DE1514883A1 - Verfahren zur serienmaessigen Herstellung von Halbleiterbauelementen - Google Patents

Verfahren zur serienmaessigen Herstellung von Halbleiterbauelementen

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DE1514883A1 DE19651514883 DE1514883A DE1514883A1 DE 1514883 A1 DE1514883 A1 DE 1514883A1 DE 19651514883 DE19651514883 DE 19651514883 DE 1514883 A DE1514883 A DE 1514883A DE 1514883 A1 DE1514883 A1 DE 1514883A1
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Description

15 U 8
T e 1 e f u η k e n Patentverwertungsgesellschaft
niob ο Η,
Ulm / Donau, Elisabethenstr. 3
Heilbronn, den I3.I0.I965 FE/PT-Ma/R HN 52/65
"Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von Halbleiterbauelementen"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von Halbleiterbauelementen, mit dessen Hilfe eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen auf rationelle Weise kontaktiert werden könnenο
Es wurde bereits früher der Vorschlag gemacht, mittels metallischer, leiternförmiger Kontaktierungsstreifen Halbleiterbauelemente serienmäßig herzustellen. Bei diesem Verfahren sind für jedes Element soviele Kontakt!erungssprossen bzw. Sprossenteile vorgesehen, wie diesesElement zu kontaktierende Elektroden aufweist. Der Halbleiterkörper wird dabei auf eine Sprosse aufgelötet, und die übrigen Elektroden werden mit Hilfe dünner Drähte mit benachbarten Sprossen elektrisch leitend verbunden. Nach der Kontaktierung wird ein Holmen entfernt,,und die Halbleiterelemente werden durch Eintauchen der Streifen in Kunststoff eingebettet. Dieses an sich vorteilhafte Verfahren hat noch einige Mängel, die zur Entwicklung eines neuen Verfahreis Anlaß geben. So besteht bei diesem früher vorgeschlagenen Verfahren die Gefahr,
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daß im Laufe des Fertigungsverfahrens die sehr dünnen Blechteile des Kontaktierungsstreifens verbogen oder abgerissen werden. Diese Gefahr besteht besonders dann, wenn ein Kontaktierungsstreifen verwendet wird, bei dem für jedes zu kontaktierende Element eine oder mehrere aufgetrennte Sprossen vorgesehen sind, wobei dann jedes Sprossenteil zur Kontaktierung einer anderen Elektrode dient,, Bei einem so ausgebildeten Kontaktierungsstreifen sieht das Verfahren vor, daß nach der Kontaktierung der Halbleiterelemente der Streifen in Einzelelemente enthaltende Stücke zerteilt wird, und daß jeweils die Sprossen bzw. die Spreesenteile eines solchen Teilstückes auf die Sockeldur ch-, führungen eines Gehäusesockels aufgeschweißt werden. Erst danach werden dann die die Sprossen verbindenden Holmenteile entfernt. Hier wirkt sich nachteilig aus, daß die Elektroden bis zum Abtrennen der Holmenteile kurzgeschlossen sind, so daß die Halbleiterbauelemente erst nach ihrer vollständigen Fertigstellung auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden können.
Außerdem wurde vor kurzem ein Verfahren zum drahtfreien Kontaktieren von Halbleiterelementen vorgeschlagen, bei dem auf eine aus Isoliermaterial bestehende Oberfläche eines Gehäusesockels Kontaktierungsinseln aufgebracht werden, die so angeordnet sind, daß ein Halbleiterkörper mit seinen auf einer Oberflächenseite aus dem Halbleiterkör-
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per herausragenden Elektroden auf die Inseln aufgelegt und mit diesen verlötet werden kann.
Dieses gleichfalls vorteilhafte Verfahren eignet sich besonders gut für die Fertigung von kleinen Serien« Es ist im Gegensatz zum erstgenannten Verfahren weniger für die Massenfertigung geeignet, da hier jeder Gehäusesockel gesondert mit Kontaktierungsinseln versehen werden muß.
Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen vorgeschlagen, das die Vorteile der beiden angeführten Verfahren vereinigt und deren Nachteile aus-. schließt. Dieses erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß ein zur Kontaktierung einer Vielzahl von Halbleiterelementen dienender streifen- oder plattenförmiger Kontaktierungskörper aus nichtleitendem Material mit Aussparungen zur Aufnahme von Elektrodenzuleitungen versehen wird, daß auf den Kontäktierungskörper metallische, an die Aussparungen angrenzende Kontaktierungsinseln aufgebracht und mit den durch die Aussparungen geführten Elektrodenzuleitungen elektrisch leitend verbunden werden, daß die Elektroden der Halbleiterkörper mit den Kontaktierungsinseln sperrschichtfrei kontaktiert werden, und daß anschließend der Kontäktierungskörper in Einzelelemente enthaltende Stücke zerteilt wird.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß ein einziger, zusammenhängender und stabiler Kontaktierungskörper zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen verwendet werden kann. Außerdem sind bei diesem Verfahren die Kontaktierungssteilen nie kurzgeschlossen, so daß die Elemente in jeder Fertigungsphase auf ihre Funktion überprüft werden können. Das Verfahren eignet sich auch besonders vorteilhaft zur Herstellung sehr kleiner Transistoren. Dazu werden durch Lochaussparungen im Kontaktierungskörper sockellose Elektrodenzuleitungen geführt und mit den Kontaktierungsinseln verlötet. Die Halbleiterkörper werden auf ihnen zugeordnete Kontaktierungsinseln aufgelötet und die restlichen Elektroden werden mit zugehörigen, den Halbleiterkörpern benachbarten Kontaktierungsinseln mittels dünner Drähte elektrisch leitend verbunden. Anschließend wird der ganze Kontaktierungskörper mit Kunststoff überzogen, so daß die kontaktiert'en Elemente nun nach allen Seiten gegen äußere Einflüsse geschützt sind. Danach muß der Kontaktierungskörper noch in Einzelelemente, enthaltende Stücke zerschnitten oder zersägt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Verbiegungen bestimmter Kontaktierungsteile ausgeschlossen, so daß bei diesem Verfahren der fertigungsbedingte Ausschuß sehr niedrig gehalten werden kann. Die Kontaktierungsinseln werden
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auf den Kontaktierungskörper aus nichtleitendem Material aufgedampft oder mit Hilfe des Siebruckverfahren aufgebracht. Da der Kontaktieruhgskörρer selbst sehr stabil ist, werden außer den feinen Koiitaktierungsdrähten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keinerlei empfindliche und leicht zerstörbare Teile mehr verwendet.
Es können' mit dem erfindungsgemäßeti Verfahren auch vorteilhaft handelsübliche Halbleiterbauelemente in Gehäusen serienmäßig hergestellt werden. Dazu werden durch Lochaus sparüngen in den Kontaktierungsstreifen Sockeldurchführungen von Gehäusesockeln gesteckt und mit den KontaktierüngsinseXn auf dem Streifen verlötet. Bei dem früher vorgeschlagenen Kontaktierungsverfahren mit leiteiiförmx.gen Kontaktierungsstreif en, mußten die KontaJktierungssprbssen auf die Sockeldurchführungen aufgeschweißt werden. ": " ' "; -''''"' · * " ' ' " —
Die Erfindung soll noch anhand zweier Ausführüngsbeispiele näher erläutert werden.
Figur i -"3 zeigt einen streifenförmigen Kontaktierungskörper aus *ei!rieBraiciitleitendem Biateriäi und erläutert das Verfahren zur* Her st eil üng von geliäus eüiris chi Ö s s enen Tr ans is t or en.
Figur' k zeigt einen K.ontaktierungsstreifen mit seitlichen Einkerbungen zur Aufnahme von Elektrodenzuleitungen.. In Figur .5 ist eine Weiterbildung des Kontaktierungs-Streifens nach Figur 1 dargestellt. ......
Figur 6 - .8, zeigt die Herstellung von Subminiaturtransistoren mit Hilfe, eines plattenförmigen Kontaktierung^leöir-. pers. .-■ - . -t --- - .- . . - ......,- .--.--.- v.,.,...
Der in Figur,! dargestellte streifenf ärmige Ko nt,a kt ierungs ~ körper dient zur Kontaktierung von Trans istor elementen,-,. insbesondere von Planar trans is tpren. Mit einem solchen ,. , Streifen,, von dem die Figur 1 nur ein Stück zeigt,, ikönnen je nach Länge des Streifens und nach den Fertigungsein- , . „ richtungen eine Vielzahl von Transistorelementen kontaktiert werden. Dieser Streifen 1 aus Keramik, aus Beryl-. liumoxyd oder aus einem anderen geeigneten isolierend;en und gut wärmeableitenden Material weist Graben 2 auf, die die einzelnen für die .Kontaktierung der Transistoren vorgesehenen Steifenteile begrenzen. Diese Gräben 2 dienen als Orientier-ungsstellen, erleichteren den Weitertransport des Streifens von einer Fertigungsstelle zu anderen und ... geben dem Streifen an den, Fertigungssteilen einen besonders guten öalrtJvwenn die Uöterlage des. Streif ens in ,die ,Gräben ,. ,. passende Erhöhungen aufweist« Die. Grab.en .werden vorteilvhaft.. :.
von beiden Seiten .in die,Streifen eingebracht, sei es durch ,
oder
Atzen Fräsen und müssen so tief sein, daß im entsprechenden
O.L>. , , ονί5Γ.,.. - 7. - ■ 9 0 9 8 8Γ2 7 0 6 6 7
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Fertigungsstadium die zwischen den Kontaktierungsstücken liegenden Zwischenstücke 3 leicht entfernt werden können« Bei der Verwendung von Keramikstreifen wird man die Gräben und andere etwa erfoderliche Aussparungen vor dem Brennen der Streifen in die weiche Keramikmasse einbringen. Bei der Verwendung gießbarer Stoffe muß die Gußform entsprechend ausgebildet sein. Wenn, wie im angeführten Bei- : spiel angenommen wurde, Transistoren hergestellt werden sollen, so sind in den Streifen für jedes zu kontaktierende Element drei Löcher zur Durchführung von Elektrodenzuleitungen einzubringen. Diese Löcher 4, 5 und 6 können auch während des Kontaktiervorganges zur Transportierung des Streifens in den Fertigungsgeräten vorteilhaft verwendet werden.
In Figur 2 ist der Kontaktierungsstreifen dargestellt, nachdem metallische, die Lochaussparungen umschließende Kontaktierungsinseln 7» 8 und 9 aufgedampft, galvanisch abgeschieden oder nach dem Siebdruckverfahren aufgebracht wurden. Diese Kontaktierungsinseln bestehen in der Regel aus Gold, aus einer Goldlegierung oder aus Aluminium und müssen ein sperrschichtfreies Kontaktieren bei möglichst niederen Temperaturen ermöglichen. Auf die Kollektor-Kontakt ierungs ins el 8 wird der Halbleiterkörper Io vom Leitungstyp der Kollektorzone aufgelötet. Die übrigen EMctroden des Halbleiterkörpers, die Basis- und die Emitter-
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elektrode werden mittels dünner Drähte 11 und 12 mit den zugehörigen Kontaktierungsinseln 7 und 9i beispielsweise durch Anbonden der Drähte elektrisch leitend verbunden.
, In Figur 3 wird gezeigt, wie die aufbauseitigen Enden der Sockeldurchführungen 13, I^ und 15 von Gehäusesockeln 17
' durch die Lochaussparungen in den Kontaktierungstreifen gesteckt und mit den Kontaktierungsinseln verlötet werden. Da die metallischen Kontaktierungsinseln die Lochaussparungen im Streifen umschließen, legt man nach dem Durchstecken aller S ο ekel durchführung en kleine Lotringe 1.6 um die Sockeldurehführungen auf die Kontaktierungsinseln und verlötet beide Teile anschließend in einem Durchlaufofen. Zur Seperation der Halbleiterbauelemente müssen noch
die zwischen den Elementen liegenden Zwischenstücke 3 aus dem Kontaktierungsstreifen herausgebrochen werden. Diese Teile können mit. Hilfe eines geeigneten Stempels heraus-( geschlagen werden, sie können auch herausgeschnitten oder gesägt werden. Nach dem Verschluß der fertig kontaktierten und vereinzelten Halbleitersysteme mit Gehäusekappen sind die Transistoren betriebsfertig.
Der bisher b'eschri bene Kontaktierungsstreif en wird bei. den heute üblichen Transistorgrößen etwa kaaa breit sein und muß daher zur Aufnahme der Sοekeldurchführungen entsprechend kleine Löcher mit etwa o,5 nun Durchmesser aufweisen. Um das
_ Q —
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15 UfS
Verfahren noch weiter zu vereinfachen, kann auf diese Lochaussparungen auch ganz verzichtet werden, und es wird dann ein Kontaktierungsstreifen mit der in Figur k dargestellten Form verwendet. Bei diesem Streifen sind für die Sοekeldurchführungen der in Figur 3 dargestellten Gehäusesockel 17 satlich in den Streifen Einkerbungen l8 eingebracht worden. Diese Einkerbungen l8 lassen sich etwas einfacher herstellen, als sehr kleine Löcher, da sie eingefräst oder in die weiche Keramikmasse eingebracht werden können 9 Die aufgedampften oder aufgedruckten Kontaktierungsinseln grenzen wieder an die Einkerbungen an, so daß auch bei diesem Streifen, der schmäler als der in den voranstehenden Zeichnungen beschriebene Streifen mit Lochaussparungen sein wird, die Kontaktierungsinseln xait Hilfe eines Lotes mit den in die Einkerbungen eingefügten SoekeXdurchführungen verlötet werden können.
In Figur 5 wird in der Draufsicht noch eine erf indungsggn äße Weiterbildung des in Figur 1 dargestellten Kontaktierungsstreif ens gezeigt. Bei diesem Streifen sind die die Einzelelemente begrenzenden Gräben 2 zur Anpassung an die Form der in Figur 3 dargestellten Gehäusesockel 17 abgerundet. Überstehende und daher störende Kanten und Ecken werden durch einen so ausgebildeten Streifen vermieden. Auch bei diesem Streifen werden nach dem Aufsetzen des Streifens auf
- Io -
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- Io -
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die Sockel durchführungen zylindrischer- Gehäusesockel die zwischen den Elementen liegenden beidseitig konvexen Zwischenstücke 3, beispielsweise durch Herausschalgen entfernt.
Die Figuren 6V 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungs- . beispiel für das erfindung«gemäße Verfahren. In Figur 6 werden der Einfachheit halber mehrere Fertiguiiigszustände in einer Figur dargestellt. Eine ebene Kontaktierungs-
V.
platte 19 ist so aas gebildet, daß auf ihr sowohl in der Längsw. als auch in der Querrichtung Halbleiterelemente kontaktiert werden können. Die Platte kann auch bei diesem Beispiel, um die spätere Zerteilung der Platte zu erleichtern, mit in die Platte eingeätzten oder eingefrästen Gräben anstelle der,in der Figur 6 eingetragenen Trennlinien 21 versehen werden..In die Platte werden, wie auch bei der oben beschriebenen. Streifentechnik Lochaussparungen 4, 5 und 6 eingebracht, es werden die Aussparunge» umschließende metallische Kontaktierungs ins ein 7 , 8 und 9 aufgebracht und die, Halbleiterkörper to werden auf die zugeordneten Kontaktierungsinseln aufgelötet und. ihre Elektroden -.m-it den -benachbarten Kontaktierungsinseln mittels dünner. Drähte 11 und 12 elektrisch leitendL verbunden.,.. Zur Hersteilung-von SubminiMturtransistoren werden dann durch die -tochaussmarungeji; k>, ?5 und-6 Sockelloee, Ele,kt.r.o-.. denzuleitungen 13, Ik und I5 geführt und mit den Kontak:- ; ,..., tierungsinseln 7, 8 und 9 mittels kleiner, um die Elektrodenzuleitungen gelegter Lotringe im Durchlaufofen verlötet.
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Anschließend wird die Platte, wie Figur 7 zeigt, zum Schütze der Elemente gegen alle äußeren Einflüsse mit Kunststoff beispielsweise mit Epoxydharz überzogen. Nun ist die Platte noch so zu zerteilen, daß wie in Figur 8 dargestellt, einzelne Subminiaturtransistoren entstehen, die aus einem Stück 19a der Eontaktierungsplatte, den mit den Elektroden des Halbleitersystems verbundenen Elektrodenzuleitungen 13» I^ und 15 und aus der das System abschließenden und schützenden festen Kunststoffschicht 2o bestehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf alle Halbleiterbauelemente , selbst, auf integrierte Schaltungen angewendet werden. Die Kontaktxerungsstrexfen oder Platten müssen dann nur soviele Kontaktierungsinseln und Ausaparungen zur Durchführung von Elektrodenzuleitungen aufweisen, wie das Halbleiterbauelement zu kontaktierende Elektroden aufweist. Das geschilderte Verfahren kann auch derart weiterentwickelt werden, daß die dünnen Verbindungsdrähte zwischen Elektroden und Kontaktierungsinseln hinfällig werden. Zu diesem Zweck werden die Kontaktierungsinseln so ausgebildet, daß der Halbleiterkörper mit seinen an einer Oberflächenseite aus dem Halbleiterkörper herausragenden Elektroden direkt auf die Kontaktierungsinseln aufgelegt und mit diesen verlötet werden kann.
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Claims (1)

  1. P a t e xt t a η s ρ r ü © to e
    T) ^e^ah^en zur serienmäßigen Her st el lung vom Halbleiter j&adursfe gejsewjtzeiclmet, daß ein ziur Kontak-Vielzahl von Halbleiter element en dieneniier plattenförmigea? iCorttaktierunjgsteörper aus Material mit Aussparungen zur Aufnahme von versehen wird, daß -®m£ die , an die Ausspajransen aufgebracht und mit Äen g?e;füferten^ Elejctrodenzttl ei tunken aifettBtdeaa; «ecF.d;en^ daß die Elejktraden «it -dfen JC©ntg
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    • - 13 -
    aussparungen oder durch seitlich in den Streifen eingebrachte Einkerbungen Sockeldurchführungen von Gehäusesockeln geführt und mit den Kontaktierungsinseln elektrisch leitend verbunden werden, und daß aus dem Streifen anschließend die zwischen den Einzelelementen, liegenden Zwischenstücke herausgebrochen werden.
    4} Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den streifenförmigen Kontaktierungskörper aus nichtleitendem Material Gräben eingebracht werden, die die für Einzelelemente vorgesehenen Teilstücke begrenzen und das Herausbrechen der zwischen den Elementen liegenden Zwischenstücke aus dem Streifen erleichtern.
    5) Verfahren nach Anspruch 3 und Λ, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsgräben in ihrem Verlauf der Form des Gehäusesockels angepasst sind.
    6) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Subminiaturtransistoren sockellose Zuleitungsdrähte durch Lochaussparungen in einen plattenförmigen Kontaktierungskörper geführt und mit den metallischen Kontaktierungsinseln elektrisch leitend verbunden werden, und daß nach der Kontaktierung.der Halbleiterbauelemente die Platte mit einer die Bauelemente bedeckenden Kunststoffschicht überzogen und anschließend in Einzelelemente zerteilt wird.
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    7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einbettung der Halbleiterbauelemente Epoxydharz verwendet wird.
    8) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktierungskörper aus Keramik, beispielsweise aus Berylliumoxyd besteht.
    9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gräben und Aussparungen in die weiche Masse des noch ungebrannten Keramik-Kontaktierungskörpers eingebracht werden.
    10) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsxnseln mit Hilfe der Aufdampf- bzw» der Siebdrucktechnik auf den Kontaktierungskörper aufgebracht werden... . .
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