DE3401286C2 - Bondgerät - Google Patents

Abstract

Bondgerät mit einem Bondkopf (11), einem Bauelement-Taktförderer (10) und einer dem Bondkopf (11) zugeordneten, eine Klemmleiste (13) umfassenden Bauelement-Halteeinrichtung (12), die zum Zwecke einer spannungsfreien Fixierung und Positionierung des zu bondenden Bauelements eine der Klemmleiste (13) zugeordnete elastisch nachgiebige Stützfläche (14) für das zu bondende Bauelement (18) aufweist. Vorzugsweise ist auch die Klemmseite der Klemmleiste mit einer elastisch nachgiebigen Schicht z. B. in Form eines Gummiwulstes (20) versehen.

Description

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bzw. -leiste, die gegenüber einer nur im unmittelbaren ste kann auch dadurch erreicht werden, daß an ihrer

Bondkopf-Bereich wirksamen Einzelklemme ganz er- Klemmseite eine elastisch nachgiebige Schicht aus

hebliche fertigungstechnische Vorteile brjigt Kunststoff, Gummi oder dergleichen, angeordnet ist,

Üblicherweise ist dem Bondkopf eine nur im unmit- vorzugsweise in Form eines sich über die gesamte Län-

lelbaren Bereich desselben bzw. im unmittelbaren Be- 5 ge der Klemmleiste erstreckenden Gummiwulstes. Bei

reich der zu bondenden Kontaktstelle wirksame Einzel- einer konkreten Ausführungsform ist der Gummiwulst

klemme zugeordnet, die das Bauelement beim Bonden Teil eines um die Klemmleiste herumgespannten Gum-

gegen eine starre bzw. harte Unterlage bzw. Stützfläche mibandes.

drückt und auf diese Weise in der Bondstellung hält Die klemmende Fixierung des zu bondenden Bauele-Beim Bonden länglicher Bauelemente, wie lead-frames, ίο ments kann dadurch erfolgen, daß die elastisch nachgiemit mehreren in Transportrichtung voneinander beab- bige Stützfläche auf die Klemmleiste zubewegbar ist standeten Kontaktflächen mittels eines ortsfesten Bond- Ebenso gut ist es natürlich denkbar, die Klemmleiste kopfes wird die Wemrne nach jedem Bondvorgang ge- zwischen einer Klemm- und Freigabe-Stellung hin- und lost der lead-frame bis zur nächsten Kontaktfläche wei- herbewegbar auszubilden. In beiden Fällen erfolgt die ter transportiert, die Klemme wieder geschlossen usw. 15 Bewegung durch eine Steuernocke oder Kurvenschei-Nach jedem Klemmvorgang wird der Bondkopf mittels be, ζ. B. entgegen der Wirkung einer Rückzugfeder einer optischen Sucheinrichtung der optimalen Bond- Nachstehend wird eine besonders vorteilhafte Ausstelle zugeordnet Es ist augenscheinlich, daß eine ganz führungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näerhebhche Index (für das Lösen und Schließen der Bau- her erläutert. element-Klemme und den frame-Transport) — und 20 Es zeigt

Such (für die Zuordnung des Bondkopfes mittels der Fig. 1 einen Teil eines Bondgerätes mit erfindungsoptischen Sucheinrichtung) - Zeit vergeht Die Zeit gemäß ausgebildeter Bauelement-Halteeinrichtung in dafür betragt etwa 300 ms/zu bondender Einheit Seitenansicht und teilweise im Schnitt,

Durch Einsatz der erwähnten über die gesamte Länge F ig. 2 die Halleinrichtung des Bondgerätes nach des zu bondenden Bauelements wirksamen Klemmlei- 25 Fig. 1 in Draufsicht und

ste erhält man einen ganz erheblichen Zeitgewinn. Der F i g. 3 einen Teil einer abgewandelten Bauelementanteilige Zeitbedarf beträgt nur noch etwa 90-100 ms/ Halteeinrichtung im Schnitt.

zu bondender Einheit Der erwähnte Zeitgewinn wird Das Bondgerät nach den Fig. 1 und 2 umfaßt einen dadurch erhalten, daß die Klemmleiste nicht nach jecem Bondkopf 11, der in F i g. 1 in unterbrochener Linie nur einzelnen Bondvorgang geöffnet und wieder geschlos- 30 angedeutet ist, einen Taktförderer 10, der eine geradlinisen werden muß; vielmehr wird die Klemmleiste erst ge Förderstrecke 15 definiert, und eine dem Bondkopf nach dem Bonden sämtlicher Kontaktstellen bzw. -flä- 11 zugeordnete Bauelement-Halteeinrichtung 12 mit eichen geöffnet Ferner kann schon während eines Bond- ner 10 nebeneinander und jeweils geringfügig voneinan- _|( Vorganges die optimale Bondstelle auf der nächstfolgen- der beabstandete blattfederartige Klemmfinger 19 (sie- * den Kontaktfläche optisch festgestellt werden. 35 he F i g. 2) aufweisende Klemmleiste 13. Die blattfeder- \i Die Anwendung einer über die gesamte Länge des zu artigen Klemmfinger 19 sind an ihren der Einspannung |1 bondenden Bauelements wirksamen Klemmleiste ist na- entgegengesetzten bzw. freien Enden in F i g. 1 jeweils turhch nur dann problemlos, wenn die Stützfläche für nach unten gebogen bzw. gekröpft. Den Klemmfingern das Bauelement über die gesamte Klemmstrecke ela- 19 ist eine elastisch nachgiebige Stützfläche für die zu stisch nachgiebig ausgebildet ist. Dadurch ist - wie 40 bondenden Bauelemente (nur in Fig.3 schematisch bereits dargelegt - eine spannungsfreie und satt auflie- dargestellt und mit der Bezugsziffer 18 gekennzeichnet) gende Fixierung des Bauelements über die gesamte zugeordnet, wobei die elastisch nachgiebige Stützfläche Länge desselben gewährleistet 14 durch einen dünnen Gummistreifen 16 auf einer star-Die elastisch nachgiebige Stützfläche ist vorzugswei- ren Unterlage 17 gebildet ist. Die starre Unterlage (Amse integraler Bestandteil der Bauelement-Förderstrecke 45 boß) 17 ist bei der Ausführungsform nach den Fig I und wird - wie aus der US-PS 35 95 453 bei Ultra- und 2 in Richtung des Doppelpfeiles 22 auf und ab beschall-Vorrichtungen an sich bekannt — durch eine ela- wegbar in einem Rahmen 23 gelagert, wodurch das zu stisch nachgiebige Schicht auf einer starren Unterlage bondende Bauelement von einer Transportstellung in gebildet, wobei die elastisch nachgiebige Schicht vor- eine Klemm- und Bondstellung und umgekehrt bringbar zugsweise aus einem Gummi-, Kautschuk-oder derglei- 50 ist. Die Klemmleiste i3 bzw. Klemmfinger 19 sind bei chen -Streifen geringer Dicke besteht Es kommen der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 ortsfest im Schichtdicken von etwa 0,3-1,5 mm in Betracht, abhän- Rahmen 23 eingespannt und zwar durch eine Fixierleigig von der Biegesteifigkeit des zu bondenden Bauele- ste 24. Die Klemmleiste 13 bzw. die Klemmfinger 19 ^me"^ts- sind auf diese Weise auswechselbar am Rahmen 23 be-

Eine durch Versuche bereits erprobte vorteilhafte 55 festigt

Konstruktion zeichnet sich dadurch aus, daß die Die Auf- und Abbewegung der starren Unterlage 17

Klemmleiste in Klemmrichtung ebenfalls elastisch nach- für die elastisch nachgiebige Stützfläche 14 in Richtung

giebig ausgebildet ist und zu diesem Zweck mindestens des Doppelpfeiles 22 erfolgt durch eine im Rahmen 23

zwei, vorzugsweise bis zu zehn und mehr, nebeneinan- drehangetriebene Kurvenscheibe 25, die über einen

der und jeweils geringfügig voneinander beabstandete 60 Kipphebel 26 auf die starre Unterlage 17 einwirkt Die

blattfederartige Klemmfinger aufweist Diese kor.struk- Bewegung der starren Unterlage 17 in die das Bauele-

tive Ausbildung tragt ebenfalls zur spannungsfreien Fi- ment klemmende Stellung bzw. in Fig. 1 nach oben

xierung der zu bondenden Bauelemente, insbesondere erfolgt gegen die Wirkung einer Rückzugfeder 27 die

biegeempfindlicher lead-frames, bei. Von Vorteil ist es, an der starren Unterlage 17 einerseits und am Rahmen

wenn bei dieser Ausführungsform jeder zu bondenden 65 23 andererseits befestigt ist. Durch eine Schraube 29 ist

Kontaktstelle bzw. -fläche ein Klemmfinger zugeordnet die relative Lage zwischen der starren Unterlage 17 und

^lst" . ... ,. ,. dem Kipphebel 26 und damit das Niveau der Hubstrek-

Die elastisch nachgiebige Ausbildung der Klemmlei- ke der starren Unterlage !7 an unterschiedliche Bauele-

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ment-Dicken einstellbar. Die Fixierung der relativen Lage zwischen der starren Unterlage 17 und dem Kipphebel 26 erfolgt über eine gesonderte Fixierschraube 28. Der Kipphebel 26 ist in einem im Rahmen 23 im Abstand von der Kurvenscheibe 25 angeordneten Kipplager 30 hin- und herverschwenkbar gelagert, wobei die durch das Kipplager 30 definierte Schwenkachse sich parallel zur Drehachse der Kurvenscheibe 25 erstreckt

Die Auf- und Abbewegung der starren Unterlage 17 erfolgt natürlich nur im Klemmbereich der Bauelement-Halteeinrichtung 12. In diesem Bereich umfaßt also die Förderstrecke 15 einen auf und ab bewegbaren Strekkenabschnitt

Wie Fig.2 entnommen werden kann, umfaßt die Bauelement-Halteeinrichtung zusätzlich eine durchgehende Klemmleiste 31, die der Klemmleiste 13 bzw. den blattfederartigen Klemmfingern 19 gegenüberliegt. Durch die beiden Klemmbacken bzw. -leisten 13,31 läßt sich ein lead-frame an den beiden sich parallel zur Transportrichtung erstreckenden Längsrändern klemmend festhalten. In Fig. 1 ist die Klemmleiste 31 aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung weggelassen. Die Klemmleiste 31 ist ebenso wie die Klemmbacke bzw. -leiste 13 am Rahmen 23 ortsfest bzw. starr sowie auswechselbar befestigt Die Klemmung im Bereich der Klemmleiste 31 erfolgt ebenso wie im Bereich der blattfederartigen Klemmfinger 19 durch die Hubbewegung der starren Unterlage 17.

Beim Bonden eines lead-frames wird dieser mittels des Taktförderers 10 längs der Transportstrecke 15 in den Bereich der Halteeinrichtung 12 transportiert, dort festgeklemmt und in diesem Zustand am Bondkopf 11 schrittweise vorbeibewegt wobei die Schrittlängen durch die Abstände zwischen den zu bondenden Kontaktstellen bzw. -flächen bestimmt sind. Est nach Bonden sämtlicher Kontaktflächen wird der lead-frame von der Halteeinrichtung 12 wieder freigegeben und weiter transportiert Die Klemmleisten werden dann wieder in ihre Ausgangslage zurückbewegt um einen neuen leadframe zu klemmen und am »wedge« schrittweise vorbeizubewegen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist sowohl die starre Unterlage 17 als auch die Klemmleiste 13 an ihrer Klemmseite mit einer elastisch nachgiebigen Schicht aus Kunststoff, Gummi oder dergleichen, versehen, wobei die elastisch nachgiebige Schicht an der Klemmleiste 13 in Form eines sich über die gesamte Länge der Klemmleiste erstreckenden Gummiwulstes 20 ausgebildet ist der Teil eines um die Klemmleiste 13 herumgespannten Gummibandes 2i ist Der Voneii des Gummibandes 21 ist dessen leichte Auswechselbarkeit zumal es sich bei dem Gummiband 21 um ein relativ stark beanspruchtes Verschleißteil handelt Das Gummiband 21 wird in in der Klemmleiste 13 angeordnete Längsnuten 32 gehalten. Bei der Ausfürungsform nach F i g. 3 ist nicht die starre Unterlage 17, sondern die darüber angeordnete Klemmleiste 13 zur fixierenden Klemmung des Bauelementes 18 (gekröpfter lead-frame) sowie zur Freigabe desselben in Richtung des Doppelpfeiles 33 auf und ab bewegbar im nicht dargestellten Rahmen des Bondgerätes gelagert Es ist jedoch ebensogut möglich, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 nur die Unterlage (Amboß) zum Zwecke der Klemmung auf und ab bewegbar auszubilden. Auch ist es denkbar, sowohl die Unterlage als auch die Klemmleisten zum Zwecke der Klemmung aufeinander zu bewegbar auszubilden.

Der der Klemmleiste 13 gegenüberliegende Längsrand 34 des lead-frames 18 ist durch eine starre Klemmleiste 35 entsprechend der Klemmleiste 31 in F i g. 2 festklemmbar, wobei weder die starre Unterlage 36 noch die Klemmleiste 35 mit einer elastisch nachgiebigen Schicht versehen ist Die Klemmleiste 35 ist in Richtung des Doppelpfeiles 37 im Bondgerät-Rahmen auf und ab bewegbar gelagert, d. h. in Klemmstellung bzw. Außerklemm-Stellung bringbar. Ähnlich wie Unterlage 17 kann natürlich auch die Unterlage 36 auf und ab bewegbar ausgebildet werden, und zwar dann vorzugsweise synchron mit der Unterlage 17 mittels eines gemeinsamen Antriebs.

Abhängig von dem zu bondenden lead-frame 18 bzw. der Biegeempfindlichkeit derselben können auch die Klemmflächen der Unterlage 36 sowie der Klemmleiste 35 mit einer dünnen elastisch nachgiebigen Schicht versehen sein. Das gleiche gilt auch für die der Klemmleiste 31 zugeordnete Stützfläche in F i g. 2.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 hat der leadframe 18 einen zweifach abgewinkelten Querschnitt wodurch die beiden Längsränder in unterschiedlicher Höhe liegen. Auf entsprechend unterschiedlichem Niveau sind die beiden Längsrand-Klemmeinrichtungen wirksam.

Statt einer schrittweisen Bewegung des festgeklemmten Bauelements bzw. lead-frames am Bondkopf 11 vorbei kann zu-n Zwecke des Bondens auch der Bondkopf 11 eine entsprechende schrittweise Bewegung bei während des Bondvorganges feststehender Bauelement-Halteeinrichtung durchführen. Diese kinematische Bewegungsumkehr, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt, erlaubt eine Minimierung der Indexzeit

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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   tegrierten Schaltkreisen müssen elektrische Verbindun-

   Patentansprüche: gen zwischen einzelnen Schaltkreisen auf einem Chip

   bzw. Substrat und externen Anschlüssen hergestellt

   1. Bondgerät mit einem Bondkopf (11), einem Bau- werden. Hierbei werden üblicherweise dünne Goldelement-Taktförderer (10) und einer dem Bondkopf 5 oder Aluminiumdrähte mit einem Durchmesser von ca. (11) zugeordneten, ein Klemmorgan umfassenden 25—500 μΐη an den einzelnen Kontaktstellen bzw. -flä-Bauelement-Halteeinrichtung(12), dadurch ge- chen angeschweißt, die jeweils selbst aus dünnen Goldkennzeichnet, daß die Bauelement-Halteein- oder Aluminiumschichten bestehen und in elektrischer richtung (12) eine dem Klemmorgan zugeordnete Verbindung mit den entsprechenden Schaltkreisen bzw. elastisch nachgiebige Stützfläche (14) für das zu bon- ίο den externen Anschlüssen stehen. Das Anschweißen der dende Bauelement (z. B. lead-frame 18) aufweist Drähte nennt man auch »Bonden« und erfolgt unter Z Bondgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Einwirkung von Druck sowie zusätzlich durch Energiezeichnet, daß die Stützfläche (14) integraler Bestand- zufuhr in Form von Ultraschall und/oder direkter Warten der Bauelement-Förderstrecke (15) ist meenergie.

   3. Bondgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 15 Die vorliegende Erfindung befaßt sich in erster Linie gekennzeichnet, daß die elastisch nachgiebige Stütz- mit einem Kontaktier- bzw. Bondgerät, mit dem ein fläche (14) durch eine elastisch nachgiebige Schicht dünner Aluminiumdraht unter Einwirkung von Druck auf einer starren Unterlage (Amboß 17) gebildet ist, und Ultraschall mit einer Kontaktstelle von elektrischen wobei die elastisch nachgiebige Schicht vorzugswei- oder elekronischen Bauteilen, insbesondere Halbleiterse aus einem Gummi-, Kautschuk- oder dergleichen 20 bauelementen etc, verschweißt wird. Die Applizierung -Streifen (16) geringer Dicke (ca. 03—1,5 mm) be- des Aluminiumdrahtes erfolgt durch einen Bondkopf, steht, insbesondere etwa 1,0 mm. der eine Drahtzuführung und einen ultraschallerregba-

   4. Bondgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ren Preßstempel bzw. sogenannten »wedge« umfaßt dadurch gekennzeichnet daß das Klemmorgan eine Dieses Verfahren ist allgemein bekannt als »Ultraschall-Klemmleiste (13 bzw. 31,35) ist, dessen Länge etwa 25 wedge-Bonden« (R. Tschernor in »Elektronik Produktider maximalen Länge der zu bondenden Bauelemen- on & Priirtechnik«, Mai 1983 Seiten 258—260).

   te (ζ. B. lead-frame) entspricht Die zu bondenden Bauelemente werden mittels eines

   5. Bondgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Taktförderers von einem Magazin zum Bondkopf transdadurch gekennzeichnet daß die Klemmleiste (13 portiert, dort mittels einer Halteeinrichtung positioniert, bzw. 31, 35) in Klemmrichtung elastisch nachgiebig 30 gebondet und ansschließend wieder zu einem anderen ausgebildet ist Magazin weiter transportiert. Beim Bonden, insbeson-

   6. Bondgerät nach Anspruch 5, dadurch gekenn- dere länglicher und biegeempfindlicher Bauelemente zeichnet, daß die Klemmleiste (13) mindestens zwei, mit mehreren zu bondenden Kontaktflächen, sogenannvorzugsweise bis zu 10 und mehr, nebeneinander ten lead-frames (Bauelement-Träger), wirft die exakte und jeweils geringfügig voneinander beabstandete 35 Positionierung bzw. Zuordnung derselben zum Bondblattfederartige Klemmfinger (19) aufweist kopf Probleme auf dergestalt, daß durch Verschmut-

   7. Bondgerät nach Anspruch 5, dadurch gekenn- zung der frame-Unterseite und/oder frame-Stützfläche zeichnet, daß die Klemmleiste (13 bzw. 31, 35) an bzw. Unterlage und/oder durch Oberflächenunebenheiihrer Klemmseite mit einer elastisch nachgiebigen ten und/oder Stanzfehler (Grate) an den frames beim Schicht aus Kunststoff, Gummi oder dergleichen 40 Fixieren derselben auf der Unterlage mittels einer versehen ist vorzugsweise in Form eines sich über Klemme oder dergleichen die frames nicht satt bzw. die gesamte Länge der Klemmleiste (z. B. 13) er- vollflächig aufliegen, wodurch Undefinierte frame-Eistreckenden Gummiwulstes (20). genschwingungen entstehen, die die Ultraschallschwin-

   8. Bondgerät nach Anspruch 7, dadurch gekenn- gung des »wedge« und damit den Schweißvorgang so zeichnet, daß der Gummiwulst (20) Teil eines sich um 45 beeinflussen und verändern können, daß nur ein un volldie Klemmleiste (z. B. 13) herumgespannten Gummi- ständiges Anschweißen bzw. Bonden erreicht wird. Verbandes (21) ist. schmutzungen etc. von nur 1 bis 2μπι können dabei

   9. Bondgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, genügen. Die Ausschußquote ist durch den genannten dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch nachgie- Mangel entsprechend hoch.

   bige Stützfläche (14) ein auf die Klemmleiste (13 50 Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- bzw. 31,35) zu und von dieser wieder wegbewegba- gründe, diese Nachteile zu beseitigen, d. h. die Bauelerer (Doppelpfeil 22) Förderstreckenabschnitt ist. ment-Halteeinrichtung so auszubilden, daß ein aus-

   10. Bondgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, schußfreies Bonden gewährleistet ist.

   dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch nachgie- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

   bige Stützfläche (14) im Rahmen (23) des Bondgerä- 55 kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst,

   tes ortsfest angeordnet ist, während die Klemmleiste Durch die der Klemmleiste zugeordnete elastisch

   (13 bzw. 34, 35) vor. einer Außer-Klemmstellung nachgiebige Stützfläche für das zu bondende Bauele-

   bzw. Freigabestellung in eine Klemmstellung und ment wird gewährleistet, daß dieses auch bei Oberflä-

   umgekehrt bringbar ist. chenunebenheiten oder Verschmutzungen zwischen

   60 Bauelement und Stützfläche spannungsfrei sowie satt

   gehalten ist. Durch die genannten Mängel wird die Eigenschwingung des zu bondenden Bauteiles nicht verändert. Es wird ein gleichbleibendes definiertes Ultra-Die Erfindung betrifft ein Bondgerät mit einem Bond- schall-Bonden sichergestellt.

   kopf, einem Bauelement-Taktförderer und einer dem 65 Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt überraschen-

   Bondkopf zugeordneten, ein Klemmorgan umfassenden derweise die Anwendung einer über etwa die gesamte

   Bauelement-Halteeinrichtung. Länge des zu bondenden Bauelements (lead-frame mit

   Bei der Herstellung von Mikroschaltkreisen bzw. in- einer Länge bis zu 20—25 cm) wirksamen Klemmbacke