DE1514827B2 - Verfahren zur serienmaessigen herstellung von halbleiterbauelementen - Google Patents

Verfahren zur serienmaessigen herstellung von halbleiterbauelementen

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DE1514827B2 DE19651514827 DE1514827A DE1514827B2 DE 1514827 B2 DE1514827 B2 DE 1514827B2 DE 19651514827 DE19651514827 DE 19651514827 DE 1514827 A DE1514827 A DE 1514827A DE 1514827 B2 DE1514827 B2 DE 1514827B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum serienmäßigen Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Transistoren, Dioden und integrierten Schaltkreisen, bei dem die bereits mit Elektroden versehenen Halbleiterkörper auf einen metallischen Kontaktierungsstreifen elektrisch leitend aufgesetzt werden.
In der Halbleitertechnik ist ein Verfahren bekannt, bei dem auf kleine Plättchen oder auf ein Band eine Vielzahl von Transistoren aufgebracht wird. Nach dem Abschneiden vom Band werden diese Transistoren in eine Schaltung eingelötet, wobei das Einlöten dieser Transistoren sehr schwierig ist, da sie keinerlei gesonderte Anschlußleitungen haben.
Ferner ist bereits ein bandförmiger Kontaktierungsstreifen bekannt, der mit kreisförmigen Ausschnitten versehen ist. Bei jedem Ausschnitt ragen nach innen Kontaktzierungszinken, die teils mit den Halbleiterkörpern, teils mit den Elektroden elektrisch leitend verbunden werden.
Ferner ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein rahmenförmiges Kontaktierungsblech verwendet wird. Von zwei Seiten des Rahmens ragen in das Rahmeninnere Kontaktierungszinken. Der Halbleiterkörper wird auf einer Vielzahl dieser Zinken befestigt.
Ein Kontaktierungsstreifen gleicher Struktur ist auch Gegenstand der älteren deutschen Patentschrift 1439 349. Hier werden die Halbleiterbauelemente auf die Zinken aufgesetzt, während die übrigen Elektroden des Halbleiterkörpers über Drähte mit anderen Kontaktierungszinken elektrisch leitend verbunden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von Halbleiterbauelementen zu finden, das eine möglichst rationelle und für den Fließbandprozeß geeignete Fertigung von Halbleiteranordnungen erlaubt. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein leiterförmig ausgebildeter Kontaktierungsstreifen verwendet wird,
der je nach Zahl der Elektroden für jeden zur Kontaktierung vorgesehenen Halbleiterkörper eine Gruppe eng benachbarter Sprossen aufweist, daß der mit Elektroden versehene Halbleiterkörper auf eine Sprosse dieses Streifens elektrisch leitend aufgesetzt und seine übrigen Elektroden mit benachbarten Sprossen ebenfalls elektrisch leitend verbunden werden, daß anschließend die die Sprossen verbindenden Holmen derart abgetrennt werden, daß die Sprossen als Elektrodenzuleitungen verwendbar oder mit ge- ίο sonderten Elektrodenzuleitungen verbindbar sind.
Die Erfindung weist zahlreiche Vorteile auf. So kann man aus einem Metallband einen leiterförmigen Streifen stanzen, der je nach Zahl der Elektroden für jeden zur Kontaktierung vorgesehenen Halbleiterkörper eine Gruppe eng benachbarter Sprossen aufweist. Dabei können die Streifen beliebig lang sein und so ist es möglich, mit einem Streifen eine Vielzahl von Halbleiteranordnungen zu kontaktieren.
Ferner kann man die die Sprossen verbindenden Holmen so mit Aussparungen versehen, daß die Streifen in geeignet ausgebildeten Vorrichtungen geführt und transportiert werden können. Dadurch ist man in der Lage, mehrere Fertigungsschritte fortlaufend hintereinander zu schalten. Den Holmen kommt noch die Aufgabe zu, den sehr schmalen Kontaktierungssprossen (bis etwa 0,2 bis 0,3 mm) über mehrere Fertigungsschritte hinweg eine stabile Lage zu verleihen. Sind die Sprossen nur an einer Seite durch einen Steg miteinander verbunden, so ist die Gefahr groß, daß die schmalen Sprossen verbogen oder abgerissen werden, und es ergibt sich ein relativ großer Ausfall. Da die Sprossen selbst als Elektrodenzuleitungen verwendet werden können, ist man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Lage, Halbleiteranordnungen mit besonders kleinen Abmessungen, z. B. sogenannte Subminiaturtransistoren, herzustellen.
Die vorgesehene leiterförmige Ausbildung von Kontaktierungsstreifen läßt sich je nach Anwendungszweck breit variieren. Mit solchen Streifen kann man Dioden, Transistoren und integrierte Schaltkreise kontaktieren, wobei nur die Zahl und die Anordnung der Sprossen geändert werden muß.
Bei sehr kleinen Halbleiterkörpern kann man diese direkt auf eine Sprosse auflöten, bei größeren Ausführungen verbreitert man eine Sprosse an der Stelle, die zur Aufnahme des Halbleiterkörpers vorgesehen ist. Die restlichen Elektroden des Halbleiterkörpers werden mit den benachbarten Sprossen mittels dünner Verbindungsdrähte kontaktiert. Wenn auf diese Weise alle Elektroden des Halbleiterkörpers mit den zugehörigen Sprossen verbunden sind, kann man einen Holmen entfernen und die Halbleiterkörper durch Eintauchen der Streifen in einen geeigneten Kunststoff einbetten und aushärten. Anschließend werden die Sprossen mit dem eingebetteten Halbleiterkörper auch vom zweiten Holmen abgetrennt, und man kann nun die Halbleiterkörper direkt in Schaltungen einlöten, indem die Sprossen als Elektrodenzuleitungen verwendet werden, oder man lötet bzw. schweißt die Sprossen an die Elektrodenzuleitungen eines Gehäusesockels an, wozu die Sprossen in geeigneter Form abgewinkelt werden müssen.
Bei besonders kleinen und leichten Halbleiterkörpern kann die Sprossentechnik auch noch in anderer Weise sinnvoll angewendet werden. Dabei trennt man eine Sprosse auf und lötet den Halbleiterkörper auf den einen durch die Trennung entstandenen Sprossenteil. Der andere Sprossenteil der aufgetrennten Sprosse wird durch einen dünnen Draht mit einer Elektrode des Halbleiterkörpers elektrisch leitend verbunden. Zur Kontaktierung eines Transistors ist eine zweite Sprosse notwendig, mit der die dritte Elektrode des Transistors elektrisch leitend verbunden wird. Nach dem Kontaktieren werden die Streifen so zerteilt, daß jeweils ein Teil den Halbleiterkörper mit seinen Kontaktierungssprossen umfaßt. Ein solches Teil wird nun erfindungsgemäß auf die Elektrodenzuleitungen eines Gehäusesockels gesetzt, und die kontaktierten Sprossen werden mit den zugehörigen Elektrodenzuleitungen verlötet. Anschließend trennt man die die Sprossen verbindenden Holmenteile ab.
Als weiterer Vorteil sei noch angeführt, daß beim Kontaktieren an die einzelnen Kontaktzonen kein schädliches Potential angelegt wird, da alle Kontaktzonen über die Holmen kurzgeschlossen sind.
Die Erfindung soll an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Fig.l zeigt einen leiterförmig ausgebildeten Streifen, der zur Aufnahme und Kontaktierung einer Vielzahl von Transistoren vorgesehen ist. Die Streifen bestehen vorzugsweise aus solchen metallischen Stoffen, die ähnliche Ausdehnungskoeffizienten wie das Halbleitermaterial aufweisen, beispielsweise Molybdän, Nickel, Kovar (Nickel-Eisen-Kobalt-Legierung). Die als Holmen bezeichneten Seitenstege la und 1 b sind mit Löchern 2 versehen, die zum Transport und zur Führung des Streifens dienen. Die Sprosse 4 ist an der Stelle verbreitert, die zur Aufnahme des Transistorkörpers dient. Die Sprossen 3 und 5 dienen zur Kontaktierung der beiden übrigen Transistorelektroden. Nach dem Ausstanzen werden die Streifen vergoldet. F i g. 2 zeigt, daß zum sperrschichtfreien Kontaktieren auf das verbreiterte Stück der Sprosse 4 eine Gold-Antimon-Folie 6 mit Hilfe der Schweißelektrode 16 und der Unterlage 17 aufgeschweißt wird. In F i g. 3 wird das Element 7, in diesem Fall ein Planartransistor, mit seiner Kollektorzone auf die Sprossen 4 aufgelötet. Mit einer Kontaktierungsvorrichtung, einem sogenannten »Bonder« 8 (Fig.4), wird der Emitter9 und die Basis 10 mittels dünner Drähte mit den Sprossen 3 und 5 einerseits und den Elektroden andererseits elektrisch leitend verbunden.
F i g. 5 zeigt das Abtrennen des Holmen 1 b. Der restliche Streifen wird nun an der Seite, an der der Holmen 1 b abgetrennt worden ist, so in Gießharz eingetaucht, daß die Transistoren und die Eelktrodenkontaktierungsstellen fest von diesem Kunststoff 11 umschlossen werden. Es schließt sich ein Vorhärtprozeß an und nach einem 10-stündigen Aushärteprozeß bei etwa 120° C können die Transistoren auch vom zweiten Holmen 1 α freigeschnitten werden. Dabei geht man vorteilhaft so vor, daß man, wie F i g. 6 zeigt, zunächst zwei Sprossen pro Transistor vom Holmen abtrennt. In diesem Zustand lassen sich vorteilhaft die jeweils vorgeschriebenen Messungen der elektrischen Werte durchführen, denn der Holmen bildet auf diese Weise für eine Elektrode aller zu kontrollierenden Transistoren einen gemeinsamen Anschluß. Der sich ergebende Ausfall kann sofort vom Holmen abgetrennt oder gekennzeichnet werden. Der Streifen wird nun zerteilt und jeweils ein ein
Transistorelement enthaltendes Teil wird, wie F i g. 7 zeigt, auf einen Gehäusesockel aufgesetzt. Der Streifenrest 14 wird abgeschnitten, die Emitter- und Kollektorsprosse um 90° abgebogen und alle drei Sprossen werden an die zugehörigen Elektrodenzuleitungen 13 eines Gehäusesockels 12 angeschweißt. Nach dem Verschließen des Systems mit einer Kappe, wobei das Gehäuse gleichfalls mit flüssigem Kunststoff gefüllt werden kann, ist der Fertigungsprozeß des Transistors nach dem eventuell erforderlichen Aushärtprozeß des Gehäusefüllstoffes abgeschlossen. Man kann aber auch auf das Einbringen der Transistoren in herkömmliche Gehäuse verzichten und die Bauelemente nach dem Abtrennen des Holmen 1 α in F i g. 6 als fertige Miniaturtransistoren verwenden. Dabei dienen die Sprossen als gut leitende Elektrodenzuleitungen und das den Transistorkristall umgebende ausgehärtete Gießharz bildet einen ausreichenden Schutz des empfindlichen Halbleiterbauelements.
Die F i g. 8 bis 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Wiederum liegt in F i g. 8 ein leiterförmig ausgebildeter, metallischer und oberflächenvergoldeter Streifen vor, mit den Holmen la und Ib und den darin für Führungszwecke vorgesehenen Aussparungen 2. Der Streifen dient auch hier zum Kontaktieren von Planartransistoren, wobei zur Kontaktierung von jeweils einem Transistor nur zwei Sprossen notwendig sind. In aufeinanderfolgenden Stanzprozessen wird zunächst der Streifen mit den Sprossen ausgestanzt. Dann wird jede zweite Sprosse 4 in die Teile 4 α und 4 b aufgetrennt. Die Enden der aufgetrennten Sprosse weiden in dem besonderen Fall, den F i g. 8 zeigt, zweifach abgewinkelt. Der Planartransistor 7 wird mit seiner Kollektorzone auf den Teil 4 a der aufgetrennten Sprosse aufgelötet. Der Emitter 10 wird mit einem dünnen Draht mit dem Sprossenteil 4 b verbunden, die Basis 9 auf dieselbe Weise mit der durchgehenden Sprosse 3. Nach dem Kontaktieren der Halbleiterzonen wird der Streifen an den gestrichelten Linien 15 in einzelne Stücke zerteilt. Ein solches Leiternstück zeigt Fig.9. In Fig. 10 ist dargestellt, wie ein Leiternstück auf die Elektrodenzuleitungen 13 eines Gehäusesockels 12 aufgesetzt wird. Die Sprosse 3 bzw. die Sprossenteile 4 α und 4 b werden auf die zugehörigen Elektrodenzuleitungen 13 aufgeschweißt. Anschließend werden die Holmenteile zusammen mit den überflüssigen Sprossenteilen in der gestrichelt angedeuteten Weise abgetrennt, und der Transistor kann mit einer Gehäusekappe verschlossen werden.
Die erfindungsgemäß angeführten Ausführungsbeispiele zeigen deutlich die besonders für den Fertigungsprozeß wichtigen Vorteile des Verfahrens. Mit dem beschriebenen Kontaktierungsverfahren läßt sich die Automation der Halbleiterfertigung, bzw. die direkte Aneinanderreihung verschiedener Fertigungsschritte weiter vorantreiben. Durch die Sprossentechnik wird das Justieren der Lötvorrichtungen erleichtert, da die Sprossen verhältnismäßig breit sind und immer gleiche Abstände voneinander haben.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum serienmäßigen Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Transistoren, Dioden und integrierten Schaltkreisen, bei dem die bereits mit Elektroden versehenen Halbleiterkörper auf einen metallischen Kontaktierungsstreifen elektrisch leitend aufgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein leiterförmig ausgebildeter Kontaktierungsstreifen verwendet wird, der je nach Zahl der Elektroden für jeden zur Kontaktierung vorgesehenen Halbleiterkörper eine Gruppe eng benachbarter Sprossen aufweist, daß der mit Elektroden versehene Halbleiterkörper auf eine Sprosse dieses Streifens elektrisch leitend aufgesetzt und seine übrigen Elektroden mit benachbarten Sprossen ebenfalls elektrisch leitend verbunden werden, daß anschließend die die Sprossen verbindenden Holmen derart abgetrennt werden, daß die Sprossen als Elektrodenzuleitungen verwendbar oder mit gesonderten Eelktrodenzuleitungen verbindbar sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme der Halbleiterkörper dienenden Sprossen an den für die Kontaktierung vorgesehenen Stellen verbreitert sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Kontaktieren der Halbleiterkörper und ihrer Elektroden ein Holmen entfernt wird, und die Halbleiterkörper durch Eintauchen der Streifen in Kunststoff, beispielsweise Gießharz, eingebettet werden.
4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbetten der Halbleiterkörper in Kunststoff alle Sprossen vom Holmen abgetrennt werden und die Bauelemente als fertige und sockellose Subminiaturtransistoren Verwendung finden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abtrennen aller Sprossen vom Holmen die Sprossen an die eigentlichen Elektrodenzuleitungen eines Gehäusesockels angelötet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Sprossen aufgetrennt wird und daß der Halbleiterkörper auf den einen durch die Trennung entstandenen Sprossenteil aufgelötet wird, und eine Elektrode des Halbleiterkörpers mit dem anderen Sprossenteil elektrisch leitend verbunden wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetrennte Sprosse zur Kontaktierung eines Planartransistors dient, wobei die dritte Elektrode des Halbleiterkörpers mit einer der aufgetrennten Sprosse benachbarten Sprosse elektrisch leitend verbunden wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprossen bzw. Sprossenteile eines mit einem Halbleiterkörper kontaktierten Leiternstücks so auf die Elektrodenzuleitungen eines Gehäusesockels gesetzt werden, daß sie auf diese Zuleitungen direkt aufgelötet werden können, und daß die die Sprossen verbindenden Holmenstücke anschließend abgetrennt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Holmen des leiterförmig ausgebildeten Streifens Aussparungen, beispielsweise Löcher, befinden, die zur Führung und Transportierung dieser Streifen in den Fertigungsgeräten dienen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbetten der Halbleiterkörper in Kunststoff alle Sprossen mit einer Ausnahme vom Holmen freigeschnitten werden, daß in diesem Zustand die Halbleiterkörper auf ihre elektrischen Meßwerte geprüft werden, Ausfall vom Holmen abgetrennt wird, und daß anschließend auch die letzte Sprosse der verwendbaren Halbleiterkörper vom Holmen abgetrennt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der leiterförmig ausgebildete Streifen aus Kovar, Molybdän, Nickel oder aus Metallen mit ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten besteht, und daß die Oberfläche des Streifens vergoldet ist.
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