DE2151765C2 - Verfahren zum Kontaktieren von integrierten Schaltungen mit Beam-Lead-Anschlüssen - Google Patents

Verfahren zum Kontaktieren von integrierten Schaltungen mit Beam-Lead-Anschlüssen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I. Ein solches ist ausderGB-PSII 62 184bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren wird der vorzugsweise transparente Trägcrfiim mit den Beam-Lcad-Anschlüssen voran auf die zu kontakticrcndc Schaltung aufgelegt. Eine Transparenz des Filmes erleichtert dabei die Ausrichtung der Bcam-Lcad-Anschlüssc auf die entsprechenden Anschlußflccken der Schaltung. Anschließend wird der Trägerfilm in bezug auf die Schaltung fixiert und die Verschweißung durchgeführt.
Das exakte Ausrichten des Trägerfilms ist trotz Transparen/, des Films zeitaufwendig, so daß u. U. eine Lehre, welche Film und Schaltung aufeinander ausrichtet und gegeneinander fixiert, erforderlich ist.
Ein weiterer Nachteil des aus der GB-PS Il 62 184 bekannten Verfahrens ist, daß die Beam-Lead-Anschlüssc für die beim Schweißen verwendeten Werkzeuge nicht direkt zugänglich sind; so müssen beispielsweise beim Schweißen mil Ultraschall die Schwciß-Spii/.cn eines solchen Werkzeugs durch den Trägerfilm gedrückt worden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Kontaktierung einer integrierten Schallung Beam-Lead Anschlüsse mif einem Trägerfilm derart auszubilden, duU die ScIm11img in bezug auf die Beam-Lead-Anschlüsse (linie weitere Hilfseinrichtung leicht ausgerichtet und die Enden derselben mit entsprechenden Ansehlußflecken der integrierten Schaltung direkt verschweißt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs I gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.
Der Gedanke, eine integrierte Schaltung in einem Fenster eines Trägerfilms aus Kunststoff anzuordntn, in das die Beam-Lead-Anschlüsse freitragend hineinragen, ι ist an sich bereits aus der Zeitschrift »Solid State Technology«, Band 13, Nr. 8 (August 1970), Seiten 62 bis 66, bekannt Dort ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem eine Vielzahl von integrierten Schaltungen auf einem gemeinsamen Trägerfilm befestigt werden. Auf dem Trägerfilm sind außer den Beam-Lead-Anschlüssen auch noch Leitungen zur elektrischen Verbindung der einzelnen integrierten Schaltungen untereinander ausgebildet. Zur Wärmeableitung sind die integrierten Schaltungen mit ihrer Rückseite auf einem Kühlkörper befestigt. Die Montage einer solchen Anordnung erfolgt in der Weise, daß die integrierten Schaltungen zunächst auf dem Kühlkörper entsprechend den Beam-Lead-Anschlüssen auf dem Trägerfilm ausgerichtet und befestigt werden, der Trägerfilm mit den Beam-Lead-Anschlüssen darübcrgclegt wird und schließlich die Beam-Lead-Anschlüsse mit den iategrierten Schaltungen verschweißt werden. Bei diesem Stand der Technik erfolgt die Ausrichtung der Beam-Lead-Anschlüsse auf die Ansehlußflecken auf den Chips also nicht durch Anordnung der Chips in Fenstern des Trägerfilms.
Aus der zuvor zitierten Liicraiurstcllc ist ein weiteres Verfahren zum Kontaktieren von integrierten Schaltungen mit Beam-Lead-Anschlüssen unter Zuhilfenahme eines Trägerfilms aus lichtempfindlichem Kunststoff bekannt. Bei dem weiteren bekannten Verfahren sind die Chips in Fenstern in einem keramischen Subsinii angeordnet: die Beani-Lead-Ansehliisse. welche freitragend in die Fenster hineinragen werden mittels eines Trägerfilms aus lichtempfindlichem Kunststoff hergestellt. Der Trägerfilm wird vor dem Einsetzen der Chips entfernt. Auch bei dem weiteren bekannten Verfahren erfolgt die Ausrichtung der Bcam-Lead-Anschlüsse auf die Ansehlußflecken der jeweiligen Chips nicht durch Anordnen der Chips in den Fenstern, sondern durch anderweitige Maßnahmen.
Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt
F i g. I eine perspektivische Ansicht einer integrierten Schaltung (Chip), die mit Hilfe von Beam-Lead-Auschlüsscn an einem Keramikträger angeschlossen ist;
F i ς. 2 eine Sandwichanordnung mit einem lichtempfindlichen Kunststoffen, links und rechts in zwei verschiedenen Stufen des Verfahrens:
Fig. J eine Saiulwichiiiiordniing ähnlich Fig. 2 in einer späteren Stufe des Verfahrens;
F i g. 4 das Belichten durch eine Maske hindurch bei der Herstellung der Benm-Lcad-Anschlüsse:
Fig.5 die geälzien Beam-Lead-Anschlüssc auf dem Trägerfilm;
F i g. 6 den Zustand nach dem Entfernen der Abdeckschichl und dem Ätzen lies Fensters in den Trägerfilm:
F i g. 7 ein Ablaufdiagranim. das schematised mm.in schaiilichl, wie ein kontinuierliches Produktionsverfahren aufgebaut werden kann;
I·'i g. 8 eine perspektivische Teilansichi. die das Produkt dieses kontinuierlichen Produktionsverfahrens veranschaulicht.
F ί g, 1 zeigt eine Silfeiumehip 1, das teilweise mit einer isolierenden Schicht 2 aus SiKziumdioxid überzogen ist. Mit Hilfe bekannter Verfahren ist auf dem Chip eine nicht weiter dargestellte integrierte Schaltung hergestellt, welche in dem durch die gestrichelte Linie begrenzten Bereich 3 angeordnet ist Die Ein- und Ausgangsleiter der integrierten Schaltung enden an Anschlußflecken 4 und 5 aus Aluminium, die entlang der Kanten des Cnips angeordnet sind. Die Darstellung nach F i g. 1 zeigt fünf Beam-Lead-Anschlüsse 6, die mit den Anschlußflecken 5 an der in Fig. 1 hinterliegenden Kante des Chips verschweißt sind Es sei angenommen, daß der Deutlichkeit halber nicht dargestellte, weitere Beam-Lead-Anschlüsse mit den Anschliißflecken 4 ebenfalls verschweißt sind. Mit dem Bezugszeichen 7 ist ein Teil einer in der Regei aus Keramikmaterial gefertigten Platte bezeichnet, die den Chip 1 umgibt Auf diese Platte sind Leitungen 8 aufgebracht mit weichen die breiteren Außenenden der Beam-Lead-Anschlüsse 6 verschweißt sind. Ober diese Leitungen sind die Beam-Lead-Ansehiüsse € beispielsweise mit den nach außen führenden Kontaktstiften mit einer nicht dargestellten Packung oder mit weiteren Bijam-Lead-Anschlüssen verbunden, die zu weiteren, an derselben Platte 7 angebrachten Chips gehören.
Der bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendete Trägerfilm besteht aus lichtempfindlichem Kunststoff und weist eine ausreichende Festigkeit auf, um die Beam-Lead-Anschlüsse beim Kontaktieren zu halten und zu stützen.
Wie auf der linken Seite von F i g. 2 dargestellt ist der verhältnismäßig dünne, lichtempfindliche Film 10 zur besseren Verarbeitung sandwichartig zwischen zwei transparenten Filmen angeordnet von welchen einer, 12, aus Polyäthylen und der andere, 13, aus Polyester besteht Der Film 10 besitzt eine zum Festhaften an ebenen oder leicht gekrümmten Flächen ausreichende Elastizität und läßt sich durch Belichten »photopolymerisieren«.
An den nicht polymerisierten, d. h. nicht belichteten Stellen läßt sich der Film 10 mit Hilfe geeigneter Ätzmittel wegätzen, behält jedoch an den belichteten, d. h. den photopolymerisierten Stellen die vorerwähnten mechanischen Eigenschaften. Wie bei den in der Photolithographie verwendeten lichtempfindlichen Ab- ■»> decklacken kann das verbleibende (belichtete) Material dieses Films durch geeignete Lösungsmittel entfernt werden.
Die Beam-Lead-Anschlüsse werden mit Hilfe des nachstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt und >" auf Halbleiterchips aufgebracht.
Nach dem Entfernen des Polyäthylenfilms 12 wird auf die freigewordene Oberfläche des lichtempfindlichen Films 10 eine Aluminiumfolie 11 mit einer Dicke Von beispielsweise 20 μΐπ aufgebracht Auf diese Weise erhält man den auf der rechten Seite von Fig.2 dargestellten Aufbau.
Auf die Oberseite der Aluminiumfolie wird mit Hilfe bekannter Einrichtungen ein lichtempfindlicher Abdecklack 14 aufgebracht, so daß man den Aufbau nach F i g. 3 erhält. Dieser Abdecklack kann beispielsweise vom positiven Typ sein. In diesem Fall wird eine photographische Maske 15, auf der die lichtundurchlässigen Bereiche 17 wie die Beam-Lead-Anschlüsse strukturiert sind, ?ufgelegt. Der Abdecklack 14 wird durch die Maske hindurch einer geeigneten Strahlungsquelle 16 (F i g. 4) ausgesetzt und entwickelt. Bei dem nachfolgenden Verfahrensschritt wird die Aluminiumfolie chemisch geatzt, so daü das Aluminium aus dem durch den Abdecklack nicht geschützten Bereich entfernt wird. Der mit diesem Schritt des Verfahrens erzielte Aufbau ist in Fig.5 dargestellt Der lichtempfindliche Kunststoffilm 10 wird durch die vorerwähnten Arbeitsgänge nicht beeinträchtigt da er während der Belichtung durch die Aluminiumfolie vor Licht geschützt ist Beim Entwickein des Abdecklackes an der Oberseite ist er sowohl auf der einen Seite durch die Aluminiumfolie als auch auf der anderen Seite durch den Polyester-Film 13 geschützt Außerdem können die zum Entwickeln des Abdecklackes benutzten Substanzen und die zum Ätzen des Aluminiums verwendeten Ätzmittel so ausgewählt werden, daß sie auf den Film 10 keine Auswirkung haben.
Im nächsten Schritt wird mit einem Lösungsmittel die an der Oberseite der Beam-Lead-Anschlüsse verbliebene Abdecklackschicht entfernt Das Lösungsmittel darf den Film 10 nicht verändern, es kann beispielsweise Aceton sein.
Nach dem Entfernen der Schutzschicht 13 von der Unterseite — dies ist vorteilhaft aber nicht notwendig — wird der Film 10 von der Unterseite durch eine entsprechende Maske belichtet und entwickelt so daß ein Fenster von zur Aufnahme eines Chips 1 genau passender Größe und Gestalt erhalten wird, in das die Beam-Lead-Anschlüsse hineinragen. Der nach diesem Verfahrensschritt erzielte Aufbau ist in Fig.6 dargestellt Die Beam-Lead-Anschlüsse sied gegeneinander elektrisch isoliert und werden durch den aus dem Film 10 gebildeten Rahmen in der vorgegebenen Lage gehalten. Die Anordnung weist eine für die weiteren Verarbeitungsschritte ausreichende mechanische Starrheit auf.
Im darauffolgenden Schritt wird ein Chip 1 mit einer integrierten Schaltung in das Fenster eingesetzt; dabei kommen die Anschlußflecken auf dem Chip genau unter den inneren Enden der Beam-Lead-AnschUisse zu liegen. Danach können sämtliche Beam-Lead-Anschlüsse mittels Ultraschalleinrichtungen mit den entsprechenden Anschlußflecken auf einmal verschweißt werden.
Da die miteinander zu verschweißenden Werkstücke beide aus Aluminium bestehen, ist die Verbindung sowohl was die elektrische Leitfähigkeit als auch die mechanische Festigkeit betrifft voll zufriedenstellend. Nach dem Verschweißen wird das Chip mit den^an ihm befestigten Beam-Lead-Anschlüssen entweder mittels eines chemischen Lösungsmittels oder vorzugsweise durch eine Stanze, die außerdem die Beam-Lead-Anschlüsse auf die erforderliche Länge schneidet und sie — falls erforderlich — in eine senkrechte Ebene umhvegt, von dem aus dem Film 10 gebildeten Rahmen getrennt
Das beschriebene Verfahren zur Kontaktierung von integrierten Schaltungen mit Beam-Lead-Anschlüssen aus Aluminium ist also einfach und wirtschaftlich. Außerdem lassen sich weitern Vorteile herausstelle!!: Beispielsweise et möglichen die elektrisch gegeneinander isolieiten und zueinander starr gehaltenen Beam-Lead-Anschlüsse die Durchführung elektrischer Messungen, wie statische und dynamische Teats an dem Chip zum Überprüfen der Betriebscharakteristika der Schaltung und der Güte des Chips sowie der Schweißstellen ohne Beschädigung der aus dem Chip und den Beam-Lead-Anschlüssen gebildeten Einheit. Zum Verbessern ihrer Festigkeit kann, wie in F i g. 8 gezeigt, ein äußerer Aluminiumrahmen 80 vorgesehen werden.
Das Verfahren eignet sich außerdem zu einem kontinuierlichen Betrieb mit sämtlichen ihm naturgemäß eigenen Vorteilen von Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit.
Fi g. 7 zeigt in schematischer Darstellung den Ablauf des beschriebenen Herstellungsverfahrens in kontinuierlicher Weise.
Wie in F i g. 7 gezeigt, werden ein Aluminiumband 51 und ein Band 52, das aus einem dünnen Polyäthylenfilm, einem dünnen Film aus lichtempfindlichem Kunststoff und einem dünnen Polyester-Film besteht, von Zuführrollen 53 bzw. 54 abgewickelt. Der Polyäthylenfilm 55 wird mit Hilfe einer Rolle 56 von dem Band 52 entfernt, welches darauf mit Hilfe einer Heizeinrichtung 57 erhitzt und mittels Druck über Rollen 58 und 59 auf die Unterseite; des Alurniniumbandes aufgebracht wird.
Die Oberseite des Aluminiumbandes wird bei seinem Durchgang zwischen Hollen 60 und 61 gleichmäßig mit Abdecklack 62 bestrichen.
Das so beschichtete Aluminiumband wird schrittweise, d. h. in mit Verweilpausen abwechselnden raschen Vorlaufschritten durch eine Belichtungsstation 63 hindurchbewegt. Die Belichtungsstation umfaßt genau aufeinander ausgerichtete Masken 64 und 65 oberhalb und unterhalb des Bandes sowie intermittierend betätigte Sirahlungsquellen 66 und 67. Nach Belichtung läuft das Band in einen Entwicklungstank 68 für den belichteten Abdecklack in einen Ätztank 69 zum Ätzen des Aluminiums und in einen Tank 70 mit Lösungsmittel für den Abdecklack hinein.
Nachdem später der Polyester-Schutzfilm 71 entfernt worden ist, läuft der belichtete Kunststoffilm mit den geätzten Aluminiumstrukturen in einen Entwicklungss tank 72 hinein, Nach diesem Verfahrensschritt zeigt das Band den in F i g. 8 dargestellten Aufbau. Das geätzte Aluminiumband weist eine Reihe von Durchbrochen 81, 82 auf. Im Inneren des Durchbruchs 81 sind die von dem Film 83 gehaltenen Beam-Lead-Anschlüsse angeordnet, ίο welche freitragend in das Fenster 84 ragen. Falls erforderlich, können sowohl in dem Aluminium- als auch in dem Kunststoffilm Bezugs- bzw. Einstelldurchbruche 82 vorgesehen werden.
In einem weiteren Schritt bewegt sich das Band in Ii eine Bestück- und Schweißstation 73 hinein, in welcher die Chips jeweils in ihrer richtigen Lage mit den Beam-Lead-Anschlüssen verschweißt werden.
Im Anschluß an die Schweißstation 73 kann das Band in eine Prüfstation 74 hineinlaufen, in welcher die Chips und die Beam-Lead-Anschlüsse einer Prüfung unterzogen werden.
Nach dem Ergebnis der Prüfungen können die unbrauchbaren, mit Beam-Lead-Anschlüssen versehenen Chips in einer weiteren Station 75 durch Ausstanzen ausgeschieden werden.
Die auf dem durchgehenden Band verbleibenden Chips können dann den Erfordernissen enlsprechend zu einer Verpackungsstation, einer Lagerlingseinrichtung oder einem Montageband weiterlaufen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

  1. Patentansprüche;
    t. Verfahren zum Kontaktieren von integrierten Schaltungen mit Beam-Lead-Anschlüssen unter Zuhilfenahme eines Trägerfilms aus Kunststoff, wobei die Beam-Lead-Anschlüsse aus einer auf dem Trägerfilm aufgebrachten Metallfolie nach der Photoätztechnik ausgebildet werden und der Trägerfilm nach dem Verschweißen der inneren Enden der Beam-Lead-Anschlüsse mit den entsprechenden Stellen der integrierten Schaltung entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerfilm aus lichtempfindlichem Kunststoff ist und in diesen RIm durch Belichten mit einer geeigneten Maske von der Metallfolie abgewandten Seite des Films und Entwickeln eine öffnung hergestellt wird, welche so angeordnet ist, daß die mit der integrierten Schaltung zu verschweißenden Enden der Beam-Lead-Anschlüsse in diese öffnung teilweise hineinragen und so bemessen ist, daß die Öffnung die integrierte Schaltung aufnimmt und in bezug auf die zu verschweißenden Enden der Beam-Lead-Anschlüsse ausrichtet.
  2. 2. Verfahren zur Kontaktierung von integrierten Schaltungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den in Bandform vorliegenden lichtempfindlichen Trägerfilm die ebenfalls in Bandform vorliegende Metallfolie kontinuierlich aufgebracht wird und an diesem Band die Vcrfahrensschriite, wiV Ausbilden der Bcam-Lcad-Anschlüssc und der zugehörigen Öffnung im Trägerfilm sowie das Bestücken mit der integrierten Schaltung und das Verschweißen dieser Schaltung mit den jeweiligen Enden der Beam-Lcaa-Anschlüsse, für eine Vielzahl integrierter Schaltungen forllaufend ausgeführt werden.
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