DD300993A7

DD300993A7 - ARRANGEMENT FOR LOCATION POSITIONING AND FORMING OF GEHAEUSEN

Info

Publication number: DD300993A7
Application number: DD32587189A
Authority: DD
Inventors: Joachim Mitzner; Peter Steinicke; Lothar Schade; Volkmar Kroenert; Christian Schneider
Original assignee: Halbleiterwerk Frankfurt Gmbh
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1992-09-17

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.The invention relates to an arrangement for positional positioning and for pressing of housings. Field of application of the invention is microelectronics. The aim and object of the invention is to provide an arrangement which increases device positioning and allows for pressure on a substrate package in bonding stations of chip and wire bonding equipment, thereby saving on scrap costs and increasing yields. According to the invention, the arrangement of the main assemblies drive system, receiving rail, swivel arm, positioning pin, presser, tension spring, guide pin and ball bearings.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention can be used in the assembly of semiconductor devices (HL-BE), in particular when realizing a connection between semiconductor body and carrier body and of electrical connecting lines between semiconductor body and carrier body.

Charakteristik des bekannten Standes dei TechnikCharacteristic of the known state of the art

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.During the assembly of HL-BE, first the semiconductor bodies located in the disk dressing are u.a. separated by cutting, laser cutting or scoring and breaking. By soldering, gluing, eutectic alloying or glazing, the singulated semiconductor bodies are fastened on a carrier body, referred to in the technical literature as "die attaches" or chip bonds.This carrier body can be, inter alia, a metallic carrier strip or a single carrier element made of metal or ceramic.

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.The most common methods of chip bonding are bonding with inorganic or organic adhesives and eutectic alloying, in which the simultaneous eutectic composition of a multi-component system is achieved under simultaneous action of a corresponding pressure, an elevated temperature and optionally a vibration support and eino liquid phase at the lowest melting temperature of the Multicomponent system arises. Mainly used is the system AuSi, where Au ^{1 is} usually present as a plating on the carrier body or as an additionally applied foil piece and Si as a back side of the semiconductor body.

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.The application of this method to productive devices, known in practice as productive or automatic chip bonders, requires automatic feeding of the carrier bodies into the station, in which the semiconductor body is fastened on the carrier body and is referred to as a bonding station in advance. It is known that metallic carrier strips which contain a plurality of carrier elements fulfill this requirement. These carrier strips are moved by controlled transport steps in rollers or gripper transport systems with relatively high position accuracy in dio bonding station and pressed by a vertically moving hold-down on the oven surface arranged horizontally in the bonding station. The positional accuracy of the carrier element is a prerequisite for a high deposition accuracy of the semiconductor body on the corresponding carrier element after the chip bonding process. The subsequent wire bonding, which realizes the electrically conductive connections between the semiconductor body and the carrier element by means of connecting lines, preferably of Au or Al wires, can only be carried out with this corresponding storage accuracy of the semiconductor body and is a prerequisite for use in front of productive devices with automatic chip recognition Reason for the most limited detection range of these devices. The pressing serves both the fixation of the respective carrier element in the bonding station and the reduction of the heating of the carrier element to the necessary process temperature by the direct surface contact between the furnace surface and the Trägerelementunter6ite. The hold-down is often coupled directly or indirectly with a positioning pin, which realizes the fine positioning of the corresponding support element of the carrier strip aurch immersion in the recesses provided in the carrier strip.

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.When using single carrier elements or individual housings, hereinafter referred to as housing, made of metal or ceramic, such. As the known multi-layer ceramic housing (MK-housing), also called multi-layer Cerdip (Ceramic Dual Inline Package) housing, often creates the problem that both by the automatic transport step on productive chip bonders as well as by manual feed to manual Chipbondetn the corresponding Housing is positioned inaccurate in the bonding station after pressing the blank holder. The position inaccuracy occurs mainly with respect to the longitudinal axis of the housing, which often also corresponds to the transport direction, since, as is known, the transport of housings on the devices mentioned mostly on rails or with the help of intermediate carriers or Boats, in which recesses are introduced and in the housing are plugged, takes place and thus by the temporal guidance of the positioning of the housing with respect. The transverse axis is sufficiently accurate. The same problem arises when positioning and pressing housings in the bonding station of devices that realize the wire bonding.

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.Inaccurate positioning and pressing of the housing can lead to increased rejection in the assembly of electronic components (BE) in the process of chip and wire bonding to de ^r . lead appropriate devices.

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 addition to the known on chip and Drahtbondorn rigid downers or Andrückern in the bonding station, perform only a vertical movement and make no positional correction of a housing, DD-WP 87 078 a device is known, by means of a rigid and a movable jaw for Position grabbing of electronic BE can be used.

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.In DD-WP 215666 a gripper is described which can detect, hold, position and place electronic BE, but whose fingers are biased against a hot wire and thus require an additional electrical or thermal source for its movements.

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.The two devices described are not suitable for positioning and simultaneous pressing of a housing and constructed relatively complicated or require an additional source of energy xu their control.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The aim of the invention is to show a simple arrangement for devices that perform the chip and wire bonding, with which increases the yield in the assembly of electronic components and waste costs are saved.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to provide an arrangement by means of which Baulementegehäuse positioned after their transport in a station with high accuracy and at the same time 'npressed or low content can be on a pad.

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.According to the invention the object is achieved in that this arrangement consists of a drive system, connected to a receiving rail with two pivotally mounted thereon pivot arms and a fixed guide rail fixed on a rail.

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.The pivot arms each consist of a finger holder and an angle α to the finger holder fixed adjustable fingers and are connected to each other by a tension spring. On the fingers each have a positioning pin and a pusher attached. By virtue of the arrangement, it is possible to convert a vertical movement transmitted by a drive system to a receiving rail in such a way that c * ohbar arranged pivot arms with the fingers attached to the positioning pins performs a movement Jie is composed as a resulting movement of a vertical and a horizontal movement. This resulting movement is generated by the drive system and "'" interaction of the fixed guide pin and the tension spring between the pivot arms. Due to the design of the guide pin, the shape of the presser and the angle α setting the fixed fingers with attached positioning pins for finger holder positioning with respect. The dimension of the longitudinal axis of the housing used in each case and its pressing on a pad are realized.

Ausführungsbeispielembodiment

D'o Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.D'o invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

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.Figure 1 shows the schematic representation of the arrangement in the upper limit point and Figure 2 shows the arrangement in the lower limit point with a positioned and pressed against a base 11 housing 10th

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.The pivot arms 3 consist of one on the receiving rail 2 rotatably mounted finger holder 3.1, at one end a ball bearing 9 and at the other end an angle α to the finger holder 3.1 fixed adjustable finger 3.2 are arranged, the fixed angle α is dependent on the respective dimension of the longitudinal axis of the housing 10 used and is fixed in the state of the arrangement of Figure 2. On the finger 3.2 each have a positioning pin 4 and a presser 5 are attached.

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.The fixed on the rail 7 fixed guide pin 8 is designed such that it has a smaller diameter in the upper region than in the lower region and the central region is realized cone-shaped.

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.The tension spring 6, which is mounted between the two finger holders 3.1 of the pivot arm 3, ensures that the ball bearings 9, which are respectively arranged at one end of the finger holder 3.1, with its outer surface constantly abut the surface of the fixed guide pin 8.

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.A vertical movement, which is limited in its linear extent by an upper and a lower point, e> generated by the drive system 1 and transmitted via the receiving rail 2 and the finger holders 3.1 of the Schwonkarme 3 on dio ball bearings 9, caused by the corresponding movement of the Ball bearing 9 along the surface of the guide pin 8, a change in the horizontal AbstanJes the ball bearing 9 to each other due to the deflection of the rotatably mounted pivot arms 3 and simultaneously leads to an opposite change in the horizontal distance of the positioning pins 4 to each other. The design of the guide pin 8 ensures that in the upper limit point of the vertical movement of the drive system 1, the positioning pins 4 have a much greater horizontal distance from each other than the dimension of the housing 10 to be positioned in the longitudinal axis, while identical in the lower limit of the distance with this measure is.

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.The positioning of the housing 10 is realized by the reduction of the horizontal distance of the positioning pins 4 immediately before reaching dts lower limit point, the lower end of the respective positioning pin 4 has taken a lower point than the top of the housing 10 and upon reaching the lower limit point the side surfaces of the Positioniersiifte 4, the housing 10 has been moved at the transverse sides in the required position.

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.The presser 5 on the fingers 3.2 are designed so that their maximum contact pressure on the top of the housing 10 and thus against a pad 11 is reached only at the lower limit.

Claims

1. Arrangement for Lagepositioniorung and for pressing of housings, in particular of housings in bonding stations of devices for chip and Dralitkontak'tierung with swivel arms, Andrücker, positioning pins and drive system, characterized in that one on a rail (7) fixed fixed guide pin (8 ) whose upper portion has a smaller diameter than in the lower region and in the central region is conical, and in parallel a vertically movable receiving rail (2) which is connected to a drive system (1), with two pivotally mounted thereon pivot arms (3), composed of finger holders (3.1), at its rear end faces a ball bearing (9) is fixed, i.nd adjustable and arrettierbaren fingers (3.2), mounted on the front-end faces Positioniersti'te (4) and presser (5) are, and a tension spring (6) between the two finger holders (3.1), is arranged.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the fingers (3.2) to the respective finger holder (3.1) are adjustable in angle α.