DE2603383C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Trägeranordnung mit Streifenleitern (beam-leads) zur Kontaktierung von Halbleiterplättchen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Trägeranordnung ist aus der US-PS 37 63 404 bekannt.

Bei der Herstellung integrierter Schaltungen ist es üblich, aus einer Scheibe aus Halbleitermaterial, z. B. Silicium, eine Vielzahl gleicher integrierter Schal­ tungen herzustellen. Die Scheibe wird am Ende des Her­ stellungsverfahrens in einzelne Halbleiterplättchen bzw. Chips zerteilt. Jeder Chip ist mit Kontaktflächen versehen, die in einer vorbestimmten Konfiguration an­ geordnet und dafür bestimmt sind, mit Hilfe von An­ schlußteilen, die an diese Kontaktflächen angeschweißt sind, die äußere elektrische Verbindung jedes Chips herzustellen.

Zur Erleichterung der Handhabung dieser Chips, deren Abmessungen sehr klein sind, und zur Erleichterung ihrer Montage auf einer Schaltungsplatte ist es aus der US-PS 37 63 404 bekannt, diese Chips auf einer biegsamen bandförmigen Trägerfolie aus undehnbarem Isoliermaterial zu befestigen, die für den Transport der Trägerfolie mit in regelmäßigen Abständen ange­ ordneten seitlichen Perforationslöchern und für die Montage der Chips mit äquidistanten Fenstern versehen ist. Zu der Mitte jedes Fensters erstrecken sich frei­ tragend Streifenleiter, die aus einer Metallfolie aus­ gestanzt sind. Die Anordnung der freien inneren Enden dieser Streifenleiter entspricht in jedem Fenster der Anordnung der Kontaktflächen eines Chips, der in der Mitte dieses Fensters angeordnet ist. Zur Montage der Chips werden diese jeweils unter einem der Fenster der Trägerfolie derart angeordnet, daß die Kontaktflächen dieses Chips jeweils mit den inneren Enden der Strei­ fenleiter dieses Fensters fluchten und dann diese En­ den an die Kontaktflächen angeschweißt werden.

Die auf diese Weise auf dem Streifen montierten Chips können dann beispielsweise auf einer Schaltungsplatte mit aufgedruckten Leiterstrukturen befestigt werden, indem die Streifenleiter mit ihren dafür vorgesehenen Kontaktzonen mit den Leiterstrukturen der Schaltungs­ platte verschweißt und die Streifenleiter in geringem Abstand von den Rändern des Chips durchgetrennt wer­ den.

Um das Auftreten von Kurzschlüssen zwischen Leiter­ streifen und den freiliegenden Kanten der Chips zu vermeiden, werden vor dem Montieren der Chips auf der Trägerfolie die Streifenleiter gewölbt, d. h. in bezug auf die Ebene der Trägerfolie derart verformt, daß sie nicht mit den Rändern des Chips in Berührung kom­ men können, und zwar selbst dann nicht, wenn nach dem Durchtrennen dieser Streifenleiter die freien Enden der noch vorhandenen Teile zum Anschweißen an die lei­ tenden Bereiche der Schaltungsplatte gebogen werden. Diese Art des Vorgehens (z. B. DE-OS 25 00 180 und 23 56 140) bereitet jedoch Schwierigkeiten. Man hat nämlich festgestellt, daß nicht allein diese Wölbung durch das Anschweißen der Streifenleiter an die Kon­ taktflächen der Chips verändert wurde, sondern daß auch die so gewölbten Streifenleiter eine größere Flexibilität in der Ebene des Streifens aufwiesen, wo­ durch sie in dieser Ebene in dem Augenblick Verformun­ gen erlitten, in welchem ihre freien inneren Enden an die von der aktiven Fläche der Chips vorspringenden Kontaktflächen angelegt wurden. Daraus folgt, daß in dem Fall, in welchem diese Kontaktflächen einander sehr nahe sind, für jedes Streifenleiterende die Ge­ fahr besteht, durch Verschieben auf der Kontaktfläche, auf der es aufliegt, mit der benachbarten Kontaktflä­ che in Berührung zu kommen und auf diese Weise diese beiden Kontaktflächen kurzzuschließen. Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde versucht, das Wölben der Strei­ fenleiter erst vorzunehmen, nachdem diese bereits an die Kontaktflächen der Chips angeschweißt waren. Es wurde aber festgestellt, daß dabei die Streifenleiter reißen oder ihre Schweißverbindung gelöst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Form der Streifenleiter der Trägeranordnung anzugeben, daß bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen un­ ter Verwendung derartiger Trägeranordnungen die Strei­ fenleiter aus der Ebene, in welcher die Streifenleiter in der Trägeranordnung zunächst liegen, gewölbt werden können, ohne daß bei der Kontaktierung der Streifen­ leiter mit den Anschlußflecken auf den Halbleiterplätt­ chen und mit einer Schaltungsplatte die oben genannten Schwierigkeiten auftreten und daß die derart herge­ stellten elektrischen Kontakte elektrisch und mecha­ nisch dauerhaft und zuverlässig sind.

Diese Aufgabe wird bei der Trägeranordnung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Aus der US-PS 38 59 715 ist noch an sich bekannt, Streifenleiter mit Abschnitten unterschiedlicher Brei­ te zu versehen, die zueinander im Winkel und/oder ge­ krümmt verlaufen. Aus der US-PS 35 19 890 ist es fer­ ner bekannt, bestimmte Abschnitte des Leiterstreifens als Ringstruktur auszubilden, deren Schenkel etwa die halbe Breite wie die übrigen Streifenleiterabschnitte aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Fragment einer Trägerfolie, die mit Streifenleitern für die Montage von IC- Chips versehen ist,

Fig. 2 eine Ansicht, welche ausführlich eines der Fenster der Trägerfolie zeigt,

Fig. 3 eine Ansicht in großem Maßstab, welcher einen Teil der Streifenleiter zeigt,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 1, welche das Aussehen der Strei­ fenleiter nach dem Wölbungsvorgang zeigt,

Fig. 5 bis 7 verschiedene Formen, welche die Ring­ strukturen der Streifenleiter annehmen können, und

Fig. 8 eine Draufsicht, welche das Aussehen zeigt, das die Ringstruktur eines Strei­ fenleiters annimmt, nachdem dieser Lei­ ter gewölbt worden ist.

Die Trägerfolie, von der in Fig. 1 ein Fragment darge­ stellt ist, wird für die Verarbeitung von IC-Chips verwendet. Diese in Fig. 1 mit der Bezugszahl 10 be­ zeichnete bandförmige Trägerfolie besteht aus einem weichen und undehnbaren Isoliermaterial, beispiels­ weise aus dem von der Firma Du Pont de Nemours herge­ stellten und unter dem Warenzeichen "Kapton" vertrie­ benen Polyamidmaterial. Der Trägerfolie 10 ist einer­ seits mit seitlichen Perforationslöchern 11, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind und den Antrieb der Folie durch eine geeignete Vorrichtung gestatten, und andererseits mit äquidistanten zentralen Fenstern FC versehen, die jeweils die Montage eines IC-Chips MP gestatten. In jedes dieser Fenster FC führen die freien inneren Enden von mehreren Streifenleitern CI hinein, die sich zu der Mitte der Fenster erstrecken und durch Zerschneiden, beispielsweise durch Fotogravüre, einer Folie aus leitendem Material, gebildet worden sind, die zuvor auf einer der Flächen der Trägerfolie 10 befestigt worden ist. Die Dicke der Trägerfolie 10 ist gleich einem festen Wert, der zwischen ¹/₁₀ und ⁴/₁₀ mm liegt, während die Dicke der leitenden Folie und der aus ihr gebildeten Streifenleiter in der Größenordnung von 35 µm liegt.

Wie Fig. 2 zeigt, bestehen die Streifenleiter CI, die sich zu der Mitte ein und desselben Fensters erstrecken, je­ weils aus einem Teil 12, der mit der Folie 10 fest verbun­ den ist, und aus einem über diesem Fenster freitragenden Teil 13. Fig. 1 zeigt außerdem, daß die äußeren Enden dieser Streifenleiter so ausgebildet sind, daß sie Kontakt­ bereiche 14 bilden, welche vorzugsweise um jedes Fenster herum in einer genormten Konfiguration angeordnet sind, die beispielsweise vierundzwanzig (4 × 6) Kontaktbereiche hält, die auf einen rechtwinkligen Rahmen verteilt sind und von denen manche unbenutzt sind. Die Fig. 1 und 2 zeigen außerdem, daß jeder Streifenleiter eine Breite hat, die von seinem äußeren Ende aus bis zu der Stelle, an wel­ cher dieser Leiter den Rand 15 des Fensters erreicht, in dem er endet, gleichmäßig abnimmt. Eine solche Konfigura­ tion gestattet, Kontaktbereiche 14 mit relativ großen Ab­ messungen zu schaffen, wobei diese Bereiche dann mit den Abmessungen der Kontrollköpfe kompatibel sind, die zum Kontrollieren des Funktionierens der auf den Streifen mon­ tierten Halbleiterplättchen bzw. Chips benutzt werden.

Die freitragenden Teile 13 der Streifenleiter sind als Einzelheit in Fig. 3 dargestellt. Bezüglich dieser Figur ist zu erkennen, daß jeder der freitragenden Teile vor allem aus einem Hauptabschnitt 16 mit im wesentlichen kon­ stanter Breite gebildet ist, der sich in einem geradlinigen Teilabschnitt 18 fortsetzt, dessen ebenfalls konstante Breite zwei- bis dreimal kleiner ist als die Breite des Hauptabschnitts 16. So hat in dem beschriebenen Beispiel jeder Hauptabschnitt eine Breite von etwa 150 µm, während die Teilabschnitte 18 jeweils eine Breite zwischen 50 und 90 µm haben. Deshalb haben, wie Fig. 3 zeigt, diese Teil­ abschnitte 18 eine Anordnung, die der der Kon­ taktflächen 19 eines Chips entspricht, welches in der Mitte des Fensters angebracht worden ist, in dem diese Teilabschnitte enden. Unter diesen Bedingungen erfolgt die Montage der Chips auf der Trägerfolie, indem jedes der Chips unter einem der Fenster derart angeordnet wird, daß seine Kontaktflächen jeweils mit einem der Teilab­ schnitte 18 der Streifenleiter dieses Fensters fluchten, und indem dann diese Abschnitte auf diesen Kontaktflächen angeschweißt werden. Die Montage kann mit Hilfe einer Schweißmaschine automatisch ausgeführt werden, die an diese Verwendung angepaßt ist. Eine solche Schweißmaschine ist beispielsweise in der DE-OS 25 00 180 angegeben. Die Chips, die auf diese Weise auf der Trägerfolie montiert worden sind, können dann auf einer Anschlußplatte, beispielsweise einer Druckschal­ tungsplatte, befestigt werden, indem eine Maschine der in der DE-OS 23 56 140 beschriebenen Art verwendet wird. Es sei, ohne auf Einzelheiten einzu­ gehen, daran erinnert, daß in dieser Maschine die Träger­ folie schrittweise vorgeschoben wird, so daß nacheinander jedes der Chips in die Mitte einer Schneidplatte gebracht wird. Diese Maschine enthält ein Schweißwerkzeug, dessen Heizstempel so ausgebildet ist, daß er in die Schneid­ platte eingeführt werden und bei dieser Einführung die Streifenleiter durchtrennen kann, die an den Kontakt­ flächen 19 dieses Chips angeschweißt sind. Dieses Durch­ trennen erfolgt längs einer Linie 17, die in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt ist. Der Chip, der auf diese Weise von der Trägerfolie gelöst worden ist, wird dann durch das Schweißwerkzeug transportiert, auf die Anschluß­ platte gebracht und daran angeschweißt. Zu diesem Zweck weist jeder Streifenleiter, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Kontaktzone 20 auf, die zum Anschweißen an einen entspre­ chenden leitenden Bereich 21 der Anschlußplatte bestimmt ist, wobei diese Kontaktzonen eine Anordnung haben, die der Anordnung der leitenden Bereiche der Platte entspricht, an die der Chip angeschweißt werden soll, mit dem diese Streifenleiter fest verbunden worden sind.

Weiter zeigt Fig. 3, daß der Hauptabschnitt 16 jedes frei­ tragenden Teils nicht geradlinig ist, sondern in Wirklichkeit zwei Teile aufweist, nämlich einen Teil 22, der zwischen der Kontaktzone 20 dieses freitragenden Teils und dem Rand 15 des Fensters, wo dieser Hauptabschnitt mit dem entspre­ chenden Teil 12 verbunden ist, liegt und zu diesem Rand 15 senkrecht ist, und einen Teil 23, dessen Richtung beträcht­ lich von der des ersten Teils 22 abweicht. Der erste Teil 22 dieses freitragenden Abschnitts ist außerdem derart profiliert, daß er auf einem Bruchteil seiner Länge eine Ringstruktur 24 aufweist, wobei jeder Ring aus zwei Schen­ keln 25 und 26 gebildet ist, die dieselbe Breite haben. Die Breite e jedes Schenkels ist im wesentlichen gleich der Hälfte der Breite des Hauptabschnitts 16. Dabei be­ deutet "im wesentlichen", daß der Wert dieser Breite um nicht mehr als 5% von dem theoretischen Wert abweicht, den man erhält, wenn man die Breite des Hauptabschnitts durch zwei teilt. Deshalb ist in dem hier beschriebenen Beispiel die Breite jedes Schenkels der Ringstrukturen 24 im we­ sentlichen gleich 75 µm.

Es sei darauf hingewiesen, daß es sich bei der Form, in der jede dieser Ringstrukturen erscheint, um die einer Figur handelt, welche wenigstens zwei zueinander senkrechte Symmetrieachsen besitzt, die in den Figuren strichpunktiert angegeben sind und von denen eine mit der Symmetrieachse YY′ des Teils 22 zusammenfällt, auf dem sich diese Ring­ struktur befindet. So hat in dem beschriebenen Beispiel jede Struktur die Form eines Rechtecks. Selbstverständ­ lich können auch andere Formen, welche die vorstehend angegebene Eigenschaft haben, vorgesehen werden, bei­ spielsweise diejenigen Formen, die in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt sind.

Fig. 3 zeigt ferner, daß der Abstand d zwischen den beiden Schenkeln 25 und 26 ein und desselben rechteckförmigen Ringes nicht für alle Ringe der Streifenleiter ein und desselben Fensters gleich ist. Dieser Abstand d hängt, genauer gesagt, bei einem gegebenen Ring einerseits von der Verlängerung, die dieser Ring bei dem Wölben erhalten soll, wobei diese Verlängerung in der Symmetrieachse YY′ des Teils 22 des Leiters erfolgt, von welchem dieser Ring ein Teil ist, und andererseits von dem Wert des spitzen Winkels β ab, den diese Achse YY′ mit der Geraden bildet, die einerseits durch den Schnittpunkt J dieser Achse YY′ mit dem die Teile 22 und 23 dieses Streifenleiters begren­ zenden Abschnitt AB und andererseits durch den Punkt K geht, in welchem die Symmetrieachse TT′ des Endteils 18 dieses Streifenleiters von dem diesen Endabschnitt des Hauptabschnitts 16 dieses Streifenleiters begrenzenden Abschnitt CD geschnitten wird. Man hat dann herausgefun­ den, daß, damit der Ring eine Verlängerung in der Größen­ ordnung von 75 bis 100 µm erfahren kann, dieser Abstand d zumindest gleich 530 µm immer dann sein sollte, wenn der Wert des Winkels höchstens gleich 23° ist, und daß er zu­ mindest gleich 280 µm immer dann sein sollte, wenn der Wert dieses Winkels größer als 23° ist. Deshalb ist in dem beschriebenen Beispiel für Werte des Winkels β von höch­ stens gleich 23° ein Abstand von 535 µm und für Werte des Winkels β größer als 23° ein Abstand von 285 µm angenom­ men worden.

Es sei noch angemerkt, daß in Fig. 3 bei den Anschlußlei­ tern, deren zuvor definierter Winkel β größer als 23° ist, der zweite Teil 23 jedes dieser Streifenleiter ge­ radlinig ist. Diesen Fall zeigen die in Fig. 3 in der Mitte und links dargestellten Leiter. Dagegen hat bei den Streifenleitern, deren Winkel β höchstens gleich 23° ist, dieser zweite Teil 23 die Form einer geknickten Linie, wie es beispielsweise der in Fig. 3 rechts dargestellte Leiter zeigt.

Stellt man die Streifenleiter entsprechend den vorstehenden Angaben her, so kann man feststellen, daß diese Leiter in der Ebene der Trägerfolie nur eine geringe Flexibilität gegenüber denjenigen Leitern aufweisen, deren freitragender Teil keine Ringstruktur hat. Deshalb können die freien inneren Enden dieser Leiter an den von den IC-Chips vor­ springenden Kontaktflächen angeschweißt werden, ohne daß irgendeiner dieser Leiter sich seitlich von der Kontakt­ fläche entfernt, auf die er aufgebracht ist. Wenn die Mon­ tage der Chips auf der Trägerfolie 10 abgeschlossen ist, können diese Streifenleiter mit Hilfe einer Vorrichtung ge­ wölbt werden, die an diese Verwendung angepaßt ist. Diese Vorrichtung kann sich beispielsweise an die Vorrichtung an­ lehnen, die in der FR-PS 15 30 105 schematisch dargestellt ist und in der die freitragenden Teile der Leiter zwischen zwei einander gegenüberliegenden Matrizen angeordnet sind, welche komplementäre Flächen haben, die, wenn diese Matrizen aufeinandergepreßt werden, gestatten, diese Leiter derart zu verformen, daß sie sich von den Seitenrändern des Chips, an den sie angeschweißt sind, entfernen. In dem beschrie­ benen Beispiel erfolgt dieses Wölben auf dem Teil 23 der Streifenleiter, wobei dieser Teil nach dem Wölben das in Fig. 4 angegebene Aussehen hat. Es sei angegeben, daß in dem beschriebenen Beispiel die Amplitude dieser Wölbung, die in Fig. 4 mit h bezeichnet ist, in der Größenordnung von etwa hundert Mikrometern liegt. Im Verlauf dieses Wölbens werden die Ringstrukturen jeweils in ihrer Symme­ trieachse YY′ gedehnt, wobei die beobachtete Verformung die als Beispiel in Fig. 8 gezeigte Verformung ist. Es sei noch darauf hingewiesen, daß dank dieser Ringstruk­ turen der Vorgang des Wölbens weder von einem Reißen der Streifenleiter noch von einem Lösen der Schweißverbindung ihrer inneren Enden begleitet ist. Außerdem hat die Prüfung mit Hilfe eines Elektronenmikroskops gezeigt, daß diese Streifenleiter keine Mikrofraktur aufwiesen, nachdem sie gewölbt worden waren, und daß deshalb ihre mechanischen und elektrischen Eigenschaften keine Verschlechterung erfahren hatten.

Claims (6)

1. Trägeranordnung mit Streifenleitern zur Kontaktie­ rung von Halbleiterplättchen, bei der jeder Streifen­ leiter gebildet ist und aus einem Abschnitt, der von einer flexiblen, undehnbaren, bandförmigen und aus Isolier­ material bestehenden Trägerfolie getragen wird, welche mit äquidistanten Fenstern versehen ist, sowie aus ei­ nem freitragenden Abschnitt, der sich in eines der Fenster hinein erstreckt und dessen Ende zur Verbindung mit einem der Anschlußflecken eines jeweils in der Fenstermitte angeordneten Halbleiterplättchens bestimmt ist, und bei der jeder Streifenleiter eine Kontaktzone zum Anschluß an einen entsprechenden leitenden Bereich einer Anschlußplatte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der freitragende Abschnitt (13) jedes Streifenlei­ ters aus drei aneinander anschließenden Teilabschnitten besteht, nämlich aus einem Hauptabschnitt (16) konstan­ ter Breite, einem an dessen einem Ende anschließenden ersten Teilabschnitt (18), dessen freies Ende das zur Verbindung mit den Anschlußflecken des Halbleiterplätt­ chens (MP) bestimmte Ende ist und dessen Breite zwei- bis dreimal kleiner ist als die Breite des Hauptab­ schnittes (16), und einem an das andere Ende des Haupt­ abschnittes (16) anschließenden zweiten Teilabschnitt, der eine Ringstruktur (24) aufweist, deren Schenkel (25, 26) eine Breite haben, die im wesentlichen gleich der Hälfte der Breite des Hauptabschnittes (16) ist, und daß der Hauptabschnitt (16) eine der Kontaktzonen (20) aufweist.

2. Trägeranordnung mit Streifenleitern zur Kontaktie­ rung von Halbleiterplättchen nach Anspruch 1, bei wel­ cher jeder Streifenleiter wenigstens einen geradlini­ gen Abschnitt aufweist, der in seiner Richtung von der Richtung eines zum äußeren Anschluß der Anordnung vor­ gesehenen Abschnittes des Streifenleiters abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hauptabschnitt (16) eines Streifenleiters einen ersten Teil (22) aufweist, der zwischen der Kontaktzone (20) für den äußeren An­ schluß und dem zweiten Teilabschnitt mit der Ringstruk­ tur (24) liegt, und einen zweiten Teil (23) aufweist, der zwischen diesem ersten Teil (22) und dem ersten Teilabschnitt (18) des Streifenleiters liegt und wenig­ stens einen geradlinigen Abschnitt aufweist, dessen Richtung von der Richtung des ersten Teils (22) ab­ weicht.

3. Trägeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringstruktur (24) jedes Leiterstrei­ fens zumindest zwei zueinander senkrechte Symmetrie­ achsen besitzt, von denen eine mit der Symmetrieachse (YY′) des ersten Teiles (22) des Hauptabschnitts (16 ) zusammenfällt.

4. Trägeranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringstruktur (24) jedes Leiterstrei­ fens die Form eines Rechtecks aufweist.

5. Trägeranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Winkel β zwischen der Symme­ trieachse (YY′) des ersten Teils (22) des Hauptab­ schnitts (16) und einer Geraden gebildet ist, die ei­ nerseits durch den Punkt (J), in welchem die Symmetrie­ achse durch die die beiden Teile (22, 23) des Hauptab­ schnitts (16) begrenzende Linie (AB) geschnitten wird, und andererseits durch den Punkt (K) hindurchgeht, in welchem die Symmetrieachse (TT′) des ersten Teilab­ schnitts (18) des Streifenleiters von der den Hauptab­ schnitt (16) von diesem ersten Teilabschnitt (18) ab­ grenzenden Linie (CD) geschnitten wird, und daß die Schenkel der Ringstruktur (24) dieses Streifenleiters einen Abstand (d) voneinander haben, dessen Mindestwert für Winkel β kleiner als oder gleich 23° 530 µm und für Winkel β größer als 23° 280 µm beträgt.

6. Trägeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Leiterstreifen, deren Winkel β größer als 23° sind, der zweite Teil (23) jedes entsprechenden Hauptabschnitts (16) geradlinig ist, während bei Leiter­ streifen, deren Winkel β einen Wert von höchstens gleich 23° haben, der zweite Teil (23) jedes Hauptabschnittes (16) die Form einer geknickten Linie aufweist.