CS229779B1

CS229779B1 - Device for ultrasonic contacting of semiconductor components

Info

Publication number: CS229779B1
Application number: CS916382A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Dokoupil; Frantisek Machala
Original assignee: Josef Ing Dokoupil; Frantisek Machala
Priority date: 1982-12-15
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1984-06-18

Description

Vynález se týká zařízení pro ultrazvukové kontaktování polovodičových součástek, u něhož je řešeno přesné a nastavitelné vyvození tlaku mezi kontaktovanou součástkou a kontaktovacím hrotem při ultrazvukovém kontaktování zlatým nebo hliníkovým drátkem ne bo páskem.The present invention relates to a device for ultrasonic contacting of semiconductor devices, in which a precise and adjustable application of pressure between the contacted component and the contact tip during ultrasonic contacting with gold or aluminum wire or strip is provided.

Při ultrazvukovém kontaktování se vyžaduje, aby byl nastavitelný a reprodukovatelný tlak mezi kontaktovacím hrotem a polovodičovou součástkou. Současně se vyžaduje, aby kontaktovací hrot byl stále kolmý k povrchu kontaktované polovodičové součástky.Ultrasonic contacting requires that the pressure between the contact tip and the semiconductor device be adjustable and reproducible. At the same time, the contact tip is still required to be perpendicular to the surface of the contacted semiconductor component.

Dosud známá zařízení na kontaktování mají polovodičovou součástku uloženou na pevném stolku a kontaktovací hrot je odpružený a otočně uložený kolem vodorovné osy. Nevýhodou tohoto zařízení je, že při různých výškách kontaktovaných míst na jedné polovodičové součástce vzniká různý tlak při kontaktování a navíc kontaktovací hrot není stále kolmý k povrchu kontaktované polovodičové součástky. V případě, že se musí např. ultrazvukovou kuličkovou nebo hranovou kompresí kontaktovat některé výrobně náročné polovodičové součástky za studená, pak uvedené nežádoucí nepřesnosti způsobují buč malou spolehlivost v mechanické pevnosti spoje, nebo průraz v místě kontaktu při nastavení větší přítlačné síly. To má za následek snížení kvality vyráběných prvků a zvýšení výmětu na mechanické i elektrické parametry. Běžným seřízením nebo úpravou známých kontaktovacích zařízení nelze dosáhnout výraznějších trvalých zlepšení.The prior art contacting devices have a semiconductor component mounted on a fixed stage and the contact tip is spring-loaded and rotatably mounted about a horizontal axis. A disadvantage of this device is that at different heights of the contact points on one semiconductor component, different contact pressure is generated and, moreover, the contact tip is still not perpendicular to the surface of the contacted semiconductor component. If, for example, some production-intensive cold semiconductor components have to be contacted by ultrasonic ball or edge compression, these undesirable inaccuracies cause either poor reliability in the mechanical strength of the joint or breakdown at the point of contact at higher contact force settings. This results in a decrease in the quality of the manufactured elements and an increase in discard to both mechanical and electrical parameters. By routinely adjusting or modifying known contacting devices, no significant lasting improvements can be achieved.

Uvedené nevýhody odstraňuje a technický problém řeší zařízení pro ultrazvukové kontaktování polovodičových součástek podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kontaktovací hrot je upevněn v ultrazvukovém nástavci pevně spojeném s tělesem vedení umožňujícím pohyb jen ve svislém směru. Stolek pro uložení kon2The above-mentioned disadvantages are overcome and a technical problem is solved by the device for ultrasonic contacting of semiconductor devices according to the invention, which is based on the fact that the contact tip is fixed in the ultrasonic extension firmly connected to the guide body allowing movement only in vertical direction. Table for con2 storage

229 779 taktované součástky sestává ze základního tělesa, v jehož dutině je vložena střední část s vybráním upraveným pro uložení součástky. Střední část je pohyblivá ve svislém směru a proti otáčení je zajištěna drážkou a kolíkem. Její horní poloha je zajištěna dorazem, na který je tlačena přítlačným členem přes příložku nastavitelnou šroubem, jehož otáčením se mění předpětí přítlačného členu a tím tlak střední části proti dorazu.229 779 of the clocked component comprises a base body in which a central portion with a recess adapted to receive the component is inserted in the cavity. The central part is movable vertically and secured against rotation by a groove and a pin. Its upper position is secured by a stop, to which it is pushed by the thrust member via a shim adjustable by a screw, the rotation of which changes the preload of the thrust member and thus the pressure of the middle part against the stop.

Výhodou tohoto zařízení pro ultrazvukové kontaktování výrobně náročných polovodičových součástek je, že se dosahuje stálého tlaku při vytváření kontaktu a to i při kontaktování v různých kontaktovacích výškách. Kontaktovací hrot je při vertikálním pohybu vždy kolmý k polovodičové součástce, proto při vytváření-spoje mezi zlatým nebo hliníkovým drátkem nebo páskem a polovodičovou součástkou nedochází k nežádoucímu poškození součástky a nastavený reprodukovatelný tlak zaručuje vysokou spolehlivost spojů.The advantage of this device for ultrasonic contacting of production-intensive semiconductor devices is that a constant contact pressure is achieved, even when contacting at different contact heights. The contact tip is always perpendicular to the semiconductor device when vertically moving, so making a joint between the gold or aluminum wire or strip and the semiconductor device does not cause undesirable damage to the component and the set reproducible pressure ensures high reliability of the joints.

Na připojeném výkrese je znázorněn příklad provedení funkční části zařízení na ultrazvukové kontaktování polovodičových součástek podle vynálezu. Na obr. 1 je znázorněna funkční část zařízení s kontaktovacím hrotem v ultrazvukovém nástavci a stolkem pro uložení kontaktované součástky v náryse a v osovém řezu.The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of a functional part of an ultrasonic contacting device of semiconductor devices according to the invention. Fig. 1 shows a functional part of the device with a contact tip in an ultrasonic extension and a table for receiving the contacted part in front view and in axial section.

Kontaktovací hrot 13 je upevněný v ultrazvukovém nástavci 15. který je pevně spojený s tělesem vedení 16 umožňujícím pohyb kontaktovacího hrotu 13 jen ve znázorněném svislém směru. Stolek pro uložení kontaktované polovodičové součástky 12 je tvořen základním , tělesem 2» ^v jehož dutině 2 je vložena střední část 2» která je pohyblivá ve svislém směru a je zajištěná proti otáčení kolíkem 4. Horní poloha této střední části 2 Je dána dorazem 2 v příkladném provedení našroubovaném na základním tělese 1,*.^Do horní polohy je střední část 2 tlačena přítlačným členem 6, v příkladném provedení pružinou, přes příložku 2 a šroub 8. Otáčením šroubu 8 se pohybuje příložka 2, čímž se mění a nastavuje předpětí přítlačného•.členi 6 a tím i celkový tlak mezi kontaktovacím hrotem 13 a polovodičovou součástkou 12, Příložka 2 Je proti otáčení zajištěna tím, že je vložena v drážce 9 vytvořené ve střední části 2· šroub 8 je zajištěn proti· vytažení pojistným kroužkem 10. Do vybrání 11 ve střed ní části 2 se buS vkládá přímo polovodičová součástka 12 nebo výměnné pouzdro pro upevnění kontaktované polovodičová součástky. Tlak, který vyvodí přítlačný člen 6 přes příložku 2 a šroub 8 na střední část 2 ^s uloženou kontaktovanou polovodičovou součástkou 12The contact tip 13 is mounted in an ultrasonic extension 15 which is rigidly connected to the guide body 16 allowing movement of the contact tip 13 only in the vertical direction shown. The table for receiving the contacted semiconductor component 12 is formed by a base body 2, ⁱⁿ whose cavity 2 a central part 2 is inserted which is movable vertically and is secured against rotation by the pin 4. The upper position of this middle part 2 is given by the stop 2 in design screwed on the base body 1, *. ^{In the} upper position, the middle part 2 is pushed by the thrust member 6, in the exemplary embodiment by a spring, over the shim 2 and the screw 8. By turning the screw 8 the shim 2 moves, thereby changing and adjusting the bias of the thrust member 6 and thereby the total pressure between tip 13 and semiconductor component 12, shim 2 It is secured against rotation by being inserted in a groove 9 formed in the middle part 2 · the screw 8 is secured against being pulled out by the locking ring 10. In the recesses 11 in the middle part 2 a semiconductor device 12 or a replaceable housing for mounting a contacted semiconductor device. The pressure exerted by the thrust member 6 via the shim 2 and the bolt 8 to the central portion 2 ^{with the} contacted semiconductor component 12 mounted therein

229 779 je současně funkčním tlakem, který se při kontaktování vyvodí mezi kontaktovanou polovodičovou součástkou 12 a kontaktovacím hrotem13. Funkční tlak je vyvozen stlačením přítlačného členu 6 kontaktovacím hrotem 13 a odtlačením střední části 2 od dorazu 2· Nastavení velikosti kontaktovacího tlaku se v daném provedení snad no kontroluje uložením závaží potřebné hmotnosti na střední část 2· Stolek se připevňuje na manipulátor 14. Manipulátor se volí podle druhu zpracovávaných polovodičových součástek. V obecném případě stačí, aby byl zajištěn pohyb v osách X a Y. Pro specielníThe 229 779 is also the functional pressure that is exerted between the contacted semiconductor component 12 and the contact tip 13 when contacting. Functional pressure is exerted by pressing the pressure member 6 with the contact tip 13 and pushing the center part 2 away from the stop 2. · The adjustment of the contact pressure size in the given embodiment is easily controlled by placing the required weight on the center part 2. according to the type of semiconductor components to be processed. In general, it is sufficient to ensure movement in the X and Y axes

- druhy polovodičových součástek, např. pro kontaktování polovodičových tlakových čidel je třeba, aby manipulátor zajistil možnost * pohybu v osách X, Y, Z a současně měl možnost otáčení stolku kolem svislé osy Z.- types of semiconductor devices, eg for contacting semiconductor pressure sensors, the manipulator needs to be able to * move in the X, Y, Z axes while also having the possibility of rotating the table about the vertical Z axis.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Device for ultrasonic contacting of semiconductor devices with gold or aluminum wire or ball or edge compression tape, characterized in that the contact tip (13) is fixed in an ultrasonic extension (15), firmly connected to the guide body (16) allowing only vertical movement and the stage for receiving the component (12) comprises a base body (1) in which a central part (3) is inserted in the cavity (2) with a recess (11) adapted to receive the component (12), the central part (3) being movable in the vertical direction and against rotation is secured by a groove and a pin (4), its upper position is secured by a stop (5) on which it is pushed by a thrust member (6) through a shim (7) adjustable by screw (8) biasing the pressure member (6) and thus the pressure of the central part (3) against the stop (5).