DE1813164C - Verfahren zum Kontaktieren von Mikroschaltelementen sowie Kontaktrahmen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

' Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren von Mikrosehaltelementen, insbesondere integrierten Halbleiterbauelementen, wobei als Gehäusedurchführung dienende äußere Anschlußkontakie in Form von Kontaktfingern an die Kontaktflächen des Mikrosehaltelementes durch Leiterbahnen als Zwischenvei bindung angeschlossen werden. Ferner betrifft die Erfindung einen Kontaktrahmen mit von einem Rahmenteil nach innen verlaufenden Kontukteleinenten sowie eine Einrichtung zum Kontaktieren von Mikroschaltelementcn. insbesondere integrierten Halbleiterbauelementen, wobei mit der Kontuklflüchc die freien F.nden der Kontaktzungen eines ersten Kontuktrahinens verbunden werden, mit einem Kontaktierstift zum Aufbringen eines Kontaktdruckes mit Ultraschall.

Für die Montage integrierter Halbleiterbauelemente sind bereits Verfahren bekannt, um zwischen den ohmschen Kontaktbereichen der integrierten Halbleiterbauelemente und den Zuführungsleitungen der Fassung oder Kapsel elektrische Leitungsverbindungen herzustellen. Bei dem zur Zeit am häufigsten benutzten Verfahren werden sein dünne Drähte lhermokoni|iressiv mit den dafür vorgesehenen Bereichen verbunden. Bei einer Halbleiteranordnung mit vierzehn Zuführungsleitungen sind somit achtundzwanzig voneinander getrennte Kontaktierungsschritte erforderlich, wobei jede einzelne thermokompressive Kontaktierung eine sehr sorgfältige Justierung des teilweise montierten Halbleiterbauclementes in dem Kontaktiergerät erforderlich macht.

Seit langer Zeit wird nach einem neuen Kontaktierungsverfahren gesucht, mit dem sich der Zeilaufwand und die Kosten für die Kontaktierung erheblich verringern lassen. Dabei wurde verhältnismäßig viel Aufmerksamkeit auf die Zuführungsleitungen in den Fassungen verwendet und diese unter konischer Ausbildung so weit verlängert, daß die vorderen Enden genügend fein sind, um sie mit den Kontaktflächen des Halbleiteraufbaus direkt zu verbinden. Diese Bemühungen führen zu keinem zufriedenstellenden Erfolg, insbesondere, da die an die Fassung gestellten Toleranzbedingungen nicht mit den Bedingungen zu vereinbaren sind, die an die internen l.eitungsverbindungen zwischen den Anschlußleitungen der Fassung oder Kapsel und den Kontaktierbereichen des Halblciterbauelementes gestellt werden.

Es ist üblich, für die Zuführungsleitungen der Fassung oder Kapsel eine unter dem Warenzeichen Kovar bekannte Metallegierung zu verwenden, wobei die Leitungen etwa 2,5 · IO ' mm dick sind. Alle Bcmühungon, derartige aus Kovar bestehende Leitungen direkt mit den Kontaktflächen integrierter Halbleiterbauelemente zu verbinden, führen zu keinem zufriedenstellenden Ergebnis. Alle mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit arbeitenden Technikeii, um GoIiI- oder Aluminiumdrähte mit Hilfe einer iheimokompressiven Schweißung oder einer Vibi alions I )ruckschweißung zu befestigen, führen /u keiner wiiklich haltbaren Verbindung, wenn ein 1 .eitel material mit der Dicke von ungefähr 2,5 · IO ' nun Verwendung findet oder wenn für die Leilungsveibindungen Metalle verwendet werden, die eine geringere Leitfähigkeit besitzen als z. 15. Gold, Aluminium oder Kupfer. Selbst wenn anfänglich unter Verwendung eines Kontaktrahmens mit einer I)k:ke von etwa 2,5 · IO ' mm annehmbare Kontaktverbindungen herstellbar sind, so ist die Gefahr eines unbeabsichtigten Losreißens derartiger Leilungsverbindungen von dem Halbleiterbauelement besonders groß, wenn während der normalen Handhabung 5 oder durch unbeabsichtigte Biegebeanspruchuug der Anordnung später Spannungen auftreten.

Es ist auch bereits bekannt (USA.-1'atentschrifl 3 3¹XI 450), die Ansehlußdrähte durch einzelne starre Metallbügel zu ersetzen, die die Kontaktierungslläclie

ίο des Halbleiterbauelenienles mit den Aiischlußleitungen der Fassung, d. h. den Gehäusedurchführungen, verbinden. Dieser Montageaiifbau kann für einzelne Anwendungslälle vorteilhaft sein, jedoch lassen sich die Montagekoslen dadurch insbesondere bei irie-

grierten Halbleiterbauelementen nicht wesentlich verringern.

Es ist auch schon bekannt (USA.-Patentschriften 3 255 511 und 3 303 3°3), ein metallisches Leitungsmuster zur Herstellung der elektrischen Verbindun-

gen auf einem keramischen oder andersartigen Träger anzubringen, auf dem integrierte Schaltkreiselemenle mit entsprechend vorgesehenen Anschlußflächen derart befestigt werden, daß die Kontaktflächen gegen das metallische l.eitungsmuster zu liegen kom-

»5 me:i. Di.:ses Konlaktierungsverfahren wird allgemein als nicht brauchbar angesehen, da einerseits dadurch die Montagekosten erheblich vergrößert werden und andererseits die Verbindungsbereiche für eine Sichtprüfung verdeckt sind. Daher kann ein Defekt bei

der Kontaktierung erst festgestellt werden, wenn die Halbleiteranordnung einer elektrischen Prüfung unterzogen wird.

An Stelle der starren Metallbügel zur Verbindung der Konlakticrungsflächen der Halbleiteranordnung mit den I.eitungszuführungen sind auch bandförmige Leitungsbahnen (USA.-Patentschriftcn 3 262 022, 3 341 64«, 3 421 204, 3 374 537 und 3 3¹X) 308 sowie deutsches Gebrauchsmuster ! 8^U2 316) bereits bekannt, wobei unterschiedliche Verfahren zur Anbringung dieser bandförmigen Leiterbahnen Verwendung finden. Zum Beispiel werden derartige bandförmige Leiterbahnen durch Aufdampfen angebracht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiterbauelementen zu schaffen, wobei durch entsprechende Maßnahmen zwischen den Kontaktflächen eines integrierten Halbleiterclementcs und den Zuführungsleitungen der Fassungen eine einfachere und leichter herzustellende elektrische Leiterbahn geschaffen werden soll. Insbesondere soll das Verfahren unter Verwendung einer thermokoinprcssiven Schweißung bzw. einer Widerstandsschweißung derart ausgestaltet sein, daß die Leitungsverbindungen mit den einzelnen Kontaktflächen in einem einzigen Vorgang verschweißt werden können. Ferner sollen Kontaktrahmen geschaffen werden, die es ermöglichen, das Verfahren im Rahmen einer vollautomatischen Kapselung von Halbleiterbauelementen zu verwenden, damit sieh die Kosten für die Kapselung trotz, hoher Qualitätsanl'orderungen wesentlich verringern lassen.

Ausgehend von dem eingangs erwähnten Verfahren, wird diese Aufgabe crlindungsgemäß dadurch gelöst, daß die freien Enden von ausrichlharen, nach dem Zentrum weisenden Kontaktzungen eines ersten, im wesentlichen flachen Kontaktrahmens an den Kontaktflächen des Mikrosehaltelementes befestigt werden, daß anschließend ein zweiter, im wesent-

lichen llacher koniaktiahmen mit seinen nach innen kvrlaufenden Kontakilingern auf die zugeordneten Kontakl/iingen des ersten Konlaktrahmens aus- »erichlel wird und da« die innenliegenilen freien LMideii der Kontaktlinger mit den Kontaktzungen verbunden und die nicht für die Kontaktgabe mit dem Mikroschaltelemeiii benötii-ten Teile des erste« Komuk.ral.mcns entfernt werden.

lki einer nach den Merkmalen der Erlhiduiij· duahuclührteii Kontaktierung läßt sich diese sehr wesentlich vereinfachen und weitgehendst automatisch durchführen. Insbesondere wird nur noch ein einiger genauer Justiervorgang für das Ausrichten d-r kontaktzungen des eisten Kontaktrahmens auf die Kontaklllächen des Halbleiterbauelemcntes beniuiüi. Diis Ausrichten der Kontaktzungen auf die KonlakUinger des zweite.. Kontaktrahmens kann mit wesentlich geringerer C.enauigkeit vorgenommen und damil sehr viel leichter im Rahmen einer automa-Γκ. h.-n Montane ausueführt werden. Von besonderem Voilcil ist, da« dieKontaktlläehen mit den auf sie ausrichteten Kontakt/ungen in einem einzigen Vorgang verbunden werden können, indem nämlich die tür die Verbindung b:nötigte Energie gleichzeitig allen Kontaktbereichen zugeführt wird.

I-iir die Kontaktierung können bekannte Verfallrcn wie Weichlöten, Hartlöten, Wirlerstandsweißen bzw. thermokompressives Schweißen Verwcndung linden. Ts hat sich jedoch als besonders vor.eill.aft erwiesen, daß, wenn alle Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens mit den Kontaktflächen in einem Vorgang verbunden werden sollen, den Kontaktbereichen ein Anpreßdruck und Ultraschall gleichzeitig zugeführt werden.

Um zu vermeiden, daß die Kontaktverbindung zwischen der Kontaktlläche und der Kontaktzunge „ach der Kontaktierung bzw. während der Weilerinsbesondere beim Herstellen der l^""^K.ontakt-

dung zwischen den Kontaktnachen und at ^

zungen durch eine Widerstandsscnweiuung,^u _

einer weiteren Ausgestaltung der brlimiunt _fenU schüssigen Teile des ersten Kontaktraiimu _

werden, nachdem die Kontaktzungen mn u~i ten Kontaktrahmen verbunden sind. _be_

Obwohl der aus dem ersten Kontakt ann stehende Streifen nut an den Kontakt/iiiifct ^

befestigten Halbleiterbauelementen aur ν

Verbiegung der Kontaktzungen heim *λ» ■ _ eine ausreichende Flexibilität besitzt, ui _ ^_n.

rung bzw. zum Transport aufgerollt wcruc ^^ ncn, kann es wünschenswert sein, eine w ^^

steifung vorzusehen. Aus diesem <->runu ^^

einer weiteren Ausgestaltung ^dcr 5j.'"" _h»_ltc|_emenl steifung vorzugswe.se mit dem _mik nx ^^

und den daran befestigten ^^ontf_n ^K;^^U"f!;_{iteruni: kann} Scheibe od. dgl. verkittet D.e starrc Malteru t, ao aus einer Keramikscheibc oder ^^raim*P _χ_

stehen, deren ^n^r ^^»^J^,,. lieh großer ist als de HauP¹^⁵*^" _{k c} förmigen Halbleiterbauelementen .Du. kont ku h des Kontaklrahmens werden mit HUK » ^^

,5 mcren Kleb«ubstanz z. B £W£ ^_{am wird} Kcramiksche.be befestigt. IDiese W'eotsu .

vortcilhafterwc.se verwendet, da si«, die ran g besitzt, auf der Oberfläche eines "albert«

elemente, einen „^J^K emen Bereich Dabei wird d.e Webesubstan über e.

der K^^'^^gEe' und die daran beist, um die "■^¹*⁶™¹*^ S keramikträger festigten Kontaktzungen test mit aem

z··. verbinden . . _{it Hilfe} des ersten

Die endgültig ^⁸^^ ^m „Ug montierten und zweiten ^K°^nt;^Wl™^imV™. £_νο=_Γζυβ1εη Aus-SchaItelemenles kj™ Jj« ^einer i^V°E_i ^git in

leichte Krümmung in der Weise bewirkt wird daß die Kontaktzungen d.e Kanten des Mikroschal clemcntcs nicht berühren. Damit wird eine weitgehendst spannungsfreie Kontaktverbindung erzielt und ferner dafür Sorge getragen, daß zwischen den Kontaktzungen und den Kanten des seil einen ormigen Halbleitcrbauelementes genügend Abstand bleibt, tun die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses auszuschließen. Das Verbiegen der Kontaktzungen kann dadurch begünstigt werden, daß deren 9""⁸Jf""¹ im Bereich der Kante des scheibenförmigen VIaIblcitcrbauelementes reduziert ist. Durch diese Maßnähme kann die Flexibilität we.ter erhöht werden.

Bein, Verbinden der Kontaktzungen des ers'on Kon.aktrahn.ens mit den freien hndcn der kontaktlinger des zweiten Kontaktrahmens .st nach e nu weheren Ausgestaltung *«™»^ύ™*™%^ daß die überschüssigen I eile des ersten Kontaktrahniens entfernt werden, bevor die Kontaktzungen „,it dem zweiten Kontaktrahmen verbunden werden Dieser Verfahrensschritt ist besonders gunstig wenn die Kontaktverbindung zwischen den Kontaktllachen und den Kontaktzungen durch das gleichzeitige Zu-

^ ÄiSS allen' zSÄi Sn.

J^^^^Sriontaktrah aus

45 ^„^„«^"Sstehen, die jeweils in bekannter Kontaktzungm öesteneη j ^ _jn

Weise sich ^verJ^unf^nd^' _nnSlb der räumlichen ^'^^; Mikrösclaltelementes liegt. ^Jg^^ _d™ _zweiten Kontaktrahmens 50 Die ^"^^"^,,"π, _deren innere und vor^Ä'ÄSachcn in einem Bereich Κ^ der räumlichen Begrenzungs-MiSroschTelementes liegt, wobei die Kon- ^™ °?t verlaufend ausgebildet sind, daß 55 '"^feinandw ausgerichteten ersten und zweiten b ™^ ™. ^g _niKmächen der Kontaktfinger

k>< _zu ,_{iegcn kom}men.

u ^ du J_rcll Ausgestaltung der KrHn-

Nach ^ _{d ß dor crste K}o.Haktrahmen

<° ^Ά^ηΜ^^Κηρϊ« mit einer Dicke

aus '*'""' _ _w , . ₁₍₎ 1 _mm bei einer

ψ.. hr^U ι ^ _{etwa 17OOkg}/_cmi

Zugfcs^kut ν Kontaktrah.nen eine

^sKhI und dau _§ ^ _{} 1()}_,

65 ^D'^k^^on^|_f ^C _c' ¹^_{0 t von zumi}„dest 2100 kg/cm* b^ η,σ Zug«Jt _aulw,_ist, _die zu-

so groß sind wie die *- «»

Konlaklrahmcns. Die exakte Formgebung für die Kontaktzungen kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines chemischen Ätzverfahrens oder durch Ausstanzen in bekannter Weise ausgeführt werden. Dabei ist es vorteilhaft, einen Metallstreifen zu verwenden, der eine Vielzahl identischer Kontaklrahtncn enthält, die über die Länge des Streifens angeordnet sind. Die besonders hohe, für den ersten Kontaktrahmen vorgesehene Flexibilität läßt es zu, daß die Streifen in aufgerollter Form leicht zu lagern sind und bei der Verarbeitung entsprechend dem Bedarf abgespult werden können.

Um die Flexibilität zu erhöhen, ist auch vorgesehen, daß die Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens zumindest teilweise neben dem für die Kontaktierung benutzten SpHzenbereich eine Ausnehmung aufweisen, durch welche sich eine Querschnittseinschnürung ergibt. Damit läßt sich die Flexibilität so weit erhöhen, daß der Kontaktstreifen auch aufgerollt werden kann, wenn die Halbleiterbauelemente mit den Kontaktzungen verbunden sind, ohne daß die Kontaktbereiche dabei einer unzulässig hohen Spannung ausgesetzt werden.

Zum Kontaktieren der Mikroschaltelemente ist eine Einrichtung vorgesehen, mit der die freien Enden der Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens mit den Kontaktflächen des Mikroschaltelementes, insbesondere des integrierten Halbleiterbauelementes, verbunden werden und die einen Kontaktierstift zum Aufbringen eines Kontaktierdruckes mit Ultraschall besitzt. Diese Einrichtung ist erfindungsgeniäß derart ausgestaltet, daß ein Kontaktieramboß von etwa der Größe des Mikroschaltelementes vorhanden ist, auf den die freien Enden der Konlaktzungcn des ersten Kontaktrahmens und darüber mit den Kontaktflächen die freien Enden der Kontaktzungen berührend das Mikroschaltelemenl auflcgbar ist. Ferner ist die Oberfläche des Kontaktierambosses aufgerauht oder geriffelt und wirkt mii einem Kontaktierslifl zusammen, der auf die Rückseite des Mikroschaltelemenles aufsetzbar ist und die Schweißenergie über das Mikroschaltelcmcnt allen zu verschweißenden Kontaktflächen und Kontaktzungen gleichzeitig zuführt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine weitere rohrförmige Kontakthalterung vorhanden, auf welche die freien Enden der Kontaktfinger des zweiten Kontaktrahmens und darüber die von dem kontaktierten Mikroschaltelcmcnt aus verlaufenden Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens auflegbar sind. Eine rohrförmige Schweißelektrode wirkt derart mit der Kontaktierhalterung zusammen, daß die Kontaktzungen mit den Kontaktfingern mittels einer an sich bekannten Widcrstandsschweißung verschweißbar sind. Der Kontakticramboß ist bezüglich seiner Abmessung in der Art gestaltet, daß er ■ mit seinem Kantcnbcrcich während der Kontaktierung im Bereich der zugeordneten Kontaktflächen der Halbleiterscheibe liegt.

Bei dieser erfindungsgemäß ausgestalteten Einrichtung zum Kontaktieren eines Mikroschallelemenlcs liegt der Kontaktierstift mit seiner angcflachten Spitze genügend großflächig auf der Rückseite des scheibenförmigen Halbleitcrbauiilcmcntcs auf, wogegen mit Hilfe des sUirren Kontakticrambosscs die Kontaktzungen an die Kontaktflächen angedrückt und an diesen festgehalten werden. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die für die Herstellung der Verbindung benötigte Energie allen Kontaklberoichcn gleichmäßig und gleichzeitig durch das scheibenförmige Mikroschaltelement hindurch zugeführt. Die Energie zur Herstellung der Verbindung kann jedoch auch direkt in die Kontaktbcreiche eingeführt werden, indem nämlich der Konlaktierstift unmittelbar auf die mit den KonUiktzungen in Berührung stehenden Kontaktflächen aufgesetzt wird. Durch das Aulrauhen bzw. Riffeln der Oberfläche des Kontakticr-Stiftes bzw. des Kontaktierambosses läßt sich die für die Herstellung der Verbindung benötigte Energie besonders wirtschaftlich einleiten. Es ist für die Kontaktierung besonders günstig, wenn die Endfläche des Kontaktierstiftes einerseits etwas kleiner 'St als der entsprechende Oberflächenbereich des scheibenförmigen Halbleiterbauelcmentcs und andererseits etwas größer als der von den inneren Kanten der Kontaktflächen begrenzte Bereich. Vorzugsweise entspricht die Begrenzung der Fläche des Kontakticrao Stiftes dem Verlauf der äußeren Kante der Kontaktflächen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen für das Verfahren gemäß der Erfindung geeigneten Aufbau eines integrierten Halbleiterbauelementes in vergrößertem Maßstab,

F i g. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf in Streifenform angeordnete erste Kontaktrahmen mit zwei Einheiten.

F i g. 3 einen Schnitt, der das Verbinden der Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens mit den entsprechenden Kontaktflächen des Halblciterbauelcmentes vergrößert darstellt, wobei ein aufgerauhter Kontaktierstift und Kontaktieramboß Verwendung finden.

F i g. 3 a einen der Darstellung gemäß F i g. 3 entsprechenden Aufbau mit einem glatten Konlakticrstift und Kontakticramboß,

Fig.3b einen Teilausschnilt aus einer anderen Art der Verbindung der Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens mit entsprechenden Kontaktflächen, F i g. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf einen ersten

Kontakt rahmen, an dem ein Halbleiterbauelement gemäß F i g. 1 befestigt ist,

Fig. 5 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil eines aus zweiten Kontaktrahmen bestehenden Streifens,

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht, welche die mit den Kontaktfingern des zweiten Kontaktrahmens vcrschweißten Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens zeigt,

F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 de Fig. 6,

F i g. 8 einen Schnitt durch einen Teil einer Wider standsschwcißvorrichtung, mit dem die Kontakt z.ungen des ersten Kontaktrahmens mit den Kontakt fingern des zweiten Kontaktrahmens verschwelt werden,

F i g. 9 eine vergrößerte Draufsicht auf ein vol ständig montiertes scheibenförmiges Schaltelcmci in dem Zustand vor dem Vergießen bzw. Fassen, Fig. K) eine perspektivische Ansicht :incr einem Plastikgchäuse vergossenen Anordnung ocnii Γ ig. 9,

F i g. 11 eine perspektivische, teilweise gcschniltc Ansieht einer in einer Keramikfassung hermetis eingeschlossenen Anordnung gemäß Fig. 9, Fig. 12 eine perspektivische Ansicht einer Sar

„iC-Fas^. ,Ci dc, die H*_;ti,™,_;*c ™isd,e,, zwei keramischen Scheiben vcrkmel is .

Bei der in Fig. 1 dargestc Hen Sehe be 1 ,„es Halbleiterbauelementes sind acht K⁰"'³^"™^. aus Aluminium oder einem anderen> W^ ^c» ™

,all vorgesehen, die die O^^^^S S um 1 μ überragen. Fur diese Kontak bereicl es m insbesondere koplanare Flachen erwunscU um du Zuverlässigkeit der in einem einzigen Vorgant ncr gesleilten Verbindung der Kontaktzungen,mitden ,. Kontaktbereichen zu verbessern. De ,„tegnertu Schaltung als solche ist in ^J^^Ztx gestellt, da sie für die Erfindung ohn' »-'""J ^IS _A

In F i g. 2 ist der geometrische Aufbau ein« Aus führungsform des ersten Kontaktrahmen^da,gestein.

Die Darstellung zeigt zwei *^a™^™^™7l Metallstreifen 21 angeordnete Konlaktrahrnen und 23, von denen jeder eine V.elzah nacl mn verlaufender Kontaktzungen J teW· J^ Anzahl der Zungen der Anzahl der Kontaktoerew

12 der integrierten Schaltung.entsprich mit^wekhen die Kontaktzungen verbunden werden. An α Streifen 21 sind Fortschaltlochcr ^JW^n ™ den für die Kontaktierung ^ ^hM™_S72t _a5 rahmen genau derart einzustellen und ■"™™*^ daß die vorderen Enden der Kontakteiingen Kontaktbereiche 12 der integrierten Schaltung

rühren. . . _{A r} v_nntaktierunes-

I„ Fig. 3 ist ^^^JSsS^nSii vorgang dargestellt, wob« *^e Jontaktflachη izm den vorderen Enden der Kontakteungen Z4 ve„^ den werden. Zu diesem Zweck wird J. _e

',aktrahmen 22 auf einer "^J^J^S _mitf_elovd,.«. daß die Endender Kontaktongen^4n«

punkt.>inmetri^«ememl^üeramW»^ geordnet sind. Die Halbleiterscheibe Ii ^w^ mit der Oberfläche nach unten auf d e tnae Kontakt7.ungen gelegt und ein KcmtaMiersmt^ gegen die Halbleiterscheibe nut g^^iSS SS H

seitliches Verschieben wird im all_{dem Kontaklrahmcn} selbst gewahr_t. _Jedoch können auch zusätzliche Halterungen £« _{Anschläge vorgcS}ehen sein, wenn sich dies als notwendig erweist. Die Verformung der vorderen t Kontaktzungen beträgt zumindest 20",,, - vorzugsweise zwischen 25 und Ml«,«. Die

b Grund der Verformung ergebende Krumsich auf Grund^ ^^ _{24 ist ausre}ichend,

mui g J _{eines KurachIuS8es zu besclU}gen, der

«ich bei der Berührung der Kontaktzunge mit der _{Kante der} Halbleiterscheibe ergeben wurde. Durch £^a" Ausführung der Kontaktzungen 24 wird

_{au { an wdchem ach die}

Krümmung ergibt. Da sieh die Krümmung an dem ⁶ _{Funkt dcr} Kontaktzunge ausbildet, heg unmittelbar neben dem Kontaktbereich und sorgt ^ _ügenden Abstand zwischen den _{Kontaktzungen} und den Kanten dei Halblciter- ^ Kontaktieramboß 32 wird von einer ringförmigen Ausnehmung 35 umgeben, die die Ent_stehung der Krümmung unterstützt.

_Bei der in Fi g. 3b dargestellten Ausfuhrungsform _{der Kontaktzung}en 24« sind diese m« einer Amnehmung 36 versehen, die im Bereich der Kante der Halbleiterscheibe 11 liegt. Auch durch die Venvendünn einer derartigen Ausnehmung kann ein K-urz-Schluß vermieden werden. Bei dieser Ausfuhrungs_{sich die Halterung31e dahl}ngehend ver-

_{einfachen> daß auf die} ringförmige Ausnehmung 35 verzichtet werden kann.

Der in Fig.4 dargestellte, von dem Streifen 21 Kontaktrahmen 22 zeigt die damit ver-

g^ ^^_{η Nach einem} weiteren Medona

Erfindung überspannt eine starre Halterung 41 _{und fct an den KonlaklzungC}n 24 bc_wird ^ _{übermUßige< auf die Konlakt}.

bereLe wirkende Spannung weitgehend entfernt.

t^dY|

gleichzeitig :n um zu-

krümmt sein können, auf (.rund der

Keramikscheibe bestehen, die m

sowie mit der Scheibe selbst mit Hilfe eines polymeren Klebemittels verbunden ist. Fig. 5 zeigt einen Streifen 51, in dem die zweiten Kontaktrahmen 52 und 53 angeordnet sind. Diese Kontaktrahmen sind mit nach innen verlaufenden Kontaktfingern 54 versehen. Der Streifen 51 ist aus einem stärkeren Blcchmaterial hergestellt, da die Kontaktfinger 54 für die Verwendung als nach außen ragende Anschlußleitungen für das gefaßte oder gekapselte Schaltelement geeignet sein müssen.

In Fi g. 6 ist das Befestigen der Kontaktzungen an den Kontaktfingern 54 dargestellt. Dies wird in 55 der Weise durchgeführt, daß der Streifen 21 in Berührung mit dem Streifen 51 gebracht wird, wöbe die Kontaktzungen 24 auf die Kontaktfinger in dei dargestellten Weise ausgerichtet sind. In dieser Stellung werden die Kontaktfinger und Kontaktzunget 6o an den Punkten 61 verlötet oder verschweißt. Div Kontaktierung kann in einem einzigen, dor Dar stellung gemäß F i g. 3 entsprechenden Vorgang aus geführt werden. Vorzugsweise wird eine Widerstands schweißung verwendet, wobei alle Kontakt.mngci 65 gleichzeitig mit Hilfe einer zylindrischen lohrftfrnii gen Kontaklicrhnltcrung an die Konlakt/ungen an geschweißt werden. An Stelle uYi Widciskiiuls schweißung kann die Verbindung auch durch W eich

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löten, Hartlöten, thermokomprcssives Schweißen, Ultraschallschweißen usw. hergestellt werden.

ti nt weder vor oder nach dem Schweißvorgang werden die über die SchweißpunkIe hinausstehcnden Teile des ersten Konlaklrahmcns /.. B. durch Abschneiden oder Abreißen entfernt. Nunmehr befindet sich der Monlageteil in einem für das Kapseln geeigneten Zustand.

Aus der vorausgehenden Beschreibung ergibt sieh, daß durch die Kombination eines ersten und zweiten Kontaktrahmens die notwendigen Kompromisse umgangen werden können, die bei einem Versuch, einen einzigen Kontaklrahmen sowohl für die inneren Lcitum'sverbindungen zu den Kontaktflächen der integrierten Schaltung als auch für die äußeren Anschlußfahnen zu verwenden, eingegangen werden müssen.

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 bzw. an die unterschiedliche Anordnung der daran vorgesehenen Kontaktflächen anzupassen. Diese Anpassung kann leicht durch eine unterschiedliche Ausgestaltung des ersten Kontaktrahmens vorgenommen werden, indem nämlich die Kontaktzungen 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 Kontaktrahmens benötigten Kosten beschränkt, der jedoch wegen seiner kleineren Größe und seines leichteren Gewichtes billiger herzustellen ist.

In Fig. 7 ist ein Schnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 6 dargestellt, aus dem die Anordnung des Epoxydharzes 71 oder anderer geeigneter Klebemittel bezüglich des scheibenförmigen Schaltelemcntes 11, der Kontaktzungen 24 und der Keramikscheibe entnommen werden kann.

In F i g. 8 ist in einem teilweisen Längsschnitt die Verwendung einer rohrförmigen Halterung 81 sowie einer rohrförmigen Schweißelektrode 82 für die Widcrslandsschwcißung dargestellt, mit der die Kontaktzungen 24 des ersten Kontaktrahmens mit den Kontaktfingern 54 des zweiten Kontaktrahmens verbunden werden. Bei diesem Schweißvorgang entstehen die Schweißverbindungen 61 gemäß F i g. 6.

In Fig. 9 ist das vollständig montierte Schaltelement dargestellt, nach dem die nicht benötigten Teile des Streifens 21 abgetrennt worden sind und die Konlaktzungen 24 die Verbindung zwischen den Kontaktfingern 54 und dem scheibenförmigen Schaltelement herstellen. Die gesamte Anordnung gemäß Fig.'J wird anschließend gekapselt und die überschüssigen Teile des Streifens 51 in der Weise abgetrennt, daß das in Fig. 10 dargestellte Endprodukt 101 entsteht. Das Kapseln oder Fassen des montierten Schallelcmentes in einem Plastikgehäuse 102 kann nach einem der verschiedenen bekannten Verfahren durchgeführt werden.

In Fig. 11 ist eine teilweise geschnittene Keramiklassung 111 perspektivisch dargestellt, die aus einer oberen Keramikplatte 112 und einer unteren Keramikplatte 113 besteht, welche mit Hilfe einer Glasmasse 114 verkittet sind, die auch eine die Anschlußleitungen 54 umfassende hermetische Abdichtung bewirkt. Das in der Kapsel gefaßte Halbleiterbauelement aus der Scheibe 11 und den Kontaktzungen ist in der in Fig.¹) dargestellten Weise mit den als Anschlußleitungen dienenden Kontaktarmen verbunden.

nine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fit'. 12 dargestellt, bei der der Aufbau gemäß Fi g. -1 in der Weise weiter verarbeitet wird, daß eine zweite Kcianiikscheibe 121 gegen die Rückseite des scheibenförmigen Halbleiterbauelementes gekittet

ίο wird, so daß dieses sandwichartig /wischen zwei Keramikscheiben oder Keramikplatten angeordnet ist. Ein Klebemittel, das für diesen Zweck verwendet werden kann, besteht vorzugsweise aus einem Epoxydharz, wie z. B. Polyäthylenepoxyd. Diese aus zwei Keramikscheiben bestehende sandwichartig aufgebaute Fassung des scheibenförmigen Schallelementes kann für einige Anwendungsarten als Kapselung vollkommen ausreichen. Zu diesem Zweck können die Kontaktzungen 24 vom Kontaktrahmcn 22 abgetrennt werden, wodurch sofort eine marktfähige Einheit entsteht, bei der das scheibenförmige Schaltelement 11 und die Kontaktzungen 24 zwischen zwei Keramikscheiben mit einem synthetischen Kunstharzkleber 122 verkittet sind.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kontaktieren von Mikroschaltelementen, insbesondere integrierten Halbleiterbauelementen, wobei als Gehäusedurchführung dienende äußere Anschlußkontakte in Form von Kontaktfingern an die Kontaktflächen des Mikroschaltclemcntes durch Leiterbahnen als Zwischenverbindung angeschlossen werden, da durch gekennzeichnet, daß die freien Enden von ausrichtbaren, nach dem Zentrum weisenden Kontaktzungen (25) eines ersten, im wesentlichen flachen Kontaktrahmens (22; 23". 24) an den Kontaktflächen (12) des Mikroschaltclementcs(ll) befestigt werden, daß anschließend ein zweiter, im wesentlichen flacher Kontaktrahmen (52; 53) mit seinen nach innen verlaufenden Kontaktfingern (54) auf di;· zugeordneter Kontaktzungen (25) des ersten Kontaktrahmens ausgerichtet wird und daß die innenliegender freien Enden der Kontaktfinger mit den Kontaktzungen verbunden und die nicht für die Kontakt gäbe mit dem Mikroschaltelcmcnt benötigter Teile des ersten Kontaktrahnicns entfernt werden

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß alle Kontaktzungen (25) de: ersten Kontaktrahmens mit den Kontaktflächer (12) in einem einzigen Vorgang verbunden wer den, indem den Konlaktbereichen gleichzeitig eii Anpreßdruck und Ultraschall zugeführt werden

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzungei des ersten Kontaktrahmens (21) während de Kontaktierung festgehalten werden und dal durch eine Verformung der Kontaktzungen in Kontaktbereich eine leichte Krümmung (34) ii der Weise bewirkt wird, daß die Kontaktzungei die Kanten des Mikroschaltelemcntes nicht be rühren.

4. Verfahren nach einem oder mehreren de Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dal

die überschüssigen Teile des ersten Kontaktrahmens einlernt werden, bevor die Kontaktzungen mit dem zweiten Kontaklrahmen verbunden werden.

5. Verfahren nacli einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß clic überschüssigen Teile des ersten Kontaktrahniens entfernt werden, nachdem die Kontaktzungen mit dem zweiten Kontaktrahmen verbunden sind. ίο

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche ! bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versteifung vorzugsweise mit dem Mikroschaltelement und den daran befestigten Kontaktzimgen eine starre Scheibe od. dgl. verkittet wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Verwendung der ersten und zweiten Kontaktrahmen fertig montierte Schaltelement in einer Kunststoffassung (82) gekapselt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Verwendung der Kontaktrahmen fertig montierte Schaltelement vorzugsweise zwischen Keramikscheiben gefaßt wird.

9. Kontaktrahmen zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 mit von einem Rahmenteil aus nach innen verlaufenden Kontaktelementen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter Kontaktrahmen vorhanden sind, daß die Kontakielcmente des ersten Kontaktrahmens aus Kontaktzungen (25) bestehen, die jeweils in bekannter Weise sich verjüngend mit ihren freien Enden in einem Bereich enden, der innerhalb der räumlichen Begrenzungslinie des Mikroschaltelementes liegt, daß die Kontaktelemenle des zweiten Kontaktrahmens aus Konlaktfingern (54) bestehen, deren innere und vorzugsweise vergrößerte Endflächen in einem Bereich enden, der außerhalb der räumlichen Begrenzungsiinie des Mikroschaltelementes liegt, und daß die Kontaktfinger derart verlaufend ausgebildet sind, daß bei aufeinander ausgerichteten ersten und zweiten Kontaktrahmen die Endflächen der Kontaktfinger unter den Kontaktzungen zu liegen kommen.

10. Kontaktrahmen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontaklrahmen (21) aus Aluminium oder Kupfer mit einer Dicke von ungefähr 3,75 · K)-² bis etwa 1 · 10"¹ mm bei einer Zugfestigkeit von etwa 700 bis etwa 1700 kg/cm- bestellt und daß der zweite Kontaktrahmen (51) eine Dicke von ungefähr 1,5 ■ 10 ' bis etwa 3 ■ 10~' mm bei einer Zugfestigkeit von zumindest 2100 kg/cm^ besitzt und Gesamtabmessungen aufweist, die zumindest doppelt so groß sind wie die des ersten Kontaktrahmens.

11. Kontaktrahmen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzungen (25) des ersten Kontaktrahmens zumindest teilweise neben dem für die Kontaktierung benutzten Spitzenbereich eine Ausnehmung (36) aufweisen, durch welche sich eine Querschnittseinschnürung ergibt.

12. Einrichtung zum Kontaktieren von Mikroschaltelementen, insbesondere integrierten Halbleiterbauelementen, wobei mit den Kontaktflächen die freien Enden der Kontaktzungen eines ersten Kontaktrahmens verbunden werden, mit einem Kontaktierstift zum Aufbringen eines Kontaktdruckes mit Ultraschall, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktieramboß (32) von etwa der Größe des Mikroschaltelementes vorhanden ist, auf den die freien Enden der Kontaktzungen (24) des ersten Kontaktrahmens (21) und darüber mit den Kontaktflächen die freien Enden der Kontaktzungen berührend das Mikroschaltelement auflegbar sind, daß die Oberfläche des Kontaktierambosses (32) aufgerauht oder geriffelt ist und daß der Kontaktierstift (33) auf die Rückseite des Mikroschaltelementes aufsetzbar ist und die Schweißenergie über das Mikroschaltelement allen zu verschweißenden Kontaktflächen und Kontaklzungen gleichzeitig zuführt.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere rohrförmige Kontaktierhalterung (81) vorhanden ist, auf welche die freien Enden der Kontaktfinger (54) eines zweiten Kontaktrahmens (51) und darüber die von dem kontaktierten Mikroschaltelement aus verlaufenden Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens auflegbar sind, und daß eine rohrförmige Schweißelektrode (82) derart mit der Kontaktierhalterung zusammenwirkt, daß die Kontaktzungen mit den Kontaktfingern mittels einer an sich bekannten Widerstandsschweißung verschweißbar sind.

14. Einrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung des Kontaktierambosses (32) derart ist, daß er mii seinem Kantenbereich während der Kontaktierung im Bereich der zugeordneten Kontakt flächen der Halbleiterscheibe liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen