DE19922559A1

DE19922559A1 - Verfahren zur Montage eines Leadframes

Info

Publication number: DE19922559A1
Application number: DE19922559A
Authority: DE
Inventors: Klemens Ferstl; Thomas Muench
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-08-31

Abstract

Ein Werkzeug (1) zur Montage eines Leadframes (7) mit mehreren Leiterbahnen (8) an einem integrierten Schaltkreis (9) hat einen sich quer zu einer Hauptbewegungsrichtung (6) des Werkzeugs (1) erstreckenden Werkzeugträger (3). Am Werkzeugträger (3) sind mehrere nebeneinander angeordnete und sich in der Hauptbewegungsrichtung (6) erstreckende Stempel (4) vorgesehen. Mit jedem Stempel (4) ist je eine Leiterbahn (8) gleichzeitig an je eine zugeordnete Kontaktfläche (10) des integrierten Schaltkreises (9) andrückbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Lead frames mit mehreren Leiterbahnen an einem integrierten Schaltkreis, der an seiner Oberfläche mit Kontaktflächen ver sehen ist. Der Schaltkreis kann dabei sowohl als Halbleiter schaltkreis wie auch als Polymerschaltkreis ausgebildet sein. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Werkzeug insbesondere zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Montageverfahren.

Im Stand der Technik sind Montageprozesse bekannt, die als "beam lead bonding process" bekannt sind. Bei einem bekannten Prozeß wird ein Leadframe, das mehrere Leiterbahnen aufweist, aus einer Trägerfolie ausgestoßen. Dabei werden die Leiter bahnen mittels eines speziellen Stempels aus einer Trägerfo lie ausgetrennt und zu einem Bondpad bzw. zu einer Kontakt fläche eines integrierten Schaltkreises geführt. Danach wird Ultraschall und Kraft über eine definierte Zeit auf die Lei terbahn angewendet, und zwar durch den Stempel, wobei durch einen Heiztisch Wärmeenergie zur Kontaktfläche des integrier ten Schaltkreises zugeführt wird. Im Ergebnis ist eine elek trische und mechanische Verbindung zwischen der Leiterbahn und der Kontaktfläche hergestellt.

Bei den bekannten Montageverfahren ist von Nachteil, daß die se sehr viel Zeit in Anspruch nehmen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Montageverfahren so wie ein Werkzeug zur Verwendung in einem Montageverfahren be reitzustellen, das eine beschleunigte Montage eines Leadfra mes an einem integrierten Schaltkreis ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen An sprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf:

- Bereitstellen des integrierten Schaltkreises,
- Bereitstellen des Leadframes derart, daß im Bereich jeder Kontaktfläche eine zugeordnete Leiterbahn vorgesehen ist,
- Andrücken von mehreren Leiterbahnen gleichzeitig an die jeweils zugeordneten Kontaktflächen.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Geschwindig keit des erfindungsgemäßen Montageverfahrens dadurch zu stei gern, daß zum Bonden der einzelnen Leads bzw. der einzelnen Leiterbahn ein sogenanntes Multi-Bonding-Werkzeug verwendet wird. Mit dem Multi-Bonding-Werkzeug können gleichzeitig meh rere oder alle Leiterbahnen des Leadframes auf die Kontakt flächen am Schaltkreis angepreßt und dort befestigt werden. Dadurch ergibt sich ein erheblicher Zeitvorteil gegenüber den bekannten Montageverfahren.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist weiterhin der Schritt des Einbringens von mechanischer Schwingungsenergie wie bei spielsweise von Ultraschallwellen und/oder von Wärmeenergie in dem Bereich der an die zugeordneten Kontaktflächen ange drückten Leiterbahnen vorgesehen. Dadurch lassen sich die Leiterbahnen zuverlässig an den Kontaktflächen befestigen.

Zusätzlich kann vor dem Schritt des Andrückens der Leiter bahnen an die jeweils zugeordneten Kontaktflächen der Schritt des Austrennens der Leiterbahn aus einer Leiterfolie vorgese hen sein. Dadurch läßt sich das Leadframe vor der Montage an den Schaltkreis besonders einfach handhaben, wobei dennoch eine zuverlässige Verbindung zwischen Leiterbahnen und Kon taktflächen möglich ist.

Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfah ren dann durchführen, wenn zumindest die Verfahrensschritte des Andrückens der Leiterbahnen gleichzeitig an die jeweils zugeordneten Kontaktflächen und des Einbringens von mechani scher Schwingungsenergie und/oder Wärmeenergie in den Bereich der an den zugeordneten Kontaktflächen angedrückten Leiter bahnen zur Verwendung eines einzigen, für diese Aufgabe ange paßten Werkzeugs durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Werkzeug weist dazu einen sich quer zu einer Hauptbewegungsrichtung des Werkzeugs erstreckenden Werkzeugträger auf. Am Werkzeugträger sind wenigstens zwei nebeneinander angeordnete und sich in der Hauptbewegungsrich tung erstreckende, erhabene Stempel vorgesehen. Die Stempel sind so ausgebildet, daß mit jedem Stempel je eine Leiterbahn eines Leadframes gleichzeitig an eine jeweils zugeordnete Kontaktfläche eines integrierten Schaltkreises andrückbar ist. Dabei ist vorzugsweise im Bereich eines jeden Stempels je eine Führungseinrichtung für je eine Leiterbahn angeord net, wodurch eine zuverlässige und genaue Herstellung eines mit einem Leadframe versehenen integrierten Schaltkreises möglich ist.

Gemäß der Erfindung kann das Bonding-Werkzeug auch aus mehre ren Einzelwerkzeugen oder Stempeln zusammengesetzt sein. Die einzelnen Stempel sind dabei so angeordnet, daß alle Leads erfaßt und zu den Pads geführt werden können. Vorteilhafter weise kann das gesamte Bonding-Werkzeug wie ein entsprechen des Einzelwerkzeug in der Werkzeugaufnahme eines Bonding- Equipments fixiert werden. Dabei ist sichergestellt, daß das Multi-Bonding-Werkzeug so ausgelegt ist, daß die Bondenergie entsprechend einem Einzelwerkzeug gleichermaßen auf jedem Bondpad zur Verfügung steht.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Halbleiter schaltkreises als Ausführungsbeispiels veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Bonding werkzeuges von vorne,

Fig. 2 zeigt das Bonding-Werkzeug aus Fig. 1 in der Sei tenansicht und

Fig. 3 zeigt das Bonding-Werkzeug aus den Fig. 1 und 2 in einem Montageschritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Bonding-Werkzeug 1 in der An sicht von vorne und in der Ansicht von der Seite. Das Bon ding-Werkzeug 1 hat eine vertikal verlaufende Befestigungs achse 2, an deren Unterseite sich ein horizontal verlaufender Werkzeugträger 3 befindet. Der Werkzeugträger 3 hat im Quer schnitt zu seiner Haupterstreckungsrichtung einen im wesent lichen rechteckigen Querschnitt, wie man am besten in Fig. 2 sieht. An seiner Unterseite weist der Werkzeugträger 3 insge samt fünf vorstehende Bonding-Stempel 4 auf, die sich als leistenförmige Bereiche auf der Unterseite des Werkzeugträ gers 3 erstrecken, wie am besten in Fig. 1 zu sehen ist.

Im Bereich eines jeden Bonding-Stempels 4 sind die Seitenwän de des Werkzeugträgers 3 mit einer im Umriß dreieckigen Füh rungskerbe 5 versehen. Der Werkzeugträger 3 ist dabei in ei ner Hauptbewegungsrichtung verschieblich, die durch einen Be wegungspfeil 6 verdeutlicht ist.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Werkzeugträger 3 bei der Montage eines Leadframes 7 mit insgesamt fünf Leiter bahnen 8 auf einem integrierten Halbleiterschaltkreis 9 mit insgesamt 5 Anschlußkontakten 10. Dabei wird jede der fünf Leiterbahnen 8 durch je einen Bonding-Stempel 4 an einem An schlußkontakt 10 befestigt.

Wie man in Fig. 3 besonders gut sieht, ist der Halbleiter schaltkreis 9 lose auf einer Heizplatte 11 angeordnet, über die dieser mit Wärmeenergie versorgt wird.

Auf dem Halbleiterschaltkreis 9 ist eine Elastomerschicht 12 zum Schutz der Oberfläche des Halbleiterschaltkreises 9 vor gesehen. Auf der Elastomerschicht 12 ist eine selbstklebende Kunststoffolie 13 vorgesehen, auf der das Leadframe 7 befe stigt ist.

Um den Halbleiterschaltkreis 9 herum ist eine Tragplatte 14 mit einer Aussparung 15 angeordnet, deren obere Oberfläche in eingesetztem Zustand des Halbleiterschaltkreises 9 mit der oberen Oberfläche der Elastomerschicht 12 auf gleichem Niveau liegt. Dabei erstreckt sich die Kunststoffolie 13 auch auf die Tragplatte 14, wobei auf der Kunststoffolie 13 ein Rand bereich 16 des Leadframes 7 angeordnet ist, an dem die Lei terbahnen 8 in einem Ausgangszustand einstückig angeformt sind.

Zum Anschluß der Leiterbahnen 8 am Anschlußkontakt 10 fährt der Werkzeugträger 3 in der Hauptbewegungsrichtung 6 nach un ten, bis die Bonding-Stempel 4 auf je einer Leiterbahn 8 auf liegen. Durch Weiterbewegen des Werkzeugträgers 3 nach unten werden die Leiterbahnen 8 vom Randbereich 16 des Leadframes abgetrennt. Die Seitenwände der Führungskerben 5 sorgen dabei für eine Führung der Leiterbahnen 8.

Bei ganz nach unten gefahrenem Werkzeugträger 3 kommen die Leiterbahnen 8 so auf den Anschlußkontakten 10 zu liegen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Durch Beaufschlagen des Werkzeug trägers 3 und des Bonding-Stempels 4 mit Ultraschall bewegt sich der Bonding-Stempel in einer Reibschweißbewegungsrich tung 17. Durch diese Bewegung und durch die von der Heizplat te 11 gelieferte Wärmenergie werden Leiterbahn 8 und An schlußkontakt 10 miteinander verschweißt.

Durch die besondere Ausbildung des erfindungsgemäßen Werk zeugträgers 3 werden dabei durch die fünf Bonding-Stempel 4 insgesamt fünf Leiterbahnen 8 an fünf Anschlußkontakte 10 an geschweißt.

Nach Abschluß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Werk zeugträger 3 wieder vom Halbleiterschaltkreis 9 weggefahren.

Bezugszeichenliste

1

Bonding-Werkzeug

2

Befestigungsachse

3

Werkzeugträger

4

Bonding-Stempel

5

Führungskerbe

6

Hauptbewegungsrichtung

7

Leadframe

8

Leiterbahn

9

Halbleiterschaltkreis

10

Anschlußkontakt

11

Heizplatte

12

Elastomerschicht

13

Kunststoffolie

14

Tragplatte

15

Aussparung

16

Randbereich

17

Reibschweißbewegungsrichtung

Claims

1. Verfahren zur Montage eines Leadframes (7) mit mehreren Leiterbahnen (8) an einem integrierten Schaltkreis (9), der an seiner Oberfläche mit Kontaktflächen (10) versehen ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Bereitstellen des Schaltkreises (9),
- Bereitstellen des Leadframes (7) derart, daß im Be reich jeder Kontaktfläche (10) eine zugeordnete Lei terbahn (8) vorgesehen ist,
- Andrücken von mehreren Leiterbahnen (8) gleichzeitig an die jeweils zugeordneten Kontaktflächen (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einbringens von mechanischer Schwingungs energie und/oder Wärmeenergie in den Bereich der an die zugeordneten Kontaktflächen (10) angedrückten Leiterbah nen (8) vorgesehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schritt des Andrückens der Leiterbahnen (8) an die jeweils zugeordneten Kontaktflächen (10) der Schritt des Austrennens der Leiterbahnen (8) aus einer Leiterfo lie vorgesehen ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Verfahrensschritte des Andrückens der Lei terbahnen (8) gleichzeitig an die jeweils zugeordneten Kontaktflächen (10) und des Einbringens von mechanischer Schwingungsenergie und/oder Wärmeenergie in den Bereich der an die zugeordneten Kontaktflächen (10) angedrückten Leiterbahnen (8) unter Verwendung eines einzigen Werk zeugs (1) durchgeführt werden.

5. Werkzeug (1) insbesondere zur Verwendung in einem Verfah ren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Werkzeugträger (3), wobei am Werkzeugträger (3) wenig stens zwei nebeneinander angeordnete Stempel (4) vorgese hen sind, die so ausgebildet sind, daß mit jedem Stempel (4) je eine Leiterbahn (8) eines Leadframes (7) gleich zeitig an eine jeweils zugeordnete Kontaktfläche (10) ei nes integrierten Schaltkreises (9) andrückbar ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines jeden Stempels (4) je eine Führungsein richtung (5) für je eine Leiterbahn (8) angeordnet ist.