DE10065722C1

DE10065722C1 - Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung und Vorrichtung mit einer elektrischen Verbindung

Info

Publication number: DE10065722C1
Application number: DE10065722A
Authority: DE
Inventors: Ingolf Wildner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2020-12-30
Also published as: ITMI20012821A1; DE10065722B9

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer ersten Kontaktfläche (10) und einer zweiten Kontaktfläche (20) vorgeschlagen, wobei mittels einer Drahtbondeinrichtung zwischen den Kontaktflächen (10, 20) ein erster Kontaktdraht (2) angeordnet wird, wobei der erste Kontaktdraht (2) zunächst mit der ersten Kontaktfläche (10) und anschließend mit der zweiten Kontaktfläche (20) kontaktiert wird, wobei ein zweiter Kontaktdraht (3) zwischen der ersten Kontaktfläche (10) und der zweiten Kontaktfläche (20) vorgesehen ist.

Description

Stand der Technik

Aus der DE 198 23 623 A1 ist ein Verfahren und eine Kontakt stelle zur Herstellung einer elektrischen Verbindung be kannt, bei der mittels einer Drahtbondeinrichtung zwischen zwei Kontaktflächen ein Kontaktdraht angeordnet wird, indem der Kontaktdraht mit der ersten Kontaktfläche kontaktiert wird und anschließend zu der zweiten Kontaktfläche geführt, mit dieser kontaktiert und anschließend durch die Draht bondeinrichtung abgetrennt wird.

Bekannt ist das Ball-Wedge-Verfahren zum "Bonden" zweier Kontktfläche miteinander, d. h. zur Herstellung einer elek trischen Verbindung.

Bekannt sind weiterhin Gehäusekontaktierungen für Elektro nik-Module, wie beispielweise in der Kfz-Elektronik, etwa ABS-Module, Motorsteuergeräte-Module, etc., die in Alumini um-Dickdraht-Bond-Technik durchgeführt werden, wobei die Bonddrähte etwa 200 µm-300 µm Durchmesser aufweisen.

Für hohe leistungsmäßige Belastungen der Kontaktierungen wird das Aluminium-Dickdraht-Bond-Verfahren verwendet, für niedrige Belastungen wird das Ball-Wedge-Verfahren einge setzt.

Nachteilig bei der Dickdraht-Bond-Technik ist ihre Anfällig keit für Schüttelbelastungen insbesondere im Zusammenhang mit Temperaturbelastungen bzw. Temperaturwechselbeanspru chungen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche hat den Vorteil, dass eine höhere Strombelastung der Bondverbindung möglich ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Verfahrens und der Vorrichtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße elektrische Verbindung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das Ball-Wedge-Verfahren wird erfindungsgemäß so modifiziert, dass höhere Ströme als in einem Einzeldraht, d. h. einem einzelnen Kontaktdraht, über die Verbindung abzuleiten sind. Hierzu ist erfindungsgemäß eine Parallelschaltung von Einzeldrähten vorgesehen.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße elektrisch Verbindung dargestellt. eine erste Kontaktfläche 10 wird dabei mit einer zweiten Kontaktfläche 20 elektrisch niederohmig verbunden. Hierzu wird ein Basis-Bump 1 auf der ersten Kontaktfläch 10 aufgebracht. Ausgehend von dem Basis-Bump 1 wird ein erster Loop 2 als Wedge zur zweiten Kontaktfläche 20 ausgebildet. Oberhalb des Basis-Bumps 1 ist erfindungsgemäß ein zweiter Bump 5 vorgesehen, von dem aus ein zweiter Loop 3 als Wedge zur zweiten Kontaktfläche 20 ausgebildet wird. Der zweite Bump 5 dient hierbei als Abstandshalter zwischen dem ersten Loop 2 und dem zweiten Loop 3. Schließlich ist erfindungsgemäß noch ein Abschluß- Bump 7 vorgesehen. Merkmal der erfindungsgemäßen Stapel- Bondverbindung ist der gestapelte Wedge, wobei vor jedem Wedge ein Bump als "Bondfleck" gesetzt wird. Bei dieser Anwendung ist die Ausführung des Bump multifunktional: Es wird ein definierter Bonduntergrund für den Wedge geschaffen, der die Verbindung zwischen Wedge und Bump bei Raumtemperatur erlaubt. Weiterhin entkoppelt der Bump die Bondbelastung zu dem darunterliegenden Wedge bzw. zu dem Bonduntergrund. Der Bump wirkt weiterhin als Abstandshalter zwischen den einzelnen Wedge, was insbesondere für die Ausbildung der Loop-Form wichtig ist. Der Bump wirkt weiterhin für den darunter liegenden Wedge als Sicherungsbond. Die geometrische Ausformung besonders des Basis-Bumps 1 sorgt für minimale Übergangswiderstände. Erfindungsgemäß sind die Bump-Größen, d. h. der Höhenauftrag eines Bumps, zwischen den einzelnen Wedge einstellbar vorgesehen. Dadurch wird die notwendige Stabilität für den gesamten Stapel hergestellt. Der direkte Übergang vom Bump in den Anschlußdraht, d. h. ohne Querschnittsverringerung, führt zu einem definierten und reproduzierbaren Stromübergang.

Die Stapelung, bestehend aus einem Bump und einem Wedge, kann erfindungsgemäß entsprechend der Stromerfordernis mehrfach, d. h. auch mehr als zweifach, durchgeführt werden. Dem letzten Wedge wird, wie oben beschrieben, ein Abschluß- Bump 7 zugefügt.

Der erfindungsgemäße Stapelbond ist insbesondere mit einer Ballkontaktstelle auf einem Goldland vorgesehen, wobei ein Loop in Trapezausführung (Reversebondung) vorgesehen ist.

Hierbei ist insbesondere ein Bump-Wedge-Stapel an der zweiten Kontaktstelle vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist es ein wichtiges Merkmal, dass der Drahtaustritt der Loops 2, 3 aus dem Bump-Wedge-Stapel parallel zu einander vorgesehen sind. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, zwischen einem Loop und der Chipkante einen Kantenschluß hervorzurufen, insbesondere hinsichtlich des untersten Loops 2.

Erfindungsgemäß ist es insbesondere vorteilhaft, dass auf der Ball-Kontakstelle, d. h. in Fig. 1 bei der ersten Kontaktfläche 10, auch für mehrere Bondverbindungen lediglich der Platzbedarf für eine einzige Bondverbindung besteht. Es ergibt sich also erfindungsgemäß ein minimaler Platzbedarf.

Erfindungsgemäß werden Wedgekontakte von Ball-Wedge- Bondverbindungen zu einem Stapel verbunden, deren Anzahl sich nach der Strombelastung richtet. Der Stapel besteht erfindungsgemäß insbesondere nur aus einem Stoffsystem, vorzugsweise Gold, wobei jedoch auch die Verwendung von Kupfer erfindungsgemäß vorteilhaft ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die Probleme des Aluminium-Dickdrahtbondens, weil Aluminium als Material mit Schwächen im Langzeitverhalten vermieden wird. Weiterhin werden Probleme bezüglich der Zuverlässigkeit durch den Wegfall von Vorschädigungszonen in den Bondfersen vermieden. Es wird erfindungsgemäß die Zuverlässigkeit von Hochstromverbindungen durch eine variablere Gestaltungsmöglichkeit der Loopausbildung erhöht, insbesondere was die Temperaturwechselbelastungszuverlässigkeit angeht. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, einen höheren Integrationsgrad bei Anbaugeräten zu erreichen, weil bei herkömmlichen Dickdrahtbondverbindungen lange flache Loops ausgebildet werden müssen. Beim erfindunsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden dagegen hohe Loops möglich. Das erfindunsgemäße Verfahren benötigt weiterhin wesentlich weniger Bondfreiheit zur Ausführung der Kontaktstellen, womit es somit zur Kontaktierung von Kavitäten geeignet ist; ein Anwendungsbereich, bei dem die herkömmliche Technik nicht mehr ausreicht. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens vereinfacht weiterhin den Aufbau von automatischen Fertigungslinien, da mit einem einzigen Bondverfahren alle notwendigen Kontaktierungen hinsichtlich ihrer Strombelastbarkeit genau auf die Kontaktstelle zugeschnitten werden können. Das Verfahren führt weiterhin zu Einsparungen bei der Montage, weil das Ball-Wedge Verfahren wesentlich schneller arbeitet als das beim Dickdrahtbonden verwendete Wedge-Wedge-Verfahren. Dies führt zu einer Taktzeitoptimierung. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Bondland während der Kontaktierung weniger stark belastet wird. Dadurch können auf DSH's auch Goldlands zur Kontaktierung verwendet werden.

Erfindungsgemäß bestimmt die Anzahl der zu einem Stapel zusammengefaßten Einzeldrähte, oder Loops, die Strombelastbarkeit des Gesamtsystems. Der Verbrauch an Kontaktfläche ist minimiert, da der Kontakt "in die Höhe", d. h. in z-Richtung, "wächst". Die Loops 2, 3 laufen in Höhenstufen übereinander.

Die Ausbildung der Ballseite der Einzeldrähte, d. h. Loops 2, 3, ist ebenfalls als Stapel ausführbar, wenn eine einzige Kontaktstelle jeweils für Anfang und Ende der Loops vorgesehen ist. Die Realisierung erfolgt analog zu der oben beschriebenen Realsierung einer einzigen Kontaktstelle für mehrere Loops auf der Wedgeseite, d. h. auf der ersten Kontaktfläche 10.

Es ist möglich, einzelnen Kontakten durch Variation der Anzahl der Einzeldrähte in Verbindung mit geeigneten Drahtdurchmessern bestimmte Belastungsgrenzen vorzugeben. Es sind somit Verbindungen und Funktionen einer Feinsicherung in voller Variabilität zwischen den Einzelkontakten möglich, beispielsweise gezieltes Durchbrennen bei Überschreitung einer Stromgrenze. Dies erlaubt zusätzlichen Spielraum für Konstruktion und Produkteigenschaften, auch im Hinblick auf Sicherheitstechnik.

Die Anordnung der Ballkontakte erlaubt die Stromentnahme flächig, beispielsweise auf einer Diodenkontaktstelle. Dadurch ist die Stromdichte am Kontakt beeinflußbar.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, kürzeste Anbindungen zwischen Kontaktstellen zu einem gemeinsamen Massepunkt herzustellen. Der dabei einstellbare Drahtdurchmesser der gegen Masse geführt wird, beeinflußt die Impedanz. Dies ist insbesondere für den HF-Bereich wichtig, weil dort kurz Leiterzüge und Masseknoten notwendig sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer ersten Kontaktfläche (10) und einer zweiten Kontaktfläche (20), wobei mittels einer Drahtbondeinrichtung zwischen den Kontaktflächen (10, 20) ein erster Kontaktdraht (2) angeordnet wird, wobei der erste Kontaktdraht (2) zunächst mit der ersten Kontaktfläche (10) und anschließend mit der zweiten Kontaktfläche (20) kontaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kontaktdraht (3) zwischen der ersten Kontaktfläche (10) und der zweiten Kontaktfläche (20) vorgesehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kontaktdraht (3) auf der ersten Kontaktfläche (10) oberhalb des ersten Kontaktdrahtes (2) angeordnet ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ball-Wedge-Bondverfahren für den ersten Kontaktdraht (2) und den zweiten Kontaktdraht (3) Verwendung findet.

4. Vorrichtung mit einer elektrischen Verbindung, wobei, die elektrische Verbindung nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist.