DE1274241B - Kontaktierungs-Vorrichtung zum Verbinden der Elektroden von (Halbleiter)-Bauelementen mittels drahtfoermiger Leiter - Google Patents

Kontaktierungs-Vorrichtung zum Verbinden der Elektroden von (Halbleiter)-Bauelementen mittels drahtfoermiger Leiter

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DE1274241B
DE1274241B DEW30806A DEW0030806A DE1274241B DE 1274241 B DE1274241 B DE 1274241B DE W30806 A DEW30806 A DE W30806A DE W0030806 A DEW0030806 A DE W0030806A DE 1274241 B DE1274241 B DE 1274241B
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Gerard August Frank
Karl Albert Schmuldt
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Western Electric Co Inc
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIl
Deutsche Kl.: 21g-11/02
Nummer: 1274 241
Aktenzeichen: P 12 74 241.5-33 (W 30806)
Anmeldetag: 30. September 1961
Auslegetag: 1. August 1968
Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungs-Vorrichtung zum Verbinden der Elektroden von (HaIbleiter)-Bauelementen mittels drahtförmiger Leiter unter Wärme- und Druckanwendung, wie z.B. des Kontaktstiftes eines Halbleiterbauelements mit einem Kontaktstift eines Auflagekopfes, wobei die beiden Kontakte einen fixierten Abstand voneinander aufweisen, mit einem Werkzeug zum Zuführen des Drahts von einem Vorrat und zum Verbinden der Kontakte des (Halbleiter)-Bauelements.
Bei der Herstellung von solchen elektrischen Bauelementen, beispielsweise Halbleitervorrichtungen, werden Kontaktdrähte mit einem Durchmesser von etwa 0,025 mm von anlegierten Metallkontakten auf der Halbleiteroberfläche mit ihren entsprechenden Kontakten auf einem Auflagekopf verbunden. Bisher hat eine Bedienungsperson von Hand die Bewegung eines Werkzeugs zur Durchführung des Kontaktierungsvorgangs gerichtet und gesteuert. Die Bedienung einer solchen Vorrichtung ist zeitraubend und ermüdend. Ferner hängt die Genauigkeit jeder durch Wärme- und Druckanwendung hergestellten Verbindung von der Geschicklichkeit der Bedienungsperson ab, das Werkzeug in bezug auf die Kontakte richtig zu richten. Es ist bereits eine Vorrichtung mit einer höchst komplizierten Apparatur bekannt, bei der elektro-optische Systeme zum Verbinden eines einzigen Drahtes mit einer Oberfläche vorgesehen sind. Um diese einzige Verbindung herzustellen, müssen komplizierte Arbeitsschritte des Greifens, Schneidens, Plattierens, Ausrichtens, Kontaktgebens, Erwärmens und Lötens ausgeführt werden. Es ist weiter eine in gleicher Weise sehr komplizierte Vorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Verbindungen zwischen Kontakten bekannt, die ein kompliziertes zugeordnetes System einer gesteuerten Apparatur aufweist.
Obwohl diese bekannten Vorrichtungen fehlerfrei arbeiten, erfordern sie ein hohes Maß an Erfahrung und Fachkenntnis beim Betätigen und sind sehr teuer bei der Herstellung und Wartung.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktierungs-Vorrichtung verfügbar zu machen, die sich durch einen äußerst einfachen Aufbau auszeichnet und somit leicht herzustellen und von ungeschulten Arbeitskräften bedienbar ist, trotzdem aber mit höchster Präzision arbeitet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Einrichtung zum Justieren des Gegenstandes in einer Stellung, in der sich die Elektroden bzw. Kontakte in vorbestimmter Lage zum Werkzeug befinden, eine Einrichtung zum Bewegen des Werkzeugs in eine den Kontaktierungs-Vorrichtung zum Verbinden
der Elektroden von (Halbleiter)-Bauelementen
mittels drahtförmiger Leiter
Anmelder:
Western Electric Company Incorporated,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
6200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
Als Erfinder benannt:
Gerard August Frank, Allentown, Pa.;
Karl Albert Schmuidt, Emmaus, Pa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. Oktober 1960 (60 964)
ersten Elektroden bzw. Kontakten zugeordnete erste Kontaktierungsstellung, eine Einrichtung zum Anhalten des Werkzeugs in der ersten Kontaktierungsstellung, eine Betätigungseinrichtung zum Kontaktieren des Drahts mit den ersten Elektroden bzw. Kontakten, eine dem Antrieb der Anhalteeinrichtung dienende Einrichtung zum Anordnen des Werkzeugs in einer zweiten Kontaktierungsstellung, in der die Kontaktierung des Drahts mit den zweiten Elektroden bzw. Kontakten erfolgt, eine Einrichtung zum Wegführen des Werkzeugs von der zweiten Elektrode bzw. Kontakt und eine auf das Wegführen des Werkzeugs von der zweiten Elektrode ansprechende Einrichtung zum Ausüben einer Bremskraft auf den Vorrat und eine dem benachbart der zweiten Kontaktierung erfolgenden Abreißen des Drahts dienende Zugkraft auf den Zuführdraht.
In ihrer Weiterbildung schlägt die Erfindung vor, daß die Justiereinrichtung einen Betrachtungsschirm aufweist, auf dem Bezugsmarkierungen vorgesehen sind, die den Kontakten auf dem Gegenstand entsprechen und eine Einrichtung zum in der Weise erfolgenden Ausrichten des Gegenstandes vorgesehen ist, daß die Kontakte sich mit den Bezugsmarkierungen in Überdeckung befinden, wobei die Markierungen ein vorgeschriebenes Verhältnis der Kontakte mit Bezug auf das Werkzeug wiedergeben.
809 588/325
3 4
Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, während die Einheit 11 zur Verbindung des Drahts
daß ein gleitbar gelagerter Schlitten zum Halten und 12' zwischen dem linken Kontakt 13' und dem linken
Bewegen des Werkzeugs in die Kontaktstellungen Kontakt 14' dient.
vorgesehen ist, daß die Anhalteeinrichtung eine ex- Die Blättchen 16 sind auf einer Einspann- oder zentrische Nockenwelle zum Anhalten des Werkzeugs 5 Haltevorrichtung 20 angeordnet, welche durch an in der ersten Kontaktierungsstellung und zum nach- sich bekannte Mittel weitergeschaltet wird, um die folgend stattfindenden Bewegung des Schlittens um Blättchen unter der Linse 19 eines Komparators 24 eine Entfernung, die gleich dem Abstand der beiden anzuordnen. Die Haltevorrichtung wird jedesmal, Kontakte ist, aus der ersten in die zweite Kontaktie- wenn ein Blättchen in die Verbindungsstellung rungsstellung aufweist. io weitergeschaltet worden ist, durch eine elastisch be-Zweckmäßig ist dabei eine Einrichtung zum For- wegliche Stange 21 festgestellt, welche in eine Einmen des Endes des abgebrochenen Drahtes in eine kerbung 22 eingreift, die an der Haltevorrichtung gewünschte Gestalt vorgesehen, um die Verbindung gegenüberliegend jedem Blättchen vorgesehen ist. desselben mit dem ersten Kontakt des nächsten Das zu verbindende Blättchen wird dann bleibend in Gegenstandes vorzubereiten. 15 der Kontaktierungsstellung durch die X-F-Einstell-In ihrer weiteren Ausbildung schlägt die Erfin- vorrichtung 18 so ausgerichtet, daß sich die Kontakte dung vor, daß das Werkzeug an seinem einen Ende 14,14' in optischer Überdeckung mit Bezugsmarkieeine Kontaktierungsfläche und eine öffnung für den rangen auf dem Komparatorschirm 23 (F i g. 5) beDraht aufweist, deren Austrittsende längs der Kon- finden. Dies ist der einzige Einrichtevorgang, der von taktierungsfläche liegt und ein dem Biegen des Drahts a° der Bedienungsperson für die Kontaktierungsarbeiten über die Kontaktierungsfläche hinweg dienendes vorgenommen werden muß.
Biegeelement quer und geringfügig unterhalb der Wie in F i g. 1, 2 und 3 gezeigt, befinden sich die
Kontaktierungsfläche so angeordnet ist, daß der Verbindeeinheiten 10 und 11 während des Weiter-
Draht, der sich aus dem Ende des Werkzeugs heraus Schaltens und Ausrichtens der Blättchen in ihrer nor-
erstreckt, zwischen dem Biegeelement und der Kon- a5 malen zurückgezogenen Stellung. Da die Einheiten
taktierungsfläche hindurchtritt. 10 und 11 gleichartig ausgebildet sind und die gleiche
Die Erfindung soll beispielhaft unter Bezugnahme Funktion haben, genügt es, nur die Einheit 10 näher
auf die Zeichnungen nachfolgend näher erläutert wer- zu beschreiben. Die Einheit 10 weist eine Stütze 25
den. In diesen zeigt auf, die auf einem Schlitten 26 angeordnet ist, wel-
F i g. 1 eine Draufsicht auf die Kontaktierungs- 30 eher längs einer Basis 27 beweglich ist. Ein Tasthebel
Vorrichtung, wobei der Betrachtungsschirm, welcher 30 erstreckt sich durch ein Stützelement 31, das mit
normalerweise oberhalb der Vorrichtung angeordnet der Stütze 25 verbunden ist und trägt eine Beschwe-
ist, zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen ist, rung 32 an seinem Kontaktende 33. Mit dem Kon-
F i g. 2 eine Teilschnittansicht längs der Linie 2-2 taktende 33 ist ein Lagerbügel 35 zur Aufnahme einer
in F i g. 1, wobei eines der Werkzeuge sich in der an- 35 Spule 36 eines Drahtvorrats 37 verbunden, der als
gehobenen Stellung befindet, Kontaktdraht 12 zur Verbindung zwischen dem Kon-
F i g. 3 eine Ansicht der Vorrichtung, wobei sich takt 13 und dem Kontakt 14 abgezogen wird,
das Werkzeug in der abgesenkten Kontaktierungs- Wie in F i g. 4 gezeigt ist, wird der Draht durch ein
stellung befindet, rohrförmiges Verbindewerkzeug 40 geführt, das einer
F i g. 4 eine Schnittansicht des Werkzeugs längs 40 Spritzennadel ähnlich ist. Das Werkzeug besitzt eine der Linie 4-4 in F i g. 3, ' öffnung 41, die in der Nähe seines zugespitzten Endes Fig. 5 eine Ansicht des Betrachtungsschirmes, 42 mit einem Durchmesser verengt ist, der geringweiche die Uberdeckung der Kontakte mit den Mar- fügig größer als derjenige des hindurchgeführten kierungen auf dem Schirm darstellt, Drahtes ist, um das Formen des Drahtes um ein F i g. 6 bis 12 die verschiedenen Stufen der 45 zylindrisches Querelement 43 herum zu erleichtern, Arbeitsfolge des Kontäktierungsvorganges und das längs der einen Seite der Öffnung am Ende des
Fi g. 13 auf eine fertig kontaktierte Halbleitervor- Werkzeugs angeordnet ist.
richtung. Die Einheit 10, welche in F i g. 2 in ihrer normalen In den Zeichnungen ist die Erfindung in Anwen- zurückgezogenen Stellung dargestellt ist, besitzt eine dung auf eine Vorrichtung mit zwei Verbindeeinhei- 50 Kurvenelementbetätigungseinrichtung, die allgemein ten 10 und 11 zur Verbindung von Kontaktdrähten mit 45 bezeichnet ist und einen Kurvenelement-12,12' von Kontakten 13,13' auf einem Kontaktkopf Hebelhandgriff 46 aufweist, der sich normalerweise 15 mit ihren entsprechenden anlegierten Kontakten in seiner unteren Stellung befindet, so daß das von 14,14' eines Halbleiterblättchens 16 gezeigt. Wärme ihm getragene exzentrische Kurvenelement 47 an wird den Blättchen durch das Kopfstück bzw. den 55 dem Ende 48 des Tasthebels 30 anliegt, um das Ver-Auflagekopf von einer Heizeinrichtung 17 zugeführt, bindewerkzeug in einer angehobenen Stellung oberum die Verbindung unter Wärme- und Druckanwen- halb des Auflagekopfes 15 zu halten. Die Einheit 10 dung durchzuführen. Die Heizeinrichtung 17 ist auf wird entweder von Hand oder durch mechanische einer Einstellvorrichtung üblicher Art angeordnet, die Mittel an sich bekannter Art nach innen zu dem allgemein durch ein mit 18 bezeichnetes Gehäuse dar- 60 Blättchen oberhalb der Basis 27 bewegt, bis eine gestellt ist. Diese Einstellvorrichtung bewegt den Auf- Stellschraube 28 an dieser an einer exzentrischen lagekopf in jeder Richtung auf der X-Y- oder waage- Nockenwelle 50 zur Anlage kommt, um die Einheit rechten Ebene. Die Einheiten 10 und 11 werden, wie anzuhalten. In dieser Stellung befindet sich, wie in nachstehend beschrieben wird, aufeinanderfolgend F i g. 3 und 6 gezeigt, das Verbindewerkzeug 40 unzur Verbindung des Kontaktes mit dem ihm ent- 65 mittelbar oberhalb des rechten Kontaktes 13. Der sprechenden Streifen betätigt, d. h., die Einheit 10 Kurvenelement-Hebelhandgriff 46 wird so lange gedient zur Verbindung des Drahts 12 zwischen dem dreht, bis er auf das Anschlagende 49 auftrifft, wie in rechten Kontakt 13 und dem rechten Kontakt 14, F i g. 3 gezeigt, um das mit einer exzentrischen Ober-
fläche versehene Kurvenelement 47 längs des Endes 52 des Tasthebels 30 zu bewegen, so daß das Werkzeug auf dem Kontakt 13 unter der Kraft der Beschwerung und der Schwenkwirkung des Stützgelenks 31 nach unten bewegt wird, den Draht verbindet und dann in seine normale angehobene Stellung zurückkehrt.
Wie in F i g. 6, 7 und 8 dargestellt, bewegt sich das Werkzeug nach unten, stellt die Verbindung her und bewegt sich vom Kontakt 13 nach oben, während einer einzigen Uhrzeigersinnbewegung des Handgriffes 46.
Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, wird ein zweiter Kurvenelement-Hebelhandgriff 56, der mit dem Kurvenelement 50 verbunden ist, im Gengenzeigersinn gedreht, was zur Folge hat, daß die Erhebung des Kurvenelements 50 gegen die Schraube 28 drückt, um die Verbindeeinheit um einen bestimmten Betrag zurückzuziehen, so daß das Verbindewerkzeug 40 unmittelbar über dem rechten Kontakt 14 angeordnet wird, wie in F i g. 9 dargestellt ist. Die Gestaltung des Kurvenelements 50 ist derart, daß es den Schlitten und die Verbindeeinheit um einen Betrag bewegt, der gleich dem des Abstandes zwischen den beiden Kontakten 13 und 14 ist. Der erste Kurvenelement-Hebelhandgriff 26 wird dann im Gegenzeigersinn in seine normale Ruhestellung gegen das Anschlagende 49' zurückgeschwenkt, was zur Folge hat, daß das Verbindewerkzeug 40 sich nach abwärts bewegt, die Verbindung herstellt und sich vom rechten Kontakt, gesehen in Fig. 10 und 11, nach oben bewegt, ähnlich wie für das Verbinden des Kontaktes 13 beschrieben.
Mit der Stütze 25 ist ein Bremshebel 60 verbunden, der sich über der Spule 36 und über diese hinaus erstreckt. An der Oberseite des Hebels 60 ist ein Knopfkurvenelement 61 vorgesehen, durch das das Hebelende 62 nach unten bewegt und gegen die Spule 63 gedrückt wird, wenn das Kurvenelement sich unter einer nach unten abstehenden Rolle 63 während der Rückzugbewegung der Einheit 10 in ihre Ruhestellung hindurchbewegt. Während dieser Hindurchbewegung wird die Drehung der Spule 36 und das Abspulen des Drahtvorrats angehalten und eine Haltekraft auf den Vorratsdraht ausgeübt, so daß dieser an seiner schwächsten Stelle, wie in Fig. 12 gezeigt, abbricht, welche sich unmittelbar hinter der Verbindung des rechten Streifens befindet, wo der Draht durch die Kontaktierungsfläche 43 des Verbindewerkzeugs abgeflacht worden ist.
Bei der weiteren Rückzugbewegung der Einheit 10 bewegt sich das Werkzeug 40 quer über eine Formungsstange 64, die in einem Halter 65 befestigt ist, wodurch der Draht gebogen wird und um das längliche abgerundete Element 43 einen Winkel von etwa 90° mit Bezug auf die Werkzeugachse bildet. Das neugeformte Ende des Drahts 12 und die Einheit 10 befinden sich nun in Bereitschaft für den nächsten Kontaktierungsvorgang auf einem neuen Auflagekopf, nachdem die Einheit 11 zur Verbindung ihres Kontaktdrahtes 12' zwischen dem linken Kontakt 13' und dem linken Kontakt 14' in ähnlicher Weise wie die Einheit 10 betätigt worden ist.
In der vorangehenden Beschreibung wurde angegeben, daß die erste Verbindung am rechten Kontakt und die zweite Verbindung am zweiten rechten Kontakt vorgenommen wird. Die Ausrichtung des Auflagekopfes kann natürlich auch derart sein, daß die erste Kontaktierung an dem zweiten rechten Kontakt und die zweite Verbindung an dem ersten rechten Kontakt vorgenommen wird. In ähnlicher Weise kann die Einheit 11 zuerst für die Durchführung der Verbindungen betätigt werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung wurde eine von Hand betätigbare Vorrichtung gezeigt, die natürlich auch ohne weiteres zur vollmechanischen Betätigung umgebaut werden kann.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Kontaktierungs-Vorrichtung zum Verbinden der Elektroden von (Halbleiter-Bauelementen mittels drahtförmiger Leiter unter Wärme- und Druckanwendung, wie z.B. des Kontaktstifts eines Halbleiterbauelements mit einem Kontaktstift eines Auflagekopfes, wobei die beiden Kontakte einen fixierten Abstand voneinander aufweisen, mit einem Werkzeug zum Zuführen des Drahts von einem Vorrat und zum Verbinden der Kontakte des (Halbleiter)-Bauelements, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Justieren des Gegenstandes in einer Stellung, in der sich die Elektroden bzw. Kontakte in vorbestimmter Lage zum Werkzeug befinden, eine Einrichtung zum Bewegen des Werkzeugs in eine den ersten Elektroden bzw. Kontakten zugeordnete erste Kontaktierungsstellung, eine Einrichtung zum Anhalten des Werkzeugs in der ersten Kontaktierungsstellung, eine Betätigungseinrichtung zum Kontaktieren des Drahts mit den ersten Elektroden bzw. Kontakten, eine dem Antrieb der Anhalteeinrichtung dienende Einrichtung zum Anordnen des Werkzeugs in einer zweiten Kontaktierungsstellung, in der die Kontaktierung des Drahts mit den zweiten Elektroden bzw. Kontakten erfolgt, eine Einrichtung zum Wegführen des Werkzeugs von der zweiten Elektrode bzw. Kontakt und eine auf das Wegführen des Werkzeugs von der zweiten Elektrode ansprechende Einrichtung zum Ausüben einer Bremskraft auf den Vorrat und eine dem benachbart der zweiten Kontaktierung erfolgenden Abreißen des Drahts dienende Zugkraft auf den Zuführdraht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiereinrichtung einen Betrachtungsschirm aufweist, auf dem Bezugsmarkierungen vorgesehen sind, die den Kontakten auf dem Gegenstand entsprechen und eine Einrichtung zum in der Weise erfolgenden Ausrichten des Gegenstandes vorgesehen ist, daß die Kontakte sich mit den Bezugsmarkierungen in Überdeckung befinden, wobei die Markierungen ein vorgeschriebenes Verhältnis der Kontakte mit Bezug auf das Werkzeug wiedergeben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleitbar gelagerter Schlitten zum Halten und Bewegen des Werkzeugs in die Kontaktierungsstellungen vorgesehen ist, daß die Anhalteeinrichtung eine exzentrische Nockenwelle zum Anhalten des Werkzeugs in der ersten Kontaktierungsstellung und zum nachfolgend stattfindenden Bewegen des Schlittens um eine Entfernung, die gleich dem Abstand der beiden Kontakte ist, auf der ersten in die zweite Kontaktierungsstellung aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Formen des Endes des abgebrochenen Drahts in
eine gewünschte Gestalt, um die Verbindung desselben mit dem ersten Kontakt des nächsten Gegenstandes vorzubereiten.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindewerkzeug an seinem Ende eine Kontaktierungsfläche und eine Öffnung für den Draht aufweist, deren Austrittsende längs der Kontaktierungsfläche liegt, und ein dem Biegen des Drahtes über die Kontakti-
rungsfläche hinweg dienendes Biegeelement quer und geringfügig unterhalb der Kontaktierungsfläche so angeordnet ist, daß der Draht, der sich aus dem Ende des Werkzeugs heraus erstreckt, zwischen dem Biegeelement und der Kontaktierungsfläche hindurchtritt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 928 931,2 905 400.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
809 583/325 7.68 © Bundesdruckerei Berlin
DEW30806A 1960-10-06 1961-09-30 Kontaktierungs-Vorrichtung zum Verbinden der Elektroden von (Halbleiter)-Bauelementen mittels drahtfoermiger Leiter Pending DE1274241B (de)

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