DE1165755B

DE1165755B - Verfahren zur Befestigung von Zuleitungen an den Kontaktelektroden von Halbleiterkoerpern und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1165755B
Application number: DENDAT1165755D
Authority: DE
Inventors: Penrose Robert Hoopes; Stuart Louis Parsons; William Torrey Shinn; Robert Thomas Vaughan
Original assignee: Philco Ford Corp
Current assignee: Maxar Space LLC
Priority date: 1957-09-26
Publication date: 1964-03-19
Also published as: BE571509A; US2928931A; FR1211000A; CH367568A; GB902530A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

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.)

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.

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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-

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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

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).

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

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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

Patentansprüche:

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