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DE3209242A1 - Verfahren zum anbringen von kontakterhoehungen an kontaktstellen einer elektronischen mikroschaltung - Google Patents

Verfahren zum anbringen von kontakterhoehungen an kontaktstellen einer elektronischen mikroschaltung

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DE3209242A1
DE3209242A1 DE19823209242 DE3209242A DE3209242A1 DE 3209242 A1 DE3209242 A1 DE 3209242A1 DE 19823209242 DE19823209242 DE 19823209242 DE 3209242 A DE3209242 A DE 3209242A DE 3209242 A1 DE3209242 A1 DE 3209242A1
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DE
Germany
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wire
capillary
contact
ball
electronic microcircuit
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DE19823209242
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DE3209242C2 (de
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Huibert Arnoldus 6534 Nijmegen Knobbout
Hermanus Antonius Van De Pas
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
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  • Wire Bonding (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

ΡΗΝ.99Β8 <" 29.8.1981.
-ι.
Verfahren zum Anbringen von Kontakterhöhungen an Kontaktstellen einer elektronischen Mikroschaltung.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anbringen von Kontakterhöhungen an Kontaktstellen einer elektronischen Mikroschaltung. Halbleiterbauelemente, die mit Kontakterhöhungen (auch als Kontaktkugeln oder "Bumps" bezeichnet) versehen sind, sind bekannt. Auch andere elektronische Mikroschaltungen, wie magnetische Blasendomänenanordnungen oder Flüssigkristallanordnungen, können mit Kontakterhöhungen versehen werden. Die Kontaktkugeln dienen zur Herstellung eines elekirischen Kontakts mit Leitern auf einem Substrat oder mit Leitern eines Metallleitergitters, wobei dann keine Verbindungsdrähte verwendet zu werden brauchen. Das bekannte Verfahren zum Anbringen der Kontaktkugeln ist verhältnismässig verwickelt und erfordert eine Anzahl von Verfahrensschritten. Meistens werden die Kugeln in einer oder mehreren Metallschichten mit Hilfe galvanischer Techniken angebracht, wobei zum Erhalten einer richtigen Maskierung Photoätztechniken angewandt werden. Die Erfindung hat die Aufgabe, ein sehr vereinfachtes Verfahren zum Anbringen von Kontaktkugeln zu schaffen, bei dem das galvanische Anwachsen vermieden werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende'eines Metalldrahtes mit Hilfe von Wärme eine Kugel gebildet wird, die gegen eine Kontaktstelle der elektronischen Mikroschaltung gedrückt und mit dieser Kontaktstelle verbunden wird, und dass ein Draht in der Nähe der Kugel an einer in dem Draht angebrachten Schwachstelle getrennt wird.
3^ Die Kontaktkugeln werden dabei völlig auf mechanischem Wege erhalten. Zusätzliche Photoätz- und GaI-vanisierungstechniken sind überflüssig. Die Anbringung der Kontaktkugeln kann auf stark mechanisierte Weise
PH]ST. 9988 er 29.8.1981.
stattfinden. Dabei können teilweise in der Halbleiterherstellung bekannte Techniken zum Anbringen von Drahtverbindungen verwendet werden. Durch das vereinfachte Verfahren zum Anbringen der Kontaktkugeln kann eine erhebliche Kosteneinsparung erreicht werden.
Bei einer günstigen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird der Draht durch eine Kapillare geführt und die Kugel mit Hilfe der Unterseite der Kapillare mit der Kontaktstelle auf der elektronischen Mikroschaltung verbunden, wonach die Kapillare in bezug auf den Draht dadurch verschoben wird, dass sie über eine kleine Strecke aufwärts und seitlich bewegt wird, worauf die Kapillare wieder abwärts bewegt und in dem Draht mit der Unterseite der Kapillare eine Einkerbung angebracht wird.
Die genaue Anbringung der Schwachstelle ist besonders wichtig eine geeignete Form der Kontaktkugel zu erhalten. Die Unterseite der Kapillare kann den Draht auf eine bestimmbare Weise schwächen, wobei eine grosse Reproduzierbarkeit der Kontaktkugeln erhalten wird. Jetzt verfügbare Steuermittel, bei denen z.B. Mikroprozessoren benutzt werden können, ermöglichen es, die Lage der Schwachstelle sehr genau vorherzubestimmen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Kapillare über einen Abstand etwa gleich dem 2- bis 3-fachen der Drahtdicke aufwärts und über einen Abstand gleich etwa dem 1,5- bis 2-fachen der Drahtdicke seitlich bewegt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Draht mit einer grossen Härte und einer feinkörnigen Kristallstruktur verwendet, wobei die Schwachstelle in dem Draht durch Rekristallisation gebildet wird, nachdem sich durch Wärme die Kugel gebildet hat, wobei der an die Kugel grenzende Drahtteil eine grobkörnige Kristallstruktür erhält.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
«Ulis *» * ty *> *r β » * M *r «■ Cl
PHN.9988 -3- 29.8.1981.
— V-
Fig. 1 das Unterende einer Kapillare mit einem Draht, an dem sich eine Kugel gebildet hat;
Fig. 2 die auf ein Substrat gedrückte und daran befestigte Kugel;
Fig. 3 die Lage, in der die Kapillare aufwärts und seitlich bewegt ist;
Fig. k das Plätten und Schwächen des Drahtendes; Fig. 5 das mit einer Kontakterhöhung versehene Substrat, nachdem der Draht getrennt worden ist, und Fig. 6 eine auf andere Weise auf einem Substrat angebracht Kontakterhöhung.
In Fig. 1 ist ein Substrat 1 mit einer Kontaktstelle 2 dargestellt, an der eine Kontakterhöhung oder Kontaktkugel angebracht werden muss. In der nachstehenden Beschreibung wird angenommen, dass das Substrat ein Halbleiterbauelement ist und dass die Kontaktstelle eine metallisierte Zone ist, die mit einem aktiven Gebiet im Halbleiterbauelement in Verbindung steht. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen elektronischen Mikroschaltungen, wie bei magnetischen Blasendomänen oder bei Flüs — sigkristallen oder bei bei Hybridschaltungen in der Mikroelektronik verwendeten Trägern, angewandt werden. Ein mit Kontakterhöhungen versehenes Substrat kann an Leitern eines Trägers befestigt werden, wobei die Verbindung sämtlicher Kontakterhöhungen mit den Leitern gleichzeitig hergestellt wird und keine Verbindungsdrähte erforderlich sind.
In Fig. 1 ist über dem Halbleiterbauelement 1 das Unterende einer Kapillare 3 dargestellt. Durch eine Bohrung k der Kapillare ist ein Draht 5 geführt. Am Ende des Drahtes 5 hat sich eine Kugel 6 gebildet. Dies kann auf an sich bekannte Weise, z.B. mit Hilfe einer Gasflamme oder mit Hilfe einer elektrostatischen Entladung, erfolgen. Das Material des Drahtes ist meistens Gold oder Aluminium; auch andere Metalle, wie z.B. Kupfer, sind verwendbar. Die Kapillare 3 kann z.B. aus einem keramischen Material bestehen. Erforderlichenfalls kann die Kapillare durch an sich bekannte Mittel erhitzt werden.
PHN.9988 «4- 29.8.1981.
Fig. 2 zeigt den mit der Kontaktstelle 2 auf dem Halbleiterbauelement 1 verbundenen Draht. Die Kugel 6 ist dabei mit Hilfe der Kapillare 3 gegen die Kontaktstelle 2 gedrückt und daran mit Hilfe von Thermokompression oder Ultraschallschwingungen befestigt worden.
Dann wird die Kapillare 3 über eine kleine Strecke seitlich, verschoben. Diese Lage ist in Pig. 3 dargestellt. Anschliessend wird die Kapillare nach unten gedrückt (Fig. k), wobei eine Schwachstelle in Form einer
IQ Einkerbung 7 in dem Draht gebildet wird. Dank dieser Schwachstelle kann der Draht leicht getrennt werden. In Fig. 5 ist das Substrat 1 mit einer darauf angebrachten Kontakterhöhung als Kontaktkugel 8 dargestellt.
Erwünschtenfalls können an weiteren Kontaktstellen des Substrats 1 Kontakterhöhungen angebracht werden. Das auf mechanische Wege mit Kontakterhöhungen versehene Substrat kann nun auf an sich bekannte Weise mit Leitern eines Trägers verbunden werden.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Kapillare nach Befestigung der Kugel auf dem Substrat eine Aufwärtsbewegung gleich etwa dem 2- bis 3-fachen der Drahtdicke und eine seitliche Bewegung gleich dem 1,5- bis 2-fachen der Drahtdicke vollführt. Die Schwachstelle im Draht wird dann auf günstige Weise und an einer gewünschten Stelle erhalten.
Die Schwachstelle im Draht kann auch auf andere Weise erhalten werden. So kann z.B. ein Draht mit einer verhältnisinässig grossen Härte und-einer feinkörnigen Kristallstruktur verwendet werden. Nachdem durch Wärme die Kugel 6 an dem Draht angebracht worden ist (siehe Fig. 1), wird durch Rekristallisation im Drahtteil gerade über der Kugel eine grobkristalline Struktur entstehen, so dass der Draht dort eine Schwachstelle aufweist. Nach der Befestigung des Drahtes an der Kontaktstelle 2, wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird an dem Draht gezogen, wodurch der Draht an der Schwachstelle bricht. Die so angebrachte Kontakterhöhung 8 ist in Fig. 6 dargestellt. Manchmal kann sich dabei noch ein sehr kurzes Drahtstück
PHN.9988 >- 29.8.I98I.
auf der Kontakterhöhung 8 befinden. Dies braucht nicht nachteilig zu sein, insbesondere dann nicht, wenn das Substrat mit den Kontakterhohungen auf einem Träger mit metallisierten Löchern befestigt wird. Die kurzen Drahtstücke fallen dann in die Löcher des Trägers.
Es ist einleuchtend, dass die Schwachstelle im Draht auch auf andere geeignete Weise angebracht werden kann.

Claims (4)

PHN. 9988 /f 29. 8. 1981. PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Anbringen von Kontakterhöhungen an Kontaktstellen einer elektronischen Mikroschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende eines Metalldrahtes mit Hilfe von lärme eine Kugel gebildet wird; dass die Kugel gegen eine Kontaktstelle der elektronischen Mikroschaltung gedrückt und mit dieser Kontakt- u stelle verbunden wird, und dass der Draht in der Nähe der Kugel an einer in dem Draht angebrachten Schwachstelle getrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht durch eine Kapillare geführt ist und die Kugel mit Hilfe der Unterseite der Kapillare mit der Kontaktstelle auf der elektronischen Mikroschaltung verbunden wird; dass dann die Kapillare in bezug auf den Draht dadurch verschoben wird, dass die Kapillare über eine kleine Strecke aufwärts und seitlich bewegt wird, und dass anschliessend die Kapillare wieder abwärts bewegt wird, wobei in dem Draht mit der Unterseite der Kapillare eine Einkerbung angebracht wird.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare über eine Strecke gleich etwa dem 2- bis 3-fachen der Drahtdicke aufwärts und über eine Strecke gleich etwa dem .1,5- bis 2-fachen der Drahtdicke seitlich bewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Draht mit einer grossen Härte und einer feinkörnigen Kristallstruktur verwendet wird, wobei nachdem sich durch Wärme die Kugel gebildet hat, die Schwachstelle in dem Draht durch Rekristallisation gebildet wird, wodurch der an die Kugel grenzende Drahtteil eine grobkörnige Kristallstruktur erhält.
DE3209242A 1981-03-20 1982-03-13 Verfahren zum Anbringen von Kontakterhöhungen an Kontaktstellen einer elektronischen Mikroschaltung Expired DE3209242C2 (de)

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