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Verfahren zur teilautomatisierten Kontaktierung von Halbleiter-
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systemen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur teilautomatisierten Kontaktierung
von Halbleitersystemen mit Bodenplatten, bei dem Haltebleche zur Kontaktierung benutzt
werden und bei dem auf getrennten Förderbändern zwei verschiedene Arten von Horden
laufen, wobei die Horden der einen Art mit den Bodenplatten bestückt werden, während
in die Horden der anderen Art, die so gestaltet sind, daß sie mit an die Toleranzen
der Halbleitersysteme und Haltebleche angepaßten Vertiefungen und Aufnahmestiften
versehen sind, so daß sich ein Justieren der Haltebleche gegen die Halbleitersysteme
erübrigt, die Halbleitersysteme und danach mindestens ein Halteblech so eingelegt
werden, daß das Halteblech an den vorgesehenen Kontaktflächen mindestens ein Halbleitersystem
berührt, daß anschließend zwischen Halbleitersystem an den Kontaktflächen und Halteblech
mechanisch feste Verbindungen geschaffen werden und danach die Kombination aus Halbleitersystem
und Halteblech auf die Bodenplatte aufgesetzt wird, wobei gegebenenfalls eine Verbindung
zwischen Halteblech und Bodenplatte hergestellt wird, daß alle Lötstellen zwischen
Halbleitersystem, Halteblech und Bodenplatte, welche nicht von vornherein mit Lot
versehen sind, mit Lot bestückt werden, daß anschließend alle Lötstellen zwischen
Halbleitersystem, Halteblech und Bodenplatte in einem Lötofen hergestellt werden,
und daß schließlich das Halteblech in eine der Anzahl der Anschlüsse eines fertigen
Halbleiterbauelementes entsprechende Zahl von Teilblechen durchtrennt wird.
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Aus US-PS 3 060 553 ist ein Verfahren zur Kontaktierung von Halbleitersystemen
mit Bodenplatten unter Zuhilfenahme eines Halteblechs bekannt. Das beschriebene
Verfahren zeigt jedoch nicht auf, mittels welcher Vorrichtung und Hilfsmittel eine
weitgehende Automatisierung des Kontaktierverfahrens erreicht werden kann.
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Bei der Massenanfertigung von Halbleiterbauelementen bereitet die
Kontaktierung besondere Schwierigkeiten, da eine Kontaktierung von Hand wegen der
äußerst kleinen geometrischen Abmessung der Kontaktflächen nicht nur technisch schwierig,
sondern auch zeit-und kostenaufwendig ist. Einen erheblichen Zeitaufwand verursacht
hierbei vor allem das Justieren der Halbleitersysteme einerseits und der darauf
zu befestigenden Kontaktteile andererseits.
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Bei einem Kontaktierverfahren von Halbleitersystemen mit Bodenplatten
mittels Halteblechen kann eine automatische Verlötung aller Lötstellen in einem
Lötofen nur dann erfolgen, wenn alle Lötstellen von Bodenplatte, Halteblech und
Halbleitersystem gegeneinander hinreichend genau justiert in den Lötofen gelangen.
Ein Versuch, die Bodenplatte automatisch mit Halbleiterbauelementen und Halteblechen
zu bestücken und diese auf den Bodenplatten automatisch zu justieren, scheitert
im allgemeinen an der Tatsache, daß die Toleranzen der Bodenplatte und ihrer zugehörigen
Anschlußte--~le, nämlich der Kontaktstifte und der Glaseinschmelzungen, wesentlich
größer s nd als die Toleranzen der Kontaktflächen von Halbleitersystem und Halteblech.
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Aus DT-OS 25 41 114 ist weiterhin ein Verfahren bekannt, welches viele
de genannten Schwierigkeiten dadurch löst, daß auf getrenawen För@erbandern zwei
verschiedene Arten von Horden laufen, wobei die Horden azr einen Art mit den Bodenplatten
bestückt werden, wahrend in die Horden der anderen Art, die so gestaltet sind, da;
sle mit n die toleranzen der Halöleitersysteme und Haltetleche aagevaDven Vertiefungen
und Aufnahmestiften versehen sind, so dav S1Cn enn Justieren aer Halteblech gegen
die Halbleitersysteme erübrigt, die Halbleitersysteme a- danach mindestens ein Hahlteblech
so soeingelegt werden, daß ilsHalteblech an den v@g sehenen Kontak@flächen miniestens
@in Halbleitersystem berüht, daß anschließend zwischen Halbleitersystem an den Kontaktflächen
und
Halteblech mechanisch feste Verbindungen geschaffen werden und danach die Kombination
aus Halbleitersystem und Halteblech auf die Bodenplatte aufgesetzt wird, wobei gegebenenfalls
eine Verbindung zwischen Halteblech und Bodenplatte hergestellt wird, daß alle Lötstellen
zwischen Halbleitersystem, Halteblech und Bodenplatte, welche nicht von vornherein
mit Lot versehen sind, mit Lot bestückt werden, daß anschließend alle Lötstellen
zwischen Halbleitersystem, Halteblech und Bodenplatte in einem Lötofen hergestellt
werden, und daß schließlich das Halteblech in eine der Anzahl der Anschlüsse eines
fertigen Halbleiterbauelementes entsprechende Zahl von Teilblechen durchtrennt wird.
Bei diesem Verfahren wird das Lot für eine Lötverbiniung zwischen Halbleitersystem
und Bodenplatte bzw. AmboB der Bodenplatte einerseits und einer Lötverbindung zwischen
Halbleitersystem und Halteblech-anschlüssen andererseits durch eine Vorbelotung
aller Kontaktflächen auf der Halbleitersystemoberfläche bewirkt.
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Eine Vorbelotung, insbesondere von sehr kleinen Kontaktflächen an
der Oberseite eines Halbleitersystems ist mittels Kapillar-Lötung praktisch nicht
möglich und läßt sich bei sehr feinen Feinstrukturen und bei dreifach diffundierten
Halbleitersystemen mit offenen pn-Übergängen an der Oberfläche mittels Tauchbelotung
nicht verwirklichen, bei gröberen Feinstrukturen bereitet die Automatisierung der
Tauchbelotung zumindest erhebliche technische Schwierigkeiten. Bei dreifach diffundierten
Halbleitersystemen mit offenen pn-Übergängen an der Oberfläche verursacht bei einer
Tauchbelotung außerdem das Flußmittel erhebliche Schäden.
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Als Kapillarlötung wird in diesem Zusammenhang ein, wie folgt, beschreibenes
Lötverfahren verstanden: Zwischen zwei zu verlötenden Flächen wird ein kapillar-feiner
Spalt geschaffen. In oder an diesem Spalt werden vorgeformte Lotteile gebracht und
mittels Erwärmung geschmol#en. Das geschmolzene Lot fließt mittels Kapillarwirkung
in den Spalt hinein zwischen die zu verlötenden Flächen und schafft somit die gewünschte
Lötverbindung.
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Aus DT-AS 22 26 958 ist ein Verfahren zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen
mittels vorbeloteter Kontaktteile und unter
Verwendung von Flußmitteln
bekannt. Die Verwendung von Flußmitteln bei der Kontaktierung von Halbleiterbauelementen
insbesondere von Halbleiterbauelementen mit offenen pn-Ubergängen an der zu kontaktierenden
Oberfläche bewirkt im allgemeinen eine Verschlechterung der Sperreigenschaften entsprechender
pn-Übergänge. Es ist deshalb wünschenswert, bei der Kontaktierung von Halbleiterbauelementen
flußmittelfreie Lötungen vorzunehmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein automatisierbares,flußmittelfreies
Lötverfahren für Halbleitersysteme anzugeben, das bei Verwendung von Halteblechen
auch eine Kontaktierung sehr kleiner Kontaktflächen ermöglicht und daß zugleich
auf beliebige Halbleiterbauelemente, insbesondere auf Leistungshalbleiterbauelemente
oder Leistungs-IC's anwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Haltebleche
und/oder großflächige Kontakte der Halbleitersysteme flußmittelfrei vorbelotet,
d. h., vor Beginn des Kontaktierverfahrens ohne Verwendung eines Flußmittels mit
Lot versehen werden.
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Als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dessen Anwendbarkeit
auf Halbleitersysteme mit sehr feinen Kontaktflächen auf dreifach diffundierte Halbleitersysteme
mit offenen pn-Übergängen an der Oberfläche, sowie auf Leistungshalbleiterbauelemente
und Leistungs-IC's zu nennen.
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Es ist vorteilhaft, daß das Lot aus Weichlot, insbesondere aus Blei,
Zinn, Indium oder aus Legierungen dieser Metalle moglicherweise mit weiteren Metallzusätzen,
z. B. Silber, bestehen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß ein Vorbeloten
auf die Weise erfolgt, daß Lotteile von einer bestimmten geometrischen Gestalt und
die vorzubelotenden Haltebleche und/oder Halbleitersysteme so in entsprechend geformte
Behälter eingebracht werden, daß die Lotteile einerseits und die Haltebleche bzw.
die Halbleitersysteme andererseits sich an den zu belotenden Kontaktflächen berühren,
daß die Lotteile danach durch Wärmeeinwirkung geschmolzen, die Haltebleche bzw.
die Halbleitersysteme an den zu belotenden Stellen mit Lot bedeckt werden.
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Ein Vorteil dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, eine Möglichkeit für eine Automatisierung der Vorbelotung von Halteblechen
und/oder von Halbleiterbauelementen anzugeben.
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Es erübrigt sich auch die Verwendung unterschiedlicher Bodenplatten,
welche Vertiefungen aufweisen, die der Form und Größe des aufzunehmenden Halbleitersystems
angepaßt sind. Es werden vielmehr einheitliche Bodenplatten verwendet. Die Verwendung
einheitlicher Bodenplatten bringt verschiedene Vorteile, bedingt durch einen geringeren
Aufwand bei der Beschaffung, Lagerhaltung und Verarbeitung der Bodenplatten und
durch eine gewisse Zeitersparnis durch die Beschickung der Montagebänder mit nur
einer Sorte von Bodenplatten, was zu einer entsprechenden Kostenverringerung der
hiernach gefertigten Produkte führt.
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Es ist vorteilhaft, daß die Lotteile als Kugeln und/oder Zylinder
und/oder Quader und/oder Würfel und/oder Streifen ausgebildet sind.
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Eine Anwendung von Lotteilen der angegebenen geometrischen Formen
bei der Belotung von Halbleitersystemrückseiten erzeugt in hohem Maße lunkerarme
Lotschichten und führt deshalb zu einer Verbesserung der elektrischen Kenndaten
hiernach gefertigter Bauelemente.
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Durch die Verwendung von Lotteilen bestimmter geometrischer Gestalt
und Größe läßt sich die Lotmenge an den zu belotenden Teilen steuern. Es lassen
sich somit z. B. bei einfach diffundierten Silicium-Leistungstransistoren durch
eine verstärkte Kontaktbelotung u. a. eine kleine Sättigungsspannung bedingt durch
einen größeren Kontakt querschnitt d. h. bedingt durch einen niederohmigeren Kontakt,
erreichen. Im Falle einer Ätzung des Halbleitersystems nach dem Löten wird außerdem
bei Halbleitersystemen, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt und
mit einer dosierten Lotmenge versehen wurden, eine höhere Ätzresistenz der Systemmetal~isierung
beobachtet, was sich wiederum vorteilhaft auf die technischen Daten der hiernach
gefertigten Halbleiterbauelemente auswirkt.
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Es ist auch vorteilhaft, daß ein Schmelzen der Lotteile durch
eine
Wasserstoff-Flamme und/oder einen elektrischen Durchlaufofen und/oder durch induktive
Erwärmung jeweils in Schutzgasatmosphäre bewirkt wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht auch darin, daß das Vorbeloten
des Halteblechs durch Lotabscheidung aus einem galvanischen Bad oder durch Aufwalzen
einer Lotschicht auf das Halteblech erfolgt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung und an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine mit Bodenplatten bestückte Horde auf einem
ersten Förderband und eine mit Halteblechen und Ralbleitersystemen bestückte zweite
Horde auf einem zweiten Förderband; Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines
Halteblechs mit Lotteilen; Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Behälter mit einem
Halteblech und einem Lotteil; Fig. 4 einen den Ausschnitt b aus Fig. 3 darstellenden
Querschnitt durch einen Teil eines vorbeloteten Halteblechs; Fig. 5 einen Querschnitt
durch einen Behälter zur Vorbelotung von Halbleitersystemen; Fig. 6 eine perspektivische
Darstellung eines Halbleitersystems in Verbindung mit dem Ausschnitt "B" aus Fig.
2 eines Halteblechs; Fig. 7 eine Seitenansicht einer Bodenplatte mit vorbeloteten
Halbleitersystem und Halteblech.
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Die Fig. 1 zeigt ein perspektivisches Bild einer Horde 1 der ersten
Art und einer Horde 2 der zweiten Art. Die Horde 1 weist in einem gewissen Abstand
von der Bodenfläche 5 der Horde 1 Einknickungen der Seitenwände 6 und 7 längs der
Knicklinien 3 und 4 auf. Die Seitenwände 6 und 7 tragen an ihrer oberen freien Kante
außerdem Einbuchtungen, welche bis auf das Niveau der Khicklinien 3 und 4 herunterragen
und zur Aufnahme der Bodenplatten 10 bestimmt sind. Die Bodenplatten 10 haben eine
annähernd elliptische norm. Die beiden Bohrungen 11 und 12 der Bodenplatte 10 sind
zur Befevt gung des fertigen Bauelenentes beim Einbau desselben in ein Csehäuse
vorgesehen Die Bo#enplatte 10 weist
weiterhin einen Sockel 13 mit
einem Amboß 14 auf. Durch die Bodenplatte 10 und den Sockel 13 werden Kontaktstifte
15 und 16 elektrisch isoliert durchgeführt. Die Kontaktstifte 15 und 16 sind an
ihren oberen Enden, die sich beim fertigen Bauelement im Innern des Halbleitergehäuses
befinden, als Vierkante mit diskontinuierlichen Verjüngungen an den Stellen 17 und
18 ausgebildet. Halteblech 31 und Halbleitersystem 30 werden in der durch strichpunktierte
Linien angedeuteten Lage auf die Kontaktstifte 15 und 16 bzw. auf den Amboß 14 aufgesetzt.
Das Halteblech kommt dabei auf den diskontinuierlich verformten Stellen 17 und 18
der Haltestifte zum Liegen, so daß eine Berührung desselben mit dem Sockel 13 der
Bodenplatte verhindert wird. Längs der strichpunktierten Linien 19 und 20 ist ein
Durchteilen des Haltebleches nach erfolgter Kontaktierung vorgesehen.
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Die Horde 2 weist ein annähernd H-förmiges Profil auf. In der Bodenfläche
22 der Horde 2 sind durchgehende Vertiefungen 23 mit den Toleranzen der aufzunehmenden
Halbleitersysteme 30, durchgehende Bohrungen 24 und Aufnahmestifte 25 mit den Toleranzen
der Stanzlöcher 32 des Haltebleches 31 vorgesehen. Beim Einlegen der Halbleitersysteme
30 in die Vertiefungen 23 und beim Auflegen der Haltebleche 31 auf die Aufnahmestifte
25 kopsen die Kanten der rechtwinkelig abgebogenen Teile 33 und 34 des Haltebleches
31 genau auf die hierfür vorgesehenen Kontaktflächen am Halbleitersystem 30 zu liegen
und werden miteinander mechanisch fest durch Löten oder Schweißen verbunden. Das
mit dem Halbleitersystem 30 verbundene Halteblech 31 wird mittels einer Vakuumhebevorrichtung,
angedeutet durch die Vorrichtung 35, in Richtung des Pfeiles 37 aus der Horde 2
herausgehoben, wobei zusätzliche, in die Bohrung 24 von unten eingreifende Stifte
das Herausheben des Haltebleches 31 aus der Horde 2 erleichtern. Der Anschluß der
Vakuumvorrichtung an eine geeignete Vakuumpumpe wird durch den Vakuumschlauch 36
angedeutet. Halteblech 31 und Halbleitersystem 30 werden durch die Vakuumhebevorrichtung
entlang dem Pfeil 37 auf die Kontaktstifte 15 und 16 der Bodenplatte 10 beziehungsweise
auf den Amboß 14 der Bodenplatte 10 aufgesetzt. Den Transport der Horden 1 bzw.
2 übernehmen der Reihe nach die Förderbänder 40 bzw. 41.
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Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Haltebleches 31
mit kugelförmigen Lotteilen 53. Das Halteblech 31 weist Stanzlöcher 32 und Kontaktfahnen
38 und 39 mit rechtwinkelig abgebogenen Teilen 33 und 34 auf. Die Schmalkanten 54
und 55 der rechtwinkelig abgebogenen Teile 33 und 34 des Haltebleches 31 bilden
die Kontaktflächen zum Anschluß an das Halbleitersystem 30.
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Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Behälter 50, der mit einem
Halteblech 31 und einem kugelförmigen Lotteil 53 zur Belotung der rechtwinkelig
abgebogenen Teile 33 bzw. 34 des Ralteblechs 31 bestückt ist. Das Innere des Behälters
50 ist mit einer Vertiefung 42 zur Aufnahme der Lotteile 53, einer Auflagefläche
44 für Teile des Halteblechs 31 und Befestigungsstiften 43 zur Aufnahme des Halteblechs
31 versehen, wobei der Abstand zwischen der Vertiefung 42 und dem Befestigungsstift
43 so dimensioniert ist, daß die Schmalkanten 54, 55 des Halteblechs 31 auf entsprechende
Lotteile 53 zu liegen kommen. Der Behälter 50 weist einen Deckel 56 auf, der infolge
seines Gewichts das Halteblech 31 auf das Lotteil 53 drückt und der zugleich durch
Wärmeableitung eventuell mittels zusätzlicher Kühlung das Halteblech 31 vor einer
zu großen Erhitzung schützt. Eine Wasserstoff-Flamme 59 bringt das Lotteil 53 zum
Schmelzen.
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Fig. 4 zeigt einen den Ausschnitt A aus Fig. 3 darstellenden Querschnitt
durch einen Teil eines vorbeloteten Halteblechs 31.
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Der rechtwinkelig abgebogene Teil 33 bzw. 34 des Halteblechs 31 ist
dabei so mit einer Lotschicht 58 versehen, daß die Schmalkanten 54 bzw. 55 eine
Lotschicht hinreichender Dicke aufweisen.
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Fig. 5 stellt einen Querschnitt durch einen Behälter 51 zur Vorbelotung
von Halbleitersystemen 30 dar. In stufenförmig angeordneten Vertiefungen 52 befindet
sich in der untersten Vertiefung ein kugelförmiges Lotteil 53, darüber,mit der Rückseite
dem Lotteil zugekehrt,ein vorzubelotendes Halbleitersystem 30 mit metallisch beschichteten
Feinstrukturen 29 auf seiner Vorderseite.
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Ein gemäß Fig. 3 und Fig. 4 vorbelotetes Halteblech 31 ist mit seinen
Stanslöchern 32 so auf die Aufnshmestifte 25 des Behälters 51 aufgesetzt, daß die
Schmalkanten 54 bzw. 55 der Kontaktfahnen 38 bzw. 39 genau auf den Kontaktstellen
der Metallschicht 28 bzw.
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der metallbeschichteten Feinstruktur 29 aufliegen. Die Toleranzen
der stufenförmigen Vertiefungen 52 und die Toleranzen der Aufnahmestifte 25 sowie
die Toleranzen des Halteblechs 31 und dessen Stanzlöcher 32 sind den Toleranzen
der Kontaktflächen auf der Feinstrukturen 29 bzw. auf der Metallschicht 28 angepaßt,
so daß sich ein Justieren des Halbleitersystems 30 gegen das Halteblech 31 erübrigt.
Ein Deckel 57 von bestininiten Gewicht schafft mittels seines Auflagedrucks einen
sicheren mechanischen Kontakt zwischen Halteblech 31 und Halbleitersystem 30 einerseits
sowie zwischen Halbleitersystem 30 und Lotteil 53 andererseits.
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Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Halbleitersystems
30, welches nach Fig. 5 mit einem Halteblech versehen wurde von dem der Ausschnitt
"B" aus Fig. 2, dargestellt ist. Teile der Kontaktfahnen 38 bzw. 39 kontaktieren
mit ihren rechtwinklig abgebogenen Teilen 33 bzw. 34 an der Schmalkante 54 die Metallschicht
28 bzw. an der Schmalkante 55 die Feinstruktur 29 des Halbleitersystems 30.
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Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht einer Bodenplatte 10 mit Sockel 13
und Amboß 14 sowie Kontaktstiften 15 bzw. 16 versehen. Auf die Kontaktstifte 15
bzw. 16 ist das Halteblech 31 aufgesetzt, das mit dem Halbleitersystem 30 an den
Schmalkanten 54 bzw. 55 verbunden ist. Das Halbleitersystem 30 weist auf seiner
Rückseite einen annähernd halbkugelförmigen Lötfleck 45 auf, der den Amboß 14 berührt.
Auf die Kontaktstifte 15, 16 sind außerdem Lotringe 46 aufgesteckt. Die strichpunktierte
Linie 47 deutet eine Systemkappe an, mit welcher das fertige Bauelement abgedeckt
wird. Die Bohrungen 11 und 12 dienen zur Befestigung des fertigen Halbleiterbauelements
auf entsprechenden Gehäuseplatten.
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Um ein Halbleiterbauelement nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu
kontaktieren, wird zunächst ein Halteblech 31 in einem Gefäß 50 gemäß Fig. 3 und
Fig. 4, mittels eines galvanischen Bades oder durch Aufwalzen einer Lotschicht,
vorbelotet. Die Vorbelotung des Haiteblechs 31 kann auch in einer weiteren in Fig.
1 nicht dargestellten Horde von einer dem Behälter 50 entsprechenden Form auf einem
weiteren in der Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Förderband erfolgen. Die Bestückung
des Behälters 50 bzw. entsprechender
Horden mit Lotteilen 53 erfolgt
automatisch z. B. mittels eines Rohres, in dem sich die Lotteile befinden und das
einen Rohrverschluß aufweist, der sich in einemyVerschub des Förderbandes angepaßtem
Takt öffnet und schließt. Die Haltebleche werden in den Behälter 50 bzw. in eine
entsprechen geformte Horde von Hand eingelegt. Behälter 50 bzw. entsprechende Horden
bestehen aus Metall, Graphit oder Keramik. Die Lotteile 53 sind insbesondere als
Kugeln, Zylinder, Quader, Würfel oder Streifen ausgebildet und werden mittels einer
Wasserstoff-Flamme, eines elektrischen Durchlaufofens oder durch induktive Erwärmung
zum Schmelzen gebracht.
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Die Horden 2 aus Fig. 1 werden zunächst in ihrer Form dem Behälter
51 aus Fig. 5 angepaßt. In die Behälter 51 bzw. entsprechend geformte Horden werden
Lotteile 53 durch eine automatische Füllvorrichtung gebracht, z. B. durch ein Rohr
mit einem Verschluß, welcher sich in einem dem Verschub des Förderbandes 41 angepaßtem
Takt öffnet und schließt. Danach wird die modifizierte Horde 2 aus Fig. 1 bzw. der
Behälter 51 aus Fig. 5 mittels Saughebern mit Halbleitersystemen 30 bestückt, welche
zur Montage bereits in gewissen Horden befindlich angeliefert werden. Vorbelotete
Haltebleche 31 werden danach ebenfalls mittels Saughebern aus Behältern 50 bzw.
entsprechenden Horden auf die Aufnahmestifte 25 der modifizierten Horden 2 aufgesetzt.
Ein Deckel 57 bewirkt einen entsprechenden Auflagedruck und somit einen sicheren
mechanischen Kontakt zwischen den Schmalkanten 54, 55 des Haltebleches 31 und metallischen
Schichten 28 bzw. Feinstrukturen 29 auf der Oberfläche des Halbleitersystems 30
sowie einen mechanischen Kontakt zwischen der Rückseite des Halbleitersystems und
dem Lotteil 53.
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Für eine genaue Lagejustierung zwischen den Schmalkanten 54, 55 des
Haltebleches 31 und den Kontaktstellen an der Vorderseite des Halbleitersystems
30 sorgen die Toleranzen des Behälters 51 bzw.
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der modifizierten Horde 2, welche den Toleranzen des Halbleitersystems
30 angepaßt sind. Ein Justieren des Halteblechs 31 gegen das Halbleitersystem 30
erübrigt sich. Die Behälter 51 bzw. die modifizierten Horden 2 werden in einem elektrischen
Durchlaufofen oder mittels induktiver Erwärmung dosiert beheizt. Wegen der Gefahr
einer Überhitzung der Halbleitersysteme 30 wird hierbei von der Verwendung von Wasserstoff-Flammen
abgesehen. Die dem Behälter 51 bzw. der modifizierten Horde 2 zugeführte Wärmemenge
wird
so dosiert, daß das kugelförmige Lotteil 53 auf der Rückseite des Halbleitersystems
30 einen halbkugelförmigen Lotfleck 45 bildet und die vorbelotete Schmalkante 54
bzw. 55 des Halteblechs 31 mit der Oberseite des Halbleitersystems 30 eine mechanisch
feste Lötverbindung herstellt. Die Güte der hierbei entstehenden elektrischen Kontakte
ist zunächst unerheblich. Die Horde 1 aus Fig. 1 wird während der beschriebenen
Arbeitsvorgänge automatisch mittels einer geeigneten Rüttelmaschine mflt Bodenplatten
10 bestückt. Eine solche Rüttelmaschine (nicht abgebildet) besteht im Prinzip aus
einem großen Behälter, in den die Bodenplatten 10 ungeordnet eingefüllt werden.
Am oberen Teil des Gefäßes ist eine Öffnung mit einem in vertikaler Richtung schräg
nach unten verlaufenden Kanal angeordnet. Die Form der Bodenplatten 10 bewirkt,
daß die Bodenplatten 10 nur in einer nach ihrer Querachse ausgerichteten Stellung
den Kanal hinuntergleiten können. Für eine ständige Lageänderung der Bodenplatten
10 im Gefäß sorgen ständige Erschütterungen und Bewegungen des Gefäßes. Dadurch
nimmt innerhalb einer gewissen Zeit jede vor der Austrittsöffnung liegende Bodenplatte
10 eine Lage ein, in der sie durch die Austrittsöffnung in den Kanal hineingleiten
kann. Die so angeordneten Bodenplatten 10 werden dann mittels geeigneter (nicht
abgebildeter) Hebewerkzeuge auf die Horde 1 aufgelegt.
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Die mit Halteblechen 31 mechanisch fest verbundenen Halbleitersysteme
30 werden mittels entsprechender Hebewerkzeuge, in Fig. 1 angedeutet, durch die
Vorrichtung 35, auf die Kontaktstifte 15, 16, der Bodenplatte 10 aufgesetzt, nachdem
die Kontaktstifte 15, 16 zuvor automatisch in geeigneter Weise aufgerichtet und
verformt, z. B. gequetscht wurden. Mit dem Quetschen der Kontaktstifte 15, 16 läßt
sich eine Berührung der Haltebleche 31 mit der Bodenplatte 10 vermeiden. Es kommt
dadurch nur der gewünschte Kontakt des halbkugelförmigen Lotflecks 45 am Halbleitersystem
30 mit der Bodenplatte 10 bzw. mit dem Amboß 14 zustande. Beim Schmelzen des Lotflecks
45 entsteht zwischen der Rückseite des Halbleitersystems 30 und der Oberfläche des
Amboß 14 ein kapillarfeiner Hohlraum, den das flüssige Lot des Lotflecks 45 mittels
Kapillarwirkung von der Mitte her ausfüllt und wobei die im Hohlraum befindliche
Luft gleichzeitig nach außen gedrängt wird,
so daß L entstehende
Lotschicht sehr lunkerarn ist. Anschließend erfolgt eine automatische Bestückung
der Kontaktstifte 15 mit Lotringen 46 (abgebildet in Fig. 7) z. B. mittels einer
zentrifugenähnlichen Maschine (nicht abgebildet). Bei einer solchen zentrifugenähnlichen
Maschine werden die Lotringe 46 in einen rotierenden Behälter eingebracht, der mit
einer Öffnung und einer Gleitschiene versehen ist, die eine gewisse Neigung gegen
die liorizontarne aufweist. Am unteren Ende dieser Schiene werden die Lotringe 46
von den Kontaktstiften 15 und 16 abgestreift. Anschließend erfolgt die endgültige
Verlötung aller Lötstellen in einem elektrischen Durchlaufofen oder mittels induktiver
Erwärmung, und zwar jeweils in Schutzgasatmosphäre. Eine anschließende optische
Kontrolle kann automatisch durch Betrachtung der Bauelemente mittels geeigneter
Hilfsmittel erfolgen. Anschließend wird eine automatische Behandlung der Halbleiteroberflächen
sowie eine automatische Messung der elektrischen Parameter und eine automatische
Auslese als Funktion der Messung vorgenommen. Schließlizh werden die Halbleiterbauelemente
mit einer Verschlußkappe versehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist für alle Halbleiterbauelemente
und IC's anwendbar auch für solche mit sehr feinen Kontaktstrukturen und offenen
pn-Übergängen an der Oberfläche. Insbesondere lassen sich hiermit Halbleiterbauelemente
aus Germanium oder Silicium sowie Leistungshalbleiterbauelemente und Leistungs-IC's
fertigen.
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7 Figuren 4 Patentansprüche
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