DE1916568A1

DE1916568A1 - Vorrichtung zum Bestuecken von Halbleiter-Traegerplatten

Info

Publication number: DE1916568A1
Application number: DE19691916568
Authority: DE
Inventors: Hayunga Carl Peter
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-04-15
Filing date: 1969-04-01
Publication date: 1969-10-30
Also published as: BE729755A; CH486823A; NL160985C; DE1916568B2; SE353440B; GB1268059A; NL160985B; US3523352A; FR2006223A1; NL6905594A

Description

Vorrichtung zum Bestücken von Halbleiter-Trägerplatten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestücken von Halbleiter-Trägerplatten, insbesondere eine Vorrichtung zum Aufsetzen von Hälbleiterplättchen und kontaktierenden Leiterstegen auf eine in einer Halterung angeordnete Trägerplatte.

Bei bekannten Methoden zur Herstellung von Halbleiter schaltungen ist ein besonderes Interesse darauf gerichtet, die internen und externen thermischen Widerstände möglichst klein zu halten. Geringe thermische Widerstände bringen nämlich den Vorteil mit sich, daß die Baugruppen bei höheren Leistungen betrieben werden können, da eine bessere Wärmeableitung gewährleistet ist. Der interne thermische Widerstand, also beispielsweise der Widerstand zwischen Hälbleiterplättchen und Trägerplatte, ist in erster Linie von den Übergangszonen der Halbleiterelemente, der Geometrie der Verbindung zwischen Hälbleiterplättchen und Trägerplatte und vom Material der Trägerplatte abhängig. Die Übergangsznnen und der Aufbau der Hälbleiterplättchen werden in erster Linie von der Anwendung her bestimmt. Ausserdem wird in den meisten Fällen eine Lötmittelverbindung zwischen Hälbleiterplättchen und Trägerplatte benötigt,

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• · r — · * r-

so daß die Eigenschaften des Verbindungsmaterials praktisch festliegen. Zur Verkleinerung des thermischen Widerstandes ist es deshalb erforderli-eh, daß die Kontaktfläche zwischen

Halbleiterplättchen und Trägerplatte vergrössert wird. Man kann diese vergrösserte Kontaktfläche dadurch, erreichen, daß man die Halbleiterplättchen nicht mit der Fläche, auf der sich die kugeligen Kontakte befinden, sondern mit der gegenüberliegenden Fläche auf die Trägerplatte aufgebracht werden. Bei einem derartigen Aufbau ist es dann aber erforderlich, daß die kugeligen Kontakte des Halbleiterplättchens durch ge-. eignete Leiterbügel mit den zugeordneten Leiterflächen auf

- der Trägerplatte verbunden werden.

Die Halbleiterplättchen sind im allgemeinen von einer Glasschicht umgeben. Unabhängig davon, mit welcher Fläche das Halbleiterplättchen auf die Trägerplatte aufgesetzt wird, be- ,

steht das Problem, daß die beim Aufsetzen des Halbleiter-. : plättchens auftretenden Kräfte ausreichen, die Glasschicht zu

; zerstören. Diese Schwierigkeit tritt vor allen Dingen dann auf,

; wenn die Halbleiterplättchen nicht mit den kugeligen Kontakten

sondern direkt mit ihrer Fläche auf die Trägerplatte aufgesetzt werden.

Werden die Halbleiterplättchen mit ihren kugeligen Kontakten auf der Trägerplatte aufgesetzt, so absorbieren die kugeligen -

- ■- - -Kontakte bereits einen Teil der auftretenden Kräfte und eine

Zerstörung der Glasschicht ist seltener zu befürchten, als wie wenn Halbleiterplättchen direkt aufgesetzt werden. Grundsätzlich kann aber festgestellt werden, daß die relativ häufig auftretenden . Schäden in der Glas schicht beim Aufsetzen der Halbleiterplätt-'chen ein Problem darstellen. Auch das Aufsetzen der Leiterstege, die die Verbindung zwischen den kugeligen Kontakten der Halbleiterplättchen und der Substra-toberfläche herstellen, kann

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te iSiipf egfefenüer Weise' Sen Ausschuß eihöhen,

eii äütemätisch ärfegitendg Vömghtünggn ztäfn Ätifsetzift von HäiMeitergiättghgn v§fw§ndeli eise SlätiSfiäfS Halterung füi? Trägerplatte^ Öärüfeif Wird die Vörriehteiig zum Aufseizin MäiMeltifpiäiighgfti änjgöiiiüeii In igft virSckiggiefien zum leötücfeen feing? Tf ägg ÖeSfii Äüfsetzgh d§§

i der Leiterstegej wird jgWeÜs ein bewegliches Werkzeug in lifÜlirtiftg Mit der f fägifplätte geibfäeht, die däfe§i ifi einef Btatiönären Läge verbleibt. Die Bewegung de6 Werkzeuges muss i innerhalb <§EgSr Tsiefänzgh gifölg^n, Diie lewögungstöli-Wlfi ääöürfeii fegBÜmst, daß d6f Bgführühgsköhtäkt zwisehen üfid f iägerpiättie genügend gut ist üiid daß derinoeh die f eile nicht beschädigt werden.

Daraus ist zu ersehen, daß ifi den Fällen, in denen die Trägerplatte in einer stationär eh Läge gehalten wird, sehr enge ToIeralizen eingehalten werden müssen»

D6r Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde j eine Vorrichtung zum Bestücken von Halbleiter-Trägerplatten anzugeben, bei der die aufzusetzenden Teile mit dem erforderlichen Drück auf die Träger platte aufgebracht werden und trotzdem eine Beschädigung dieser Teile mit grosser Wahrscheinlichkeit vermieden wird«

Gernäss der Erfindung wird eine Vorrichtung zürn Bestücken von Halbleiter-Trägerplatten derart vorgeschlagen, daß die erforderlichen Werkzeuge in ihrer Arbeitslage in einem bestimmten Abstand von der Trägerplatte einstellbar sind, daß die Trägerplatte unter Ausnutzung der Reibungskraft von an ihren Seitenflächen anbiegenden, in der Halterung parallel und verschiebbar angeordne-

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ten Greifstifen gehalten ist, daß Trägerplatte mit Greifstiften um eine Strecke, die etwas grosser als der anfängliche, bestimmte Abstand ist, gegen das Werkzeug bewegbar sind und daß sich die Trägerplatte bei Berührung mit dem Werkzeug bzw. dem aufzusetzenden Teil um die überschüssige Strecke entlang der Greif stifte verschiebt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, daß beim Zurückziehen der Greifstifte vom Werkzeug ein in der Halterung fest angeordneter Tisch auf ψ die Unterseite der Trägerplatte trifft und die Trägerplatte im

Bezug auf die Greifstifte wieder in die anfängliche Lage schiebt.

Schliesslich wird vorgeschlagen, daß die Kraft, mit der die Greifstifte gegen die Sei
werden, einstellbar ist.

Greifstifte gegen die Seitenflächen der Trägerplatte gedrückt

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen :

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ein

richtung, in der die Erfindung angewendet ist,

Figuren 2A bis 2D den Arbeitsablauf bei einer Einrichtung

gemäss Fig. 1, die zur Befestigung von Halbleiterplättchen.auf einer Trägerplatte und zur Herstellung von leitenden Verbin-

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düngen in Form von Leiterstegen zwischen dem Halbleiterplättchen und der Trägerplatte dient,

♦ Fig. 3 . eine Draufsicht der Figur 1, aus der insbe

sondere der Drehtisch mit den daran befestigten Werkzeugen und eine Halterung für die Trägerplatten zu ersehen ist,

Fig. 4 einen vergrösserten Teilschnitt der Fig. 3

mit der Biege- und Aufsetzvorrichtung für die Leiterstege,

Fig. 5 eine vergrösserte Schnittansicht längs Linie

5-5 der Figur 4, aus der die Bewegung^eines Leiter Streifens aus einer Vorrats stellung in eine Biegestellung hervorgeht,

Fig. 6 eine vergrösserte Schnittansicht längs Linie

6-6 der Figur 4,

Fig. 7 eine vergrösserte Schnittansicht längs Linie

7-7 der Figur 4 mit Antriebsgliedern,

Fig. 8 eine Schnittansicht längs Linie 8-8 der Fig. 6

mit den Spreizarmen,

Fig. 9A bis 9H

eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der Biege- und Aufsetzvorrichtung für die Leiterbügel, .

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Zuführungsvorrichtung für Flußmittel und deren Lage Docket FI 9-67-102

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in Bezug auf eine Trägerplatte,

Fig. 1OA eine schematische Darstellung des Bewegungs

ablaufs der Zuführvorrichtung gemäss Fig. 10,

Ir

Fig. 11 eine vergrösserte Draufsicht der Aufsetz

vorrichtung für die Halbleiterplättchen,

Fig. HA eine Vorderansicht der Aufs etz vor richtungen

gemäss Fig. 11,

Fig. HB eine Schnittansicht der in Fig. 1IA darge

stellten gestrichelten Teile,

Fig. 12 und 12A vergrösserte Schnittansichten der in den

Figuren 1 und 3 enthaltenen Halterung für die Trägerplatten und

Fig. 13 eine vergrösserte Draufsicht des Pantographs

aus Fig. 1, wobei Teile ausgeschnitten sind, um die inneren Elemente sichtbar zu machen.

Allgemeine Beschreibung der Gesamtanlage

Zunächst wird eine allgemeine Darstellung des Aufbaus und der Wirkungsweise der Gesamtanlage gegeben. Anschliessend wird der spezielle Aufbau der verschiedenen Werkzeuge oder Vorrichtungen im einzelnen beschrieben.

In den Figuren 1, 2A bis 2D und 3 ist eine automatische Vorrichtung 10 verwendet, um ein mit Glas beschichtetes Halbleiterplättchen 12

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auf einer Trägerplatte S zu befestigen und um Leiterstege 16 herzustellen, die kugelige Kontakte 18 mit einer einen Emitter kontaktierenden Leiterfläche 20 und mit einer eine Basis kontaktierenden Leiterfläche 22 verbinden,

Ein Drehtisch 24 bewegt sich schrittweise über eine Halterung 26 für T rag er platt en S. Durch die Bewegung eines mit einem Arm 30 eines Pantographen verbundenen Tasters 28 wird die Trägerplatte S in einer X- Y-Ebene in Bezug auf den Drehtisch 24 eingestellt. Ein Schrittmechanismus 34 in der Halterung 26 und ein mit einer Schablonenhalterung 38 verbundener Schrittmechanismus 36 bringen die Trägerplatte S und die Schablonenhalterung 38 in zugeordnete räumliche Lagen, wie es durch die Buchstaben N₁ E, S oder W angedeutet ist. Mit anderen Worten, die Trägerplatte S wird über den Taster fein eingestellt und durch den Schrittmechanismus 34 grob eingestellt. Die Steuerung der Schriitmechanismen erfolgt durch Betätigung zugeordneter Tasten 40 auf einer Bedienungskonsole 42.

Auf einer Platte 39 des Drehtisches 24 sind mittels Bolzen eine Reihe von Werkzeugen angebracht. Eine Vorrichtung zur Flußmittelzuführung bringt Flußmittel auf die mit dem .Emitter verbundene Leiterfläche 20, auf die mit der Basis verbundene Leiterfläche 22 und auf eine mit einem Kollektor verbundene Leiterfläche 46, wie es in Fig. 2A dargestellt ist. Eine Aufsetzvorrichtung 48 für die Halbleiterplättchen ,wird so über der Trägerplatte S eingestellt, daß das Halbleiterplättchen 12 mittels des Aufsetzfingers 292 auf der Kollektor-Leiterfläche 46 aufgesetzt wird. Vor dem Aufsetzen wird ein Halbleiter plättchen einem Verteiler 308 entnqmmenj wie in Flg. 3 dargestellt. . .... V

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Eine Vorrichtung 56 zur Flußmittelzufuhr dient der Aufbringung von Flußmittel auf die kugeligen Kontakte 18, wie in Fig. 2C dargestellt.

Schliesslich ist eine Stanz- und Aufsetzvorrichtung 58 vorgesehen, die durch Aufsetzen von Leiterstegen 16 elektrische Verbindungen zwischen den kugeligen Kontakten 18 und den zugeordneten Leiterflächen 20 und 22 herstellen.

Sobald die Leiterstege 16 aufgesetzt sind, wird Drehtisch 24 im Uhrzeigersinn in eine beispielsweise als Start- oder Ladestellung zu bezeichnende Stellung weiterbewegt. In dieser Ladestellung entnimmt ein Aufnahmefinger 284 der Aufsetzvorrichtung 48 ein Halbleiterplättchen aus dem Verteiler 308 und bringt es auf einen Aufsetzfinger 292. Der Aufsetzfinger 292 stellt, wie in Fig. 2B dargestellt, den Kontakt zur Trägerplatte S her. Ein Drehmagnet 274 treibt, was anschliessend näher beschrieben wird, den Aufnahmefinger 284 und den Aufsetzfinger 292 synchron an.

Wie in Fig; 3 allgemein dargestellt ist, werden in der Ladestellung von der Stanz- und Aufsetzvorrichtung 58 linke und rechte Leiterstege hergestellt. Dabei wird geeignetes Bandmaterial von einer rechten und einer linken Vorratsspule 106 und 112 in eine Führung gezogen. Nach der Fertigstellung der Leiterstege werden diese einem Aufsetzfinger 130 zugeführt und werden auf die Trägerplatte S aufgesetzt, sobald sich die Stanz- und Aufsetzvorrichtung 58 in der zugeordneten Stellung über der Trägerplatte S befindet.

Die Halterung 26 für die Trägerplatte gestattet die genaue Einstellung einer Trägerplatte in bezug auf ein stationäres Werkzeug. Die Trägerplatte wird an vier Punkten von vier Stiften berührt, die in zwei Schienen 78 gelagert sind.

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Die Schienen 78 sind in einem Drehkopf 79 verschiebbar angeordnet. Einstellbare Federn 80 bestimmen die Kraft, mit der die Trägerplatte S an den Berührungspunkten zwischen den Stiften 76 gehalten wird.

Durch Drücken der zugeordneten Taste 40 läuft ein Motor 81 in der Halterung 66 an. Dadurch wird über den Schrittmechanismus 34 der Drehkopf 79 in eine von vier Stellungen gebracht. Die Feineinstellung der Trägerplatte S in der X-Y-Ebene erfolgt durch Bewegung des Armes 30 des Pantographen, der einen Tisch 82 bewegt.

Sobald die geeignete gegenseite Lage zwischen der Trägerplatte S und einem Werkzeug hergestellt ist, hebt ein Luftzylinder die Schienen 78 an und bewegt dadurch die Trägerplatte S gegen das Werkzeug. Um sicherzustellen, daß die Trägerplatte ^Kdas Werkzeug erreicht, werden die Schienen 78 über eine Strecke bewegt, die grosser ist als die Entfernung zwischen Werkzeug und Trägerplatte bevor der Luftzylinder erregt wurde. Da die Trägerplatte lediglich auf Grund der zwischen den Stiften 76 und den Seitenflächen der Trägerplatte auftretenden Reibungskräfte gehalten wird, kann das Werkzeug die Trägerplatte entlang der vier Stifte 76 nach unten stossen. Die Unterseite der Trägerplatte steht mit einem Tisch in Verbindung, der die Trägerplatte nach jedem Arbeitsgang wiederum in eine Ausgangsstellung bringt. '

Offensichtlich hat diese Methode, die Trägerplatte in Berührung mit einem Werkzeug zu bringen, wesentliche Vorteile. Wird beispielsweise von einem Werkzeug ein Halbleiterplättchen auf eine Trägerplatte aufgesetzt, so wird das Halbleiterplättchen lediglich einer Stoßkraft ausgesetzt, die im wesentlichen durch die Masse der Trägerplatte begrenzt ist. Ausserdem ist die

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Aufsetzkraft lediglich durch die Reibungskraft bestimmt, die zwischen den vier Stiften 76 und den Seitenflächen der Trägerplatte auftritt. Dadurch, daß die Trägerplatte um eine Strecke angehoben wird, die grosser ist als die tatsächliche Entfernung vom Werkzeug, werden gewisse, durch Trägerplatte, Halbleiterplättchen und Lage des Werkzeuges gegebene Toleranzen ausgeglichen.

Stanz- und Aufsetzvorrichtung

Die Stanz- und Aufsetzvorrichtung ist im einzelnen aus den Figuren 4, 5, 6, 7, 8 und 9 A bis 9 D zu ersehen. In Figur 3 ist diese Vorrichtung mit dem Bezugszeichen 58 versehen. In dieser Vorrichtung werden in dem angegebenen Ausführungsbeispiel gleichzeitig zwei Leiterstege hergestellt. Diese Leiterstege werden in der angegebenen Weise auf die Trägerplatte aufgesetzt. Im folgenden wird lediglich die Herstellung und das Aufsetzen des rechten Leiter Steges beschrieben.

Von der Spule 106 wird Bandmaterial 108 in die Führung 110 abgewickelt. Die Führung 110 ist den Abmessungen des Bandmaterials angepasst. Zur Einfädelung des Bandmaterials in die Führung 108 ist eine Vorrichtung 11 vorgesehen. Die Anordnung der linken Spule 112 mit dem Bandmaterial 114 und der Führung 116 ist im Aufbau entsprechend. ·

Um das Bandmaterial in den Stanzbereich zu ziehen, ist ein linker und ein rechter Stempel 118 und 120 axial, entlang einer Schiene 122 verschiebbar angeordnet. Diese Schiene 122 ist an beiden Enden in einem Rahmen 124 befestigt. Federn 126 und 128 üben einen gewissen Druck auf die Stempel 118 und 120 aus.

Ein Aufnahmefinger 130 ist durch eine Schraube 134 mit einer

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Schiene 132 verbunden. Eine steuerbare Luftdruckquelle ist über eine Fassung 140 und ein Lager 142 mit einer zentrischen Bohrung 138 in der Schiene 132 verbunden. Lager 142 gestattet eine Drehbewegung der Schiene 132 bezüglich des Rahmens 124. Die Druckluft wird über eine Bohrung 146 in der Schiene 132 einer zentralen Bohrung 144 im Finger 130 zugeführt .

Um den Aufnahmefinger von der in Fig. 5 ausgezogen darg estellten Stellung in die um 90 gedrehte, gestrichelt dargestellte Stellung zu bringen, in der der Leiter steg auf der Trägerplatte S aufgesetzt wird, ist ein Drehmagnet 148 am Rahmen 124 angebracht. Dieser Drehmagnet ist über eine Welle 150 mit einem Antriebsarm 152 und Über einen Stift 156 mit einem Glied 154 verbunden. Das Glied 154 ist am anderen Ende über einen Stift 158 mit einem Antriebs-. arm 180 verbunden, der durch einen Keil 162 auf der Schiene festgestellt ist.

Um den rechten und linken Stempel 164 und 166, die auf Schiene 122 durch eine Schraube 123 fest angeordnet sind, in eine Stanzstellung zo bringen, wird über einen Drehmagnet 168 eine Welle 170 angetrieben, die durch eine Schraube 172 mit einem Hebel 174 verbunden ist. Dieser Hebel steht über einen Stift 176 mit Hebel 178 in Verbindung, der wiederum über einen Stift 180 mit dem Hebel 182 verbunden ist. Hebel 182 ist über einen Keil 184 auf Schiene 122 befestigt.

Um den linken und rechten Stempel in das Bandmaterial zu pressen, was in den Figuren 9A bis 9D im einzelnen dargestellt ist, treibt ein Magnet 186 Wellen 188 und 190 an. Der Antrieb des rechten Stempels 120 erfolgt über die rechte Welle 188, Stift 192 und Lager 194. In entsprechender Weise erfolgt der Antrieb des linken Stempels über Welle 150, Stift 196 und Lager 198. Die Aufsetzvorrichtung 199 enthält eine nicht-dargestellte Einrichtung, die

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die Wellen 188 und 190 in die richtige Lage bringt=

Wie aus den Figuren 6 und 8 zu ersehen ist, ist ein rechter und ein linker, um einen Stift 204 schwenkbarer Spreizarm 200 bzw. 202 vorgesehen. Über diese Spreizarme erfolgt die Bewegung des linken und rechten Hammers 1*18 bzw» 120 gegen die Federkraft der Federn 128 bzw; 126. Bei Betätigung eines Magneten 206 dreht sich eine 3ATeIIe 20$, die in einem Kopf 210 endet.. Am Kopf 210 sind Wellen 212 und 214 angebracht, die Rollen 216 und 218 tragen. Diese Rollen bewegen sich auf dein inneren Umfang der Spreizarme, so daß diese sich auseinanderbewegen und die Stempel 118 und 120 bewegen. Die Spreizarme sind über ein Befestigungselement 220 mit dem Rahmen 124 durch einen Stift 222 verbunden. , ' ·'

Jeder Stempel 118 bzw. 120 trägt einen Kopfteil. In Fig. 6 ist der Kopfteil des rechten Stempels mit dem Bezugszeichen bezeichnet und wird durch mehrere Schrauben 226 in seiner Lage gehalten. In Fig. 4 sind die Kopf teile der Stempel mit dem Bezugszeichen 224 und 228 versehen. In Fig. 6 ist lediglich der rechte Messerkopf 164 dargestellt, der auf der Welle 122 mittels einer Schraube 123 fest angeordnet ist.

Wirkungsweise der Stanz- und Aufsetzvorrichtung

Aus den Figuren 9A bis 9D geht der Arbeitsablauf hervor, durch den L-förmige Leiterstege hergestellt und diese auf einen Auf-setzfinger gebracht werden.

In der Darstellung der Figur 9A ist das Bandmaterial für die Leiterstege bereits in die Führungsschienen 110 und 116 eingeführt. In diesen Führungsschienen befinden sich Bohrungen 232, die.an ein Vakuum angeschlossen sind und das Bandmaterial in

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der richtigen Lage halten. Durch Betätigung des Drehmagneten wird Finger 130 in Aufnahmestellung gebracht. Die Bohrung für die Luftzufuhr steht mit weiteren Bohrungen 234 und 236 in Verbindung. Beide Messer 164 und 166 befinden sich in zurückgezogener Stellung. Im rechten und linken Kopfteil 224 und 228 befindet sich jeweils ein Höckerpaar 238 und ein Ausschnitt 240. Fig. 9A zeigt den ersten Arbeitsschritt, bei dem durch Betätigung der Spreizarme 200 und 202 die beiden Kopfteile axial voneinander entfernt werden. In Fig. 9B sind durch die Betätigung des Magneten 186 die Lager 194 und 198 in ihre zugeordneten Stempel hineinbewegt, so daß die Hocker 238 in das Bandmaterial eingepreßt sind, was durch das Bezugszeichen 242 gekennzeichnet ist. Aus Fig. 9C ist zu ersehen, daß bei Entregung des Magneten 206 die beiden Kopfteile 224 und 228 bis zum Kontakt gegeneinander bewegt werden und damit das Bandmaterial in den Schnittbereich ziehen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Bandmaterial noch durch das in den Bogen 234 und 236 des Fingers 130 wirkende Vakuum gehalten.

Zum Biegen und Trennen der Leiterstege wird durch den Drehmagneten 168 Welle 122 gedreht. Dadurch gelangen die Messerköpfe 164 und 166 in den Bereich der Ausschnitte 240, so daß das Bandmaterial abgeschnitten und die L-förmigen Leiterstege gebogen werden können.

Schliesslich werden die Messerköpfe 164 und 166 und ebenso der rechte und linke Kopfteil 224 bzw. 228 in die in Fig. 9A dargestellte Stellung zurückgezogen. Zu diesem Zeitpunkt wird Finger 130 um 90 gedreht (Fig. 5), so daß er in eine Stellung gelangt, in der er mit der Trägerplatte in Kontakt gelangen kann, wenn er mit dem Drehtisch über der Trägerplatte eingestellt ist. Während der Drehbewegung des Drehtisches werden die Leiter-

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Stege durch das in den Bohrungen 234 und 236 herrschende Vakuum gehalten« Beim Aufsetzen der Leiterbügel auf die Trägerplatte S wird das Vakuum aufgehoben und es kann in : den Bohrungen 234 und 236 auch ein leichter Überdruck erzeugt werden, so daß das Aufsetzen der Leiterstege unterstützt wird.

Beschreibung der Vorrichtung zug Flußmittelzuführung

Die Vorrichtung 44 zur Flußmittelzuführung ist in den Figuren 10 und 1OA im einzelnen dargestellt. Diese Vorrichtung bringt in der in Fig. 2A dargestellten Weise Flußmittel auf die Trägerplatte. Die Vorrichtung 56 zum. Aufbringen von Flußmittel auf die kugeligen Kontakte, .was in Fig. 2C dargestellt ist, ist mit der hier beschriebenen Vorrichtung 44 im wesentlichen identisch. Es ist lediglich die Anordnung der eigentlichen Zuführungselemente unterschiedlich. Die Vorrichtung 44 zur Flußmittelzuführung ist auf der Platte 39 des Drehtisches befestigt. Über eine Zuführung 244 wird Flußmittel in einen im Block 242 befindlichen Vorratsbehälter 246 eingefüllt. Über eine Leitung 248 kann der Vorratsbehälter 246 gereinigt werden. Im Block 242 sind drei, mit dem Vorratsbehälter 246 in Verbindung stehende Röhrchen 249 angeordnet. In einem Block 252 sind in Bohrungen 254 drei Zuführungselemente 250 angeordnet. Um die Zuführungs elemente von der in Fig. 10 gezeigten Lage in eine um 360 gedrehte, durch die gestrichelten Linien in Fig. 1OA angegebene Stellung zu bringen, treibt ein Drehmagnet 256 ein Zahnrad 258 an, das mit einem Zahnrad 260 in Eingriff steht. Zwischen Block und einem beweglichen Block 262, der über einen Zapfen 264 befestigt ist, ist ein Zahnrad 268 angeordnet, das mit einem stationären Zahnrad 270 in Eingriff steht. Bei einer Drehbewegung des Zahnrades 260 werden die Zuführungs elemente 250 um 360 gedreht.

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Wirkungsweise der Vorrichtung zur Flußmittelzufuhr

Mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung ist das Aufbringen von Flußmittel zeitlich relativ unabhängig. In Ruhestellung tauchen die Zuführungsei emente, wie ie. Fig. 1OA dargestellt, in das Flußmittel. Sobald der Antrieb in Gang gesetzt wird, bewegen sich die Zuführüngselemente in die in Fig. 10 dargestellte Lage über der Trägerplatte. Die Trägerplatte wird angehoben, so daß das an den Enden der Zuführung sei ein ent e haftende Flußmittel auf die gewünschten, beispielsweise in Fig. 2A angegebenen Stellen gebracht wird.

Anschließend werden die Zuführungselemente wieder in die anfängliche Lage zurückgeschwenkt und tauchen in die Röhrchen 249 im Block 242 ein* Die von den Zuführungselementen transportierte Menge von Flußmittel hängt von der Viskosität des Flußmittels und vorn Durchmesser der Zuführungselemente ab. Da in der Ruhelage die Zuführungselemente 250 stets in den Röhrchen 249 in das Flußmittel eintauchen, werden die Schwierigkeiten verhindert, die durch Antrocknen von Flußmittel entstehen könnten.

Beschreibung der Aufsetzvorrichtung für die Halbleiterplättchen

Die Aufsetzvorrichtung 48 für die Halbleiterplättchen ist in den Figuren 11, HA und HB im einselnen dargestellt. Es sind dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 3 verwendet, die die Vorrichtung in allgemeiner Darstellung enthält. Ein Drehmagnet 274 treibt über eine Welle 276 ein Zahnrad 278 an, das wiederum mit einem auf einer Welle 282 gelagerten Zahnrad 280 in Eingriff steht. Auf der Welle 282 ist auch der Aufnahmefinger 284 gelagert. Mit Welle 282 ist auch ein Zahnrad 286 gekoppelt, das mit einem Zahnrad 288 in Eingriff steht. Zahnrad 288 ist mit der drehbaren Welle 290 gekoppelt, auf der der Aufsetzfinger 292 fest angeordnet ist. Eine Luftdruckquelle steht über eine Zuleitung

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und eine Abdichtmutter 296 mit einer Bohrung 298 in Verbindung, die zentral im Aufnahmefinger 284 angeordnet ist; In entsprechender Weise steht der Aufsetzfinger 292 über eine Zuführung 300, eine Abdichtmutter 302 und eine zentrale Bohrung 304 mit einer Luftdruckquelle in Verbindung. Im Aufsetzfinger 292 sind zwei sich konisch verjüngende Vertiefungen 306 angebracht. In Fig. HA ist schematisch ein Verteiler 308 dargestellt, von dem der Aufnahmefinger 284 die aufzusetzenden Halbleiterplättchen 12 entnimmt.

Wirkungsweise der Aufsetzvorrichtung

Infolge der Getriebeanordnung drehen sich Aufnahmefinger 284 und Aufsetzfinger 292 synchron. Sobald Verteiler 308 ein Halbleiterplättchen 12 unter den Aufnahmefinger 284 bringt, wird über die Zuführung 294 ein Vakuum erzeugt, so daß das Halbleiterplättchen 12 vom Aufnahmefinger 284 angesaugt wird.. •Durch Betätigung des Drehmagneten 274 werden Aufnahme- und Aufsetzfinger in die in Fig. 11 A durch gestrichelte Linien dargestellte Stellung synchron gedreht. In dies er Stellung stehen sich Aufnahmefinger und Aufsetzfinger in der in Fig. HB dargestellten Lage gegenüber. Dabei enthält der Aufnahmefinger das angesaugte Halbleiterplättchen 12, dessen kugelige Kontakte sich vom Aufnahmnfinger weg erstrecken. In diesem Zeitpunkt wird in der Bohrung 304 des Aufsetzfingers 292 ein Vakuum erzeugt und gleichzeitig der in der Bohrung 298 des Aufnahmefingers 284 herrschende Unterdruck in einen geringen Überdruck umgewandelt. Auf diese Weise gelangt das Halbleiterplättchen 12 vom Aufnahmefinger 284 auf den Aufsetzfinger 292. Die kugeligen Kontakte auf den Halbleiterplättchen kommen in den Vertiefungen 306 im Aufsetzfinger 292 zu liegen. Anschliessend werden Aufnahme- und Aufsetzfinger in die in Fig. 1IA dargestellte Stellung gedreht, in der sie bis zum nächsten Arbeitsschritt

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bleiben. Der Atifsetzfinger befindet sich nunmehr in der Lage, in der er sobald er durch die Drehbewegung des Drehtisches über einer Trägerplatte eingestellt ist und sobald diese Trägerplatte angehoben ist, das Halbleiterplättchen auf die Trägerplatte aufsetzt.

Beschreibung der Halterung für die Trägerplatten

In den Figuren 12, 12A und 13 ist die Halterung für die Trägerplatten im einzelnen dargestellt. Es sind dieselben Bezugszeichen verwendet, wie bei der allgemeinen Darstellung in den Figuren 1 und 3.

Um eine Trägerplatte. S bis zur Berührung mit dem jeweiligen Wede zeug nach oben zu bewegen, ist eine Druckluftquelle an eine Zuführung 316 angeschlossen. Über diese Zuführung gelangt die Druckluft in Zylinder 318 mit zugeordneten Kolben 320, die sich unter dem Einfluß der Druckluft gegen die Unterseite des geteilten Drehkopfes 79 bewegen und dabei die Schienen 78 mit den vier Stiften 7 6 gegen das Werkzeug 292 anheben.

Ein Stempel 322 mit Kopfteil 324 ist über eine Feststellvorrichtung 326 fest mit dem Drehkopf 79 verbunden. Eine Welle 328 des Motors 81 steht mit einem Maltesergetriebe in Verbindung, das wiederum mit einem fest mit der Welle 322 verbundenen Maltesergetriebe 332 in Eingriff steht. Auf diese Weise bringt Motor 81 Drehkopf 79 in eine der bereits beschriebenen vier Stellungen N, S,. W oder E. Die Auswahl der Stellung erfolgt durch Drücken der jeweils zugeordneten Taste 40 auf der Bedienungskonsole 42.

Zur Feineinstellung der Trägerplatte S in bezug auf das Werkzeug 292 ist der X-Y-Tisch 82 in eine X-Platte 334, eine Y-PIaHe

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336 und in eine Platte 338 aufgeteilt, die die Grundplatte des pyramidenförmigen Gehäuses 340 bildet. Ein Stift 342 ist fest mit einem Glied 344 des Pantographen und mit der X-Platte 334 verbunden und liefert auf diese Weise einen festen Lagezapfen. Ein weiteres Glied 346 des Pantographen ist über ein Lager 348 mit dem Stift 342 verbunden. Ein in einem Lager 352 im Glied 344 angeordneter Stift 350 bildet einen beweglichen Lagezapfen zwischen dem Glied 344 des Pantographen und der Platte 338. Geeignete, in konischen Ausnehmungen untergebrachte Rollen 354 gestatten eine Relativbewegung zwischen den Platten 336 und 338. Über entsprechende Rollen 356 erfolgt eine Relativbewegung zwischen den Platten 334 und 336.

Wie im einzelnen aus der Fig. 13 zu ersehen ist, erfolgt die Bewegung aus X-Y-Tisches 82 durch Bewegung des Bedienungswerden
elementes 28. Dabei/Glied 30 und damit die Glieder 358, 360, 344 und 346 des in üblicher Weise aufgebauten Pantographen bewegt. In Fig. 13 entspricht Punkt 362 dem festen Stift 342 der Fig. 12. Der Punkt 364 entspricht dem beweglichen Stift 350.

Ein konventionelles Maltesergetriebe 366, 367 wird über Zahnrad 269 angetrieben und bringt dadurch eine der vier Stellungen N, E, S oder W auf der Schablone 368 unter das Bedienungselement 28. Die Schablone kann beispielsweise mittels eines Schnappschlosses 370 blockiert werden, das auf verschiedene Schablonen grössen einstellbar ist. Eine Modell zeichnung kann auf der Schablone angebracht werden, so daß in dei· beschriebenen Weise über den Malteserantrieb 366 die Schablone 368 und gleichzeitig damit über den Malteserantrieb 332 die Trägerplatte S in eine geeignete Lage zu einem Werkzeug bewegt wird.

Mit anderen Worten, an jede der Stellen N, K, S oder W der

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Schablone kann ein Modellaufriß angebracht werden. Um ein Halbleiterplättchen an einer bestimmten Stelle einer Trägerplatte aufzusetzen, wird der Modellaufriß unter das Bedienungselement 28 gebracht und gleichzeitig der betreffende Teil der Trägerplatte in die richtige Lage zutyi stationären Werkzeug bewegt. Obgleich verschiedene Mechanismen für die Bewegung der Schablone und der Trägerplatte verwendet werden, so werden doch beide Mechanismen über das Bedienungselement gleichzeitig betätigt.

Wirkungsweise der Halterung für die Trägerplatte

Im Betrieb wird eine Trägerplatte S zwischen den Greif stiften 76 angeordnet, die unter Ausnutzung der Reibungskraft die - ,

Trägerplatte mit durch die Federn 80 einstellbarer Kraft festhalten. Die Trägerplatte ist in Bezug auf ein Werkzeug stationär und in einem bestimmten Abstand davon angeordnet, über die Zylinder 318 und die Kolben 320 wird die Trägerplatte S gegen das Werkzeug bewegt. Die vorgesehene Bewegungsstrecke ist grosser als der anfängliche, vorbestimmte Abstand der Träger- =

platte vom Werkzeug. Die gegen das Werkzeug bewegte Trägerplatte ist durch gestrichelte Linien in Figur 12A dargestellt. Das Werkzeug kommt also in Berührung mit der Trägerplatte, so daß diese entgegen der Reibungskraft entlang der Greifstifte 76 etwas nach unten bewegt wird. Nach Beendigung des Arbeitsganges werden die Greif stifte 76 wieder vom Werkzeug wegbewegt und zwar um eine grössere Entfernung als die anfäng-

liehe vorbestimmte Entfernung, so daß die Trägerplatte nach Berührung mit dem Kopfteil 324 wieder in die vorbestimmte Lage zwischen den Greifstiften geschoben wird.

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Claims

Patentansprüche

\l'J Vorrichtung zum Bestücken von Halbleiter-Trägerplatten, insbesondere zum Aufsetzen von Halbleiterplättchen und kontaktierenden Leiterstegen auf eiae in einer Halterung angeordnete Trägerplatte, da-durch gekennzeichnet,· daß die erforderlichen Werkzeuge in ihrer Arbeitslage in einem bestimmten Ab-• stand von der Trägerplatte einstellbar-sind, daß die Trägerplatte unter Ausnutzung der Reibungskraft von an ihren Seitenflächen anliegenden, in der Halterung parallel und verschiebbar angeordneten Kreis Stiften gehalten ist, daß Trägerplatte mit Greif stiften um eine Strecke, die etwas grosser als der anfängliche, bestimmte Abstand ist, gegen das Werkzeug bewegbar sind und daß sich die Trägerplatte bei Berührung mit dem Werkzeug bzw. dem aufzusetzenden Teil um die überschüssige Strecke entlang der Greifstifte" verschiebt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß beim Zurückziehen der Greif stifte vom Werkzeug ein in der Halterung fest angeordneter Tisch auf die Unterseite der Trägerplatte trifft und die Trägerplatte in Bezug auf die Greifstifte wieder in die anfängliche Lage schiebt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft, mit der die Greif stifte gegen die Seitenflächen der Trägerplatte gedrückt werden, einstellbar ist.

Docket FI 9-67- f

909844/1227 BADORtGlNAL