DE1165755B - Verfahren zur Befestigung von Zuleitungen an den Kontaktelektroden von Halbleiterkoerpern und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Befestigung von Zuleitungen an den Kontaktelektroden von Halbleiterkoerpern und Vorrichtung zur Durchfuehrung des VerfahrensInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. KL: HOIl
Deutsche Kl.: 21g -11/02
Nummer: 1165 755
Aktenzeichen: P 21427 VIII c / 21 g
Anmeldetag: 26. September 1958
Auslegetag: 19. März 1964
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung
von Zuleitungen an den Kontaktelektroden von Halbleiterkörpern, bei welchem ein Zuleitungsdraht an
einer genau vorgegebenen Stelle einer Kontaktelektrode an einem Halbleiterkörper mit dieser unter
Verwendung von Vorrichtungen zur Halterung und gegenseitigen Ausrichtung verbunden wird, und eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens. Diese ist hauptsächlich für die Herstellung von Transistoren im
großfabrikatorischen Maßstab geeignet und bestimmt.
Die hauptsächlichen hierbei auftretenden Schwierigkeiten sind bekannt; sie ergeben sich allgemein aus
den äußerst geringen Abmessungen der einzelnen Bauteile und der dementsprechend bei ihrer Bearbeitung
und gegenseitigen Verbindung in Frage kornmenden Entfernungen sowie aus der Genauigkeit, mit
welcher sämtliche Verfahrensschritte, trotz dieser geringen Abmessungen, ausgeführt werden müssen,
damit die fertiggestellten Transistoren oder sonstige Halbleiteranordnungen die erwünschten elektrischen
Eigenschaften aufweisen.
Die hier bestehenden fertigungstechnischen Probleme erhellen schlagartig, wenn man sich veranschaulicht,
daß hierbei beispielsweise Zuleitungsdrähte, die dünner als ein menschliches Haar sind,
genau auf einen ausgewählten Punkt in dem Elektrodenbereich eines Halbleiterkörpers ausgerichtet
und mit genau kontrolliertem Druck gegen diesen zum Anliegen gebracht werden müssen, wobei die
Halbleiterschicht, gegen welche der Zuleitungsdraht zum Anliegen kommt, in bestimmten Fällen, z.B.
bei der Herstellung der Kollektor- oder Emitteranschlüsse, bei welchen die Anschlüsse gegen die Basisschicht
senkrecht zu deren Ebene anliegen, noch dünner sind als der dünne Zuleitungsdraht selbst.
Es leuchtet ohne weiteres ein, daß zur Herstellung derartiger Verbindungen von Zuleitungen mit Halbleiterkörpern
eine große Zahl verschiedener Arbeitsgänge erforderlich ist (Herstellung der Zuleitungsdrähte in geeigneten Längen, Vorbehandlung dieser
Zuleitungsdrähte, beispielsweise Anbringung von Lotperlen an dem für die Verbindung mit dem Halbleiterkörper
vorgesehenen Drahtende; räumliche Annäherung von Drahtende und Halbleiterkörper unter
genauer Ausrichtung der beiden Teile gegeneinander; Herstellung einer kontrollierten mechanischen Berührung
zwischen den beiden Teilen; eigentliche Verbindung bzw. Befestigung — z. B. Lötung — der
beiden Bauteile) und daß für die gegenseitige Zuordnung dieser Verfahrensschritte eine bisher nicht bekannte
Präzision erforderlich ist.
Es ist allgemein bekannt, daß diese schwierigen Verfahren zur Befestigung von Zuleitungen
an den Kontaktelektroden von Halbleiterkörpern und Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens
Anmelder:
Philco Corporation, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Delaware, Philadelphia, Pa.
(V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt, München 2, Kaufingerstr. 8
Als Erfinder benannt:
Penrose Robert Hoopes, Philadelphia, Pa., William Torrey Shinn, Lansdale, Pa., Stuart Louis Parsons, Gwynedd Valley, Pa., Robert Thomas Vaughan, Cheltenham, Pa. (V. St. A.)
Penrose Robert Hoopes, Philadelphia, Pa., William Torrey Shinn, Lansdale, Pa., Stuart Louis Parsons, Gwynedd Valley, Pa., Robert Thomas Vaughan, Cheltenham, Pa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. September 1957 (Nr. 690 595)
Bedingungen der Herstellung von Halbleiteranordnungen und insbesondere der erwähnten Anbringung
von Zuleitungen an den Halbleiterkörpern der durchgehenden Einführung der Serienfertigung oder gar
der Vollautomatisierung in der Herstellung von Halbleiteranordnungen hindernd entgegenstanden. Die
wesentlichen Arbeitsgänge mußten bisher noch durch spezialisierte Fachkräfte von Hand, wenn auch teilweise
unter Zuhilfenahme komplizierter Mikrowerkzeuge und Mikrohandhabungsvorrichtungen, ausgeführt
werden. Auf die Nachteile dieses Zustandes braucht nicht näher eingegangen zu werden, um so
mehr, als selbst mit bestgeschulten Fachkräften und unter Zuhilfenahme der kompliziertesten Mikrowerkzeuge
die in manchen Fällen erforderliche Genauigkeit grundsätzlich nicht erreichbar war.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grande, die Befestigung derartiger Kontaktzuleitungen
an vorgegebenen Elektrodenbereichen von Halbleiterkörpern in einer zur serienmäßigen, insbesondere
vollautomatischen Durchführung geeigneten Form zu gestalten. Insbesondere soll ein Verfahren geschaffen
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werden, das alle zur Herstellung der Verbindung der Kontaktzuleitungen mit dem Halbleiterkörper erforderlichen
Verfahrensschritte, ausgehend von dem unvorbereitet, beispielsweise in Form einer Vorratsrolle
vorliegenden Kontaktanschlußdraht und dem mit einem Elektrodenbereich versehenen Halbleiterkörper,
umfaßt.
Zu diesem Zweck ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Halterungs- und
Bearbeitungswerkzeuge und die benötigten Materialien um einen zentralen Arbeitsbereich herum so
angeordnet und so ausgerichtet werden, daß sie zur Vorbereitung und Ausführung der Verbindung des
Zuleitungsdrahtes mit der Kontaktelektrode des Halbleiterkörpers in diesen zentralen Arbeitsbereich, in
dem die Verbindung ausgeführt wird, eingeführt werden können, daß der Zuleitungsdraht mit seinem zur
Verbindung mit der Kontaktelektrode vorgesehenen Ende in diesen zentralen Arbeitsbereich zugeführt
und in diesem zur Befestigung an der Kontaktelektrode vorbereitet wird, daß der mit der Kontaktelektrode
versehene Halbleiterkörper ebenfalls in den zentralen Arbeitsbereich zugeführt wird, und daß
schließlich das Zuleitungsdrahtende mit der vorgegebenen Stelle der Kontaktelektrode nach genauer
Ausrichtung durch eine automatisch gesteuerte und überwachte Stellvorrichtung auf den Mittelpunkt des
zentralen Arbeitsbereiches zur Berührung gebracht und dauerhaft verbunden wird.
Der Grundgedanke des vorliegenden Verfahrens besteht somit darin, sämtliche Arbeitsgänge (Drahtzufuhr,
mechanische und sonstige Vorbehandlung, Ausrichtung und Berührung des Drahtes mit dem
Halbleiterkörper, Verbindung der beiden Teile) innerhalb eines einzigen, winzigen, feststehenden, zentralen
Arbeitsbereiches vorzunehmen; die miteinander zu verbindenden Teile (Zuleitungsdraht, Halbleiterkörper)
sowie sämtliche zur vorbereitenden Zuleitungsbehandlung erforderlichen Werkzeuge werden dabei
in diesen Arbeitsbereich zugeführt, wobei die Steuerung dieser Zuführbewegungen automatisch erfolgt,
die Ingangsetzung der einzelnen Verfahrensschritte jedoch entweder von Hand oder, mittels einer zentralen
Programmsteueranlage, in geeigneter Zuordnung ebenfalls automatisch erfolgen kann; die genaue
Ausrichtung der gegenseitigen Lage der einzelnen Teile, d. h. der Werkzeuge in bezug auf das Zuleitungsdrahtende
sowie insbesondere die hochkritische gegenseitige Ausrichtung von Zuleitungsdrahtende
und Kontaktelektrode des Halbleiterkörpers erfolgt dabei automatisch durch eine hochpräzise
Mikrohandhabungs- und Steuervorrichtung, welche die Lage des vorbereiteten Kontaktdrahtendes in bezug
auf den in dem kleinen zentralen Arbeitsbereich genau definierten Bezugspunkt überwacht und mit
diesem zur Deckung bringt.
Selbstverständlich war im vorliegenden Zusammenhang die Aufgabenstellung als solche, d. h. die Befestigung
von Zuleitungsdrähten an den Kontaktelektroden von Halbleiterkörpern, bekannt, und es war
auch bereits bekannt, diese Befestigung im manuellen Verfahren mittels hochspezialierter Fachkräfte auszuführen.
Weiter war in diesem Zusammenhang auch bereits die Verwendung von Mikrowerkzeugen und
-handhabungsvorrichtungen zur Anbringung der Zuleitungen an Halbleiterkörpern bekannt.
Ein den gesamten Vorgang der Befestigung einschließlich der verschiedenen Vorberettungsarbeitsschritte
umfassendes automatisches Verfahren und eine hierfür geeignete Vorrichtung waren jedoch nicht
bekannt.
Durch die Erfindung werden eine Reihe bedeutsamer Vorteile erzielt:
Indem man sämtliche Arbeitsgänge — und es handelt sich hierbei um eine Vielzahl erforderlicher
Arbeitsschritte — innerhalb eines einzigen, kleinen, zentralen Arbeitsbereichs ablaufen läßt, wird eine
durchgehende Mechanisierung dieser Befestigung von Zuleitungen an Halbleiterkörpern überhaupt erst
möglich; dadurch werden nämlich die Überführungsarbeitsgänge, wie sie beispielsweise bei einer Vorrichtung
mit feststehenden Werkzeugen, bei denen das zu bearbeitende Werkstück den Werkzeugen zugeführt
wird, erforderlich sind, auf ein Minimum vermindert; dies stellt nicht nur eine erhebliche Zeitersparnis
dar; vielmehr wird dadurch auch eine Vielzahl von Ausrichtvorgängen eingespart, wie sie ansonsten
bei der Überführung der zu bearbeitenden Teile wegen der erforderlichen hohen Genauigkeit
immer notwendig wäre.
Durch die automatische Steuerung der einzelnen Bewegungen (sei es der zu bearbeitenden Teile selbst,
sei es der sie bearbeitenden Werkzeuge und Mikrohandhabungsvorrichtungen) sowie durch die automatische
Überwachung und Steuerung der gegenseitigen Ausrichtung der einzelnen Teile und insbesondere
der miteinander zu verbindenden Teile (Kontakt-, Draht- und Halbleiterkörper) können fertigungstechnische
Probleme der Halbleiterherstellung gelöst werden, die mit den bisherigen Methoden, d. h. mit
Bearbeitung von Hand oder mit halbautomatischen Verfahren, grundsätzlich nicht zu bewältigen
waren.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausübung des
beschriebenen Verfahrens. Diese zeichnet sich aus durch einen für alle Verfahrensschritte gemeinsamen
Arbeitsbereich, durch eine Drahtzufuhrvorrichtung, welche von einem Drahtvorrat eine genau bemessene
Länge des Zuleitungsdrahtes mit dem zur Befestigung an dem Halbleiterkörper vorgesehenen Zuleitungsdrahtende
voran in den Arbeitsbereich einführt, und ihn in einer vorgegebenen Lage festhält, durch eine
Plattierungsvorrichtung, mittels welcher das Zuleitungsdrahtende durch elektrolytische Plattierung mit
einer Lötperle versehen werden kann, durch Halterungs- und Bearbeitungswerkzeuge zur mechanischen
Halterung und Bearbeitung des Zuleitungsdrahtes, durch eine Überwachungsvorrichtung, welche die
Lage des Zuleitungsdrahtendes in bezug auf einen vorgegebenen Bezugspunkt innerhalb des Arbeitsbereiches
überwacht, durch ein von diesem Überwachungssystem gesteuertes Stellsystem, das nach
Maßgabe der Signale des Überwachungssystems die Verschiebung des Zuleitungsdrahtendes in horizontaler
Richtung zur Ausrichtung auf den vorgegebenen Bezugspunkt bewirkt, durch eine Halterungs- und
Tragvorrichtung für den Halbleiterkörper, welche diesen unter Ausrichtung auf den vorgegebenen Bezugspunkt
in den Arbeitsbereich einführt und zur selbsttätig genau kontrollierten mechanischen Berührung
mit dem Zuleitungsdrahtende bringt, sowie durch eine Vorrichtung, mittels welcher der Kontaktdraht
mit dem Elektrodenbereich des Halbleiterkörpers nach Berührung der beiden Teile in dem vorgegebenen
Bezugspunkt verlötet wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen. In diesen zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur
Durchführung des vorliegenden Verfahrens von vorn,
F i g. 2 die entsprechende Rückansicht,
Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine perspektivische Teilvorderansicht der Hauptarbeitsfläche des
genannten Ausführungsbeispiels,
F i g. 4 eine schematische perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der bei 5 in den Fi g. 1, 3 und 4 gezeigten Teilvorrichtung für die
Drahtzufuhr, wobei einzelne Teile zur besseren Sichtbarmachung anderer Teile weggebrochen sind,
F i g. 6 einen Teil dieser Drahtzuführungs-Teilvorrichtung
in perspektivischer Schnittdarstellung längs der Linie 6-6 in F i g. 5,
F i g. 7 in perspektivischer Ansicht eine Draht-Greifvorrichtung, wobei einzelne Teile weggebrochen
sind,
F i g. 8 in Draufsicht einen Teil dieser Draht-Greifvorrichtung
mit abgenommener Deckplatte, wobei dieser Teil in den Fig. 3 und 4 mit 8 bezeichnet ist,
F i g. 9 eine wesentlich vergrößerte Detailansicht eines in F i g. 8 mit 9 bezeichnet Teils,
Fig. 10 eine der Fig. 8 entsprechende Darstellung
eines Teils einer Drahtschneide- und Biegevorrichtung, die in den Fig. 3 und 4 mit 10 bezeichnet ist,
Fig. 11 eine vergrößerte Ansicht einer Draht-Plattier-Teilvorrichtung
11 aus Fig. 4, wobei Teile weggebrochen sind,
Fig. 12 die Plattiervorrichtung 11 mit den zu
ihrer Halterung und kontrollierten Verschiebung dienenden Vorrichtungen, die in den Fig. 1 und 4
mit 12 angedeutet sind,
Fig. 13 in perspektivischer Darstellung eine in den
Fig. 1, 3 und 4 als Teil 13 dargestellte Befestigungsvorrichtung,
wobei Teile weggebrochen sind,
Fig. 14 eine entsprechende Teilansicht der Vorrichtung
zur Halterung und kontrollierten Bewegung der Feststellvorrichtung 13, wobei diese Vorrichtung
in den Fig. 1 und 4 mit 14 bezeichnet ist,
F i g. 15 eine entsprechende, vergrößerte Darstellung einer Zusatzeinrichtung der Vorrichtung 13,
Fig. 16 eine perspektivische Darstellung einer optischen Kontrollvorrichtung 16 aus den Fig. 1, 2, 3
und 4, wobei Teile weggebrochen sind und die Blickrichtung von der Rückseite der Fig. 1 her gewählt ist,
Fig. 17 eine Schnittdarstellung der optischen Kontrollvorrichtung
16 aus Fig. 16, wobei auch eine in den Fig. 3 und 4 als Teil 17 dargestellte Beleuchtungsvorrichtung
gezeigt ist,
Fig. 18 eine perspektivische Darstellung einer in den Fig. 1 und 4 als Teil 18 bezeichneten Servomotorvorrichtung
mit Blickrichtung von rechts in Fig. 1,
Fig. 19 in etwas größerem Maßstab als in Fig. 18 einen getrennten Teil dieser Fig. 18, wobei Teile von
Fig. 18 weggelassen und die Blickrichtung von einem höher gelegenen und seitlich verschobenen Standpunkt
gewählt ist,
F i g. 20 bis 43 Darstellungen aufeinanderfolgender
Lagen von Teilen im Mittelpunkt der Arbeitsfläche der Fig. 3, wobei die Teile in der angenäherten
Weise dargestellt sind, in welcher sie in bestimmten Teilen der optischen Vorrichtung 16 erscheinen,
F i g. 44 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines mit dieser Vorrichtung hergestellten Transistors,
F i g. 45 eine nochmals vergrößerte Schnittdarstellung längs der Linie 45-45 in Fi g. 44.
Zur anfänglichen allgemeinen Orientierung dient die Fig. 1. Wie in dieser Figur ersichtlich, ist eine
Mikrobearbeitungsvorrichtung 50 auf einem Träger 51 angeordnet und durch Kabel 52 mit einem Kontrollschrank
53 verbunden. Die Vorrichtung 50 dient zur Herstellung von Transistoren (nach Art der in
den Fig. 44, 45 dargestellten) aus Halbleiterwerkstücken und dünnen Anschlußdrähten. Ein Halbleiterwerkstück,
aus dem ein fertiger Transistor hergestellt werden soll, wird in einer in Fig. 1, vorn, sichtbaren
Befestigungsvorrichtung 13 gehalten, die einen Teil der Bearbeitungsvorrichtung 50 bildet, während Anschlußdrahtmaterial
— das gewöhnlich viel dünner als menschliches Haar ist und in dieser Figur nicht
sichtbar ist — in einer Drahtzuführungsvorrichtung 5 der Vorrichtung 50 aufgespeichert ist.
In Fig. 1 ist auch gezeigt, daß die Drahtzuführungsvorrichtung
5 und die Halbleiterbefestigungsvorrichtung 13 zusammen mit optischen Kontrollvorrichtungen
16, 16 A und anderen Intrumenten direkt oder indirekt auf einem Rahmen 55 montiert
sind, der einen Teil der Vorrichtung 50 bildet. Die Vorderpartie dieses Rahmens ist mit einem Tisch 56 versehen,
der zur Aufnahme von Halbleiterwerkstücken oder deren Träger vor und nach der Einführung in die
Vorrichtung 50 dient. Der Rahmen 55 trägt auch die Befestigungsvorrichtung 57 eines Binokularmikroskops
58, das zur Überwachung bestimmter Teile und Vorgänge, beispielsweise während der im folgenden beschriebenen
anfänglichen Eichung und Justierung einzelner Teile durch das Bedienungspersonal dient. Die
Vorrichtung 57 und das Mikroskop 58 können eine übliche Justiervorrichtung 59 aufweisen, die nicht im
einzelnen beschrieben zu werden braucht.
Verschiedene der bisher erwähnten Teile sind nicht nur von der Vorderseite (Fig. 1), sondern auch von
der Rückseite (Fig. 2) der Vorrichtung sichtbar. Die Rückseite des Rahmens 55 weist zusätzlich ein
System von Druckleitungen 61 auf, die ein System von elektromagnetischen Ventilen 62, 63 an der
Rückseite des Trägers 51 mit pneumatischen Elementen im System der Mikrobearbeitungsgeräte 5,13 usw.
verbinden. Die elektromagnetischen Ventile ihrerseits werden nach Maßgabe von in dem Kasten 53 untergebrachten
Schaltelementen elektrisch betätigt; der Kasten 53 erscheint in dieser Figur recht und weist
insbesondere eine automatische Programmsteueranlage 64, eine Blocksteuerung 65 für manuelle oder automatische
Betätigung, Plattier- und Lötsteuervorrichtungen 66, 67, die in bestimmten Phasen des bevorzugten
Verfahrens benötigt werden sowie Steuervorrichtungen 68 auf, die in einer anderen wichtigen
Phase der Bearbeitung in Funktion treten. In dem links dargestellten Unterteil 51 wird pneumatische
Energie durch (nicht dargestellte) bekannte Vorrichtungen erzeugt, gespeichert und gesteuert, während
elektrische Energie von einer üblichen Quelle 69 geliefert wird. Abluft aus dem pneumatischen System
wird bei 70 abgelassen.
Die wesentlichen Arbeitsgänge der Vorrichtung erfolgen hinter dem Tisch 56 (Fig. 1) auf einer
Arbeitsfläche in der Nähe des unteren Endes der
Kontaktdrahtzuführungseinrichtung 5 und des vorderen.
Endes der Halbleiterbefestigungs- und Tragvorrichtung 13. Wie man am besten aus F i g. 3 erkennt,
ist der so bestimmte Arbeitsbereichs nicht nur klein, sondern in engem Abstand von einer Mehrzahl
von Teilen oder Instrumenten umgeben, die unter anderem die bereits erwähnten Vorrichtungen
5,13,16 einschließen. Diese die Arbeitsfläche
umgebenden Instrumente dienen als miteinander zuHalbleiters, Horizontal- und Vertikalbewegungen des
genannten Halters sowie Vertikalbewegungen des Plattierungselements 85. Eine schematische Darstellung
der Vorrichtungen für im wesentlichen alle dieser Bewegungen rindet man in F i g. 4.
Wie man daraus erkennt, ist die Drahtzuführvorrichtung 81 mit dem sie tragenden Aufbau 5 zur
vertikalen Bewegung der Zuführungsvorrichtung mittels eines Exzenters oder einer Kurbel 101 und
sammenwirkende Mikrobearbeitungs- und als auto- i0 eines Pleuels 102 verbunden. Die Zuführungsvorrichmatische,
ein- und ausziehbare Steuervorrichtungen. tung 81 kann somit kleine Auf- und Abwärts-Insbesondere
sind die folgenden grundlegenden Be- bewegungen über eine Strecke von etwa 3 mm ausarbeitungs-
und Steuervorrichtungen vorgesehen: ein führen. Die Vorrichtung bewegt sich dabei längs
einen Teil der Drahtzuführungsvorrichtung 5 bilden- eines Drahtes 103, der vorzugsweise aus Nickel bedes
Drahtzuführelement 81, Draht-Greifzangen 82 an 15 steht und eine Dicke von beispielsweise 25 μ aufweist;
der Greifsteuervorrichtung 8, Drahtschneide- und der Draht läuft von einem bei 105 gelagerten kleinen
Biegeklauen 83 an der Schneidevorrichtung 10; die Spulenrad 104 nach abwärts. Die Auf- und Abwärts-Greif-
und Schneideklauen 82, 83 führen zusammen- bewegungen der Zuführungsvorrichtung 81 werden
gesetzte translatorische und Schwenkbewegungen in mittels des Exzenters 101 durch eine Vorrichtung gehorizontalen
Ebenen in der Nähe des unteren Endes 20 steuert, die zwei pneumatische Zylinder 106, 107,
des Drahtzuführelementes 81 aus, das seinerseits zu- eine von diesen betätigte hin- und hergehende Zahnsammengesetzte
Vertikal- und Horizontalbewegungen stange 108, ein durch die Zahnstange gesteuertes
wie im folgenden beschrieben vollführt. In der un- Zahnrad 109 sowie eine Welle 110 zwischen dem
mittelbaren Umgebung der Elemente 81, 82, 83 und Zahnrad und dem Exzenter 101 aufweist, wobei die
in genauer Ausrichtung auf diese kann ein Halbleiter- 25 Teile 106 bis 110 in der gezeigten Weise an der Vorhalter
84 eines geeigneten Trägers an der Befesti- richtung 5 angebracht sind. Der sich nach abwärts
gungsvorrichtung 13 horizontal dicht unterhalb der erstreckende Draht 103 kann mittels einer gegenüber
Greifklauen 82 eingeführt werden. Vorzugsweise wird dem Pleuel 102 beweglichen ersten Klaue 111 und
jedoch vor dieser Einführung die Oberseite eines Be- einer mit dem Pleuel 102 verbundenen, der Klaue 111
hälters 11 nach aufwärts auf die Arbeitsfläche 3 ge- 30 gegenüberliegenden zweiten Klaue 112 ergriffen bzw.
bracht, mit HiKe dessen auf dem Draht eine An- freigegeben werden, wobei beide Klauen in der Zuschlußlotperle
aufplattiert wird, worauf der Behälter führungsvorrichtung 81 eingebaut sind. Ein Gestänge
nach abwärts zurückgezogen wird. Ferner weist die 113 verbindet die Klaue 112 starr mit einem pneuma-Arbeitsfläche
zwei Frontlinsensysteme 86, die zu den tischen Zylinder 114; ein durch diesen Zylinder gesteu-
115 i i d Kl 111 bd
Beleuchtungsvorrichtungen 17, YlA gehören und auf welche zwei ähnliche Systeme 87 von lichtempfindliehen
Teleskopvorrichtungen 16, 16 A ausgerichtet sind. Diese optischen Elemente 86, 87 usw. sind auf
das winzige Anschlußdrahtende ausgerichtet, das h d h
ertes Gestänge 115 ist mit der Klaue 111 verbunden. Zum vollkommenen Verständnis der Teile 101 bis
115 und insbesondere der Art und Weise, in der der Draht 103 in seiner sich nach abwärts erstreckenden
Lage gehalten wird, muß nun auf die Greifklauen 82 d i id i F i 4 Dh
auch in der vergrößerten F i g. 3 noch unsichtbar ist 40 eingegangen werden. Diese sind in F i g. 4 vom Draht
und an einem gleichfalls winzigen Transistorteil be- 103 zurückgezogen dargestellt, können jedoch in
festigt werden muß. Zu diesem Zweck gestatten die eine Greifstellung in bezug auf diesen Draht und aus
genannten Teile eine automatische Überwachung be- dieser zurück mittels zweier pneumatischer Zylinder
stimmter Hauptphasen des Arbeitsgangs der Ma- 116, 117, einer Zahnstange 118 zwischen beiden, ein
schine. Die Überwachung dient vor allem dazu, be- 45 durch die Zahnstange angetriebenes Zahnrad 119 sostimmte
Teile und Vorrichtungen, die sozusagen auf wie durch ein Gestänge 120 bewegt werden, das von
der Arbeitsfläche 3 zusammentrömen, genau aufein- dem Zahnrad 119 und einer kleinen Platte 121 an
ander ausgerichtet zu halten und gestatten und diri- diesem Gestänge gesteuert wird, auf welcher die
gieren gleichzeitig bestimmte kleine, kontrollierte Be- Greifklauen 82 montiert sind. Ein zusätzlicher pneuwegungen
einiger derartiger Vorrichtungen oder 50 matischer Zylinder 122 dient zur Ausführung von
Klemm- und Freigabebewegungen der Greifklauen 82 in Bezug aufeinander Die Vorrichtung 116 bis 121
kann die Klauen 82 in eine solche Lage bringen, daß sie bei Betätigung des Zylinders 122 ein Ende des
Drahtes 103 ergreifen, derart, daß dieser Draht vertikal zwischen diesen Klauen einerseits und der Spule
104 andererseits verläuft. Hierauf gleitet die Klemmvorrichtung 111, 112 längs des Drahtes 103 nach
Gruppen von Vorrichtungen gegenüber anderen auf dieser Arbeitsfläche, wobei unvermeidliche Abweichungen,
Verspannungen u. dgl., welche die Lage der Anschlußdrähte und der entsprechenden Teile beeinflussen,
kompensiert werden.
Die in der Mitte bzw. auf der Arbeitsfläche 3 der Maschine vor sich gehenden Bewegungen umfassen
hauptsächlich die folgenden: Aufwärts-Abwärts-Bewegungen des Drahtzuführelementes 81, horizon-
oben, um anschließend eine kleine Länge Draht vor-
tale translatorische und Schwenkbewegungen der 60 bereitend abzumessen, bevor der Zuleitungsdraht ab-Greifklauen
82 unterhalb dieses Elementes, ähnliche geschnitten wird. Das Abschneiden sowie die im
Bewegungen der Schneide- und Biegeklauen 83 zwi- ~~
sehen den Elementen 81, 82, winzige gemeinsame Horizontalbewegungen der ganzen Gruppe von Vorfolgenden
beschriebenen Arbeitsgänge zur Formgebung erfolgen sodann mittels der Klauen 83, die
zu diesem Zweck an einer mit 123 bezeichneten,
richtungen 81, 82, 83 gegenüber dem optischen 65 weitgehend der Vorrichtung 116 bis 122 entsprechen-System
86, 87 und dem Halbleiterkörper auf dem den Vorrichtung vorgesehen sind. Halter 84 zur genauen Zentrierung des Kontaktdrahtes
auf eine vorbereitete Elektrodenfläche des
Die bisher beschriebenen Teile 101 bis 123 sind direkt oder indirekt auf einem Tisch 14 montiert, wo-
bei der Drahtzuführungsmechanismus 106 bis 110 direkt an einer starr mit diesem Tisch verbundenen
Säule 125 angebracht ist. Der Tisch 124 und die Säule 125 und somit der Draht 103 und die diesen
bearbeitenden Elemente 81, 82, 83 können in bezug auf andere, nunmehr zu beschreibende Teile mittels
zweier Stellmotoren 18, 18 ^4 verschoben werden, die
durch das optische System 16, 17, 16^4, 17^4 gesteuert
werden. Zu diesem Zweck sind die Stellmotoren mittels Böcken 126, 126 A auf einem Tisch
129 montiert, während gleichzeitig ein Zwischentisch 128 mit Gestängen 130, 130 A versehen ist, welche
durch die Motoren betätigt werden und zur Einstellung der Lage des obersten Tisches 124 dienen. Der
Tisch 129 ist mittels des Aufbaus 131 starr mit dem Rahmen 55 verbunden.
Die Betriebsstellung der optischen Systeme 16, 17 usw., welche diesen Tisch mittels der Stellmotoren
steuern, ist mittels Befestigungsvorrichtungen 127, 442 starr vorgegeben, die an dem festen unteren
Tisch 129 und/oder am Rahmen 55 verankert sind, so daß dieses optische System zwei feststehende zuverlässige
horizontale Achsen X, Y darstellt, die mit den Achsen der Lichtstrahlen der Lichtquellen 17,
17A zusammenfallen und vorzugsweise rechtwinklig
zueinander angeordnet sind. Wegen der erforderlichen Bewegungen der Greifmittel 8, Schneidmittel
i0 usw. längs den Tischen 124, 128, 129 werden die Achsen bzw. Koordinaten X, Y am besten diagonal
zu diesen Tischen angeordnet, wie dies schematisch in F i g. 4 gezeigt und ganz klar aus F i g. 3 ersichtlich
ist. Im Schnittpunkt von X und Y ist in F i g. 4 eine vertikale Achse Z angedeutet, die mechanisch-geometrisch
durch die Anbringung der die Achsen X und Y definierenden optischen Vorrichtungen bestimmt ist.
Hauptzweck des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung ist es, alle Bearbeitungsvorrichtungen
und Materialien von Anfang an so nahe als möglich am Schnittpunkt der Achsen X, Y und Z zu
halten und alle Teile genau, schnell und wirksam in bezug auf den genauen Ort dieses Schnittpunktes auszurichten.
So werden sämtliche von den Vorrichtungen 5, 11, 13 ausgeführten Vertikalbewegungen in
zur Mittelachse Z streng parallelen Richtungen geführt, wobei die Hauptteile 81, 84, 85 dieser Vorrichtungen
in ihren Betriebsstellungen auf diese Achse zentriert sind. Die Horizontalbewegungen sind zusammengesetzter
Art, wobei die Anzahl der sich bewegenden Teile verhältnismäßig groß und ihr Zusammenwirken
verhältnismäßig kompliziert sind. An dieser Stelle sei bemerkt, daß der unterste Tisch 129
feststeht, der Zwischentisch 128 über winzige Strekken längs der Achse X und der oberste Tisch 124
mit allen daran befestigten Teilen in ähnlicher Weise längs der Achse Y beweglich ist, wobei bestimmte
Teile auf dem obersten Tisch — nämlich die Greif- und Schneide- und Biegevorrichtungen 82, 83 — in
verschiedenen horizontalen Ebenen längs der Achse X und Y beweglich sind.
Im folgenden sollen Besonderheiten dieser Bewegungen im einzelnen beschrieben werden, wobei
mit den Bewegungen des Plattierungsgefäßes 11 an Hand der F i g. 4 begonnen wird. Der Behälter 11
muß sich schnell, aber genau gegenüber dem aus der Vorrichtung 5 zugeführten und durch die Vorrichtung8
gehaltenen Kontaktdraht auf- bzw. abwärts bewegen. Der Behälter ist daher mit Steuervorrichtungen
zur wahlweisen Schnell- und Langsambewegung versehen. Beispielsweise wird eine Lehre
140, die einen Teil der Halte- und Steuervorrichtung
12 für diesen Behältern bildet, normalerweise in
einer unteren Stellung am freien Ende eines Hebelarms 141 gehalten, der zwei Schwenkteile 142, 143
aufweist. Das Schwenkteil 143 ist als Kurbel oder Exzenter dargestellt und mit dem Hebel 141 zwischen
dem Schwenkteil 142 und der Lehre 12 verbunden. Der Exzenter 143 wird durch eine Welle 144
verdreht, die starr mit einem Zahnrad 145 verbunden ist, das seinerseits durch eine von zwei Hydraulikkolben
147, 148 gesteuerte Zahnstange 146 angetrieben wird; die Vorrichtung ist ähnlich der oben in
Verbindung mit der Steuerung 5 der Drahtzuführung beschriebenen. Im vorliegenden Fall ist jedoch eine
noch größere Genauigkeit der Bewegung erforderlich als für die Zuführung des Zuleitungsdrahtes. Das
Schwenkteil 142 hat daher die Form eines auf einer Welle 149 angeordneten winzigen Exzenters, die beide
durch ein Zahnrad 150 angetrieben werden, welches seinerseits mittels einer Schnecke 151 auf
der Welle 152 angetrieben wird, die über eine Kupplung 153 durch einen Motor 154 betätigt wird (Motor
und Kopplung sind auch in Fig. 1 sichtbar). Man kann daher nach Ausführung einer bestimmten schnellen
Aufwärtsbewegung mittels der Teile 141 bis 148 eine endgültige, langsamere und genauere Aufwärtsbewegung
mittels der Teile 141, 142 und 150 bis 154 ausführen.
Die Halterungs- und Steuerungsvorrichtung 14 für die Vertikalbewegung in der Befestigungsvorrichtung
13 (Fig. 4) weist einen Mechanismus 160 nach Art
der Vorrichtung 140 bis 154 auf, der in ähnlicher Weise einen Motor mit Kupplung 163, 164 (Fig. 1)
enthält. Vorzugsweise ist die Befestigungsvorrichtung 13 auch mit einem Gleitschieber 170 versehen, der
durch einen Kolben 171 enthaltende Mittel horizontal vorwärts und rückwärts verschiebbar ist und unter
anderem zum endgültigen Ausstoß von Halbleiterträgern mit darauf befindlichen Halbleiterwerkstücken
und -drähten an diesen nach Beendigung der von der Vorrichtung ausgeführten Arbeitsgänge zur Herstellung
und Anbringung der Drahtkontakte dient. Diese und bestimmte andere Teile werden besser aus den
Detaildarstellungen der Zeichnungen verständlich.
Die F i g. 5 und 6 zeigen daher die Drahtzuführungsvorrichtung 5 und ihre Teile im einzelnen. Das
bereits erwähnte Spulenrad 104 für den Zuleitungsdraht 103 ist an einer Vorderseite 201 des starren
Aufbaues 105 angebracht, der einen Teil der Tragsäule 125 bildet, die mittels Bolzen 202, 203 auf der
obersten Tischfläche 124 montiert ist. Hinter dieser Vorderseite 201 verläuft in der Tragsäule 125 eine
vertikale Nut, in welcher ein Gleitteil 205 angeordnet ist.
Dieses Teil ist am besten in F i g. 6 ersichtlich. Es besteht aus einem im Ganzen gesehenen vertikalen
Teil 206, das an seinem oberen Ende mit dem Gestänge 102 des erwähnten Exzenters 101 für die vertikalen
Zuführungs- und Rückführungshübe verbunden ist; mit dem unteren Ende des vertikalen
Teils 206 ist der starre horizontale Teil 113 verbunden, der als Halterung für die Zuführungsklauen
111,112 und deren pneumatischen Antrieb 114 dient. Die Vertikalbewegungen des Gleitteiles 205 werden
vorzugsweise durch Kugellager erleichtert; zu diesem Zweck sind in dieses Teil vertikale Nuten 207, 208,
209 zur Führung von Kugeln 210, 211, 212 gefräst.
409 539/369
Diese Kugellager werden vorzugsweise durch nachgiebige Kräfte mittels Federsicherungen 213, 214,
215 (Fig. 5) gehalten, die an Punkten 216, 217 an der Außenseite der Tragsäule 125 angebracht sind.
In der Zeichnung sind diese Kugellager auf der einen Seite der Drahtzuführungsvorrichtung eingebaut dargestellt;
selbstverständlich sind sie in entsprechender Weise auch auf der anderen Seite vorgesehen, um zu
gewährleisten, daß die kleinen vertikalen Bewegungen des Teils 205 weich und mit Genauigkeit erfolgen.
Der Antrieb für diese Bewegungen erfolgt mit Druckluft, mit welcher Zylinder 106 bzw. 107
(Fig. 5) mittels Anschlußleitungen 218, 219 zur Betätigung von Kolben 220 beaufschlagt werden,
welche die Zahnstange 108 von einer Seite auf die andere verschieben Die erforderliche Steuerung geschieht
mittels Ventilen 62 c usw. in dem Unterteil 51 (Fig. 2); die Ventile ihrerseits werden durch elektrische
Zeitgebervorrichtungen 64 im Steuerkasten 53 gesteuert. In den F i g. 5 und 6 ist das vertikal gleitbare
Teil 205 in einem unteren Punkt seiner Bewegungsbahn dargestellt, wobei der Kolben 220 nach
rechts bewegt ist. Bei entsprechender Zeitgeber- und Ventilbetätigung kann der Zylinder 107 mit Druck
beaufschlagt werden, während gleichzeitig der Zylinder 106 mit der freien Atmosphäre verbunden wird,
so daß die Kolbenvorrichtung nach links verschoben wird. Die Zahnstange 108 verdreht dabei das Zahn
rad 109, die Welle 110 und das Exzenter 101 um einen Winkel von bis zu 180°, was seinerseits eine
Aufwärtsbewegung des Gestänges 102 und des Gleitteiles 205 veranlaßt.
Während dieser Aufwärtsbewegung müssen die Drahtzuführungsklauen 111, 112 den Draht 103, der
nur nach abwärts bewegt werden soll, freigeben. Diese Freigabe wird durch ein federndes Teil, beispielsweise
eine Blattfeder 221 (Fig. 6) bewirkt, welche die bewegliche
Klaue 111 mit dem starren Teil 113 verbindet und sie federnd von der starr angeordneten Klaue
112 weg vorspannt. Halter 222, 223 für die beiden Klauen sind am rechten Ende des Teils 205 gezeigt.
Die Freigabe des Drahtes 103 wie auch das folgende Einklemmen des Drahtes wird durch einen an dem
Teil 113 bei 226 angelenkten Winkelhebel 224, 225 gesteuert, dessen einer Hebelarm 225 an der beweglichen
Klaue 111 angreift und diese gegen den Anschlag 112 mit dazwischen befindlichem Draht 103
drückt, während der andere Hebelarm 224 an seiner Oberseite als Nockenfläche 227 ausgebildet ist, die
mit der Nockenfläche 228 an der Unterseite des bereits erwähnten pneumatisch betätigten Teils 115 zusammenwirkt
und die mit Gefühl gesteuerte Anwendung von pneumatischem Druck zum Festklemmen des dünnen Drahtes 103 gestattet. Der Antrieb für
dieses Einklemmen erfolgt über den erwähnten Zylinder 114, der zu diesem Zweck mit einer Feder
229 versehen sein kann, welche einen Kolben 230, wie in F i g. 6 gezeigt, nach Maßgabe einer Federeinstellung
231 nach rechts drückt, während eine Rückbewegung des Kolbens von links nach rechts
durch pneumatischen Druck verstärkt wird, der durch geeignete Ventilsteuerung mittels der Anschlußleitung
232 zugeführt werden kann. Es ist klar, daß diese Anordnungen wie auch andere konstruktive
Einzelheiten in mannigfacher Weise abgeändert werden können. So können längs des Drahtes 103, wie
in F i g. 5 gezeigt, vielfältige Führungs- und Spannvorrichtungen
233, 234 vorgesehen werden. Der Klemmhub der Zuführungsvorrichtung 81 (Fig. 6)
kann mittels eine Einstellschraube 235 begrenzt werden.
Wie in den F i g. 7 bis 9 gezeigt, ist ein zweites Klauenpaar 251, 252, das gemeinsam den Hauptteil
82 der Greifvorrichtung 8 bildet, unmittelbar unterhalb der beschriebenen Zuführungsklauen 111, 112
angeordnet, sobald die Greifvorrichtung 8 nach rechts verschoben worden ist, wie dies besonders
ίο deutlich in den Fig. 3 und 7 dargestellt ist. Im Ganzen gesehen entspricht die Wirkungsweise der
Greifvorrichtung 8 und ihrer Verschiebungsvorrichtung der der Klauenvorrichtung 111, 112 der Drahtzuführungsvorrichtung
5, mit dem Unterschied jedoch, das vorteilhafterweise die Bewegungen der Zuführungsvorrichtung
und ihrer Teile teils vertikal und teils horizontal sind, während alle Bewegungen der
Vorrichtung 8 in horizontalen Ebenen verlaufen.
Hinsichtlich der horizontalen, translatorischen Bewegung der Greifvorrichtung sei nur kurz bemerkt,
daß die erwähnten Zylinder 116,117 des Verschiebemechanismus
8 starr auf einem Block 253 angeordnet sind, der mittels eines Schraubbolzens 254 an einem
Hebel 255 befestigt ist, welcher in geeigneter Weise an der Vorderseite der obersten Tischfläche 124
(Fig. 4) gehalten wird; die genannten Zylinder (Fi g. 7) weisen Kolben 256 auf. Die Beaufschlagung
der Zylinder zur Verstellung der Kolben erfolgt bei 257, 258, wobei dieser Druck und somit die erwähnte
Zahnstange, das Zahnrad und die Exzentervorrichtung 120 durch das pneumatische System 62, 63
(Fig. 2) gesteuert werden; der Exzenter dient zur Verschiebung des sekundären Supports 121 in horizontaler
Richtung längs einer schematisch bei 259 am Block 253 gezeigten Führung zur Verschiebung
der Draht-Greifvorrichtung 82 in einer umgewandelten harmonischen Bewegung.
Für die darauffolgende Schwenkbewegung der Klauen 251, 252 ist der erwähnte Zylinder in dem
Sekundärsupport 121 (Fig. 7, 8) mit einer einfach wirkenden Druckzuführungsleitung 260 und einer
nicht dargestellten Rückführfeder mit einer Federeinstellvorrichtung 261 zur Steuerung einer Kolbenvorrichtung
262 zur Betätigung der Klauen versehen. Jede der Klemmklauen ist, wie am besten aus F i g. 8
ersichtlich, an dem einen Ende eines zweiarmigen Hebels 263 vorgesehen, der an dem Sekundärsupportteil
121 bei 264 für eine horizontale Schwenkbewegung angelenkt ist. Der gegenüberliegende Arm
265 jedes Hebels trägt eine Nockenfläche 266, die mit einer Fläche 267 der Kolbenvorrichtung 262 so
sammenwirkt, daß eine Verschiebung der Kolbenvorrichtung nach rechts, wie in F i g. 8 gezeigt, ein
Ausspreizen der Arme 265 und entsprechend eine Einwärts- oder Klemmbewegung der Klauen 251,
252 verursacht. Die umgekehrte Öffnungsbewegung der Klauen wird durch eine Rückstellfeder 268 bewirkt,
die für jeden Hebel vorgesehen ist und gegen eine geeignete Federhalterung 269 anliegt und von
dieser gehalten wird.
Die bisher beschriebene Greifvorrichtung 8 kann ohne weiteres ebenso genau wie die oben beschriebene
Drahtzuführungsvorrichtung 5 ausgeführt werden, wobei die Nockensteuerung 262 in ähnlicher
Weise wie die Nockensteuerung 115 (F i g. 6) wirkt. Außerdem ist manchmal eine noch feinere Einstellung
für die Greifvorrichtung erforderlich, da diese Vorrichtung sich der durch Präzisionseinstellung
vorgegebenen Lage des dünnen und biegsamen Drahtes, wie sie von der Zuführungsvorrichtung herrührt,
anpassen und auch bis zu einem gewissen Grad Unregelmäßigkeiten der Stellung des Drahtes, wie sie
durch die Arbeitsgänge der Zuführungsvorrichtung verursacht sein können, kompensieren muß. Demgemäß
ist jeder der Greifhebel 263 nicht nur in und an seiner Schwenkvorrichtung 264 mittels Einstellschrauben
270 justierbar, sondern es ist darüber hinaus, wie ebenfalls in Fig. 8 gezeigt ist, eine Feinjustierung
der Klauenstellung und des Klemmdrucks mittels einer Einstellschraube 271 an jedem Hebelarm
265 vorgesehen. Jede der Einstellschrauben 271 ist in einem starren äußeren Teil 272 des jeweiligen
Arms 265, der mit dem entsprechenden gleichfalls starren Greifteil 251, 252 verbunden ist, verschraubt,
während ein innerer Teil 273 jedes der beiden Arme in Form einer dünnen federnden Stange oder einer
Blattfeder vorgesehen ist, die an ihrem Ende an dem starren Teil, beispielsweise beim Schwenkteil 264,
befestigt sein kann. Die Nockenflächen 266 sind am gegenüberliegenden Ende der inneren, federnden
Teile 273 der Arme 265 angeordnet; diese Enden können mittels der Einstellschrauben 271, deren
innere Enden gegen das jeweilige Teil 273 anliegen, ein- bzw. auswärts in bezug auf den benachbarten
Teil des starren Hebels 265 verstellt werden. Durch diese Maßnahme können die wirksamen Abmessungen
der Hebelarme 265 verändert werden, wodurch man erreicht, daß ein vorgegebener Längshub der
Kolbenvorrichtung 262 verschieden große Winkelbewegungen der Hebel 263 und der Klauen 251, 252
bewirkt.
In der vergrößerten Darstellung nach F i g. 9 sind diese Klauen 251, 252 in einer den Draht 103 einklemmenden
Stellung gezeigt. Dabei wird die Bewegung der Klauen 251, 252 so gesteuert, daß am Ende
des durch die Vorrichtung 8 (Fig. 7) ausgeführten seitlichen Hubes der Draht 103 in bezug auf die
Greifflächen im wesentlichen zentriert ist. Diese Zentrierung läßt sich mit den Einstellschrauben 271
(Fig. 8) erzielen. Wie in Fig. 9 gezeigt, weist die eine 251 der Greifklauen eine kurze Greiffläche 274
an dem einen Ende eines kleinen Vorsprungs 275 auf. Diese Greiffläche 274 hat beispielsweise bei einer
Dicke des Drahtes 103 von 25 oder 51 μ eine Länge von 76 bis 102 μ. Größere Oberflächen, die größere
thermische Massen darstellen, sind an dieser Stelle häufig unerwünscht. Die gegenüberliegende Klauenoberfläche
276 bildet einen Teil einer kleinen Widerstandsheizelektrode 277, die ihrerseits an der Klaue
252 angebracht ist; diese Greiffläche 276 ist etwas langer als die ersterwähnte Oberfläche 274. Die Elektrode
277 ist mechanisch und elektrisch, bei 278 (Fig. 9) und 279 (Fig. 7), so angeschlossen, daß
ein Strom durch die Elektrode fließen kann, ohne daß er durch den Draht 103 fließt. Diese Anordnung
erwies sich als äußerst geeignet für die erforderliche Leitfähigkeitserwärmung des Drahtes 103 zum
Schmelzen des Lotkügelchens 103^4. Unerwünschte Nebeneffekte, wie beispielsweise eine Überhitzung
von Teilen des dünnen Drahtes und unregelmäßige Löttemperaturen, werden dabei vermieden.
Die in Fig. 10 dargestellte Drahtschneide- und Biegevorrichtung 10 ist normalerweise so angeordnet,
daß ihr wirksamer Teil 83 dem wirksamen Teil 82 der Greifvorrichtung 9 in der in den F i g. 8 und 10
näherungsweise angedeuteten annähernden Reihenausrichtung gegenüberliegt, wobei der Draht 103
(Fig. 7) zwischen beiden zentriert ist. Es kann jedoch auch (F i g. 3 und 4) eine Anordnung vorzuziehen
sein, bei der die Schneide- und Biegevorrichtung eine Translationsbewegung in einem Winkel zur Bewegung
der Greifvorrichtung ausführt, wobei nur ein Element 632 (Fig. 10) in seiner Endlage in Reihe
mit dem Teil 121 (Fig. 8) ausgerichtet gehalten wird, um die abgeschnittenen und gebogenen Anschlußdrahtteile
geeignet zu orientieren.
Die Schneide- und Biegeklauen der Vorrichtung 83 (Fig. 10) sind etwas oberhalb der Greif klauen 82
der Vorrichtung 8 angeordnet. Sie liegen andererseits unterhalb der Zuführungsklauen 81 der Vorrichtung 5
(Fig. 7), sobald die Klauen 81 gegenüber den Greifklauen 82 nach oben bewegt worden sind. Die
Schneide- und Biegeklauen 83 können somit horizontal zwischen die Vorrichtungen 81, 82 eingeführt
werden. Diese Einführung geschieht mittels einer Vorrichtung 10 für die seitliche Hauptbewegung
(F i g. 4), die in ihrer Konstruktion im wesentlichen mit der Bewegungsvorrichtung 8 für die Greifklauen
(F i g. 7) übereinstimmt. Die anschließende Schwenkbewegung zum tatsächlichen Schneiden und Biegen
erfolgt mittels einer Hilfsvorrichtung ähnlich der bei 8 (F i g. 7 und 8) gezeigten mit dem Unterschied, daß
in der Schneidevorrichtung nach Fig. 10 vorzugsweise ein Kolbenteil 280 mit einer einzigen Nockenfläche
281 vorgesehen ist, das einen einzigen bewegliehen Hebel 282 gegen eine Rückstellfeder 283 betätigt;
der mit diesem Hebel zusammenwirkende Hebel 284 dieser Anordnung ist mit dem Gehäuse
285 der Schneidevorrichtung, beispielsweise bei 288, starr verbunden. Eine Einstellschraube 287 für den
beweglichen Schneidehebel 282 entspricht der Greifklaueneinstellvorrichtung
271. Die Nockenfläche 288 für den Schneidehebel entspricht der Nockenfläche
266 der Greifvorrichtung. Ein Anschlag für die Klaue 632 ist bei 289 dargestellt.
Nachdem die Zuführ- und Greif vorrichtungen 5, 8 (F i g. 7) das eine Ende des kontinuierlichen Drahtes
103 in seine Lage gebracht und im wesentlichen fixiert haben, führen gewöhnlich vor dem Abschneiden
und der weiteren Formgebung dieses Drahtes andere Maschinenteile noch andere Arbeitsgänge am
Drahtende aus. Die erste dieser Vorrichtungen ist der in den Fig. 11 und 12 dargestellte Plattierungsbehälterll.
Wie aus Fig. 11 ersichtlich, weist diese Vorrichtung einen äußeren Behälter 301, vorzugsweise
aus rostfreiem Stahl oder ähnlichem auf, welcher einen inneren Behälter 302, beispielsweise aus
hitzebeständigem Glas für eine Plattier- und Flüß^-
lösung umgibt. Beide Behälter sind an der Oberseite zur Bildung der erwähnten Öffnung 85 offen. Der
äußere Behälter weist Austrittsöffnungen:303 auf, die am Umfang längs der Innenseite seines Rands oberhalb
des Glasbehälters in Abständen angeordnet sind und zu einer ringförmigen Austrittsleitung 304 in dem
äußeren Behälter führen. Um eine Kondensation von Lösungsdämpfen an benachbarten Teilen und Materialien
zu verhindern oder möglichst zu verringern, wird eine Austrittsleitung 305 mit dieser ringförmigen
Leitung 304 verbunden. Die Rohrleitung kann zu einer nicht dargestellten pneumatischen Saugvorrichtung
führen, die in geeigneter Weise in dem Trägeraufbau 51 (F i g. 1) angeordnet ist.
Eine Plattierelektrode bzw. ein Kohlenstäb 306
mit einem nicht sichtbaren Teil, der sich in das Glas-
15 16
gefäß 302 erstreckt, ist an einer Klemme 307 ab- (Fig. 4), nachdem die Perle 103^4 mit Präzision
nehmbar angebracht, die an dem Halter 308 für das aufplattiert und zur Berührung mit der Halbleiter-Gefäß
durch Befestigungsmittel 309 befestigt ist, der- elektrode gebracht und mit dieser warmverlötet worart,
daß die Elektrode leicht eingesetzt bzw. heraus- den ist (F i g. 36 bis 40), noch mit der richtigen
genommen werden kann. Diese Elektrode ist durch 5 Menge un verdampf ten Flußmittels bedeckt ist. Dies
nicht dargestellte Leitungen mit einem Plattierungs- ist eine der Funktionen, die durch die Vorrichtung,
regler 66 der Steueranlage 53 (F i g. 2) verbunden. Da zur Ausführung des vorliegenden Verfahrens viel
der Plattierungsbehälter durch die freie Atmosphäre verläßlicher ausgeführt werden, als sie jemals von
bewegt werden muß und andererseits das Anschluß- einem Arbeiter vorgenommen oder auch nur überdrahtende
bei einer genau vorgeschriebenen Tempe- io wacht werden könnten. Demgemäß wird zur Schnellratur
mit Lötmetall plattiert werden soll, wie dies aufwärtsbewegung des Systems 11, 12 zu Beginn
weiter unten an Hand der Fig. 44, 45 beschrieben eines Plattierungsarbeitsganges ein Hebel 141 (F ig. 12)
ist, ist vorzugsweise in dem Halter 308 unmittelbar um den Drehpunkt 327 des erwähnten Exzenters 142
unterhalb der Behälter 301, 302 ein Heizelement 310 verdreht; dies erfolgt durch einen in einer Nut 329
(Fig. 11) eingebaut, dem ein elektrischer Strom ein- 15 des Hebels 141 gleitbaren Kurbelbolzen 328 an dem
stellbarer Stärke durch Leiter in einem Kabel 311 Exzenter 143, der mit diesem verdrehbar ist; der anzugeführt
wird, das zu dem erwähnten Regler für die dere Exzenter 142 bleibt diesmal fest. Der sich dre-Plattierung
in der Steueranlage führt. Eine uner- hende Exzenter 143 ist über seine Welle 144 mit
wünschte Erwärmung des umgebenden Raumes wird dem Ritzel 145 verbunden, das durch die Zahnstange
dadurch weitgehend vermieden, daß man den Be- 20 146 angetrieben wird; diese Zahnstange ist beiderhälterträger
308 aus Wärme isolierendem Material seits starr mit zwei Kolben 330, 331 verbunden, die
herstellt, wie dies in Fig. 11 angedeutet ist, wo ein in den Zylindern 147, 148 (Fig. 4) durch pneuma-
Teil dieses Trägers im Schnitt gezeigt ist. Zur ge- tisch-mechanische Betätigung gleiten, ähnlich der an-
nauen Kontrolle des Plattierverfahrens ist in einem genäherten Sinusbewegung der Greifvorrichtung 8
in dem Glasbehälter 302 einstückig ausgebildeten 25 (F i g. 7).
Einsatz 313 ein Thermoelement 312 untergebracht. Die schnelle Aufwärtsbewegung der Behältervor-Drahtzuleitungen
des Thermoelements in einem richtung aus der normalen unteren Totpunktstellung Kabel 314 führen zu einer Temperaturmeß- und wird durch manuelle oder automatische Betätigung
Regelvorrichtung 67 der Schaltungsteile 66 usw. in eines Knopfes in der Steueranlage 53 (F i g. 1) beder
Steueranlage 53 (F i g. 2), die ihrerseits den Be- 30 wirkt, der eine pneumatische Vorrichtung 62 (F i g. 2)
trieb des Heizelements 310 (Fig. 11) steuert. im Unterteil 51 zur Betätigung der Kolben 330, 331
Obwohl man den Behältern, 85 (Fig. 3) klein (Fig. 12) steuert und so das Schnellbewegungshalten
kann, würde seine Anwesenheit auf der Ar- gestänge 141 bis 146 betätigt und den Behälter aufbeitsfläche
3 während bestimmter Phasen des Zyklus wärts bewegt. Die Aufwärtsbewegung wird sodann
der Maschine sich unter anderem mit den Greif- und 35 durch den im folgenden beschriebenen Langsam-Schneidevorrichtungen
82, 83 überschneiden. Aus antrieb 149 bis 154 langsam fortgesetzt. Diese letztdiesem
Grund und auch zum Zweck einer genauen genannte Vorrichtung ist gleichfalls mittels eines
Kontrolle des Plattierverfahrensjkann der Behälter 11 Fortsatzes an der Welle 149 mit einem Betätigungsmittels der erwähnten Vorrichtung 12 auf- und ab- schalter 332 verbunden, der so einstellbar ist, daß er
wärts bewegt werden, die in Fig. 12 dargestellt ist. 40 einen von zwei Begrenzungsschaltern 333, 334 für
Der Behälter ruht auf einem Sockel 320, der an der den Langsam antrieb betätigt, die in zwei Endstellun-Lehre
140 befestigt ist. Mit ihrem unteren Ende ruht gen des genannten Einschalters angeordnet sind
diese Lehre beispielsweise auf einer in dem Hebel (s. auch F i g. 2).
141 gelagerten Rolle auf; die Lehre kann mittels ge- Der vollständige Zyklus der Vorrichtung zur Beeigneter,
nicht dargestellter Kugellager geführt sein, 45 wegung des Behälters verläuft folgendermaßen, wodie
beispielsweise den in F i g. 6 gezeigten Führungs- bei natürlich im einzelnen mannigfache Änderungen
mitteln 207 bis 212 der Drahtzuführungsvorrichtung möglich sind: Manuelle oder automatische Schalterentsprechen
und in einem Aufbau60 (Fig. 1) in dem betätigung in der Steuerlage 53 (Fig. 1) leitet eine
Rahmen 55 angeordnet sein können. Der Behälter schnelle, pneumatisch-mechanische Aufwärtsbewe-
und seine Bewegungsvorrichtung sind normalerweise 50 gung des Schwenkhebels 141 um den jetzt festliegenunterhalb
und vor den Tischen 124,128,129 (F i g. 4) den Drehpunkt 327 (Fig. 12) ein. Diese Bewegung
und hinter der Platte 56 (F i g. 1) angeordnet; der veranlaßt, daß ein erster oberer Begrenzungsschalter
Behälter kann jedoch nach aufwärts in eine Lage 335 rechtzeitig durch einen Schalter 336 an der Lehre
nächst der Oberseite des oberen Tisches bewegt wer- 140 betätigt wird, worauf der Motor 154 eines Langden.
Die normale Tiefstellung des Behälters 11 55 samantriebs den weiteren Antrieb übernimmt und
(F i g. 12) wird durch sein Gewicht sowie durch einen der Schwenkhebel 141 zur Schwenkung um den nun
Hebel 322 gewährleistet, der bei 323 auf die Lehre festen Drehpunkt 328 veranlaßt wird; der Schnelleinwirkt
und bei 324 durch ein Teil 325 betätigt antrieb setzt unmittelbar hierauf aus. Bald darauf
wird, das durch eine Feder326 (Fig. 12) gegen den wird durch die Wirkung des Motors 154, durch den
erwähnten Rahmenaufbau 60 (Fig. 1) vorgespannt 60 der Schalter 335 überfahren wird, der obere Langwird.
samantrieb-Steuerschalter 333 durch das Schaltteil Schnelligkeit sowie Genauigkeit sind für die Auf- 332 betätigt und gleichzeitig Kontakt zwischen der
und Abwärtsbewegung des Behälters 11 sowie für Oberfläche der Elektrolytflüssigkeit im Behälter 11
die entsprechenden Funktionen der Halbleitertrag- und dem unteren Ende des Kontaktdrahtes (Fig. 23)
"orrichtung 13 (F i g. 1 bis 4) erforderlich, dies nicht 65 hergestellt, worauf eine nicht dargestellte Verzögenur,
um die gesamte Bearbeitung zu beschleunigen rungsvorrichtung, die einen Teil des Blocksystems 65
und dadurch Kosten zu sparen, sondern insbeson- (F i g. 2) bildet, eine Fortsetzung der langsamen Aufdere
auch, um zu gewährleisten, daß der Draht 103 wälzbewegung veranlaßt, wobei der Schalter 335
weiter und nun auch der Schalter 333 überfahren werden, bis eine vorbestimmte Zahl von μ und/oder
Bruchteilen von μ der Drahtlänge eingetaucht sind, beispielsweise bis eine Eintauchtiefe von 64,8 μ mit
einer Genauigkeit von ± 0,25 μ erzielt ist. Eine derart genaue Kontrolle ist manchmal für eine richtige
Plattierung des Drahtes erforderlich, von der eine gute und dauerhafte Ausführung des nachfolgenden
Lötvorgangs abhängen können.
Nach Beendigung der Plattierung bewirkt ein entsprechender Blocksteuervorgang die Rückbewegung
des pneumatisch-mechanischen Systems, die vorzugsweise mit einer schnellen Abwärtsbewegung beginnt,
wobei das Schdtglied 336 den primären untersn Bcgrenzungsschalter
337 betätigen wird. Durch diesen Schalter wird der Motor 154 des Langsamantriebs
erneut in Tätigkeit gesetzt, der nun den Hebel 141 mittels des Exzenters 142 nach abwärts bewegt, bis
dieser wieder seine Anfangsstellung einnimmt, worauf der zweite Begrenzungsschalter 334 des Langsamantriebs
den Zyklus beendet. Der unverzügliche Beginn und die schnelle Durchführung der Rückführung
des Behälters nach abwärts erleichtert die folgenden Arbeitsgänge.
Diese können nun verhältnismäßig kurz an Hand der Fig. 13 und 14 erläutert werden; diese Figuren
zeigen die Vorrichtung 13, 14 für Horizontal- und Vertikalbewegungen des Trägers 350 und des bereits
erwähnten Teils 135 an seiner Stirnseite (F i g. 4), welches das mit dem Anschlußdraht zu versehende
Halbleiterwerkstück351 trägt (Fig. 13).Es sei gleich
zu Anfang bemerkt, daß die Bewegung dieses Trägers in bezug auf den Draht äußerste Genauigkeit erfordert,
die manchmal sogar noch größer sein muß als für die Bewegung des Behälters.
Die Befestigung 13 für die Halterung des Halbleiterträgers
ist an der Steuervorrichtung 14 für die Vertikalbewegung (Fig. 14) mittels eines starren
Hebels 352 befestigt. Es ist eine genau geführte horizontale Vor- und Rückwärtsbewegung des Trägers
unter der Kontrolle eines Trägergleitteiles 170 (Fig. 4) vorgesehen. Dieses Gleitteil ist in Fig. 13
in Richtung auf die Arbeitsfläche verschoben, in Fig. 14 jedoch in der entgegengesetzten Richtung
zum Ausstoß des Trägers verschoben dargestellt. Die dazwischenliegende Horizontalbewegung des Teils
170 wird beim Einsetzen des Trägers 350 auf die Befestigung 13 von Hand durchgeführt, während die
Rückbewegung automatisch mittels der pneumatischen Vorrichtung 171 erfolgt, die ähnlich den
Steuerungen der Drahtzuführungs- oder Drahttrennvorrichtung ausgebildet ist. Normalerweise ruht der
Träger auf einem Teil 353 der Befestigung 13 und wird durch mit federnden Vorrichtungen 356 zusammenwirkende
Führungsmittel 355 ausgerichtet, um eine genaue Zentrierung des Halbleiters 351 in bezug
auf die Vertikalachse Z (Fig. 4) zu gewährleisten.
Mittels eines mit der Blocksteueranlage 65 (F i g. 2) verbundenen Schalters 357 (Fig. 14) kann festgestellt
werden, ob ein Träger auf der Befestigung vorhanden ist oder nicht.
Für die Vertikalbewegungen der Vorrichtung 14 (F i g. 14) sind die Befestigung 13 und der Hebel
352 an einer Lehre 370 angebracht, die, im ganzen gesehen, der Lehre 140 des Behälters 11 (Fig. 12)
gleicht und in vertikaler Richtung mittels einer Vorrichtung 160 (F i g. 4) betätigt wird, die einen Schnellantrieb
371 sowie einen Langsamantrieb 372 aufweist, die den Behälter-Steuergliedern 328 bis 331
und 150 bis 154 (Fig. 12) gleichen. Vertikale Führungsmittel
373 (Fig. 14) können für diese Lehre ähnlich den für die Drahtzuführungsvorrichtung bei
207 bis 212 (Fig. 6) gezeigten Führungsmitteln vorgesehen
sein. Die Blocksteuervorrichtung 65 (F i g. 2) weist einen Kreis auf, der durch die Begrenzungsschalter 374, 375 (F i g. 14) des Langsamantriebs gesteuert
wird, die denen der bei 333, 334 (Fig. 2
ίο und 12) gezeigten der Behältervorrichtung entsprechen.
Außerdem weist die vorliegende Vorrichtung zwei Primärbegrenzungsschalter 376, 377
(F i g. 14) auf, die in geringem vertikalem Abstand voneinander angeordnet sind und unmittelbar durch
eine starr mit der Lehre 370 verbundene, einstellbare Schaltvorrichtung 378 betätigt werden.
Grundsätzlich kann die Betätigungsreihenfolge der Begrenzungsschalter 374 bis 377 der Betätigungsweise
der Schalter für die Behälterbewegung
ao (Fig. 12) im wesentlichen gleichen, mit der Ausnahme,
daß die Primärbegrenzungsschalter 376, 377 (F i g. 14) der Befestigungsvorrichtung in geringerem
Abstand angeordnet sein können und in vielen Fällen sein müssen, als die Begrenzungsschalter der Be-
s5 haltevorrichtung. Außerdem ist hinsichtlich der
Wirkungsweise des oberen Begrenzungsschalters für den Langsamantrieb der Befestigungsvorrichtung 13
häufig ein Höchstmaß an Genauigkeit erforderlich, da das Halbleiterwerkstück an der Stelle des Beriihrungspunktes
mit dem Kügelchen 103 A gewöhnlich eine außerordentlich geringe Dicke in der Größenordnung
von weniger als 0,25 μ aufweist und nichtsdestoweniger einem vorgegebenen, festen Anpreßdruck
durch das Kügelchen ausgesetzt werden muß, um einen zuverlässigen Metall-Metall-Kontakt und
damit eine gute Lötung (F i g. 45) zu gewährleisten.
An dieser Stelle sei erwähnt, daß ein Teil 380 der
Befestigung 13Λ (Fig. 14) mit einer in Fig. 15
stark vergrößert dargestellten Vorrichtung 381 versehen ist, während die Befestigung 13 (Fig. 13) kein
solches Teil aufweist. Das Teil 380 (Fig. 14) erstreckt
sich in den Arbeitsbereich und dient mittels der Vorrichtung 381 (F i g. 15) zur Anbringung eines
zweiten Zuleitungsdrahtes 382, beispielsweise an einer Halbleiteranordnung 383 mit kleinflächigen
einlegierten Elektroden, die verhältnismäßig hohen Löttemperaturen ausgesetzt werden muß, während
gleichzeitig natürlich eine Beschädigung des vorher angebrachten Zuleitungsdrahtes 384 vermieden werden
soll. Die Vorrichtung 381 weist eine Gabel 385 mit bei 387 an deren Schenkeln befestigten Zapfen
386 auf, die mit entsprechenden Zapfen 388 an der Vorderseite 380 der Trägerhalterungsvorrichtung 13 A
(F i g. 14) zusammenwirken. An den Schenkeln der Gabel (Fig. 15) ist ein Gewicht389 befestigt, durch
das normalerweise die eine Seite 390 des Stegs 391 der Gabel, mit einem Schlitz 392, gegen die Spitze
gedrückt wird. Im eingesetzten Zustand (Fig. 15) bringt der Steg 390 den Schlitz 392 in ziemlich eng
sitzende Passung, um den zuerst am Halbleiter 383 befestigten Kontaktdraht 384, wobei eine Fläche des
Stegs 390 den Draht unterstützt und so jede Gefahr einer Verschiebung oder Lockerung bei der unvermeidlichen
Wiedererwärmung und möglicherweise Erweichung der ersten Elektrode bei der Anbringung
des neuen Drahtes 382 ausschließt. Nach der Erstarrung bewirkt ein Hebel 393 eine Umkehr der Gabel
auf den Zapfen 386, 388, indem diese mit irgend-
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welchen nicht dargestellten Teilen der Befestigungsvorrichtung 13,4 zusammenwirken, wodurch der
Steg 391 aus seiner den Draht unterstützenden Stellung zurückgezogen wird, sobald der Halbleiter 383
und sein Träger nach dem Erstarren des Lots aus der Befestigung ausgeworfen werden. Eine Reibung zwischen
dem Draht 384 und in einem Teil der Befestigung 13 A kann dadurch weitgehend verringert
werden.
Nach Einsetzen des Halbleiterkörpers 351 (F i g. 13)
auf die Arbeitsfläche muß das plattierte Ende des Zuleitungsdrahts mit größtmöglicher Genauigkeit auf
den eingesetzten Halbleiterkörper ausgerichtet werden, da der starre Halbleiterkörper durch geeignete
Führungen 355, 373 zentriert werden kann, während der dünne Draht bei seinen Bewegungen ohne derartige
Führung ist, um die Klemm-, Plattier-, Schneide- und Biegearbeitsgänge zu ermöglichen.
Dieser wichtige und schwierige Arbeitsgang der Ausrichtung des Drahtes auf die Vertikalachse des Sy- ao
stems wird automatisch durch das in den Fig. 16 bis 19 gezeigte optische System mit Servomechanismus
ausgeführt.
Die Fig. 16 und 17 zeigen Einzelheiten eines der beiden identischen optischen Systeme 16, 17, die in
den Fig. 1 bis 4 in allgemeinerer Form angedeutet sind und zur automatischen Gewinnung der für die
genaue Ausrichtung des Zuleitungsdrahtes in bezug auf die Vertikalachse und damit auf den Halbleiterkörper
erforderlichen Daten dienen. Die Lichtquelle 17 besteht aus einer Lampe 401 mit Sockel 402. Die
Zuleitungen 403 sind durch eine starre Säule 404 und den Sockel geleitet. Das Lampengehäuse 405 kann
an der Säule 404 in eine genau fixierte Stellung oberhalb der Arbeitsfläche (Fig. 1 bis 3) und aus dieser
Stellung herausgedreht werden. Die Säule 404 ist im Aufbau 55 verankert. Ein schematisch durch die
Linse 406 (F i g. 17) angedeutetes optisches System ist an der Vorderseite 86 des Gehäuses 405 vor der
Lampe 401 angeordnet und erzeugt einen Lichtstrahl, der die Perle 103 A gleichmäßig beleuchtet. Der
Strahl setzt sich in Richtung auf die Mitte der Objektivlinse 407 an der Vorderseite 87 des Teleskops
408, das ein Teil der bilderzeugenden Vorrichtung 16 ist, fort. Die Linsen 407, 409 usw. des Teleskops
sind so gewählt und angeordnet, daß'sie ein reelles Bild des kleinen Drahtkügelchens 103,4 auf einer
lichtempfindlichen Vorrichtung 410 des Systems 16 erzeugen, sobald das kleine Kontaktdrahtkügelchen
103,4 sich auf der Arbeitsfläche 3 befindet.
Zur hilfsweisen visuellen Beobachtung ist außerdem ein Spiegel 411 normalerweise, jedoch herausnehmbar
im Lichtweg innerhalb des Teleskops angeordnet, derart, daß ein pneumatisch betätigtes Gestänge
412 (Fig. 16) den Spiegel in den Lichtweg drehen kann, worauf dieser auf einem an einem Ansatz
414 des Teleskop- und Fotozellengehäuses 408 befestigten Lichtschirm 413 ein reelles Bild des
Drahtes entwirft. In einem bestimmten Zeitpunkt wird jedoch der Spiegel 411 durch das Gestänge aus
dem Lichtweg entfernt, wie dies bei 411,4 (Fig. 17)
angedeutet ist, derart, daß das Bild des Drahtes nundurch einen Schlitz 415 im Gehäuse des Instruments
auf eine Fotozelle 410 fällt. Zwischen diesem Schlitz
und der Fotozelle ist eine bewegliche Abschirmung 416 vorgesehen, die vorzugsweise zylindrische Form
hat und eine Rotationsbewegung um die Zelle 410 ausführt und nur abwechselnd ausgewählte Teile —
vorzugsweise abwechselnde, seitlich gegenüberliegende Hälften — des Kugelbilds durch geeignete öffnungen
in diesem Schirm 416 und geeignete Bewegung fallen läßt. Vorzugsweise wird dieser Verschluß mit einem
Lichtzerhacker in an sich bekannter Weise kombiniert, der eine bequem verstärkbare Fotozellenausgangsgröße,
beispielsweise mit einer Frequenz 1800 Umdrehungen pro Minute liefert. Das Teil 416 dient
dann als kombinierter Verschluß und Zerhacker. Es ist in einem zylindrischen Gehäuse 417 untergebracht
und wird durch einen Elektromotor 418 angetrieben. Die periodische Ausgangsgröße der Fotozelle wird
über eine Kabelleitung419 (Fig. 16) einem Verstärker
der Steuerungsstufe 68 der Steuervorrichtung 53 (F i g. 2) eingespeist, der auf bekannte Weise, die
hier nicht beschrieben zu werden braucht, ein Ausgangssignal aus der Ausgangsgröße der Fotozelle
bildet.
Die Signalgrößen der Fotozellen beider optischer Systeme werden entsprechend für die automatische
Steuerung der mechanischen Teile der beiden Stellsysteme verwendet. Eines dieser Systeme ist in den
Fig. 18 und 19 dargestellt. Wie insbesondere aus Fig. 18 ersichtlich ist, sind die Ausgangsleitungen
419 der Fotozelle über die schematisch dargestellte Steuervorrichtung 53 mit Eingangsschaltvorrichtungen
420 der Stellmotoranlage 18 verbunden. Der eigentliche Stellmotor 421 weist ein Antriebsrad
422 auf, das mit einem zweiten Antriebsrad 423 mittels eines Riemens 424 verbunden ist. Wie bereits
erwähnt (Fig. 4), ist der Stellmotor mittels eines Lagerbocks 126 auf dem untersten Tisch 129 angebracht.
Aus Fig. 19 ist ersichtlich, daß die zweite Riemenscheibe 423 auf einer Welle 425 befestigt ist,
die in einer Gabel 426 gelagert ist, welche bei 427 an dem mittleren Tisch 128 befestigt ist. Mittels einer
Nabe 428 kann die Welle 425 mikrometerartig Verschiebungen einer Einstellschraube bzw. Stoßstange
429 bewirken, die gegen das eine Ende 430 eines Winkelhebels 430, 431 anliegt, der bei 432 am mittleren
Tisch 128 schwenkbar gelagert ist. Der gegenüberliegende Hebel 431 — der mittels einer Kurbel
bzw. einer Rolle 433 durch eine Federvorrichtung 434 in eine Richtung vorgespannt ist — bewegt einen
Zapfen 435, der vom oberen Tisch 124 herabreicht. Wie in Fig. 18 gezeigt, paßt der Zapfen435 in eine
öffnung 436 des darüberliegenden obersten Tisches 124. Die Bewegung der Hebel 430, 431 wird durch
öffnungen 437, 438 im Tisch 128 (Fig. 19) ermöglicht.
Durch die Zwischenschaltung des kurbelartigen Teils433 (Fig. 19) kann der Hebel430, 431 den
Zapfen 435 und somit den oberen Tisch 124 genau längs einer geraden Linie bewegen, deren Richtung
mittels einer Führungs- und Tragevorrichtung so bestimmt werden kann, daß sie mit der Richtung einer
der AchsenX, Y (Fig. 4) zusammenfällt. Die Führung
kann beispielsweise Kugeln 439 in nicht dargestellten kurzen, geeignet orientierten V-förmigen Nutteilen
aufweisen, die diagonal zu den Tischen 124, 128, 129 längs einer der Achsen X, Y ausgerichtet
sind. Der oberste Tisch (Fig. 18) ruht auf Lagern 439, 440 und wird dementsprechend in der durch die
nicht dargestellten Nutteile definierten diagonalen Richtung verschoben. Das erforderliche Ausmaß der
Bewegung des obersten Tisches längs jeder der Achsen X und Y wird gewöhnlich nur einige hundertstel
oder zehntel Mikron betragen; eine derart
winzige Bewegung wird jedoch während vieler, wenn nicht aller von der Maschine ausgeführten aufeinanderfolgenden
Arbeitsgänge zur Zuleitungsdrahtanbringung notwendig. Der Grund hierfür liegt darin,
daß der Elektrodenbereich der Halbleiteranordnung (Fig. 44) gewöhnlich nur einen Durchmesser von
wenigen hundertstel Millimetern hat und daß eine genaue Zentrierung des feinen Drahtes innerhalb dieser
Fläche für die gleichmäßige Herstellung geeigneter Halbleiteranordnungen von großer Bedeutung ist, zumindest
wenn gewisse erwünschte Eigenschaften solcher Anordnungen erzielt werden sollen, und daß
eine derartige Zentrierung eines frei verlaufenden, außerordentlich dünnen Drahtes überhaupt nur mittels
eines dafür vorgesehenen Stellmechanismus möglich zu sein scheint.
Am entgegengesetzten Ende des Tischs 128 (Fig. 19) ist ein zweiter Stellmechanismus 18ΛΙ von
gleicher Art wie der in Fig. 18 dargestellte angeordnet.
Er ist allgemein bei 423 A, 432 A, 438 A angedeutet. Vorzugsweise erstreckt sich das Kurbelteil
des zweiten Mechanismus jedoch vom Zwischentisch 128 nach abwärts statt nach aufwärts, wobei der mit
ihm zusammenwirkende Zapfen in einem Loch 436 A des untersten Tisches 129 (Fig. 18) angeordnet ist.
Zur Stützung des Zwischentisches sind auf dem untersten Tisch Kugellager 439 A vorgesehen. Durch diese
Maßnahme könen für beide Stellmechanismen 18, 18 A gleiche Teile verwendet werden. Auch andere
Vorteile werden so erreicht; insbesondere wird mechanische Reibung bzw. Klemmung auf ein Mindestmaß
verringert.
Im Zwischentisch 128 (Fig. 19) sind öffnungen
440, 441 angebracht. Ähnliche Öffnungen sind auch im obersten Tisch vorgesehen. Sie gestatten eine feste
und starre Befestigung der Tragteile442 (Fig. 3 und 17) für die Objektivteile 87 der beiden das Stellsystem
steuernden Teleskope. Außerdem können noch weitere Öffnungen zur Herabsetzung des Gewichts der
Tische vorgesehen sein.
Im folgenden wird nun die Betriebsweise bzw. der normale Arbeitsgang der Maschine beschrieben. Er
ist schematisch in den F i g. 20 bis 43 dargestellt.
Der Zyklus beginnt mit einem in den Fig. 20 und
21 dargestellten Arbeitsgang der Drahtzuführung. Zu Beginn liegen die Zufuhrungsklauen 111, 112, die in
diesen Figuren angedeutet und in den Fig. 4 bis 6 im einzelnen dargestellt sind, mit Anklemmdruck an
dem Draht 103 an. Dieser Anklemmdruck wurde vorher durch eine (in Fig. 30 durch den Pfeil angedeutete)
Horizontalbewegung der Klaue 111 herbeigeführt; diese Horizontalbewegung wird durch das
Kolbenteil 115 hervorgerufen, das sich, wie in F i g. 6
gezeigt, nach rechts bewegt. Zu diesem Zweck wird eines der magnetischen Ventile im Bodenteil 51
(Fig. 2), beispielsweise das mit der pneumatischen Druckleitung 232 (Fig. 6) verbundene Ventil 62c,
entweder durch automatische Betätigung der Programmanlage 64 in dem Schrank 53 oder durch Betätigung
von Hand eines Schalters 501 an der Vorderseite dieses Schranks (F i g. 1) umgestellt. Der zuletzt
erwähnte Schalter ist mit der Programmanlage 64 durch die Schaltanordnung65 (Fig. 2) verblockt.
Aus dieser in Fig. 20 dargestellten, den Draht ergreifenden Stellung bewegen sich die Zuführungsklauen
111, 112 abwärts in der in Fig. 21 durch den Pfeil gezeigten Richtung, was durch Betätigung der
pneumatischen Vorrichtung 106, 107 (Fig. 4 und 5) erfolgt. Auch diese Betätigung kann, wie im vorigen
beschrieben, durch eine automatische Vorrichtung oder durch Betätigung von Hand eines Schalters 502
an der Vorderseite des Schranks 53 (F i g. 1) erfolgen.
Wie weiter in F i g. 1 dargestellt, ist automatische oder manuelle Steuerung für bestimmte andere Arbeitsgänge
vorgesehen mittels Vorrichtungen, die Schalter 503 bis 512 nach Art der Schalter 501, 502
sowie herkömmliche Haupttrennschalter einschließen, beispielsweise einen Schalter 513 zur Wahl zwischen
manuell oder automatisch gesteuertem Betrieb; einen Schalter 514 zur Ausführung ganzer oder teilweiser
Zyklen, wie dies in verschiedenen Fällen erwünscht sein kann; Start- und Stoppschalter 515, 516 zur Bedienung
bei den von Hand gesteuerten Arbeitsgängen; einen Hauptleistungsschalter 517; sowie besondere
Ein-Aus-Schalter 518, 519, in Verbindung mit der optischen Ausrüstung sowie der Plattierungs- und/
oder Lötvorrichtung. Diese Schalter können mit Anzeigeleuchten SOlA, SlSA usw. verbunden sein.
Einige Arbeitsgänge werden ausschließlich durch rein automatsiche Mittel ausgeführt und gesteuert,
hauptsächlich im Interesse größerer Genauigkeit und/ oder Geschwindigkeit. Im folgenden dürfte es ausreichen,
jeweils bei jedem Arbeitsgang anzugeben, ob manuell-automatische oder rein automatische
Steuerung bei der beschriebenen Maschine vorgesehen ist, wobei die manuelle Steuerung in jedem Fall durch
einen der einzelnen Steuerschalter 501 bis 512 bewirkt wird. Es dürfte eine Aufzählung und kurze
Kennzeichnung der bekannten, von Hand betätigten Umschalt-Steuerschalter wie folgt genügen: 501
Klemm- und Öffnungsbewegung der Zuführungsklaue, wie beschrieben; 502 Auf- und Abwärtsbewegung der
Zuführungsvorrichtung; 503 Auf- und Abwärtsbewegung des Plattierbehälters, Schnellantrieb; 504
zugehöriger Langsamantrieb; 505 Draht-Greif vorrichtung, Vorschieben und Zurückziehen; 506 Drahtschneide-
und Biegevorrichtung, Vorschieben und Zurückziehen; 508 Drahtschneide- und Biegeklaue,
Betätigung und Freigabe; 509 Servomotoren, Ein- und Ausschalten; 510 Auf- und Abwärtsbewegung
der Transistorbefestigungsvorrichtung, Schnellantrieb; 511 zugehöriger Langsamantrieb; 512 Transistorträgerschlitten
und -auswerfer, Ein/Aus.
Gemäß einer bevorzugten Arbeitsweise der Maschine folgt auf die Drahtzuführung und das Einklemmen
des Drahtes der in den F i g. 22 bis 25 dargestellte Plattiervorgang. Als Anfangsschritt dieses
Zyklus wird die Plattierbehältervorrichtung 11 im Schnellantrieb mittels einer der manuell-automatischen
Antriebe und durch die im obigen ausführlich beschriebene Vorrichtung nach aufwärts bewegt,
wie dies durch den Pfeil in Fig. 22 angedeutet ist. Am Ende der schnellen Aufwärtsbewegung, vor
Erreichung der Stellung nach Fig. 23, jedoch nächst dieser Stellung, bewirkt das Schaltglied 336 (F i g. 12)
die rein automatische Betätigung des Schalters 335, der durch eine geeignet verblockte Schaltbetätigung
von Hand ersetzt werden kann; hierdurch setzt, mittels nicht gezeigter Schaltvorrichtungen, der Motor
154 des Langsamantriebs ein, worauf der Behälter 11 in der in F i g. 23 durch den gewellten Pfeil angedeuteten
Weise langsam die kurze Strecke bis zur Erreichung des Punkts zurücklegt, wo der Flüssigkeitsspiegel
der Plattierungslösung im Behälter die Spitze des Drahts 103 berührt, wobei der Flüssigkeitsspiegel
durch die langsame, gleichmäßige Be-
wegung glatt und flach bleibt. Dieser Punkt ist innerhalb kurzer Zeit erreicht, worauf durch geeignete
Schaltmittel die Plattiersteuervorrichtung 66 (Fig. 2)
sowie, mittels des Schalters 333, die Verzögerung des Langsam-Aufwärtsantriebs in Gang gesetzt werden,
wobei all dies auf rein automatischem Wege erfolgt mit der Ausnahme, daß die Verzögerungsvorrichtung
bei 520 (Fig. 1) einstellbar ist. Die Aufwärtsbewegung
im Langsamantrieb setzt sich fort, bis das
füllen. Mit anderen Worten: die Aufwärtsbewegung der Drahtzuführungsklauen (nach F i g. 29), hat eine
solche Länge des Drahtes 103 freigelegt, als für einen Kontakt erforderlich ist, und dieser Anschlußdraht
wird nun oben abgeschnitten und in die übliche Form gebogen. Zu diesem Zweck ist die obere Schneideklaue
631 als eine flache Schneide ausgebildet, Währung die andere Klaue 632 ein verhältnismäßig
schweres kombiniertes Schneide- und Biege- bzw.
Drahtende 103 bis zu einer durch die genannte Ver- io Foraigebungsteil darstellt; diese Teile 631, 632 weisen
zögerungsvorrichtung genau vorgegebenen Tiefe ein- zwei einander gegenüberliegende Schneidekanten auf,
taucht, wie dies in F i g. 24 gezeigt ist. Hierauf unter- während das untere und schwerere Teil darunter eine
bricht die Verzögerungsvorrichtung die langsame erste obere Biegekante 633 und zweite untere Biege-Aufwärtsbewegung
und bewirkt das automatische — kante 634 hat. Diese Biegekanten sind im allgemeinen
wobei eine Ein-Aus-Schaltung möglich ist — Ein- 15 stumpf. Der Beginn des Schneidevorgangs ist ohne
setzen der elektrolytischen Stromleitung, die durch weiteres aus Fig. 31 ersichtlich. Dieser gesamte
die vorher in Gang gesetzten Schaltvorrichtungen 66, Arbeitsgang einschließlich der Biegung wird aus-67
(Fig. 2), die mittels der Vorrichtungen 521 schließlich durch eine Horizontalbewegung des
(Fig. 1) geeignet eingestellt werden können, gesteu- schweren Klauenteils 632 nach rechts (Fi g. 31) ausert
wird; dieser Strom dient zur Ablagerung von ao geführt. Diese Bewegung nach rechts dauert nach
Metall aus dem geeignet erwärmten Elektolyten im dem Abschneiden (F i g. 32) an, wobei zunächst die
Behältern in Form einer winzigen Perle 103 A auf obere Biegekante 633 die Spitze des abgeschnittenen
dem Draht 103 (Fig. 25). Die Stromdichte des Plat- Kontaktdrahtes 103B berührt und leicht biegt,
tierungsstroms kann beispielsweise bei 522 (Fig. 1) worauf, wie in Fig. 33 gezeigt, eine plötzlichere und
angezeigt und bei 521 gesteuert werden, während die 35 schärfere Biegung des Drahtes durch die anschließend
Temperatur der Plattierungslösung bei 523 angezeigt zum Angriff kommende untere Kante 634 erfolgt,
und einstellbar ist. Am Ende der Plattierungsperiode Hierauf wird (Fig. 34) das Teil 632 in seine Anveranlaßt
eine automatisch-manuelle Betätigung, fangsstellung gebracht (s. Pfeil), worauf die Schneidedaß
der Behälter 11 schnell nach abwärts zurück- und Biegevorrichtung gleitend zurückgeführt wird
gezogen und sodann langsam in seine Anfangsstellung 30 (Kreissymbol).
gebracht wird, wie dies allgemein durch den Pfeil in Der nächste Arbeitsschritt ist in Fig. 35 darge-F
i g. 25 angedeutet ist. stellt. Er dient der wichtigen Aufgabe einer genauen Hierauf folgt ein wichtiger Hilfsarbeitsgang, der in Justierung des Drahtes 103 B und der Perle 103.4,
den F i g. 26 bis 30 dargestellt ist und nicht nur zur wobei unvermeidliche Unregelmäßigkeiten in der
Vorbereitung der weiteren Arbeitsgänge des lauf en- 35 Stellung des dünnen Drahtes 103 korrigiert werden,
den Zyklus, sondern auch zur Einleitung des nächst- wie sie durch die zugehörigen Zuführungs- und sonfolgenden
Zyklus (d. h. zur Herstellung des Zu- stigen Hilfsarbeitsgänge, wie oben beschrieben, verstandes
nach F i g. 20) dient. Dieser Hilfsarbeitsgang ursacht werden. Eine dieser geringfügigen Unregelbesteht
darin, daß die Greifklauen 251, 252 der Vor- mäßigkeiten hinsichtlich der Lage wird dadurch verrichtung
82 in Öffnungsstellung als Ganzes in eine 40 ursacht, daß die Punkte, in denen die Greifklauen
solche Lage übergeführt werden, daß sie den Draht 103 einklemmen können (s. Fig. 3, 7 und 8 sowie das
Kreissymbol in Fig. 26). Hierauf wird die Schwenk-Greif-Bewegung ausgeführt, welche die Stellung
den Draht 103 einklemmen (Fig. 9), nicht ganz genau voraussagbar sind; eine andere Ursache
können die elastischen Kräfte sein, die im Draht 103 B unterhalb der Greifvorrichtung 280 bei der in
nach den Fig. 9 und 27 herbeiführt. Jeder dieser 45 Fig. 33 angedeuteten scharfen Biegung auftreten.
Arbeitsgänge nach den F i g. 26 und 27 kann ent- Derartige Unregelmäßigkeiten müssen angesichts der
weder von Hand oder automatisch betätigt werden.
Als nächstes und gleichzeitig zur Vorbereitung des
Als nächstes und gleichzeitig zur Vorbereitung des
folgenden Zyklus folgt durch manuelle oder automa-
extremen Forderungen hinsichtlich der geometrischen Genauigkeit bei der Herstellung von Halbleiterelektroden
korrigiert werden. Obwohl bei der Herstellung
tische Betätigung die seitliche Öffnung der Draht- 50 bestimmter Arten von Transistoren derartige Korrekzuführungsklaue
111, wie dies durch den Pfeil in türen mit Hilfe starker Mikroskope von Hand aus-F
i g. 28 angedeutet ist, während die Greifklauen ge- geführt wurden, sind die hier vorliegenden Abmesschlossen
bleiben. Sodann gleiten die Zuführungs- sungen so klein, daß die hier vorgesehene automaklauen
111, 112 längs des Drahtes 103 nach oben, tische Führung der Tätigkeit des tüchtigsten und bestdessen
unteres Ende hierbei von den Greifklauen ge- 55 geschulten Arbeiters weit überlegen ist; bei der Herhalten
wird (vgl. Fig. 29 mit Pfeil). Schließlich stellung bestimmter Typen von Transistoren u. ä. ist
schließen die Zuführungsklauen 111, 112 wieder am
Draht 103, wodurch die Ausgangsstellung nach
F i g. 20 wiederhergestellt ist, mit der Ausnahme, daß
die Greifklauen 251, 252 sich gegenwärtig noch in 60
ihrer Stellung befinden (vgl. Fig. 30).
Draht 103, wodurch die Ausgangsstellung nach
F i g. 20 wiederhergestellt ist, mit der Ausnahme, daß
die Greifklauen 251, 252 sich gegenwärtig noch in 60
ihrer Stellung befinden (vgl. Fig. 30).
Hierauf folgt das Abschneiden und Biegen des Drahtes nach den F i g. 31 bis 34. Zu Beginn werden,
automatisch oder manuell betätigt, die geöffneten
Schneideklauen83 in ihre Stellung bewegt (Fig. 10 65 horizontaler RichtungenX, Y, die durch die festen
und Kreissymbol in Fig. 31). Man erkennt, die diese Lichtstrahlen fixiert sind, bewegen, bis der Mittel-Klauen
annähernd den Raum zwischen den Draht- punkt der Perle 103 Λ mit der vertikalen Achse Z im
zuführungsklauen und den Drahtgreifklauen aus- Schnittpunkt dieser Lichtstrahlen zusammenfällt.
die Genauigkeit der mechanischen Zentrierung, wie sie bei der vorliegenden Vorrichtung angewandt wird,
geradezu unerläßlich.
Dementsprechend wird durch automatische oder manuelle Betätigung das optische System und die
Stellmotoranlage nach den F i g. 16 bis 19 in Tätigkeit gesetzt, die die gesamte Drahtzuführungs- und
Greifvorrichtung, oder wenigstens den Greifteil längs
Diese Bewegungen sind schematisch durch die Pfeile in Fig. 35 angedeutet, se sind in ihrem Ausmaß jedoch
viel kleiner als diese Teile.
Die Art und Weise, in der diese Bewegungen hervorgerufen werden, ergibt sich aus der obigen Be-Schreibung
der Fig. 16 bis 19. Der Fachmann erkennt, daß die Lichtstrahlen X, Y geeignet definierten
Querschnitt und eine definierte Verteilung der Lichtintensität über den Strahl aufweisen und daß die so
definierten Lichtstrahlen über die Linsensysteme der Teleskope 408 reelle Bilder der Kugel 103 A und
ihrer Beleuchtung entweder auf dem Schirm 413 oder auf der Fotozelle 410 (je nach der Stellung des Spiegels
411 in Fig. 17) erzeugen. Die Beleuchtung des Kügelchens, so wie sie in jedem der Teleskope erscheint,
ist so lange unsymmetrisch, bis das Kügelchen in dem Schnittpunkt der Achsen X, Y längs der
Blickrichtung jedes der beiden Teleskopsysteme (F i g. 3 und 4) zentriert ist. Die Drehung des Zerhackerzylinders
416 (Fig. 17) kann so eingerichtet werden, daß abwechselnd der rechte und der linke
Teil oder andere entsprechend ausgewählte Teile des gesamten Teleskopbildes auf die Fotozelle 410 fallen.
Die Schaltung 68 der Fotozelle (Fi g. 2) bewirkt, daß die Stellmotoren 421 (Fig. 18 ) in beiden Stellanlagen
in Tätigkeit gesetzt und gehalten werden, wodurch der obere und der mittlere Tisch 128 bzw. 124 auf
ihren Lagern 439, 439/1 verschoben werden, bis das Kügelchen 103,4 (Fig. 35) in bezug auf die beiden
Linien X und Y zentriert ist.
Die Lage der Linien X und Y muß selbstverständlich in bezug auf das Gestell51, 55 (Fig. 1) durch
eine hinreichend massive Konstruktion der Lager 404, 442 usw. für das optische System (Fig. 17) zu
fixiert sein. Außerdem ist eine Nacheichung und Nacheinstellung des Systems in bezug auf den Rahmen
oder einen bestimmten Teil hiervon, beispielsweise in bezug auf die Halbleiterbefestigungsvorrichtung
13 (Fig. 1) oder einen typischen Träger oder Halbleiterkörper, der auf dieser Befestigungsvorrichtung
13 angebracht und ausgerichtet ist, vorgesehen. Die Nacheinstellung kann beispielsweise mit Hilfe des
Hilfsmikroskops 58 vorgenommen werden. Jederzeit mit Ausnahme während des Zentriervorgangs nach
F i g. 35 können die Hilf sbildschirme 413 verwendet und die Spiegel 411 durch elektropneumatische Betätigung
nach oben bewegt werden. Der Zentriervorgang kann so schnell verlaufen, daß er bei der
gewöhnlichen Beobachtung der Schirme praktisch unmerklich ist.
We in den Fig. 36 bis 38 gezeigt, wird der plattierte, abgeschnittene, gebogene und genau ausgerichtete
Draht nun in den richtigen Kontakt mit einer Halbleiterelektrode gebracht. Dieser Vorgang wird,
automatisch oder von Hand, eingeleitet, wenn und sobald ein Halbleiterträger 350 (Fi g. 13) auf die Befestigungsvorrichtung
13 gebracht worden ist (horizontaler Pfeil in Fig. 36). Das tatsächliche, kontrollierte
Inberührungbringen des Drahtes mit der Elektrode wird durch eine Aufwärtsbewegung der
Halbleiterbefestigungsvorrichtung 13 um eine vorbestimmte, genau eingehaltene vertikale Wegstrecke
bewirkt. Diese Aufwärtsbewegung gleicht insofern der des Plattierungsbehälters, daß sie mit einer
schnellen Phase (vertikaler Pfeil in F i g. 36) beginnt, sich in einer langsamen Phase (Fig. 37) fortsetzt,
wobei der elektrische Kontakt zwischen der Elektrode 300 am Werkstück 351 und der Perle 103 A in der
vorgegebenen, koaxialen Ausrichtung hergestellt wird, und daß sodann die langsame Aufwärtsbewegung
nach einer geringfügigen, vorbestimmten Verzögerung aufhört, während welcher ein elektrisch erforderlicher,
mechanisch zulässiger Druck P zwischen den Teilen 103,4 und 300 (Fig. 38 und 45) hergestellt
wird.
Der Draht wird sodann dauerhaft mit dem Halbleiterwerkstück durch den Lötvorgang nach den
Fig. 39 und 40 verbunden. Dieser wird von Hand oder automatisch eingeleitet; er ist bei 524, 525, 526
(Fig. 1) angedeutet und kann dort eingestellt werden. Zu Beginn der Lötung wird ein einregulierter
elektrischer Strom durch das Heizelement 277 der Greifklaue 252 geleitet, wie dies in F i g. 29 durch
die symbolisch dargestellte Wärme angedeutet ist. Dies bewirkt, daß die Perle 103,4 schmilzt und einen
Hügel 103 C bildet, der mit der Elektrode des Halbleiters 351 (Fig. 40) verschmolzen ist. Die auf
dieser Stufe des Bearbeitungsverfahrens bei den verschiedenen Arten der Transistprherstellung vor sich
gehenden physikalischen und metallurgischen Prozesse sind anderweitig bekannt und brauchen hier
nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Zu bemerken ist jedoch, daß die diese Prozesse hervorrufende
Erwärmung genau kontrolliert werden muß. Diese Steuerung kann durch geeignete Instrumente
525 in der Lötsteuervorrichtuhg67 (Fig. 1) überwacht
werden, um eine Schmelzung des Kügelchens 103,4 zu gewährleisten und gleichzeitig unerwünschte
Nebeneffekte zu vermeiden. Die kontrollierte Erwärmung der Perle 103,4 wird vorzugsweise schnell
durchgeführt. Wie oben im Zusammenhang mit F i g. 9 angedeutet, wird sie vorzugsweise durch
Widerstandsheizung einer Elektrode auf einer Seite des Drahtes 103 in der Nähe der Perle 103,4 und
durch Wärmeleitung über den Draht zur Perle bewirkt, wodurch Schwierigkeiten vermieden werden,
wie sie durch nennenswerte Strahlungs- oder Konvektionserwärmung oder durch Widerstandsheizung
im Draht selbst hervorgerufen würden. Auf die Erwärmung erfolgt ein Kühl- und Erstarrungsvorgang,
wie dies in F i g. 40 symbolisch angedeutet ist.
Wie in den F i g. 41 bis 43 gezeigt, wird zur Beendigung des Bearbeitungsvorganges die Schwenk-Greif
bewegung (Fig. 41) und die Längs-Greifbewegung (Fig. 42) in umgekehrter Richtung ausgeführt,
der Halbleiter, der Träger und die Trägerbefestigungsvorrichtung nach unten zurückgezogen
(vertikaler Pfeil in Fig. 43) und der Träger ausgeworfen (horizontaler Pfeil in Fig. 43).
Durch die beschriebenen Arbeitsgänge der Maschine und das Verfahren gemäß der Erfindung
können Halbleitervorrichtungen derart, wie sie beispielsweise in den Fig. 44, 45 dargestellt sind,
äußerst gleichmäßig sowie mit großer Schnelligkeit und Genauigkeit hergestellt werden. Der in diesen
Figuren gezeigte Halbleiteraufbau ist anderweitig beschrieben; im folgenden sollen jedoch einige kurze
Bemerkungen hinsichtlich der Beziehung gemacht werden, die zwischen bestimmten Eigenschaften eines
derartigen Halbleiters und den nach dem vorliegenden Verfahren zur Anwendung kommenden mechanischen
Arbeitsgängen bestehen.
Das Halbleiterwerkstück, das hier mit 383 bezeichnet ist und am Vorderteil 135 der Werkstücktragvorrichtung
84 durch Schweißung 135,4 befestigt ist, stellt zwar bezüglich des dünnen Kontaktdrahtes 103
409 539/369
einen im wesentlichen starren Körper dar; der mittlere oder Elektrodenbereich 383,4 dieses Werkstücks
kann jedoch von so geringer Abmessung und so empfindlichem Aufbau sein, daß ein hohes Maß von
Vorsicht selbst bei der Anbringung eines feinen Kontaktdrahtes oder mehrerer solcher Kontakte erforderlich
wird. Dieser Bereich 383^4 kann beispielsweise einen Durchmesser von etwa 127 μ und im
Mittelpunkt eine Dicke von 2,5 μ oder darunter aufweisen, während der Draht 103 in einem typischen
Fall eine Dicke von etwa 25 μ, wie bereits erwähnt, und eine Gesamtlänge bis zu 3 mm haben kann, die
durch die Zuführungsvorrichtung 5 mit einer Genauigkeit von ± 2,5 μ bestimmbar ist. Noch größere
Genauigkeit ist häufig hinsichtlich der ' Vertikalbewegung des Halbleiters erforderlich.
In der Stellung nach den Fig. 37 bis 39 muß die
aufplattierte Perle 103,4 eine der Elektroden 383 £ oder 383 C berühren, die in F i g. 45 in einer von der
bei 300 (F i g. 36 bis 39) angedeuteten etwas verschiedenen Form dargestellt sind und auf das dünne Basiselement 383 B auf plattiert sind. Die Perle 103 A muß
auch in einem Bereich 103 D einen gewissen Druck gegen diese Elektrode ausüben, um die Herstellung
des fertigen Anschlusses 103 C vorzubereiten. Dieser Druck wird in Richtung der Z-Achse ausgeübt. Wie
bereits erwähnt, muß dieser Druck äußerst sorgfältig kontrolliert werden, um einen hinreichenden elektrischen
und thermischen Bund zu gewährleisten und gleichzeitig eine übermäßige mechanische Beanspruchung
zu vermeiden. Dies wird durch den Arbeitsgang nach F i g. 37 und den zugehörigen
Figuren in der oben beschriebenen Weise erreicht. Ferner erkennt man, daß die Form der Perle 103 A
von großer Bedeutung ist. Diese Form muß, wie gezeigt, streng symmetrisch sein, um die Ausbildung
einer asymmetrischen Form 103 E, 103 F der fertigen Anschlußperle 103 C, die äußerst unvorteilhaft wäre,
vollständig zu vermeiden. Dies ist einer der Gründe, aus denen das oben beschriebene Plattierverfahren
und die Arbeitsgänge nach Fig. 23, 24 und den zugehörigen Figuren von großer Wichtigkeit sind.
Außerdem hat man festgestellt, daß die genauere Gestalt der Perle bzw. des Kügelchens 103 A eine wesentliche
Bedeutung für die erfolgreiche und gleichmäßige Herstellung von brauchbaren Transistoranordnungen
u. ä. hat. Beispielsweise muß die Bildung solcher Perlen vermieden werden, die entweder
(infolge übermäßigen Eintauchens) zu lang oder (infolge ungenügender Plattierungszeit oder einer unzureichenden
Temperatur des Behälters) zu dünn oder aber zu kurz sind (was durch ungenügendes Eintauchen
oder hauptsächlich durch die Ablagerung von Staub oder Schmutz am Ende des Kontaktdrahtes
hervorgerufen wird, die wiederum in einfacher Weise durch den kontinuierlichen Abroll- und Zuführungsvorgang und die Ausschaltung von Verfahrensschritten mit Transport des Drahtes vermieden wird,
wie dies gemäß der Erfindung vorgesehen ist).
Als weiteres Beispiel für den äußerst empfindlichen Charakter dieser Bearbeitungsvorgänge sei nochmals
auf den Verfahrensschritt verwiesen, bei dem die Klauen 251, 252 der Greif vorrichtung 82 zum Herausnehmen
der fertigen Vorrichtung geöffnet werden (Fig. 41). Man erkennt, daß, wenn sich bei diesem
Arbeitsvorgang eine Öffnung bzw. ein Spalt 251A
einseitig ausbildet (Fig. 45), während gleichzeitig der Draht 103 noch eine Oberfläche 252 A einer der
beiden Klauen berührt, ein einseitiger Druck gegen den Draht unmittelbar oberhalb des Punkts 130/ in
der Perle 103 C, in dem sich die Achsen X, Y, Z schneiden, ausgeübt werden kann, was beispielsweise
eine Bewegung des Drahtendes oder der Perle in Richtung der Achse X bewirken kann. Es hat sich
herausgestellt, daß ein derartig geringfügiger einseitiger Druck in manchen Fällen bereits ausreichen
kann, um die Basisstruktur 383 B zu beschädigen oder zu zerstören.
Obwohl somit bestimmte Merkmale der Arbeitsgänge nach den F i g. 20 bis 43 große und sogar kritische
Bedeutung haben, können diese Arbeitsgänge sowie die Konstruktion der Maschine andererseits
doch in mannigfacher Weise abgeändert werden. Beispielsweise kann die Bearbeitung ganz oder teilweise
wiederholt werden; die größtenteils automatischmanuelle Betätigungsweise kann offensichtlich durch
bekannte Blockschaltungen u. ä. abgeändert werden. Die Vorrichtung kann beispielsweise entweder zur
Befestigung erster und zweiter Kontakte 384, 382 (Fig. 15) an demselben Halbleiterwerkstück oder
zur Befestigung nur eines solchen Drahtkontaktes an aufeinanderfolgenden Halbleiterwerkstücken ausgebildet
sein.
Claims (21)
1. Verfahren zur Befestigung von Zuleitungen an den Kontaktelektroden von Halbleiterkörpern,
bei welchem ein Zuleitungsdraht an einer genau vorgegebenen Stelle einer Kontaktelektrode an
einem Halbleiterkörper mit dieser unter Verwendung von Vorrichtungen zur Halterung und
gegenseitigen Ausrichtung verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungs-
und Bearbeitungswerkzeuge (82,83, Fig.4, 7 bis 10) und die benötigten Materialien um einen
zentralen Arbeitsbereich (3 in F i g. 1 und 3) herum so angeordnet und so ausgerichtet werden,
daß sie zur Vorbereitung und Ausführung der Verbindung des Zuleitungsdrahtes (103 in F i g. 4)
mit der Kontaktelektrode des Halbleiterkörpers in diesen zentralen Arbeitsbereich, in dem die
Verbindung ausgeführt wird, eingeführt werden können, daß der Zuleitungsdraht mit seinem zur
Verbindung mit der Kontaktelektrode vorgesehenen Ende in diesen zentralen Arbeitsbereich
zugeführt und in diesem zur Befestigung an der Kontaktelektrode vorbereitet wird, daß der mit
der Kontaktelektrode versehene Halbleiterkörper ebenfalls in den zentralen Arbeitsbereich zugeführt
wird und daß schließlich das Zuleitungsdrahtende mit der vorgegebenen Stelle der Kontaktelektrode
nach genauer Ausrichtung durch eine automatisch gesteuerte und überwachte Stellvorrichtung
(16, 17, 18, 16/4, 17A, ISA, Fig. 4,
16 bis 19) auf den Mittelpunkt des zentralen Arbeitsbereiches zur Berührung gebracht und
dauerhaft verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Stellvorrichtung die
Lage des Zuleitungsdrahtendes (103/1) innerhalb des Arbeitsbereiches längs diagonal durch den
Arbeitsbereich verlaufender horizontaler Richtungen (X, Y in F i g. 4) überwacht und auf deren
Schnittpunkt als vorgegebenen Bezugspunkt eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitungsdraht von
einem Drahtvorrat längs einer vertikalen Richtung (Z) in den Arbeitsbereich zugeführt und
dort durch Abschneiden von dem Drahtvorrat, Anbringung einer Lötperle (103 ^4) an seinem unteren
Ende im Wege der elektrolytischen Plattierung sowie gegebenenfalls durch Biegen für die
Befestigung an dem Halbleiterkörper vorbereitet und auf den vorgegebenen Bezugspunkt ausgerichtet
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper ebenfalls
entlang der vertikalen Richtung (Z) von der der Drahtzuführung entgegengesetzten Seite in den
Arbeitsbereich derart eingebracht wird, daß der Elektrodenbereich des Halbleiterkörpers am
Ende dieser Zuführbewegung ebenfalls auf den in dem Arbeitsbereich definierten Bezugspunkt
ausgerichtet ist und mit dem auf diesen eingestellten Zuleitungsdrahtende in mechanische Berührung
gelangt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen
Verfahrensschritte der Zufuhr, der vorbereitenden Behandlung, der Ausrichtung und der Verbindung
des Zuleitungsdrahtes mit der Kontaktelektrode des Halbleiterkörpers jeder für sich automatisch
gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufeinanderfolge
und wechselseitige Zuordnung der einzelnen Verfahrensschritte automatisch durch eine Programmsteueranlage gesteuert wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet
durch einen für alle Verfahrensschritte gemeinsamen Arbeitsbereich (3 in F i g. 1 und 3),
durch eine Drahtzuführvorrichtung (111, 112 in F i g. 4 bis 6), welche von einem Drahtvorrat eine
genau bemessene Länge des Zuleitungsdrahtes mit dem zur Befestigung an dem Halbleiterkörper
vorgesehenen Zuleitungsdrahtende voran in den Arbeitsbereich einführt und ihn in einer vorgegebenen
Lage festhält, durch eine Plattierungsvorrichtung (11 in Fig. 4, 11 und 12), mittels
welcher das Zuleitungsdrahtende durch elektrolytische Plattierung mit einer Lötperle (103.4) versehen
werden kann, durch Halterungs- und Bearbeitungswerkzeuge (82, 83 in F i g. 4, 7 bis 10)
zur mechanischen Halterung und Bearbeitung des Zuleitungsdrahtes, durch eine Überwachungsvorrichtung
(16, 17, 16A, ΠΑ in Fig. 4, 16
und 17), welche die Lage des Zuleitungsdrahtendes (103 Λί) in bezug auf einen vorgegebenen
Bezugspunkt innerhalb des Arbeitsbereiches (3) überwacht, durch ein von diesem Überwachungssystem gesteuertes Stellsystem (18, V8A in F i g. 4,
18 und 19), das nach Maßgabe der Signale des Überwachungssystems die Verschiebung des Zuleitungsdrahtendes
(103 A) in horizontaler Richtung zur Ausrichtung auf den vorgegebenen Bezugspunkt
bewirkt, durch eine Halterungs- und Tragvorrichtung (13 in Fig. 4, 13 bis 15) für
den Halbleiterkörper, welche diesen unter Ausrichtung auf den vorgegebenen Bezugspunkt in
den Arbeitsbereich einführt und zur selbsttätig genau kontrollierten mechanischen Berührung mit
dem Zuleitungsdrahtende bringt, sowie durch eine Vorrichtung (277 in F i g. 9), mittels welcher
der Zuleitungsdraht mit dem Elektrodenbereich des Halbleiterkörpers nach Berührung der beiden
Teile in dem vorgegebenen Bezugspunkt verlötet wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtzuführvorrichtung
(Fig. 5 und 6) Klauen (111, 112) aufweist, welche zum Einklemmen des Drahtes (103) in
horizontaler Richtung mittels Stellantrieb (114, 115) betätigbar sind und längs Führungen (207,
208, 209) mittels Stellantriebs (106, 107) vertikal gegenüber dem Arbeitsbereich verschiebbar sind,
derart, daß der von den Klauen eingeklemmte Draht (103) von einer Vorratsrolle (104) in den
Arbeitsbereich auf den vorgegebenen Bezugspunkt hin zugeführt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierungsvorrichtung(ll
in Fig. 11 und 12) einen· Behälter (11) für eine Plattierungs- und Flußmittellösung
aufweist, der längs einer geradlinigen Führung in den Arbeitsbereich auf das Zuleitungsdrahtende
zu so weit beweglich ist, daß dieses in genau vorgegebenem, äußerst geringfügigem Maße in die
Plattierlösung eintaucht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufwärtsbewegung
des Plattierungsbehälters (11) ein Schnelltrieb (147,148) sowie ein Langsamtrieb (154) vorgesehen
sind, daß die Umschaltung von dem Schnelltrieb auf den Langsamtrieb automatisch mittels zusammenwirkender Schaltglieder (335,
336, 337) erfolgt und daß die Ausschaltung des Langsamtriebes nach Berührung des Flüssigkeitsspiegels in dem Plattierungsbehälter (11) durch
das Zuleitungsdrahtende mittels einer automatisch wirkenden Verzögerungsschaltung erfolgt,
welche die Eintauchtiefe des Zuleitungsdrahtendes bestimmt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen
zur Halterung und mechanischen Bearbeitung des Zuleitungsdrahtes eine Greifvorrichtung
(82 in F i g. 7 und 8) mit Klauen (251, 252) aufweist, welche den Zuleitungsdraht (103)
unterhalb der Klauen (111,112) der Drahtzuführvorrichtung
und oberhalb der am Zuleitungsdrahtende angebrachten Lötperle (103^4) ergreifen und
nach der Freigabe des Drahtes durch die Drahtzuführvorrichtung während der weiteren Arbeitsgänge
festhalten.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen
zur Halterung und mechanischen Bearbeitung des Zuleitungsdrahtes eine Schneide- und
Biegevorrichtung (83 in Fig. 10) aufweisen, welche den Zuleitungsdraht unterhalb der Klauen
(111,112) der Zuführungsvorrichtung und oberhalb der Greifvorrichtung (82) mit zwei Klauen
(631,632) erfaßt, deren eine (631) als flache Schneide und deren andere (632) als Schneide-
und Biegewerkzeug ausgebildet ist, wobei die beiden zusammenwirkenden Klauen bei einer
Horizontalbewegung der kombinierten Schneide- und Biegeklaue (632) zunächst den Zuleitungsdraht
unterhalb der Drahtzuführvorrichtung (111,112)
abschneiden und sodann die abgeschnittene Drahtlänge oberhalb der Greifvorrichtung (82)
umbiegen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungssystem
Lichtquellen (17, 17,4 in Fig. 17) und mit diesen zusammenwirkende
Fernrohreinrichtungen (16,16,4) aufweist, welche den Bearbeitungsbereich diagonal durchquerende
optische Lichtwege (Z, Y) definieren, deren Schnittpunkt den vorgegebenen Bezugspunkt darstellt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernrohreinrichtungen
(16,16 A) photoelektrische Empfänger (410) aufweisen,
deren Ausgangssignale ein Maß für die Lage des Zuleitungsdrahtendes (103,4 ) in bezug
auf den vorgegebenen Bezugspunkt darstellen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das von
dem Überwachungssystem gesteuerte Stellsystem Stellmotoren (18, 18.4 in Fig. 18) aufweist,
welche Horizontalbewegungen der den Zuleitungsdraht tragenden Halterungsvorrichtungen hervorrufen
und diesen nach Maßgabe der Ausgangssignale des Überwachungssystems automatisch auf den vorgegebenen Bezugspunkt innerhalb des
Arbeitsbereichs ausrichten.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungs-
und Tragvorrichtung(13 in Fig. 13 bis 15) für den Halbleiterkörper längs einer geradlinigen
Führung (14 in Fig. 14, 373) in bezug auf den Arbeitsbereich zur Einführung des Halbleiterkörpers
in diesen derart verschiebbar ist, daß der Halbleiterkörper bei der Zuführbewegung
auf den vorgegebenen Bezugspunkt des Arbeitsbereiches ausgerichtet wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Halbleiterkörpers
mittels der Halterungs- und Tragvorrichtung (13) durch einen Schnelltrieb für den
Hauptteil der Bewegung sowie einen Langsamtrieb für die Endperiode der Bewegung mit einstellbar
verzögerter (374, 375 in Fig. 14) automatischer Ausschaltung erfolgt, durch welche der
mechanische Anpreßdruck zwischen dem Elektrodenbereich des Halbleiterkörpers und dem
Zuleitungsdrahtende (103/4) einstellbar gewählt werden kann.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zuleitungsanschlußdraht
während des eigentlichen Befestigungsvorganges haltende Greifvorrichtung (82) an ihrer einen Klaue (252) eine Heizvorrichtung
(277 in Fig. 9) aufweist,mittels welcher dem Zuleitungsdraht eine genau kontrollierte
Wärmemenge zur dauerhaften Lötverbindung mit dem Elektrodenbereich des Halbleiterkörpers zugeführt
wird.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, gekennzeichnet durch einen starren Rahmen
(55) und einen mit diesem starr verbundenen unteren Tisch (129) sowie durch zwei dicht
übereinander und über dem Rahmen liegende Tische (124,128 in Fig. 4), die gegeneinander
und gegenüber dem Rahmen bzw. dem unteren Tisch in horizontalen Richtungen verschiebbar
sind und die Zuführungs-, Halterungs- und Bearbeitungsvorrichtungen (111,112; 82; 83) für
den Zuleitungsdraht tragen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungssystem
(16,16,4,17,17,4) starr mit dem Rahmen (55)
bzw. mit dem unteren Tisch (129) verbunden ist und daß die beweglichen Tische durch das Stellsystem
nach Maßgabe der Signale des Überwachungssytems verschiebbar sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtungen (18,
18,4) an dem Rahmen (55) bzw. dem unteren Tisch (129) fest angeordnet, mit den beweglichen
Tischen (128 bzw. 124) jedoch über Antriebsgestänge (130,130,4) verbunden sind, derart,
daß die Tische und die auf ihnen befindlichen Halterungsvorrichtungen für den Zuleitungsdraht
in Richtung der Bezugslinien (X, Y) des Überwachungssytems verschiebbar sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 677 173, 2 683 205, 324,2796 512;
belgische Patentschrift Nr. 543 825; britische Patentschrift Nr. 774 800;
»Bell Lab. Record«, Bd. 33 (1955), H. 10, S. 374 bis 378.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
409 539/369 3.64 0 Bundesdruckerei Berlin
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