DE2053500A1 - Verfahren zum Verbinden metallener Kontaktstellen elektrischer Einzelteile mit metallenen Leitern eines schlaffen Substrates - Google Patents

Verfahren zum Verbinden metallener Kontaktstellen elektrischer Einzelteile mit metallenen Leitern eines schlaffen Substrates

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DE2053500A1 DE19702053500 DE2053500A DE2053500A1 DE 2053500 A1 DE2053500 A1 DE 2053500A1 DE 19702053500 DE19702053500 DE 19702053500 DE 2053500 A DE2053500 A DE 2053500A DE 2053500 A1 DE2053500 A1 DE 2053500A1
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Description

"Verfahren sum Verbinden metallener Kontaktstellen elektrischer Binselteile mit metallenen Leitern eines schlaffen Substrates".
Pie Irfindunt besieht sich auf ein Verfahren
: ■:;■■:■,■■'. ■ ■ : ■ [
sum Verbinden metallener Kontaktstellen elektrischer linzelteile, wie Halbleiterkörper, mit metallenen Leitern eines sehAftffen Substrates, wie einer Kunststoffolie. Pie elektrischen linse!teile kennen beispielsweise aus Halbleiterkörpern, Widerständen, wie Dünn- oder DicksohichtwiderstMfiden, Kondensatoren, Spulen usw« be st eben/ Aber auch beispielsweise aus Dehnunfsmesstreifen.
ORIGINAL INSPECrrED
-2- . . ■■■■.· ..
Das Verbinden von Kontaktstellen von Halbleiterkörpern wie Transistoren oder integrierten Schaltungen auf Leitern, die, auf einem starren Substrat angebracht sind,, ist an sich bekannt* Dabei kann· nachdem das Substrat und der Kristall unter Srwflrmung zusammengedrückt worden sind, eine Verbindung erhalten werden, beispielsweise eine Thermokompressionsverbindung oder eine Lötverbindung· Man kann auch versuchen, die Verbindungen alle mit Hilfe einer Ultraschallschwelssvorrichtung Su erhalten. Dies kann jedoch oft Schwierigkeiten bereiten, da die Oberseite der Kontaktstellen auf dem Halbleiterkörper dann nahezu in einer Ebene liegen müssen und der Druck zwischen den unterschiedlichen Leitern und den Kontaktstellen nur geringe Abweichungen aufweisen darf* Wenn man den Halbleiterkristall mit Hilfe von Vitraschall auf Leitern eines schlaffen und geschmeidigen Substrates anbringen will,, werden die Schwierigkeiten noch grosser,
ί da in diesem schlaffe» Substrat die ächwingungsenergle
der SchwelβsVorriohtung ebenfalls abeorfc****t wird.
Die Xrfindung bezweckt, ein Verfahren au «ehaffen, mit dem metallene Leiter von sctajlaffen Pollen auf sehr «weckdienliche Weise mit metallenen Konstaktstellen auf einem elektrischen Sinselteil, wie einem Halbleiterkörper, mit Hilfe von Ultraachallschwingungen verbunden werden k6nnejjf·. Dazu weist das erfindiuigsgemisse Verfahren das Kenneeichen auf, dass da« elektrische Ilnaelteil ( gegenüber de*, schlaffen Substrat derart ausgeriohtei wird,
dass die Kontaktstellen den zusammenarbeitenden Leitern gegenüberliegen, dass die Leiter des schlaffen Substrates und die Kontaktstellen des elektrischen Einzelteile zwischen Anpresskörpern zusammengedrückt werden, wobei der Anpresskörper für das schlaffe Substrat mit einem homogenen Muster von Vorsprängen versehen ist» dass danach einer der zwei Anpresskörper in Ultraschallschwingung gebracht wird, wodurch die gegen das schlaffe Substrat drückenden Vorsprünge in dieses Substrat hineindringen, so dass das Substrat am dieser Stelle vorübergehend verstärkt wird, und sich die Kontaktstellen und die Leiter infolge der Ultraschallschwingung aneinander reiben und miteinander verschwelest werden.
Das schlaffe Substrat wird durch die hineindringende Vorspränge an der Stelle der zu bildenden Schweissverbindungen vorübergehend in hohem Maas» verstärkt. Die Sohwingungsabsorption in der Folie wird dadurch weitgehend vermieden. Veiter sorgen die hineindringenden Vorsprünge dafür, da·· dl· Folie während des Ultraschallschwingvorganges gegenüber dem Anpresskttrper nicht gleiten wird. Die Foil· wird In der Nähe der Kontaktstellen dennoch nach wie vor etwas elastisch sein und stelle sich derart ein, da·· dl· Leiter auf der Folie alle mit etwa gleicher Kraft gegen dl· zusammenarbeitenden Kontaktstellen auf dem HalbleiterkBe 4cken. Die Höhe der Kontaktstellen untereinander let nun also wesentlich weniger kritisch als bei einer Verbindung mit einem starren Substrat «
Das schlaffe Substrat kann, bevor die Ausrichtung gegenüber dem elektrischen Bauteil stattfindet, gegen
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•SÄ ääi fc;:-.*- i ^. <r.j . "■,*■;*·
den alt eine» homogenen Gebilde von Vorsprangen versehenen AnpresskSrper gedrückt werden, wobei die Vorsprünge wenigst ene bereite teilweise in das Substrat eingedruckt werden »
Bei einer bevorstigten Ausfülirungefora des erfindungegeBäeeen Verfahrens werden die Vorspränge auf einer derartigen Teilung angebracht» dass ismer Mindestens drei Vorspränge gegenüber einer Kontaktstelle liegen·
Bine sehr günstige Wirkung wird erhalten, wenn die Vorsprünge als Pyramiden ausgebildet werden, deren Basisflftchen gegeneinander öder in eine« Abstand voneinander liegen·
AttsfOhrungsbelspiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden lsi folgenden näher beschrieben· Bs Belgpnt
PIg. 1 einen Teil aimer Kunststoffolie «it Leitern und eine* darauf in befestigenden Kristall,
Fig. 2 die Poll· und den Kristall in eines Abstand voneinander und einen Anpresskdrper,
Pig» 3 den gegen die Polie gelegten Kristall, wobei dieser vttlllg «wischen swei AnpresskBrpern festgehalten wird,
Pig* k die tage» bei dar die Vorsprünge in die Folie hineingedrungen sind,
Fig. 5, 6 und 7 Ausführungsbeispiele von «it scharfen Vorsprüngen versehene* Körpern.
Xn Pig. 1 ist eine lftngllche Polie 1 dargestellt, die aus eine« Kunststoff 2 aus PolyÜaid, aber auch aus
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PI f" ■"";·■"■'- ■■' -" " . ■■■.·■;- :;-■ y-τ·· ■ , :.:(!1·" yii .·
Papier bestehen kann. Die Dicke der Folie beträgt beispielsweise etwa 23/am. Auf dieser schlaffen Folie ist ein Muster metallener Leiter 2 vorhanden. Ein Halbleiterkristall 3, beispielsweise eine integrierte Schaltung, hat metallene Kontaktstellen 4 (siehe Fig* 2 - k). Die Kontaktstellen k ^üssan Si& den metallenen Leitern 2 verbunden werden.
Fig* 2 zeigt die Folie mit den gegenüber den Leitern 2 auegerichteten Kontaktstellen k des Halbleiterkörpers, wobei die schlaffe Folie an der Stelle der zu befestigenden Teile gerade auf einen Anpresskörper in Form eines Ambosses 5 gelegt ist. Ein zweiter Anpresskörper, die Sonotrode 6 einer Ultraschall-Schwelssvorrichtung, hält in der dargestellten Lage den Kristall 3 an der von den Kontaktstellen k abgewandten Seite fest. Die Anpresskörper 5 und 6 werden nun aneinander gedrückt (Fig. 3) und ein Ultraschallgenerator wird eingeschaltet, wodurch die Sonotrode 6 ins Schwingen gerät. Die auftretende Schwingung wird in erster Linie zu einem wesentlichen Teil von der schlaffen Folie absorbiert. Infolge der Schwingungen werden die Vorsprung» 7t »it denen der Amboss versehen 1st, in die Folie eindringen (Fig. k), so dass
die schlaffe Folie an dieser Stelle vorübergehend verstärkt wird. Dadurch wird die Absorption der Schwingungen in der
ι Foil· auf ein Minimum beschränkt und der wichtigste Teil der
durch die jUltraschall-Schweissvorrichtung zugeführten Leistung wirdizum Schwelssen verfügbar «ein. Die Leiter 2 auf
i??W ' *^" ORIGINAL JNSPECTED
der Folie werden zugleich krfiftig gegen entsprechende Kontaktstellen k auf dem Halbleiterkörper gedrückt, wobei die Kraft an den unterschiedlichen Kontaktstellen nahezu gleich sein wird, auch wenn die Höhe dieser Kontaktstellen etwas verschieden sein sollte, da sie die Bindringtiefe der Vorsprünge 7 automatisch anpassen kann. Dadurch, dass die in den Folienteil hineindringenden Vorspränge einen guten Griff auf die Folie erhalten, so dass keine Rutschgefahr auftritt, werden sich infolge der Schwingung die Kontaktstellen über die Leiter reiben, so dass eine Ultraschallschweissung erhalten werden kann·
Es dürfte einleuchten, dass die obenstehend beschriebene Wirkungsweise ebenfalls erhalten werden kann, wenn die Sonotrode mit Vorsprüngen versehen ist, wobei das Halbleiterelement auf dem Amboss liegt, und die Folie durch die Sonotrode festgehalten wird.
Die schlaffe Folie kann bereits teilweise verstärkt werden, bevor sie gegenüber dem Kristall ausgerichtet wird. Dazu kann die Folie auf den mit Vorsprüngen versehenen Amboss gebracht werden, wonach auf die Folie ein Druck ausgeübt wird, derart, dass die Vorsprünge bereits teilweise in die Folie hineindringen.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Anpresskttrpers 5 mit scharfen VorSprüngen. Die Vorsprünge 7 sind dabei regelmäsaig in Form von Pyramiden angebracht. Die Höhe der Vorsprünge betrügt in diesem Beispiel etwa 23/um* Die Vor Sprünge 7 werden um mindestens 10 aim In eine Kunst stoff olle mit einer ■
101111/17«·
Dicke von 25 /um hineindringen· Der Scheitelwinkel der Vorsprünge ist in diesem Beispiel 6O°, er kann jedoch zwischen 20° und 100° liegen. Die Teilung zwischen den VorSprüngen muss derart sein, dass Kindeβtens drei Vorsprünge einer Kontaktstelle k gegenüberliegen, da sonst der zwischen den Kontaktstellen h und den Leitern 2 auftretende Druck nicht gleichmassig fiber die Berührungsfläche verteilt sein wird* Bei dee In Fig. 5 dargestellten Beispiel beträgt die Teilung fast JQxam.
In Fig. 6 sind die Vorsprung* β auch pyramidenförmig, die Bases liegen jedoch in einigen Abstand voneinander. Bei derselben Teilung vie bei den Vorsprüngen 7 aus Fig. 5 wird der Scheitelwinkel der Vorspränge 8 in Fig. 6 geringer sein. Eine besonders gunstige Wirkung wird auch hier mit Vorsprüngen erhalten, die einen Scheitelwinkel d\ von 20 - 30° und bei einer Hone von 25 mm eine Teilung von koyun haben.
Die Vorsprünge können auch eine andere Form
haben· Wie in Fig. 7 dargestellt ist, kSnnen die Vorsprünge 9 beispielsweise «inen etwas glockenfttnsigen Verlauf aufweisen. Der Winkel/3 «wischen der- Spltse dieses glockenförmigen Teils und den niedrigsten Teil !lagt dann auch wieder vorzugsweise zwischen 2O* und 1OO°.
Die Vorsprünge sind als Teil Amr Sonotrode oder des Ambosses dargestellt. Es 1st natürlich auch Beglich, die Vorsprünge in einen beispielsweise plattenförmigen Körper anzubringen «and diesen Körper auf der Sonotrode oder auf dem Amboss zu befestigen.
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Claims (1)

  1. TANSPRUCHE t
    Verfahren zum Verbinden metallener Kontaktstellen elektrischer Einzelteile, wie Halbleiterkörper mit metallenen Leitern eines schlaffen Substrates, wie einer Kunststoffolie, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Einzelteil derart gegenüber dem schlaffen Substrat ausgerichtet wird, dass die Kontaktstellen gegenüber den zusammenarbeitenden Leitern liegen, dass die Leiter des schlaffen Substrates und die Kontaktstellen des elektrischen Einzelteils zwischen Anpresskörpern gegeneinander gedrückt werden, wobei der Anpresskörper für das schlaffe Substrat mit einem homogenen Muster von Vorsprung^ versehen ist, dass danach einer der zwei Anpresskörper in Ultraschallschwingung gebracht wird, wodurch die gegen das schlaffe Substrate drückenden VorSprünge in dieses Substrat hineindringen, so dass das Substrat an dieser Stelle vorübergehend verstärkt wird, wonach sich die Kontaktstellen und die Leiter infolge der Ultraschallschwingung aneinander reiben und miteinander verschwelest werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schlaffe Substrat, bevor die Ausrichtung gegenüber dem elektrischen Bauteil stattfindet, gegen den mit einem homogenen Gebilde von Vorsprängen versehenen Anpresskörper gedrückt wird, wobei die VorSprünge wenigstens bereite teilweise in das Substrat eingedrttngt werden. 3* Verfahren nach Ansprach 1 dd»r 2, dadurch ge-
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    kennzeichnet, dass die Vorsprünge in einer derartigen Teilung angebracht werden, dass immer mindestens drei Vorsprünge einer Kontaktstelle gegenüberliegen. 4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge als Pyramiden ausgebildet werden, deren Grundflächen gegeneinanderliegen. 5« Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge als Pyramiden ausgebildet werden, deren Grundflächen in einigem Abstand voneinander liegen.
    6. Schlaffes Substrat mit einem darauf befestigten elektrischen Einzelteil, wie einem Halbleiterkörper, welches Gefüge durch das Verfahren nach Anspruch 1-5 erhalten worden ist.
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DE2053500A 1969-11-13 1970-10-30 Verfahren zum Verbinden metallener Kontaktstellen elektrischer Einzelteile mit metallenen Leitern eines schlaffen Substrates Expired DE2053500C3 (de)

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