DE2460425C3

DE2460425C3 - Vorrichtung zum Bewegen eines DrahtanschluBwerkzeuges gegenüber einem Halbleiterelement

Info

Publication number: DE2460425C3
Application number: DE2460425A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Los Altos Calif. Johannsmeier (V.St.A.)
Original assignee: Kasper Instruments Inc
Current assignee: Kasper Instruments Inc
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1979-01-25
Also published as: DE2330674B2; DE2460425B2; GB1483740A; DE2330674A1; GB1439958A; US3813022A; DE2460425A1; US3941294A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bewegen eines Drahtanschlußwerkzeuges gegenüber einem Halbleiterbauelement mit einer Basisstruktur, mit einer auf dieser angeordneten Haltevorrichtung für das

<><> Halbleiterbauelement, mit einer auf der Basisstruktur in zwei Koordinatenrichtungen χ und y bewegbaren Plattform, mit einer ersten Steuervorrichtung für die Bewegung der Plattform entlang den beiden Koordinatenrichtungen χ und y, mit einem auf der Plattform

"' befestigten Tragarm für das Drahtanschlußwerkzeug, der eine Bewegung des Drahtanschlußwcrkzeuges in einer dritten Koordinatenrichtung «r auf das in der Haltevorrichtung befindliche Halbleiterbauelement zu

und von diesem hinwog gestattet, und mit einer zweiten Steuervorrichtung für die Bewegung des Drahtansehlußwerkzeuges entlang der dritten Koordinatenrichtung z. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Drahtbefestigungsvorrichtung für Transistoren, wie sie in der DE-OS 23 30 674 bereits vorgeschlagen worden ist

Bei der herkömmlichen Transistorherstellung wird der Transistorkörper mit einem Basisglied in dem Transistorrahmen verbunden; dabei erstreckt sich ein metallischer Anschluß aus dem Basisglied des Rahmens heraus, welcher als elektrischer Anschluß für die Verbindung mit dem Transistorkörper dient Der Transistorrahmen ist mit zwei weiteren metallischen Rahmenleitungen versehen, welche sich in der Nähe des Basisgliedes nach außen erstrecken. Während der Herstellung des Transistors müssen elektrische Verbindungen zwischen diesen beiden Anschlüssen und zwei zugeordneten Verbindungsstellen auf dem Transistorkörper durchgeführt werden. Diese elektrischen Verbindungen werden mit einem dünnen Draht, beispielsweise mit Golddraht einer Stärke von 25 μπι, dur\h eine Bedienungsperson hergestellt, welche eine Drahtbefestigungsscheibe über der Transistoranordnung handhabt

Das Werkzeug zum Befestigen des Drahtes wird zunächst über einer der Verbindungsstellen auf dem Transistorkörper angeordnet. Das Werkzeug und der zugehörige, dem Werkzeug von einer Spule zugeführte Draht werden abgesenkt, um das Ende des Golddrahtes an der ersten Verbindungsstelle zu befestigen. Das Werkzeug wird dann von der Verbindungsstelle abgehoben und zu dem zugeordneten Anschlußglied bewegt, wo die nächste Haftverbindung mit dem Draht hergestellt werden soll. Dabei wird der Draht durch das Werkzeug geführt und in einer Schleife über die Strecke zwischen dem Verbindungspunkt auf dem Transistorkörper und dem neuen Verbindungspunkt auf dem Anschlußglied bewegt. Das Werkzeug und der Draht werden dann abgesenkt, um die Haftverbindung auf dem Anschluß herzustellen, und danach werden das Werkzeug und der Draht von dem Verbindungspunkt aus angehoben, ein kurzes Stück bewegt und dann wieder auf den Anschluß abgesenkt, um eine weitere Schleife und eine zweite Verbindung des Drahtes mit dem Anschluß vorzusehen. Diese bewlen Haftverbindungen mit dem Anschluß mit der dazwischenliegenden Drahtschleife führen zu einer höheren Zuverlässigkeit des elektrischen Kontaktes.

Der Draht wird dann abgebrochen oder abgeschnitten, um den Draht und das Werkzeug freizugeben, so daß sie über die zweite Verbindungsstelle auf dem Transistorkörper zurückgeführt werden können, wo die nächste Verbindung hergestellt wird, indem das Werkzeug und der Draht abgesenkt werden. Danach wird das Werkzeug wieder bewegt und der Draht schleifenartig zu dem nächsten Anschluß geführt, mit welchem die nächste elektrische Verbindung hergestellt wird. Auf diesem anderen Anschluß wird dann in der gleichen Weise eine Doppelschleifenverbindung hergestellt, wie es bei der ersten Drahtverbindung erläutert worden ist. Danach wird der Draht wieder abgeschnitten oder abgebrochen und die nächste Transistoreinheit kann in Stellung gebracht werden, um die erforderlichen beiden elektrischen Verbindungen für diesen zweiten Transistor herzustelleii.

Drahtverbindungsmaschinen dieser Art erfordern viel manuelle Tätigkeiten bei der Bewegung des

Werkzeuges und des Drahtes von Verbindungspunkt zu Verbindungspunkt. Dies ist ein relativ langsames Verfahren, welches für die Bedienungsperson sehr ermüdend ist. In der obengenannten DE-OS 23 30 674 ist eine Drahtbefestigungseinrichtung vorgeschlagen worden, welche, sobald einmal das Befestigungswerkzeug über die erste Verbindungsstelle auf dem Transistorkörper gebracht worden ist, alle der beschriebenen Befestigungs-, Schleifenbildungs- und Drahtabschneideschritte automatisch ausführt Da alle diese Vorgänge selbsttätig durchgeführt werden, können die für jeden Transistor erforderlichen Anschlüsse sehr schnell und für die Bedienungsperson mühelos durchgeführt werden, sobald das Drahtbefestigungswerkzeug einmal über der ersten Verbindungsstelle auf dem Transistorkörper ausgerichtet ist Wenn die einzelnen Transistoreinheiten der Drahtbefestigungseinrichtung automatisch nacheinander zugeführt werden, können außerordentlich viele Transistorkörper kontaktiert werden, ohne daß die Bedienungsperson weitere Handgriffe durchzuführen hat. Beispielsweise können in einer Stunde bis zu 10 000 verschiedene befestigungsschritte durchgeführt werden. Um derartig hohe Arbeitsgeschwindigkeiten mit großer Zuverlässigkeit erzielen zu können, ist es sehr wichtig, daß das Anheben und Absenken des Drahtbefestigungswerkzeuges in Richtung der vertikalen z-Achse der Drahtbefestigungseinrichtung wegen der geringen Größe der Verbindungsstellen auf dem Transistorkörper und ihre zugehörigen Anschlußglieder sehr genau gesteuert werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Bewegen eines Drahtanschlußwerkzeuges — im folgenden auch mit Drahtbefestigungswerkzeug oder auch kurz mit Werkzeug bezeichnet — gegenüber einem Halbleiterbauelement, dahingehend zu verbessern, daß die Steuerung der Bewegung des Drahtanschlußwerkzeuges in der dritten Koordinatenrichtung ζ mit noch höherer Genauigkeit erfolgt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die zweite Steuervorrichtung eine drehbare Kuppelvorrichtung mit einer Anzahl formschlüssig miteinander gekuppelter drehbarer Koppelglieder aufweist, von denen ein Koppelglied schwenkbar mit d°m Drahtanschlußwerkzeug verbunden ist und die Bewegung des Drahtanschlußwerkzeuges entlang der dritten Koordinatenrichtung ζ unabhängig von der Bewegung der Plattform entlang.den Koordinatenrichtungen χ und ζ zwangsläufig zu steuern vermag.

Die Erfindung ist dabei ersichtlich nicht auf ein Drahtanschlußwerkzeug und seine Verwendung bei einem Halbleiterbauelement beschränkt. Sie kann in gleichet Weise auch bei gleichwertigen Werkzeugen und Werkstücken angewendet werden.

Bei der Drahtbefestigungseinrichtung nach der genannten Patentanmeldung ist ein Tragarm mit einem Ende auf einer ersten horizontalen xy-Plattform befestigt und an seinem anderen Ende über zwei biegsame Blattfedern mit einem Halteblock verbunden, auf welchem mittels zweier weiterer biegsamer Blattfedern das Drahtanschlußwerkzeug befestigt ist. Die verschiedenen Blattfederpaare sind so angeordnet, daß sie eine Bewegung des Drahtanschlußwerkzeuges in Richtung einer ver'ikalen z-Achse auf eine Transistoreinheit oder irgendein anderes Werkstück zu und von diesem hinweg gestatten. Das Werkstück ist dabei unterhalb des Drahtbefestigungswerkzeuges auf einer

zweiten horizontalen x>-Plaltform befestigt. Zwischen dem Tragarm und dem Halteblock ist ein Winkelhebcl schwenkbar angeordnet, der durch eine Schubstange betätigt wird, um die Bewegung des Drahtbefestigungswerkzeuges in Richtung der vertikalen z-Achse zu steuern.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Schubstange an einem Ende mit dem Winkelhebel und an ihrem anderen Ende an ein unteres Koppelglied schwenkbar befestigt, welches auf der ersten xy- Plattform drehbar gelagert ist. Das untere Koppelglied, ein mittleres Koppelglied und ein oberes Koppelglied, welch letzteres an einem Ausleger neben der ersten xy-Plattform drehbar gelagert ist, bilden zusammen eine Kreuzklauenkupplung, welche eine Bewegung der ersten xy-Plattform in einem xy-Koordinatensystem zur Einstellung der horizontalen Lage des Drahtbefestigungswerkzeuges gestattet, ohne die Koppelglieder zu verdrehen und damit die vertikale Lage des Drahtbefestigungswerkzeuges in Richtung der z-Achse zu beeinflussen. Mit dem oberen Koppelglied ist ein Hebelgetriebe verbunden, das von einem Nocken betätigt wird, um das untere Koppelglied zu verschwenken und damit die Schubstange in der erforderlichen Weise zu bewegen, um den Winkelhebel zu betätigen und dadurch die vertikale Bewegung des Drahtbefestigungswerkzeuges in der .'. Richtung zu steuern.

Ausgestaltungen der Erfindung nach ti?.ti ilauptanspruch ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Drahtbefestigungseinrichtung mit einem Steuerungsmechanismus für die Vertikalbewegung,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach F i g. 1 mit dem Mikromanipulator und der Stützanordnung im Querschnitt,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine typische Transistoreinheit, an welcher die Drahtverbindungen herzustellen sind,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Drahtbefestigungswerkzeug, dessen Vertikalsteuerung, die horizontale xy-Plattform, auf welcher das Drahtbefestigungswerkzeug befestigt ist, und die Horizontalsteuerung hierfür, wie sie in der Drahtbefestigungseinrichtung nach den F i g. 1 und 2 verwendet wird,

F i g. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Anordnung nach F i g. 4,

F i g. 6 einen Querschnitt durch eine der Blattfederanordnungen längs der Schnittlinie 6-6 in F i g. 4,

F i g. 7 eine Seitenansicht der Draht-Haltevorrichtung des Drahtbefestigungswerkzeuges von der entgegengesetzten Seite gesehen, wie in F i g. 5,

F i g. 8 einen Querschnitt der Nockenanordnung längs der Schnittlinie 8-8 in F i g. 4,

F i g. 9 einen Querschnitt der Nockenarm-Anordnung längs der Schnittlinie 9-9 in F i g. 4,

Fig. 10 eine auseinandergezogene Darstellung der Vertikalsteuerung nach den F i g. 4 und 5,

F i g. 11 eine Draufsicht auf einen typischen Schleifennocken der Vertikalsteuerung nach F i g. 10 und

Fig. 12 ein Zeitfolgediagramm für den SchleifennokkennachFig. 11.

Gemäß den F i g. 1 und 2 weist die Drahtbefestigungseinrichtung ein Gehäuse mit einer Hauptbasisanordnung 21 auf, die eine schwenkbare Stützanordnung 22, einen Mikromanipulator 2J zum Bewegen der Stützanordnung 22, eine llaltccinrichtung 24 für das Drahtbefestigungswerkzeug, ein Mikroskop 25 für die Bedienungsperson und eine elektronische Logikeinheil 26 für die Steuerung trägt. Die schwenkbare Stützanordnung 22 weist eine Schalteinrichtung 27 für einen Transistorstreifen, eine Heizeinrichtung hierfür und linke sowie rechte Magazinhalter 28 und 29 für die Transistorstreifen auf.

Die Bedienungsperson legt zunächst ein hier nicht dargestelltes Transistorstreifenmagazin mit zehn Transistorstreifen auf den linken Magazinhalier 28 und oin leeres, ebenfalls nicht dargestelltes Transistorstreifenmagazin auf den fechten Magazinhalter 29 auf. Der erste Transistorstreifen wird durch die Bedienungsperson der Schalteinrichtung 27 zugeführt, die beispielsweise gemäß der US-PS 36 95 501 aufgebaut sein kann. Die Bedienungsperson bedient die Schalteinrichtung 27 und bringt den Körper der ersten TrnriMstoreinheit auf ecm ersten Transistorstreifen unter eine Kapiiiar-Ürahtbeiestigungs-Spitze 163, die von einem Werkzeughalter 161 einer Halleinrichtung 24 getragen wird. Sie bedient dann die Stützanordnung 22 mit Hilfe des Mikromanipulator 23. um die erste Verbindungsstelle des Transistorkörpers zur Vorbereitung der ersten Drahtverbindung unmittelbar unter die Kapillarspitze 163 zu bringen.

Der Mikromanipulator 23 besitzt einen Handgriff 61 auf eint'tn Kugelgelenk 62 in einer Lagerkonsole 63, die an dem oberen Abschnitt der Hauptbasis 21 angeordnet ist. Der Handgriff 61 ist an seiner Unterseite mit einem Daumenhebel-Gleitstift 64 verseilen, tier sich durch die zentrale zylindrische öffnung in einem Kugelgelenk 65 erstreckt, das in einem oberen Zwischenstück 66 gehalten ist, welches an seinen beiden Enden mit zwei Kugelgelenken 67 und 68 versehen ist. Das innere Ende des Zwischenstückes 66 ist über ein Kopplungsglied 69 und ein Kugellager 71 mit einem stationären oder schwenkbaren Befestigungsglied 72 verbunden, das mit der Hauptbasis 21 verbunden ist. Das andere Ende des Zwischenstückes 66 ist mit dem Kugelgelenk 68 und einem zweiten Kopplungsglied 75 verbunden. Die unteren Enden der beiden Kopplungslieder 69 und 75 sind miteinander über ein Jochglied 76 und zugeordnete Lagerzapfen 77 und 78 verbunden. Das untere Ende des äußeren Kopplungsgliedes 75 ist mit einem Pantographzapfen 79 gekoppelt, der mit einem Paar Verschiebearme 82 und 83 versehen ist, die drehbar an einem Ende gelagert sind. Die gegenüberliegenden Enden dieser beiden Manipulatorarme 82 und 83, die einen Teil eines Pantographen bilden, tragen Kugelgelenke 84 und 85, welche Wellenabschnitte aufweisen, die drehbar ..»it den Enden eines linken Betätigungsgliedes 86 und eines rechten Betätigungsgliedes 87 verbunden sind. Die beiden Betätigungsglieder 86 und 87 sind drehbar auf einer Welle 88 angeordnet, die an der Hauptbasis 21 befestigt ist Verlängerungsarme 91 und 92 der beiden Betätigungsglieder 86 und 87 sind an einem Paar zugeordneter Betätigungsringe 93 und 94 drehbar befestigt, welche die Hauptspindel 44 umgeben und auf dieser drehbar angeordnet sind.

In F i g. 3 ist eine einzelne typische Transistoreinheit von der Art dargestellt, die auf dem Transistorstreifen angeordnet ist Es ist ein Basiselement 31 mit einem aufgeschweißten Transistorkörper 33 und einem Anschlußglied 32 und zwei getrennten Anschlußgliedern 34 und 35 vorgesehen. Der Transistorkörper 33 hat zwei Verbindungsstellen 36 und 37, für die eine erste

Drahtverbindung 38 zwischen der Anschlußstelle 36 und dem Anschlußglied 34 und eine zweite Drahtverbindung 39 zwischen der Verbindungsstelle 37 und dem Anschlußglied 35 herzustellen ist. An den Verbindungsslellen 36 und 37 ist je eine Haflverbindung und an den s AnschluBglicdern 34 und 35 sind je zwei Schleifverbindungen herzustellen.

Di«: schwenkbare Stützanordnung 22 enthält eine Basisplatte 40, die auf einer Hauptwelle 41 angeordnet ist, welche Ober zwei voneinander im Abstand to befindliche Lager 42 und 43 in einer hortlen zylindrischen Hauptspindel 44 angeordnet ist, die an ihrem oberen Ende mit einem ringförmigen Flanschabschnilt 45 versehen ist. Die untere Fläche des Flanschabschnittcs 45 trägt einen Spindelring 46, dtr auf mehreren Kugellagern 47 aufliegt, die in einer Kugelhalteplattc 48 gehalten sind. Die Kugellager liegen dabei auf einem Basisring 49 auf, der an der oberen Fläche der

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mit einem Paar Ringgliedern 51 und 52 versehen, welche M eine Drehbewegung der Hauptspindel 44 auf der Hauptbasis 21 verhindern, während sie eine begrenzte Bewegung in den x- und y-Richtungen der Hauptspindel 44 und des zugeordneten Trägers 40 auf der Hauptbasis 21 unter der Steuerung des Mikromanipulator 2.3 zulassen.

Die Betätigung des Daumenhebel-Handgriffes 61 durch die Bedienungsperson in irgendeiner Richtung um dessen Kugelgelenk 62 führt zu einer Nachführbewegung der beiden Betätigungsarme 86 und 87 um die Hauptwelle 88, welche die Hauptspindel 44 über die Betätigungsringe 93 und 94 bewegt. Dies führt zu einer xy- Positionierungsbewegung des Trägers 40 in der Spindelanordnung und zu einer Positionierung der zugeordneten Schalteinrichtung 27 für den Transistorstreifen unter die Kapillarspitze 163, was von der Bedienungsperson durch das Mikroskop 25 betrachtet werden kann. Die bewegbare Stützanordnung 22 folgt der Bewegung des Daumenhebels durch die Bedienungsperson und ermöglicht Depositioniening der «o Heizvorrichtung, welche den Transistorstreifen derart trägt, daß die erste Verbindungsstelle 36 auf dem Transistorkörper der ersten Transistoreinheit auf dem Transistorstreifen unmittelbar unter der Kapillarspitze 163 ausgerichtet werden kann. Sobald die erste «s Verbindungsstelle auf dem ersten Transistorkörper der ersten Transistoreinheit durch den Mikromanipulator 23 in der erforderlichen Weise unter der Kapillarspitze 163 angeordnet worden ist, löst die Bedienungsperson den Betrieb der Drahtbefestigungseinrichtung aus, der so dann automatisch abläuft, um die gewünschten Drahtverbindungen zwischen den Verbindungsstellen 36 und 37 und den Anschlußgliedern 34 und 35 der ersten Transistoreinheit herzustellen.

Die Drahtverbindungseinrichtung bringt dann nach- ss einander jede Transistoreinheit in dem Streifen unter die Kapillarspitze 163, wo jede Transistoreinheit mit zwei Drähten versehen wird; dabei wird der Transistor-Streifen automatisch schrittweise von dem linken Magazin über die Heizvorrichtung zu dem rechten w Magazin bewegt Wenn die Drahtverbindungen mit jeder der Transistoreinheiten auf dem ersten Transistorstreifen hergestellt worden sind, führt die Bedienungsperson den zweiten Transistorstreifen von dem linken Magazin auf die Heizvorrichtung, woraufhin nacheinander je zwei Drähte an jeder Transistoreinheit befestigt werden.

Gemäß den Fig.4,5 und 6 enthält die Halteeinrich

tung 24 für das Drahtbefestigungswerkzeug eine xy-Plattform, die eine mehrteilige Blattfederanordnung aufweist. Ein erster Teil dieser Blattfederanordnung dient zur Halterung eines rechtwinkligen oberen Rahmens 101 an einem stationären Trager und ein zweiter Teil dieser Blattfederanordnung, der in dem oberen Rahmen 101 gehalten wird, zum Tragen einer Stößelbefestigungsplalte 102. Da die beiden Teile der Blattfederanordnung im Aufbau sehr ähnlich sind, werden für beide Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet, wobei diejenigen für den zweiten Teil jeweils mit Strichen versehen sind.

Die erste Blattfederanordnung weist zwei Blattfederaufhänger 103 und 104 auf, die im Abstand voneinander auf einem Träger 105 befestigt sind, welcher seinerseits stationär auf einem Boden 106 der Hauptbasis 21 angeordnet ist. Zwei biegsame äußere Blattfedern 107 und 108 sind an ihrem oberen Rand an den BisttfedcrSufhän^srn 103 und 104 rnit!^p!^Q Rpf^st'¹⁷¹¹¹¹*¹*- kappen 109 befestigt. Die Blattfedern 107 und 108 hängen dabei von ihren zugeordneten Aufhängern herab und tragen an ihrem unteren Rand zugeordnete Abstandselemente 111. Die beiden Abstandselemente 111 für die Blattfedern sind durch ein Trennglied 112 und Kappen 113 fest miteinander verbunden. Zwei ähnliche innere Blattfedern 114 und 115 sind an ihrem unteren Rand mit den beiden zugeordneten Abstandselementen 111 verbunden, erstrecken sich von dort aus nach oben und sind an ihrem oberen Rand durch Kappen 116 mit den beiden gegenüberliegenden Seiten 117 und 118 des oberen Rahmens 101 fest verbunden. Durch Verbiegen der beiden Paare von Blattfedern 107, 114 und 108, 115 kann der obere Rahmen 101 sich schwimmend in einer Richtung rechtwinklig zu den Oberflächen der Blattfedern bewegen, d. h. in der x- Richtung.

Die zweite Blattfederanordnung enthält zwei biegsame äußere Blattfedern 107' und 108', die an ihrem oberen Rand von den inneren Oberflächen der beiden anderen gegenüberliegenden Seiten 121 und 122 des oberen Rahmens 101 herabhängen. Der untere Rand dieser beiden Blattfedern 107' und 108' trägt zwei Abstandselemente 11Γ und ein Trennglied 112' für die Abstandselemente. Zwei ähnliche biegsame innere Blattfedern 114' und 115' erstrecken sich von den Abstandselementen 111' nach oben und tragen an ihrem oberen Rand die Befestigungsplatte 102, auf welcher ein Block 123 zur Halterung des Tragarmes mit Schrauben 124 befestigt ist. Die Befestigungsplatte 102 und damit auch der Block 123 sind schwimmend auf dieser zweiten Blattfederanordnung gelagert. Sie können sich in einer Richtung innerhalb des oberen Rahmens 101 bewegen, welche rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung des oberen Rahmens 101 auf der ersten Blattfederanordnung ist, d h. in der y-Richtung. Die zusammengesetzte Blattfederanordnung gestattet somit eine schwimmende Bewegung des Blocks 123 für die Tragarmbefestigung in beliebiger Richtung eines xy-Koordinatensystems abhängig von den relativen Bewegungen des oberen Rahmens 101 auf der ersten Blattfederanordnung und der Befestigungsplatte 102 auf der zweiten Blattfederanordnung innerhalb des oberen Rahmens 101.

An der Vorderseite des Blockes 123 ist ein Tragarm 131 für das Drahtbefestigungswerkzeug angebracht Der Tragarm 131 erstreckt sich nach außen durch eine öffnung in der Vorderwand des Gehäuses der Drahtbefestigungseinrichtung. Ein Paar im Abstand befindlicher paralleler biegsamer Blattfedern 132 und

133 ist an einem Ende an dem Tragarm 131 und an dem anderen Ende über eine Blattfederkonsole 134 an einem Halteblock 13S fest angebracht. Ein zweites Paar im Abstand befindlicher paralleler biegsamer Blattfedern 136 und 137 ist an einem Ende mit dem Halteblock 135 verbunden und entreckt sich von diesem nach vorne in festem Eingriff mit einer Halterungsgabel 138 für das Drahtbefestiguiigswerkzeug.

Ein Blattfederblock 139 neben dem federnden Halteblock 135 dient dazu, die nach unten gerichtete Bewegung der Halterungsgabel 138 auf den Enden der beiden Blattfedern 136 und 137 zu begrenzen. Durch Verbiegen der beiden Blattfedern 136 und 137 kann die Halterungsgabel 138 für das Drahtbefesligungswerkzeug von einem Blattfederblock 139 aus sich nach oben bewegen. Das äußere Ende einer Feder 142 einer auf dem Halteblock 135 angeordneten Spiralfederanordnung 141 übt auf die Halterungsgabel 138 eine riuCh^iwbi"" fCfuft 3uS welche diese in eine Ruhpjao»p gegen den Blattfederblock 139 drückt.

Eine auf dem Block 123 befestigte Schubstange 146 erstreckt sich oberhalb des Tragarmes 131. Ein Ende 147 der Schubstange 146 ist um einen ersten Drehzapfen 148 eines Winkelhebels 149 drehbar. Der Winkelhebel 149 wiederum ist um einen zweiten Drehzapfen 151 am freien Ende des Tragarmes 131 drehbar sowie um einen dritten Drehzapfen 152 um den Halteblock 135. Eine Steuervorrichtung für die Vertikalbewegung in Richtung der z-Achse am anderen Ende der Schubstange 146 (F i g. 10) drückt die Schubstange 146 in eine Längsposition, in welcher die Halterungsgabel 138 für das Drahtbefestigungswerkzeug in einer angehobenen horizontalen Normallage gehalten wird.

An dem äußeren Ende der Halterungsgabel 138 ist ein Werkzeughalter 161 befestigt, der sich nach unten erstreckt und in eine Spitze 162 ausläuft. Diese Spitze

162 trägt eine vertikale zylindrische Kapillarspitze 163, durch welche der Verbindungsdraht 164 senkrecht nach unten auf die zu verbindende Oberfläche führt. Der Draht 164 wird von einer Spule 165 getragen, welche in einer Trageeinrichtung 166 auf der Vorderseite des Gehäuses der Drahtbefrriigungseinrichtung drehbar gelagert ist. Der Draht 164 führt von der Spule 165 durch ein Führungselement 167 und dann senkrecht nach unten durch die Kapillarspitze 163 des Werkzeughalters 161.

Gemäß Fig. 7 ist auf dem Halteblock 135 eine Drahtklemmeinrichtung fest angeordnet. Sie enthält ein horizontales Drahtklemmglied 168, an dessen äußerem Ende eine stationäre Drahtklemme 169 befestigt ist, die sich nach unten erstreckt und in einer Klemmenspitze 171 endet, welche gerade oberhalb der Kapillarspitze

163 des Werkzeughalters 161 angeordnet ist. Ein biegsames Drahtklemmglied 172 ist über Blattfedern an der Unterseite des Drahtklemmgliedes 168 aufgehängt. Sie endet in einem spitzen Abschnitt 173, welcher derart ausgebildet ist, daß er die Klemmenspitze 171 auf der stationären Drahtklemme 169 erfaßt und den Draht gerade oberhalb der Kapillarspitze 163 festklemmt Die biegsame Drahtklemme 172 ist drehbar an einem Verbindungsarm 174 befestigt, wobei das äußere Ende des Verbindungsarmes 174 drehbar in dem Ende eines Hebelarmes 175 befestigt ist, welcher wiederum drehbar an dem Drahtklemmglied 168 angeordnet ist. Das obere Ende des Hebels 175 ist drehbar an einer Stange 176 eines Hubmagneten befestigt, der über eine Magnetspule 177 betätigt wird. Wenn die Magnetspule 1?7 erregt wird, bewegt sie die Klemmenspitze 173 der Drahtklemme 172 in Eingriff mit der stationären Klemmenspitze 171, so daß der Draht festgeklemmt wird. Bei der Entregung der Magnetspule 177 wird die Drahtklemmspitze 172 freigegeben, und der Draht kann sich frei S durch die Kapillarspitze 163 bewegen.

Gemäß den F i g. 4 und 5 enthält die Horizontalsteuerung für die xy- Plattform, auf welcher das Drahtbefestigungswerkzeug befestigt ist, und die Vertikalsteuerung in z-Richtung für den Werkzeughalter 161 einen Motor

to 181, der auf einem Block 182 auf dem Boden 106 der Hauptbasis 21 befestigt ist. Ein Zahnriemen 183 und ein durch den Motor 181 angetriebenes Zahnrad 184 treiben einen y-Nocken 185, einen x-Nocken 186 und einen z- oder Schleifen-Nocken 187 an. Wie aus den Fig.4 und 8 ersichtlich ist, sind diese Nocken fest auf einer Hauptwelle 188 befestigt, die drehbar in einem Lagerblock 189 gelagert ist, der auf zwei Trägern 191 und 192 auf der Hauptbasis 21 der Tragbefestigungsein richtung angeordnet ist.

Ein y-Nockenarm 193, ein x-Nockenarm 194 und ein z-Nockenarm 195 sind auf einem Drehzapfen 196 drehbar angeordnet, der auf dem Hauptlagerblock 189 befestigt ist, wie aus den F i g. 4 und 9 hervorgeht. An den Enden der drei Nockenarme befindet sich je ein drehbares Lager 197, welches mit der Randfläche des jeweils zugeordneten Nockens 185, 186 oder 187 in Eingriff steht. Es wird durch je eine Feder 240 in Eingriff gehalten, so daß sich die Nockenarme abhängig von Veränderungen in den Randflächen der entsprechenden Nocken um den Drehzapfen 196 verschwenken. Das andere Ende des x-Nockenarms 194 trägt einen drehbar angeordneten Schlitten 201, der in einem Gleitkanal 202 in einem x-Führungsglied 203 gleiten kann, das fest an dem oberen Rahmen 101 befestigt ist. Eine Schwenkbe wegung des *-Nockenarms 194 um den Drehzapfen 196 entsprechend den Veränderungen in der Randfläche des x-Nockens 186 führt zu einer Nachführbewegung des *-Führungsgliedes 203, wodurch der obere Rahmen 101 in der x-Richtung hin- und herbewegt wird. In ähnlicher Weise trägt das andere Ende des y-Nockenarms 193 eine schwenkbar angeordnete Gleitstange 204, die in einem entsprechenden Gleitkanal in einem y-i-'ührungselement 205 gleiten kann, welches fest an der Befestigungsplatte 102 für den Tragarm 131 befestigt ist.

«5 Der y-Nockenarm 193 folgt der Randfläche des y-Nockens 185 und dient dazu, die Halterungsplatte 102 und damit auch den Block 123 für die Halterung des Tragarmes 131 innerhalb des oberen Rahmens 101 in y-Richtung zu bewegen, d. h. senkrecht zu der

Bewegung des oberen Rahmens 101 in Ar-Richtung.

Wie aus den F i g. 4 und 10 zu ersehen, ist das andere Ende des z-Nockenarms 195 für die Schleifenbildung über einen Stift 206 und eine auf das obere Ende des Stiftes 206 aufgeschraubte Arretiermutter 234 mit einem Ende eines Zwischenstückes 207 schwenkbar gekoppelt Das andere Ende des Zwischenstückes 207 ist seinerseits über einen Stift 208 und eine auf dessen oberes Ende aufgeschraubte Arretiermutter 235 mit einem Ende eines Antriebsarmes 209 schwenkbar

to gekoppelt, welcher durch Schrauben 211 an einem oberen Koppelglied 210 befestigt ist Dieses obere Koppelglied 210 ist auf einem Ausleger 212 durch einen Stift 213 und eine auf dessen oberes Ende aufgeschraubte Arretiermutter 214 drehbar gelagert Der Ausleger 212 ist an einem festen Teil der Drahtbefestigungseinrichtung neben der xy-Plattform angebracht, welche den Block 123 zur Befestigung des Tragarmes 131 trägt Das dem Winkelhebel 149 abgewandte Ende

der Schubstange 146 ist über einen Stift 216 mit einem unteren Koppelglied 215 schwenkbar gekoppelt. Dieses untere Koppelglied 215 ist durch einen Stift 217 und eine juf dessen unteres Ende aufgeschraubte Arretiermutter 218 auf dem Block 123 für die Halterung des Trag'Jrnies schwenkbar befestigt.

Das obere Koppelglied 210, das untere Koppelglied 215 und ein mittleres Koppelglied 219 bilden eine Kreuzklauenkupplung, bei welcher zwei Gleitkörper 224, die in zueinander senkrechten x- und y-Richtungen auf den oberen und unteren Flächen des mittleren Koppelgliedes 219 angeordnet sind, in zwei entsprechenden Gleitnuten 226 zu gleiten vermögen, die in ebenfalls senkrecht zueinander verlaufenden x- und y-Richtungen an der Unterseite des oberen Koppelgliedes 210 und an der Oberseite des unteren Koppelgliedes 215 angeordnet sind. Hierdurch können der obere Rahmen 101 und die Befestigungsplatte 102 unter der Steuerung des x-Nockens 186 und des y-Nockens 185 in den z- und y Richtungen bewegt werden, um die horizontale l.^ge der Kapillarspitze 163 und des Drahtes 164 einzustellen, ohne daß das obere Koppelglied 210 und das untere Koppelglied 215 verdreht werden, und damit auch ohne daß die vertikale Lage der Kapillarspitze 163 und des Drahtes 164 in der z-Richtung beeinflußt wird. Weiterhin bewirkt eine Drehung des oberen Koppelgliedes 210 durch den z-Nockenarm 195 und das Zwischenstück 207 unter der Steuerung des z-Nockens 187, daß sich das untere Koppelglied 215 verdreht und dadurch die Schubstange w 14*i in der erforderlichen Weise in der y-Richtung bewegt, um den Winkelhebel 149 um den Drehzapfen 151 zu verschwenken, die beiden Blattfedern 132 und 133 zu verbiegen und die vertikale Lage der Kapillarspitze 163 und des Drahtes 164 am Ende des Drahtarmes 131 genau in der z-Richtung einzustellen.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich, ist das mit der Randfläche des z-Nockens 187 zusammenwirkende Lager 197 an einem abgewinkelten Ende des z-Nockenarms 195 durch einen Befestigungsstift 227 und zwei Federklammern 228 (von denen nur eine dargestellt ist) drehbar gelagert Die mit den Randflächen der x- und y-Nocken 185 und 186 zusammenwirkenden Lager 197 sind in ähnlicher Weise auf abgewinkelten Enden der x- und y-Nockenarme 194 und 193 gelagert. Die übrigen bisher noch nicht genannten Teile der Fig. 10 umfassen Nadellager 231, Drucklager 232 und Lagerscheiben 233 für die Drehzapfen bzw. Stifte 196,206,208,213 und 217.

Zusätzlich zu dem Antrieb der Nocken 185, 186 und 187 treibt der Motor 181 eine zylindrische Steuertrommel 221 an, welche eine Anzahl Lichtquellen 222 aufweist. Eine entsprechende Anzahl hier nicht dargestellter lichtempfindlicher Detektoren, die mit den Lichtquellen 222 ausgerichtet sind, sind außerhalb der Steuertrommel 221 in einem Gehäuse 223 angeordnet (F i g. 4 und 5). Zwischen den Lichtquellen 222 und den entsprechenden Detektoren sind in der Steuertrommel 221 horizontale Schlitze angeordnet, die dazu dienen, optoelektronische Verbindungen zwischen den Lichtquellen und den Detektoren herzustellen. Wenn der eo Motor 181 die Nocken 185, 186 und 187 verschwenkt, dreht sich auch die Steuertrommel 221 und stellt dabei verschiedene optoelektronische Verbindungen her bzw. unterbricht diese während vorbestimmter Teile einer jeden Umdrehung der Nocken.

Ein typischer z-Nocken 187 für die Schleifenbildung ist in F i g. 11 dargestellt. F i g. 12 zeigt das Zeitfolgediagramm für diesen Nocken. Wie aus dem Zeitfolgediagramm zu ersehen, liegen innerhalb der ersten 180° eine Umdrehung des z-Nockens 187 drei Drahtbefestigungsintervalle, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Drahtbefestigungsintervall und dem zweiten und dem dritten Diahtbefestigungsintervall jeweils ein Schleifenbildungsintervall vorgesehen ist. Während dieser Drahtbefestigungs- und Schleifenbildungs-Intervalle werden eine Drahtbefestigung an der ersten Verbindungsstelle 36 des Transistorkörpers 33 und zwei Heftverbindungen an dem Anschlußglied 34 der in Fig.3 dargestellten Transistoreinheit durchgeführt. Nach dem dritten Drahtbefestigungsintervall folgt ein Verweilintervall, in welchem die Af- und y-Nocken 186 und 185 die Kapillarspitze 163 und den Draht 164 von der letzten Verbindung auf dem ersten Anschlußglied 34 in eine Lage gerade oberhalb der zweiten Verbindungsstelle 37 auf dem Transistorkörper 33 dieser Transistoreinheit bringen. Während der zweiten 180° einer Umdrehung des z-Nockens 187 laufen drei weitere Drahtbefestigungsintervalle ab, wobei sich Schleifenbildungsintervalle zwischen dem ersten und dem zweiten Drahtbefestigungsintervall und dem zweiten und dem dritten Drahtbefestigungsintervall befinden. An der zweiten Verbindungsstelle 37 wird ein Befestigungsschritt durchgeführt, und an dem zweiten Anschlußglied 35 erfolgen während dieser Drahtbefestigungs- und Schleifenbildungsintervalle zwei Heftverbindungen. Nach dem dritten Drahtbefestigungsintervall der zweiten Hälfte einer Umdrehung des z-Nockens liegt wieder eine Verweilzeit, während der die *- und y-Nocken 186 und 185 die Kapillarspitze 163 und den Draht 164 in eine Lage über der ersten Verbindungsstelle 36 zurückbringen. Während dieser Verweilzeit böwegt die Schalteinrichtung 27 der Drahtbefestigungseinrichtung die nächste Transistoreinheit unter die Kapillarspitze 163 und den Draht 164.

Wie aus den F i g. 3,4 und 5 ersichtlich, sind die x- und y-Nocken 185 und 186 speziell dafür ausgelegt, die entsprechenden x- und y-Nockenarme 194 und 193 zu betätigen, so daß die xy-Piattform, auf welcher der Block 123 für die Befestigung des Tragarmes angebracht ist, so zu bewegen, wie es erforderlich ist, um die Kapillarspitze 163 und den Draht 164 über die Verbindungsbereiche zu bewegen, an welche*, der Draht befestigt werden soll. Die Randflächen der x- und ^-Nocken 186 und 185 sind dabei derart ausgebildet, daß die genaue Richtung und der genaue Betrag der Bewegung eingehalten werden, wie sie die betreffenden Transistoreinheiten benötigen, die durch die Drahtbefestigungseinrichtung kontaktiert werden sollen. Weiterhin sollen die erforderlichen Verweilzeiten zur Verfugung gestellt werden, die zum eigentlichen Befestigen des Drahtes benötigt werden.

Bei der Transistoreinheit nach F i g. 3 wird während einer ersten Verweilzeit die erste Drahtverbindung mit der Verbindungsstelle 36 durchgeführt. Ein Verschwenken der x- und y-Nocken 186 und 185 bewegt dann die Kapillarspitze 163 und den Draht 164 zu dem ersten Anschlußpunkt auf dem Anschlußglied 34. Dort wird die erste Verbindung mit diesem Anschlußglied gemacht, und anschließend wird die Kapillarspitze 163 mit dem Draht 164 zu dem zweiten Anschlußpunkt auf dem Anschlußglied 34 geführt, wo dann der zweite Anschluß zu diesem Anschlußglied gemacht wird. Zu diesem Zeitpunkt schließt die Steuertrommel 221 eine optoelektronische Verbindung für die Magnetspule 177 für das Einklemmen des Verbindungsdrahtes, welche daraufhin den Verbindungsdraht zwischen den Klem-

menspitzen 171 und dem Spitzenabschnitt 173 gerade oberhalb der Kapillarspitze 163 einklemmt Auf diese Weise wird der Draht 164, wenn der Werkzeughalter 16t durch die Schubstange 146 von der zweiten Verbindung auf dem Anschlußglied 34 angehoben wird, gestrafft und derart abgebrochen, daß ein kurzer Schwanz unterhalb der Kapillarspitze 163 verbleibt. Dieser Schwanz dient dann als der Drahtabschnitt, der mit der zweiten Verbindungsstelle 37 auf dem Transistorkörper 33 befestigt wird, wenn die Kapillar- to spitze 163 durch Drehung der x- und y-Nocken 186 und 185 genau oberhalb dieser Verbindungsstelle angeordnet worden ist Während der zweiten Hälfte der Umdrehung der x- und y-Nocken wird die Kapillarspitze 163 von der Verbindungsstelle 37 fortbewegt, nachdem dort ein Befestigungsschritt durchgeführt worden ist, vnd dann nacheinander über den ersten und

zweiten Verbindungspunkten auf dem Anschlußglied 35 positioniert, wo dann eine Heftverbindung durchgeführt wird. Nach dem letzten Befestigungsschritt auf dem Anschlußglisd 35 wird der Draht wiederum so eingeklemmt, daß er abgebrochen wird, wenn der Werkzeughalter 161 von dem Anschlußglied 35 angehoben und zu einer Verweilposition oberhalb der ersten Verbindungsstelle 36 zurückgeführt wird. Dieser vollständige Arbeitsablauf wird dann wiederholt, um auf der nächsten Transistoreinheit die erforderlichen Drahtbefestigungen durchzuführen, welche inzwischen in Stellung gebracht worden ist Das Weiterschalten der Transistoreinheiten in die erforderliche Lage unterhalb des Drahtbefestigungswerkzeuges wird durch die Steuertrommel 221 und die zugehörige optoelektronische Schaltung eingeleitet.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bewegen eines Drahtanschlußwerkzeuges gegenüber einem Halbleiterbauelement mit einer Basisstruktur, mit einer auf dieser angeordneten Haltevorrichtung für das Halbleiterelement, mit einer auf der Basisstruktur in zwei Koordinatenrichtungen χ und y bewegbaren Plattform, mit einer ersten Steuervorrichtung für die Bewegung der Plattform entlang den beiden Koordinatenrichtungen χ und y, mit einem auf der Plattform befestigten Tragarm für das DrahtanschluBwerkzeug, der eine Bewegung des DrahtanschluBwerkzeuges in einer dritten Koordinatenrichtung ζ auf das in der Haltevorrichtung befindliche Halbleiterbauelement zu und von diesem hinweg gestattet, und mit einer zweiten Steuervorrichtung für die Bewegung des Drahtanschlußwerkzeuges entlang der dritten Koordinatenrichtung z, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuervorrichtung eine drehbare Kuppelvorrichtung mit einer Anzahl formschlüssig miteinander gekuppelter drehbarer Koppelglieder (210,215,219) aufweist, von denen ein Koppelglied (215) schwenkbar mit dem Drahtanschlußwerkzeug (161) verbunden ist und die Bewegung des Drahtanschlußwerkzeuges (161) entlang der dritten Koordinatenrichtung ζ unabhängig von der Bewegung der Plattform (102) entlang den Koordinatenrichtungen χ und y zwangsläufig zu steuern vermag.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelvorrichtung ein erstes Koppelglied \210) aufweist, das neben der Plattform (102) drehbar an der Basisstniktur (21) befestigt ist, sowie ein zweites Koppelglied «215) enthält, das drehbar auf der Plattform (102) befestigt, formschlüssig mit dem ersten Koppelglied (210) gekuppelt und von diesem antreibbar sowie schwenkbar mit dem Drahtanschlußwerkzeug (161) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuervorrichtung ein mit dem ersten Koppelglied (210) schwenkbar gekoppeltes erstes Hebelgetriebe (195, 207) zum zwangsläufigen Verschwenken des ersten Koppelgliedes (210) sowie ein mit dem zweiten Koppelglied (215) und dem Drahtanschlußwerkzeug (161) gekoppeltes zweites Hebelgetriebe (146) zum zwangsläufigen Bewegen des Drahtanschlußwerkzeuges (161) entlang der dritten Koordinatenrichtung ζ in Abhängigkeit von der Verschwenkung des ersten Koppelgliedes (210) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Hebelgetriebe einen Nockenarm (195) und ein einerseits mit dem Ndckenarm (195) und andererseits mit dem ersten Koppelglied (210) schwenkbar verbundenes Zwischenstück (20) aufweist und daß das zweite Hebelgetriebe eine Schubstange (146) enthält, die auf einer Seite mit dem zweiten Koppelglied (215) und auf der anderen Seite mit dem Drahtanschlußwerkzeug (161) schwenkbar verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (161) über zwei biegsame Blattfedern (H2,133) und einen Winkelhebel (149) mit dem Tragarm (131) verbunden ist und daß die Schubstange (146) in dem Winkelhebel (149) schwenkbar gelagert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelhebel (149) schwenkbar an einem Halteblock (135) gelagert ist, der über zwei

ί weitere biegsame Blattfedern (136, 137) mit dem Drahtanschlußwerkzeug (161) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelvorrichtung ein drittes Koppelglied (219) aufweist, welches

in zwischen dem ersten (210) und dem zweiten Koppelglied (215) angeordnet und mit diesem formschlüssig gekuppelt ist, und daß die drei Koppelglieder (210, 215, 219) formschlüssige Koppelvorrichtungen (224, 226) besitzen, welche ein

i^r> zwangsläufiges Mitdrehen des zweiten (215) mildem ersten Koppelglied (210) bewirken, aber ein Verschieben der Plattform (102) entlang der Koordinatenrichtungen χ und y gestatten, ohne daß sich das erste (210) und das zweite Koppelglied (215) verschwenken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssigen Koppelvorrichtungen aus einem ersten Gleitkörper (224) und einer zugehörigen ersten Gleitnut (226), welche auf zwei

2"> benachbarten und einander zugewandten Oberflächen der Koppelglieder (210, 215, 219) angeordnet sind, sowie aus eirvem zweiten Gleitkörper (224) und einer zugehörigen zweiten Gleitnut (226) bestehen, welche auf zwei weiteren benachbarten und

>') einander zugewandten Oberflächen der Koppelglieder (210, 215,219) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Gleitkörper (224) auf den beiden einander abgewandten Oberflä-

« chen des dritten Koppelgliedes (219) angeordnet sind und daß die jeweils zugehörigen ersten und zweiten Gleitnuten (226) sich auf den benachbarten Oberflächen des ersten (210) bzw. zweiten Koppelgliedes (215) befinden.

w

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, daß der erste Gleitkörper (224) sowie die zugehörige erste Gleitnut (226) in einer ersten Koordinatenrichtung χ oder y und der zweite Gleitkörper (224) sowie die zugehörige zweite Gleitnut (226) in einer zweiten, sich senkrecht zu der ersten Koordinatenrichtung * oder y erstreckenden Koordinatenrichtung ybzv/. χ ausgerichtet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 oder 4 und 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenarm (195) durch eine Nockenscheibe (187) verschwenkbar ist.