DE2221886B2 - Verfahren zum Montieren eines Halbleiterbauelementes - Google Patents

Verfahren zum Montieren eines Halbleiterbauelementes

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Halbleiterbauelemente mit Drahtanschlüssen sind allgemein bekannt. Bei vielen dieser Bauelemente, beispielsweise bei in Kunststoffgehäusen eingekapselten integrierten Schaltkreisen, wird ein Anschlußrahmen verwendet, der aus einem einzigen durchgehenden Blechstück, gewöhnlich durch Stanzen, hergestellt wird. Er besteht aus einem äußeren Stützrahmen, einem mittleren Trägerblatt für das Halbleiterplättchen und mehreren Zuleitungsfingern mit je einem Anschlußteil nahe dem Trägerblatt. Der äußere Stützrahmen wird später entfernt und ist bei der fertigen Anordnung nicht mehr vorhanden. Beim Montieren von Schaltkreisen unter Verwendung dieser Anschlußrahmen wird üblicherweise das Halbleiterplättchen auf dem mittleren Trägerblatt montiert und dann der Anschlußrahmen mit dem montierten Halbleiterplättchen in eine Verdrahtungsvorrichtung zum Anbringen und Befestigen der Anschlußdrähte gegeben. Beim herkömmlichen Ultraschallverdrahtungsapparat werden mittels einer Klemmvorrichtung der Anschlußrahmen festgehalten und die Zuleitungsfinger und das Trägerblatt abgestützt. Mit Hilfe eines Drahthalters und -zuführers sowie eines Ultraschallverbindungfwerkzeuges werden an den Anschlußteilen der Zuleitungsfinger und an den entsprechenden Kontaktflächen auf dem Halbleiterplättchen jeweils Verbindungsdrähte befestigt.
Anschlußrahmen gemäß dem Stand der Technik sind koplanar ausgebildet. Aus diesem Grunde wird der Draht gewöhnlich zuerst am Zuleitungsfinger und dann am Halbleitemlättchen angebracht, so daß der Verbindungsvorgang von einer verhältnismäßig niedrigen nach einer verhältnismäßig höheren Fläche erfolgen kann, wa? als sogenanntes »Aufwärtsverbinden« bekannt ist Man hat F'ch vorzugsweise dieser Art des Verbindens bedient, weil dabei während des Verbindungsvorgangs der Draht verhältnismäßig, wenig belastet oder beansprucht wird. Ein Nachteil des »Aufwärtsverbindens\< besteht aber darin, daß sich aufgrund von sogenannten »Straßen«-Kurzschlüssen, ίο wobei der Verbindungsdraht unisoliertes Halbleitermaterial an den Rändern des Plättchens berührt, ein erheblicher Ausschuß ergibt Der Ausdruck »Straße« weist auf die Konfiguration eines Halbleiterscheibchens vor der Zerteilung im Plättchen hin, wobei das mit einem Diamant angerissene Gitternetz auf dem Siliciumkörper an ein Straßennetz erinnert Bisher mußte die Bedienungsperson des Verdrahtungsapparates mit großem Geschick arbeiten, um dem Verbindungsdraht eine solche Ausbiegung zu geben, daß diese μ Kurzschlüsse vermieden werden. Selbst bei jreübten Bedienungspersonen ergaben sich jedoch beträchtliche Ausbeuteverluste.
Ein Koniaktrahmen zum Anschließen einer Halbleiteranordnung in Form eines einzigen Metallblech- n Stückes mit einem äußeren Rahmen, einem mittleren Trägerblatt für «in Halbleiterplättchen und mehreren Zuleitungsfingern mit je einem Anschlußteil in der Nähe des Trägerblattes, das so ausgebildet ist aaß das Trägerblatt für das Halbleiterblättchen und mindestens die Anschlußteile der Zuleitungsfinger nichtkoplanar ausgebildet sind, ist aus der FR-PS 15 04 726 bekannt. Auch aus der GB-PS 11 58 978 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes bekannt bei dem ein Trägerblatt und Anschlußteile von Zuleitungsfingern nichtkoplanar ausgebildet sind. Bei der Montage dieser bekannten Bauelemente treten jedoch ähnliche Probleme auf, wie sie oben erläutert wurden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem das Entstehen von Kurzschlüssen am Rand des Halbleiterplättchens während der Montage zuverlässig vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß bei der Massenfertigung von integrierten Schaltkreisen und ähnlichen Bauelementen weniger Ausschuß anfällt als bisher.
Nachstehend wird die Erfindung an bevorzugten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Anschlußrahmens;
F i g. 2 und 3 Querschnittsdarstellungen längs der Schnittebenen 2-2 bzw. 3-3 des Anschlußrahmens nach Fig. 1;
Fig.4 eine teilweise perspektivische Querschnittsdarstellung des Anschlußrahmens nach Fig. 1 mit darauf angebrachtem Halbleiterplättchen;
Fig.5 eine teilweise perspektivische Querschnittsw) darstellung der Anordnung nach F i g. 4 in einer Klemmvorrichtung mit angebrachtem Verbindungsdraht;
F i g. 6 eine der F i g. 4 ähnliche teilweise perspektivische Querschnittsdarstellung, die den Verbindungsdraht hi in der Lage zeigt, die er nach dem Lösen des Rahmens aus der Klemmvorrichtung nach F i g. 5 einnimmt;
Fig. 7 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Anschlußrahmens;
Fig.8 eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie 8-8 in F i g. 7;
F i g. 9 eine Querschnittsdarstellung eines Anschlußrahmens von der in Fig.7 gezeigten Art in einer Klemmvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 10 eine Querschnittsdarstellung des Anschlußrahmens in einer demgegenüber verbesserten Klemmvorrichtung;
F i g. 11 eine Querschnittsdarstellung e'.nes in einem Kunststoffgehäuse eingekapselten Bauelementes unter Verwendung des Anschlußrahmens nach F ? g. 1; und
Fig. 12 eine Querschnittsdarstellung eines ebenfalls in Kunststoff eingekapselten Bauelementes unter Verwendung des Anschlußrahmens nach F i g. 7.
Beispiel I
Fig. 1 zeigt einen Anschlußrahmen 12, der einen Außenrahmen 14, ein mittleres Trägerblatt 16 für ein Halbleiterplättchen (Schaltungsplättchen) und eine Anzahl von Ztileitungsfingern 18 mit je einem Anschlußteil 20 in der Nähe des Trägerblattes 16 hat. Die verschiedenen Teile sind durch streifenartige Stege 22 gehaltert Der Außenrahmen 14 und die Stege 22 werden bei der Herstellung eines Schaltungsbausteins in bekannter Weise anschließend entfernt. Wie in F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, sind das Trägerblatt 16 für das Schaltungsplättchen und die Anschlußteile 2Q der Zuleitungsfinger 18 nichtkoplanar ausgebildet.
Der Anschlußrahmen 12 kann aus einem einzigen Blechstück aus elastischem Leitermaterial ausgestanzt werden. Nach dem Stanzen kann der Rahmen in einer geeigneten Spannvorrichtung so verformt werden, daß das Trägerblatt 16 aus der Ebene der übrigen Teile des Rahmens 12 durch Verbiegen der abstützenden Stege 22 über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gedrückt wird, so daß sich die in den F i g. 2 und 3 gezeigte Form ergibt. Wie man sieht, liegt das Trägerblatt in einer Ebene, die sich auf der entgegengesetzten Seite des Rahmens wie die Verbindeflächen der Zuleitungsfinger befindet. Das Material sollte elastisch oder federnd sein, so daß es zeitweilig in eine koplanare Lage gezwungen werden und dann wieder in oder gegen die nichtkoplanare Lage zurückfedern kann, wie noch erläutert wird.
Bei der Kontaktierung eines Halbleiterbauelementes unter Verwendung des Anschlußrahmens 12 wird als erstes ein Halbleiter- oder Schaltungsplättchen 24 auf dem Trägerblatt 16 montiert (Fig.4). Das Schaltungsplättchen 24 kann nach irgendeinem bekannten Verfahren montiert werden.
Der Anschlußrahmen 12 mit dem darauf befindlichen Schaltungsplättchen 24 wird demnach in eine Verdrahtungsvorrichtung eingespannt. F i g. 5 zeigt, wie der Anschlußrahmen zwischen den Klemmbacken 26 und 28 einer Klemmvorrichtung eingespannt ist. Die Klemmvorrichtung drückt das Trägerblatt 16 in eine koplanare Lage zu den übrigen Teilen des Anschlußrahmens.
Als nächstes werden die Verbindungsdrähte 30 zwischen dem Schaltungsplättchen 24 und den Anschlußteilen 20 der Zuleitungsfinger 18 angebracht. Dies kann nach irgendeiner bekannten Methode geschehen, vorzugsweise durch Ultraschallverbinden. Dabei wird jeder Draht zuerst mit dem Anschlußteil 20 eines Zuleitungsfingers 18 und dann mit einem Anschlußkontakt auf dem Schaltungsplättchen 24 verbunden.
Danach werden die Klemmbacken 26 und 28 der Klemmvorrichtung gelöst, so daß der Anschlußrahmen 12 entspannt wird. Wegen der Elastizität des Materials des A ischlußrahmens 12 federt das Trägerblatt 16 in seine nichtkoplanare Lage zurück, so daß sich etwa die in Fig.6 gezeigte Form ergibt Dies hai zur Folge, daß die Verbindungsdrähte 30 vom Rand des Schaltungsplättchens 24 weggehoben werden.
Beispiel II
F i g. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform des Anschlußrahmens, hier mit 34 bezeichnet Der Anschlußrahmen 34 hat eine allgemein bekannte Form mit
ίο einem Trägerblatt 36 für ein Schaitungsplättchen, an dem Zuleitungsfinger 38 angeformt sind, so daß das Trägerblatt 36 elektrisch mit einem äußeren Schaltungspunkt, beispielsweise Masse verbunden werden kann. Wie der Anschlußrahmen 12 hat auch der Anschlußrahmen 34 einen Außenrahmen 40 und mehrere Zuleitungsfingtr 42 mit Anschlußteilen 44 nahe dem Trägerblatt 36. Stege 46 wie die Stege 22 des Anschlußrahfnens 12 haltern die verschiedenen Teile in ihrer gegenseitigen Lage.
Da die angeformten Zuleitungsfinger 38 im Vergleich zu den Stegen 46 verhältnismäßig massiv sind und eine zusätzliche Abstützung für das Trägerblatt 36 bilden, ist es schwierig, den Anschlußrahmen 34 wie den Anschlußrahmen 12 zu formen, d. h. durch Herausschieben oder Herausdrücken des Trägerblattes 36 aus der Rahmenebene. Es werden daher bei dieser Ausführungsform die Zuleitungsfinger 42 aus dieser Ebene herausgehoben, um die nichtkoplanare Lage herzustellen. Wie in Fig. 8 gezeigt, sind mindestens die Anschlußteile 44 der Zuleitungsfinger 42 nach oben versetzt, so daß der Außenrahmen 40, die Zuleitungsfinger 42 mit Ausnahme ihrer Anschlußteile 44 und das Trägerblatt 36 koplanar bleiben.
Der Anschlußrahmen 34 wird in ähnlicher Weise wie der Anschlußrahmen 12 benutzt. Und zwar werden die Anschlußteile 44 und das Trägerblatt 36 zunächst in die koplanare Lage gedrückt. Dann erfolgt das Anbringen der Verbindungsdrähte, und der Anschlußrahmen 34 wird ausgespannt, so daß die Anschlußteile 44 in ihre ursprüngliche Lage zurückfedern und dadurch wie im Falle des Anschlußrahmens 12 die Verbindungsdrähte vom Schaltungsplättchen weggehoben werden.
Durch Verwendung von sowohl verformten Zuleitungsfingern als auch nichtkoplanar angeordnetem Trägerblatt läßt sich ein größerer Bewegungsbereich zwischen dem belasteten und dem unbelasteten Zustand erzielen.
Verformte Zuleitungsfinger wie die Zuleitungsfinger 42 lassen sich nicht gut in eine herkömmliche Verdrahtungsvorrichtung einspannen. F i g. 9 zeigt eine herkömmliche Klemmvorrichtung in einem Verdrahtungsapparat. Diese Klemmvorrichtung hat ein festes Teil 50 mit einer Ausnehmung 52 auf der Oberseite. Über der Ausnehmung 52 ist ein Futter 54 angeordnet und mittels Schrauben 55 am Teil 50 befestigt. Ein Stempel 56 ist gleitbar im Teil 50 gelagert, so daß er in Richtung zum Futter 54 und von diesem weg beweglich ist, wie durch den beidceitigen Pfeil 57 angedeutet ist. Der Stempel 56 hat bei diesem bekannten Apparat eine
w) flache Oberfläche 58. Die mittlere öffnung im Futter 54 ist groß genug, um die Anschlußteile 44 freizugeben und die Verbindewerkzeuge aufzunehmen.
Da die Oberfläche 58 des Stempels 56 flach ist und die Ansciilußteile 44 des Anschlußrahmens 34 wie beschrie-
h5 ben nach oben gebogen sind und ein gutes Stück innerhalb der Mittelöffnung des Futters 54 liegen, nimmt der eingespannte Anschlußrahmen die in Fig. 9 gezeigte Form an. Die Anschlußteile 44 sind dabei nicht
genügend von unten abgestützt, und das Anbringen und Befestigen eines Drahtes an ihnen ist schwierig, wenn nicht unmöglich.
Es sollte daher eine verbesserte Klemmvorrichtung von der in Fig. 10 gezeigten Art verwendet werden. Diese Klemmvorrichtung hat ein festes Teil 60, an dem durch Schrauben 64 ein ringförmiges Futter 62 befestigt ist. Mittels eines Stempels 66 kann ein Anschlußrahmen 34 auf vorteilhaftere Weise gegen das Futter 62 gedrückt werden. Zu diesem Zweck ist der Stempel 66 mit einem erweiterten oberen Endteil 68 versehen, der einen größeren Radius hat als das obere Ende des Stempels 56 der bekannten Klemmvorrichtung. Der obere Endteil 68 des Stempels 66 hat eine ringförmige Ausnehmung 72, durch die eine mittlere Auflagefläche 74 für das Trägerblatt 36 und für die Anschlußteile 44 sowie eine Randauflagefläche 76 für die entfernten oder äußeren Teile des Anschlußrahmens 34 gebildet wird. Die Ausnehmung 72 hat eine solche Größe, und ihre inneren und äußeren Radien sind so angeordnet, daß das Futter 62 die Oberfläche eines Anschlußrahmens 34 innerhalb der Grenzen der Ausnehmung erfaßt, wie gezeigt. Wenn daher ein Anschlußrahmen 34 eingespannt ist, werden die Zuleitungsfinger nach unten in die Ausnehmung 72 gebogen, so daß die Anschlußteile 44 und das Trägerblatt 36 in koplanarer Lage mit ausreichender Abstützung für beide gebracht werden Das Anbringen und Befestigen der Verbindungsdräht kann dann in bekannter Weise erfolgen.
Nachdem die Verbindungsdrähte angebracht und befestigt und das Schaltungsbauelement mit Anschlußrahmen aus der Klemmvorrichtung herausgenommen sind, können die Anschlußrahmen 12 oder 34 in einem
ίο herkömmlichen Kunststofformapparat auf bekannt Weise mit Kapselungskörpern aus polymerem Materia versehen werden. Fertige Bauelemente, unter Verwen dung dieser Anschlußrahmen sind in F i g. 11 bei 80 und in F i g. 12 bei 82 gezeigt. In F i g. 11 sind das Trägerblat 16 und die Anschlußteile 20 von einer Umhüllung 84 aus polymerem Kunststoff umgeben. In Fig. 12 sind das Trägerblatt 36 und die Anschlußteile 44 von eine Umhüllung 86 aus polymerem Kunststoff umgeben. Wie bei herkömmlichen Bauelementen dieser Art sind die Anschlußfinger 18 und 42 im wesentlichen rechtwinklig zur ursprünglichen Ebene der beiden Anschlußrahmen abgebogen, wie gezeigt, so daß sich die sogenannte Doppelreihenanordnung ergibt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:
1. Verfahren zum Montieren eines Halbleiterbauelements unter Verwendung eines Anschlußstückes in Form eines einzigen Blechstückes aus elastischem Material mit einem äußeren Rahmen, einem Trägerblatt für ein Halbleiterplättchen und mehreren Zuleitungsfingerp mit je einem Anschlußteil in der Nähe des Trägerblattes, wobei das Trägerblatt und die Anschlußteile im unbelasteten Zustand des Anschlußstückes nichtkoplanar sind, dadurch gekennzeichnet, daß nach Befestigung des Halbleiterplättchens (24) am Trägerblatt (16) das Trägerblatt (16,36) und die AnschluBteile (20,44) der Zuleitungsfinger (18, 42) in die koplanare Lage gedrückt werden, daß unter Beibehaltung dieser koplanaren Lage eine Anzahl vor. Verbindungsdrähten v30) zwischen dem Halbleiterplättcheii (24) und den Anschlußteilen (20,44) der ZuleitungsFinger (18, 42) befestigt werden, und daß der Anschlußrahmen (12, 34) losgelassen und dadurch die nichtkoplanare Lage des Trägerblattes (16,36) und der Anschlußteile (20, 44) der Zuleitungsfinger (18, 42) hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Verbindungsdraht (30) zuerst am Anschlußteil (20,44) des betreffenden Zuleitungsfingers (18, 42) und dann am Halbleiterplättchen (24) befestigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsdrähte (30) durch Ultraschall befestigt werden.
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