DE19626505A1 - Verfahren zur Handhabung von elektronischen Bauelementen in der Endmontage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Handhabung von Bauelementen in der Endmontage, wobei die Bauteile ver­ schiedene Prüfungen oder Bearbeitungen an mehreren Stationen durchlaufen, in denen sie beispielsweise unter elektrischer und thermischer Belastung künstlich altern.

Durch verschiedene Prüfungen in der Endmontage soll die Funktion eines mit Kunststoff umspritzten elektroni­ schen Bauelementes bei oder nach einer bestimmten Bean­ spruchung nachgewiesen werden. Dabei ist nicht aus­ schlaggebend, daß die Prüfbedingungen den tatsächlichen Betriebsbedingungen entsprechen, denn die realistisch anzusetzende Zeitdauer dafür wäre zu lang. Somit wird simuliert, indem Belastungsfälle angelegt werden, die zu gleichen Ausfallmechanismen führen, wie im Betrieb. Diese wiederum können sehr vielschichtig sein, denn die Ursachen für Fehler liegen in verschiedenen Abschnitten der Herstellung oder Bearbeitung.

Mit verschiedenen Prüfverfahren wird also die Bereit­ schaft zum typischen Ausfall bei bestimmter Bean­ spruchung ausgenutzt. Bei einer Temperaturerhöhung kön­ nen die Phänomene von Korrosion, Alterungsvorgängen, Elektromigration oder die Bildung von Whiskern (Ein­ kristalle) beobachtet werden. Sehr hohe Temperaturen bei gleichzeitig hoher Prüfspannung lassen die Isola­ tionsdefekte oder Leckströme, sowie elektrische und thermische Instabilitäten erkennen. Mittels Temperatur­ wechsel werden Kontaktierdefekte, Gehäuselecks oder Chipbrüche festgestellt. Eine Feuchtelagerung läßt Ge­ häusefehler und Mängel im Vergußmaterial, latente Kor­ rosionsbereitschaft durch Salze und Passivierungsfehler erkennen.

Die Prüfungen werden aufgrund von nationalen und inter­ nationalen Standards durchgeführt. Für kunststoffum­ hüllte integrierte Schaltungen sind entsprechende Nor­ men vorhanden.

Im Bereich der Vormontage werden die Halbleiter auf einem zentralen Bereich eines sogenannten Leadframe (Systemträger) befestigt. Im Anschluß daran geschieht die elektrische Kontaktierung zwischen Anschlußflächen auf dem Halbleiter und den inneren Anschlußenden der den zentralen Bereich eines Leadframe umgebenden Leads (innere Anschlußbeinchen). Die Umhüllung mit einem Kunststoff, in der Regel einem Thermoplasten, ist der nächste Schritt innerhalb der Vormontage. Danach folgt eine Temperung mit anschließender Abkühlung. Je nach Betrachtungsweise endet an dieser Stelle die Vormontage. Die nächsten Verfahrensschritte in Richtung Endmontage sind: Entfernen eines Dichtsteges (Dambar) zwischen den Anschlußbeinchen, das Entgraten, sowie die Ausrichtung und Formung (Biegen) der Anschlußbeinchen, sowie unter Umständen ein erster elektrischer Test.

Die bereits erwähnten Prüfungen unter Spannung und unter erhöhter Temperatur oder unter Temperaturwechsel­ beanspruchung stellen wesentliche Stationen innerhalb der Endmontage dar. Die unterschiedlichen Testverfahren sind an Öfen gebunden, da verschiedene Temperaturen eingestellt werden müssen. Entsprechend sind die Durch­ laufzeiten an den Prüfstationen relativ hoch. Um den Durchsatz einer Fertigungslinie für elektronische Bau­ elemente zu optimieren oder zu maximieren, werden regelmäßig Anpassungen vorgenommen. Neben elektrischen und thermischen Prüfbedingungen gehören zur Endmontage auch "optische" Prüfungen, wie z. B. die Inspektion der Beinchenausrichtung und/oder der auf das Gehäuse auf­ gebrachten Markierung/Beschriftung.

Der Verfahrensablauf innerhalb der Endmontage von elek­ tronischen Bauelementen ist im wesentlichen durch die Auslegung der einzelnen Prüfstationen vorgegeben. So sind Systeme bekannt, bei denen die Bauelemente von Hand und in Einheiten mit kleiner Stückzahl bzw. ein­ zeln von einer Station zur nächsten transportiert wer­ den. Zur Vermeidung von Leadverbindungen bei den jewei­ ligen Handhabungsschritten werden Magazine, Adapter, Sockel oder Trays (Halterungen) mit unterschiedlichem Erfolg eingesetzt. Das Fügen und Einlegen der Bau­ elemente in die entsprechenden Einheiten ist problema­ tisch. Aus diesem Grund ist eine Minimierung solcher Einlege- bzw. Fügeprozesse anzustreben.

Durch die fortschreitende Miniaturisierung der elektro­ nischen Bauelemente und die damit verbundene Reduzie­ rung der Lead-Dimensionen (Beinchenabstand/fine Pitch; Coplanarität/Lage sämtlicher Beinchen in einer Ebene) wird eine Qualitätsverbesserung bezüglich der korrekten Ausrichtung der Leads gefordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Handhabungs­ schritte in der Endmontage von elektronischen Bau­ elementen zu minimieren. Dabei soll der Aufwand an Transportmitteln zum Transportieren der Bauelemente zwischen-den Stationen minimiert sein.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Merkmale vorteilhafter Ausgestal­ tungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufge­ führt.

Nach der Erfindung befinden sich die elektronischen Bauelemente zum Transport zwischen den Stationen auf Trägern, wobei jeder Träger eine Vielzahl von Aufnah­ men, insbesondere in Form von Vertiefungen, für jeweils ein elektronisches Bauelement aufweist. Die Bauelemente verbleiben während des Transports innerhalb einer Sta­ tion auf den Träger und werden zu Bearbeitungs- und/oder Testzwecken von diesen maschinell entnommen. Dies ist insbesondere insoweit von Vorteil, als der Träger mit keinerlei auf die Tests und Bearbeitungs­ schritte abgestimmten Einrichtungen, wie z. B. Kontak­ tierungselemente o. dgl. versehen sein muß. Der Träger kann vielmehr als einfache Platte aus insbesondere Kunststoff ausgebildet sein. Nach einem Test- bzw. Be­ arbeitungsvorgang werden die elektronischen Bauteile entweder in dieselben Aufnahmen, aus denen sie zuvor entnommen wurden, abgelegt oder in Aufnahmen eines anderen Trägers abgelegt, wobei jedoch die relative Anordnung der elektronischen Bauelemente dieselbe wie bei dem Träger ist, aus dessen Aufnahmen die elektroni­ schen Bauelemente zuvor entnommen wurden.

Zweckmäßigerweise ist der Träger mit Vertiefungen ver­ sehen, von denen die elektronischen Bauelemente aufge­ nommen werden. Vorzugsweise befindet sich in dem Träger eine der Anzahl der elektronischen Bauelemente glei­ chende Anzahl an Durchgangslöchern, von denen jedes durch ein Bauelement überdeckt ist. Mittels Stempel, die von der dem elektronischen Bauelement abgewandten Unterseite des Trägers durch die Öffnungen bewegt wer­ den, werden die elektronischen Bauelemente angehoben, um in den einzelnen Stationen den Einrichtungen zum Durchführen der Tests und Bearbeitungsschritte zuge­ führt zu werden. Durch Zurückbewegen der Stempel gelan­ gen die elektronischen Bauelemente dann wieder auf bzw. in den Träger. Dabei bleibt die Zuordnung der elektro­ nischen Bauelemente zu den Aufnahmen des Trägers von der Bestückung des Trägers bis zum Abschluß der Test- und Bearbeitungsschritte gleich. Die Bauelemente werden also insbesondere nach dem Biegen der Anschlußbeinchen (Trimm & Form) auf Träger gegeben und verlassen ihn erst wieder, wenn sie verpackt werden.

Vorzugsweise verbleiben die elektronischen Bauteile auch während des Transports von einer Station der End­ montage zur nächsten Station der Endmontage in den Auf­ nahmen der Träger. Alternativ kann vorgesehen sein, daß die elektronischen Bauelemente während des Transports von einer Station der Endmontage zur nächsten Station der Endmontage in den Aufnahmen anderer Träger ruhen als derjenigen Träger, in deren Aufnahmen sie während des Transport durch eine Station hindurch ruhen. Dabei erfolgt vor einer Station eine Umsetzung der elek­ tronischen Bauelemente von den einen Trägern auf die anderen Träger.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Kunst­ stoff-Trägerplatte mit einer Vielzahl von Ver­ tiefungen mit von den elektronischen Bauelemen­ ten überdeckten Durchgangslöchern und

Fig. 2 in Seitenansicht eine mit elektronischen Bau­ elementen bestückte Trägerplatte mit darunter angeordneter Vorrichtung zum gemeinsamen An­ heben der elektronischen Bauelemente aus den Aufnahmen und zum gemeinsamen Absenken der elektronischen Bauelemente in die Aufnahmen.

In Fig. 1 ist ein Eckenbereich einer Trägerplatte 10 gezeigt, die eine Vielzahl von in Reihen und Spalten 12 angeordnete Aufnahmevertiefungen 14 aufweist. Jede Auf­ nahmevertiefung 14 ist in ihrem Bodenbereich mit einer Durchgangsöffnung 16 versehen. Die Aufnahmevertiefungen 14 dienen der Aufnahme von elektronischen Bauelementen 16 in Form von ICs, deren Anschlußbeinchen bereits in der gewünschten Weise gebogen und geformt sind. Die ICs 18 liegen in den Aufnahmevertiefungen 14 auf der Trä­ gerplatte 10 auf, wobei sie die Durchgangsöffnungen 16 überdecken.

Nach dem Trimm & Form-Schritt werden die ICs 18 in die Aufnahmevertiefungen 14 der Trägerplatte 10 eingesetzt. Danach erfolgt der Transport zur ersten auf den Trimm & Form- Schritt folgenden Station der Endmontage. In die­ ser sowie in den weiteren Stationen der Endmontage wer­ den die ICs 18 z. B. thermischen Belastungen ausgesetzt, elektrisch geprüft, beschriftet und optisch inspiziert. Für jeden dieser Test- bzw. Behandlungsschritte werden die ICs 18 aus ihren Ausnahmevertiefungen 14 mittels Stempel 20 herausbewegt, die auf einem gemeinsamen Hal­ teelement 22 jeder Station angeordnet sind. Dieses Hal­ teelement 22 wird auf die Unterseite 24 der Trägerplat­ te 10 zubewegt, wobei die Stempel 20 sich durch die Durchgangsöffnungen hindurch bewegen und sämtliche ICs 18 der Trägerplatte 10 gleichzeitig anheben, um sie den Test- und/oder Behandlungseinheiten (in Fig. 2 bei 26 angedeutet) zuzuführen. Nach erfolgtem Test bzw. er­ folgter Behandlung werden die ICs 18 durch Zurückbe­ wegen des Halteelements 22 von den Stempeln 20 wieder in die Ausnahmevertiefungen 14 abgesenkt.

Die Anordnung bzw. das Raster der Aufnahmevertiefungen 14 ist insbesondere gleich dem Raster, in dem die Prüf- bzw. Bearbeitungsplätze der jeweiligen Test- bzw. Be­ handlungseinheit 26 angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise sind die Stempel 20 federnd gelagert, z. B. elastisch mit dem Halteelement 22 verbunden, was in Fig. 2 durch die Feder 28 gezeigt ist. Dies hat den Vorteil, daß die ICs 18 schonend in die bei 30 angedeu­ teten Aufnahmen der Einheit 26, bei denen es sich z. B. um Testsockel handelt, eingeführt werden, indem die nachgiebig gelagerten Stempel 20 nachgeben, wenn die ICs 18 an dem Grund oder einem sonstigen Anschlag der Aufnahmen 30 anliegen und sich das Halteelement 22 noch (geringfügig) in Richtung des Pfeils 32 auf die Träger­ platte 10 und die Einheit 26 weiterbewegt. Die federnde Lagerung der Stempel o. dgl. Elemente zum Herausbewegen von elektronischen Bauteilen aus diese haltenden Trä­ gerplatten ist nicht auf die Anwendung bei dem hier beschriebenen Verfahren beschränkt, sondern ist als ein davon losgelöstes Merkmal zu sehen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Handhabung von elektronischen Bau­ elementen in der Endmontage während deren Prüfung und/oder Bearbeitung in einer Station, bei dem

• - die elektronischen Bauelemente (18) auf Trägern (10) durch die Station hindurch transportiert werden, wobei die Träger (10) eine Vielzahl von Aufnahmen (14) für die einzelnen elektronischen Bauelemente (18) aufweisen, und
• - die elektronischen Bauelemente (18) in der Sta­ tion maschinell aus den Aufnahmen (14) der Trä­ ger (10) zwecks Prüfung und/oder Bearbeitung entnommen und nach der Prüfung und/oder Bear­ beitung wieder in dieselben Aufnahmen (14) oder unter Aufrechterhaltung ihrer relativen Anord­ nung in Aufnahmen eines anderen gleichartigen Trägers abgelegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Bauelemente (18) in einer Station mittels von der Unterseite (24) der Träger (10) her durch die Aufnahmen (14) hindurchbeweg­ baren Stößelelementen (20) angehoben und nach Prü­ fung und/oder Bearbeitung durch Zurückbewegen der Stößelelemente (20) wieder in die Aufnahmen (14) abgesenkt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Station ein nach dem Trimm & Form- Vorgang erfolgender Prüfungs- und Bearbei­ tungsvorgang, nämlich das Burn-In, das Testen der elektrischen Funktion der Bauelemente (18), das Markieren und Beschriften oder das Überprüfen der Anschlußbeine und der Beschriftung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektronischen Bau­ teile (18) auch während des Transports von einer Station zur nächsten Station der Endmontage in den Aufnahmen (14) der Träger (10) verbleiben.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektronischen Bau­ elemente (18) während des Transports von einer Station zur nächsten Station der Endmontage in den Aufnahmen anderer Träger als denjenigen während des Transport durch eine Station hindurch ruhen, wobei vor einer Station eine Umsetzung der elek­ tronischen Bauelemente von den einen Trägern auf die anderen Träger erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die zum Zwecke der Prü­ fung und/oder Bearbeitung vorgesehene Entnahme der elektronischen Bauelemente (18) aus den Aufnahmen (14) eines Trägers (10) gleichzeitig erfolgt.

7. Verfahren zur Handhabung von elektronischen Bau­ elementen in der Endmontage während deren Prüfung und/oder Bearbeitung in einer Station, insbeson­ dere nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem

• - die elektronischen Bauelemente (18) auf Trägern (10) durch die Station hindurch transportiert werden, wobei die Träger (10) eine Vielzahl von Aufnahmen (14) für die einzelnen elektronischen Bauelemente (18) aufweisen, und
• - die elektronischen Bauelemente (18) in der Station maschinell aus den Aufnahmen (14) der Träger (10) zwecks Prüfung und/oder Bearbeitung entnommen werden,
• - wobei die elektronischen Bauelemente (18) in einer Station mittels von der Unterseite (24) der Träger (10) her durch die Aufnahmen (14) hindurchbewegbaren elastisch gelagerten Stößel­ elementen (20) angehoben werden.