DE2057126C3 - Anordnung und Verfahren zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von einer integrierten Schaltung, mit einem Träger, wobei die Halbleiterbauelemente in einem Halbleiterkörper mit Kontaktflächen vorgesehen sind. <>5

Bekanntlich werden llalbleiiersystcme mit einem Systemtriiger verklebt oder auf diesen auflugicrt. Die elektrischen Verbindungen /wischen den Kontaktflckken des Halbleiterkörpers und dem Träger werden durch Kontaktierung mit Drähten hergestellt. Bei besonders kleinen Anordnungen, wie sie insbesondere die integrierten Schaltungen darstellen, sind derartige Drahtverbindungen nur sehr schwierig herzustel-en.

In der Hauptpatentanmeldung wurde daher vorgeschlagen, daß wenigstens zwei Kontaktflecken des Halbleiterkörpers über die teilweise metallisierte Oberfläche eines Zwischensubstrats aus elektsich isolierendem Kunststoff elektrisch leitend mit dem Träger verbunden sind.

Diese Anordnung bietet gegenüber bekannten Anordnungen eine erhöhte Kontaktsicherheit und Zuverlässigkeit der fertigen Bauelemente. Weiterhin ermöglicht sie eine Herabsetzung ihrer Herstellungskosten, da sie, wie in der Hauptpatentanmeldung erläutert wurde, automatisch leicht hergestellt werden kann. Ausgehend von dieser vorteilhaften Anordnung liegt der vorliegenden Erfindung als Aufgabe zugrunde, mögliche mechanische und thermische Spannungen zwischen dem Halbleiterkörper und seinen Außenanschlüssen zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens zwei Kontaktflecken des Halbleiterkörpers über je ein senkrecht zu seiner Längsrichtung gebogenes metallisches Band mit dem Träger elektrisch leitend verbunden sind.

Die senkrecht zu ihrer Längsrichtung gebogenen metallischen Bänder stellen ein elastisches Glied zwischen dem Halbleiterkörper und seinen Außenanschlüssen bzw. dem Träger dar. Dadurch können zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger keine Spannungen auftreten, die zu einer Zerstörung oder Verminderung der Qualität des fertigen Bauelements führen würden. Es wird vielmehr eine mechanisch zuverlässige Ummantelung des Halbleiterbauelements gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Anordnung bietet somit neben e'ner erhöhten Kontaktsicherheit eine gute Zuverlässigkeit und Belastbarkeit des fertigen Bauelements. Die Montageausbeute wird erhöht und damit gleichzeitig die Herstellungskosten herabgesetzt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das metallische Band aus einem 5 bis 20 μιη, vorzugsweise 9 μιη dicken Kupferfilm und einem darauf angeordneten 4 bis 8 μιη, vorzugsweise 6 μηι dicken Zinnfilm besteht.

Diese Dicken gewährleisten einerseits eine sichere Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger und andererseits eine möglichst kleine Ausführung der gesamten Anordnung, was insbesondere bei der Kontaktierung von integrierten Schaltkreisen vorteilhaft ist.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung der Anordnung.

Es wird nämlich vorgeschlagen, daß der Halbleiterkörper mit Hilfe einer heizbaren Saugpinzette über einem mit mindestens einem metallischen Film kaschierten Substrat, das vorzugsweise aus einer Polyiniidfolie besteht, einjustiert und dann auf dieses aufgebracht wird, daß die Kontaktflecken des Halbleiterkörpers durch Erwärmen der Saugpinzette mit dem metallischen Film verlötet werden, daß nach der Kontaktierung der vorgesehenen Halbleiterkörper mit dem Substrat dieses in einzelne Zwischensubstrate getrennt wird, wobei jeder Halbleiterkörper mit wenigstens einem Zwischensubstrat verlötet ist, daß die dem Halbleiterkörper abgcwundicn Enden des Zwischensub-

strats gebogen werden, daß diese Enden über den metallischen Film mit dem Träger verlötet werden, und daß schließlich das Zwischensubstrat vom Meiallfilm getrennt wird, derart, daß die gewünschten elektrischen und mechanischen Verbindung·, η zwischen den Konlaktflecken und dem Träger über den nunmehr die Form von mindestens zwei metallischen Bändern aufweisenden Metallfilm erfolgt.

Bei diesem Verfahren geht die vorliegende Erfindung wieder von der in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen vorteilhaften Lehre zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen aus. Die Ablösung des Zwischensubstrats von dem metallischen Film, ermöglicht eine besonders intensive Umhüllung des Bauelements und damit eine Erhöhung der mechanischen Festigkeit des das Bauelement umschließenden Kunststoffgehäuses.

Schließlich wird in vorteilhafter Weise noch vorgeschlagen, daß zum Biegen der dem Halbleiterkörper abgewandten Enden des Zwischensubstrats der Halbleiierkörper mit dem Zwischensubsirat auf einen Auflagetisch mit einer Erhöhung von 100 bis 400 um, vorzugsweise 300 μπι, deren Grundfläche etwa der Grundfläche des Halbleiterkörpers entspricht, abgesenkt und durch einen ersten Stempel auf der Erhöhung festgehalten wird, derart, daß zwischen dem Halbleiterkörper und der Erhöhung das Zwischensubstrat liegt und derart, daß der Halbleiterkörper auf die Erhöhung gepreßt wird, und daß durch einen zweiten mit dem ersten Stempel koaxialen Stempel und den Träger die über die Erhöhung herausstehenden Enden des Zwichensubstrats auf den Auflagetisch hin gebogen und mit dem Träger verlötet werden.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung,

F i g. 2 und 3 das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung an Hand zweier Schnitte,

Fig.4 die erfindungsgemäße Anordnung auf einem Substrat,

F i g. 5 die erfindungsgemäße Anordnung in einem Gehäuse.

In der F i g. 1 ist ein Halblciterkörpe- 1 mit erhöhten Kontaktflecken 2 versehen. Die Kontaktflecken 2 sind über je ein metallisches Band 8 mit als Außenanschluß dienenden metallischen Trägern 10 verbunden. Die metallischer! Bänder 8 bestehen aus einem 9 μηι dicken Kupferfilm 6 und einem 6 μηι dicken Zinnfilm 7. Der Zinnfilm 6 ist dabei an die KontaktflecKen 7 und die Träger 10 weich angelötet. Um den Abbau mechanischer und thermischer Spannungen zu ermöglichen, sind die metallischen Bänder 8 senkrecht zu ihrer Längsrichtung gebogen.

Im folgenden soll an Hand der F i g. 2 und 3 das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben werden. Dabei sind in den folgenden Figuren für sich entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in der F i g. 1. 6υ

Wie in der F i g. 2 dargestellt, liegt zunächst eine Substralplatte 13 auf einem Arbeitstisch 15. Die Substratplatte 13 besteht aus, einer mit Kupfer- und Zinnfilmen 6, 7 kaschierten Polymidfolie 14. Mit Hilfe einer Saugpinzette 20 wird ein Halbleiterkörper 1 aufgenoni- fts men und in der in der F i g. 2 dargestellten Lage einjustierl. Hierzu ist die Saugpinzetle 20 in der zu der Oberfläche 5 parallelen Ebene beweglich ausgebildet.

Dies wurde in der F i g. 2 durch die Pfeile 30 angedeutet. Die Saugpinzette 20 weist einen Kanal 21 auf, cer gestrichelt dargestellt ist. Dieser Kanal 21 ist über ein Ventil 22 mit einer Vakuumpumpe 23 verbunden. Weiterhin ist die Saugpinzette 20 mit einer Heizvorrichtung 24 versehen, die impulsgeheizt werden kann. Nach dem Einjustieren des Halbleiterkörpers 1 wird die Saugpinzette 20 abgesenkt, so daß die Kontaktflecken 2 des Halbleiterkörpers 1 mit den unter ihnen angeordneten Zinnfümen 7 in Berührung kommen. Dieser Verfahrensschritt ist in der F i g. 2 durch den Pfeil 31 und die gestrichelte Lage des Halbleiterkörpers 1 angedeutet.

Die Saugpinzette 20 wird durch die Heizvorrichtung 24 kurzzeitig erwärmt, so daß die Kontaktflecken 2 des Halbleiterkörpers 1 mit den Zinnfilmen 7 weich verlötet werden. Das Ventil 22 wird sodann geschlossen und die Saugpinzette 20 nach oben gefahren.

Nach der Verbindung sämtlicher Halbleiterkörper 1 mit den einzelnen Filmen der kaschierten Substratplatte 13, die eine Größe von etwa 200 cm- zur Aufnahme von etwa 800 Halbleiterkörpern aufweist, wird die Substratplatte 13 mittels einer Schlagschere oder einem entsprechenden Stanzwerkzeug längs der strichpunktierten Linie 32 in einzelne Zwischensubstrate 3 unterteilt.

Zur besseren Übersicht werden in der F i g. 2 die die metallischen Bänder 8 bildenden Kupfer- und Zinnfilme 6, 7 in ihrer Längsrichtung verkürzt dargestellt.

Wie in der F i g. 3 dargestellt, werden sodann die einzelnen Zwischensubstrate 3 mit den Trägern 10 verlötet und gleichzeitig gewölbt. Hierzu wird der Halbleiterkörper 1 über einen ersten Stempel 35 auf einen etwa 300 μπι hohen Block 36 gepreßt, wobei zwischen dem Halbleiterkörper 1 und dem Block 36 das Zwischensubstrat 3 vorgesehen ist. Sodann wird ein zweiter Stempel 37, der koaxial zum ersten Stempel 35 ist. abgesenkt, so daß die freien Enden des Zwischensubstrats 3, wie in der F i g. 3 dargestellt, nach unten gedrückt werden. Dabei sind zwischen dem zweiten Stempel 37 und dem Zwischensubstrat 3 die Träger 10 vorgesehen. Die Träger 10 können sich aber auch unterhalb des Zwischensubstrats 3 direkt auf dem Arbeitstisch 15 befinden. Gleichzeitig werden damit die Zinnfilme 7 mit den Trägern 10 weich verlötet.

Der Halbleiterkörper 1 und die mit ihm über das Zwischensubstrat 3 verbundenen Träger 10 werden beispielsweise in destilliertem Wasser gekocht. Gleichzeitig wird die etwa 22 μΐη dicke Polyimidfolie 14 abgelöst, so daß nunmehr der Halbleiterkörper 1 lediglich noch über die metallischen Bänder 8 darstellenden Zinn- und Kupferfilme 6, 7 mit den Trägern 10 verbunden ist. Sodann wird die Anordnung mit Hilfe eines Stickstoffstromes getrocknet. Schließlich wird der Halbleiterkörper 1 mit den mit ihm verbundenen Trägern 10 auf ein Multichip-Substrat aufgebracht oder in ein Gehäuse eingebaut. Hierzu sind in den F i g. 4 und 5 zwei Beispiele angegeben, wobei wiederum für sich entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen gewählt wurden wie in den F i g. I bis 3.

In der Fig.4 sind als Beispiel zur Herstellung einer Halbleiterschaltung zwei Halbleiterkörper 1 über die metallischen Bänder 8 und die Träger 10 auf einer MuI-tichip-Platte 40 vorgesehen.

Schließlich ist noch in der F i g. 5 ein Halbleiterkörper 1 über die Bänder 8 mit den gleichzeitig als Anschlüsse dienenden Trägern 10 verbunden und in ein Kunststoffgehäuse 41 eingebaut.

Hierzu ) Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen mit einem Träger, wobei die Halbleiterbauelemenie in einem Halbleiterkörper mit Kontaktflecken vorgesehen sind, nach Patent 2023680, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Kontaktflecken des Halbleiterkörpers über je ein senkrecht zu seiner 1 ängsrichtung >° gebogenes metallisches Band mit dem Träger elektrisch leitend verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Band aus einem 5 bis 20μΐτι, vorzugsweise 9 μΐη rücken Kupferfilm und einem darauf angeordneten 4 bis 8 μπι, vorzugsweise 6 μίτι dicken Zinnfilm besteht.

3. Verfahren zur Herstellung der Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mit Hilfe einer heizbaren Saugpinzette über einem mit mindestens einem metallischen Film kaschierten Substrat, das vorzugsweise aus einer Polymidfolie besteht, einjustiert und dann auf dieses aufgebracht wird, daß die Kontaktflecken des Halbleiterkörpers durch Erwärmen der Saugpinzette mit dem metallischen Film verlötet werden, daß nach der Kontaktierung der vorgesehenen Halbleiterkörper mit den Substrat dieses in einzelne Zwischensubstrate gelrennt wird, wobei jeder Halbleiterkörper mit wenigstens einem Zwischensubstrat verlötet ist, daß die dem Halbleiterkörper abgewandten Enden des Zwischensubstrats gebogen werden, daß diese Enden über den metallischen Film mit dem Träger verlötet werden, und daß schließlich das Zwischensutatrat vom Metallfilm getrennt wird, derart, daß die gewünschten elektrischen und mechanischen Verbindungen zwischen den Kontaktflecken und dem Träger über den nunmehr die Form von mindestens zwei metallischen Bändern aufweisenden Metallfilm erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Biegen der dem Halbleiterkörper abgewandten Enden des Zwischensubstrats der Halbleiterkörper mit dem Zwischensubstrat auf einen Auflagetisch mit einer Erhöhung von 100 bis 400 μιη, vorzugsweise 300 μιη, deren Grundfläche etwa der Grundfläche des Halbleiterkörpers entspricht, abgesenkt und durch einen ersten Stempel auf der Erhöhung festgehalten wird, derart, daß zwischen dem Halbleiterkörper und der Erhöhung das Zwischensubstrat liegt und derart, daß der Halbleiterkörper auf die Erhöhung gepreßt wird, und dulj durch einen zweiten mit dem ersten Stempel koaxialen Stempel und den Träger die über die Erhöhung herausstehenden Enden des Zwischensubstrats auf den Auflagetisch hin gebogen und mit dem Träger verlötet werden. ■