DE2541114A1

DE2541114A1 - Verfahren zur teilautomatisierten kontaktierung von halbleitersystemen

Info

Publication number: DE2541114A1
Application number: DE19752541114
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing Grad Heil
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-15
Filing date: 1975-09-15
Publication date: 1977-03-17
Also published as: JPS5236474A

Description

Verfahren zur teilautomatisierten Kontaktierung von Halbleitersytemen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur teilautomatis.ierten Kontaktierung von Haibleitersystemen mit Bodenplatten, bei dem Haltebleche zur Kontaktierung benutzt werden.
Aus der US-PS 3 060 553 ist ein Verfahren zur Kontaktierung von Halbleitersystemen mit Bodenplatten unter Zuhilfenahme eines Haltebleches bekannt. Das beschriebene Verwahren zeigt dedoch nicht aul, mittels welcher Vorrichtungen und Hilfsmittel eine weitgehende Automatisierung des Kontaktierverfahrens erreicht werden kann.
Bei der Massenfertigung von Haibleiterbauelementen bereitet die Kontaktierung besondere Schwierigkeiten, da eine Kontaktierung von Hand wegen der äußerst kleinen geometrischen A1-JZ messung nicht nur technisch schwierig, sondern auch zeit- und kostenaufwendig ist. Einen erheblichen Zeitaufwand verursacht hierbei vor allem das Justieren der Halbleitersysteme einer seits und der darauf zu befestigenden Kontaktteile andererseit.
Bei einem Kontaktierverfahren von Halbleiter systemen mit Bodenplatten mittels Halteblechen kann eine automatische Verlötung aller Lötstellen in einem Lötofen nur dann erfolgen, wenn alle Lötstellen von Bodenplatte, Halteblech und Halbleitersystem gegeneinander hinreichend genau justiert in den Lötofen gelangen. Ein Versuch, die Bodenplatten automatisch mit Halbleiterbauelerenten und Halteblechen zu bestücken und diese auf den Bodenplatten automatisch zu justieren, scheitert im allgemeinen an der Tatsache, daß die Toleranzen der Bodenplatte und ihrer zugehörigen Anschlußteile, nämlich der Kontaktstifte und der Glaseinschmelzungen, wesentlich größer sind als die Toleranzen der Kontaktflächen von Halbleitersystem und Halteblech.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur teilautomatisierten Kontaktierung von Halbleitersystemen anzugeben, bei welchem die besonders zeitaufwendigen Herstellungsprozesse, das Justieren und das Verlöten von Kontaktflächen der Haltebleche und der Halbleitersysteme gegeneinander, automatisch erfolgen und bei dem auch die weiteren Verfahrensschritte des Zusammenbaues und des Verlötens der einzelnen Teile des Halbleitersystems automatisch verlaufen, so daß eine erhebliche Arbeitszeitverkürzung und Kostenersparnis erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß auf getrennten Förderbändern zwei verschiedene Arten von Horden laufen, wobei die Korden der einen Art mit den Bodenplatten bestückt werden, während in die Horden der anderen Art, die so gestaltet sind, daß sie mit an die Toleranzen der Halbleitersysteme und Haltebleche angepaßten Vertiefungen und Aufnahmestiften versehen sind, so daß sich ein Justieren der Haltebleche gegen die Halbleltrsysteme erübrigt, die Halbleitersysteme und danach mindestens ein Halteblech so eingelegt werden, daß das Halteblech an den vorgesehenen Kontaktflächen mindestens ein Halbleitersystem berührt, daß anschließend zwischen Halbleitersystem an den Kontaktflächen und Halteblech me-chanisch feste Verbindungen geschaffen werden und danach die Kombination aus Halbleitersystem und Halteblech auf die Bodenplatte aufgesetzt wird, wobei gegebenenfalls eine Verbindung zwischen Halteblech und Bodenplatte -hergestellt wird, daß alle Lötstellen zwischen Halbleitersystem, Halteblech und Bodenplatte, welche nicht von vornherein mit Lot versehen sind, mit Lot bestückt werden, daß anschließend alle Lötstellen zwischen Haibleitersystem, Halteblech und Bodenplatte in einem Lötofen hergestellt werden, und daß schließlich des Halteblech in eine der Anzahl der Anschlüsse eines fertigen Halbleiterbauelementes entsprechende Zahl von Teilblechen durchtrennt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Bodenplatte mit einem das Halbleitersystem aufnehmenden Amboß und mit Kontaktstiften versehen ist und daß die Kombination aus Halbleitersystem und Halteblech auf die - gegebenenfalls automatisch - aufgerichteten Kontakt stifte aufgesetzt wird, Anstelle der Kontaktstifte können auch zungenförmige Gebilde die Funktion der Kontaktstifte erfüllen.
Es ist vorteilhaft, daß gleichzeitig mit dem automatischen Aufrichten der Kontaktstifte eine bestimmte vorgegebene Verformung derselben erfolgt.
Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß das Halteblech nicht auf der Bodenplatte aufliegt, sondern nur die Kontaktstifte berührt.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Halbleitersysteme auf der der Bodenplatte oder auf der dem Amboß anliegenden Oberfläche im wesentlichen durchgehend und auf der dieser Oberfläche gegenüberliegenden Halbleiteroberfläche in einem vorgegebenen Kontaktierungsmuster vorverlotet werden und daß nur die Kontakt stifte vor dem Einbringen in den Lötofen mit Lotringen automatisch bestückt werden.
Es ist auch vorteilhaft, daß nach der Verlötung aller Lötstellen im Lötofen eine optische Kontrolle aller Lötstellen vorgenommen wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß nach erfolgter KontaT;tiermg von trialbleitersystemen mit zugehörigen Bodenplatten eine Oberflächenbehandlung des Halbleiterkörpers sowie eine automatische Messung der elektrischen Parameter und eine automatische Auslese als Funktion der Messung erfolgt.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert: Die Figur stellt eine mit einer Bodenplatte bestückte Horde der einen Art und eine mit einem Halbleitersystem und einem Halteblech versehene Horde der anderen Art perspektivisch dar.
Die Figur zeigt ein perspektivisches Bild einer Horde 1 der ersten Art und einer Horde 2 der zweiten Art. Die Horde 1 weist in einem gewissen Abstand von der Bodenfläche 5 der Horde 1 Einknickungen der Seitenwände 6 und 7 langs der Knicklinien 3 und 4 auf. Die Seitenwände 6 und 7 tragen an ihrer oberen freien Kante außerdem Einbuchtungen, welche bis auf das Niveau der Knicklinien 3 und 4 herunterragen und zur Aufnahme der Bodenplatten 10 bestimmt sind. Die Bodenplatten 10 haben eine annähernd elliptische Form. Die beiden Bohrungen 11 und 12 der Bodenplatte 10 sind zur Befestigung des fertigen Bauelementes beim Einbau desselben in ein Gehäuse vorgesehen. Die Bodenplatte 10 weist weiterhin einen Sockel 13 mit einem Amboß 14 auf. Durch die Bodenplatte 10 und den Sockel 13 werden Kontaktstifte 15 und 16 elektrisch isoliert durchgeführt. Die Kontaktstifte 15 und 16 sind an ihren oberen Enden, die sich beim fertigen Bauelement im Innern des Halbleitergehäuses befinden, als Vierkante mit diskontinuierlichen Verjüngungen an den Stellen 17 und 18 ausgebildet. Halteblech 31 und Halbleitersystem 30 werden in der durch strichpunktierte Linien angedeuteten Lage auf die Kontaktstifte 15 und 16 beziehungsweise auf den Amboß 14 aufgesetzt. Das Halteblech kommt dabei auf den diskontinuierlich verformten Stellen 17 und 18 der Haltestifte zum Liegen, so daß eine Berührung desselben mit dem Sockel 13 der Bodenplatte verhindert wird. Langs der strichpunktierten Linien 19 und 20 ist ein Durchteilen des Haltebleches nach erfolgter Kontaktierung vorgesehen.
Die Horde 2 weist ein annähernd H-förmiges Profil auf. In der Bodenfläche 22 der Horde 2 sind durchgehende Vertiefungen 23 mit den Toleranzen der aufzunehmenden Halbleitersysteme 30, durchgehende Bohrungen 24 und Aufnahmestifte 25 mit den Toleranzen der Stanzlöcher 32 des Haltebleches 31 vorgesehen. Beim Einlegen der Halbleitersysteme 30 in die Vertiefungen 23 und beim Auflegen der Haltebleche 31 auf die Aufnahmestifte 25 kommen die Kanten der rechtwinkelig abgebogenen Teile 33 und 34 des Haltebleches 31 genau auf die hierfür vorgesehenen Kontaktflächen am Halbleitersystem 30 zll liegen und werden miteinander mechanisch fest durch Löten oder Schweißen verbunden.
Das mit dem Halbleitersystem 30 verbundene Halteblech 31 wird mittels einer Vakuumhebevorrichtungy angedeutet durch die Vorrichtung 35, in Richtung des Pfeiles 37 aus der Horde 2 herausgehoben, wobei zusätzliche, in die Bohrung 24 von unten eingreifende Stifte das Herausheben des Haltebleches 31 aus der Horde 2 erleichtern. Der Anschluß der Vakuumvorrichtwlg an eine geeignete Vakuumpumpe wird durch den Vakuumschlauch 36 angedeutet. Halteblech 31 und Halbleitersystem 30 werden durch die Vakltumhebevorrichtung entlang dem Pfeil 37 auf die Kontaktstifte 15 und 16 der Bodenplatte 10 beziehungsweise auf den Amboß 14 der Bodenplatte 10 aufgesetzt. Den Transport der Horden 1 beziehungsweise 2 übernehmen der Reihe nach die Förderbänder 40 beziehungsweise 41.
Um ein Halbleiterbauelement zu kontaktieren, wird die Horde 1 automatisch mittels einer geeigneten Rüttelmaschine mit Bodenplatten 10 bestückt. Eine solche Rüttelmaschine (nicht abgebildet) besteht im Prinzip aus einem großen Behälter, in den die Bodenplatten 10 ungeordnet eingefüllt werden. Am oberen Teil des Gefäßes ist eine Öffnung mit einem in vertikaler Richtung schräg nach unten verlaufenden Kanal angeordnet. Die Form der Bodenplatten 10 bewirkt, daß die Bodenplatten 10 nur in einer nach ihrer Querachse ausgerichteten Stellung den Kanal hinuritergleiten können, Für eine ständige Lageänderung der Bodenplatten 10 im Gefäß sorgen ständige Erschütterungen wad Bewegungen des Gefäßes. Dadurch nimmt innerhalb einer gewissen Zeit jede vor der Austrittsöffnung liegende Bodenplatte 10 eine Lage ein, in der sie durch die Austrittsöffnung in den Kanal hineingleiten. kann. Die so geordneten Bodenplatten 10 werden dann mittels geeigneter (nicht abgebildeter) Hebewerkzeuge auf die Horden 1 aufgelegt. In den Horden 2 befinden sich Vertiefungen 23, welche mit Toleranzen der zu kontaktierenden Halbleitersysteme 30 versehen sind. In die Vertiefwlg 23 werden die Halbleitersysteme 30 von Hand aufgelegt. Außerdem sind in den Horden 2 Aufnahme stifte 25 zum Auflegen der Haltebleche 31 vorgesehen. Die Auflage der Haltebleche 31 geschieht ebenfalls von Hand; die Positionierung und die Toleranzen der Aufnahmestifte 25 und der Vertiefungen 23 sind so beschaffen, daß sich ein Justieren der Haltebleche 31 gegen die Halbleitersysteme 30 erübrigt. Anschließend werden die Haltebleche 31 mit den Halbleitersystemen 30 an den Kontaktstellen mechanisch fest verbunden, was durch Schweißen oder Löten erfolgen kann.
Die Güte der hierbei entstehenden elektrischen Kontakte ist zunächst unerheblich. Die so mit dem Halteblech 31 verbundenen Halbleitersysteme 30 werden mittels entsprechender Hebewerkzeuge, angedeutet durch die Vorrichtung 35, auf die Kontaktstifte 15, 16 der Bodenplatte 10 aufgesetzt, nachdem die Kontaktstifte 15, 16 zuvor automatisch in geeigneter Weise aufgerichtet und verformt, zum Beispiel gequetscht wurden. ilit dem Quetschen der Kontaktstifte 15, 16 läßt sich eine Ben'ihnrng des Haltebleches 31 mit der Bodenplatte 10 vermeiden. Es kommt dadurch nur der gewünschte Kontakt des Halbleitersystems 90 mit der Bodenplatte 10 beziehungsweise mit dem Amboß 14 zustande. Anschließend erfolgt eine automatische Bestückung der Kontaktstifte 15, 16 mit Je einem Lotring. Die automatische Lotringbestückung der Kontaktstifte kann mittels einer zentrifugenähnlichen Maschine erfolgen, bei der auf einer Gleitschiene die Lotringe entlanggleiten und am unteren Ende dieser Schiene von den Kontaktstiften 15, 16 abgestreift werden. Eei bereits beidseitig vorverloteten Halbleitersystemen 30 erfolgt anschließend die endgültige Verlötung aller Lötstellen in Wasserftofflötöfen mit automatischer Be- und Entstückung. Eine anschließende optische Kontrolle kann automatisch durch Betrachtung derselben mittels geeigneter Hilfsmittel erfolgen.
Anschließend wird eine automatische Behandlung der Halbleiteroberflächen sowie eine automatische Messung der elektrischen Parameter und eine automatische Auslese als Funktion der Messung vorgenommen. Schließlich werden die Halbl.eiterbauelemente mit einer Verschlußkappe versehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für alle Halbleiterbauelemente, insbesondere aus Germanium oder Silicium, anwendbar.
Speziell zu nennen sind nach diesem Verfahren gefertigte Leistungshalbleiterbauelemente.
6 Patentansprüche 1 Figur

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e < erfahren zur teilautomatisierten Kontaktierung von Halbleitersystemen mit Bodenplatten, bei dem Haltebleche zur Kontaktierung benutzt werden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß auf getrennten Förderbändern zwei verschiedene Arten von Horden laufen, wobei die Horden der einen Art mit den Bodenplatten bestückt werden, während in die Horden der anderen Art, die so gestaltet sind, daß sie mit an die Toleranzen der Halbleitersysteme und Haltebleche angepaßten Vertiefungen und Aufnahmestiften versehen sind, so daß sich ein Justieren der Haltebleche gegen die Halbleitersysteme erübrigt, die Halbleitersysteme und danach mindestens ein Halteblech so eingelegt werden, daß das Halteblech an den vorgesehenen Kontaktflächen mindestens ein Halbleitersystem berührt, daß anschließend zwischen Halbleitersystem an den Kontaktflächen und Halteblech mechanisch feste Verbindungen geschaffen werden und danach die Kombination aus Halbleitersystem und Halteblech auf die Bodenplatte aufgesetzt wird, wobei gegebenenfalls eine Verbindung zwischen Halteblech und Bodenplatte hergestellt wird, daß alle Lötstellen zwischen Halbleitersystem, Halteblech und Bodenplatte, welche nicht von vorrXerein mit Lot versehen sind, mit Lot bestückt werden, daß anschließend alle-Lötstellen zwischen Halbleitersystem, Halteblech und Bodenplatte in einem Lötofen hergestellt werden, und daß schließlich das Halteblech in eine der Anzahl der Anschlüsse eines fertigen Halbleiterbauelementes entsprechende Zahl von Teilblechen durchtrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bodenplatte mit einem das Halbleitersystem aufnehmenden Amboß und mit Kontaktstiften versehen ist, d a d u r c h. g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kombination aus Halbleitersystem und Halteblech auf die - gegebenenfalls automatisch -aufgerichteten Kontaktstifte aufgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß gleichzeitig mit dem automatischen Aufrichten der Kontaktstifte eine bestimmte vorgegebene Verformung derselben erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Halbleitersysteme auf der der Bodenplatte oder auf der dem Amboß anliegenden Oberfläche im wesentlichen durchgehend und auf der dieser Oberfläche gegenüberliegenden Halbleiteroberfiäche in einem vorgegebenen Kontaktierungsmuster vorverlotet werden und daß nur die Kontaktstifte vor dem Einbringen in den Lötofen mit Lotringen automatisch bestückt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach der Verlötung aller Lötstellen im Lötofen eine optische Kontrolle aller Lötstellen vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach erfolgter Kontaktierung von Halbleltersystemen mit zugehörigen Bodenplatten eine Oberflächenbehandlung des Halbleiterkörpers sowie eine automatische Messung der elektrischen Parameter und eine automatische Auslese als Funktion der Messung erfolgt.

L e e r s e i t e