DD300993A7 - Anordnung zur lagepositionierung und zum andruecken von gehaeusen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagepositionierung und zum Andrücken von Gehäusen. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Mikroelektronik. Ziel und Aufgabe ist die Schaffung einer Anordnung, mit der die Bauelementepositionierung erhöht und das Andrücken auf eine Unterlage von Gehäusen in Bondstationen von Geräten zur Chip- und Drahtkontaktierung ermöglicht wird, wobei Ausschußkosten gespart und Ausbeuten erhöht werden. Erfindungsgemäß besteht die Anordnung aus den Hauptbaugruppen Antriebssystem, Aufnahmeschiene, Schwenkarm, Positionierstift, Andrücker, Zugfeder, Führungsstift und Kugellager.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung kann bei der Montage von Halbleiterbauelementen (HL-BE), insbesondere beim Realisieren einer Verbindung zwischen Halbleiterkörper und Trägerkörper sowie von elektrischen Verbindungsleitungen zwischen Halbleiterkörper und Trägerkörper, angewandt werden.

Charakteristik des bekannten Standes dei Technik

Bei der Montage von HL-BE werden zunächst die im Scheibenverband befindlichen Halbleiterkörper u.a. durch Trennschleifen, Lasertrennen odor Ritzen und Brechen vereinzelt. Durch Löten, Kleben, eutektisnhes Anlegieren oder Anglasen werden die vereinzelten Halbleiterkörper auf einem Trägerkörper befestigt, in der Fachliteratur als „Die Attach" oder Chipbonden bezeichnet. Dieser Trägerkörpor kann u. a. ein metallischer Trägerstreifen oder ein Einzelträgerelement aus Metall oder Keramik sein.

Die gebräuchlichsten Verfahren beim Chipbonden sind das Kleben mit anorganischen oder organischen Klebern sowie das eutektische Anlegieren, bei dem unter gleichzeitiger Einwirkung eines entsprechenden Druckes, einer erhöhten Temperatur und gegebenenfalls einer Schwingungsunterstützung die eutektische Zusammensetzung eines Mehrstoffsystems erreicht wird und eino flüssige Phase bei der niedrigsten Schmelztemperatur des Mehrstoffsystems entsteht. Hauptsächlich angewendet wird das System AuSi, wobsi Au¹ meist als Plattierung auf dem Trägerkörper oder als zusätzlich aufgebrachtes Folienstück und Si als Rückseite des Halbleiterkörper vorliegen.

Die Anwendung dieses Verfahrens auf produktiven Geräten, in der Praxis als produktive oder automatische Chipbonder bekannt, setzt eine automatische Zuführung der Trägerkörper in die Station, in der der Halbleiterkörper auf dem Trägerkörper befestigt wird und im weiteren als Bondstation bezeichnet wird, voraus. Bekannt ist, daß metallische Trägerstreifen, die mehrere Trägerelemente enthalten, diese Forderung erfüllen. Diese Trägerstreifen werden durch gesteuerte Transportschritte in Rollenoder Greifertransportsystemen mit relativ hoher Positionsgenauigkeit in dio Bondstation bewegt und durch einen sich vertikal bewegenden Niederhalter auf die in der Bondstation horizontal angeordnete Ofenoberfläche angedrückt. Die Positionsgenauigkeit des Trägerelementes ist eine Voraussetzung für eine hohe Ablagegenauigkeit des Halbleiterkörpers auf dem entsprechenden Trägerelement nach dem Chipbondvorgang. Das anschließende Drahtbonden, das die elektrisch leitenden Anschlüsse zwischen dem Halbleiterkörper und dem Trägerelement mittels Verbindungsleitungen vorzugsweise aus Au- oder Al-Drähten realisiert, kann nur bei dieser entsprechenden Ablagegenauigkeit des Halbleiterkörpers ausgeführt werden und ist Voraussetzung für den Einsatz vor produktiven Geräten mit automatischer Chiperkennung auf Grund des meist begrenzten Erkennungsbereiches dieser Geräte. Das Andrücken dient sowohl der Fixierung des jeweiligen Trägerelementes in der Bondstation als auch der Reduzierung der Aufheizieit des Trägerelementes auf die notwendige Prozeßtemperatur durch den direkten Oberflächetikontakt zwischen Ofenoberfläche und der Trägerelementunters6ite. Der Niederhalter ist oft direkt oder indirekt mit einem Positionierstift gekoppelt, der aurch Eintauchen in die dafür vorgesehenen Aussparungen im Trägerstreifen die Feinpositionierung vom entsprechenden Trägerelement des Trägerstreifens realisiort.

Bei Verwendung von Einzelträgerelementen oder Einzelgehäusen, im weiteren als Gehäuse bezeichnet, aus Metall oder Keramik, wie z. B. die bekannten Mehrlagenkeramik-Gehäuse (MK-Gehäuse), auch mehrlagige Cerdip (Ceramic Dual Inline Package)-Gehäuse genannt, entsteht oft das Problem, daß sowohl durch den automatischen Transportschritt an produktiven Chipbondern als auch durch manuellen Vorschub an manuellen Chipbondetn das entsprechende Gehäuse nach dem Andrücken des Niederhalters .u ungenau in der Bondstation positioniert ist. Die Positionsungenauigkeit tritt vor allem bzgl. der Längsachse der Gehäuse, die oft auch der Transportrichtung entspricht, auf, da bekannterweise der Transport von Gehäusen an den erwähnten Geräten meist auf Schienen oder mit Hilfe von Zwischenträgern bzw. Boats, in denen Aussparungen eingebracht sind und in die die Gehäuse aufgesteckt sind, erfolgt und somit durch die zeitliche Führung die Positionierung der Gehäuse bzgl. deren Querachse ausreichend genau ist. Das gleiche Problem ergibt sich beim Positionieren und Andrücken von Gehäusen in der Bondstation von Geräten, die das Drahtbonden realisieren.

Ein ungenaues Positionieren und Andrücken der Gehäuse kann zu erhöhtem Ausschuß in der Montage von elektronischen Bauelementen (BE) bei den Verfahren Chip- und Drahtbonden an de^r. entsprechenden Geräten führen.

Neben den an Chip- und Drahtbondorn bekannten starren Niederhaltern bzw. Andrückern in der Bondstation, die nur eine Vertikalbewegung vollführen und keine Lagekorrektur eines Gehäuses vornehmen, ist aus der DD-WP 87 078 eine Vorrichtung bekannt, die mittels einer starrem und einer beweglichen Backe zum lagehaltigon Greifen von elektronischen BE verwendet werden kann.

In dor DD-WP 215666 wird ein Greifer beschrieben, der elektronische BE Erfassen, Halten, Positionieren und Ablegen kann, dessen Finger jedoch gegen einen Hitzdraht vorgespannt sind und somit eine zusätzliche elektrische bzw. thormische Quelle für dessen Bewegungsabläufe benötigt.

Die beiden beschriebenen Vorrichtungen sind nicht zum Positionieren und gleichzeitigen Andrücken eines Gehäuses geeignet und relativ kompliziert aufgebaut bzw. erfordern eine zusätzliche Energiequelle xu deren Ansteuerung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache Anordnung für Geräte, die das Chip- und Drahtbonden ausführen, aufzuzeigen, mit welcher die Ausbeute in der Montage von elektronischen Bauelementen erhöht und Ausschußkosten eingespart werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, mit deren Hilfe Baulementegehäuse nach deren Transport in einer Station mit hoher Genauigkeit positioniert und gleichzeitig auf eine Unterlage' ngedrückt bzw. niedergehalt ;n werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß diese Anordnung aus einem Antriebssystem, verbunden mi* einer Aufnahmeschiene mit zwei darauf drehbar angeordneten Schwenkarmen und einem auf einer Schiene befestigten feststehenden Führungsstift besteht.

Die Schwenkarme bestehen jeweils aus einer Fingerhalterung und einem Winkel α zur Fingerhalterung fest einstellbaren Finger und sind durch eine Zugfeder miteinander verbunden. An den Fingern sind jeweils ein Positionierstift und ein Andrücker befestigt. Durch die Anordnung ist es möglich, eine von einem Antriebssystem auf eine Aufnahmeschiene übertragene Vertikalbewegung so umzuwandeln, daß c* ohbar angeordneten Schwenkarme mit den an den Fingern befestigten Positionierstiften eine Bewegung ausführt Jie sich als resultierende Bewegung einer vertikalen und einer horizontalen Bewegung zusammensetzt. Diese resultierende Bewegung wird durch das Antriebssystem und "'" Zusammenwirken des feststehenden Führungsstiftes und der Zugfeder zwischen den Schwenkarmen erzeugt. Durch die Gestaltung des Führungsstiftes, die Form des Andrückers und die Winkelsinstellung α der fest einstellbaren Finger mit den daran befestigten Positionierstiften zur Fingerhalterung werden die Positionierung bzgl. der Abmessung der Längsachse des jeweils verwendeten Gehäuses und dessen Andrücken auf eine Unterlage realisiert.

Ausführungsbeispiel

D'o Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt die schematische Darstellung der Anordnung im oberen Grenzpunkt und Figur 2 die der Anordnung im unteren Grenzpunkt mit einem positionierten und gegen eine Unterlage 11 angedrückten Gehäuse 10.

Die Schwenkarme 3 bestehen aus je einer auf der Aufnahmeschiene 2 drehbar angeordneten Fingerhalterung 3.1, an dessen einem Ende ein Kugellager 9 und an dessen anderem Ende ein im Winkel α zur Fingerhalterung 3.1 fest einstellbarer Finger 3.2 angeordnet sind, Die feste Winkeleinstellung α ist abhängig von der jeweiligen Abmessung der Längsachse des verwendeten Gehäuses 10 und wird im Zustand der Anordnung nach Figur 2 fest eingestellt. Am Finger 3.2 sind jeweils ein Positionierstift 4 und ein Andrücker 5 befestigt.

Der auf der Schiene 7 befestigte feststehende Führungsstift 8 ist derart gestaltet, daß er im oberen Bereich einen kleineren Durchmesser aufweist als im unteren Bereich und dessen Mittelbereich kegelförmig realisiert ist.

Die Zugfeder 6, die zwischen den beiden Fingerhalterungen 3.1 des Schwenkarmes 3 angebracht ist, gewährleistet, daß die Kugellager 9, die jeweils an einem Ende der Fingerhalterung 3.1 angeordnet sind, mit ihrer äußeren Oberfläche ständig an der Oberfläche des feststehenden Führungsstiftes 8 anliegen.

Eine Vertikalbewegung, die in ihrer linearen Ausdehnung durch einen oberen und einen unteren Punkt begrenzt ist, d>e vom Antriebssystem 1 erzeugt und über die Aufnahmeschiene 2 und den Fingerhalterungen 3.1 der Schwonkarme 3 auf dio Kugellager 9 übertragen wird, bewirkt durch die entsprechende Bewegung der Kugellager 9 entlang der Oberfläche des Führungsstiftes 8 eine Veränderung des horizontalen AbstanJes der Kugellager 9 zueinander auf Grund der Auslenkung der drehbar angeordneten Schwenkarme 3 und führt gleichzeitig zu einer entgegengesetzten Veränderung des horizontalen Abstandes der Positionierstifte 4 zueinander. Durch die Gestaltung des Führungsstiftes 8 wird erreicht, daß im oberen Grenzpunkt der Vertikalbewegung des Antriebssystems 1 die Positionierstifte 4 einen wesentlich größeren horizontalen Abstand zueinander haben als das Maß des zu positionierenden Gehäuses 10 in der Längsachse, während im unteren Grenzpunkt der Abstand mit diesem Maß identisch ist.

Die Positionierung des Gehäuses 10 wird durch die Verkleinerung des horizontalen Abstandes der Positionierstifte 4 unmittelbar vor dem Erreichten dts unteren Grenzpunktes realisiert, wobei das untere Ende des jeweiligen Positionierstiftes 4 einen tieferen Punkt als die Oberseite des Gehäuses 10 eingenommen hat und beim Erreichen des unteren Grenzpunktes durch die Seitenflächen der Positioniersiifte 4 das Gehäuse 10 an dessen Querseiten in die geforderte Position bewegt worden ist.

Die Andrücker 5 an den Fingern 3.2 sind so gestaltet, daß ihre maximale Andruckkraft auf die Oberseite des Gehäuses 10 und damit gegen eine Unterlage 11 erst im unteren Grenzpunkt erreicht wird.

Claims (2)

1. Anordnung zur Lagepositioniorung und zum Andrücken von Gehäusen, insbesondere von Gehäusen in Bondstationen von Geräten zur Chip-und Dralitkontak'tierung mit Schwenkarmen, Andrücker, Positionierstifte und Antriebssystem, gekennzeichnet dadurch, daß ein auf einer Schiene (7) befestigter feststehender Führungsstift (8), dessen oberer Bereich einen kleineren Durchmesser aufweist als im unteren Bereich und im Mittelbereich kegelförmig ist, und parallel dazu eine vertikal bewegbare Aufnahmeschiene (2), die mit einem Antriebssystem (1) verbunden ist, mit zwei darauf drehbar angeordneten Schwenkarmen (3), zusammengesetzt aus Fingerhalterungen (3.1), an dessen hinteren Stirnseiten ein Kugellager (9) befestigt ist, i.nd dazu verstell- und arrettierbaren Fingern (3.2), an dessen vorde-en Stirnseiten Positioniersti'te (4) und Andrücker (5) befestigt sind, sowie eine Zugfeder (6) zwischen beiden Fingerhalterungen (3.1), angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Finger (3.2) zur jeweiligen Fingerhalterung (3.1) im Winkel α verstellbar sind.