DE3028570C2 - - Google Patents

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DE3028570C2
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Albert Ing.(Grad.) Heider
Guenther Ing.(Grad.) 8400 Regensburg De Waitl
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bisher werden Halbleiterbauelemente auf galvanisch veredelten, zum Beispiel mit Gold, Silber, Nickel oder Aluminium versehenen oder speziell präparierten (zum Beispiel oxidfreien) Metallober­ flächen durch Thermokompression oder Ultraschall angeschlossen. Dabei werden an die Oberfläche des Anschlußträgers im Bereich der Anschlußstelle hohe Anforderungen gestellt: Diese Oberfläche soll möglichst eben sein und keine Riefen aufweisen; auch muß diese Oberfläche frei von irgendwelchen Verunreinigungen sein.
Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus DE-PS 19 66 001. Dabei ist die Verbindung zwischen dem elektrischen Anschlußträger und dem Kontaktierdraht ziemlich umständlich und/oder bietet keinen ausreichend zuverlässigen elektrischen Kontakt.
Ein Verfahren zum Kontaktieren eines Halbleiterbauelements ist auch aus DE-OS 19 64 668 bekannt. Dabei ist ein dicker Draht, der über einen Träger elektrisch mit der Kollektor-Elektrode des Halbleiterbauelements verbunden ist, durch mechanisches Einklem­ men zwischen den Wänden des Schlitzes des Trägers fest mit dem Träger verbunden. Dieser dicke Draht ist jedoch nicht zum direk­ ten Kontaktieren des Halbleiterbauelements geeignet. Zum Kontak­ tieren des Halbleiterbauelements werden bei dieser Veröffentlichung dünne Drähte verwendet. Das Kontaktieren des Halbleiterbauelements erfordert dabei nicht nur zusätzlich einen dicken Draht, sondern zusätzlich auch noch eine Klemmvorrichtung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, das eine Verbindung eines Kontaktierdrahtes, der direkt mit dem Halbleiterbauelement verbunden ist, mit einem Anschlußträger ohne besonderen Aufwand erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Ein Verfahren nach der Erfindung bietet folgende Vorteile:
Frei wählbare Bondrichtung (Bondverfahren mit geschlossener Düse), keine Schwächung des Drahtquerschnitts durch keilförmige Kraft­ einleitung (mechanisch oder Ultraschall), alle Trägermaterialien ohne Oberflächenveredelung verwendbar, alle Feindrähte im wei­ ten Durchmesserbereich verwendbar (edelmetallfrei), bisherige Bondautomaten umrüstbar, keine Temperaturbelastung beim Bonden erforderlich, Toleranzaufweitung im Abkontaktierbereich, günsti­ gere Bogenform des Kontaktierdrahtes, bessere Verankerung des Anschlußträgers möglich.
Die Erfindung ermöglicht ein wirtschaftliches Drahtbondverfahren für den trägerseitigen Anschluß. Dabei wird der Kontaktierdraht durch Zuquetschen oder Verstemmen einer V-förmigen Kerbe oder eines V-förmigen Einschnitts oder eines U-förmigen Endes des Anschlußträgers oder eines U-förmigen Vorsprungs des Anschluß­ trägers befestigt. Dabei kann eine Kaltverschweißung entstehen, durch die eine gute elektrische und mechanische Verbindung zwi­ schen Kontaktierdraht und dem Anschlußträger gewährleistet wird.
Die Erfindung ermöglicht, daß die Anschlußstelle des Anschlußträgers, in die der Kon­ taktierdraht eingequetscht wird, konisch zuläuft. Da­ durch wird ein einfaches Einführen des Kontaktierdrahtes in den Anschlußträger vor dessen Quetschung ermöglicht. Durch diese Quetschung oder Einklemmung oder Verstemmung wird der Kontaktierdraht im Bereich der Anschlußstelle mit einem sich kontinuierlichen verändernden Querschnitt versehen, so daß keine mechanische Schwächung des Kon­ taktierdrahtes oder eine Erhöhung von dessen elektri­ schem Widerstand auftritt.
Um einen besonders guten Kontakt in der Anschlußstelle zwischen dem Kontaktierdraht und dem Anschlußträger zu gewährleisten, können zusätzliche Methoden der Verbin­ dungstechnik angewandt werden, zum Beispiel Schweißen, Löten, Kleben. Das Verschweißen kann dabei ein Ultra­ schallschweißen oder ein Widerstandsschweißen sein.
Der konische Verlauf der Anschlußstelle im Anschlußträ­ ger kann durch eine konische Nut und/oder konische Klemmbacken beim Quetschen erzielt werden. Weiterhin kann beim Quetschen des Anschlußdrahtes durch dessen Verformen eine Kaltverschweißung auftreten. Auch können die Oberfläche des Halbleiterkörpers beziehungsweise der auf diesem Halbleiterkörper angebrachte Kontaktier­ draht und die Nut in verschiedenen Ebenen und Richtun­ gen verlaufen. Weiterhin kann der Kontaktierdraht vom Halbleiterkörper zur Anschlußstelle im Anschlußträger in einem Bogen geführt werden. Damit ist die Kontaktier­ richtung frei wählbar.
Der Kontaktierdraht kann auch in einen Einschnitt des Anschlußträgers eingelegt werden, so daß dann durch seitliche Krafteinleitung der Kontaktierdraht im Ein­ schnitt mit dem Anschlußträger verbunden wird. Weiterhin ist es möglich, daß der Anschlußträger um den Kontak­ tierdraht herum gebogen wird, wobei in diesem Fall die Krafteinleitung auf den gebogenen Anschlußträger er­ folgt, um diesen mit dem Kontaktierdraht zu verbinden. Es ist auch möglich, daß der Kontaktierdraht in einen seitlichen Einschnitt des Anschlußträgers eingelegt wird, und daß dann durch Krafteinleitung in Richtung des Anschlußträgers dieser mit dem Kontaktierdraht verbunden wird. Durch das Einquetschen oder Einklemmen oder Ver­ stemmen des Kontaktierdrahtes in den Anschlußträger kann der Kontaktierdraht mit dem Anschlußträger verschweißt werden. Der Einschnitt kann die Form einer Kerbe aufwei­ sen. Weiterhin kann der Anschlußträger mit einem Vor­ sprung versehen sein, der um den Kontaktierdraht gebogen wird, wobei dann die Krafteinleitung senkrecht zum umge­ bogenen Teil des Anschlußträgers erfolgt, um diesen mit dem Kontaktierdraht zu verbinden.
Die Erfindung ermöglicht eine elektri­ sche Kontaktverbindung zwischen einem Halbleiterkörper und einem Anschlußträger, wobei der Anschluß­ träger eine keilförmige Vertiefung aufweist, in die ein mit dem Halbleiterkörper verbundener Kontaktierdraht eingequetscht oder eingeklemmt ist.
Das erfindungsgemäße Kontaktierverfahren eignet sich besonders zur Kontaktierung von Leuchtdioden, Displays, Fotodioden und so weiter. Es ist aber selbstverständlich auch für beliebige Halbleiterbauele­ mente einschließlich integrierten Schaltungen und sogar allgemein für Bauelemente anwendbar.
Zusätzlich ist der Anschlußträger im Kunststoff eines Ge­ häuses gut zu verankern.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung nä­ her erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Kontaktierung mit einem Leuchtdioden-An­ schlußträger,
Fig. 2 die Kontaktierung mit einem flachen Zeilen- Anschlußträger,
Fig. 3 die Kontaktierung mit einem flachen Zeilen-An­ schlußträger nach einem anderen Ausführungsbei­ spiel,
Fig. 4 die Kontaktierung mit einem flachen Zeilen-An­ schlußträger nach einem weiteren Ausführungsbei­ spiel der Erfindung,
Fig. 5 die Kontaktierung mit einem auf einer Bodenplat­ te befestigten Anschlußträger,
Fig. 6 die Kontaktierung mit einem auf einer Bodenplat­ te befestigten Anschlußträger nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 7 eine Kerbe, in die der Kontaktierdraht einge­ führt ist,
Fig. 8 die Verbindung des Kontaktierdrahtes mit dem An­ schlußträger der Fig. 7 durch Quetschen,
Fig. 9 die Verbindung des Kontaktierdrahtes mit dem An­ schlußträger der Fig. 7 durch Schweißen,
Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel für den An­ schlußträger und den Kontaktierdraht vor dem Quetschen oder Schweißen,
Fig. 11 die Verbindung des Kontaktierdrahtes mit dem An­ schlußträger entsprechend Fig. 10 nach dem Quet­ schen oder Schweißen,
Fig. 12 und 13 die Verbindung des Kontaktierdrahtes mit dem An­ schlußträger durch Verstemmen.
In den Figuren sind einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt einen Träger 1 und einen Anschlußträger 2. In einer Aushöhlung 3 des Trägers 1 ist der Halbleiter­ körper 4 einer Leuchtdiode vorgesehen. Zwischen einer Kontaktstelle 5 des Halbleiterkörpers 4 und dem An­ schlußträger 2 ist ein Kontaktierdraht 6 geführt, der in einen Einschnitt oder eine Kerbe 7 des Anschlußträgers 2 eingequetscht oder eingeklemmt ist. Das Einquetschen oder Einklemmen des halbleiterabgewandten Endes des Kon­ taktierdrahtes 6 in die Kerbe 7 des Anschlußträgers 2 erfolgt durch seitliche Krafteinleitung in der Richtung von Pfeilen 8, 9, so daß das halbleiterabgewandte Ende des Kontaktierdrahtes 6 formschlüssig mit dem Anschluß­ träger 2 verbunden wird.
Vor der Krafteinleitung kann der Draht 6 in der Kerbe 7 durch einen Haken, eine Schlaufe oder einen Wickel oder dergleichen gehalten werden.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Kontaktierung mit ei­ nem Zeilen-Anschlußträger 2. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel wird der Kontaktierdraht 6 zwischen zwei Erhöhun­ gen 10, 11 des Anschlußträgers 2 durch Krafteinleitung in der Richtung der Pfeile 8, 9 eingeklemmt oder einge­ quetscht.
Diese Erhöhungen 10, 11 können auch aus einer einzigen Erhöhung oder einer Umbördelung eines seitlichen Vor­ sprungs des Anschlußträgers 2 bestehen, wobei in diese umgelenkte Erhöhung dann eine Kerbe 7 eingebracht ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann die Richtung der Kerbe 7 auch unter einem spitzen Winkel zu der Seitenfläche des Halbleiterkörpers 4 verlaufen, die den Anschlußträger 2 zugewandt ist.
Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er­ findung gezeigt, bei dem das halbleiterabgewandte Ende des Kontaktierdrahtes 6 in ein umgebogenes Ende des An­ schlußträgers 2 eingeklemmt ist.
Fig. 5 gibt ein Beispiel für eine Bodenplatte 15 an, auf der der Halbleiterkörper 4 vorgesehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kontaktierdraht 6 zu einer Kerbe oder zu einem Einschnitt 7 geführt, die bezie­ hungsweise der im Ende eines Anschlußstiftes 16 vorgese­ hen ist, der durch eine Isolierung 17 von der Bodenplat­ te 15 elektrisch isoliert ist. Auch hier erfolgt das Einquetschen oder Einklemmen des Kontaktierdrahtes 6 in die Kerbe 7 des Anschlußstiftes 16 durch seitliche Krafteinleitung in der Richtung der Pfeile 8, 9.
Fig. 6 zeigt ein von Fig. 5 abgewandeltes Ausführungs­ beispiel, bei dem die Kerbe 7 in der Mantelfläche des Stiftes 16 liegt, so daß das Einquetschen oder Einklem­ men durch Krafteinwirkung senkrecht zur Oberfläche des Halbleiterkörpers 4 in der Richtung eines Pfeils 18 durchgeführt werden kann.
Fig. 7 zeigt die Kerbe 7 mit dem Kontaktierdraht 6 im Anschlußträger 2 in Einzelheiten. Wie aus Fig. 7 zu er­ sehen ist, wird der Kontaktierdraht 6 in das untere Ende der Kerbe 7 eingelegt. Anschließend erfolgt eine Kraft­ einwirkung in der Richtung der Pfeile 8 und 9. Dadurch wird das obere Ende der Kerbe 7 geschlossen, so daß der Kontaktierdraht 6 in die Kerbe 7 eingequetscht wird (vergleiche Fig. 8). Bei noch größerer Krafteinwirkung wird die Kerbe 7 vollständig geschlossen, und der Kon­ taktierdraht 6 wird in der Kerbe 7 mit dem Anschlußträ­ ger 2 verschweißt, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist.
Fig. 10 gibt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung an, bei dem ein Vorsprung 20 des Anschlußträgers 2 nach oben U-förmig gebogen ist. In diesen Vorsprung 20 wird der Kontaktierdraht 6 eingelegt. Dann erfolgt eine Krafteinwirkung in der Richtung der Pfeile 8, 9, wodurch der Anschlußdraht 6 zwischen dem Vorsprung 20 und dem Anschlußträger 2 eingequetscht oder mit diesem ver­ schweißt wird, wie dies Fig. 11 zeigt.
In Fig. 12 weißt ein bandförmiger Anschlußträger 2 eine Kerbe 7 auf, in der ein Kontaktierdraht 6 liegt. Ein Stempel 21 mit zwei Stempelspitzen leitet Kraft auf bei­ den Seiten der Kerbe 7 ein. Dadurch wird der Anschluß­ draht 6 in der Kerbe 7 durch Verstemmen mit dem An­ schlußträger 2 verbunden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Kontaktieren eines Halbleiterbauelements, bei dem unmittelbar zwischen einem Halbleiterkörper (4) und einem elektrischen Anschlußträger (2) ein Kontaktierdraht (6) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halblei­ ter-abgewandte Ende des Kontaktierdrahtes (6) durch formschlüssi­ ges Zuquetschen oder Verstemmen einer im Anschlußträger (2) vor­ handenen V-förmigen Kerbe (7) oder eines im Anschlußträger (2) vorhandenen V-förmigen Einschnitts (7) oder eines im Anschluß­ träger (2) vorhandenen U-förmigen Endes oder eines im Anschluß­ träger (2) vorhandenen U-förmigen Vorsprungs befestigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den An­ schlußträger (2) ein Material ohne Oberflächenveredelung verwen­ det wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für den Anschlußträger (2) ein Nichtedelmetall verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschluß­ stelle zwischen dem Kontaktierdraht (6) und dem Anschlußträger (2) zusätzlich verschweißt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschluß­ stelle zwischen dem Kontaktierdraht (6) und dem Anschlußträger (2) zusätzlich mittels Ultraschall-Schweißen oder Widerstand- Schweißen verschweißt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß­ träger (2) für die Befestigung des Kontaktierdrahtes (6) eine Nut (7) verwendet wird, die in einer anderen Ebene und in einer anderen Richtung liegt als die Oberfläche des Halbleiterkörpers (4).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontak­ tierdraht (6) vom Halbleiterkörper (4) zur Anschlußstelle im Anschlußträger (2) in einem Bogen geführt wird.
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