen zwischen der Scheibe und dem zweiten Kontaktrahmen hergestellt werden. Somit werden die Werkzeugkosten im wesentlichen auf die für die Herstellung des ersten Kontaktrebmens benötigten Kosten beschränkt, der Jedoch wegen seiner kleineren Größe und seinem leichteren Gewicht billiger herzustellen ist.The invention also advantageously makes a considerable amount Reduction of the tool costs possible because of the exact shape of the second contact frame does not need to be changed to accommodate different sizes and shapes of microcircuits respectively to adapt to the different arrangement of the contact surfaces provided thereon. This adaptation can easily be done by designing the first one Contact frame can be made, namely by running the contacts in such a way that that the necessary line connections between the disc and the second Contact frame are made. Thus, the tooling cost becomes substantial limited to the costs required for the production of the first contact strip, which, however, is cheaper to manufacture because of its smaller size and lighter weight is.

In Fig. 9 ist das vollständig montierte Schaltelement dargestellt, nachdei die nicht benötigten Teile des Streifens 21 abgetrennt worden sind und die Kontaktzungen 25 somit eine eine Verbindung zwischen den Schweisspunkten 61 der Eontaktarme 54 und dem scheibenförmigen Schaltelement herstellen.In Fig. 9 the fully assembled switching element is shown, after the unneeded parts of the strip 21 have been separated and the Contact tongues 25 thus one a connection between the welding points 61 of the contact arms 54 and the disk-shaped switching element.

Die gesamte Anordnung gemäss Fig. 7 wird anschliessend gefasst oder gekapselt und die überschüssigen Teile des Streifens 51 in der Weise abgetrennt, dass das in Fig. 8 dargestellte Endprodukt 81 entsteht. Das Kapseln oder Fassen des montierten Schaltelementes in einem Plastikgehäuse kann nach einem der verschiedenen bekannten Verfahren durchgeführt werden und ist daher nicht Teil der Erfindung. The entire arrangement according to FIG. 7 is then taken or encapsulated and the excess parts of the strip 51 separated in such a way that that the end product 81 shown in FIG. 8 is produced. The capsulating or grasping of the assembled switching element in a plastic housing can be according to one of the various known methods are carried out and is therefore not part of the invention.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die in Fig. 4 dargestellte Anordnung in einer Weise abgeändert werden, dass eine zweite Keramikscheibe gegen die Rückseite des scheibenförmigen Schaltelementes gekittet wird, so dass dieses sandwich-artig zwischen zwei Keramikscheiben oder Keramikplatten angeordnet ist. Ein für diesen Zweck verwendeter Klebstoff kann aus einem Epoxydharz bestehen. Diese aus zwei Keramikscheiben bestehende sandwich-artig aufgebaute Fassung des scheibenförmigen Schaltelementes kann für einige Anwendungsarten als Kapselung vollkommen ausreichen. Zu diesem Zweck können die Kontaktzungen 25 vom Kontaktrahmen 22 abgetrennt werden, wodurch sofort eine marktfähige Einheit entsteht, bei der das scheibenförmige Schaltelement 11 und die Kontakt zungen 25 zwischen zwei Keramikscheiben mit einem synthetischen Kunstharzkleber verkittet sind. According to a further embodiment of the invention, the in Fig. 4 can be modified in such a way that a second ceramic disk is cemented against the back of the disk-shaped switching element, so that this sandwiched between two ceramic discs or ceramic plates is. An adhesive used for this purpose can consist of an epoxy resin. This sandwich-like version of the consisting of two ceramic disks Disc-shaped switching element can be used as an encapsulation for some types of application sufficient. For this purpose, the contact tongues 25 can be separated from the contact frame 22 which immediately creates a marketable unit in which the disk-shaped Switching element 11 and the contact tongues 25 between two ceramic discs with one synthetic resin adhesive are cemented.

In Fig. 9 ist eine teilweise geschnittene Keramikfassung 91 perspektivisch dargestellt,,die aus einer oberen Keramikplatte 92 und einer unteren Keramikplatte besteht, die mit hilfe einer Glasiasse 93 verkittet sind, wobei die Glasmasse eine auch die Anschlusaleitungen 54 umfassende hermetische Abdichtung bewirkt. Die in der Kapsel gefasste Halbleiteranordnung aus der Scheibe 11 und den Kontaktzungen 25 ist in der in Fig. 7 dargestellten Weise mit den als Anschlussleitungen dienenden Kontakt armen verbunden. Patentansr>rüche' In Fig. 9 a partially cut ceramic mount 91 is perspective shown, consisting of an upper ceramic plate 92 and a lower ceramic plate consists, which are cemented with the help of a Glasiasse 93, the glass mass a also causes the connection lines 54 comprehensive hermetic seal. In the the capsule mounted semiconductor arrangement from the disk 11 and the contact tongues 25 is in the manner shown in Fig. 7 with the serving as connecting lines Contact poor connected. Patent claims

Claims (10)

P a t e n t a n 8 p r Z c-h e 1. Verfahren zum Herstellen von Leitungsverbindungen mit einem mit einer Vielzahl von Elektroden versehenen elektronischen Schaltelement - vorzugsweise einer integrierten Halbleiterschaltung -, dessen Elektroden im wesentlichen in einer Ebene liegen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, dass die freien Enden. von ausrichtbaren und nach dem Zentrum weisenden Kontaktzungen (25) eines ersten, im wesentlichen flachen Eontaktrah mens (22; 23" 24) an den Elektroden (Kontaktflächen 12) des Schaltelementes (11) befestigt werden, dass ein zweiter, imwesentlichen flacher Kontaktrahmen (52;53) von vorzugsweise stärkerer und grösserer Ausführung mit seinen nach innen verlaufenden Kontaktarmen (54) auf die zugeordneten Kontakt zungen (25) des ersten Kontaktrahmens ausgerichtet wird, und dass die inneren Enden der gontaktarme mit den Kontaktzungen ausserhalb der Umfassungszone des Schalt elementes verbunden und die nicht für die Kontaktgabe mit dem Schaltelement benötigten Teile des ersten Kontaktrahmens entfernt werden. P a t e n t a n 8 p r Z c-h e 1. Procedure for making line connections with an electronic switching element provided with a plurality of electrodes - Preferably an integrated semiconductor circuit - the electrodes of which are essentially lie in one plane, by the fact that the free ends. of alignable contact tongues (25) of a first, pointing towards the center, substantially flat Eontaktrah mens (22; 23 "24) on the electrodes (contact surfaces 12) of the switching element (11) that a second, essentially flat contact frame (52; 53) of preferably stronger and larger design with its inwardly extending contact arms (54) on the associated contact Tongues (25) of the first contact frame is aligned, and that the inner ends the contact-poor with the contact tongues outside the perimeter zone of the switching element connected and the parts not required for making contact with the switching element of the first contact frame. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass das eine integrierte Halbleiterschaltung umfassende Schaltelement (11) mit Kontaktflächen (12) versehen wird, welche die umliegenden Oberflächen um mindestens l/u überragen.2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the switching element (11) comprising an integrated semiconductor circuit Contact surfaces (12) covering the surrounding surfaces protrude by at least l / u. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass der erste Kontaktrahmen aus Aluminium mit einer Dicke zwischen ungefähr 2,5 x 10-2 mm und 1 x 10 lmm hergestellt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the first contact frame made of aluminum with a thickness between approximately 2.5 x 10-2 mm and 1 x 10 lmm is produced. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest eine der Kontakt zungen des ersten Kontaktrahmens mit einer Ausnehmung (36) versehen wird, um den Querschnitt der gontakt zunge neben der Kontakt fläche zu verkleinern.4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized it is not noted that at least one of the contact tongues of the first contact frame with a recess (36) is provided to the cross section of the gontakt tongue next to to reduce the contact area. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e .k e n n z e i c h n e t, dass die Eontaktzungen (25) des ersten Kontaktrahmens mit den Kontaktflächen (12) in einem einzigen Vorgang verbunden werden, in dem gleichzeitig mit einem Druck den Kontaktbereichen eine hochfrequente Material schwingung zugeführt wird.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized it is noted that the contact tongues (25) of the first contact frame be connected to the contact surfaces (12) in a single process in which simultaneously A high-frequency material vibration is fed to the contact areas with a pressure will. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass die Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens (21) während der Kontaktierung festgehalten werden, so dass durch die Verformung der Kontakt zungen im Kontaktbereich eine leichte Kriimmung (34) in der Weise bewirkt wird, dass die Kontaktzungen die Kanten der Halbleiterscheibe nicht berühren.6. The method according to claim 5, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the contact tongues of the first contact frame (21) during contacting be held so that the deformation of the contact tongues in the contact area a slight curvature (34) is effected in such a way that the contact tongues the Do not touch the edges of the semiconductor wafer. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass die überschüssigen Teile des ersten Kontaktrahmens entfernt werden, bevor die Kontaktzungen mit dem zweiten Kontaktrahmen verbunden werden.7. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the excess parts of the first contact frame are removed before the Contact tongues are connected to the second contact frame. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g ek e n n -z e i c h n e t, dass der zweite Kontaktrahmen (51) zumindest die doppelte Dicke des ersten Kontaktrahmens (21) aufweist, und dass die seitliche Ausdehnung des zweiten Kontaktrahmens mindestens doppelt so gross wie die des ersten Xontaktrahmens ist. 8. The method according to claim 1, characterized in that g ek e n n -z e i c h n e t, that the second contact frame (51) is at least twice the thickness of the first contact frame (21), and that the lateral extent of the second contact frame at least twice the size of the first contact frame. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das durch die Verwendung der Kontaktrahmen fertig montierte Halbleiterelement in einer Kunststoffassung (82) gekapselt wird. 9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized Note that this is done by using the contact frame assembled semiconductor element is encapsulated in a plastic socket (82). 10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das durch die Verwendung der Kontaktrahmen fertig montierte Halbleiterelement zwischen Keramikscheiben gefasst wird.10. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized Note that this is done by using the contact frame mounted semiconductor element is gripped between ceramic disks. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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