DE102008001671A1 - Elektrische Bondverbindungsanordnung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrische Bondverbindungsanordnung zwischen einer ersten elektrischen Kontaktfläche und einer zweiten elektrischen Kontaktfläche, mit mindestens einem ersten elektrischen Leiter, der auf mindestens eine der Kontaktflächen mittels mindestens einer ersten Bondverbindung gebondet ist. Hierbei ist mindestens ein weiterer, zweiter elektrischer Leiter (9), der auf den ersten elektrischen Leiter (8) mittels mindestens einer zweiten Bondverbindung (10, 13) gebondet ist, wobei die beiden Bondverbindungen (10) versetzt zueinander liegen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen, zwischen einer ersten elektrischen Kontaktfläche und einer zweiten elektrischen Kontaktfläche bestehenden Bondverbindungsanordnung.
Description
- Die Erfindung betrifft eine elektrische Bondverbindungsanordnung zwischen einer ersten elektrischen Kontaktfläche und einer zweiten elektrischen Kontaktfläche nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Stand der Technik
- Elektronische Schaltungen werden zunehmend in Leistungsbereichen eingesetzt, in denen hohe Ströme auftreten. Insbesondere im Automotive-Bereich sind Hochstrom-Anwendungen zunehmend verbreitet. Zur Zeit werden zur Übertragung von höheren Strömen zwischen elektronischen Schaltungen und Anschlussstellen für diese elektronischen Schaltungen, also beispielsweise zwischen einer Naked-Chip-Anwendung und der diese aufnehmenden Platine, Aluminium-Bändchen mit mehr oder weniger quadratischen Querschnitten in Ultraschallbondtechnik eingesetzt. Um eine hinreichend hohe Stromtragfähigkeit zu erreichen, müssen teilweise mehrere einzelne Bändchen nebeneinander gebondet werden, was zu erheblichen Einschränkungen der Layout- und Konstruktionsfreiheit hinsichtlich solcher Anwendungen und zu Platzproblemen führt. Überdies ist es teilweise nicht möglich, eine gewünschte Schaltung zu realisieren, da die entsprechend hoch stromstragfähige Anbindung mit derzeit im Stand der Technik zur Verfügung stehenden Mitteln nicht gelingt.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Bondverbindungsanordnung zwischen zwei elektrischen Kontaktflächen bereitzustellen, die bei einfacher Herstellung eine hohe Stromtragfähigkeit auf relativ geringem Bauraum gewährleistet.
- Offenbarung der Erfindung
- Hierzu wird eine elektrische Bondverbindungsanordnung zwischen einer ersten elektrischen Kontaktfläche und einer zweiten elektrischen Kontaktfläche vorgeschlagen, mit mindestens einem, ersten elektrischen Leiter, der auf mindestens eine der Kontaktflächen mittels mindestens einer ersten Bondverbindung gebondet ist. Es ist vorgesehen, dass mindestens ein weiterer, zweiter elektrischer Leiter auf den ersten elektrischen Leiter mittels mindestens einer zweiten Bondverbindung gebondet ist, wobei die beiden Bondverbindungen versetzt zueinander liegen. Die erste Kontaktfläche ist hierbei beispielsweise im Bereich des elektronischen Chips ausgebildet, wohingegen die zweite Kontaktfläche beispielsweise an einer platinenseitigen Kupferseite ausgebildet ist. Beide Kontaktflächen sind voneinander elektrisch isoliert und werden über die Bondverbindungsanordnung überbrückt. Hierzu wird der erste elektrische Leiter mittels der Bondverbindung auf mindestens einer der Kontaktflächen gebondet (an der anderen Kontaktfläche kann er beispielsweise auch auf andere Weise befestigt und elektrisch leitend verbunden sein). Neu gegenüber den im Stand der Technik bekannten Verbindungen ist, dass mindestens ein weiterer, zweiter elektrischer Leiter auf den ersten elektrischen Leiter mittels der zweiten Bondverbindung gebondet ist. Beide Bondverbindungen liegen hierbei versetzt zueinander. Dies bedeutet, dass die Bondverbindung, die den ersten elektrischen Leiter auf der jeweiligen Kontaktfläche fixiert und elektrisch verbindet, nicht unmittelbar an der zweiten Bondverbindung, die den zweiten elektrischen Leiter an der ersten Bondverbindung bondet, anliegt, um beim Aufbringen der zweiten Bondverbindung nicht ein Lösen der ersten Bondverbindung zu riskieren.
- In einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens einer der Leiter als Bändchenbond ausgebildet. Bändchenbonds sind im Stand der Technik bekannt, bevorzugt werden hier solche Bändchenbonds eingesetzt, die nicht, wie im Stand der Technik aber üblich, einen quadratischen Querschnitt aufweisen, sondern einen im Wesentlichen rechteckigen. Dies bringt im Verlaufe des Bondverfahrens prozesstechnische Vorteile, da die Bondverbindung einfacher und zuverlässiger hergestellt werden kann, wenn in Vertikalerstreckung eine geringere Querschnittsfläche zwischen Bondwerkzeug und Kontaktfläche vorliegt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der Bondverbindungen eine flächige oder eine linienförmige Bondverbindung. Die Bondverbindung zwischen dem Leiter und der Kontaktfläche wird demzufolge flächig oder auch linienförmig ausgeführt.
- Besonders bevorzugt liegen die Bondverbindungen an den Bändchenbonds als quer zur Bandlängserstreckung verlaufende Kontaktstreifen vor, die in Bandlängsrichtung betrachtet versetzt zueinander liegen. Also ist beispielsweise an dem ersten elektrischen Leiter, der als Bändchenbond ausgebildet ist, eine erste Bondverbindung, ein Bondfuß, ausgebildet und geringfügig beabstandet hierzu in seiner Bandlängserstreckung, ein weiterer, zweiter Bondfuß. Der zweite elektrische Leiter, der bevorzugt ebenfalls als Bändchenbond ausgebildet ist, ist auf dem ersten Bändchenbond mittels einer weiteren Bondverbindung angebondet, wobei diese Bondverbindung, der dritte Bondfuß, in einem Bereich zwischen dem am ersten Bändchenbond ausgebildeten ersten und zweiten Bondfuß liegt, so dass bei seiner Anbringung weder der erste noch der zweite Bondfuß des ersten Bändchenbonds wieder von der Kontaktfläche abgelöst wird.
- Bevorzugt sind die Bondverbindungen als Ultraschallbondverbindungen und/oder thermische Bondverbindungen ausgebildet. Es werden demzufolge bevorzugt im Stand der Technik bekannte, in den jeweiligen Produktionsstätten vorhandene Geräte und Werkzeuge eingesetzt, um die erfindungsgemäßen Bondverbindungsanordnungen herzustellen, so dass hier ohne nennenswerte Investitionen die Vorteile des erfindungsgemäßen Bondverbindungsanordnung genutzt werden können. Die Verfahrenstechnik wird softwaremäßig umgesetzt, wobei gegebene zwei Punkte, wie im Stand der Technik vorgesehen, um die weiteren zur Herstellung der Bondverbindungsanordnung benötigten Punkte, rechnerisch ergänzt werden.
- Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen, zwischen einer ersten elektrischen Kontaktfläche und einer zweiten elektrischen Kontaktfläche bestehenden Bondverbindungsanordnung, insbesondere wie vorstehend beschrieben, wobei mindestens ein erster elektrischer Leiter auf mindestens eine der Kontaktflächen mittels mindestens einer ersten Bondverbindung gebondet ist. Dabei ist ein weiterer Schritt vorgesehen, in dem mindestens ein weiterer, zweiter elektrischer Leiter auf den ersten elektrischen Leiter mittels mindestens einer zweiten Bondverbindung derart gebondet wird, dass die beiden Bondverbindungen versetzt zueinander liegen.
- Bevorzugt wird das Verfahren in einer solchen Art und Weise ausgeführt, dass folgende Schritte durchgeführt werden:
- – Bonden des ersten elektrischen Leiters unter Ausbildung der ersten Bondverbindung auf der ersten elektrischen Kontaktfläche;
- – Anbringen einer zweiten Bondverbindung auf demselben elektrischen Leiter, wobei diese zweite Bondverbindung versetzt zur ersten Bondverbindung liegt;
- – Aufbonden des weiteren zweiten elektrischen Leiters auf den ersten elektrischen Leiter mittels einer weiteren, dritten Bondverbindung, wobei diese versetzt zu der ersten und der zweiten Bondverbindung liegt, die am ersten elektrischen Leiter ausgebildet sind.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.
- Bevorzugt werden die Bondverbindungen in Längserstreckung der elektrischen Leiter versetzt zueinander ausgebildet, also gewissermaßen in sequentieller Abfolge. Hierdurch wird sehr zuverlässig vermieden, dass sich bereits bestehende Bondverbindungen beim Aufbonden einer der Folgenden Bondverbindungen wieder lösen.
- Besonders bevorzugt werden die Bondverbindungen so ausgebildet, dass die dritte Bondverbindung, in Längserstreckung betrachtet, zwischen der ersten und der zweiten Bondverbindung gelegt wird. Die erste und die zweite Bondverbindung liegen demzufolge, als erster und zweiter Bondfuß, beabstandet hintereinander am ersten Leiter, wobei sie den ersten Leiter mit der ersten Kontaktfläche elektrisch verbinden und fixieren. Auf den ersten elektrischen Leiter wird mittels der dritten Bondverbindung der zweite elektrische Leiter aufgebondet, wobei die dritte Bondverbindung in Längserstreckung betrachtet zwischen der ersten und der zweiten Bondverbindung liegt. So lässt sich eine sehr gute Stromtragfähigkeit bei hoher Prozesssicherheit der Fertigung erreichen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne aber hierauf beschränkt zu sein. Wie bereits beschrieben, liegt die weitere, dritte Bondverbindung versetzt zur ersten und zweiten Bondverbindung, die am ersten elektrischen Leiter ausgebildet sind.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Es zeigt die
- Figur eine Bondverbindungsanordnung mit zwei elektrischen Leitern.
- Ausführungsform(en) der Erfindung
- Die Figur zeigt eine Bondverbindungsanordnung
1 zwischen einer ersten elektrischen Kontaktfläche2 und einer zweiten elektrischen Kontaktfläche3 . Die erste elektrische Kontaktfläche2 ist hierbei beispielsweise einem Halbleiterbaustein4 zugehörig, wohingegen die zweite elektrische Kontaktfläche3 eine Kupferfläche5 zur Schaltungskontaktierung ist. Zwischen den elektrischen Kontaktflächen2 ,3 sind elektrische Leiter6 , nämlich Bändchenbonds7 , zur Herstellung der Bondverbindungsanordnung1 angeordnet. Die Bändchenbonds7 sind auf den elektrischen Kontaktflächen2 ,3 aufgebondet, insbesondere mittels Ultraschall- oder Thermobonding. Von den elektrischen Leitern6 wird einer, nämlich der erste elektrische Leiter8 , zuerst aufgebracht, wohingegen der zweite elektrische Leiter9 nicht auf die elektrischen Kontaktflächen2 ,3 aufgebondet wird, sondern auf den ersten elektrischen Leiter8 . Der erste elektrische Leiter8 wird auf der ersten elektrischen Kontaktfläche2 mittels zwei Bondverbindungen10 , die jeweils Bondfüße11 ausbilden, aufgebracht, nämlich einer ersten Bondverbindung12 und einer zweiten Bondverbindung13 , wobei diese, in Längserstreckung l des ersten elektrischen Leiters8 betrachtet, versetzt, nämlich in Längserstreckung versetzt, zueinander liegen. Sodann wird der zweite elektrische Leiter9 auf den ersten elektrischen Leiter8 aufgebondet, nämlich mit einer dritten Bondverbindung14 in einen Zwischenverbindungsbereich15 aufgebondet. Demzufolgen liegen die erste Bondverbindung12 und die zweite Bondverbindung13 zueinander in Längserstreckung l des ersten elektrischen Leiters8 zueinander beabstandet, wodurch zwischen ihnen der Zwischenverbindungsbereich15 ausgebildet wird, auf den die dritte Bondverbindung14 des zweiten elektrischen Leiters9 aufgebracht wird. Das Aufbringen der Bondverbindungen10 erfolgt durch ein Bondwerkzeug16 , das hier nur ganz schematisch dargestellt ist. Entsprechend wird an der zweiten elektrischen Kontaktfläche3 verfahren. Auf diese Weise lässt sich mit aus dem Stand der Technik bekannten Bondwerkzeugen16 eine hochstromtragfähige, kostengünstige Bondverbindungsanordnung1 herstellen, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten Bauraumprobleme und Prozessprobleme durch Verwendung großer Querschnittshöhen (insbesondere durch quadratische Querschnitte) der elektrischen Leiter vermieden werden. In vorteilhafter Weise wird durch die versetzt und beabstandet zueinander liegende Anordnung der Bondverbindungen10 , nämlich der ersten Bondverbindung12 und der zweiten Bondverbindung13 , hinreichend Raum geschaffen für den Zutritt des Bondwerkzeugs16 , insbesondere auch für das hier nicht dargestellte Abtrennen/Abschneiden des endlos zugeführten Materials der elektrischen Leiter6 . Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei Herstellung der dritten Bondverbindung14 am ersten elektrischen Leiter8 bei Aufbringung des zweiten elektrischen Leiters9 keine Beschädigung entsteht, wodurch die vollautomatische Serienproduktion mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit ermöglicht wird. Insbesondere bei Herstellung der Bondverbindungsanordnung1 über integrierte Bondwerkzeuge16 , die das Material der elektrischen Leiter6 in Endlosweise zuführen, die Bondverbindungen10 vornehmen und das Material des jeweiligen elektrischen Leiters6 abschneiden, ist diese Anordnung sehr sinnvoll, weil eine mechanische Beschädigung bereits durchgeführter Bondverbindungen10 , insbesondere der ersten und zweiten Bondverbindung12 ,13 , beim Abschneiden des Materials des elektrischen Leiters6 , nämlich des zweiten elektrischen Leiters9 , nach Herstellung der dritten Bondverbindung14 verhindert wird; ebenso werden unerwünschte thermische oder Ultraschall-Einflüsse verhindert oder zumindest minimiert.
Claims (9)
- Elektrische Bondverbindungsanordnung zwischen einer ersten elektrischen Kontaktfläche und einer zweiten elektrischen Kontaktfläche, mit mindestens einem, ersten elektrischen Leiter, der auf mindestens eine der Kontaktflächen mittels mindestens einer ersten Bondverbindung gebondet ist, gekennzeichnet durch mindestens einen weiteren, zweiten elektrischen Leiter (
9 ), der auf den ersten elektrischen Leiter (8 ) mittels mindestens einer zweiten Bondverbindung (10 ,13 ) gebondet ist, wobei die beiden Bondverbindungen (10 ) versetzt zueinander liegen. - Bondverbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Leiter (
6 ) als Bändchenbond (7 ) ausgebildet ist. - Bondverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Bondverbindungen (
10 ) eine flächige oder eine linienförmige Bondverbindung (10 ) ist. - Bondverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bondverbindungen (
10 ) an den Bändchenbonds (7 ) als quer zur Bandlängserstreckung verlaufende Kontaktstreifen ausgebildet sind, die – in Bandlängsrichtung gesehen – versetzt zueinander liegen. - Bondverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bondverbindungen (
10 ) als Ultraschallbondverbindungen und/oder thermische Bondverbindungen ausgebildet sind. - Verfahren zur Herstellung einer elektrischen, zwischen einer ersten elektrischen Kontaktfläche und einer zweiten elektrischen Kontaktfläche bestehenden Bondverbindungsanordnung, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein erster elektrischer Leiter auf mindestens eine der Kontaktflächen mittels mindestens einer ersten Bondverbindung gebondet wird, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens ein weiterer, zweiter elektrischer Leiter auf den ersten elektrischen Leiter mittels mindestens einer zweiten Bondverbindung derart gebondet wird, dass die beiden Bondverbindungen versetzt zueinander liegen.
- Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Schritte: – Bonden des ersten elektrischen Leiters unter Ausbildung der ersten Bondverbindung der ersten elektrischen Kontaktfläche, – Anbringen der Bondverbindung auf dem selben elektrischen Leiter, wobei diese zweite Bondverbindung versetzt zur ersten Bondverbindung liegt, – Aufbonden des weiteren, zweiten elektrischen Leiters auf den ersten elektrischen Leiter mittels einer weiteren Bondverbindung, wobei diese versetzt zu der ersten und der zweiten Bondverbindung liegt, die am ersten elektrischen Leiter ausgebildet sind.
- Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bondverbindungen in Längserstreckung der elektrischen Leiter versetzt ausgebildet werden.
- Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Bondverbindung – in Längserstreckung betrachtet – zwischen der ersten und der zweiten Bondverbindung ausgebildet wird.
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