DE2127633C3 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren um Herstellen eines Systemträgers zur Halterung und
Kontaktierung, eines Halbleiterkörpers aus einem mit Ausnehmungen versehenen Metallblech, das aus mindestens zwei Schichten aus verschiedenen Metallen besteht und zungenartig ausgebildete innere Zuleitungen
besitzt, die mit den Elektroden des Halbleiterkörper
verbunden werden und geringere Stärke aufweisen als die äußeren Anschlußbeine.
Es ist bekannt, zur Halterung von Halbleiterbauele menten einen metallischen Systemträger zu verwenden.
Ein solcher Systemträger weist einen äußeren Rahmen auf. von dem aus sich die einzelnen Zuleitungen
zungenartig und in der Bandebene in das Rahmeninnere erstrecken. Eine dieser zungenartigen Zuleitungen
ist schaufelartig erweitert und dient als Träger für den Halbleiterkristall, auf dem dieser durch Legieren
oder Verlöten oder Verkleben befestigt wird. Sie nimmt innerhalb des Halterahmens einen zentralen
Platz ein. Die anderen Zuleitungen enden kurz vor dem sch.iufelförmigen Kristallträger. Ihre Enden sind mittels
feiner Drähte mit den ihnen zugeordneten Elektroden des Halbleiterkörpers, die sich vorzugsweise nur auf
einer Seite des Haibleilerkörpers befinden, leitend verbunden. Die Anordnung, insbesondere auch die Enden
der zungenartigen Zuleitungen sowie der schaufelför-
mige Träger, können in einem Kunststoffblock oder auch einem Keramik- oder Glasgehäuse eingebettet
sein. Die Herstellung dieser Drahtbrücken muß von Hand erfolgen und ist recht mühselig.
Es wurde daher auch schon in der DT-OS 19 30 627 eine andere Möglichkeit zur Halterung und Kontaktierung
solcher Halbleiterkörper beschrieben, wonach ein oder mehrere monolithische Haibleilerbausteine auf
einer mit Leiterbahnen versehenen Trägerplatte, z. B. einer Dünnfilmschaltung aufgebracht und ihre Anschlußpunkte
mit den Leiterbahnen und diese mit den nach außen ragenden Anschlüssen verschweißt sind,
wobei vorzugsweise diese Anschlüsse durch Ätzen aus einem kupferkaschierten Aluminiumblech hergestellt
werden. Bei einer Kontaktierung nach diesem Vorschlag entfällt die lästige Verlötung der Verbindungsdrähte. Die Herstellung kann relativ einfach automatisiert
werden.
Aus den USA.-Patentschriften 32 62 022 und
ii 74 537 sind Systemträger bekannt, bei denen nur die
äußeren Anschlüsse aus einem selbsttragenden Metallblech, z. B. durch Stanzen hergestellt sind, während die
inneren Zuleitungen aus nichttragrnden Metallschichten bestehen, die auf eine isolierende Unterlage aufge
dampft sind. Die äußeren Anschlußbeine und die inne ren Zuleitungen sind miteinander durch Löten odei
Schweißen verbunden.
Weiterhin sind aus den britischen Patentschriftcr 11 99 848 und 11 99 849 Systemträger bekannt, die air
getrennt hergestellten äußeren Anschlußbeinen und in neren Zuleitungen bestehen. Die Verbindung der äuße
ren Anschlußbeine und der inneren Zuleitungen erfolg erst nachträglich durch Schweißen.
In unserer älteren Anmeldung DT-OS 20 37 66(
wurde ferner bereits ein Verfahren zum Kontaktierer *° eines mit mehreren Elektroden versehenen Halbleiter
körpers mit Hilfe eines aus einem Metallblech herge stellten System von elektrischen Zuleitungen, die siel
von einem Halterahmen /utigenartig in das Rahmen innere erstrecken und dessen freie Enden mit den ein
zelnen Elektroden in leitende Verbindung gebrach werden, vorgeschlagen, wobei die Materialstärke at
den Enden der zungenartigen Zuleitungen im Vergleicl
zu deren an den Halterahmen angrenzenden Teilen ver
fj
nindert wird und diese Enden unmittelbar mit den
hnen zugeordneten Elektroden des Halbleiterkörpers ■erbunden werden. Die Herstellung dieses metallischen
»ysiemirägers soll durch Stanzen oder Ätzen erfolgen.
Die Herstellung der feinen Struktur der dünneren Zueitungen und der gröberen Struktur der Anschlußbeine
ms einem Stück erfordert jedoch sehr sorgfältiges Arbeiten
und ist vergleichsweise schwierig.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe ujgrunde, ein einfacheres Verfahren zum Herstellen
iMnes Systemträgers zur Halterung und Kontaktierung
jines Halbleiterkörpers anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, wobei die
äußeren AnschluP-beine durch selektives Ätzen unter Verwendung von Photomasken hergestellt werden,
während die inneren Zuleitungen entweder ebenfalls durch selektives Ätzen oder durch galvanische Mc-tailabscheidung
jeweils unter Verwendung einer photolithographisch hergestellten Abdeckmaske hergestellt
werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Herstellung der feinen Struktur der dünneren
Zuleitungen und der gröberen Struktur der Anschlußbeine
ohne besonderen Aufwand erfolgen.
3esonders vorteilhaft ist es, von einem Zwei- oder ;ς
Mehrschichtmaterial auszugehen, dessen Schichten unterschiedliche Ätzbeständigkeit aufweisen und aus diesem
Zwei- oder Mehrschichtmaterial durch selektives Atzen unter Verwendung von Äi/masken die inneren
Zuleitungen und die äußeren Anschlußbeine heraus- ^o
/uät/en.
Man kann für die Ätzung der inneren Zuleitungen cind der äußeren Anschlußbeine mit Vorteil zwei verschiedene
Ätzmittel verwenden, wovon das eine nur zur selektiven Herausätzung der inneren Zuleitungen
und das andere zur Herausätzung der äußeren Anschlußbeine verwendet wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsforni
(ier Erfindung wird für die Ät/ung der inneren Zuleitungen und der äußeren Ansehlußbeine ein geinemsames
Ätzmittel verwendet, das die feinere Struktur der inneren Zuleitungen entsprechend dem Dieken-
\erhiiltnis langsamer ätzt als die gröbere Struktur tier
Ansehhißbeine.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemaßen Verfiihrcns
werden auf einem Trägerblech eine Abdeckmaske im Wege eines phololithographischen Prozesses
aufgebracht und sodann durch galvanische Abscheidung eines Metalls, das nicht mit dem Metall des
Trägerblechs übereinstimmt, die inneren Zuleitungen erzeugt und nach Entfernung der Abdeckmaske die
Feinstruktur mit einem Schutzlack überdeckt und auf der Gegenseite eine Ätzmaske für die Herstellung der
äußeren Anschlußbeine aufgebracht und die äußeren Anschlußbeine durch selektives Ätzen hergestellt. Zur
Herstellung einer Bügelform der inneren Zuleitungen werden vor dem Herstellen der inneren Zuleitungen im
Trägerblech Vertiefungen durch Ätzen hergestellt, die
die gewünschte Bügelform der inneren Zuleitungen ergeben.
Es ist auch möglich, beim galvanischen Aufbau der inneren Zuleitungen diese als Zweischichtsystem auszubilden,
z. Il aus Kupfer und Nickel, wobei die Kontaktiemngsschieht
vorzugsweise dünn aufgebaut wird.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Fr- 6_s
findung an Hand der Figuren beschrieben.
Die I' i g. 1 bis 4 zeigen Verfahrensstulen einer erst en V:iri;inte eines Verfahrens zur Herstellung eines metallischen
Systemträgers,
F i g. 5 zeigt einen metallischen Systemträger, der mit einem Halbleiterchip bestückt ist
F i g. 6 zeigt einen metallischen Systemträger mit bügelförmigen
inneren Zuleitungen,
F i g. 7 zeigt einen metallischen Systemträger nac'i
F i g. 6 bestückt mit einem Halbleiterchip,
die F i g. 8 und 9 dienen zur Erläuterung einer zweiten
Verfahrensvariante zur Herstellung metallischer Systemträger,
Fig. 10 zeigt einen fertiggestellten metallischen Systemträger.
Ausführungsbeispiel 1
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird auf ein Messingblech in einer Stärke von,
z. B. 0,3 mm auf einer Seite eine Schicht aus einem Photopolymerma'.crial ausreichender Dicke, z. B. 60 μΐη
aufgebracht, aus der die Abdeckmaske für den nachfolgenden galvanischen Aufbau der Feinstruktur durch
einen photolithographischen Prozeß hergestellt wird. F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf die Oberfläche einer
mit einer Galvanikabdeckschicht 1 versehenen Messingplatte, wobei die Oberflächemeile, die von den inneren
Zuleitungen eingenommen werden sollen, freigelassen sind, während in F i g. 2 ein Schnitt l-l durch
F i g. 1 dargestellt ist. In diesen freigelassenen Bereichen erfolgt dann eine galvanische Abscheidung von
Nickel 3 bis maximal zur Höhe der Photopolymerschicht 1. Beispielsweise kann so eine 50 μηι dicke Nikkeischicht
3 abgeschieden werden. 1st dies geschehen, so werden die Abdeckschichten 1 entfernt und die abgeschiedenen
inneren Zuleitungen aus Nickel 3, wie F i g. 3 und 4 zeigt, einschließlich der diese inneren Zuleitungen
3 tragenden Oberfläche des Trägcrhlechs 2 mit einem Schutzlack. vorzugsweise einem leitlack 5
abgedeckt. Auf der Rückseile wird die Ätzabdeckung 6 für die Herstellung der äußeren Anschlußbeine aufgebracht.
Diese Ät/.abdeckung b kann im Phoiodruck-
oder im Siebdruckverfahren aufgebracht werden.
Nun werden die äußeren Anschlußbeine 7. wie F i g. 3 zeigt, herausgeätzt, wobei man ein Ätzmittel
veruendet, das nur das Trägerblech 2. nicht aber die
aus Nickel bestehenden inneren Zuleitungen 3 angreift. Ais Ätzmittel können außer rein selektiv ätzenden Medien
auch solche verwendet werden, die beispielsweise Nickel und Messing für sich alleine angreifen, jedoch
bei Zweischichtmatenal die Nickelfeinstruktur gar
nicht oder nur in sehr vermindertem Maße angreifen (elektrolytischcr Effekt oder Passivierung). Die Aufbringung
des Schut/.laekcs 5 soll verhindern, daß die Feinstrukuii der inneren Zuleitungen 3 während der
ganzen Ätzzeit dem Ätzmedium ausgesetzt ist.
F i g. ri zeigt im Ausschnitt einen fertiggestellten metallischen
Träger mit inneren Zuleitungen 3, äußeren Anschlußbeinen 7 und einem aufgebrachten Halblciterchip
8.
Ausführungsbeispicl 2
Gemäß einer Variante des Ausführungsbeispiels I
können die inneren Zuleitungen in Bügelform ausgebildet werden, um Feclereigenschaften zu erzielen, so el a Ii
Ausdehnungsunieisehiede /wischen Grobstruktur und
Halbleitersubstrat aufgefangen werden. Zu diesen Zweck werden gemäß F 1 g. r>
vor der Erzeugung der inneren Zuleitungen 4 in das Trägerblech 2 Vertiefungen 9 geätzt, sodann in der Art und Weise wie das in
Ausführungsbeispiel I beschrieben wurde, eine Galva
iikabdcckung 1 aufgebracht, die die Stellen freiläßt, an
:icn Nickel zur Ausbildung der inneren Zuleitungen 4 Abgeschieden weiden soll. Die auf diese Art und Weise
iebildcten Zuleitungen 4 formen die Vertiefungen 9 nueh und ergeben somit eine Bügelform, die nach Herausätzung
der Anschlußbeine 7, wie I' i g. 7 zeigt, federnde Eigenschaften aufweist.
Ausführungsbeispiel 3
Bei der in F i g. 8 dargestellten Verfahrensvariante geht man von einem zweischichtigen Material aus, bestehend
aus einer dickeren Messingschicht 10 und einer darauf aufgebrachten dünneren Nickelschicht 11. Auf
diese Nickelschickt wird eine Atzabdeckung 12 nach photolithographischen Verfahren für die Herstellung
der inneren Zuleitungen aufgebracht, während auf die Messingschicht 10 eine Ätzabdeckung 13 aufgebracht
wird, die die Teile ües Messingblechs 10 bedeckt, die für die äußeren Anschlußbeine vorgesehen sind. Man
ätzt nun unter Verwendung insbesondere eines Ätzmittels, das die Nickelschicht 11 weniger stark angreift als
die Messingschicht 10 entsprechend der größeren Stärke der Messingschicht 10.
Fig. 9 zeigt einen nach dieser Vcrfahrensvariante
hergestellten metallischen Systemträger mit aus der Nickelschicht 11 herausgearbeiteten inneren Zuleitungen
14 und aus der Messingschicht 10 herausgearbeiteten äußeren Anschlußbeinen 15 sowie einem darauf
aufgebrachten Halblcilerehip 16. Der Halbleiterchip 16
s kann wahlweise, wie strichliert dargestellt, statt auf der inneren auf der äußeren Oberfläche der inneren Zuleitungen
14 aufgebracht werden.
Waren in den F i g. 1 bis 9 jeweils nur die Ausschnitte der metallischen Systemträger dargestellt, die die inneren
Zuleitungen und die daran anschließenden Teile der äußeren Anschlußbeinc darstellen, so zeigt F i g. 10 den
gesamten Systemträger. Dieser weist einen Halterahmen 21 auf, von dem die zungenartigen inneren Zuleitungen
22 nach innen streben. Die mit den Elektroden 24 versehene Halbleiterkristallanordnung 25 wird auf
den Hnden 23 der zungenartigen inneren Zuleitungen 22 so angeordnet, daß diese Enden genau mit je einer
Elektrode 24 in Berührung stehen. In dieser Lage werden die Elektroden mit den.Enden 23 bleibend verbunden.
Die so erhaltene Anordnung wird in einen Kunststoffblock 26 eingebettet. Danach wird der Rahmen 21
und etwa weitere vorhandene Querverbindungen 27 zwischen den zungenartigen Zuleitungen entfernt. Die
über die Kunststoffteile 26 hinausstehenden Teile der zungenartigen Zuleitungen dienen dann dem weiteren
Einbau der Anordnung in ein elektrisches Gerät.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
■-*.■»
Claims (7)
1. Verfahren zum Herstellen eines Systemträgers zur Halterung und Kontaktierung eines Halbleiter
körpers aus einem mit Ausnehmungen versehenen Metallblech, das aus mindestens zwei Schichten aus
verschiedenen Metallen besteht und zungenartig ausgebildete innere Zuleitungen besitzt, die mit den
Elektroden des Halbleiterkörpers verbunden werden und geringere Stärke aufweisen als die äußeren
Anschlußbeine, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Anschlußbeine (7) durcli selektives
Ätzen unter Verwendung von Photoätzmasken hergestellt werden, während die inneren Zuleitungen
(3) entweder ebenfalls durch selektives Ätzen oder durch galvanische Menillabscheidung jeweils unter
Verwendung einer photolithog/aphisch hergestellten Abdeckmaske hergestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von einem Zwei- oder Mehrschichtmaterial
ausgeht, dessen Schichten unterschiedliche Ät/beständigkeit aufweisen und daß aus
diesem Zwei- oder Mehrschichtmaterial durch selektives Ätzen unter Verwendung von Äumasken
die inneren Zuleitungen und die äußeren Anschlußbeine herausgcätzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ätzung der inneren Zuleitungen
und der äußeren Anschlußbeine zwei verschiedene Äi/mittel verwendet werden, wovon das eine
nur zur selektiven Hei ausätzung der inneren Zuleitungen und das andere zur Herausätzung der äußeren
Anschlußbeine verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ätzung der inneren Zuleitungen
und der äußeren Anschlußbeine ein gemeinsames Ätzmittel verwendet wird, das die feinere
Struktur der inneren Zuleitungen entsprechend dem Dickenverhältnis langsamer ätzt als die gröbere
Struktur der Anschlußbeine.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Trägerblech eine Abdeckmaske
im Wege eines photolithographischen Prozesses aufgebracht wird und sodann durch galvanische
Abscheidung eines Metalls, das nicht mit dem Metall des Trägerblechs übereinstimmt, die inneren
Zuleitungen erzeugt werden, daß sodann nach Entfernung der Abdeckmaske die Feinstruktur mit
einem Schutzlack überdeckt wird und auf der Gegenseite eine Ätzmaske für die Herstellung der äußeren
Anschlußbeine aufgebracht wird und die äußeren Anschlußbeine durch selektives Ätzen hergestellt
werden.
b. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Herstellen der inneren Zuleitungen
(3) im Trägerblech Vertiefungen (9) durch Atzen hergestellt werden, die eine gewünschte Bügelform
der inneren Zuleitungen ergeben.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Zuleitungen als Zweischichtsystem
durch Abscheiden zweier verschiedener Metalle hergestellt werden.
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Applications Claiming Priority (1)
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