DE4129933C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Drahtbonden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drahtbonden der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.

Elektrische Anschlußverbindungen zwischen Halbleiterbauele­ menten untereinander sowie mit den elektrischen Leiterbahnen von Leiterplatten werden in neuerer Zeit in der Regel durch das sog. Drahtbonden hergestellt, bei welchem ein Ende eines elektrischen Verbindungsdrahtes auf einer vorgegebenen Bond­ insel z. B. der Leiterplatte durch mechanische Druck- oder Schwingungseinwirkung und Erhitzung dauerhaft befestigt wird.

Aus der DE 39 33 982 A1 ist ein gattungsgemäßes Drahtbondver­ fahren bekannt, bei welchem an dem zu kontaktierenden Draht­ ende eine Kugel gebildet wird und der Draht mittels einer in einen Bondkopf integrierten Vorschubeinrichtung senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte so weit vorgeschoben wird, bis die Kugel eine ausgewählte Bondinsel auf der Leiterplat­ te kontaktiert. Der Bondkopf und/oder der Aufnahmetisch der Leiterplatte sind motorisch in den Koordinatenachsen ver­ fahrbar, so daß die in den Bondkopf integrierte Kanüle für den Drahtvorschub genau über der ausgewählten Bondinsel auf der Leiterplatte positioniert werden kann. Der als Kontak­ tierungsspitze ausgebildeten Drahthalter drückt die Kugel am Drahtende gegen die Bondinsel und wird gleichzeitig an einen Ultraschallerzeuger und an eine Hochfrequenz-Stromquelle angeschlossen, so daß durch die kombinierten Wirkungen von Ultraschall und Hochfrequenzstrom eine dauerhafte Verbindung zwischen der durch Druck und Wärme flach geformten Kugel und der Bondinsel entsteht. Dieses Verfahren ergibt zwar eine hohe Verbindungsfestigkeit zwischen dem Draht und der Bondinsel, hat jedoch den Nachteil von möglichen Lageabweichungen von bis zu 50-70 µm, die u. a. durch das kurzzeitig erfolgende Zusammendrücken der Kugel mit einem Durchmesser von etwa 150 µm auf eine Höhe von ca. 50 bis 100 µm zurückzuführen sind. Derartige Lageabweichungen sind für die Prüfung der Bauelemente mittels Sondenstiften und bei den hohen Packungsdichten moderner Halbleiter-Baugruppen problematisch.

Aus der US 5 040 293 ist ein Bondverfahren bekannt, bei wel­ chem die an einem Filmmaterial ausgebildeten elektrischen Leiter einzeln mit den Elektroden eines Halbleiterelements verbunden werden. Zu diesem Zweck werden der Film und die Halbleiterelemente durch motorische Verschiebebewegungen ihrer Halterungen in eine vorgegebene relative Bondposition gebracht und anschließend erfolgte eine Feinausrichtung der einzelnen Leiter zu ausgewählten Elektroden des Halbleiter­ elements. Nach dieser Feinausrichtung wird ein am freien Ende eines Horns angeordnetes nadelförmiges Bondwerkzeug auf die jeweilige Bondstelle ausgerichtet und mit Ultraschall beaufschlagt, um den eigentlichen Bondvorgang auszuführen.

Schließlich ist aus der DE 30 15 683 A1 ein Mikroschweißver­ fahren zum Verbinden elektrischer Drähte mit den Elektroden eines Leiterplättchens und den Leiterbahnen auf einer Lei­ terplatte bekannt, bei welchem ein mit Ultraschallfrequenzen schwingendes Drahtende auf die Elektrode bzw. die Bondinsel der Leiterplatte gedrückt wird, wobei das Drahtende durch die Ultraschallschwingungen erwärmt und dabei an der Elek­ trode bzw. am Bondfleck dauerhaft befestigt wird. Zur Ver­ meidung von unerwünschten Verformungen des Drahtendes beim Auftreffen auf die Elektrode bzw. die Bondinsel wird der in einer Halterung festgelegte Draht bei diesem bekannten Ver­ fahren mit speziell abgestufter Geschwindigkeit gegen die Elektrode bzw. die Bondinsel vorgeschoben, um die Auftreff­ stöße des Drahtendes auf der Kontaktstelle möglichst gering zu halten. Zur Erzielung dieser mit unterschiedlichen Ge­ schwindigkeiten ablaufenden Zustellbewegung des Drahthalters dient eine speziell ausgebildete Kurvenscheibe.

Aus der US 4 817 848 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Bondverfahrens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 angegebenen Gattung bekannt, die einen in den horizontalen Koordinatenachsen verfahrbaren Tisch als Auflager für eine Leiterplatte, einen motorisch vertikal verfahrbaren und um seine Hochachse verdrehbaren Bondkopf sowie eine elektrome­ chanische Steuereinheit aufweist. Der Bondkopf weist ein nadelförmiges Bondwerkzeug auf und ist über Federn an einer Basis relativ bewegbar aufgehängt, wobei diese Basis über einen Antriebsmotor und einen Spindeltrieb vertikal ver­ stellt werden kann. Durch die federnde Aufhängung des Bond­ kopfes an der Basis soll eine möglichst stoßfreie Kontak­ tierung des nadelförmigen Bondwerkzeuges mit den zu verbin­ denden elektrischen Bauelementen erzielt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drahtbondverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens aufzu­ zeigen, die verringerte Lageabweichungen und somit eine höhere Positioniergenauigkeit bei verkürzten Fertigungs­ zeiten ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentan­ spruch 1 angegebenen Verfahrensmaßnahmen sowie durch die im Patentanspruch 4 angegebenen Vorrichtungsmerkmale gelöst.

Durch die nach dem Flachdrücken der kugelförmigen Bondstelle des Drahtes erfolgende Aufwärtsbewegung des Bondkopfes be­ steht die Möglichkeit, die um einen bestimmten Betrag flach­ gedrückte Kugel mittels der Drahtvorschubeinrichtung erneut gegenüber dem Bondfleck auf der Leiterplatte auszurichten, d. h. eine Lagekorrektur durchzuführen. Nach dem erneuten Abwärtsbewegen des Bondkopfes auf die abgeflachte Kugel bleibt diese in ihrer korrigierten Lage, so daß die hohe Positioniergenauigkeit beim eigentlichen Bondvorgang er­ halten bleibt.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Bondkopf zum anfänglichen Flachdrücken der Kugel mit einer geringen Geschwindigkeit von etwa 0,6 m/s oder kleiner abwärtsbewegt, so daß nur minimale Stoßbelastungen beim Berühren seiner ebenen unteren Druck­ fläche mit der Kugel auftreten.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein mit seinem einen Ende bereits z. B. an einer Elek­ trode eines Halbleiterelements gebondeter Draht an einer vorgegebenen Stelle festgehalten und mittels eines z. B. hakenförmigen Greifwerkzeuges in eine gewünschte Form umge­ bogen, so daß sein anderes Ende mit einer vorgewählten Bond­ insel auf der Leiterplatte verbunden werden kann, und zwar ohne verbleibende Restspannungen im Draht.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird durch die Seilzugaufhängung des Bondkopfes mit Gegengewichtsaus­ gleich erreicht, daß beim Auftreffen der unteren Druckfläche des Bondkopfes auf die Kugel nur sehr geringe Stoßbelastun­ gen entstehen, durch welche Lageabweichungen entstehen könn­ ten. Der horizontal und vertikal fein verstellbare Drahthal­ ter der Drahtvorschubeinrichtung ermöglicht eine sehr genaue Positionierung der unverformten und auch der bereits flach­ gedrückten Kugel gegenüber der Bondinsel, durch die auch geringfügige Lageabweichungen korrigiert werden können. Die Ausbildung des Drahthalters als Pinzette ermöglicht schließ­ lich die Verwendung von Drähten mit und ohne Isolierhülle.

Im folgenden werden ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung sowie die Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung im einzelnen be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Bondkopf mit seinem Ultraschallschwinger und seinen Antriebsmechanismen in perspektivischer Dar­ stellung,

Fig. 2 den Gesamtaufbau einer Drahtbondvorrichtung in per­ spektivischer Darstellung,

Fig. 3 eine Drahtvorschubeinrichtung der Bondvorrichtung nach Fig. 2 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 eine Richteinrichtung für einen einendig gebondeten Draht der Bondvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Steuereinheit der Vorrich­ tung nach Fig. 2,

Fig. 6 eine Mehrlagenleiterplatte mit mehreren IC-Elementen in perspektivischer Darstellung,

Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 6 in perspek­ tivischer Darstellung,

Fig. 8 einen Draht mit endseitigen Kugeln und einer Iso­ lierhülle in Seitenansicht,

Fig. 9A bis 9D schematisch verschiedene Phasen des Draht­ bondverfahrens,

Fig. 10 ein Flußdiagramm des Drahtbondverfahrens,

Fig. 11 einen pinzettenförmigen Drahthalter mit einem Draht in perspektivischer Darstellung.

Die dargestellte Drahtbondvorrichtung dient zum Kontaktieren von Drähten 20 einerseits mit Bondinseln 12 einer Leiter­ platte 10 und andererseits mit IC-Bauelementen 11, die auf der Leiterplatte 10 angeordnet sind.

Nach Fig. 2 umfaßt die Drahtbondvorrichtung ein Gestell 30, einen Tisch 45, auf dem eine Mehrlagenleiterplatte 10 ange­ ordnet wird, einen Antriebsmechanismus 40 zum Verfahren des Tisches 45 in den horizontalen X- und Y-Richtungen, einen Bondkopf 70 zum Verbinden eines Endes des Drahtes 20 mit einer Bondinsel 12, einen Antriebsmechanismus 50 zum verti­ kalen Verfahren des Bondkopfes 70 in der Z-Richtung, einen Drahtvorschubmechanismus zum Vorschieben und Positionieren des Drahtes, eine Richteinheit 100 zum Biegen und Ausrichten des einseitig gebondeten Drahtes 20, eine Steuereinheit 120 für die Mechanismen, einen Laserzeiger 31, der die gewünsch­ te Lage auf der Mehrlagenleiterplatte 10 mittels eines Laserstrahls anzeigt, und eine Optik 32 zum Überwachen der relativen Lage von Draht 20 und Bondinsel 12.

Nach Fig. 5 enthält der Antriebsmechanismus 40 zum Verfahren des Tisches 50 einen X-Antriebsmotor 41, einen Y-Antriebsmo­ tor 42 und einen - nicht dargestellten - Übertragungsmecha­ nismus zum Verfahren des Tisches in den X- und Y-Richtungen.

Nach Fig. 1 enthält der Antriebsmechanismus 50 für den Bond­ kopf 70 eine Tragplatte 51, an der eine plattenförmige Basis 52 mittels einer Laufschiene und eines Antriebsmotors 60 vertikal verfahrbar angeordnet ist, sowie einen verschieb­ baren Träger 65 zur Halterung des Bondkopfes 70 und eines Ultraschallschwingers 75. An der plattenförmigen Basis 52 ist eine Mutter 53 befestigt, in der eine am Tragteil 51 drehbar gelagerte Spindel 54 aufgenommen ist. Eine Riemen­ scheibe 55 am Oberende der Spindel 54 ist mit einer auf der Welle des Antriebsmotors 60 angeordneten Riemenscheibe 61 über einen Riemen 62 verbunden. An der Basis 52 ist ein Lagefühler 56 zur Lagebestimmung des Tragarms 65 in bezug auf die vertikal bewegliche Basis 52 angeordnet. Ferner ist an der Basis 52 eine Seilscheibe 57 drehbar gelagert und ein über diese Seilscheibe 57 geführtes Seil 58 ist mit einem Ende am Tragarm 65 und mit dem anderen Ende an einem Aus­ gleichsgewicht 59 befestigt.

Das Gewicht des Ausgleichsgewichts 59 ist kleiner als das Gesamtgewicht aus dem Tragarm 65, dem Bondkopf 70 und dem Ultraschallschwinger 75, so daß sich das Ausgleichsgewicht 59 normalerweise in seiner obersten Position befindet. Auf­ grund dieser Gewichtsdifferenz zwischen dem Gesamtgewicht und dem Ausgleichsgewicht 59 kann bei einer Absenkung des Tragarms 65 die Kugel 23 flachgedrückt werden.

Der Bondkopf 70 weist eine Bondspitze 71 auf, an der eine Spannung über einen HF-Transformator 73 von einer HF-Strom­ quelle 74 angelegt wird. Der mit seinem einen Ende an einem Bondspitzenhalter 72 anliegende Ultraschallschwinger 75 ist mit einem Ultraschallgenerator 76 verbunden.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist der Drahtvorschubmechanis­ mus 80 eine Pinzette 90 zum Halten und Klemmen des Drahtes 20, eine Basis 81, einen in X-Richtung grob verfahrbar an der Basis 81 angeordneten Tragarm 82, einen an diesem Trag­ arm 82 vertikal verfahrbaren Tragarm 85, einen an diesem Tragarm 85 in X-Richtung verfahrbaren Tragarm 87 und einen an diesem Tragarm 87 in Y-Richtung verfahrbaren Tragarm 91 auf, an dessen Ende eine Pinzette 90 befestigt ist.

Ein vertikal beweglicher Drehknopf 83 ist an dem verfahr­ baren Tragarm 82 angeordnet und eine mit diesem Drehknopf 83 verbundene Mutter 84 ist am Tragarm 85 befestigt. In ent­ sprechender Weise sind ein in X-Richtung verschiebbarer Drehknopf 86 und ein in Y-Richtung verschiebbarer Drehknopf 88 jeweils an den Tragarmen 85 und 87 befestigt.

Die Pinzette 90 ist an einem bogenförmigen Zahnsegment 92 befestigt, das an einem Ende des Pinzettentragarms 91 um seinen Mittelpunkt verdrehbar angeordnet ist. Die Verzahnung dieses Zahnsegments 92 steht mit einer Verzahnung an einem Ende eines Pinzettendrehknopfes 93 in Eingriff.

Nach Fig. 4 sind an der Richteinrichtung 100 zwei Hilfs­ stifte 110 zum Halten des Drahtes 20, zwei Stiftblöcke 111 zum Fixieren dieser Hilfsstifte 110 und vertikal bewegliche Zylinder 112 zum Vertikalbewegen der Hilfsstifte 110 und der Blöcke 111 vorgesehen. Ferner weist die Richteinrichtung eine Basis 101, einen grob verfahrbaren Tragarm 102, einen vertikal beweglichen Drehknopf 103, einen vertikal beweg­ lichen Tragarm 104, einen in X-Richtung verschiebbaren Dreh­ knopf 105, einen in X-Richtung verschiebbaren Tragarm 106, einen in Y-Richtung verschiebbaren Drehknopf 107 und einen am Tragarm 106 in Y-Richtung verschiebbar angeordneten Hilfsstift-Tragarm 103 auf, an dem die vertikal beweglichen Zylinder 112 befestigt sind.

Die in Fig. 5 dargestellte Steuereinheit 120 besitzt einen Mikrocomputer 112 zur Steuerung verschiedener Schaltkreise, einen Fußschalter 122, z. B. für eine Startbewegung des Ti­ sches 45, einen Hebelschalter 123 zur Durchführung einer Grobbewegung des Tisches 45, einen Drehknopf 124 für eine Feinbewegung des Tisches 45 in X- und Y-Richtung, einen Knopf 125 für eine Vertikalbewegung des Bondkopfes 70, eine Servosteuereinheit 127 zur Steuerung der Antriebsmotoren 41, 42 für den Tisch 45, und des Vertikalantriebsmotors 60 für den Bondkopf 70, eine Diskettenstation 128 und eine Disket­ tensteuerung 129, eine Anzeigeeinheit 130 und eine Anzeige­ steuerung 131, eine Tastatur 132 und eine Tastatursteuerung 133, ein Bedienfeld 136 zur Vorgabe von Anfangsbedingungen u. dgl. sowie eine Folgesteuerung 134 und eine Schnittstelle 135.

Unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm der Fig. 10 wird der Betrieb der Drahtbondvorrichtung beschrieben.

Zuerst wird der Draht 20 in der Pinzette 90 des Drahtvor­ schubmechanismus 80 befestigt und eine Mehrlagenleiterplatte 10 wird auf den Tisch 45 aufgelegt (Schritt 1). Dann wird in einem Schritt 2 der Fußschalter 122 gedrückt, um den Tisch in die Nähe der gewünschten Position zu verfahren. Die He­ belschalter 123 und der Drehknopf 124 werden betätigt, um den Tisch 45 so zu verfahren, daß der Bondkopf 70 genau über die Mitte einer gewünschten Bondinsel 12 bewegt wird. In Schritt 3 wird der Drehknopf 125 betätigt, um den Bondkopf 70 nach abwärts in die in Fig. 9A dargestellte Bereit­ schaftsstellung zu bewegen, in welcher zwischen der Kugel 23 des Drahtes 20 und dem Bondkopf 70 ein kleiner Zwischenraum vorhanden ist, der eine genaue relative Lagebeziehung zwi­ schen der Bondinsel 12 und dem Bondkopf 70 auch bei auf eine Mehrlagenleiterplatte 10 aufgelegter Kugel 23 ermöglicht. Diese Abwärtsbewegung des Bondkopfes erfolgt durch eine Verdrehung der Spindel 54 mittels des Antriebsmotors 60.

Wenn sich der Bondkopf 70 in seiner Bereitschaftsstellung befindet, wird der Laserzeiger 31 im Schritt 4 aktiviert, so daß der Laserstrahl die Mitte der Bondinsel ausleuchtet. Im folgenden Schritt 5 werden die Drehknöpfe 83, 86 und 88 des Drahtvorschubmechanismus 80 betätigt, um die Kugel 23 des von der Pinzette gehaltenen Drahtes 20 in Kontakt mit der ausgeleuchteten Stelle der Bondinsel 12 zu bringen.

Nach dem Ausrichten des Drahtes 20 wird im Schritt 6 der Bondkopf 70 langsam aus seiner Bereitschaftsstellung nach abwärts bewegt, so daß die Kugel 23 in der in Fig. 9B dar­ gestellten Weise flachgedrückt wird, wobei gleichzeitig eine Beobachtung durch die Optik 32 erfolgt. Dabei wird die vertikal bewegliche Basis 52 zusammen mit dem Bondkopf 70 mit einer Geschwindigkeit von 0,6 m/s oder weniger abge­ senkt, so daß keine Trägheitskraft auftritt, bis der Bond­ kopf 70 die Kugel 23 berührt. Das Gewicht des Bondkopfes 70 beträgt beispielsweise 100 bis 400 g und vorzugsweise 180 bis 220 g, wobei die Absenkgeschwindigkeit der Basis 52 auf 0, 033 ± 0,1 m/s eingestellt ist. Da der Bondkopf 70 sehr langsam mit der Kugel 23 in Berührung gebracht wird, ergibt sich eine nur sehr geringe Lageabweichung der Kugel 23 und ein ebenfalls geringer Stoß auf die Bohrinsel 12. Sobald der Bondkopf mit der Kugel 23 in Berührung gelangt, kann er auf­ grund seiner beweglichen Anordnung an der Basis eine eigen­ ständige Vertikalbewegung ausführen, wobei sich eine Rela­ tivbewegung zwischen dem Bondkopf 70 mit seinem Tragarm 65 gegenüber der Basis 52 einstellt.

Das Differenzgewicht zwischen dem Gesamtgewicht des Tragarms 64, des Bondkopfes 70 und des Ultraschallschwingers 75 und dem Ausgleichsgewicht 49 drückt die Kugel 23 flach, wobei sich der Bondkopf gegenüber der weiter abgesenkten Basis 22 relativ nach aufwärts und in Bezug auf die Bondinsel 12 nach abwärts bewegt.

Wenn die Kugel 23 mit einem Durchmesser von z. B. 150 µm auf eine Höhe von ca. 50 bis 100 µm flachgedrückt ist, wird der Bondkopf 70 im Schritt 7 nach aufwärts bewegt (vgl. Fig. 9C). Vom Drahtvorschubmechanismus 80 wird im Schritt 8 die Kugel 23 wieder auf die Mitte der Bondinsel 12 ausgerichtet, um eine durch die Verformung der Kugel 23 beim Flachdrücken ggf. aufgetretene Lageabweichung zu korrigieren.

Nach Ausrichten der Kugel 23 wird im Schritt 9 der Bondkopf 70 erneut nach abwärts bewegt, um die Kugel 23 noch weiter flachzudrücken (vgl. Fig. 9D). Während sich die Kugel 23 in Kontakt mit dem Bondkopf 70 befindet, werden durch Drücken des Fußschalters 122 der Ultraschallgenerator 76 und die HF- Stromquelle 74 aktiviert, so daß die Kugel 23 durch Ultra­ schall erwärmt und mit der Bondinsel 12 verschweißt wird. Die exakte zeitliche Festlegung der Ultraschallerzeugung und der Erwärmung erfolgt auf der Grundlage eines Signals, das von dem an der Basis 52 angeordneten Lagefühler 56 erzeugt wird. Durch die Ultraschallwellen wird eine neue Oberfläche im Kontaktbereich zwischen der Kugel 23 und der Bondinsel 12 durch die Schwingungen erzeugt, was die Verbindungsfestig­ keit zwischen der Kugel 23 und der Bondinsel 12 erhöht.

Nach Verschweißen der Kugel 23 und der Bondinsel 12 werden im Schritt 12 der Bondkopf 70 und die Drahtvorschubeinrich­ tung 80 hochgefahren. Damit ist die Kontaktierung der Kugel 23 am Ende des Drahtes 20 mit der Bondinsel 12 abgeschlos­ sen.

Anschließend muß der Draht 20 gebogen werden, damit die am anderen Ende des Drahtes gebildete Kugel 23 ebenfalls gebon­ det werden kann. Diese Drahtausrichtung und -biegung erfolgt mittels der Richteinrichtung 100 und des hakenförmigen Bie­ gewerkzeugs 118 gemäß Fig. 4. Dabei wird der Draht 20 an einer Biegestelle zwischen den Hilfsstiften 110 der Richt­ einrichtung 100 eingespannt und durch Betätigung der Dreh­ knöpfe 103, 105 und 107 werden die Hilfsstifte 110 so be­ wegt, daß die Biegestelle des Drahtes 20 in eine gewünschte Lage auf der Mehrlagenleiterplatte 10 gebracht wird. In diesem Zustand wird das freie Ende des Drahtes 20 von einem hakenförmigen Werkzeug 119 ergriffen, durch dessen Bewegung der Draht 20 an seiner eingespannten Biegestelle gebogen und das freie Ende in eine vorgegebene Lage gebracht wird. Der Draht 20 wird an seiner Biegestelle von den Hilfsstiften 110 exakt in der gewünschten Lage gehalten, so daß eine genaue Biegung und eine Ausrichtung seines freien Endes mit einer Lagegenauigkeit von z. B. 30 µm möglich ist. Nach der Draht­ ausrichtung wird die Kugel 23 am freien Draht ende mit einer vorgegebenen Bondinsel in der vorstehend beschriebenen Weise kontaktiert. Da die Kugel 23 und die Bondinsel 12 miteinan­ der verschweißt werden, nachdem die Kugel flachgedrückt wurde und eine ebene Fläche an ihrer der Bondinsel 12 zu­ gewandten Seite aufweist, kann eine Lageabweichung der Kugel 23 minimiert werden. Da ferner die Drahtvorschubeinrichtung 80 die Pinzette 90 zur Drahthalterung aufweist, können Dräh­ te ohne Rücksicht darauf, ob der leitende Drahtabschnitt 21 von einer Umhüllung 22 umgeben ist, so gehalten und geführt werden, daß der Bondvorgang mit hoher Lagegenauigkeit durch­ führbar ist.

Claims (6)

1. Drahtbondverfahren, bei welchem eine Leiterplatte (10) mit zumindest einer Bondinsel (12) auf einen Tisch (45) gelegt und ein Draht (20), der an wenigstens einem Ende eine Kugel (23) aufweist, in eine Drahtvorschubeinrichtung (80) eingelegt wird,
ein Bondkopf (70) zum Verschweißen der Kugel (23) mit der Bondinsel (12) in eine Position über der Bondinsel (12) eingestellt wird,
die Kugel (23) durch Aktivierung der Drahtvorschubein­ richtung (80) in Kontakt mit der Bondinsel (12) gebracht wird, und
der Bondkopf (70) langsam abwärtsbewegt und die Kugel (23) unter Bildung einer ebenen Fläche flachgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bondkopf (70) nach dem Flachdrücken der Kugel (23) aufwärtsbewegt wird,
die Lage der flachgedrückten Kugel (23) auf der Bondinsel (12) unter Einsatz der Drahtvorschubeinrichtung (80) ein­ gestellt wird, und
der Bondkopf (70) erneut abwärtsbewegt und in Kontakt mit der Kugel (23) gebracht wird und die Kugel (23) durch Ul­ traschall erwärmt und mit der Bondinsel (12) verschweißt wird.

2. Drahtbondverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Bondkopfs (70) relativ zu der Bondinsel (12) beim ersten Abwärtsbewegen zum Flachdrüc­ ken der Kugel (23) 0,6 m/s oder geringer ist.

3. Drahtbondverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein Abschnitt des Drahtes (20), dessen Kugel (23) mit der Bondinsel (12) verschweißt ist, mittels einer Bie­ geeinrichtung (100) gehalten und zu einer vorbestimmten Position der Mehrlagenleiterplatte (10) bewegt wird; und
• - ein freies Ende des Drahtes (20), das nicht verschweißt ist, mittels einer Festlegeeinrichtung (118) bewegt wird, um den zu biegenden Abschnitt zum Zweck der Drahtführung zu biegen.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bestehend aus

• - einem motorisch horizontal verfahrbaren Tisch (45) zur Halterung einer mit Bondinseln (12) versehenen Leiter­ platte (10)
• - einer Drahtvorschubeinrichtung (80) mit einem Draht­ halter (90) und einem Drahtschneider,
• - einem Bondkopf (70), der an einer motorisch vertikal verfahrbaren Basis (52) angeordnet ist und eine ebene untere Druckfläche aufweist,
• - einen am Bondkopf (70) angeordneten Ultraschallschwin­ ger (75) und
• - einer elektro-mechanischen Steuereinheit (120) mit einem Mikrocomputer (121) und Anzeigen (130), dadurch gekennzeichnet, daß
• - der Bondkopf (70) zusammen mit dem Ultraschallschwinger (75) über einen Tragarm (65) und einen Gewichtsaus­ gleich (57, 58, 59) vertikal beweglich an der motorisch vertikal verfahrbaren Basis (52) angeordnet ist und einen Lagefühler (56) sowie ein mit der Steuereinheit (120) verbundenes Stellglied (124) zur vertikalen Fein­ einstellung aufweist, und
• - die Drahtvorschubeinrichtung (80) einen über Kreuz­ schlitten (84, 85, 87) und Stellglieder (83, 86, 88) horizontal und vertikal feinverstellbaren Tragarm (91) aufweist, an dessem freien Ende der als Pinzette ausge­ bildete Drahthalter (90) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Einrichtung (32) und ein Laserzeiger (31) zur Überwachung der Lage der am Drahtende befindlichen Kugel (23) auf der Bondinsel (12) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Richteinrichtung (100) für einen einseitig an einer Bondinsel (12) angeschweißten Draht (20) vorgesehen ist, die einen verstellbaren Biegemechanismus (111, 118) auf­ weist.