NL9001491A - Werkwijze ter vervaardiging van een halfgeleiderinrichting, en inrichting voor toepassing van de werkwijze. - Google Patents

Description

Werkwijze ter vervaardiging van een halfgeleiderinrichting, en inrichting voor toepassing van de werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting met uit metaalstrippen gevormde geleiders, een op een de geleiders aangebracht halfgeleiderkristal bevattende ten minste een halfgeleiderschakelelement en elektrisch geleidende verbindingen van het kristal naar de geleiders, waarbij de geleiders uit een metaalstrook worden uitgestanst en vervolgens ter verwijdering van onregelmatigheden de uiteinden van de geleiders tussen onderling evenwijdige oppervlakken van een aanbeeld en een zich in een richting dwars op het aanbeeldvlak bewegend muntstempel koud gesmeed (coined) worden, waarna door ultrasoon lassen de geleidende verbindingen op de geleideruiteinden worden bevestigd.

Een dergelijke werkwijze is bijvoorbeeld bekend uit de ter inzage gelegde Japanse octrooiaanvrage (Kokai) JP-A-1192155, die gepubliceerd is in Pat. Abstr. of Japan, vol. 13, no.483 (E—839) pag.

161. Bij de vervaardiging van geleiderroosters, meestal leadframes genoemd, uit een metaalstrook wordt het gewenste geleiderpatroon verkregen door uitstansen met behulp van een zich langs de rand van een aanbeeld bewegend snijapparaat. Als ongewenst bijverschijnsel ontstaan daarbij door plastische vervorming van het materiaal, en afhankelijk van de dikte en de hardheid van het materiaal, aan de bovenzijde, waar het snijapparaat in het metaal dringt, afgeronde hoeken en aan de onderzijde uitstulpende randen of bramen, terwijl het oppervlak tussen de randen niet vlak is doch schuine facetten vertoont.

Om deze onaangename bijverschijnselen te vermijden worden die delen van het geleiderrooster waarop later bepaalde bewerkingen moeten worden toegepast, in het bijzonder de uiteinden van de geleidervingers waarop door ultrasoon lassen (het "bonden") de verbindingsgeleiders met het kristal moeten worden aangebracht, van de bovengenoemde onregelmatigheden ontdaan door een koudsmeedbewerking, het "coinen". Hierdoor ontstaat een vlak en gepolijst oppervlak.

Hierbij doet zich echter het probleem voor, dat door de bij het “coinen" in het materiaal optredende rek- en drukspanningen zowel de boven- als de onderzijde van de geleideruiteinden worden vervormd. Dit heeft tot gevolg, dat het zo bewerkte geleideruiteinde na de bewerking niet meer in hetzelfde vlak ligt als het overige deel van de geleidervinger, doch daarmee een hoek maakt. Deze hoek is zodanig, wanneer voor het bonden zoals gebruikelijk de geleidervingers met het niet koudgesmede deel tegen het verhittingsblok van het ultrasone bondapparaat worden geklemd, de "gecoinde" geleidertip het verhittingsblok niet raakt doch enigzins omhoog steekt. Niet alleen komt hierdoor het geleideruiteinde niet op de vereiste temperatuur, doch bovendien werkt de vrijliggende geleidertip als demper voor de ultrasone energie. Een en ander heeft tot gevolg dat de verbinding met het kristal niet of slechts gebrekkig tot stand komt.

De onderhavige uitvinding heeft onder meer tot doel, een werkwijze te verschaffen waarbij de hierboven beschreven bezwaren worden vermeden of althans in aanzienlijke mate worden verminderd.

De uitvinding berust onder meer op het inzicht, dat het beoogde doel kan worden bereikt door het stempelvlak van het muntstempel (“coining die") en een deel van het aanbeeldvlak in een geschikte richting af te schuinen.

Volgens de uitvinding is een werkwijze van de in de aanhef beschreven soort daardoor gekenmerkt, dat het aanbeeldvlak ter plaatse van het te smeden geleideruiteinde alsmede het daarmee evenwijdige stempelvlak van het muntstempel een benedenwaartse hoek maken met het aangrenzende deel van het aanbeeldvlak.

De maatregel volgens de uitvinding heeft tot gevolg, dat na het "coinen" het geleideruiteinde met het overige deel van de geleidervinger praktisch in één vlak ligt of daarmee een hoek maakt, waarvan de richting tegengesteld is aan die van de zonder toepassing van de uitvinding verkregen hoek. Daardoor is bij het bonden, wanneer het niet-11 gecoinde" deel van de vinger tegen het verhittingsblok wordt geklemd, ook de koudgesmede vingertip over zijn gehele lengte in aanraking met het verhittingsblok. De vingertip verkrijgt zodoende de voor het bonden gewenste temperatuur, terwijl ook geen energieverlies door demping meer optreedt.

In de praktijk blijkt een afschuiningshoek van ten minste 0,5 graad en ten hoogste 5 graden in het algemeen de beste resultaten op te leveren.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. De inrichting volgens de uitvinding, bevattende een aanbeeld en een muntstempel voor het koudsmeden van uiteinden van geleiders van een geleiderrooster, heeft het kenmerk dat het aanbeeldoppervlak twee aangrenzende vlakke delen bevat die een het aanbeeldmateriaal insluitende stompe hoek vormen, waarbij het stempelvlak van het muntstempel praktisch evenwijdig is aan één dezer delen. Deze hoek is bij voorkeur ten minste 175 en ten hoogste 179,5 graden.

De uitvinding zal thans nader worden uiteengezet aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de tekening, waarin

Figuur 1 een bovenaanzicht toont van een halfgeleiderinrichting vervaardigd door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding,

Figuur 2 een dwarsdoorsnede toont van een geleidende vingertip na het uitstansen,

Figuur 3A en 3B schematisch twee stadia tonen van een koudsmeedbewerking van de vingertip volgens de stand der techniek,

Figuur 4 schematisch een vingertip toont gedurende de koudsmeedbewerking volgens de uitvinding, en

Figuur 5 en 6 schematisch twee stadia tonen van het ultrasoon lassen op een vingertip, vervaardigd door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding.

De figuren zijn schematisch, en niet op schaal getekend. Overeenkomstige delen zijn in de verschillende figuren als regel met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid.

Figuur 1 toont een bovenaanzicht van een door toepassing van de uitvinding vervaardigde halfgeleiderinrichting 1. Deze bevat uit metaalstrippen gevormde geleiders 2A tot en met 21 en een op één der geleiders 2C aangebracht halfgeleiderkristal 3. Terwille van de overzichtelijkheid zijn in de figuur slechts negen geleiders 2 getekend, doch in de praktijk zijn meestal meer geleiders aanwezig. Het kristal 3 bevat ten minste een halfgeleiderschakelement, en bevat in de praktijk meestal een geïntegreerde halfgeleiderschakeling. Elektrisch geleidende verbindingen 4A-4I, bijvoorbeeld in de vorm van metaaldraden, vormen de verbinding van het kristal 3 naar de geleiders 2.

De geleidende vingers 2 worden vervaardigd door ze uit te stansen uit een metaalstrook, bijvoorbeeld van koper, met behulp van een langs een aanbeeld bewegend snijapparaat. Daarbij ontstaan, zoals eerder opgemerkt, door plastische vervorming aan de bovenzijde afgeronde hoeken en aan de onderzijde uitstulpende randen of bramen, alsmede schuine facetten. Zie Figuur 2, waarin een dwarsdoorsnede van een uitgestanste vingertip 2Ea is weergegeven.

Om het volgende "bonden" van de verbindingsdraden 4 op de vingertips goed te kunnen uitvoeren dienen deze onregelmatigheden te worden geëlimineerd. Daartoe wordt een koudsmeedbewerking, het "coinen", uitgevoerd. Figuur 3A en 3B tonen twee stadia van de wijze waarop dit volgens de stand der techniek gebeurt. De geleiders 2 met uiteinden 2a worden op een vlak oppervlak 5 van een aanbeeld 6 geplaatst. Vervolgens worden de uiteinden 2a koudgesmeed tussen de onderling evenwijdige oppervlakken 5 en 7 van het aanbeeld 6 en van een muntstempel 8, dat zich in een richting dwars op het aanbeeldvlak 5 beweegt, zie Figuur 3A.

Hierbij worden de geleideruiteinden 2a zowel aan de bovenzijde als aan de onderzijde plastisch vervormd door de optredende rek- en drukkrachten. Als gevolg liggen na het "coinen", zoals in Figuur 3A getoond, de geleider 2 en het uiteinde 2a niet meer in hetzelfde vlak, doch maken zij een hoek met elkaar.

Na het "coinen" worden geleiders 2 tegen het vlakke oppervlak van het, door een verwarmingselement 9 op de voor het bonden gewenste temperatuur gebrachte, verhittingsblok 10 van het bondapparaat gedrukt. Uit Figuur 3B is te zien, dat dan het uiteinde 2a schuin omhoog steekt. Het komt dan niet op de vereiste temperatuur, en werkt bovendien als demper voor de tijdens het bonden toe te voeren ultrasone acoustische energie. Het bonden wordt daardoor aanzienlijk bemoeilijkt, hetgeen resulteert in één of meer slechte verbindingsplaatsen.

Een in de praktijk soms toegepaste kunstgreep is het vóór het "coinen" omkeren van het geleiderrooster. Hierdoor worden de genoemde bezwaren echter niet opgeheven. Bovendien blijven in dit geval de bramen en facetten aan de bovenzijde liggen waardoor de vingertip bij het "coinen" niet over zijn gehele oppervlak gepolijst wordt. Dit geeft moeilijkheden bij het bonden, en bij de vervaardiging van bepaalde lichtgevoelige inrichtingen zoals PRS ("Pattern Recognition Systems") bovendien lichtreflectieproblemen.

Volgens de uitvinding kunnen de beschreven problemen worden opgelost door er voor te zorgen, dat het aanbeeldvlak 5 ter plaatse van het smeden of "coinen" gêleideruiteinde 2a, evenals het daarmee evenwijdige stempelvlak 7 van het muntstempel, een benedenwaarts gerichte hoek maken met het aangrenzende deel van het aanbeeldvlak 5.

Dit is weergegeven in Figuur 4, waar te zien is, dat het aanbeeldvlak 5 verdeeld is in twee gedeelten 5A en 5B, waarvan het deel 5A met het aangrenzende deel 5B een benedenwaarts gerichte hoek ot maakt. Het stempelvlak 7 is evenwijdig aan het deel 5A en maakt daarom eveneens een hoek c met het deel 5B, en een hoek 90°-a met de bewegingsrichting van het muntstempel 8.

In dit geval blijkt onder inwerking van de uitgeoefende rek- en drukkrachten een plastische vervorming van het materiaal op te treden, die tot gevolg heeft dat na het "coinen" het geleideruiteinde 2a met het overige deel van de geleidervinger 2 een hoek maakt, die tegengesteld gericht is aan de hoek die zonder toepassing van de uitvinding wordt verkregen, of met het niet-ge"coinde" deel 2 nagenoeg in één vlak ligt.

Het belangrijke verschil met de bekende werkwijze is weergegeven in Figuur 5 en 6. In figuur 5 rust de geleidervinger (2,2a) op het vlakke oppervlak van het verhittingsblok 10 van het bondapparaat. Wanneer nu door middel van een klemorgaan 11 de geleidervinger 2 op het verhittingsblok 10 wordt geklemd (zie Figuur 6), wordt ook het uiteinde 2a over zijn gehele lengte tegen het, door het verwarmingselement 9 verhitte, blok 10 gedrukt en op de juiste temperatuur gebracht. Doordat de vingertip 2a over zijn gehele oppervlak contact maakt met het blok 10 treedt ook geen demping op van de via het bondapparaat 12 toegevoerde ultrasone energie 13 (zie Figuur 6), zodat de draad 14 een goede verbinding met de vingertip 2a kan vormen.

Een belangrijk voordeel van de uitvinding is daarbij, dat door het (aanvankelijk) verende aandrukken het nadeel van eventuele onregelmatigheden in de klemplaat 11 en in de dikte en het materiaal van de geleidervingers (2,2a) automatisch wordt opgeheven,

De gewenste grootte van de hoek a is onder meer afhankelijk van de breedte en hoogte van de geleidertips en van de hardheid van het materiaal. Gebleken is dat in het algemeen een hoek α van ten minste 0,5 graad en ten hoogste 5 graden bevredigende resultaten geeft.

In het bovenstaande is de uitvinding in hoofdzaak beschreven met betrekking tot één geleidervinger. Het zal echter duidelijk zijn, dat de bewerking in het algemeen zal plaatsvinden op alle geleidervingers van het geleiderrooster tegelijkertijd.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. De inrichting volgens de uitvinding, bevattende een aanbeeld en een muntstempel voor het koudsmeden van uiteinden van geleiders van een geleiderrooster, heeft het kenmerk dat het aanbeeldoppervlak twee aangrenzende vlakke delen bevat die een het aanbeelmateriaal insluitende stompe hoek β=180°-α vormen, waarbij het stempelvlak van het muntstempel praktisch evenwijdig is aan één dezer delen. Deze hoek β is bij voorkeur ten minste 175 graden en ten hoogste 179,5 graden.

Claims (4)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting met uit metaalstrippen gevormde geleiders, een op een der geleiders aangebracht halfgeleiderkristal bevattende ten minste een halfgeleiderschakelelement en elektrisch geleidende verbindingen van het kristal naar de geleiders, waarbij de geleiders uit een metaalstrook worden uitgestanst en vervolgens ter verwijdering van onregelmatigheden de uiteinden van de geleiders tussen onderling evenwijdige oppervlakken van een aanbeeld en een zich in een richting dwars op het aanbeeldvlak bewegend muntstempel koud gesmeed (coined) worden, waarna door ultrasoon lassen de geleidende verbindingen op de geleideruiteinden worden bevestigd, met het kenmerk, dat het aanbeeldvlak ter plaatse van het te smeden geleideruiteinde alsmede het daarmee evenwijdige stempelvlak van het muntstempel een benedenwaartse hoek maken met het aangrenzende deel van het aanbeeldvlak.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de genoemde hoek ten minste 0,5 graad en ten hoogste 5 graden bedraagt.

3. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, bevattende een aanbeeld en een muntstempel voor het koudsmeden van uiteinden van geleiders van een geleiderrooster, met het kenmerk, dat het aanbeeldoppervlak twee aangrenzende vlakke delen bevat die een het aanbeeldmateriaal insluitende stompe hoek vormen, waarbij het stempelvlak van het muntstempel praktisch evenwijdig is aan één dezer delen.

4. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de genoemde hoek ten minste 175 graden en ten hoogste 179,5 graden bedraagt.