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Vorrichtung zum Verbinden eines dünnen Drahtes mit einem kleinen
Flächenbereich eines andern Teiles
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Die geschilderten Schwierigkeiten werden bei der erfindungsgemässen Vorrichtung dadurch vermieden, dass die im Verbindungskopf vorgesehene Rinne aus hartem Material, die zur Aufnahme des zu verbindendenDrahtes dient, nichtkonkave, d. h. konvexe oder. ebene Innenflächen hat, so dass der in die Rinne eingelegte Draht anfangs, d. h. vor der Druckeinwirkung, im wesentlichen nur längs zweier Linien in Berührung mit der Rinne steht und so in der richtigen Verbindungslage festgehalten wird.
Auf diese Weise wird der Draht, auch wenn der Drahtdurchmesser in Längsrichtung des Drahtes variiert, in der Rinne sicher festgehalten, weil Drahtabschnitte, die kleineren Durchmesser haben, etwas tiefer in die Rinne zu liegen kommen alsDrahtabschnitte mit grösserem Durchmesser. Ferner bildet eine solche Rinnenform den weiteren Vorteil, dass übermässige Deformationen des Drahtes beim Verbindungsvorgang vermieden werden.
Ein weiterer Mangel der bekannten Verbindungsvorrichtungen liegt darin, dass sie eine sorgfältige und zeitraubende Handhabung des zu verbindendenDrahtes erfordern. Dieser Mangel beruht hauptsächlich darauf, dass keine dauernde automatische Kontrolle für jeden einzelnen Draht gegeben ist. Deshalb muss bei jedem Verbindungsvorgang eine Bedienungsperson das freie Ende des dünnen Zuleitungsdrahtes suchen, ausrichten und dauernd kontrollieren. Dies führt nicht nur zu zahlreichen vergeudetenArbeitsbewegungen und. zu Zeitverluste, sondern hat, was noch schwerer wiegt, zur Folge, dass der Verbindungsvorgang bisher nicht automatisert werden konnte.
Diese Schwierigkeit wird erfindungsgemäss dadurch überwunden, dass indem die Rinne bildenden Bau- teil eine Führung für den zu verbindenden dünnen Draht ausgebildet ist. Ferner kann eine Schneidvorrichtung vorgesehen sein, welche nach dem Abtrennen eines mit einem Kontaktstreifen verbundenen Draht- stückes automatisch das Ende des nächsten Drahtteiles so umbiegt, dass es in die Rinne eintritt und so fertig für den nächsten Verbindungsvorgang ist.
Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen genauer beschrieben werden. Fig. 1 ist eine vergrösserte Seitenansicht einer nadelförmigen Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung ; Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1 ; Fig. 3 ist eine stark vergrösserte perspektivische Ansicht einer Verbindung, die mittels der nadelförmigen Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 hergestellt worden ist ; Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Ultraschallverbindungsgerätes mit einer nadeiförmigen Verbindungs- vorrichtung nach den Fig. 1, 2 und 7 - 10 ;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines Ultraschallwandlers, der dazu dient, im Gerät nach Fig. 4 Ultraschallvibrationen hervorzurufen, ferner zeigt Fig. 5 einen Schnitt durch ein Einspannfütter zum Einspannen der nadelförmigen Verbindungsvorrichtung nach den Fig. 1. 2 und 7 - 10 ; Fig. 6 ist eine teilweise längs der Linie 6-6 in Fig. 4 geschnittene Seitenansicht und zeigt eine unter Federvorspannung stehende Hülse für die Erzeugung des Druckes zwischen den zu verbindenden Teilen beim Verbindungsvorgang.
Fig. 7 ist eine vergrösserte Vorderansicht einer nadelförmigen Verbindungsan-
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vergrösserter Teilschnitt nach der Linie 9-9 in Fig. 8 ; Fig. 10 ist ein stark vergrösserter Teilschnittdurch denEndabschnitt der nadelförmigen Verbindungsvorrichtung nach den Fig. 7 - 10 ; Fig. 11 zeigt eine stark vergrösserte perspektivische Ansicht einer mit einer nadelförmigen Verbindungsvorrichtung nach den Fig. 7 bis 10 hergestellten Verbindung ; die Fig. 12 und 13 sind vergrösserte Schnittansichten einet ändern Ausfüh- rungsform einer erfindungsgemässen Verbindungsvorrichtung und erläutern verschiedene Arbeitsstadien ; Fig. 14 ist eine vergrösserte Ansicht der nadelförmigen Verbindungsvorrichtung nach den Fig. 12 und 13 von unten ;
Fig. 15 ist ein vergrösserter Schnitt nach der Linie 13-13 in Fig. 13 und Fig. 16 ist eine vergrösserte perspektivische Darstellung einer mit der Vorrichtung nach den Fig. 12-15 hergestellten Verbindung.
Die relativen Dimensionen sind in den einzelnen Figuren zuweilen verzerrt worden, um die für die Erfindung wesentlichen Teile besser hervorzuheben.
Fig. l zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung 11 zum Verbinden eines Zuleitungsdrahtes 12 mit einem vorbestimmten Teil, wie z. B. mit einer Kontaktfläche oder einem Kontaktstreifen 13 an einem Halbleiterkörper 14. Ein solcher Kontaktstreifen 13 kann z. B. durch Aufsprühen von Alumi- nium auf einen vorbestimmten Oberflächenteil des Halbleiterkörpers 14 erzeugt werden. Bei der Herstellung von Transistoren für hohe Frequenzen müssen die Kontaktstreifen 13 des Halbleiterkörpers 14 extrem kleine Oberflächen haben, z. B. Seitenlängen von 0,05 X 0, 1 mm ; deshalb muss auch der Zuleitungsdraht 12 einen extrem kleinen Durchmesser haben, z. B. von 0, 025 mm (d. h. etwa ein Viertel des Durchmessers eines menschlichen Haares).
Der Zuleitungsdraht 12 besteht vorteilhaft aus Gold, weil dieses Material besonders gute elektrische Eigenschaften hat und leicht durch Wärme-und Druckeinwirkung mit dem Kontaktstreifen verbunden werden kann.
Die Verbindungsvorrichtung umfasst ein langgestrecktes Glied 16 aus Stahl oder ähnlichem Material, das an einem Ende eine ebene Fläche 17 aufweist. An dieser ebenen Fläche 17 ist durch eine Schweissnaht 18 od. dgl. das eigentliche Verbindungswerkzeug befestigt, das aus zwei parallelen,
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einander berührenden zylindrischen Gliedern 19 besteht, die aus hartem und im Vergleich zum Zuleitungsdraht 12 schwer verformbarem Material, vorzugsweise aus Wolfram, hergestellt sind. Diese beiden zylindrischen Glieder 19 bilden eine Rinne 21 (vgl. Fig. 2), in die der von einer Führung 22 kommende Zuleitungsdraht 12 eingelegt werden kann, damit er die für den Verbindungsvorgang erfor- derliche Lage einnimmt.
Vorzugsweise haben die beiden zylindrischen Glieder 19 im wesentlichen gleichen Durchmesser, und dieser ist doppelt so gross wie der Durchmesser des Zuleitungsdrahtes 12, damit der Draht 12 fest erfasst und dieUltraschallenergie an derBerührungsfläche von Draht und Kontakt- streifen, wo die Verbindung hergestellt werden soll, konzentriert werden kann. Durch ein derartiges Festhalten des Drahtes 12 in der von den beiden zylindrischen Gliedern 19 gebildeten Rinne und durch Konzentration der Ultraschallenergie werden eine übermässige Drahtdeformierung, ein Anschweissen an den Gliedern 19 und Energieverluste vermieden, wodurch eine optimale Deformation an der Verbindungsstelle und eine hohe Festigkeit derselben erreicht werden.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines mit Ultraschall betriebenen Verbindungsgerätes 26, bei dem der nadelförmigen Verbindungsvorrichtung 11 nach den Fig. l und 2 zwecks Herstellung der Verbindung Ultraschallenergie zugeführt wird.
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terstückes 28 eingespannt, auf das eine mit Innengewinde versehene Hülse 29 aufgeschraubt ist. Durch das Aufschrauben der Hülse 29 werden die zwingenartigen Endteile des Futterstückes 28 gegeneinan- der gedrückt, so dass sie die nadelförmige Verbindungsvorrichtung 11 fest erfassen. Der Teil 28 wird sodann durch Schweissung ode dg1. mit einem langgestreckten Arm 32 verbunden.
Durch Löten oder auf ähnliche Weise ist am Arm 32 ferner ein Wandler 33 befestigt, der über zwei Leitungsadern 24 (Fig. 5) eines Kabels 25 (Fig. 4) und einen Schalter 34 mit einer Wechselstromquelle 35 verbunden ist. Bei Schliessen des Schalters 34 nimmt der Wandler 33 elektrischen Strom von der Quelle 35 auf und führt der Verbindungsvorrichtung Ultraschallenergie zu. Zur Verbindung von dünnen Gold- drähten mit Transistorkontaktstreifen wird zweckmässig eine Frequenz im Bereich von etwa 20000 bis etwa 60 000 Hz verwendet.
Der Wandler 33 kann aus keramischem Material, wie Bariumtitanat, Bleizirkonat od. dgl. bestehen, aber auch magnetostriktiv arbeiten.
Der Wandler 33 wird von mehreren langen Keilen 37 in einem Rohr 36 festgehalten (Fig. 4 und 6). Das Rohr 36 selbst ist zwischen zwei zusammenwirkenden Klemmbacken 38 und 39 eingespannt. Die Klemmbacken 38 und 39 werden durch Schrauben 31 gegeneinander gepresst. In einer Bohrung 41 der Klemmbacke 39 befindet sich ein Zapfen 42, dessen Enden in einem Gabelteil 43 gelagert sind. Ein Sockel 44 verbindet den Gabelteil 43 mit der Grundplatte 46 des Gerätes. Der Zapfen 42 in der Bohrung 41 der Klemmbacke 39 gestattet Schwenkbewegungen der nadelförmigen Verbindungsvorrichtung 11 gegenüber der Grundplatte 46.
Um den Druck zwischen den zylindrischen Gliedern 19 und dem Kontaktstreifen 13 zu regeln, ist an einem Ende des Rohres 36 eine in Fig. 6 genauer dargestellte, unter Federvorspannung stehende Hülsenanordnung vorgesehen. Diese Anordnung umfasst einen Schaft 61, der an einer Platte 62 befestigt ist, welche ihrerseits mittels zweier Schrauben 64 mit einer Klemmbacke 63 verbunden ist.
Um den Schaft 61 ist zwischen der Platte 62 und einer Ringscheibe 67 eine Druckfeder 66 angeordnet. Ferner wird der Schaft 61 von einer Hülse 68 umgeben, die mit der Ringscheibe 67 in Berührung steht. Die Feder 66, die Ringscheibe 67 und die Hülse 68 sind von einer zweiten Hülse 69 umschlossen, um zu vermeiden, dass die Feder 66 durch Staub oder Schmutz aus der umgebenden Atmosphäre gehemmt wird.
In Berührung mit der Hülse 68 steht ein Nocken 72, der bei seiner Drehung die Hülse 68 am Schaft 61 verschiebt, wodurch die von der Feder 66 auf die Platte 62 ausgeübte Kraft geregelt werden kann. Der Nocken 72 ist an einer Welle 73 befestigt, die in am Sockel 44 montierten Lagerböcken 74 und 75 gelagert ist.
An einem Ende der Welle 73 ist ein Rändelkopf 76 angebracht, der eine der Wirkung einer Druckfeder 81 entgegengesetzte axiale Bewegung der Welle 73 nach rechts in Fig, 6 ermöglicht.
Die Druckfeder 81 umgibt die Welle 73 zwischen dem Lagerbock 74 und einer Mutter 82, die auf das freie Ende der Welle 73 aufgeschraubt ist. Bei einer axialen Bewegung der Welle 73 nach rechts wird ein an der Welle angebrachter Stift 77 mitgenommen und dadurch ausser Eingriff mit einer von mehreren radialen Nuten 78 amLagerbock 75 gebracht. Nach dieser axialen Bewegung kann die Welle 73 mittels des Rändelkopfes 76 so gedreht werden, dass der Stift 77 mit einer andern der
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radialen Nuten 78 fluchtet, wodurch die Kraft, mit der die Feder 66 gegen die Platte drückt, ver- ändert wird. Sobald der Stift 77 mit jener radialen Nut fluchtet, die dem gewünschten Druck der Feder 66 gegen die Platte 62 entspricht, wird der Rändelkopf 76 losgelassen. so dass der Stift 77 unter der Wirkung der Feder 81 in diese Nut einrastet.
Auf diese Weise kann durch Regelung der Kraft, mit welcher die Feder 66 gegen die Platte 62 drückt, der Druck zwischen den zylindrischen Gliedern 19 und dem am Halbleiterkörper 14 vorgesehenen Kontaktstreifen 13 geregelt werden.
Bei der Herstellung von Transistoren wird der Halbleiterkörper 14, auf dem sich der Kontaktstreifen 13 befindet, üblicherweise durch Löten, Schweissen od. dgl. mit einem Kopfstück 86 (Fig. 4) verbunden, das während des Verbindungsvorganges festgehalten werden muss. Das Kopfstück 86 wird zweckmässig auf die Weise festgehalten, dass Drahtstücke 87, die von'ihm ausgehen, in entsprechende Öffnungen 88 eingeführt werden, die in einer Montageplatte 89 vorgesehen sind. Diese Platte bildet einen Teil eines Tisches 92, der in bezug auf die nadelförmige Verbindungsvorrichtung 11 einstellbar ist. Der Tisch 92 kann eine in der Technik übliche Ausführung haben, die eine Einstellung des Werkstückes inHöhen-und Seitenrichtung ermöglicht.
Im dargestelltenBeispiel weist der Tisch 92 eine Rändelscheibe 93 mit einer zentralen Gewindeöffnung auf, die mit einem mit Aussengewinde versehe- nenTeildesTragschaftes 94 in Eingriff steht und so eine Höheneinstellung der Montageplatte 89 relativ zur Grundplatte 46 und zur nadelförmigen Verbindungsvorrichtung 11 ermöglicht. Mit Hilfe eines Bolzens 95. dessen inneres Ende in einen beweglichen Support 96 eingeschraubt ist und der an seinem freien Ende einen Rändelkopf. 97 trägt, kann die Montageplatte 89 in einer bestimmten Höhenlage fixiert werden. Zwischen Gleitschienen 103 ist am Sockel 102 des Tisches 92 gleitfähig ein Block 101 geführt. Der Sockel 102 ist durch Schweissung, Verschraubung od. dgl. an der Grundplatte 46 befestigt.
Zur seitlichen Verstellung des Blockes 101 dient ein axial unverschieblich gehaltenerBolzen 98 mit einem Rändelkopf 99 und einem mit Aussengewinde versehenen Teil, der in eine mit Innengewinde versehene Bohrung im Block 101 eingreift.
Um die nadelförmige Verbindungsvorrichtung 11 in die richtige Lage relativ zum Hálbleiterkör- per 14 zu bringen, kann das Rohr 36 nach Lockerung der Klemmbacken 38, 39, 63 und der Platte 62 in axialer Richtung verstellt werden. Daraufhin werden die Klemmbacken 38,39, 63 und die Platte 62 angezogen, um das Rohr 36 in der gewünschten Lage zu fixieren. Anderseits kann auch ein Mikromanipulator (wie z. B. in der Zeitschrift "Bell Laboratories Record", Bd. 34 [1956], S. 90-92, beschrieben) am Sockel 44 angebracht werden, um eine Feineinstellung der nadelförmigen Verbindungs- vorrichtung 11 in axialer und seitlicher Richtung relativ zum Halbleiterkörper 14 zu ermöglichen.
Arbeitsweise der Vorrichtung.
Zur Inbetriebnahme wird die nadelförmige Verbindungsvorrichtung 11 (Fig. l und 2) in das Einspannfutter 27 (Fig. 4 und 5) eingesetzt, worauf die mit Gewinde versehene Hülse 29 aufgeschraubt wird, um die Vorrichtung 11 fest einzuspannen. Sodann wird der Zuleitungsdraht 12, der z. B. ein Golddraht mit einer Drahtstärke von 0, 025 mm ist, in die Führung 22 eingefädelt und in die von den zylindrischen Gliedern 19 gebildete Rinne 21 eingelegt. Dieses Einlegen kann mit Hilfe einer kombinierten Orientierungs- und Schneidvorrichtung für den Draht bewirkt werden, die später in Verbindung mit den Fig. 12 und 16 beschrieben wird.
Sobald der Draht 12 in die Rinne 21 eingelegt worden ist. werden der Tisch 92, die Klemmbacken 38, 39, 63 und die Platte 62 so eingestellt, dass sich der Draht 12 direkt über demKon- taktstreifen 13 befindet, jedoch diesen nicht berührt.
Nach dieser Justierung der Relativlage von Draht 12 und Kontaktstreifen 13 wird der Rändelkopf 76 nach rechts gezogen (bezogen auf Fig. 6) und im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch auch der Nocken 72 gedreht wird. Durch dieseDrehung des Nockens 72 wird die Hülse 68 gegen die Ringscheibe 67 und die Feder 66 vorgeschoben. Infolge dieser Verschiebungsbewegung der Hülse 68 wird das Rohr 36 um den Zapfen 42 (Fig. 4) nach oben und die nadeiförmige Verbindungsvorrich- tung 11 nach unten verschwenkt, bis der Draht 12 den Kontaktstreifen 13 berührt. Bei der wei- teren Drehung des Rändelkopfes 76 und des Nockens 72 wird die Feder 66 zusammengedrückt, so dass der Draht 12 mit einer Kraft, die von der Spannung der Feder 66 abhängt, gegen den Kontaktstreifen 13 gedrückt wird.
Dann wird der Stift 77 in eine der radialen Nuten 78 eingeführt und in dieser mittels der Feder 81 festgehalten. Vorzugsweise wird der Stift 77 bei einem Golddraht mit 0,025 mm Drahtstärke in eine Nut eingeführt, die vermittelt, dass die nadelförmige Verbindungsvorrich- tung 11 den Draht 12 mit einer Kraft von etwa 10 g gegen den Kontaktstreifen 13 drückt. Diese Kraft entspricht einem Verbindungsdruck von etwa 2,81 kg/mm2.
Nun wird der Schalter 34 geschlossen, um die Wechselstromquelle 35 an den Wandler 33
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die elektiischeEnergie in Überschallschwingungen umwandelt und so den Armförmige Verbindungsvorrichtung 11 übertragen, so dass die zylindrischen Glieder, 19 in der durch Pfeile in Fig. 2 angedeuteten Richtung in Ultraschallschwingungen versetzt werden, wodurch sich zwischen dem Draht 12 und dem Kontaktstreifen 13 eine scheuernde Bewegung ergibt. Damit der Kontakt zwischen dem Draht 12 und dem Kontaktstreifen 13 dauernd erhalten bleibt, wird die Amplitude der Ultraschallschwingungen im Hinblick auf die geringe Streifenbreite von etwa 0,025 mm sehr klein gewählt. Die Ultraschallschwingungen, welche die Scheuerwirkung ander Berührungsfläche von Draht und Kontaktstreifen hervorrufen, sollen etwa 1/20 sec aufrecht erhalten werden.
Diese Zeitspanne wird zweck- mässig durch einen üblichen Zeitschalter im Stromkreis der Leitung 24 eingeregelt. Während dieser Zeit- spanne bewirkt also der Ultraschall infolge der Drahtklemmung in der Rinne 21 eine Scheuerwirkung, die auf die Berührungsfläche von Draht und Kontaktstreifen konzentriert ist, wogegen relative Schwingungsbewegungen zwischen der Rinnenoberfläche und dem Draht infolge der besonderen Gestalt der Rinne vermieden werden. Durch die erwähnte Scheuerwirkung, wo die Verbindung hergestellt werden soll, wer- den Oxyde, die sich an der Berührungsfläche von Draht und Kontaktstreifen gegebenenfalls gebildet haben, weggeschabt und entfernt und das Metall des Drahtes 12 schmilzt an den Kontaktstreifen 12 an der Verbindungsstelle 105 an, die in Fig. 3 vergrössert dargestellt ist.
Die Verbindungsstelle. 105 erstreckt sich in Längsrichtung über den Kontaktstreifen 13, so dass sich eine relativ ausgedehnte Berührungsfläche zwischen dem Draht 12 und dem Streifen 13 ergibt. Daher hat die Verbindungsstelle 105 einen geringen elektrischen Widerstand und hohe mechanische Festigkeit.
Im allgemeinen reichen die Ultraschallschwingungen bei Raumtemperatur aus, um einen Golddraht 12 mit einem Aluminiumstreifen 13 zu verbinden ; bei Drähten und Kontaktstreifen aus anderem Material kann es anderseits zweckmässig sein, entweder denDraht 12 oder den Kontaktstreifen 13 oder aber beide Teile während des vom Ultraschall erzeugten Scheuervorganges an der Berührungsfläche dieser Teile zu erwärmen.
Einer der Hauptvorteile der Verwendung von Ultraschall zur Verbindung des Drahtes mit dem Kontaktstreifen am Halbleiterkörper besteht darin, dass die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters durch den Verbindungsvorgang nicht wesentlich verändert werden, weil bei diesem Verbindungsvorgang nur wenig Wärme und Druck aufgewendet werden muss. Bekanntlich kann ein starker Druck auf einen Halbleiterkörper Verschiebungen in dessen Kristallstruktur bewirken. Diese Erscheinung kann natürlich die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters stark beeinflussen. Es ist ferner bekannt, dass eine Erwärmung die Diffusion von dopenden Materialien, die bei der Erzeugung von Halbleiterkörpern verwendet werden, begünstigt, woraus folgt, dass eine stärkere Erwärmung beim Verbindungsvorgang die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters ebenfalls beeinträchtigen kann.
Da bei dem beschriebenen Ultraschallverbindungsverfahren keine erheblichen Wärmemengen, wenn überhaupt, und Drücke aufgewendet werden, können die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters nicht ungünstigt beeinflusst werden. Durch Druck- und kombinierte Wärme- und Druckeinwirkung sind zwar schon früher befriedigende Verbindungen erzielt worden, doch hat das beschriebene Ultraschallverbindungsverfahrendenbesonderen Vorteil, dass die Verbindung mit minimalem Aufwand an Druck und Wärme hergestellt werden kann.
Abgewandelte Ausführungsform.
Bei einer'andern Ausführungsform der Erfindung ist die nadelförmige Verbindungsvorrichtung 111 gemäss den Fig. 7 -10 mit einer V-förmigen Rinne versehen, die wieder zur Verbindung eines Zuleitungsdrahtes 12 mit einem Kontaktstreifen 13 am Halbleiterkörper 14 eines Transistors dient. Die Verbindungsvorrichtung 111 umfasst einen Tragteil 115 mit einem langgestreckten Ansatzteil 116, der durch Schweissen od. dgl. mit dem Tragteil verbunden ist. Der langgestreckte Teil 116 besteht aus einem nicht metallischen Material, das hart und im Vergleich zum Draht 12 schwer verformbar ist.
Als Beispiele seien Glas, Saphir, Quarz, Diamant usw. genannt. Bei Verwendung eines solchen harten Nichtmetalls für den langgestrecktenTeil 116 kann der Draht 12 während der Ultraschalleinwirkung nicht am Teil 116 anschweissen oder haften bleiben.
An der abgeflachten Stirnfläche 117, einem anschliessenden gekrümmten Bereich 118 und an der ebenen Seitenfläche 119 desAnsatzteiles 116 ist einedurchgehende V-förmigeRinne 121 ausbildet, in welcher der Zuleitungsdraht 12 mittels einer Führung 122 bis zur Stirnfläche 117 geführt wird. Vorzugsweise hat der Querschnitt der Rinne 121 die Form eines Dreieckes, dessen Basis im wesentlichen das l, 5fache des Durchmessers des Drahtes 12 (meist 0,025 mm) und dessen Höhe 3/4 dieses Durchmessers beträgt. Ausserdem ist der Flachteil der Rinne 121 an der Stirnseite 117 vorzugs- weise imwesentlichendoppeltsolangwiederDurchmesserdesDrahtes 12.
Wenn die Rinne 121 diese
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Dimensionen aufweist, hält sie den Draht 12 während des Verbindungsvorganges fest, so dassdieUltraschallverbindungsenergie auf die Berührungsfläche von Draht und Kontaktstreifen konzentriert wird. Durch dieses Festhalten des Drahtes 12 und durch die Konzentration der Ultraschallenergie werden eine übermässige Drahtdeformation, ein Anschweissen am Teil 116 und Energieverluste nahezu vermieden und zugleich wird eine hohe Festigkeit der Verbindung des Drahtes mit dem Kontaktstreifen erreicht.
DerTragteil 115 der nadelförmigen Verbindungsvorrichtung 111 wird in das Einspannfutter 27 (Fig. 4) des schon beschriebenen Verbindungsgerätes 26 eingesetzt und dieses Gerät wird sodann in schon beschriebener Weise betätigt, wobei die Verbindungsvorrichtung 111 eine Verbindungsstelle 107 ge- mäss Fig. ll erzeugt, u. zw. in ähnlicher Weise, wie die Verbindungsvorrichtung 11 die Verbindungsstelle 105 gemäss Fig. 3 erzeugt.
Infolge des abgerundeten Bereiches 118 der V-förmigen Rinne 121 ergibt sich aber ein gleichmässigerer und allmählicherer Übergang des Zuleitungsdrahtes 12 zur Verbindungsstelle 107, wie an dem abgerundeten Drahtteil 108 in Fig. l1 zu sehen ist. Aus diesem Grunde hat die Verbindungsstelle 107 grössere mechanische Festigkeit als die Verbindungsstelle 105.
In den Fig. 12-16 ist eine nadelförmige Verbindungsvorrichtung 185 dargestellt, die im wesent- lichen aus einem langgestreckten Rohrteil 186 mit einem Durchlass 187 besteht. Ein Ende des Rohrteiles 186 ist gemäss Fig. 14 durch Anschliff von vier Schrägflächen 188,189, 191 und 192, die eine Basisfläche 193 umschliessen, pyramidenstumpfförmig ausgebildet. Vorzugsweise soll die Fläche 193 geometrisch eben und im rechten Winkel zur Längsachse des Durchganges 187 angeordnet sein.
Durch Schweissen od. dgl. ist an der Basisfläche 193 eine Verbindungsvorrichtung befestigt, die aus zwei parallelen, einander berührenden zylindrischen Gliedern 194 aus Wolframdraht oder einem ähn- lichen Material besteht, das hart und im Vergleich zum Zuleitungsdraht 12 schwer verformbar ist. Diese zylindrischen Glieder 194 bilden eine Rinne 195 (Fig. 15), die vorzugsweise im rechten Winkel zum Durchgang 187 verläuft, wobei der abgebogene Teil 196 (Fig 13) des in den Durchgang 187 eingeführten Zuleitungsdrahtes 12 radial aus dem Durchgang 187 herausragt.
Der Durchmesser der zylindrischen Glieder 194 ist vorteilhaft doppelt so gross wie der Durchmesser des Drahtes 12, so dass eine genügend tiefe Rinne 195 erhalten wird, die zu einer optimalen Gestalt und Festigkeit der Verbindungsstelle führt. Überdies sind die zylindrischen Glieder 194 in Richtung auf den Durchgang 187 abgeschrägt und bilden dort eine glatte Oberfläche mit einer abgerundeten Kante 197.
In Fig. 12 ist noch eine Schneidvorrichtung 213 erkennbar, deren einseitig zugeschärfte Schneidkante 214 so angeordnet ist, dass die Schrägfläche dem Rohrende zugekehrt ist. Bei der quer zur Achse des Rohres 186 erfolgenden Schneidbewegung wird daher der überstehende Teil des Zuleitungsdrahtes 12 relativ zurRohrachse unter einem Winkel von etwa 90 gebogen, so dass der Draht nunmehr entsprechend der Rinne 195 ausgerichtet ist. Auf diese Weise werden das Abschneiden und die Orientierung des Zuleitungsdrahtes in einem einzigen Schritt durchgeführt. Das Abschneiden kann durch entsprechende Einstellung der Schneidkante 214 relativ zum Rohrende an jeder gewünschten Stelle längs des überstehenden Teiles des Drahtes 12 erfolgen.
Selbstverständlich kann die beschriebene Vorrichtung nicht nur zum Verbinden von Golddrähten mit Aluminiumstreifen aufHalbleiterkörpern verwendet werden, sondern allgemein zum Verbinden von drahtartigen Teilen aus einem bestimmten Material, z. B. Kupfer usw., mit vorgewählten andern Teilen, die Leiter, Halbleiter oder Nichtleiter sein können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Verbinden eines dünnen Drahtes mit einem kleinen Flächenbereich eines andem Teiles, beispielsweise mit einer Elektrode eines Transistors, unter Anwendung von Druck, wobei der Draht während des Verbindungsvorganges in einer aus hartem Material gebildeten Rinne am Kopfteil der Vorrichtung festgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese Rinne (21) nichtkonkave, d. h. konvexe oder ebene Innenflächen hat, so dass der in die Rinne eingelegte Draht (12) anfangs, d. h. vor der Druckeinwirkung, im wesentlichen nur längs zweier Linien in Berührung mit der Rinne steht und so in der richtigen Verbindungslage festgehalten wird.