DE2352113A1 - Maschine zum automatischen herstellen von halbleiterbauelementen - Google Patents

Maschine zum automatischen herstellen von halbleiterbauelementen

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DE2352113A1 DE19732352113 DE2352113A DE2352113A1 DE 2352113 A1 DE2352113 A1 DE 2352113A1 DE 19732352113 DE19732352113 DE 19732352113 DE 2352113 A DE2352113 A DE 2352113A DE 2352113 A1 DE2352113 A1 DE 2352113A1
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Description

PATENTANWÄLTE dOOd I id
KLAUS D. KiRSCHNER DR, WOLFGANG DOST
DIPL.-PHYS1KER DIPU-CHEMiKER
D-8000 MÜNCHEN Z
BAVAR1ARINQ 3S Unser Zeichens
Ourreieranoei H 4'31 K/Rf
Datum: 16« 10. 1973
Eggert Herrmann, 8035 Gauting, Waldpromenad©
Maschine sum automatischen Herstellen von Halbleiterbauelementen
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum automatischen Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbesondere zum Befestigen von Yerbindungsdrähten an den Anschlußstellen eines Halbleiterkristalls und des den Kristall tragenden Leadfram©s, mit einem höhenverstellbaren Arbeitskopf, der eine Einrichtung zum Anbringen der Yerbindungsdrähte an dem Kristall und dem Leadframe aufweist, mit einer ersten, programmgesteuerten Antriebseinrichtung für das Verfahren des Arbeitskopfes zu den Arbeitspunkten auf dem Kristall, einer zweiten, programmgesteuerten Antriebseinrichtung für das !erfahren des lrbeits-»_ kopfes su den Arbeitspunkten auf dem Leadframs usdL einer Kristall-Justiereinrichtung sum Einstellen d®r relativen Seitealsge zwischen der ersten Antriebseinrichtung uad d@m Kristallο
Aus der DT-OS 2 114- 496 ist eine Haschine zum Befestigen der bindungsdrähte an den Anschlußstellen eines H&rblsifcerb&m©!
einer gegenüber dam Halbleiterbauelement und dem G-eMniss hohen· Verstellbar©!! Srafetfiitaiaxago-. durch di@ ©ia Bsmfet WQSfg,
und mit einem parallel zur Ebene des Halbleiterbauelementes in zwei Dimensionen verstellbaren Träger, der entweder das Gehäuse mit dem Halbleiterbauelement oder die Drahtführung trägt, bekannt, die gekennzeichnet ist durch einen schrittweise in aufeinanderfolgende EastStellungen fortschaltbaren Programmträger, der Führungsteile aufweist, die mit einem komplementären Führungsteil an einem mit dem verstellbaren Träger verbundenen Mitnehmer zusammenwirken und so angeordnet sind, daß in Jeder fiaststellung ein Führungsteil des Programmträgers von einem ortsfesten Bezugspunkt in einem Abstand liegt, der nach Größe und Richtung in einer bestimmten Beziehung zu dem Abstand einer Anschlußstelle von einem Bezugpunkt des Gehäuses des Halbleiterbauelementes steht. Die Programmträger bei dieser Maschine sind starre Lochscheiben, in die die Führungsteile in Form von Kegelbohrungen eingearbeitet sind. Diese Programmscheiben bilden zusammen mit je einem Schrittschaltwerk die Antriebseinrichtung für das Verfahren des Arbeitskopfes (Drahtführung) zu den Arbeitspunkten auf dem Kristall bzw. für die Antriebseinrichtung für das Verfahren des Arbeitskopfes zu den Arbeitspunkten auf dem Leadframe (Gehäuse). Die Einstellung eines Bezugspunktes auf dem Halbleiterelement (Kristall) auf den Ausgangspunkt der Antriebseinrichtung für die Bewegung der Drahtfünrung zu den Arbeitspunkten auf dem Kristall erfolgt dadurch, daß das Halbleiterelement mit dem Gehäuse auf einem Kreuztisch montiert ist, so daß die beiden Punkte zur Deckung gebracht werden können«. Nach dieser Justierung läuft das Programm für die Arbeitspunkte auf dem Halbleiterelement sowie das Programm für die Arbeitspunkte'auf dem Gehäuse selbsttätig ab.
Der hauptsächliche Mangel dieser bekannten Maschine liegt in der Verwendung der Programmscheibe!!, um die Drahtführung nach dem vorgegebenen. Programm zu bewegen» Eine bestimmte Programmscheibe ist nur für ©inen einzigen vorgegebenen Typ von Halbleiterelementen 'jsrwendösr«, Bles bedeutet, daß für Jeden Tgrp ¥on Halbleiterelement^--; der auf der ffaseliis.© vorarbeitet werden solls und auch für geringfügig abgeändert© farianten ©ines fypes vcn Halbleiterelement jeweils ein© eig@n© Programmscheibe angefertigt werden
muss, was mühsam und kostspielig ist. Die Verwendung der Programmscheiben in den Antriebseinrichtungen ist ferner ein Grund dafür, daß eine Justierung der Winkellage des Halbleiterelementes im Bezug auf den durch die Programmschaltung vorgegebenen Bewegungsablauf bei dieser Maschine nicht oder nur mit einem erheblichen konstruktiven Mehraufwand möglich ist. Da die Möglichkeit für die Einstellung der Winkellage zwischen Halbleiterelement und Antriebseinrichtung fehlt, ergibt sich entweder ein großer Prozentsatz an Ausschuss, da größere Halbleiterelemente (Durchmesser etwa 2 mm) bereits bei einer winkelmäßigen Fehlausrichtung von etwa einem halben Grad und kleinere Halbleiterelemente (Durchmesser etwa 1 mm) bei einer winkelmäßigen Fehlausrichtung von mehr als ein Grad nicht mehr bearbeitet werden können, oder es .muss eine verhältnismäßig aufwendige Einrichtung vorgesehen sein5 um die Halbleiterelemente innerhalb der angegebenen Grenzen winkelmäßig genau auf dem Gehäuse zu befestigen, bevor die Yerdrahtung durchgeführt wird. Schliesslich besteht noch ein Nachteil der Verwendung von Programmscheiben in den Antriebseinrichtungen darin, daß allein zur Darstellung des Programms eines verhältnis große,Masse durch Druckluft-Stellmotoren bewegt werden muss, was sich nachteilig auf die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine auewirkt.
Durch die Erfindung soll eine verbesserte Maschine der eingangs genannten Art geschaffen werden, die insbesondere in einem größeren Bereich der winkelmäßigen Fehlauorichtung zwischen Kristall und Leadframe noch verwendbar ist, ohne daß dieser Vorteil durch einen übermäßigen Konstruktionsauf-Wand in der Mechanik erkauft wird.
Die erfindungsgemäße Maschine ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß eine Leadframes-Justiereinrichtung zur Einstellung der relativen Winkellage zwischen der ersten Antriebseinrichtung und dem Kristall sowie zwischen der zweiten Antriebseinrichtung und dem Leadframes vorgesehen ist, und daß die Programmsteuerung der
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Äntriebseinrichtungen numerische Steuerungen mit umprogrammierbaren Festwertspeichern aufweisen. Da bei der erfindungsgemäßen Maschine die Programmsteuerung von den Antriebseinrichtung getrennt vorgesehen ist, ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Leaaframes-Justiereinrichtung ohne übermäßigen Bauaufwand vorzusehen,
Es ist vorteilhaft, wenn die erste Antriebseinrichtung zwei Schrittmotoren aufweist, die nach dem zugehörigen Programm der numerischen Steuerung den beweglichen Teil eines Kreuztisches antreiben, wobei der bewegliche Teil des Kreuztisches während der Arbeitsphasen,in denen Verwendungen zwischen Draht und Kristall hergestellt werden, mit dem Arbeitskopf gekoppelt ist, Vorzugsweise ist zur Kopplung des beweglichen Teiles des Kreuztisches a.n dem Arbeitskopf an dem beweglichen Teil ein Schwenkarm ait einem JFühruagsteil befestigt, der bei Verschwenkung des Schweafcaraes in eine entsprechende !Führung an den Arbeitskopf eingreift» In einer einfachen Ausführung kann der Führungsteil ein Kegel und die !Führung eine Kegelbohrung sein» Durch diese Ausgestaltung der Antriebseinrichtung ergibt sich eine besonders günstige Möglichkeit«, die Programminformation der Programmsteuerung in eine mechanische Bewegung des Arbeitskopfes umzusetzen« Dabei ist ferner vorteilhaft, daß die Bewegungen des Arbeitskopfes aufgrund des Schrittmotor-Antriebs und der geringen«, su bewegenden Masse schnell und exakt durchgeführt werden können (nur 0,5 see für ein Arbeitsspiel).
entsprechenden Gründen ist es weiter bevorzugt, daß die zweite Arbeitseinrichtung ebenfalls swei Schrittmotoren aufweist, die nach dem zugehörigen Programm der numerischen Steuerung den beweglichen Teil eines zweiten Kreuztisches antreiben, wobei der bewegliche Teil des zweiten Kreuztisches während der Arbeitsphasen, in denen Verbindungen zwischen Draht und Leadframe hergestellt werden, mit dem Arbeitskopf gekoppelt ist. Zur Kopplung des beweglichen Teils des zweiten Kreuztisches an dem Arbeitskopf ist an dem beweglichen Teil vorzugsweise ein
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Schwenkarm mit einem Führungsteil mechanisch gekoppelt, der "bei Verschwenkung des Schwenkarmes in eine entsprechende Führung an dem Arbeitskopf eingreift. Auch hier können in einer einfachen Ausführung der Führungsteil ein Kegel und die Führung einer Kegelbohrung sein. Da die zweite Antriebseinrichtung mit Ausnahme einer noch zu erwähnenden Modifikation wie die erste Antriebseinrichtung aufgebaut ist, werden im wesentlichen die gleichen Vorteile erzielt»
Bei der zweiten Antriebseinrichtung ist bevorzugt, daß die mechanische Kopplung zwischen dem beweglichen Seil des zweiten Kreuztisches und dem Schwenkarm einen dritten Kreuztisch aufweist 5 dessen beweglicher Teil den Schwenkarm trägt und von denbeweglichen Teil des zweiten Kreuztisches mitgenommen wird» Durch diese Ausgestaltung ist es in vorteilhafter Weise möglich, den in der zweiten Antriebseinrichtung vorgesehenen Schwenkarm genauso klein zu halten wie den in der ersten Antriebseinrichtung vorgesehenen Schwenkarm., Ohne die Zwischenschaltung des dritten Kreuztisches müsste nämlich der der zweiten Antriebseinrichtung vorgesehene Schwenkarm aus baulichen Gründen, die noch im Zusammenhang mit der Leadframe-Justiereinrichtung beschrieben werden, größer ausgeführt werden als der in der ersten Antriebseinrichtung vorgesehene Schwenkarm. Ein größerer Schwenkarm könnte sich Jedoch wieder auf die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine auswirken.
Um die programmgesteuerte Bewegung in einer horizontalen Ebene ausführen zu können, ist der Arbeitskopf vorzugsweise an einer an einem, horizontalen Kreuztisch montierten Trägerplatte angeordnet, die die Führungen bzw. Kegelbohrungen enthält. Um den Arbeitskopf auf den Kristall bzw. den Leadfräme absenken und von diesen wieder abheben zu können, ist vorzugsweise zwischen der Trägerplatte und dem Arbeitskopf eine vertikale-Führung, vorzugsweise eine Längsführung mit Kugellagerung, vorgesehen.
Zur Verschwenkung der Schwenkarme und zur Ausführung der auf-
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wärts- und abwärtsgehenden Arbeitsbewegung des Arbeitskopfes ist in der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine eine Nockensteuerung vorgesehen«
Die Nockensteuerung kann zwei erste, schwenkbar gelagerte Doppelarmhebel aufweisen, deren eine Enden mit je einer von einem Motor angetriebenen Nockenscheibe zusammenwirken,, während die anderen Enden der Doppelarmhebel die Arbeitsbewegung von je einem der Schwenkarme steuern. Vorzugsweise werden die Schwenkarme durch die Doppelarmhebel in solch einer Richtung bewegt, daß die Führungsteile aus den Führungen herausgehoben werden, während die Schwenkarme in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung, bei der die Führungsteile in Eingriff mit den Führungen gebracht werden, durch Federn vorgespannt sind. Bis Schwenkarme sind, wie bereits erwähnt, der ersten bzw«, der zweiten Antriebseinrichtung zugeordnet«, Sie werden durch die Doppelarahebel abwechselnd in der Weise betätigt, daß die Kopplung zwischen der jeweiligen Antriebseinrichtung und dem Arbeitskopf hergestellt bzw. aufgehoben wird. Bei dieser abwechselnden Ankopplung der Antriebseinrichtungen an dem Arbeitskopf ist es möglich, während der Herstellung der Verbindung zwischen Draht und Kristall durch die Stellmotoren der zweiten Antriebseinrichtung den nächsten Arbeitspunkt auf dem Leadframe anzufahren, oder während der Herstellung einer Verbindung zwischen Draht und Leadframe durch die Schrittmotoren der ersten Antriebseinrichtung den nächsten Arbeitspunkt auf dem Kristall anzufahren.
Vorzugsweise sind zwischen den Doppelannhebeln und den Schwenkarmen Stellschrauben vorgesehen, um die Anhebung der Schwenkarme einstellen zu können. Die. Schwenkarme sollen durch die Doppelarmhebel möglichst nur so weit angehoben werden, daß der Führungsteil, der gerade aus der zugehörigen Führung herausgehoben ist, nicht mit seiner Führung in Berührung kommt, wenn der andere Führungsteil in Eingriff mit dessen Führung gebracht wird. Die AnHebung, die sich aus dieser Bedingung ergibt, erhält in gewisser Weise von den Gegebenheiten bei dem gerade verarbeiteten
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Kristall- bzw. Leadframetyp abo Durch die Stellschrauben wird dieser Tatsache in vorteilhafter Meise Rechnung getragen.
Die Nockensteuerung kann des weiteren zwei aweite, schwenkbargelagerte ..Doppelarmhebel aufweisen, deren eine Enden mit ge einer von dem Motor angetriebenen Nockenscheibe zusammenwirken, während die anderen Enden der Doppelarmhebel die aufwärts- "buw. abwärtsgehende Bewegung des Arbeitskopfes steuern,, Vorzugsweise ist zwischen dem Ende des Doppelarmhebels sum Anheben des Arbeitskopfes und dem Teil des Arbeitskopfes, mit dem dieser Doppelarmhebel zusammenivirkt, eine Stellschraube vorgesehene Zwischen dem Ende des Doppelarmhebels sum Niederdrücken des Arbeitskopfes ist vorzugsweise eine Feder vorgesehen, die bei . der Herstellung einer Verbindung zwischen dem Draht und dem Leadframe zusätzlich zu dem Eigengewicht des Arbeitskopfes wirk-. sam ist. Bei der Herstellung einer Verbindung zwischen dem Draht und dem Kristall ist demgegenüber im iflesentliclien nur das Eigengewicht des Arbeitskopfes wirksam= Diese Ausgestaltung hat daher den Vorteil, daß entsprechend der verschiedenen mechanischen Belastbarkeit des Leadframes und des Kristalls di© Yerbindungen mit unterschiedlicher Kraft., doko- mit ©iatr g@3?iEg@r©n. Kraft bei dem Kristall, hergestellt werden können*
In einer bevorzugten Ausführungsform dar erfindungsgaaäßen Haschine weist die Kristall-Justiereinrichtung zur Einstellung des Bezugs-Nullpunktes des programmierten Bewegungsablaufs der ersten Antriebseinrichtung auf einen definierten Bezugspunkt des Kristalls einen fünften Kreuztisch auf, dessen bex^eglicher Teil durch einen Manipulator von Hand verschiebbar und festlegbar ausgebildet ist und die Schrittmotoren der ersten Antriebseinrichtung trägt. Je nach der seitlichen Versetzung des Kristalls wird daher an den Schrittmotoren der ersten Antriebseinrichtung eine entsprechende Vorgabe eingestellt. Der Kristall wird bei diesem Justiervorgang nisht bewegte
Zum Festlegen des beweglichen Teiles des fünften Kreuatisches nach der Einstellung der Kristall-Justiereinrichtung ist vor-
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zugsweise ein Haltemagnet vorgesehen, der mit einem an dem mechanischen Yerbindungszug zwischen dem fünften Kreuztisch und dem Manipulator befestigten Bremsteil zusammenwirkt.
lach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Leadframe-Justiereinrichtung zur Einstellung der Winkellage des Kristalles derart, daß die Bezugsachsen des Kristalles mit den Bezugsrichtungen der Schrittmotoren der ersten Antriebseinrichtung zusammenfallen, und zur Einstellung der zweiten Antriebseinrichtung auf die bei Drehung des Kristalls ebenfalls verdrehte Winkellage des Leadframes einen Drehtisch für den mit dem Kristall versehenen Leadframe und eine Einrichtung auf, die die als ganzes drehbar gelagerte, zweite Antriebseinrichtung (zweiter Kreuztisch und zugehörige Schrittmotoren) um gleiche Winkelbeträge mit dem Drehtisch mitdreht. Nach Betätigung der Kristall-Justiereinrichtung und der Leadframe-Justiereinrichtung .ist daher dafür gesorgt, daß die Programme für die Arbeitspunkte auf dem Kristall und die Arbeitspunkte auf dem Leadframe für einen bestimmten Typ .von Halbleiterelement immer gleich, d.h. ohne Korrekturen für die seitliche fersetzung oder unterschiedlich© Winkellage'zwischen Kristall und Leadframe ablaufen können.
lach einer bevorzugten Ausfüiirungsform der Leadframe-Justiereinrichtung ist an dem Drehtisch eine mit einem Manipulator durch ein Gestänge verbundene Hebelplatte befestigt, die ihrerseits mit einem Gestänge mit einem Hebel verbunden ist, der drehfest an einer drehbar gelagerten Drehsäule befestigt ist, die die zweite Antriebseinrichtung trägt, wobei die wirksamen Längen der. Hebelarme an der Hebelplatte und an dem an der Drehsäule befestigten Hebel gleich groß sind. Damit ist sichergestellt, daß die zweite Antriebseinrichtung, die für die Arbeitspunkte auf dem Leadframe zuständig ist, um die gleichen Winkelbeträge wie der Leadframe auf dem Drehtisch mitgedreht wird.
Zum Festlegen der Leadframe-Justiereinrichtung nach dem entsprechenden Justiervorgang ist vorzugsweise ein Haltemagnet vor-
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gesehen, der mit einem an dem mechanischen Verbindungszug zwischen dem zweiten Kreuztisch und dem Manipulator befestigten Bremsteil zusammenwirkt.
Das Gestänge zwischen Manipulator und Hebelplatte weist vorzugsweise einen Hebel an dem Manipulator und eine an diesem und an der Hebelplatte'drehbar angelenkten Stange auf, während das Gestänge zwischen der Hebelplatte" und dem an der Drehsäule befestigten Hebel eine an ihren beiden Enden drehbar angelenkte Stange aufweist.
Der Manipulator für die Kristall-Justiereinrichtung und der Manipulator für die Leadframe-Justiereinriehtung ist vorzugsweise zu einem einzigen Manipulator zusammengefasst«, Dieser Manipulator kann eine an dem Griff entgegengesetzten Ende dreh- und schwenkbar gelagerte Stange aufweisen, wobei zwischen den Enden der Stange der Hebel für die Verbindung zur Hebelplatte drehfest montiert und das eine Ende einer Führungsstange dreh- und schwenkbar gelagert ist, die drehfest über eine Führungssäule mit dem bext?eglichen Teil des fünften Kreuztisches verbunden ist« Es ist so in einfacher V/eise möglich, die Kristall-Justiereinrichtung und die Leadframe-Justiereinriehtung von einem Manipulator aus zu bedienen*
Vorzugsweise iveist die Programmsteuerung ein Kodiersteckfeld auf, das die Information über die Schrittzahl und Drehrichtung jedes der Schrittmotoren enthält und durch Impulse abgefragt wird, die von einer Programmwelle ausgelöst werden. Das Kodiersteckfeld kann eine an sich bekannte, aus kodierbaren Schaltkörpern zusammengesetzte Verdrahtungsmatrix aufweisen, in der durch Einsetzen von Programmsteckern ein festes Programm einstellbar ist. Solche Kodiersteckfelder eignen sich besonders für numerische Steuerungen, weil sie einfach zu handhaben, robust aufgebaut und leicht umprogrammierbar sind. Bei Änderung des Programms, beispielsweise bei Verlegung eines Arbeitspunktes auf dem Kristall,-•ist es lediglich erforderlich, die Schaltkörper für die Schrittzahlen der Schrittmotoren auszutauschen, mit denen der neue Ar-
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beitspunkt sowie der dem neuen Arbeitspunkt in dem Programm folgende Arbeitspunkt angefahren werden.
Die Programmstecker eines festen Programmes können in an sich bekannter Weise auf einer Speicher!olie enthalten sein, wobei das Programm als ganzes abnehmbar und austauschbar ist. Mit solchen durch die Programmstecker programmierten Speicherfoiien kann ein Vorrat von Festwertprogrammen zusammengestellt werden, wobei jedes Programm einen bestimmten Typ von Halbleiterelement ent- ■ - . spricht. Durch einfaches Austauschen der Speicherfolien wird die Maschine auf einen anderen Halbleiterelementtyp umprogrammiert. Dieses Programmiersystem ist ersichtlich wesentlich besser zu handhaben und variabler als die Programmeinrichtung bei der oben erwähnten, bekannten Maschine (DT-OS 2 114 696).
Vorzugsweise trägt die Programmteile Schaltstücke, die bei Drehung der Programmwelle mit Nahrungsschaltern zusammenwirken, deren Signale in einem elektronischen Impulsgeber in Impulse, die die Weiterschaltung beim Abfragen des Kodierstückfeldes auslösen, umgesetzt werden und im übrigen zur - Steuerung weiterer elektrischer Einrichtungen der Maschine verwendbar sind. Vorzugsweise wird die Programmwelle von dem Schrittmotor angetrieben, der auch zum Antrieb der Nockensteuerung' dient. Damit ist eine genaue Synchronisierung zwischen dem Programm der numerischen Steuerung, der Steuerung weiterer elektrischer Einrichtung der Maschine," z.B. der Haltemagnete in den Justiereinrichtungen, und der Nockensteuerung für die Ankopplung der Antriebseinrichtungen an den Arbeitskopf sowie die Bewegung des Arbeitskopfes sichergestellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
.Fig. 1 eine zum Teil schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Maschine, wobei zur Vereinfachung einige Teile weggelassen sind; •Fig. 2 eine teilweise schematische Frontansicht der erfindungsgemäßen Maschine in teilweise demontiertem
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Zustand;
Fig. 5 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Maschine §
Fig. 4 eine Draufsicht auf die wesentlichen Teil© der Kristall-Justiereinriehtung und der Leadframe-Justiereinrichtung\
Fig. 5a und 5b Blockschaltbilder der numerischen Steuerung
der erfindungsgemäßen Maschine„ wobei die Figuren an • den Punkten A, B, C und D aneinander anschließen ξ
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Seils des Kodiersteckfoldesj das in der numerischen Steuerung verwendet wird°5 und
Fig. 7 einen Abschnitt einer Speicherfolie mit den Schaltkörpern sur Steuerung von Sehrittz&hl und Bewegungsrichtung der Schrittmotoren in dar srfindungsgemäßen Maschine <>
Nach Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Maschin© ©in® Grundplatte G- und eine Montageplatte M auf, die auf Säulen S auf der Grundplatte G montiert ist» Auf der Montageplatte ist die erst© Antriebseinrichtung bestehend aus den Schrittmotoren 2, 4 und den ersten Kreuztisch 6? 8 angeordnet. Sie Schrittmotoren 2, treiben den beweglichen Teil 8 des ersten Kreuztisches in aufeinander senkrecht stehenden Richtungen an, i^ährend der fest® Teil 6 des Kreuztisches auf der Montageplatte befestigt ist. Die Schrittmotoren 2, 4 sind an senkrechten. Platten 10, 12 respektive aufgehängt, die mit dem beweglichen Teil 14 eines Kreuztisches befestigt sind9 dessen fester Teil 16 an der Unterseite der Montageplatte montiert ist. Die Platten -10, 12 greifen durch öffnungen 18, 20 respektive durch die Montageplatte hindurch. Die Betätigung des Kreustiseh.es 14, 16 wird noch im Zusammenhang mit der Sristall-Justiereinriehtung beschrieben.
An dem beweglichen Teil 14 ist ferner eine Platte 22 befestigt, die durch eine Aussparung 24 in der Montageplatte M nach oben
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ragt und an einem horizontalen Träger 26 eine Spule 28 für den Golddraht und eine. Bildpunktprojektoreinrichtung trägt, von der nur der Progektorkopf 50 dargestellt ist, während die Lichtquelle zur Vereinfachung weggelassen wurde. Der Projektorkopf 30 wird somit bei einer Bewegung des beweglichen Teiles 14 des Kreuztisches 14, 16 mitgenommen.
Auf den beweglichen Teil S des Kreuztisches 6, 8 ist ein um eine horizontale Achse schwenkbarer Schwenkarm 40 angeordnet. Zwischen dem Schwenkarm 40 und dem "beweglichen Teil 8 ist eine Feder 42 vorgesehen, die das äußere Ende (rechts in Fig. 1) nach unten drückt. An dem äußeren Ende des Schwenkarmes 40 ist ein nach unten spitz zulaufender Jführungskegel 42 befestigt, der in eine entsprechende Kegelbohrung 44 eingreift, die in einer Platte 46 liegt, welche den beweglichen Teil eines Kreuztisches 46, 48 aufweist» Der feste Teil des Kreuztisches 48 ist mit der Montageplatte verbunden» 3er Führungskegel 42 und die Kegelbohrung 44 bilden eine Führungs- und Ankopplung^einrichtung zwischen dem beweglichen feil 8 des Ereuztiscb.es 6, 8 und einem Arbeitskopf 48, der an der Platt© 46 befestigt isto
Die Montageplatte H trägt ferner die zweite Antriebseinrichtung bestehend aus den Schrittmotoren 52, 54 (S1Ig. 3) und einem Kreuztisch 56, 58 (Fig. 2 und 3). 3er bewegliche Teil 56 des Kreuztisches 56? 58 wird von den Schrittmotoren 52, 54 in aufeinander senkrecht stehenden Sichtungen angetrieben. Der feste Teil 58 des Kreu&tlsehes 56, 58 ist auf einer Platte 60 montiert, die in der Montageplatte H durch ein Kugellager 62 drehbar gelagert ist. Die Platte 60 trägt über senkrechte Platten 64, 66 die Schrittmotoren 52 bzw. 54. Somit ist die gesamte zweite Antriebseinrichtung in dem Kugellager 62 drehbar gelagert«
Die Ankopplung der Bewegung des Kreustischee 56, 58 an den Arbeitskopf 48 erfolgt über einen weiteren Kreuztisch 68, der schematisch in Fig. 2 gezeigt ist. Der bewegliche Teil des Kreuztisches 68 ist über ©in Verbindungsstück 70 mit dem beweglichen
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56 des Kreuztisches 56, 58 verbunden,» wobei das Verbindungsstück 70 starr an dem beweglichen !Teil des Kren st is ehe s 68 und über einen mittigen Drehzapfen 72 mit dem bewsglichen Seil 5& verbunden ist.
Der Kreuztisch 68 trägt, einen zweiten Schwenkarm 80 der wie der Schwenkarm 40 ausgebildet ist und durch eine !Feder (nicht gezeigt) derart vorgespannt wird, daß sein vorderes Ende (unteres Ende in Fig. 3) in eine Lage gedrückt wird, der der an dem Schwenkarm 80 befestigte Führungskegel in eine entsprechende Kegelbohrung in der Platte 46 gedrückt wird« Da die Anordnung des Führungskegels' an dem Schwenkarm 80 und der zugehörigen Kegelbohrung in der Platte 46 der Anordnung bei dem Hebel 40 entspricht., wurde diese Führung nicht gezeigte Der Arbeitskopf 48 weist eine senkrechte Kahmenplatte 90 auf, die über eine Längsführung mit Kugellagerung an"einer zu ihr parallelen Platte 92 geführt ist, die ihrerseits mit der Trägerplatte 46 verbunden ist. An der Rahmenplatte 90 ist eine Drahtführung 94 mit Kapillar© 96 sowie eine durch einen Haltemagneten betätigbare Klemmvorrichtung 98 für den Gold- oder Aluminiumfaden angeordnet. Ferner hat der Arbeitskopf 48 einen schwenkbaren Brenner (nicht gezeigt) mit einer Wasserstofflamme, um den Draht nach Herstellung einer Verbindung zwischen einem Arbeitspunkt auf dem Kristall und dem Leadframe abzuflammen. Der Golddraht ist von der Spule 28 über ein Führungsrad 100 und eine Wippe 102 zu der Klemmvorrichtung geführt. Der hier beschriebene Arbeitskopf 48 befestigt den Goldfaden an den Anschlußstellen auf dem Kristall und dem Leadframe durch Verschweißen mit £hermokompressiona Es ist jedoch zu beachten, daß auch andere Arbeitsköpfe vorgesehen sein können, beispielsweise ein Arbeitskopf bei dem das Befestigen des Fadens durch Ultraschall erfolgt.
Die Verschwenkung der Schwenkarme 4O8 80 und die Ausführung der aufwärts- und abwärtsgehenden Arbeitsbewegung des Arbeitskopfes. 48 erfolgt durch eine Nockensteuerung. Die Nockensteuerung weist zwei erste schwenkbar gelagerte Doppelarmhebel 110, 112 auf, deren
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eine Enden mit je ©iner iron einem Motor 114 angetriebenen Nockenscheibe" 116, 118 respektive zusammenwirken, während die anderen Enden der Doppelarmhebel di© Arbeiterbewegung von je einem der Schwenkarme 40, 80 steuern. In "Fig. 2 ist der eine Doppelarmhebel 110 in Draufsicht gezeigt. Er greift mit einer Rolle 120 an der Nockenscheibe 116 an. In Fig. 1 ist ebenfalls der Doppelarmhebel 110 gezeigt, wobei dargestellt ist, wie ein seitlicher Ansatz 122 an dem oberen Ende des Doppelarmhebels 110 an einer Stell-, schraube 124 angreift, die in den Schwenkarm 40 eingeschraubt ist. Der Doppelarmliebel 112 ist entsprechend aufgebaut und greift mit einer. Bolle (nicht gezeigt) an der Nockenscheibe 118 (Fig. 1) an, während sein anderes Ende 126 (Pig. 3) ebenfalls über eine Stellschraube an dem Schwenkarm 80 angreift. Wie bereits erwähnt wurde, werden die Schwenkarme 40, 80 durch eine Feder in der Weise vorgespannt, daß die führungsteiIe an den Schwenkarmen in Eingriff mit den Führungen auf der Trägerplatte 46 gebracht werden. Die Doppelarmnebel 110$ 112 greifen zeitlich abwechselnd an den Schwenkarmen 40 bzw«, 80 derart an, daß die Führungsteile aus den Führungen herausgehoben vjerden. Daher ist abwechselnd entweder die erste Antriebseinrichtung (Kristall) oder die zweite Antriebseinrichtung (Leadframe) mit dem Arbeitskopf 48 gekoppelt.
Die Nockensteuerung weist zwei weitere, schwenkbar gelagerte Doppelarmhebel 1JO, 132 (Fig. 3) auf, deren eine Ende mit je einer von dem Motor 114 angetriebenen Nockenscheibe 134 bzw. 136 zusammenwirken, während die anderen Enden der Doppelarmhebel 130, 132 die aufwärts- bzw. die abwärtsgehende Bewegung des Arbeitskopfes 48 steuern. Die Doppelarmhebel 110 und 13O sowie 112 und 132 sind auf Drehzapfen 15O, 152 respektive gelagert, die durch Halterungen 154 bzw. 156 an der Montageplatte M befestigt sind. Zwischen dem Ende des DoppelarmhabeIs 13O zum Anheben des Arbeitskopfes 48 und einem Anschlag 138 an dem Arbeitskopf 48 ist eine Stellschraube (nicht gezeigt) vorgesehen, mit deren Hilfe die maximale Anhebung des Arbeitskopfes eingestellt werden kann. Zwischen dem Ende des Doppelarmhebels 132 zum Niederdrücken des Arbeitskopfes 48 und einem Anschlag 140 des Arbeitskopfes, mit dem
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dieser Doppelarmhebel 132 zusammenwirkt, ist eine Feder 142 1) eingesetzt, die bei der Herstellung einer Verbindung zwischen dem Draht und dem Leadframe zusätzlich zu dem Eigengewicht des Arbeitskopfes 48 wirksam
Es ist erwünscht, daß die Befestigung des Drahtes an dem Kristall durch Thermokompression mit einer geringeren Kraft erfolgt als die Befestigung des Drahtes an dem Leadframeo Die Kraft bei dem Anbringen des Drahtes auf dem Leadframe wird durch das Gewicht des Arbeitskopfes 48.plus der Kraft der Feder 142 bestimmte Die Kraft, mit der die Verbindung zitfischen Draht und dem Kristall hergestellt wird, kann durch Einstellung des Abstandes zwischen dem Ende des Hebels 132 und dem Anschlag 140 am tiefsten Punkt der Arbeite- _ bewegung des Doppelarmhebels 132 eingestellt werdeno Wenn dieser Abstand so gewählt ist, daß die Feder praktisch !seine nach untan gerichtete Kraft ausübt, ist nur das Gewicht des Arbeitskopfes 48 wirksam. Wenn dieser Abstand größer ist, so daß die Feder eine nach oben gerichtete Kraft ausübt, ist die resultierende Kraft geringer als die durch das Gewicht des Arbeitskopfes 48 erzeugte Kraft» Auf diese Weise kann der Arbeitsdruck beim Herstellen der TTerbin&ung zwischen Draht und Kristall dureh ©ine entsprießend® BOrsigabung der Nockenscheibe 136 auf ©inen ge<sdgnet®s. Hert ©lag©stellt xi<bs<= den.
Die Kristall-Justiereinrichtung zur Einstellung des Beaugs-Iullpunktes des programmgesteuerten Bewegungsablaufes d@r ©rsten Antriebseinrichtung (Schrittmotoren 2,4 und Kreuztisch 698) auf einen definierten Bezugspunkt des Kristalls weist, wi@ bereits erwähnt, den Kreuztisch 14, 16 aufo Der bewegliche Teil 14 des Kreuztisches ist mit einer Führungssäule 160 verbunden, die durch eine Bohrung 162 mit entsprechendem Spiel dureh die Grundplatte G hindurchgeführt ist ο Am unteren Ende der Führungssäule ist drehfest eine Führungsstange 164 befestigt, die über ein Kugelgelenk 166 dreh- und schwenkbar mit der Stange 168 eines Manipulators 170 verbunden-ist. Die Stange 168 des Manipulators ist an dem dem Griff entgegengesetzten Ende in einem Kugelgelenk 172 dreh- und schwenkbar gelagert. Durch Verkippen des Manipulators 170 kann da-
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her die lührungssäule 160 parallel zu ihrer Längsachse verschoben werden, bis der Bezugspunkt auf dem Kristall mit dem Besugs-Nullpunkt der programmierten Bewegung der ersten Antriebseinrichtung zusammenfällt» Die Justierbewegung kann mit dem von dem Projektor 30 erzeugten Lichtpunkt auf dem Kristall verfolgt ■werden. 3er Lichtpunkt trifft an der Stelle auf den Kristall auf, die der Nullage der Kapillare 96 des Arbeitskopfes entspricht. Damit der Arbeitskopf 48 die Projektion des Lichtpunktes nicht behindert, wird während der Betätigung der Kristall-Justiereinrichtung der Arbeitskopf 48 mit Hilfe des Schrittmotors 4 aus dem Strahlengang des Lichtpunktes nach links (Blickrichtung wie in Fig. 1) zurückgezogen. Nach beendeter Justierung wird der Arbeitskopf 48 wieder in seine Ruhelage zurückbewegt.
Zum Festlegen der Kristall-Justiereinrichtung bzw. des beweglichen Teiles 14 des Kreuztisches 14, 16 nach Beendigung der Justierung ist ein Haltemagnet 180 vorgesehen, der mit einem an der Führungssäul© 160 "befestigten Bremsteil 182, beispielsweise einem Metallstreifen, zusammenwirkt.
Zur Einstellung der Winkellage des Kristalls derart, daß die Bezugsachsen des Kristalls mit den Bewegungsrichtungen der Schrittmotoren 2, 4 zusammenfallen, und zur Einstellung der Drehlage der zweiten Antriebseinrichtung (Schrittmotoren 52, 54 und Kreuztisch 56, 58) auf die bei Verdrehung des Kristalls ebenfalls verdrehte Winkellage des Leadframes ist ein Drehtisch 200, der die Halterung für den mit dem Kristall versehenen Leadframe trägt und in einem Kugellager 202 drehbar gelagert ist, und ein mechanisches Verbindungsgestänge zwischen dem Manipulator 170, dem Drehtisch 200 und der zweiten Antriebseinrichtung vorgesehen, das die zweite Antriebseinrichtung um gleiche Winkelbeträge mit dem Drehtisch 200 mitdreht. Dieses Gestänge weist einen an dem Manipulator drehfest befestigten Hebel 2iOfuier über eine in Kugelgelenken und 214 gelagerte Stange 218 mit einer Hebelplatte 216 verbunden ist. Die Hebelplatte 216 ist fest mit der Drehachse 220 des Drehtisches 200 verbunden. Mit diesem Teil des Gestänges
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kann daher der Drehtisch solange gedreht weraen9 bis der Kristall winkel-gerecht zu der ersten Antriebseinrichtung steht» Das Gestänge weist ferner eine an der Hebelplatte 216 und an einem Hebel 222 durch Kugelgelenke 224 bzw. 226 befestigte Stange 228 auf. Der Hebel 222 ist seinerseits drehfest mit einer Drehsäule 230 verbunden, die an ihrem unteren Ende (S1Xg,, 2) in einem Kugelgelenk 252 gelagert und an ihrem oberen Ende mit der Platte 60 verbunden ist. Damit die zweite Antriebseinrichtung um gleiche Winkelbeträge wie der Drehtisch 200 mitgedreht wird, sind die wirksamen Längen der Hebelarme an der Hebelplatte 216 und des Hebels 222 gleich groß. Zum Festlegen der Drehsäule 250 (d.h= sum Arretieren der Leadframe-Justiereinrichtung) ist ein Haltemagnet 24-0 vorgesehen, der mit einem an der Drehsäule 230 befestigten Bremsteil 242 (beispielsiueise einem Blechstreifen) zusammenwirkte Auf dem Drehtisch 200 wird die Halterung (nicht gezeigt) aufgesetzt, die den Le-adframe mit dem Kristall trägt. Der Arbeitsbereich der Maschine auf dem Kristall und dem Leadframe kann mit einem Stereomikroskop, von dem in Pig« 3 lediglich der Aufstecksockel 250 gezeigt ist, in an sich bekannter Weise beobachtet werden.
Die numerische Erogrammsteuerung enthält als Kernstück ein Kodiersteckfeld 300 (Fig. 5a und 6)„ das die Information über die Schrittzahl und Drehrichtung jedes der Schrittmotoren 2,4 und 52, 54 (S1Xg. 3) enthält und durch Impulse abgefragt wird, die von einer Programm welle 302 ausgelöst werden«, Die Programmwelle 302 ist in Fig. 5b schematisch und in Fig„ 1 in Seitenansicht dargestellt. Die Programmwelle 302 weist Schaltstücke 304 (Fig. 1) auf, die bei Drehung der Programnraelle mit Näherungsschaltern NS1 bis NS5 (Fig. 1 und 5b) zusammenwirken, deren Signale in einem elektronischen Impulsgeber 3O6 in Impulse, die die Weiterschaltung beim Abfragen des Kodiersteckfeldes 300 auslösen, umgesetzt werden und im übrigen zur Steuerung weiterer elektronischer. Einrichtungen der Maschine z.B. des Haltemagnetes 308 für die G-oldfaden-Klemmeinrichtung, des Drehmagnetes 310 für die Bewegung der Wasserstoff-· 'flamme, verwendbar sind. Wie aus Figo 1* zu ersehen ist, sitzt die
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Programmwelle 302 auf der Abtriebswelle des Schrittm'otors 114, der auch zum Antrieb der Nockensteuerung 110, 112, 116, 118, 130, 132, 134, 136 dient.
Im folgenden werden anhand der Fig. 5a und 5b, die an den Stellen A, B, 0 und D zu einer- einheitlichen iigur zusammenzusetzen sind, die Betriebsarten der erfindungsgemäßen Maschine erläutert. Bei der Betriebsart "Automatik" wird ein Betriebsartenwahlschalter-312 A-H-I-R in die Position 312 A gebracht. Durch Betätigung der Starttaste 314 ziehen die beiden Haltemagnete 180 und 240 zum Arretieren der Kristall-Justiereinrichtung bzw. der Leadframe-Justiereinrichtung an und bleiben in diesem Zustand bis zum Loslassen der Starttaste 314. Durch betätigen der Starttaste 314 wird ferner über die Logikschaitung L 114 und die Ansteuereinheit A 114 der Schrittmotor 114 in Gang gesetzt und damit die Programmwelle 302 gedreht. Bei Drehung der Programmwelle 302 gibt der Näherungsschalter NS3 ein Signal an den elektronischen Impulsgeber 306 ab, der die spaltemveise Abfragung, des Kodiersteckfeldes 300 steuert. Die Information des Kodiersteckfeldes 300 wird an die den Schrittmotoren 52, 54, 2, 4 zugeordneten Zähler Z 52, Z 54, Z 2 und Z 4 respektive zugeführt. In der Betriebsart "Automatik" geben die Logikschaltungen L 52, L 5^·, L 2 bzw. L Signale an die Ansteuereinheiten A 52, A 52K A 2 bzw. A 4 der Schrittmotoren ab, die die in dem Kodiersteckfeld 300 gespeicherten Schrittzahlen und Drehrichtungen für die entsprechenden Motoren erstellen. Die zeitliche Abfolge der Verstellung der einzelnen Schrittmotoren ist mit der Nockensteuerung z.B. 110, 112 und 130, 132 so abgestimmt, daß die Schrittmotoren 2, 4 für die erste Antriebseinrichtung (Kristall) betätigt werden, während eine Verbindung zwischen Draht und Leadframe hergestellt wird und umgekehrt. Nach Ablauf einer in einem Dekadenschalter 316 einstellbaren Anzahl von Arbeitsspielen, die der Gesamtzahl der auf dem Kristall und dem Leadframe herzustellenden Anschlüsse entspricht» erfolgt ein automatischer Rücklauf der Schrittmotoren 2,4,. 52, 54 in eine durch Endschalter definierte Ausgangsstellung. Die Haltemagnete 180, 240 werden über zugehörige Ansteuereinhei-
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ten A 180 und A 240 gelöst und der Antrieb der Programmwelle 302 · unterbrochen. Außer der Abstimmung der Arbeitsbewegungen der Schrittmotoren auf die Nockensteuerung werden auch die übrigen Funktionen in einem Arbeitsspiel der Maschine durch aie Programmwelle 302 gesteuert. Eine Umdrehung der Programmwelle 302 entspricht einem Arbeitsspiel, das die folgenden Arbeitssehritt© einschließt; · .
A) Über den Näherungsschalter NS1 wird der Drehmagnet 310 für das Verschwenken des Halters mit der Wasserstofflamme geschaltet, der den Golddraht nach Fertigstellung eines Anschlußpaares am Kristall und am Leadframe abflammt«
B) über den Näherungsschalter NS2 wird der Haltemagnet 308 in der Goldfaden-Klemmeinrichtung geschaltet, so daß der laden während des Abreißens bzwe Abflammens nicht aus der Kapillare 96 herausgezogen wird«
C) Der Näherungsschalter NS3 gibt9 wie bereits erwähnt, den Anlaufbefehl für die Schrittmotoren 2, 4H 52„ 5^°
D) Der Näherungsschalter NS4 gibt den Haltebefehl für die Programmwelle über die Logikschaltung L 114« Der näherungsschalter NS4- kann auch dazu verwendet werden, die Beendigung des Arbeitsspiels an dem Dekadenschalter 316 su melden^
E) Der Näherungsschalter -NS5 gibt in der Betriebsart "Halbautomatik", die noch beschrieben wird9 nach der Herstellung einer Verbindung zwischen Draht und Leadframe den Haltemagnet 180 für die Kristall-Justiereinrichtung frei. Die Näherungsschalter sind mit einem Rückmelder 318 an die Programmwelle 302 verbunden, der eine Anzeigeeinrichtung aufweiesn kann, um das Jeweils laufende Arbeitsspiel anzuzeigen.
In der Betriebsart "Halbautomatik" wird der Betriebsartenwahlschalter in die Stellung 312 H gebracht. Bei Betätigung der Starttaste 312 sieben die beiden Haltemagnete 180 und 240 an. Nach Beendigung der Herstellung einer Verbindung zwischem dem Draht und dem Leadframe wird der Haltemagnet 180 für die Kristall-Justiereinrichtung über den Näherungssahalter NS5 gelöst. Die Programmwelle hält nach jedem vollendeten Arbeits-
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spiel an. Die Einstellung des Kreuztisch.es der ersten Antriebseinrichtung, die für die Arbeitspunkte auf dem Kristall zuständig ist, erfolgt dann manuell. Wie aus dem Blockschaltbild von Fig. 5a ersichtlich ist, werden die Logikschaltungen L und L 4 nicht in Gang gesetzt, weil sie an ihrem dritten Eingang keine Signale über den Betriebsartenwahlschalter 312 erhalten wie bei der Betriebsart "Automatik".
Eine weitere Betriebsart ist das "Eepetieren"eines Arbeitsspieles, d.h. die erneute Herstellung einer Drahtverbindung zwischen Kristall und Leadframe . Diese Betriebsart wird durch betätigen der Starttaste 314 eingeleitet. Wie bei· der Betriebsart "Automatik" ziehen die Haltemagnete 180 und 240 für die Dauer de& Niederdrückens der Starttaste 314· an. Sodann wird über einen Dekädenschalter 318 das gewünschte Arbeitsspiel aus der für die Herstellung des Halbleiterelementes erforderlichen Serie der ArbeitssjM.eausgewählt, worauf die Schrittmotoren 2, 4, 52, fA bis au dem vorgewählten Arbeitsspiel ohne Lauf der Programmwelle 302 durchlaufen. Dann wird die zu/cepetierende Verbindung durch Betätigung der "HEP"-Taste 320 in Verbindung mit der Einstellung der Position 312 H an den Betriebsartenwahlechalter 312 ausgeführt, lach Beendigung des Arbeitsspiels wird die Maschine selbsttätig stillgesetzt. Durch Betätigung der "Indenx"-Taste 322 werden die Schrittmotoren in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht.
Schließlich ist noch eine Betriebsart "Einrichtung" möglich, bei der Abweichungen zwischen dem errechneten Programm in dem Kodiersteckfeld und den tatsächlichen Arbeitspunkten auf dem Kristall bzw. dem Leadframe experimentell bestimmt und ausgeglichen werden können. Die Betriebsart "Einrichtung" wird durch Umschalten des Betriebsartenwahlschalters 312 in die Position 312 I eingestellt. Die Haltemagnete 180 und 240 sind in dieser Betriebs^gj^ nicht angezogen, können jedoch durch den "Magnet"-Taster/arretiert werden. Nach Umschaltung in die Betriebsart ^Einrichten" läßt sich ,jeder der vier Schrittmotoren 2, 4, 52, 54- für die Kreuztißche einzeln vorwärts- und rückwärts im Schleich-
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gang über einen entsprechenden Taster oder Zwei-Koordinaten» Knebelschalter steuern. Die beim "Einrichten" erforderliche Schrittzahl und Bewegungsrichtung der Schrittmotoren kann dann zur Korrektur des Programms ausgewertet werdeno
Fig. 6 zeigt einen Teil einer Einrichtung, die bei der erfindungsgemäßen Maschine als Kodiersteckfeld verwendet wirdο Das Kodier= steckfeld 300 besteht demnach aus einer Schaltungsplatte 550, auf die kodierbare Schaltkörper 352 aufgesteckt sindo Die Schaltkörper 352 werden durch Einsetzen von Programmsteckern 354- programmiert* In Fig. 6 sind beispielsweise in der ersten Spalte die Ziffern "9" und "2" und in der zweiten Spalte die Ziffern "4·" und "5" programmierte Durch Austauschen der Programmstecker 354- gegen andere Programmstecker können die Schaltkörper beliebig umprogrammiert werden. Die Schaltkörper 352 stehen über Leiterbahnen (nicht gezeigt) mit Lötfahnen 256 in Yerbindungs die als Eingänge oder Ausgänge der Verdrahtungsmatrix dienen» Solche Kodiersteckfelder sind an sich bekannt und werden beispielsweise von der Firma Ghielmetti AG unter der Bezeichnung "Data-Modul-System" vertrieben-.
Wie ebenfalls bekannt ist, können die Programmstecker 354· in einem festen Programm auf einer Speicherfolie 260 aufgesteckt sein, wobei das Programm als Ganzes abnehmbar und austauschbar ist. In Fig. 7 ist ein Teil solch einer Speicherfolie 360 gezeigt, die in drei Spalten je drei Programmstecker für die Schrittzahlen nach Zehnern und Einern und die Bewegungsrichtungen der Schrittmotoren trägt. Die Zeilenlänge solch eines Programmsteckerfeldes richtet sich im vorliegenden Fall nach der Zahl der erforderlichen Arbeitsspiele«. Da die Programmstebker 354· in entsprechende öffnungen, z.B. 362, eingesteckt sind, kann das Programm auf einer Speicherfolie ebenfalls geändert werden und steht dann aber als Ganzes zur Verfügung, um die erfindungsgemäße Maschine von dem Arbeitsablauf eines Halbleiterelementes.auf den Arbeitsablauf bei einem anderen Halbleiterelement umzustellen.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Maschine sum automatischen Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbesondere zum Befestigen -von Verbindungsdrähten an den Anschlußstellen eines Halbleiterkristalls und des den Kristall tragenden Leadframes, mit einem höhenveretellbaren Arbeitskopf, der eine Einrichtung zum Anbringen der ¥erbindungsdrähte an dem Kristall und an dem Leadframe aufweist9 mit einer ersten» programmgesteuerten Antriebseinrichtung für das Verfahren des Arbeitskopfes zu den Arbeitspunkten auf dem Kristall, einer zweiten, programmgesteuerten Antriebseinrichtung für das Verfahren des Arbeitskopfes zu den Arbeitspunkten auf dem Leadframe und einer Kristall-Justiereinrichtung zur Einstellung der relativen Seitenlage zwischen der ersten Antriebseinrichtung und dem Kristall, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leadframe-
    ■ Justiereinrichtung (zB. 170, 216, 230, 62) zur Einstellung der relativen Winkellage zviischen der ersten Antriebseinrichtung (2, 4, 6, 8) und dem Kristall sowie zwischen der zweiten Antriebseinrichtung (52, 54» 56, 58) und dem Leadframe vorgesehen ist, und daß die Programmsteuerung für die Antriebseinrichtungen numerische Steuerungen mit umprogrammierbaren Festwertspeichern (300) aufweisen.
    2. Maschine nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung zwei Schrittmotoren (2, 4) aufweist, die nach dem zugehörigen Programm der numerischen Steuerung dem beweglichen Teil (8) eines Kreuztisches (6, 8) antreiben, wobei der bewegliche Teil (8) des Kreuztisches während der Arbeitsphasen, in denen Verbindungen zwischen Draht und Kristall hergestellt werden, mit dem Arbeitskopf (48) gekoppelt ist.
    3«.Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kopplung des beweglichen Teils (8) des Kreuztieches an den Arbeitskopf (48) an dem beweglichen Teil (8) ein Schwenkarm •.(40) mit einem Führungeteil (42) befestigt ist, der bei Verschwenkung des Schwenkarmes (40) in eine entsprechende Führung
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    - 23 (44) an dem Arbeitskopf (48) eingreift.
    4. Maschine nach Anspruch 3? dadurch gekennseiahnet % daß der Führungsteil ein Kegel (42) und die führung ti»© Ktgelböhrung (44) ist.
    5- Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet9 daß dl© zweite Antriebseinrichtung zwei Schrittmotoren (52, 54) aufweist, die nach dem zugehörigen Programm der numerischen Steuerung den beweglichen Seil (56) eines zweiten Kreuztisches (56, 58) antreiben, wobei der bewegliche Teil (56) des zweiten Kreuztisehee während der Arbeitsphasen in denen Verbindungen zwischen Draht und Leadframe hergestellt werden, mit· dem Arbeitskopf (48) gekoppelt ist«
    6„ Maschine nach Anspruch 5s dadurch gekennzeichnet„ daß Kopplung des beweglichen Seils (56) des zweiten Kreuztieehes (56, 58) an den Arbeitskopf (48) an den beweglichen Teil (56) ein Schwenkarm (80) mit einem 3?ührungeteil mechanisch gekoppelt (68, 70) ist j der bei Ye^schwi in eine entsprechend© Führung
    greift.
    7. Maschine nach Anspruch 6, dadursh gekennzeichnet, daß der Führungsteil ein Kegel- und die Pühruag ©in© Sege!bohrung ist»
    8. Maschine nach Anspruch 69 dadurch gekenns©lehnet, daß die. mechanische Kopplung zwischen dem bewegliehen Seil (56) des zweiten Kreuztisches und dem Schwenkarm (80) einen dritten Kreuztisch (68) aufweist, dessen beweglicher Teil den Schwenkarm (80) trägt und von dem "beweglichen feil (56) des zweiten
    . Kreuztisches starr (70) mitgenommen wird» '
    . i
    9. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der j ■ Arbeitskopf (48) an einer auf einem viertes,, horizontalen' Kreuztisch (46, 48) montierten Trägerplatte (46) angeordnet
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    - 24 ist, die die Führungen (z.B.44) bzw. Kegelbohrungen enthält.
    10. Maschine nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trägerplatte (46) und dem Arbeitskopf (48) eine vertikale Führung, vorzugsweise eine Längsführung mit Kugellagerung, vorgesehen ist. i-
    11. Maschine nach Anspruch 3, 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschwenkung der Schwenkarme (40, 80) und zur Ausführung der aufwärts- und abwärtsgehenden.Arbeitsbewegung des Arbeitskopfes (48) einen Nockensteuerung vorgesehen ist.
    12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockensteuerung zwei erste, schwenkbar gelagerte Doppelarmhebel (110, 112) aufweist, deren eine Enden mit Je einer von einem Motor (114) angetriebene Nockenscheibe (116 bzw. 118) zusammenwirken, während die anderen Enden der Doppelarmhebel (110, 112) die Arbeitsbewegung von ^e einem der Schwenkarme (40 bzw. 80) steuern.
    13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarme (40, 80) durch die Doppelarmhebei (110, 112) in solch einer Sichtung bewegt werden, daß die Führungsteile (z.B. 42) aus den Führungen (z.B. 44) herausgehoben werden, und daß die Schwenkarrae (40, 80) in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung, bei der die Führungsteile in Eingriff mit den Führungen gebracht werden, durch Federn (z.B. 42) vorgespannt sind.
    14. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet;, daß zwischen den Doppelarmhebeln (110, 112) und den Schwenkarmen
    . (40, 80) Stellschrauben (z.B. 124) zur Einstellung der Anhebung der Schwenkarme vorgesehen sind.
    15. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockensteuerung zwei zweite> schwenkbar gelagerte Doppelarmhebel (130, 132) aufweist, deren eine Enden mit Je einer von
    . dem Motor (114) afigetriebenen Nockenßcheibe (134» 136) zu-
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    sammenwirken, während die anderen Enden (13O5 152) die aufwärts- bzwo die abwärt des Arbeitskopfes (48) steuerno
    Maschine nach Anspruch 15S dadurch gekenas©i©hn@t. zxi?ischen den Enden des Soppelarmhebtlg ; Arbeitskopfes (48) und einem Anschlag (1JS) des Arbeitsk©p£@@ (48)5 mit dem dieser Doppelarmheb©! (1; Stellschraube vorgesehen isto
    17ο Maschine nach Anspruch 15s dadurch g
    zwischen dem Ende des Doppelarmhebels (132 des Arbeitskopfes (48) und einem Anschlag kopfes (48), mit dem dieser Doppelanohebel ' wirkt, eine Feder (142) vorgesehen ist, di© bei des Her= stellung einer Verbindung zwischen dem Draht uad da© Lead-= frame zusätzlich zu dem Eigengewicht &®ß Arbeitskopfes (48) wirksam iste · . ;
    Maschine insbesondere nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß die Kristall-Justiereinrichung sur Einstellung des Bezugs-Nullpunktes des programmgesteuerten Beviegungsablaufes der ersten Antriebseinrichtung (2, 4, 89 8) auf einen definierten Bezugspunkt des Kristalls einen fünften Kreuztisch (14, 16) aufweist, dessen beweglicher Seil (14) dureb. einen Manipula^ tor (17O) von Hand verschiebbar und f@stl@gtoar (ISO) auege-. bildet ist und die Schrittmotoren (2, 4) der erstes Antriebseinrichtung trägt» . ;
    Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekenn^@ichn© Festlegen des beweglichen Teils (14) des"fünften (14„ 16) nach der Einstellung der Kristali~Justi@^®inriehtung ein Haltemagnet (ISO) vorgesehen ist, der mit ein©» aa deife mechanischen Yerbin&ungszug zwischen dem fünften Sretiatis^h.
    (14, 16) und dem Manipulator (170) befestigten Bremsteil (182,) zusammenwirkt.
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    ORIGINAL INSPECTED
    20ο Maschine iasfeseasdsr© nach iLfisprueb, 19 dadurch, gekennzeichnet, daß die LeadfrEse-d^stigreiEiießtiing sur Einstellung der Win-■ kellage des Kristalls? clsrESijs daß die Bezugsaehsen des Kristalls aiit den Bewegungsr-sen/Lruiigen. der Schrittmotoren (2,4) der ersten Mtsisbssinrielrcimg sussMaenfalleiA, und zur Einstellung des si-jeiisr· Aatffisfcssiariclitung (525 -54,56) auf die bei Verdrehung des Kristalls ebenfalls verdickte winkellage des Leadframes einen Drehtisch (200). für den mit'dem Kristall versehenen Leadframe und eine Einrichtung (216, 228, 222, 230) aufweist, die' di© als Ganzes drehbar gelagerte (62), zweite Antriebseinrichtung (52 8 5^-s 56) um gleiche Winkelbeträge mit dem Drehtisch (200) mitdreht3
    21« Maschine nacte, Anspruch 20s dadurch gekennzeichnet, daß zum Festlegen der Leadframe-Justisrsinrichtung nach dem entsprechenden Justiervorgang ein Haltemagnet (240) vorgesehen ist, der mit eines an dem mechanischen Verbindungszug zwischen dem zweiten Kreuztisch (56, 5S) und dem Manipulator (170) befestigten Bremsteil (242) ausammenwirkt.
    22. Maschine nach Ansprucb 209 dadurch gekennzeichnet, daß an dem Drehtisch (200) eine mit einem Manipulator (1?O) durch ein Gestänge verbundene Hebelplatte (216) befestigt ist, die ihrerseits mit einem Gestänge mit einem Hebel (222) verbunden ist, der drehfest an einer drehbar gelagerten Drehsäule (230) befestigt ist, die die zweite Antriebseinrichtung (52, 54·» 56, 58) trägt, wobei die wirksamen Längen der Hebelarme an der Hebelplatte (216) und dem an der Lrehsäule befestigten Hebel (222) gleich groß sind.
    23· Maschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge-• stange zwischen Manipulator (1?O) und Hebelplatte (216) einen Hebel (210) aa dtm Manipulator und eine an diesem und an der Hebelplatte' (216) drehbar angelenkt© Stange (218) aufweist.
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    24·. Maschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge-» stange zwischen der Hebelplatte (216) und dem an der Drehsäule (2JO) befestigten Hebel (222) eine an ihren beiden Enden'drehbar angelenkte Stange (228) aufxveist. \
    25. Maschine nach Anspruch 18, 19 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator für die-Kristall-Justiereinrichtung und der Manipulator für die Leadframe-Justiereinrichtung zu einem einzigen Manipulator (170) zusammengefasst sind.
    26. Maschine nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator (170) eine an dem dem Griff entgegengesetzten En— -de drehbar und schwenkbar gelagerte Stange (168) aufweist, daß zwischen den Enden der Stange (168) der Hebel (210) für die Verbindung zur Hebelplatte (216) drehfest montiert und das eine Ende einer Führungsstange (164·) dreh~ und schwenkbar gelagert ist, die drehfest über ©ine Eühraagssäule (160) mit dem beweglichen !Teil (14·) des fünften Kreuztiscties verbunden ist.
    27· Maschine nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, <äa£ dl® Programmsteuerung ein KodiersteckfeId (300) aufweist, das die Information über die Schrittzahl und Drehrichtung jedes der Schrittmotoren (2,4, 52, 5*0 enthält und durch Impulse abgefragt wird, die von einer Programmwell© (302) ausgelöst werden .
    28. Maschine nach Anspruch 27 * dadurch gekennzeichnet, daß das Kodiersteckfeld (300) eine an sich bekannte aus kodierbaren Schaltkörpern (352) zusammengesetzte Verdrahtungsmatrix aufweist, in der durch Einsetzen von Programmsteckern (354·) ein festes Programm einstellbar ist.
    29· Maschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die . Programmstecker (354·) eines festen Programme in an sich bekannter Weise auf einer Speicherfolie (360) enthalten sind, wobei das Programm als Ganzes abnehmbar und austauschbar let.
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    ' j■. . ... . - ORIGINAL INSPECTED
    30. Haschine nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß die Programmwelle (300) Schaltstücke (304) trägt, die bei Drehung
    : . der Programmwelle mit Näherungsschaltern (NS1, NS2 ...NS5) zusammenwirken, deren Signale in einem elektronischen Impulsgeber (306) in Impulse, die die Weiterschaltung beim Ab-
    ; ■ fragen des Kodierstückfeldes (3OO) auslösen, umgesetzt werden und im übrigen zur Steuerung weiterer elektrischer Einrichtungen der Maschine verwendbar sindä
    31. Maschinen nach Anspruch 11 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmwelle (302) von dem Schrittmotor (114·) angetrieben ist, der auch zum Antrieb der Nockensteuerung dient.
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