DE1813165A1 - Verfahren zum Befestigen von Leitungsverbindungen an elektronischen Schaltelementen - Google Patents

Verfahren zum Befestigen von Leitungsverbindungen an elektronischen Schaltelementen

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DE1813165A1
DE1813165A1 DE19681813165 DE1813165A DE1813165A1 DE 1813165 A1 DE1813165 A1 DE 1813165A1 DE 19681813165 DE19681813165 DE 19681813165 DE 1813165 A DE1813165 A DE 1813165A DE 1813165 A1 DE1813165 A1 DE 1813165A1
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contact frame
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DE19681813165
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English (en)
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Geyer Harry John
Helda Robert Wilhelm
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Original Assignee
Motorola Inc
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Description

  • Verfahren zum Befestigen von Leitungsverbindungen an elektronischen Schaltelementen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von Leitungsverbindungen an einem mit einer Vielzahl von Elektroden versehenen elektronischen Schaltelement - vorzugsweise einer integrierten Halbleiterschaltung -, an dessen im wesentlichen in einer Ebene liegenden Elektroden die freien Enden der ausrichtbaren Kontaktzungen eines ersten im wesentlichen flachen Eontaktrahmens befestigt werden.
  • Für die Montage integrierter Schaltkreiselemente sind bereits Verfahren bekannt, um zwischen den ohmischen Xontaktbereichen der integrierten Schaltkreiselemente und den Zuführungsleitungen der Passungen elektrische Leitungsverbindungen hersustellen+ Bei dem zur Zeit am häufigsten benutzten Verfahren werden werden sehr dünne Drähte thermokompressiv mit den dafür vorgesehenen Bereichen verbunden. Bei einer Halbleiteranordnung mit 14 Zuleitungen sind somit 28 voneinander getrennte Kontaktierungsschritte erforderlich, wobei jede einzelne thermokompressive Kontaktierung eine sehr sorgfältige Einstellung der teilweise montierten Halbleiteranordnungen in dem Kontaktiergerät erforderlich macht.
  • Seit langer Zeit wird nach einem neuen Kontaktierverfahren gesucht, mit dem sich der Zeitaufwand 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 soweit verlängert, dass die vorderen Enden genügend fein sind, um sie mit den Kontaktflächen des Halbleiteraufbaus direkt zu verbinden. Diese. Bemühungen führten jedoch zu keinem zufriedenstellenden Erfolg, insbesondere da die an die Fassung gestellten Toleranzbedingungen nicht mit den Bedingungen zu vereinbaren sind, die an die internen Leitungsverbindungen zu den Kontaktbereichen der Halbleiterschaltung gestellt werden.
  • Es ist z.B. üblich, für die Leitungen der Fassung eine unter dem Warenzeichen $oder bekannte Metallegierung zu verwenden, wobei die Leitungen etwa 2,5 x 10 mm dick sind. Alle Bemühungen, derartige aus Kosar bestehende Leitungen direkt mit den Kontaktflächen integrierter Schaltungen zu verbinden, führten zu keinem zufriedenstellenden Ergebnis. Alle mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit arbeitenden Techniken, um Gold-oder Aluminiumdrähte mit Hilfe einer thermokompressiven Schweissung oder einer Vibrations-Druckschweissung zu befestigen, führen zu keiner wirklich haltbaren Verbindung, wenn: ein Leitungsmaterial in der Dicke von ungefähr 2,5 X lO~lmm Verwendung findet, oder wenn für die Leitungsverbindungen Metalle 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.
  • Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Anschlussdrähte durch einzelne starre Netallbügel zu ersetzen, die die Sontaktierrungsfläche der Halbleiteranordnung mit den Leitungszuführungen der Fassung verbinden. Dieser Vorschlag kann für einige Anwendungsfälle vorteilhaft sein, jedoch lassen sich die Nontagekosten dadurch nicht wesentlich verringern.
  • Es ist auch schon bekannt, ein metallisches Leitungsmuster zur Herstellung der elektrischen Verbindungen auf einem keramischen oder andersartigen Träger anzubringen, auf dem integrierte Schaltkreise mit entsprechend vorgesehenen Anschlusselektroden derart befestigt werden, dass die Kontaktflächen gegen das metallische Leitungsmuster zu liegen kosmen. Dieses Kontaktierverfahren wird allgemein als nicht brauchbar angesehen, da einerseits daÜrth'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.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen bezw. elektronischen Schalteinrichtungen und insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Kontaktieren und Fassen von mikroelektronischen Schaltkreisanordnungen, z.B. integrierten Schaltungen, zu schaffen.
  • Dabei soll durch eine neue Nassnebiae Maßnahme zwischen den Kontakt flächen einer integrierten Schaltungsanordnung und den ,,eitungsverbindungen der Fassung eine einfachere und leichter herzustellende elektrische Verbindung geschaffen werden. Insbesondere soll nach einem weiteren Ziel der Erfindung das Verfahren der Druckschweissung soweit verbessert werden, dass die Iieitungsverbindungen mit den einzelnen Kontaktflächen in einem einzigen Vorgang durch eine gleichzeitige Kaltschweissung verbunden werden können, wobei eine hochfrequente Schwingungseinwirkung zur Verbesserung der Schweissung in sehr wirkungsvoller Weise Verwendung findet. Bei diesem Schweissverfahren soll die hohe, für eine thermokompressive Schweissung erforderliche Temperatur nicht benötig* werden.
  • Ausgehend von dem eingangs erwähnten Verfahren wird diese Aufgabe erfindvmgsgemäss dadurch gelöst, dass die freien Enden der Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens und das elektrische Schaltelement auf einem Vorsprung von der Grösse der Oberfläche des Schaltelementes einer starren Halterung angeordnet werden, wobei die Kontakt zungen zwischen den Elektroden und dem Vorsprung zu liegen kommen, dass durch das Aufbringen eines-ausreichend hohen Drucks und einer hochfrequenten Schwingung auf das Schaltelement eine Verbindung der Kontaktzungen mit den jeweiligen Elektroden (Kontaktflächen) bewirkt wird, dass ein zweiter, im wesentlichen flacher Kontaktrahmen von vorzugsweise stärkerer und grösserer Ausführung mit einer Vielzahl von nach innen verlaufenden und ausrichtbaren Kontaktarmen versehen ist, dass die Kontaktarme auf entsprechende Kontaktzungen ausgerichtet und mit diesen verbunden werden, und dass anschliessend die überstehenden Teile des ersten Kontaktrahmens entfernt werden.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden alle Anschlussleitungen des ersten Kontaktrahmens mit den entsprechenden Kontaktflächen des Schaltungsaufbaus in einem einzigen Vorgang durch KaMehweissung Kaltschweissung verbunden. Dazu werden der Kontaktrahmen und das vorzugsweise aus einer Halbleiterscheibe bestehende Schaltelement aufeinander ausgerichtet, d.h. die Leitungsanschlüsse in Berührung mit den entsprechenden Kontaktflächen gebracht und anschliessend die für die Hers-tellung der Verbindung benötigte Energie gleichzeitig allen Kontaktbereichen zugeführt. Die Kontaktierung selbst erfolgt insbesondere durch das gleichzeitige Anlegen eines Druckes in Verbindung mit einer hochfreguenten Dchwingung an jede Kontaktfläche. Der ontaktierstift greift an der Rückseite der Halbleiterscheibe an, so dass die Vibrationsenergie den Halbleiterkörper durchsetzt und gleichförmig an alle Kontaktbereiche übertragen wird. Die Oberfläche der Halblelterscheibe liegt fest auf einem in spezieller Weise ausgebildeten Sockelstift auf, wodurch die -einzelnen inschlussleitungen in Berührung mit den entsprechenden Kontaktflächen gehalten werden.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung richtet sich auf das Krümmen oder Verbiegen der Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens während des Kontaktierungsvorganges, was durch das seitliche Festhalten der Kontaktzungen bewirkt wird. Da der Kontaktiervorgang eine wesentliche Verformung der Kontaktzungen bewirkt, wird in diese eine in Längsrichtung wirksame Spannung eingeführt, die ausreichend gross ist, um eine ausgeprägte Verbiegung der Kontaktzungen in Richtung des geringsten Widerstands zu bewirken. Dabei wird dafür Sorge getragen, dass zwischen den Kontaktzungen und den Kanten des scheibenförmigen Schaltelementes genügend Abstand bleibt, um die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses zu beseitigen.
  • Erfindungsgemäss kann das Verbiegen der Kontakt zungen dadurch wesentlich unterstützt werden, dass deren Querschnitt im Bereich.
  • der Kante des scheibenförmigen ochaltelementes reduziert wird.
  • Durch das Verbiegen werden die Kontaktzungen mit einer kleinen, bleibenden bleibenden, schleifenförmigen Krümmung versehen, wodurch eine gewisse Flexibilität geschaffen wird, die die Kontaktflächen vor einer zu hohen unbeabsichtigten Spannungsbeanspruchung schützt.
  • Der erste flache Kontaktrahmen, der für das Kontaktierverfahren gemäss der Erfindung Verwendung finde-t, wird vorzugsweise aus einem Aluminium- oder Kupferblech hergestellt, das eine Zugfestigkeit von etwa '700 kg/cmS bis etwa 17;Du kg/cmL und eine Dicke von ungefähr 3,75 x 10 '-mm bis 1 x 10-2 jedoch vorzugsweise ungefahr 5 x 10 mm besitzt. Selbstverständlich können auch andere Metalle Verwendung finden. 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 Kontaktrahmen enthält, die über die Länge des Streifens angeordnet sind. Die besonders hohe, für den ersten Kontaktrahmen vorgesehene Flexibilität lDsst es zu, dass die Streifen in aufgerollter Form leicht zu lagern sind und bei der Verarbeitung entsprechend dem Bedarf abgespult werden können.
  • Nach dem erfinderischen Verfahren erfolgt die Ausrichtung und Verbindung der Kontaktflächen des scheibenförmigen Schaltelementes mit den Kontakt zungen des ersten Kontaktrahmens in einem einzigen Vorgang, wobei gleichzeitig eine Druckkraft und eine hochfrequente Schwingung auf die Kontaktflächen einwirkt. Bei einem bevorzugten Verfahren wird ein Kontaktstift verwendet, dessen angeflachte 3pitze genügend grossflächig ist, um den grössten Teil des scheibenförmigen Schaltelementes zu bedecken. Der Kontaktstift wird gegen die Rückseite der Scheibe gedrückt, während mit Hilfe eines starren Sockelstiftes die a Kontakt zungen an die Kontaktflichen angedrückt und festgehalten werden. Auf diese Weise wird die für die Horstellung der Verbindung benö-tigte Energie allen Kentaktbereichen gleiclImässig und gleichzeitig durch das scheibenförmige Schaltelement hindurch zugeführt. Die Energie zur Herstellung der Verbindung kann jedoch auch direkt in die Kontaktbereiche eingeführt werden¢ indem nämlich der Kontaktierstift unmittelbar auf di£ mit den Kontaktzungen in Berührung stehenden Kontaktflächen aufgesetzt wird. Jedoch werden bessere Ergebnisse erzielt, wenn der Kontaktstift an der Rückseite des scheibenförmigen Schaltelementes angesetzt wird.
  • Es wurde festgestellt, dass eine gleichmässige übertragung der Schwingungsenergie von dem Kontaktierstift auf und durch das scheibenförmige Schaltelement erzielt wird, wenn die Oberfläche des Kontaktiorstiftes und die Rückseite des scheibenförmigen Schaltelementes etwas aufgerauht ist. Dagegen wirkt sich das Vorhandensein von Gold oder einem anderen weichen Metall auf der Rückseite der Scheibe als Nachteil aus, da dadurch die tbertragung der Schwingungsenergie gedämpft wird.
  • Der für die Auflage der Kontaktzungen und der Oberfläche der Scheibe vorgesehene Sockel stift ist ebenfalls auf dem für die Halterung der Scheibe und der Kontakt zunge vorgesehenen Oberflächenbereich aufgerauht oder geriffelt. Dabei ist diese Endfläche des 50clLelstiftes einerseits etwas kleiner als der entsprechende Oberflächenbereich des scheibenförmigen Schaltelementes und andererseits etwas grösser als der von den inneren Kanten der Kontaktflächen begrenzte Bereich. Vorzugsweise entspricht die Begrenzung der Fläche des Sockelstiftes dem Verlauf der äusseren Kanten der Kontaktflächen.
  • Das Das Kontaktieren einer integrierten Halbleiterscheibe mit den Kontakt zungen eines ersten Kontaktrahmens wird vorzugsweise mit einer für diesen Zweck vorgesehenen automatlschen-Enrichtung geschaffen bei der die Kontaktrahmen streifenförmig aneinanderhängen und kontinuierlich zugeführt werden. Der Streifen mit den daran befestigten Halbleiterscheiben kann sodann wieder auf eine Spule aufgewickelt werden, von der der Streifen für die nachfolgende Befestigung der ersten Kontaktrahmen mit den zweiten Kontaktrahmen abgezogen wird. Die für dieses Aufwickeln notwendige Flexibilität des die ersten Kontaktrahmen umfassenden Streifens würde zu unzulässigen Spannungen zwischen den Kontaktzungen und den Kontaktflächen führen und einen hohen Anteil der Kontaktzungen losbrechen, wenn der erste Kontaktrahmen die Steifigkeit besässe, die für die äusseren zu dem Schaltelement führenden Anschlussleitungen erforderlich ist.
  • 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 Leitungsanschlüsse für das vollständig gefasste Schaltelement dar. Die nach innen sich erstreckenden Abschnitte der Kontaktarme sind auf einen entsprechenden Teil der Kontaktzungen des ersten Rahmens ausgerichtet, Dieser zweite Kontaktrahmen kann aus einer mit dem Warenzeichen Kovar bezeichneten Netallegierung 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 Eontaktrahme,n benötigten Materials kann zwischen 1,5 x 10 lamm und 3 x 10 lamm liegen wobei das Material vorzugsweise zugsweise zumindest eine Zugfestigkeit von 2100 kg/cm2 aufweisen soll.
  • Der zweite Kontaktrahmen wird auf den ersten Kontaktrahmen derart ausgerichtet, dass die entsprechenden Kontaktzungen und Kontaktarme miteinander verschweisst bezw. in anderer Weise verbunden werden können. Vorzugsweise wird eine Widerstandsschweissung verwendet, wobei alle Kontaktzungen gleichzeitig mit Hilfe eines zylindrischen Schweisselementes an die Kontaktarme angeschweisst werden. Anstelle der Widerstandsschweissung kann die Verbindung auch durch Weichlöten, Hartlöten, thermokompressives Schweissen, Ultraschallschweissen u.s.w. hergestellt werden.
  • Entweder vor oder nach dem Schweissvorgang werden die über die Schweisspunkte hinausstehenden Teile des ersten Kontaktrahmens z.B. durch Abschneiden oder Abreissen entfernt. Nunmehr befindet sich der Montageteil in einem für das Fassen geeigneten Zustand.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren kann einen weiteren Verfahrensschritt umfassen, mit dem eine starre, die gesamte Halbleiterscheibe überspannende Halterung an den Kontakt zungen des ersten Kontaktrahmens befestigt wird. Damit werden die Kontaktflächen gegen übermässige Zug- oder Druckbeanspruchungen geschützt, die während der Handhabung und dem Vergiessen vor dem Fassen der Schaltelemente auftreten können. Die starre Halterung kann aus einer Keramikscheibe oder Keramikplatte bestehen, deren Durchmesser oder Kantenlänge wesentlich grösser ist als die Hauptabmessung des scheibenförmigen Schaltelementes. Die Kontaktzungen des Kontaktrahmens werdenmit Hilfe einer polymeren Klebesubstanz, z.B. Epoxydharz, an der Keramikscheibe befestigt. Diese Klebesubstanz wird-vorteilhafterweise teilhafterweise verwendet, da sie die Fähigkeit besitzt, auf der Oberfläche eines Halbleitergebildes einen Passivierungseffekt zu bewirken. Dabei wird die Klebesubstanz über einen Bereich der Keramikscheibe ausgebreitet, der genügend gross ist, um die Halbl-iteroberfläche und die daran befestigten Kontaktzungen fes-t mit dem Keramikträger zu verbinden. Diese keramische Halterung vergrössert die von Spannungszuständen auf Grund wechselnder Temperaturen abhängende Lebensdauer ganz beträchtlich.
  • Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen für das Verfahren gemäss der Erfindung geeign -ten Aufbau eines integrierten Schaltkreiselementes in vergrössertem Masstab.
  • Fig. 2 eine vergrösserte Draufsicht auf in Streifenform angeordnete erste Kontaktrahmen mit zwei Einheiten.
  • Fig. 3 einen Schnitt, der das Verbinden der Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens mit den entsprechenden Kontaktflächen der Halbleiterscheibe vergrössert darstellt.
  • Fig. 4 eine vergrösserte Draufsicht auf einen ersten Kontaktrahmen, an dem eine Halbleiterscheibe gemäss Fig. 1 befestigt ist.
  • Fig. 5 eine vergrösserte Draufsicht auf einen Teil eines aus zweiten Kontaktrahmen bestehenden Streifens.
  • Fig. 6 eine vergrösserte Ansicht, die die mit den Kontaktarmen des zweiten Kontaktrahmens verschweissten Kontakt zunen Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens zeigt.
  • Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 6.
  • Fig. 8 einen Schnitt durch einen Teil einer Widerstandsschweissvorrichtun6 mit dem die Kontaktzungen des ersten Kontaktrahmens mit den Kontaktarmen des zweiten KontaktrShmens verschweisst werden.
  • Fig. 9 eine vergrösserte Draufsicht auf ein vollständig montiertes scheibenförmiges Schaltelement in dem Zustand vor dem Vergiessen, bezw. Fassen.
  • Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer in einem Plastikgehäuse vergossenen Anordnung gemäss Fig. 9.
  • Fig. 11 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht einer in einer geramikfassung hermetisch eingeschlossenen Anordnung gemäss Fig. 9.
  • Fig. 12 eine perspektivische Ansicht einer Sandwich-Fassung, bei der die Halbleiterscheibe zwischen zwei keramischen Scheiben verkittet ist.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Scheibe 11 einer Halbleiterschaltung sind 8 Kontaktbereiche 12 aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Metall vorgesehen, die die Oberfläche der Scheibe etwa um l/u überragen. Für diese Kontaktbereiche sind insbesondere koplanare Flächen erwünscht, um die Zuverlässigkeit der in einem einzigen Vorgang hergestellten Verbindung der Kontakt zungen mit den Kontaktbereichen zu verbessern. Die integrierte Schaltung als solche ist in der Zeichnung nicht dargestellt, da sie für die Erfindung ohne Belang ist.
  • In In Fig. 2 ist der geometrische Aufbau einer Ausführungsform des ersten Kontaktrahmens dargestellt. Die Darstellung zeigt zwei identische und in einem Metallstreifen 21 angeordnete Kontaktrahmen 22 und 23, von denen jeder eine Vielzahl nach innen verlaufender Kontaktzungen 24 besitzt, wobei die Anzahl der Zungen der Anzahl der Kontaktbereiche 12 der integrierten Schaltung entspricht, mit welchen die Kontaktzungen verbunden werden. An dem Streifen 21 sind Fortschaltlöcher 25 vorgesehen, um den für die Kontaktierung vorgesehenen Kontaktrahmen genau derart einzustellen und auszurichten, dass die vorderen Enden der Kontaktzungen 24 die Kontaktbereiche 12 der integrierten Schaltung berühren.
  • In Fig. 3 ist schematisch der Kontaktierungsvorgang vorgesehen, wobei die Kontaktflächen 12 mit den vorderen Enden der Kontakt zungen 24 verbunden werden. Zu diesem Zweck wird z.B. der Kontaktrahmen 22 auf einer Halterung 31 derart angeordnet, dass die Enden der Kontaktzungen 24 mittelpunktsymmetrisch zu einem Sockelstift 32 angeordnet sind. Die Halbleiterscheibe 11 wird sodann mit der Oberfläche nach unten auf die Enden der Kontaktzungen gelegt und ein Kontaktierstift 33 gegen die Halbleiterscheibe mit genügend hohem Druck gepresst, wobei gleichzeitig eine worzugsweise zwischen 5 bis 100 kHz liegende hochfrequente Schwingung angelegt wird, die eine dauerhafte Verbindung der Kontaktflächen 12 mit den entsprechenden Kontaktzungen 24 bewirkt. Es lässt sich z.B.
  • eine gute Verbindung in nur 40 bis 60 Millisekunden herstellen, wenn eine Frequenz von etwa 60 kHz angelegt wird und der einwirkende Druck gleichzeitig eine Verformung der Kontaktzungenenden um zumindest 20% bewirkt. Die Schwingungsebene verläuft im wesentlichen quer, d.h. ungefähr senkrecht zur Achse des Kontaktierstiftes.
  • Um Um eine möglichst gute Kopplung und eine gute Vbertragung der Jchwingungsenergie sicherzustellen, ist einerseits am Sockelstift 32 eine Riffelung 36 und andererseits an dem unteren Ende des Kontaktstiftes 33 eine aufgerauhte Oberfläche vorgesehen. Auch die Rückseite der Halbleiterscheibe 11 kann mit einer aufgerauhten Oberfläche 37 versehen sein.
  • Während der Kontaktierung sind die Kontaktzungen des Rahmens 22 gegen eine seitliche Verschiebung gehalten so dass die Kontaktzungen 24 auf Grund der Verformung der vorderen Enden im Bereich der Kont akt flächen eine leichte Verbiegung erfahren. Eine ausreichende Halterung gegen ein seitliches Verschieben wird im allgemeinen von dem Kontaktrahmen selbst gewährleistet. Jedoch können auch zusätzliche Halterungen oder Anschläge vorgesehen sein, wenn sich dies als notwendig erweist. Die Verformung der vorderen Enden der Kontaktzungen beträgt zumindest 20% und liegt vorzugsweise zwischen 25 und 50%. Die sich auf Grund der Verformung ergebende Krümmung 34 an åeder Kontaktzunge 24 ist ausreichend, um die Gefahr eines Kurzschlusses zu beseitigen. der sich bei der Berührung der Kontaktzunge mit der Kante der Halbleiterscheibe ergeben würde. Durch die konische Ausführung der Kontaktzungen 24 wird der Punkt genau festgelegt, an welchem sich die Krümmung ergibt. Da sich die Krümmung an dem weichsten Punkt der Kontaktzunge ausbildet, liegt sie unmittelbar neben dem Kontaktbereich und sorgt somit für einen genügenden Abstand zwischen den Kontaktzungen und den Kanten der Halbleiterscheibe. Der Sockelstift 32 wird von einer ringförmigen Ausnehmung 35 umgeben, die die Entstehung der Krümmung unterstützt.
  • 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 Halterung 41 die Scheibe 11 und ist an den Kontaktzungen 24 befestigt. Damit wird eine übermässige, auf die Kontaktbereiche wirkende Spannung weitgehend entfernt. Z.B. kann die starre Halterung 41 aus einer Keramikscheibe bestehen, die mit den Kontaktzungen 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 Kontaktarmen 54 versehen. Ferner sind Fortschaltlöcher 55 im Streifen 51 angeordnet, um den Kontaktrahmen in gleicher Weise wie beim Streifen 21 genau ausrichten zu können. Der Streifen 51 ist aus einem stärkeren Metallblatt hergestellt, da die Kontaktarme 54 für die Verwendung als Anschlussleitungen für das gefasste Schaltelement geeignet sein müssen.
  • In Fig. 6 ist das Befestigen der Kontakt zungen 24 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 24 auf die Köntaktarme in der dargestellten Weise ausgerichtet sind. In dieser Stellung werden die Kontakt arme und Kontakt zungen an den Punkten 61 verlötet oder verschweisat. Die Kontaktierung kann in einem einzigen, der Darstellung gemäss Fig. 3 entsprechenden Vorgang ausgeführt werden.
  • 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 Xontaktflächen der integrierten Schaltung als auch für die äusseren Anschlussfahnen 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 eine unterschiedliche Ausgestaltung des ersten Eontaktrahmens vorgenommen werden, indem nämlich die Kontaktzungen derart verlaufen, dass die jeweils notwendigen Leitungsverbindungen zwischen der Scheibe und dem zweiten gontaktrahmen hergestellt werden. Somit werden die Werkzeugkosten im wesentlichen auf die für die Herstellung des ersten gontaktrahmens benötigten Kosten beschränkt, der jedoch wegen seiner kleineren Grösse und seinem leichteren Gewicht 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 glebemittel bezüglich des scheibenförmigen Schaltelementes 11, der Kontaktzungen 24 und der Keramikscheibe entnommen werden kann.
  • In Fig. 8 ist in einem teilweisen Längaschnitt die Verwendung einer rohrförmigen Halterung 81 sowie einer rohrförmigen Schweisselektrode 82 für die Widerstandsschweissung dargestellt, mit der die Kontaktzungen 24 des ersten Kontaktrahmens mit den Kontakt armen 54 des zweiten Kontaktrahmens verbunden werden. Bei diesen Schweissvorgang entstehen die Schweissverbindungen 61 gemäss Fig. 6.
  • In In Fig. 9 ist das vollständig montierte Schaltelement dargestellt, nach dem die nicht benötigten Teile des Streifens 21 abgetrennt worden sind und die Kontaktzungen 24 die Verbindung zwischen den Kont akt armen 54 und dem scheibenförmigen Schaltelement herstellen. Die gesamte Anordnung gemäss Fig. 9 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 Schalt elementes in einem Plastikgehäuse 102 kann nach einem der verschiedenen bekannten Verfahren durchgeführt werden und ist daher nicht Teil der Erfindung.
  • In Fig. 11 ist eine teilweise geschnittene Keramikfassung 111 perspektivisch dargestellt, die aus einer oberen Keramikplatte 112 und einer unteren Keramikplatte 113 besteht, welche mit Hilfe einer Glasmasse 114 verkittet sind, die eine auch die Anschlussleitungen 54 umfassende hermetische Abdichtung bewirkt.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 12 dargestellt, bei der die Anordnung gemäss Fig. 4 in der Weise abgeändert wird, dass eine zweite Keramikscheibe 121 gegen die Rückseite des scheibenförmigen Schaltelementes gekittet wird, so dass dieses sandwich-artig zwischen zwei Keramikscheiben oder -platten angeordnet ist. Ein Elebemittel, das für diesen Zweck verwendet werden kann, besteht vorzugsweise aus einem Epoxydharz, wie z.B. Polyåthylenepoxyd. Diese aus zwei Keramikscheiben bestehende sandwichartig aufgebaute Fassung des scheibenförmigen Schaltelementes kann für einige Anwendungsarten als Kapselung vollkommen ausreichen. Zu diesem Zweck können die Kontakt zungen 24 vom Kontaktrahmen 22 abgetrennt werden, wodurch sofort eine marktfähige marktfähigen Einheit entsteht, bei der das scheibenförmige Schaltelement 11 und die Kontaktzungen 24 zwischen zwei Eeramikscheiben mit einem synthetischen Kunstharzkleber 122 verkittet sind.
  • Patentansprüche

Claims (10)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Befestigen von Leitungsverbindungen an einem mit einer Vielzahl von Elektroden versehenen elektronischen Schaltelement, an dessen im wesentlichen in einer Ebene liegenden Elektroden die freien Enden der ausrichtbaren Kontaktzungen eines ersten, im wesentlichen flachen Kontaktrahmens befestigt werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die freien Enden der Kontaktzungen (24) des ersten Kontaktrahmens (22, 23) und das elektrische scheibenförmige Schaltelement (11) auf einem Vorsprung (32) voii der Grösse der Oberfläche des Schaltelementes einer starren Halterung (31) angeordnet werden, wobei die Kontakt zungen zwischen den Elektroden (Kontaktflächen) und dem Vorsprung zu liegen kommen, dass durch das Aufbringen eines ausreichend hohen Druckes und einer hochfrequenten Schwingung auf das Schaltelement eine Verbindung der Kontaktzungen itt den jeweiligen Elektroden bewirkt wird, das ein zweiter, im wesentlichen flacher Kontaktrahmen (52, 53) von vorzugsweise stärleerer und grösserer Ausführung mit einer Vielzahl von nach innen verlaufenden und ausrichtbaren Kontaktarmen (54) versehen ist, dass die Kontaktarme (54) auf entsDrechende sprechende Kontaktzungen (24) ausgerichtet und mit diesen verbunden werden, und dass anschliessend die überstehenden Teile des ersten Kontaktrahmens entfernt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass ein erster tontaktrahmen verwendet wird, bei dem die Kontaktzungen (24) konisch ausgebildet sind, wobei der Bereich mit kleinstem Querschnitt an dem freien Ende der tontaktsungen angeordnet ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass das scheibenförmige Schaltelement eine Halbleiterscheibe mit integrierter Schaltung ist, bei der die Kontaktflächen die Kalbleiterscheibe um zumindest l/u überragt.
  4. 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 für den ersten Kontaktrabmen ein Material Verwendung findet, dessen Zugfestigkeit etwa zwischen 700 kg/cm2 und etwa 1700 kg/cm2 liegt, und das etwa 3,75 x 10 2mm bis 1 x 10'1mm dick ist.
  5. 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 der Vorsprung (32) mit einer geriffelten oder aufgerauhten Oberfläche versehen ist.
  6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rückseite der die integrierte Schaltung tragenden Halbleiterscheibe mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen versehen ist, und dass die Enden der Kontaktzungen des ersten Xontaktrahmens mit den Kontaktflächen der Halbleiterscheibe durch das Anpressen eines Kontaktstiftes (33) an die aufgerauhte Rückseite erfolgt, über den eine mechanische Schwingung zugeführt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z ei c h n e t, dass die Abmessung des Vorsprungs (32) derart ist, dass er mit einem Bereich seiner Kante während der Kontaktierung im Bereich der zugeordneten Kontaktfläche der Halbleiterscheibe liegt.
  8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die jeweils in einem Streifen angeordneten ersten und zweiten Eontaktrahren für eine automatische Montageeinrichtung geeignet sind.
  9. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, dass zur Versteifung mit der Halbleiterscheibe in den daran befestigten Kontaktzungen eine starre Scheibe oder dgl. verkittet wird.
  10. 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, dass das durch die Verwendung der Xontaktrahmen fertig montierte Halbleiterelement in einer Kunststoffassung eingekapselt wird.
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