DE3112507A1 - Systemtraeger - Google Patents

Systemtraeger

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DE3112507A1
DE3112507A1 DE19813112507 DE3112507A DE3112507A1 DE 3112507 A1 DE3112507 A1 DE 3112507A1 DE 19813112507 DE19813112507 DE 19813112507 DE 3112507 A DE3112507 A DE 3112507A DE 3112507 A1 DE3112507 A1 DE 3112507A1
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DE
Germany
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aluminum
approx
galvano
electrolyte
carrier
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Withdrawn
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DE19813112507
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English (en)
Inventor
Siegfried Dipl.-Chem. Dr. 8552 Höchstadt Birkle
Klaus Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Stöger
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/42—Electroplating: Baths therefor from solutions of light metals
    • C25D3/44—Aluminium
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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    • H01L21/4814—Conductive parts
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L24/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
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    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item

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Description

■ι
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München VPA 81 P 7 5 2 6 DE
Systemträger
Die Erfindung betrifft Systemträger beschichtet mit Ga1vano-AIuminium.
Es ist bekannt, Systemträger aus Messing oder Kupfer-Eisen-Legierungen galvanisch zu versilbern oder zu vergolden. Solche Edelmetallbeschichtungen sind teuer. Bei Silberoberflächen sind ferner die AnlaufVerfärbungen von Nachteil. Es ist ferner bekannt, die Systemträger mit Aluminium zu bedampfen. Nur im letzteren Fall ist durch Ultraschallschweißen eine Befestigung und Kontaktierung bei elektronischen Bauelementen möglich.
Ferner ist bekannt, elektrisch leitfähige Werkstücke mit einer schützenden Haut von reinem Aluminium zu überziehen. (Elektrotechnik 51, H. 24, Seiten 36 und 37). Es ist auch bereits auf Metallen und leitfähigen Materialien eine haftfeste galvanische Abscheidung eines besonders reinen Aluminiums "Galvano-Aluminium" genannt, möglich. (Bull.ASE 63 (1972) 11, Seiten 596 und 597). In der DE-OS 2 732 687 sind lösbare elektrische Kontakte beschrieben, wobei die Oberfläche der Kontaktteile mit Galvano-Aluminium beschichtet ist.
Das Aufdampfaluminium hat jedoch den gravierenden Nachteil in dickeren Schichten)5 μΐΐι nicht mehr haftfest abgeschieden werden zu können. Gerade solche Schichtdicken eignen sich aber gut für die Ultraschallthermokompression. Dünnere Aufdampfaluminiumschichten sind für eine Ultraschallschweißung dieser Art weniger ge-
Wb 2 Gr / 26.3.1981
- js^ VPA 81 P 7 5 2 6 DE
geeignet. Die Struktur von Galvano-Aluminium-Beschichtungen bekannter Art erwies sich für viele Kontaktierungen und Fixierungen als nicht hinreichend geeignet.
Aufgabe der Erfindung sind mit Ultraschall leicht anregbare Beschichtungen bei Systemträgern, insbesondere solchen der Halbleitertechnik. Die Schichten sollen insbesondere für die Ultraschallthermokompression geeignet sein.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung in der Galvano-Aluminium-Beschichtung die Aluminiumkristalle senkrecht zur Oberfläche des Trägers ausgerichtet sind und bei einer Schichtdicke von ca. 5 um eine Oberflächenrauhigkeit zwischen 2 und 5 μπι aufweisen. Die senkrecht aus der Oberfläche austretenden Aluminium-Kristalle sind pyramidenförmig mit nach oben gerichteter Spitze. Die erfindungsgemäßen Beschichtungen zeichnen sich durch besonders gute Verzahnung mit dem zu bondenden Bauelement aus. Auch sind die ausgezeichneten Kontakteigenschaften und die Korrosionsfestigkeit hervorzuheben.
Geeignete zu beschichtende Materialien sind Messing, Tombak, Bronze, Neusilber, Stahl, Eisennickel- und Eisenkupferlegierungen.
Für die Beschichtung geeignete Vorrichtungen sind beispielsweise in der DE-PS 25 37-256 und in der deutschen Patentanmeldung Aktenzeichen P 30 23 827.8 (VPA 80 P 7092), beschrieben.
81 P7526DE
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Beschichten von Systemträgern. Erfindungsgemäß werden diese in einem aprotischen und sauerstoffreien aluminiumorganischen Elektrolyten der allgemeinen Formel M[Al0(C1H,.) ,] X · η Mol aromat. Kohlenwasserstoff, worin M Na+; K+ oder ein quartäres Oniumion mit N als Zentralatom ist und R Methyl oder Äthyl, X Fluorid oder Chlorid und η eine Zahl zwischen 2 bis 4 bedeuten kann bei einer Stromdichte von 2,5 bis 5 A/dm2 und 80 bis 95 0C Badtemperatur galvanisch mit Aluminium beschichtet. Als besonders geeignet hat sich ein aluminiumorganischer Elektrolyt der Formel
3 bis 7 Mol Toluol erwiesen.
Gemäß der Erfindung beschichtete Systemträger sind beispielsweise TO-Böden für Transistoren bzw. DIL-Bänder zur Befestigung von diskreten Halbleitern oder integrierten Schaltkreisen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
FIG 1 TO-Böden, wobei 1, 2 und 3 die Anschlüsse für den Transistor sind. 3 dient gleichzeitig als Fixierfläche 4.
Das Metallgehäuse mit den beiden Durchführungen für die Anschlußdrähte 1 und 2 ist mit 5 bezeichnet. Die Drähte sind in ein Harz 6 eingegossen. Die auf den Anschlüssen 1,2,3 und 5 aufgebrachte Galvano-Aluminium-Schicht ist jeweils mit 7 bezeichnet.
FIG 2 zeigt einen Systemträger. Bei diesen dienen die Anschlüsse 11, 12 und 13, die teilweise mit Galvano-Aluminium 14 beschichtet sind einerseits zur Fixierung des Halbleiterbauelements 15 und andererseits zu dessen elektrischer Kontaktierung.
81 P752 6DE
Die Erfindung wird weiterhin durch die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1:
Bei einer sogenannten TO-Bodenplatte mit 3 Anschlußdrähten, wie sie für die Herstellung von Transistoren verwendet werden, werden die Stirnseiten der Drahtenden - die zur Ultraschall-Schweißung dienen - mit ca. 5 μΐη Galvano-Aluminium beschichtet.
Hierzu wird der TO-Boden mit seinen Anschlußdrähten so in eine Metallschiene eingeklemmt, daß die Drahtenden für die Ultraschall-Schweißung freibleiben. Danach werden die zu aluminierenden Kontaktflächen - wie in der Galvanik üblich - in verdünnter Säure schwach gebeizt und kathodisch entfettet. Nach dem Spülen in Wasser wird das Teil durch Tauchen in einer Freonentwässerungsanlage entwässert bzw. getrocknet und anschließend in eine Aluminierapparatur gemäß DE-PS 25 37 gegeben.
Die darauffolgende galvanische Aluminierung, ist durch folgende Kenngrößen charakterisiert:
AL-Elektrolyt Na[Al2(C2H5J6]P · 3 mol Toluol
Elektrolyttemperatur ca. 90 0C Kathoden-Anoden-Abstand ca. 10 cm; Kathodenbewegung
Abscheidungsfrequenz Taktzeit mittlere Stromdichte Abscheidungszeit Aussehen der Kristalle
15 cm/sec.
ca. 10 Hz
4 : 1
ca. 2,5 A/dm2 ca. 10 min pyramidenförmig
VPA 81 P7526DE
Die mit Aluminium beschichteten Stirnseiten der Drahtenden lassen sich gut bondern.
Beispiel 2;
Bei einem Systemträgerband, bestehend aus Messing, Neusilber oder einer Eisenkupfer-Legierung, wie es zum Bonden für integrierte Schaltkreise verwendet wird, sind die Chipauflageflächen und die Anschlußfahnen mit ca. 2 Galvano-Aluminium zu beschichten. Hierbei wird für die galvanische Aluminierung eine Banddurchlaufzelle verwendet, wie sie in Patentanmeldung Aktenzeichen P 30 23 827.8 (VPA 80 P 7092) beschrieben ist.
Nach einer in der Galvanik üblichen Vorbehandlung - Beizen, kathodisches Entfetten - wurde das Band im Geradeausdurchzug zunächst in einer Art Schleusenkammer entwässert und dann aluminiert.
Die charakteristischen Kenngrößen sind:
Al-Elektrolyt
Elektrolyttemperatur Kathoden-Anoden-Abstand Bandgeschwindigkeit Elektrolytge schwindigke it mittlere Stromdichte Expositionszeit Aussehen der Al-Schicht
KtAl
7 mol Toluol
2 (C2H5J6]F
ca. 90 0C 2 cm
2 m/min,
ca. 0,5 m/sec. ca. 5 A/dm2 2 min.
hellglänzende (?) pyramidenförmige Kristalle
3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (3)

  1. Patentansprüche
    il Systemträger, insbesondere für Halbleiter beschichtet mit Galvano-Aluminium, dadurch gekennzeichnet , daß in der Galvano-Aluminium-Beschichtung die Aluminiumkristalle senkrecht zur Oberfläche des Trägers ausgerichtet sind und bei einer Schichtdicke von ca. 5 um eine Oberflächenrauhigkeit zwischen 2 und 5 um aufweisen.
    10
  2. 2. Verfahren zur Beschichtung von Systemträgern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemträger in einem aprotischen und sauerstoffreien aluminiumorganischen Elektrolyten der allgemeinen Formel MtAl2(C2Hc)6]X · η Mol aromat. Kohlenwasserstoff, worin M Na+; K+ oder ein quartäres Oniumion mit N als Zentralatom ist und R Methyl oder Äthyl, X Fluorid oder Chlorid und η eine Zahl zwischen 2 bis 4 bedeuten kann, bei einer Stromdichte von 2,5 bis 5 A/dm2 und 80 bis 95 0C Badtemperatur galvanisch mit Aluminium beschichtet werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, d adurch gekennzeichnet , daß ein aluminiumorganischer
    Elektrolyt der Formel Na[Al2(C3H5)g]F · 3 bis 7 Mol Toluol verwendet wird.
DE19813112507 1981-03-30 1981-03-30 Systemtraeger Withdrawn DE3112507A1 (de)

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EP (1) EP0062778A1 (de)
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