DE2640613A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontaktieren von schaltungsbausteinen in eine schichtschaltung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kontaktieren von schaltungsbausteinen in eine schichtschaltung

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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT " ^ Unser Zeichen Berlin und München Y VPA 76 ρ 6 2 2 5 BRD
Verfahren und Vorrichtung zum Kontaktieren von Schaltungsbausteinen in_eine_Schichtschaltung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren eines flexiblen Trägers, der Leiterbahnen aufweist, mit denen ein auf diesem angeordneter Schaltungsbaustein in Verbindung steht, mit Leiterbahnen einer auf einem Keramikträger angeordneten Schichtschaltung, wobei eine Seite des flexiblen Trägers belotete Leiterbahnen sowie Lothöcker aufweist.
In zunehmendem Maße werden Halbleitersysteme, die auf Folien als sogenannte Mikropackgehäuse angeordnet sind, als Hybridbausteine für hybrid-integrierte Schichtschaltungen verwendet. Diese Mikropackgehäuse sind einseitig mit beloteten Leiterbahnen versehen, die an genau festgelegten Stellen Lothöcker aufweisen. Sie finden nun seit einiger Zeit vorzugsweise Anwendung bei Schichtschaltungen, wobei die Lothöcker der beloteten Seite eines Mikropacks mit bestimmten Leiterbahnen der Dünnfilmschaltung kontaktiert werden. Wegen der im allgemeinen ungleichen Höhr der Lothöcker berühren jedoch nicht alle Lothöcker die Leiterbahnstruktur der Schichtschaltung, wodurch ein einwandfreies Einlöten in eine derartige Schaltung unmöglich ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf Folien angeordnete Halbleitersysteme (Mikropacks) mit beloteten wie auch mit unbeloteten Leiterbahnen einer Schichtschaltung zu kontaktieren.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Keramikträger an der Stelle, an der der auf dem flexiblen Träger angeordnete
GS 15 Kd / 8.9.1976 «809811/0223 '2'
Schaltungsbaustein eingesetzt werden soll, mit einem Klebemittel versehen wird, daß danach der auf dem Träger angeordnete Schaltungsbaustein an dieser Stelle in die Schichtschaltung eingesetzt und justiert wird, daß danach das Klebemittel ausgehärtet und anschließend die Schichtschaltung kurzzeitig zumindest im Bereich der Lothöcker partiell erhitzt wird, wobei die Lothöcker des flexiblen Trägers mit den Lei-., terbahnen des Keramikträgers unter Einwirkung einer auf den flexiblen Träger durch die Stempel eines Niederhalters ausgeübten Kraft elektrisch kontaktiert werden.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß innerhalb gewisser Grenzen unabhängig von der Höhe der Lothöcker der oben beschriebene auf einer Folie angeordnete- Schaltungsbaustein zuverlässig in eine Schichtechaltung eingelötet werden kann, da die Lothöcker mit gleichmäßigem Druck auf die Leiterbahnen der Schichtschaltung gedrückt werden. Das angegebene Verfahren ist sowohl bei beloteten wie auch bei unbeloteten Leiterbahnen der Dünnschichtschaltung anwendbar. Bei beloteten Leiterbahnen werden die unterschiedlichen Abstände zu den Lothöckern durch die gleichmäßige Kraftbeaufschlagung zuverlässig ausgeglichen. In vielen Fällen ist es jedoch unmöglich, die Leiterbahnen der Dünnschichtschaltung vorher zu beloten,. z.B. wenn Leiterbahn-Oberkreuzungen mittels galvanisch abgeschiedener Goldbrücken hergestellt werden. Obwohl das Benetzungsverhalten von unbeloteten Leiterbahnen, die im allgemeinen aus Gold bestehen, schlechter ist als von beloteten Leiterbahnen, wird nun durch das beschriebene Verfahren auch hier ein zuverlässiges Einlöten von Schaltungsbausteinen erzielt.
Es kann in vielen Fällen zweckmäßig sein, wenn als Klebemittel elektrisch und/oder thermisch leitfähiges Epoxydharz verwendet wird. Damit wird neben der Aufgabe des Klebemittels, das Mikropack mechanisch fest mit dem Substrat zu verbinden, gleichzeitig ein weiterer Vorteil erzielt, der darin besteht, daß durch die elektrische Leitfähigkeit des Klebemittels einerseits eine elektrisch leitfähige Verbindung des Halbleiterkristalls mit dem Substrat erreicht werden kann. Weiterhin kann die in dem Schaltungsbaustein entstehende Wärme auf einfache Weise abgeführt werden.
Das Einsetzen des Mikropacks kann' in vorteilhafter Weise wegen dessen kleiner Abmessungen mit einer Vakuumpinzette vorgenommen werden.
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26CQ613 76P 62 2 5 BRD
Die Justierung kann zweckmäßigerweise durch ein Mikromanipulator vorgenommen werden, durch den da3 Mikropack horizontal in die richtige lage gebracht werden kann.
Damit die eventuell schon vorher mit anderen Bauelementen bestückte Schichtschaltung nicht unnötig erhitzt wird, wodurch sich unter Umständen die elektrischen Eigenschaften ändern sowie Kontaktierungen lösen könnten, ist es zweckmäßig, wenn lediglich diejenige Stelle erhitzt wird, an der das Mikropack eingelötet werden soll. Dies geschient zweckmäßigerweise dadurch, daß in einer Vorheizplatte, auf die die Schichtschaltung gelegt wird, sich ein Ausschnitt befindet, durch den eine Heizung auf die Rückseite des Keramikträgers einwirkt.
Der eingangs erwähnte Niederhalter kann in vorteilhafter Weise durch einen einen Hohlraum aufweisenden Körper gebildet sein, der eine Druckkammer aufweist, mit der eine Vielzahl von Stempeln in Verbindung stehen.
Um eine gleichmäßige Kraftbeaufschlagung auf die Stempel bzw. auf die Leiterbahnen zu erreichen, kann in vorteilhafter Weise der Hohlraum mit Luft oder anderen Gasen gefüllt sein, damit eine Federwirkung der Stempel erzielt wird.
Im folgenden soll anhand von zwei Figuren das Verfahren und die Vorrichtung näher erläutert werden.
Es zeigen:
Pig.1 eine Vorrichtung zum Kontaktieren einer auf einem flexiblen Träger angeordneten Halbleiterschaltung mit den Leiterbahnen einer Dünnschicht-Hybridschaltung im Querschnitt und
Pig.2 die Halbleiterschaltung in Aufsicht.
Auf die auf einem Keramikträger 1 aufgebrachte mit einer Leiterbahnstruktur 6 versehene Dünnschicht-Hybridschaltung wird an der Stelle, an der die auf einem flexiblen Träger 2 aus Kunststoff festgelegte Halbleiterschaltung 3 (sogen. Mikropack) rückseitig mit der Hybridschaltung kontaktiert werden soll, ein Klebemittel 4 in Form eines
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elektrisch, leitfähigen Epoxydharzes aufgebracht. Danach wird der mit der Halbleiterschaltung 3 bepackte flexible Träger 2 mit einem Mikromanipulator (nicht gezeigt) an dieser vorbestimmten Stelle der Dünnschicht-Hybridschaltung eingesetzt, wobei die Halbleiterschaltung 3 mit einer Vakuumpinzette gehalten wird. Gleichzeitig wird das Mikropack so justiert, daß die Anordnung der Lothöcker 5 auf der Unterseite des flexiblen Trägers 2 mit der vorgesehenen Leiterbahn-Anschlußstruktur 6 der Hybridschaltung übereinstimmt. Anschließend wird die Klebestelle ausgehärtet, wodurch eine mechanisch stabile, elektrisch und thermisch gut leitende Verbindung zwischen dem Mikropack und dem Substrat 1 der Dünnschicht-Hybridschaltung entsteht. Die so bestückte Dünnschicht-Hybridschaltung 1 wird sodann auf eine Vorheizplatte 7 gelegt. In der Mitte dieser Platte befindet sich ein Ausschnitt 8, durch den die zur Lötung notwendige Heizleistung T auf das Substrat mittels Gasflamme oder Infrarotstrahlen übertragen wird. Über diesem Ausschnitt befindet sich ein in vertikaler Richtung beweglicher Niederhalter 9. Die auf der Vorheizplatte angeordnete Dünnschicht-Hybridschaltung wird mit einem Manipulator, der eine horizontale Bewegung in alle Richtungen ermöglicht, in die zum Löten vorgesehene Lage gebracht, d.h. das zu lötende, auf der Schaltung fixierte Bauelement wird über dem Ausschnitt 8 der Platte 7 bzw. unter den Niederhalter 9 justiert.
Anschließend wird nun der Niederhalter 9 abgesenkt, wobei dessen Stempel 10 den flexiblen Träger 2 mit den an seiner Unterseite befindlichen Lothöckern 5 an die Leiterbahnanschlüsse der Hybridschaltung andrücken. Gleichzeitig wird das Substrat 1 der Hybridschaltung an der Unterseite partiell mittels Infrarotstrahlen oder Gasflamme kurzzeitig auf die zum Löten notwendige Temperatur gebracht. Nachdem Erstarren der Lötverbindungen wird der Niederhalter 9 wieder hochgehoben, womit der Hybridiervorgang beendet ist.
Die Stempel 10 des Niederhalters 9 haben die Aufgabe, den Kunststoffzwischenträger an die Leiterbahnanschlüsse der Hybridschaltung gleichmäßig anzudrücken. Dadurch wird erreicht, daß während des Lötvorganges alle Lothöcker die Leiterbahnanschlüsse berühren. Die sechs Stempel 10 sind, wie in Fig.2 dargestellt, über dem Kunststoffzwischenträger
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angeordnet. Sie sind in ihren Führungen als Kolben 11 ausgebildet. Die Führungen enden in einer gemeinsamen Kammer 12, in der ein Überdruck herrscht. Mit einem Dosierventil (nicht gezeigt) kann der Druck P und damit die Anpreßkraft der Stempel exakt eingestellt werden.
8 Patentansprüche
2 Figuren
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Leerseite

Claims (8)

  1. 76P 62 2 5 BRD
    ?_§_£_£_n_t_a_n_s_p__r_ü_c_h_e 2 6 4 ö 6 1 3
    Verfahren zum Kontaktieren eines flexiblen Trägers, der Leiterbahnen ^=-^aufweist, mit denen ein auf diesem angeordneter Schaltungsbaustein in Verbindung steht, mit Leiterbahnen einer auf einem Keramikträger angeordneten Schichtschaltung, wobei eine Seite des flexiblen Trägers belotete Leiterbahnen sowie Lothöcker aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikträger (1) an der Stelle, an der der auf dem flexiblen Träger (z) angeordnete Schaltungsbaustein eingesetzt werden, soll, mit einem Klebemittel (4) versehen wird, daß danach der auf dem Träger angeordnete Schaltungsbaustein (3) an dieser Stelle in die Schichtschaltung eingesetzt und justiert wird, daß danach das Klebemittel ausgehärtet und anschließend die Schichtschaltung kurzzeitig zumindest im Bereich der Lothöcker partiell erhitzt wird, wobei die Lothöcker (5) des flexiblen Trägers mit den Leiterbahnen des Keramikträgers unter Einwirkung einer auf den flexiblen Träger durch die Stempel (10) eines Niederhalters (9) ausgeübten Kraft elektrisch kontaktiert werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebemittel elektrisch und/oder thermisch leitfähiges Epoxydharz verwendet wird,
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsetzen des flexiblen Trägers mit einer Vakuumpinzette vorgenommen wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierung des flexiblen Trägers mit einem Mikromanipulator vorgenommen wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das partielle Erhitzen des Keramikträgers durch einen Ausschnitt einer Vorheizplatte vorgenommen wird, auf der die Dünnschichtung aufgelegt wird.
    809811/0223
    ORIGINAL INSPECTED
    76P 62 2 5 BRD
    Z 2B40613
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Eontaktieren erforderliche Heizleistung durch Infrarofbestrahlung oder Gasflamme erzeugt wird.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter aus einem einen Hohlraum aufweisenden Körper gebildet ist, der eine Druckkammer aufweist, mit der eine Vielzahl von Stempeln in Verbindung stehen.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum mit Gas gefüllt ist.
    - 809811/0223
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