DE2048079C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Kaltverschweißen (Festkörperverschweißung) zweier Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kaltverschvveißen zweier Werkstücke, wobei die Werkstücke auf eine Schweißachse ausgerichtet vverden. ein Sehvveißstempel entlang der Schweißachse bewegt wird, um Schvveißdruck vermittels eines dazwischengelegten nachgiebigen Mediums auf die Werkstücke auszuüben, ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem gegebcnenfalls erwärmten Sehvveißstempel. mit einer Ausrichtvorrichtung der Werkstücke auf die Schweißachse. mit einer Antriebsvorrichtung des Schweißstempels entlaus: der Schweißachse zur Ausübung des Schw eißdruckes zwischen den beiden Werkstücken.

Neuerdings werden die Trägcrplättchen von Slütz-■ k'itef-kontaktierten Transistoren und integrierten Schaltungen mit Leitungsträger kaltverschweißt bzw. festkörperverschvveißt. daß ein nachgiebiges Medium

/wischen Schweiüstempel und den zu versehwcißen-(.InΜ Werkstücken gelegt wird (IEEF. Transactions im Electron Devices vom September 1468, S. (>M bis 673). Unter Kaltversehweißung wird eine Festkorperverschweißiing verstanden, die noch nicht /um Aufschmelzen größerer Gefügeteile führt. Das Arheiicn mit erwärmten Sehweiüstempel sull also mich unter Kaliverschweißen fallen, solange die angeführte Bedingung nicht eintritt. Als nachgiebiges Medium wird beispielsweise ein Streifen aus Aluminium verwendet. Die angesprochene Art der Kaltverschwei-1.Uing bzw. Festkörperverschweiüung unter Verwendung \on dazwischengefügten nachgiebigen Medien führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Druckkräfte auf die Leitungen, insbesondere auf an den Rändern der Schweißstelle, sowie zu einer Herabsetzung von Druckspitzen, die zu einer Verringerung des Durchmessers der Leitungen führen könnten.

Hin Nachteil des bisher bekannten Kaliverschwei-I.Uingsverfahrens mit zwischengelegten nachgiebigem Medium besteht darin, das nachgiebige Medium an der richtigen Stelle einzuführen, was vor allem bei der Verschweißung von Plättchen mit integrierter Schaltung schwierig und zeitraubend ist. Ein integriertes Schaltungsplättchen besteht im allgemeinen aus einem Körper aus Kristallmaterial, welches im allgemeinen ziemlich spröde ist, so daß noch nicht einmal ein nachgiebiges Medium auf den Kristall gelegt werden kann, denn die Verschweibkräfte wurden trotz des nachgiebigen Mediums den spröden Körper zerbrechen oder beschädigen. Demzufolge werden nachgiebige Medien für das Verschweißen derart spröder Plättchen mit entsprechend großen Aussparungen \ ersehen, daß der Grundkörper der Plättchen in diese öffnungen hineinragt. Wenn die Plättchen mit der Unterlage verschweißt werden, müssen sie natürlich in bezug auf die Leiterslrukturcn auf dem Substrr'. sehr genau ausgerichtet werden, und sehr häufig müssen sogar mehrere Plättchen mit ein und demselben Leitungsträger verschweißt werden, was die Ausrichtung weiter erschwert. Die nachgiebigen Medien wiesen deshalb ein Muster von Aussparungen auf, das mit dem gewünschten Muster der Plättchen auf der Leiterunterlage übereinstimmte.

Die Plättchen wurden ferner auf der Leiterunlerlage vorausgcrichtM und gegebenenfalls angeheftet bzw. angeklebt und dann ein \orgeformtes, d.h. mit Aussparungen versehenes nachgiebiges Medium auf die Leiterunterlage samt angehefteten Plättchen gelegt. Die aufgelegten Plättchen können dann mit einem einzigen erwärmten Stempel mit der Unterlage verschweißt werden. Dieses Ausrichten der Plättchen auf der Unterlage und Anheften sowie das spätere Ausrichten des nachgiebigen Mediums mit Bezug auf die Unterlage ist zeitraubend und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die Einführung und die genaue Lageausrichtung des nachgiebigen Mediums erleichtert wird und weniger Zeit in Anspruch nimmt.

Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen gemäß Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung soll anschließend an einem Ausführungsbeispiel unter Benutzung der Zeichnungen erläutert werden, die folgendes darstellen

Fig. I eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 einen Abschnitt eines nachgiebigen Kontaktierleils, wie es in der Vorrichtung nach F ι g. I verwendbar ist,

Fiu. 3 eine Ansicht des nachgiebigen Kontakueiteils nach F i g. 2, ergriffen von dem umlaufenden Stempel der Vorrichtung nach F i g. I,

F i g. 4 einen Kontaktierslift in größerem Maßstab beim Zusammendrücken des Kontaklierieils und der Werkstücke zum Herbeiführen der Kontaktierung,
ίο Fig. 5 eine Ansicht der Anordnung zum Ergreifen des nachgiebigen Rontaktierleils nach Fig. 1. in zurückgenommener Stellung,

F i g. 6 eine Ansicht der Anordnung nach F i g. 5 in Arbeitsstellung,

Fig. 7 einen Schnitt durch die Anordnung nach F i g. 5 längs der Linie 7-7,

F i g. 8 einen Schnitt durch die Anordnung nach F i g. 6 längs der Linie K-H,

F i g. y einen Schnitt durcn die Anordnung nach 2Q F i g. 5 längs der Linie ¹J-¹J,

Fig. H) einen Schnitt durch die Anordnung nach F i g. f> längs der Linie H)-Hl.

Fig. H eine Stellung zwischen den Stellungen nach den F 1 g. 9 und 10.

Nach F 1 g. 1 weist eine insgesamt mit 20 bezetehntXe Kontaktiervorrichtung einen insgesamt mit 22 bezeichneten Kontaktierkopf, eine insgesamt mit 24 bezeichnete Haltevorrichtung und eine insgesamt mit 26 bezeichnete Einstellvorrichtung auf.
Die Vorrichtung 20 arbeite!, folgendermaßen: Die Einstellvorrichtung 26 wird an das eine Ende ihrer Bahn geschoben, so daß ein Chipteller 28 auf einer durch die Gerade 30 gegebenen Kontaktierachse steht. Die ersten Werkstücke, in diesem Fall Chips 32 mit integrierten Schaltungen, und Leiterbahnen, liegen auf dem Chipteller 28. Eine Bedienungsperson benutzt ein insgesamt mit 34 bezeichnetes optisches System, um gleichzeitig einen der Chips 32 und einen Abschnitt eines nachgiebigen KontaUierteils 36 zu betrachten, das mit einem Kontaktierstift 48 zusammengeführt ist.

Nach dem Ausrichten eines der Chips 32 und des gewählten Abschnitts des nachgiebigen Kontaktierteils 36, wird das optische System 34 von der Achse 30 weg geschwenkt, der Kontaktierkopf 22 gesenkt und der ausgerichtete Chip gegen das nachgiebige Kontakticrteil 36 geführt und durch Unterdruck gehalten.

Dann wird der Kopf 22 angehoben, das optische 5u Svstern 34 eingeschwenkt und die Einstellvorrichtung in ihre andere Endlage geschoben, so daß eine Substrathallerung 38 in die Achse 30 gestellt ist. Du: Bedienungsperson erblickt den ergriffenen Chip 32 und ein zweites Werkstück, in diesem Fall ein Substrat 40 gleichzeitig durch das optische System 34 und verschiebt die Einstelleinrichtung 26 so, daß ein vorgegebene! Teil des Substrats 40 richtig gegenüber dem Chip 32 ausgerichtet ist; danach wird der Kopf 22 gesenkt und ein Kontaktierdruck ausgeübt, so daß der Chip 32 nachgiebig mit dem ausgerichteten Abschnitt des Substrats" 40 kontaktiert wird (vgl. F ig.4).

Wenn das Kontaktieren vollzogen ist. wird der Kopf 22 angehoben und ein Motor 42 dreht eine Aufwickelrolle 44 ein Stück weit, um das nachgiebige Kontaktierteil 36 ein Stück weiter zu ziehen und dadurch einen Kontaktierstempel, der insgesamt mit 46 bezeichnet ist und mit dem Kontakticrteil 36 zu-

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.amiiKMiwirkt, zu drehen. Die Drehung der Aufwik-Kclrolle 44 wird fortgesetzt, bis ein weiterer Kontakiierstift 48 des Stempels 40 mit der Kontakticrachsc 30 Huchtet.

Dei Motor 42 erzeugt ein praktisch gleichbleibendes Drehmoment, und vortcilhaflcrwcise wird ein üblic'iier Motor mit konstantem Drehmoment verwendet, d. h. ein Motor, bei dem im blockierten Zustand in der Wicklung Vollaststrom fließt. Wird der Motor auf diese Weise betrieben, so wird er jeglichen Durchhang in dem Teil 36 beseitigen und blockiert sein, wenn das Kontaktierteil gespannt ist. Fine Drehung der Aufwickelrolle 44 tritt somit nur ein. wenn der Stempel 46 aus einer seiner acht fluchtend ausgerichteten Kontaktierstellungen freigegeben ist.

Wenn das "IOiI 36 besonders zerbrechlich ist. kann der Stempel 46 unmittelbar angetrieben werden, wobei dann der Motor 42 ausschließlich zum Auffangen des Durchhangs benutzt wird.

Auf die Vorratsrolle 50 ist ein Vorrat von nachgiebigem Kontaktierteil 36 gewickelt, so daß jeweils beim Weiterdrehen der Aufwickelrolle 44 aufeinanderfolgende Abschnitte des Teils 36 mit den aufeinanderfolgenden Spitzen 48 zusammenkommen und damit ein unbenutzter Abschnitt des Teils 36 für jeden neuen Kontaktiervorgang geliefert wird, den die Vorrichtung 20 ausführt.

Der Kontaktierkopf 22 wird im einzelnen in Verbindung mit den übrigen Figuren unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschrieben werden. Die Fig. 2 stellt einen Abschnitt des nachgiebigen Kontaktierlcils 36 dar. wie es von der Vorratsrolle 50 aufbewahrt wird: es besteht aus einem fortlaufend gelochten Streifen aus einem der verschiedenen dafür brauchbaren Werkstoffe, beispielsweise aus einem Streifen von Aluminium 2024. 0.005 /oll (0.125 mm) stark.

Das nachgiebige Kontaktierteil 36 weist zwei Arten von Durchbrechungen auf: Kontaktieröffnungen 52 und Transportöffnungen 54. Die Kontakticröffnungen 52 haben Rechteckform und können einen in F i g. 4 erkennbaren Hauptteil 53 des Chips 32 aufnehmen. Die Transportöffnungen 54 sind rund und liegen zwischen jeweils zwei Kontakticrungsöffnunaen 52: sie bilden einen Teil der Einrichtung, die dazu dienen, mit Hilfe des Kontakticrstcmpels 46 das Teil 36 in eine definierte Lage gegenüber dem Stift 48 zu bringen.

An den Kanten des Teils 36 sind Kerben 56 angebracht, damit die Kanten leichter um die Kanten des Stifts 48 gebogen werden können (F i g. 3).

Die F i g. 1. 2 und 3 verdeutlichen die Beziehungen zwischen dem Teil 36 und dem Kontaktierstempel 46. Die Stifte 48 sind schmäler als das Teil 36, und die Kerben 56 sind gerade so tief, daß ihre innenliegenden Begrenzungen an den äußeren Rändern der Stifte 48 liegen. Die Abschnitte des Teils 36 zwischen den Kerben 56 bilden Lappen 57, die um die Kanten der Stifte 48 gebogen werden können (F i g. 3).

Aus dem Kontaktierstempel 46 vorstehende Sprossen 60 greifen in jeweils eine der Transportöffnungen 54 ein. Der Winkclabstand zwischen den Sprossen 60 und der lineare Abstand zwischen den verschiedenen nffnungcn bewirken, daß die Kontaktieröffnungen 52 zentrisch gegenüber den Kontaktierstiften 48 in ,Y-KiehUing (F i g. 3) ausgerichtet sind.

I ine genaue Ausrichtung jrdes Stifts 48 gegenüber der Kontaktierachse 30 ist für das Arbeiten des Konlakinrknpis 22 uißerordcnllich wichtig und wird einerseits durch Anbringen des Stempels 46 auf einer Welk· 64 bewirkt, die in üblichen, nicht gezeichneten l'räziMon^lagerungen aufgenommen wird, Außerdem wird die Drehbewegung lies Stempels 46 auf genau definierte Schritte von 45 begrenzt.

Die genaue Ausrichtung in V-Richtung (Fig. 3) wird durch das Falzen der 1 appen 57 des Konlaktierteils 36 um die Kanten des Stifts 48 herbeigeführt. Die gefalzten Lappen 57 hallen das Teil 36 sehr

in genau in seiner Lage.

Die Kombination von Falzung der Lappen 57 und Führung der Transportöffnungen 54 hat zur Folge, daß jede Kontaktieriingsöffnung wahrend des Kontaklicrvorgangs genau in der Kontaktierachse liegt.

Der dargestellte spezielle Kontaktieistempel 46 besitzt acht um 45 gegeneinander versetzte Kontaktierstife 48: die F i g. 5 und 6 zeigen, daß nacheinander jeder Abschnitt des Kontaktierteils 36 an einen zugeordneten Kontaktierstift 48 geführt wird, wenn dieser sich in der 3-llhr-Stellung befindet. 1 ine Greif anordnung 62 bewegt sieh am F.nde jedes Drehvorgangs der Aufwickelrolle 44 einwärts und legt die Lappen 57 um die Kanten des Stifts 48 und drückt ferner eine der Transportöflnungen 54 auf eine Sprosse 60. Wenn der in 3-l'hr-Stellime befindliche Stift 48 schließlich bis in eine Stellung auf der Kon t.iktierachse 30 geschaltet ist, wird das Teil 36 wirkungsvoll auf dem Stift gehalten und ist genau ilatauf ausgerichtet.

Der Stempel 46 kannn sich frei drehen, wenn ein Schaltstift 72 vorübergehend von einer Schallplatte 74 abgehoben wird, indem momentan Druckluft in einen üblichen Arbeitszylinder 76 mit Fcdervorbela-Mung geleitet wird, der den Stift 72 von der Platte 74 entfernt. .Die Schaltplatte 74 weist acht genau gebohrte Locher 78 auf, die in ihrem Winkelabstand genau mit den Mittellinien der Stifte 48 übereinstimmen.

Nachdem der Stift 72 aus einem der Löcher 78 herausgenommen ist. beginnt der Stempel 46 sich untc; der auf ihn von dem Kontaktierteil 36 ausgeübten Kraft zu drehen. Die Platte 74 ist mit der Welle 64 starr verbunden, so daß die Platte sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit dreht wie der Stempel

46. Da der Druckluftzylinder 76 nur momentan beaufschlagt worden ist, wird der Stift 72 ' aid wieder unter der Wirkung der in dem Zylinder befindlichen Feder gegen die Platte 74 gedrückt, und wenn sich die nächste Bohrung 78 zu der Stelle bewegt, an der sich ein Stift 72 befindet, greift der Stift in das Loch ein und stoppt die Drehung des Stempels 46 ab.

Der Stempel 46 wird durch Wärmeübertragung von einem Heizkragen 80 erhitzt, der an der Vber gangsfläche 81 durch Federkraft in Kontakt mit dcrr Stempel gehalten wird. Der Heizkragen 80 wird mit tels üblicher Heizpatronen 82 auf der gewünschte! Temperatur gehalten.

Der Kopf 22 ist so eingerichtet, daß an eine Va kuumöffnung 93, die sich am Ende jedes Stifts 48 be findet. Unterdruck gelegt werden kann. Die öffnun gen 93 sind durch radiale Kanäle 94 mit einem (nicr gezeichneten) Mittelkanal verbunden, der die Well 64 der Länge nach durchsetzt. Eine (nicht gezeid nete) Vakuumquelle ist mit der Welle 64 über ei übliches Anschlußstück 95 verbunden. Durch Ai schalten der Vakuumquelle wird an alle öffnung« 93 Unterdruck gelegt. Soll der Unterdruck nur an b stimmten öffnunccn 93 erscheinen, so ist an d

64 eine mit entsprechenden Bohrungen versehene Hülse anzubringen.

Ein mit dem Stift 72 verbundener Nocken 88 betätigt einen Schalter 90. wenn der Schaltstifl in eines der Löcher 78 in der Platte 74 einspringt. Der Schaller steuert ein (nicht gezeichnetes) Ventil, welches Dr,;;klull aiii einen Zylinder 92 gibt, der die drehanordnung 62 in Betrieb setzt.

I's ist zu beachten, daß eine Seile des Teils 36. Wenn sie benutzt wurde, nicht noch einmal verwendet werden kann, jedoch lassen sich mit der anderen Seite des Kontaktierlcils brauchbare nachgiebige Kontaktierungen herstellen. Nach der Verwendung einer vollständigen Lage von der Vorratsrolle 50 !kann daher die Aufwickelrolle 44 als Vorrat verwendet werden, und die andere Seite des nachgiebigen Teils läßt sich für die Herstellung einer weiteren Serie nachgiebiger Kontaktierungen benutzen, so daß das Kontaktierteil 36 vollständig ausgenützt wird.

Anschließend soll ein vollständiger Arbeitszyklus der Vorrichtung in seinen Einzelheiten beschrieben werden.

Nach F i g. I ist der Kontaktierkopf 22 angehoben, und die Einstellvorrichtung 26 ist ausgerichtet, so daß der Chipleller 28 sich auf der Kontaktieraehse 30 befindet. Die Einstellvorrichtung 26 wird von der Bedienungsperson an einem Handgriff 96 verstellt, ι nd einer der auf dem Chipteller befindlichen Chips 32 wird gegenüber der Kontaktieröffnung 52 in dem Abschnitt des nachgiebcn Teils 36 ausgerichtet, der von dem Stift 48 in der (VWhr-Stcllung gehalten wird.

Die Bedienungsperson beobachtet den Chip 32 und die öffnung 52 gleichzeitig mit Hilfe des optischen Systems 34. in dem sich ein üblicher Strahlenteiler 97' befindet, der «leichzeitig ein Bild der ΟΙΪ-nung 52 in der d-Uhr-Stcllung und den auf der KonlakUerachsc 30 befindlichen Chip 32 projiziert, wo-'■ei beide Bilder mittels ,:incs nicht gezeichneten üblichen Mikroskops, das auf den Strahlenteiler eingestellt ist. betrachtet werden können.

Die Bedienungsperson verlagert den Chip gegenüber der Kontakticrachsc 30 durch geeignete Verstellungen der Einstellvorrichtung 26 mittels des Handgriffs 96. Nach erfolgter Ausrichtung wird das optische System hcrausgcschwcnkt. so daß der Weg zwischen dem Kopf 22 und dem Chipteller 28 frei ist: der Kontaktierkopf 22 wird nun von der Bedienungsperson abgesenkt. Der gesamte Kontakticrkopf 22 gleitet bei seiner Auf- und Abbcwegung an Glcitführungen 98.

Wenn das in 6-Uhr-Stellung befindliche nachgiebige Kontaktierteil 36 den in der Kontaktieraehse 30 stehenden Chip 32 berührt, wird über das Anschlußstück 95 Unterdruck an die öffnungen 93 gelegt und dadurch der Chip 32 eng an das Teil 36 gelegt: dann wird der Kopf 22 wieder in die in F i g. 1 angegebene Lage gehoben.

Nun bewegt die Bedienungsperson die Einstellvorrichtung 26 nach links, so daß die Substrathalterung 38 in der Kontakticrungsachse 30 liegt, und das optische System 34 wird in die Kontaktierungsachse 30 geführt; nun können gleichzeitig der aufgenommene Chip 32 und das Substrat 40 betrachtet werden, und mittels des Handgriffs 96 kann das Substrat 40 genau gegenüber dem aufgenommenen Chip 32 ausgerichtet werden. Nach genauer Ausrichtung wird das optische System 34 wieder herausgeschwenkt.

Jetzt wird der Kopf 22 wieder abgesenkt, bis die Anschlußbahnen 100 des Chips 32 ein leitendes EIemenl 102 des Substrats 4(1 berühren (Fig. 4): dann wird auf ilen Kopf 22 eine Kontaktierkraft ausgeübt, indem eine Düsenanordnung 104 betätigt wird, die m!l genau geregeltem Luftdruck einen Arm 106 bewegt, welcher die Kontaktierkraft auf eine Nabe 108 lies Stempels 46 übeltragen kann. Durch Ausüben der KoiUiiktierkraft auf die Nabe 108 wirkt die Krall fast genau in Richtung der Kontaktieraehse 30. dadurch werden vorteilhafterweise mechanische Verbiegungen innerhalb des Kopfs 22 klein gehalten, wodurch wiederum der Chip 32 genauer auf das Substrat 40 gebracht und die Kontaktierung gleichmäßiger ausgeführt werden kann.

Nach dem Kontaktieren der Leiter 100 auf die Lehrelemente 102 wird der Kopf 22 wieder in'die in F i g. 1 gezeichnete Stellung gehoben. Der Hebelarm 106 steht in der gehobenen Lage unter Federdruck, so daß zwischen ihm und der Nabe 108 ein geringer Zwischenraum verbleibt. Dadurch werden Berührungswiderstände vermieden, die anderenfalls während der Drehimg des Stempels 46 eine unerwünschte zusätzliche Spannung in dem nachgiebigen Kontikliertcil 36 hervorrufen könnten.

Dann zieht der Zylinder 76 den Stift 72 aus der Bohrung 78. in der er steckt, und der Motor 42 wird frei und treibt die Rolle 44 an. die natürlich das nachgiebige Teil 36 mitzieht, welches seinerseits den Stempel 46 in Drehung versetzt. Die Rolle 50 ist mit einer (nicht gezeichneten) üblichen Bremsvorrichtuni; versehen, um in dem Teil 36 eine vorgesehene Spannung aufrechtzuerhalten. Die Drehung schreite; fort, bis der Stift 72 in das nächste Loch 78 fällt: jetzt befindet sich der nächste Stift 48 auf der Kontaktierachse 30 in der ft-Uhr-Stellung.

Durch das Eingreifen des Stifts 72 in das Loch 78 wird der Schalter 90 betätigt, der seinerseits den Zylinder 92 auslöst, wodurch die Greifvorrichtung 62 die ihr zukommenden Funktionen ausübt; einen Abschnitt des nachgiebigen Teils 36 in der 3-Uhr-Stcllung mit dem Stempel 46 in Verbindung zu bringen.

Eine genaue Beschreibung der Arbeitsweise der

Greifvorrichtung 62 wird nun an Hand der F i g. 5 bis I I gegeben. Die auf einem Träger 109 angebrachte Greifvorrichtung 62 besieht aus einer insgesamt mit 110 bezeichneten, mit einem Stift zusammenwirkenden und einer insgesamt mit 112 bezeichneten, mit einer Sprosse zusammenwirkenden Vorrichtung. Unter der Wirkung des Zylinders 92 bc-

wegt sich die Vorrichtung 1Ϊ0 einwärts in Richtung auf den Stift 48, der in der 3-Uhr-StelIung steht.

Die mit dem Stift zusammenwirkende Vorrichtunj 110 weist zwei seitlich stehende Organe 114 und eit mittleres Organ 116 auf. Das mitttlere Organ IK läßt sich in Längsrichtung bezüglich der seitliche! Organe 114 gegen die Wirkung einer Feder 118 be wegen.

F i g. 9 zeigt die Vorrichtung 110 in vollständig zu

rückgenommener Lage. In dieser Stellung haben di Enden der beiden seitlichen Organe 114 und de mittleren Organs 116 praktisch gleichen Abstand vo dem Stift 48.

Fig. 11 stellt die Phase dar, in der die Vorricr tung 110 die Zusammenführungsbewegung beginn Das mittlere Organ 116 führt das nachgiebige Teil 3 gegen die Spitze 48, aber die Feder 118 ist noch gi streckt. Mit der Fortsetzung der Bewegung der Vo richtung 110 wird das Mittelorgan 116 angehsHe

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aber die Seitenorganc 114 bewegen sich weiter und richtung zwischen dem Chip und dem Substrat 40 ergreifen die Lappen 57 des biegsamen Teils 36 an. die forderlich.

an dem Stift 48 überstehen, und klappen sie um die Da das nachgiebige Teil 36 zwischen dem Chip 32 Kanten des Stifts (Fig. 10). Ein Abstandshalter 119 und dem Stift 48 steht, veranlaßt es einen Wärmebegrenzt den Weg der Seitenorganc 114 und über- 5 übergang, wodurch die Chip-Temperatur unter der trägt die Kraft ties Zylinders 92 auf das Mittel- Stift-Temperatur liegt. Zwar sollte die Stift-Tempcorgan 116. Die Seitenorganc besitzen eine aus- ratur so hoch wie möglich liegen, die Chip-Tempegcformte öffnung, die das Gleiten über die Lappen ratur sollte jedoch 370 C nicht überschreiten.
57 erleichtert. Beim Ί hcrmokompressions-Kontakticrcn liegt im

Zugleich mit der Einwärtsbewegung der mit dem io allgemeinen die sogenannte Grenzschichttemperatur. Stift zusammenwirkenden Vorrichtung 110 drückt d.h. die Temperatur, die sich in den Anschiußbahdie mit den Sprossen zusammenwirkende Vorrich- nen ergibt, die zwischen dem nachgiebigen Teil und tung 112 einen Abschnitt des nachgiebigen Teils 36, dem Substrat beim nachgiebigen Kontaktieren gein dem sich eine der Transportöffnungen 54 befindet. preßt werden (sowie zwischen einem Kontaktierslift über eine der Sprossen 60. Die Vorrichtung 112 be- 15 und dem Substrat im Falle des üblichen l'.ard-tipsteht aus einem Block aus Tetrafluoräthylen oder Kontaktierens) vorzugsweise im Bereich von 240 bis einem ähnlichen Kunststoff, in dem ein seitlicher Ka- 300 C. Es wurde auch festgestellt, daß beim nal 120 ausgespart ist, der gerade so breit ist. daß er hard-tip-Kontaktieren eine Temperatur des Stifts von das nachgiebige Teil 36 der Breite nach aufnehmen etwas unter 370 C, die für den Halbleiterchip maxikann, »ο mal zulässige Temperatur, nicht zum Erreichen der

Die Vorrichtung 112 läßt sich auf zwei Tragzapfen erforderlichen Grenzschichttemperatur ausreicht.

122 verschieben. Aus jeder Seite der Seitenorganc und daß es dahei erforderlich ist, entweder außer

114 stehen Stiftnocken 124 nach oben vor. In der dem Stift auch das Substrat zu erwärmen, um ausrei-

Vorrichtung 112 sind öffnungen 126 vorgesehen, die chende Wärmeenergie zur Aufrechterhaltung einer

diese Stiftnocken 124 aufnehmen. Wenn die Seiten- 25 zweckmäßigen Grenzschichttemperatur bereitzustel-

organe 114 sich in der Waagerechten bewegen, über- !en, oder mit außerordentlich hoher Kontaktieruims-

tragen die Stifte 124 eine horizontale Kraftkompo- pressung zu arbeiten, um diese nötige Gren/schieht-

nente auf die Vorrichtung 112. Die Tragzapfen 122 temperatur zu erreichen.

stehen während der Tätigkeit der Greifvorrichtung Wenn das nachgiebige Teil 36 an den Stift 48 her- 62 unter dem gleichen Winkel zur Kontaktierachse 30 angebracht wird, kann die Stifttemperatur über 30 wie die Sprossen 60. Eine auf die Vorrichtung 370 C erhöht werden, denn weil das Teil 36 als 112 ausgeübte Horizontalkraft läßt daher die Vor- wärmei-bführendes Element wirkt, bleibt die Chiprichtung eine Bahn durchlaufen, die parallel zu der Temperatur unter der kritischen Grenze von 370 C. Richtung der Sprossen 60 liegt, mit denen sie zusam- Wird der Stift 48 auf das Substrat 40 mit zwischenmenarbeitet. Die Vorrichtung 112 läuft so weit hin- 35 liegendem Teil 36 gedrückt, läßt sich die erforderunter auf die Sprossen 60. daß die Transportöffnimg liehe Grenzschichttemperatur ohne zusätzliche Ervollständig auf die Sprosse geschoben wird; ein Ab- wärmung des Substrats 40 und ohne übermäßige Standsstück 119 begrenz» die Bewegung, und das Kontakticrungsprcssung erzielen,
nachgiebige Teil 36 nimmt eine praktisch tangentialc Die Erfindung wird vorzugsweise für keramische Endstellung ein. Eine übermäßige Bewegung der 40 oder Glas-Substrate angewandt. Derartige Substrate Vorrichtung 112 nach innen würde das nachgiebige sind sehr empfindlich gegenüber Erwärmung und Teil 36 unzulässig hohl liegen lassen. Eine Ausnch- übermäßigen Druck.

mung 127 gestattet der Sprosse 60 ein Eintauchen Ferner ist darauf hinzuweisen, daß das Falzen der

mit Spiel in die Vorrichtung 112. Lappen 57 um den Stift ein Kontaktieren erlaubt.

Mit dem Zurücklaufen des Zylinders 92 kehren 45 wenn auf einem Substrat mehrere Chips eng ncben-

die Vorrichtungen 110 und 112 unter der Wirkung einander liegen. Das nachgiebige Teil, das in F i g. 2

der Federn 118 und 128 in ihre Ausgangslage zu- dargestellt ist, läßt sich leicht in einem üblichen

rück. Wenn die Grcihorrichtung 62 wieder in der Stanzvorgang herstellen, weil zwischen der Kontak-

Ausgangslage ist. kann der Stempel 46 sich, durch tieröffnung 52 und dem Außenrand des nachgiebigen

die Vorrichtung 62 unbehindert, frei drehen. 50 Streifens 36 ausreichend Material, mehr als 0.015

Die Arbeitsweise der Vorrichtung 20 ist unter der Zoll (0,4 mm), stehenbleibt.

Voraussetzung beschrieben worden, daß einzelne Zwar ist die Erfindung an Hand eines Beispiels

Chips 32 mit integrierten Schaltungen mit einem beschrieben, bei dem nur jeweils ein Chip kontaktiert

nachgiebigen Teil 36 unmittelbar vor dem Kontaktie- wurde; es können jedoch auch Stifte vorgesehen wer-

ren mit dem Substrat 40 verbunden werden sollen. 55 den. mit denen Abschnitte von nachgiebiger Streifen

Man kann aber auch die Chips 32 an dem nachgiebi- mit mehr als einer Kontaktieröffnung behandelt wer-

een Teil 36 anbringen, bevor dieses auf die Vorrats- den. Diese Mehrfachöffnungen könnten dann mit

rolle 50 gewickelt wird. In diesem Fall würde mit je- einer Mehrzahl von Chips besetzt werden und alle

der Drehbewegung des Stempels 46 einer der Chips Chips könnten gleichzeitig mit einem einzigen Hub

32 in Kontaktierlage sein, und es wäre nur eine Aus- 60 des Kontaktierkopfs kontaktiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kaliv ei schweißen (TeM-köiperveischweißung) eines ersten Werkstückes auf einem /weien Werkstück, mit einem, gegebenenfalls erwärmten Schweißstempel. mit einer Ausrichtvorrichtung der Werkstücke auf die Schwenkachse, mit einer Antriebsvorrichtung des Schueiüsiempds entlang der Schweißachse zur Ausübung des Schweißdruckes /.wischen den beiden Werkstücken, dadurch gekcnn-/ e i c h net, daß Einrichtungen (42, 44, 50, 62) vorgesehen sind, um jeweils ein Teilstück des nachgiebigen Mediums (36) zum Eingriff mit dem Schueißsiempel zu hrinuen, bevor die Antriebsvorrichtung des Schweißstempels zur Durchführung der Testkörperverschweißung in Gang gesetzt wird, und daß der Eingriff des nachgiebigen Mediums an den Schweißstempel derart ist, uaß der Schweißdruck von dem Schweißstempel über das Medium auf die Werkstücke (32. 40) übertragen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstempel aus einer Gruppe von Kontaktierungsstiften (48) besteht, die an einem Revolver (46) angebracht sind, der mittels eines Antriebes (42. 72, 74, 76) schrittweise weitergedreht werden kann, so daß die Kontaktierungsstifte (48) nacheinander entlang der Schweißiichse (30) als Schweißstempel zur Wirkung kommen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Koma! tierungsstifte (48) von dem Revolver (46) radial nach außen vorstehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Kontaktierungsstiften (48) jeweils ein Förderstift (60) zur Zusammenarbeit mit dem nachgiebigen Medium (36) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteeinrichtung (93) das erste Werkstück (32) vor der Festkörperverschvveißung an die Eingriffsstelle des nachgiebigen Mediums (36) hält.

(■>. Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsstelle des nachgiebigen Mediums (36) eine Aussparung (52) aufweist, und daß die Halteeinrichtung (93) mindestens einen in einem Kontakticrungsstift angebrachten L'nterdruckkanal (94) aufweist, so daß bei Hersteilung eines Unterdrucks das erste Werkstück (32) gegen die Aussparungsstelle b/w. die Eingriffsstelle des nachgiebigen Mediums gezogen wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis ti. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (62) /um in Eingriffbringen des nachgiebigen Mediums (36) mit dem zugehörigen Kontaktierungsstift (48) im Hinblick auf Falzung eines Lappens (57) des nachgiebigen Mediums (36) um eine Kante des Stiftes (48) ausgebildet ist.

S. Verfahren zum Kaltverschweißen (Festkörperverschvveißung) zweier Werkstücke, mit folgenden Merkmalen: die Werkstücke werden auf' eine Schweißachse ausgerichtet: ein Schvveißstempel wird entlang der Schweißachse bevsect. um Schweißdruck mittels eines dazwischengelegten, nachgiebigen Mediums auf die Werkstücke auszuüben; gekennzeichnet durch ein Teilstück des nachgieben Mediums (36) wird zunächst an dem Kaltschweißstempel (48) zum Eingriff gebracht (vorübergehend angeheftet) und erst dann wird die Schvveißbewegung ausgeführt.

y. Verfahren nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Werkstück (32) vor der Festkörperverschvveißung auf die Eingriffsstelle des nachgiebigen Mediums (36) gesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch'λ dadurch gekennzeichnet, daC die Eingriffsstellc des nachgiebigen Mediums (36) durchbrochen (52) ist und daß-das erste Werkstück (32) gegen die Eingriffsstelle des nachgiebigen Mediums (36) gehalten wird, indem der Luftdruck in einem Kanal (94) des Stempels, bzw. Kontaktierungsstiftcs (48) und damit an dessen Ausmündung (93) erniedrigt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstempel zu einer Gruppe von Kontaktierungsstiften (48) gehört, die von einem drehbaren Revolver (46) aus radial nach außen vorstehen, daß ferner auCeinanderfolgende Abschnitte des nachgiebigen Mediums (36) mit aufeinanderfolgenden Kontaktierungsstiften (48) zusammengeführt werden, wobei der Revolver (46) schrittweise gedreht wird,-um die aufeinanderfolgenden Kontaktierungsstifte und die zugehörigen Eingriffsstcllen des nachgiebigen Mediums in Richtung der Schweißachse (30) zu schwenken, so daß die Festkörperverschvveißung zwischen aufeinanderfolgenden ersten Werkstücken (32) und aufeinanderfolgenden zweiten Werkstücken (40) durchgeführt werden kann.

12. Verfahien nach einccn der Ansprüche 8 bis 11. dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Eingriffsstclle des nachgiebigen Mediums (36) die Falzung mindestens eines Lappens (57) um den Rand des zugehörigen Kontaktierungsstiftes (48) gehört.

13. Miteinander kaltverschvveißtc Werkstücke, erhaltlich nach einem der Ansprüche 8 bis 12.