DE60013386T2 - Vorrichtung zur Thermokompressionsammlung eines Drahtes mit einem IC - Google Patents

Vorrichtung zur Thermokompressionsammlung eines Drahtes mit einem IC Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Thermokompressionsmontage eines Drahtes auf einer integrierten Schaltung mit einem Körper, der an einem Ende mit einem Kopf aus Diamant versehen ist, der eine zumindest annähernd konische Form aufweist und dessen Spitze frei ist und in der Verlängerung des Körpers liegt, wobei der Kopf unter Druck an den zu montierenden Elementen zur Anlage kommen und für eine Wärmeleitung zwischen einer Wärmequelle und den Elementen sorgen soll.
  • Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf Verfahren und Geräte, die der Verbindung von Drähten, insbesondere von Antennendrähten, mit Kontaktbereichen von integrierten Schaltungen dienen. Genauer bezieht sich diese Erfindung insbesondere auf die Thermokompressionsverbindung von aus Kupferdraht bestehenden Antennenverbindungsdrähten mit Kontaktbereichen von integrierten Schaltungen mit dem Ziel, eine sehr kompakte Radiofrequenz-Identifikationsvorrichtung zu erhalten.
  • Die Verwendung von Radiofrequenz-Identifikationsschaltungen (RFID) in kontaktlosen Chipkarten oder anderen kleinen tragbaren Objekten (Schlüssel, Uhren usw.) erfordert sehr kompakte Transpondermodule. Wenn das Modul in einer Karte mit einer Dicke von weniger als 0,8 mm (ISO-Norm) eingebaut werden soll, ist es offensichtlich, dass die Dicke des Moduls so gering wie möglich sein muss. Ein flaches Modul erleichtert das Formen, wenn die Karte durch Spritzgießen hergestellt wird, und gestattet den Erhalt einer glatten Fläche, wenn die Karte durch Laminieren hergestellt wird. Beispiele für miniaturisierte Transpondermodule werden in den Schriften US 4 999 742 und 5 025 550 sowie in der Schrift EP-B-O 526 484 gegeben. Alle diese Verfahren haben gemeinsam, dass mindestens ein Zwischenteil zwischen der integrierten Schaltung und den Antennendrähten erforderlich ist, um ihre Verbindung zu erleichtern, wodurch die Abmessungen des Transponders vergrößert werden. In der US-A-5 281 855 wird ein Verfahren zur Erleichterung des Zusammenschaltens des Antennendrahts auf einer integrierten Schaltung mittels Elektroden mit großer Oberfläche, die auf die Passivierungsschicht der integrierten Schaltung gepresst sind, beschrieben, dass den Erhalt einer Endmontage mit verringerten Abmessungen gestattet. Allerdings führt dieses Verfahren zusätzliche Schritte in den Herstellungsprozess der integrierten Schaltung ein, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden.
  • Für einen die Massenherstellung dieser Vorrichtungsart in Betracht ziehenden Fachmann liegt auf der Hand, dass jegliche Verringerung der Anzahl von Teilen, die für die Montage eines Moduls erforderlich sind, eine bedeutende Verringerung der Herstellungskosten mit sich bringt, da alle betreffenden Teile verringerte Abmessungen aufweisen und schwer zu handhaben sind.
  • Auf dem Gebiet der Mikroverdrahtung (Wirebonding) weist die Verwendung von Antennendrähten eine Schwierigkeit auf , auf die – zumindest nach Kenntnis des Erfinders - nicht eingegangen worden ist: Die Antennendrähte sind mit einer Isolierschicht bedeckt, und sehr oft sind sie darüber hinaus mit einer zweiten, Thermoplastschicht überzogen. Es ist schwierig, die Isolierschicht von dem vorderen Montagedraht zurückzuziehen, sie kann aber während der Montage zerstört werden, indem zum Beispiel die hohe Temperatur des Montagewerkzeugs verwendet wird. In diesem Fall ist es wichtig, dass die Lackreste nicht am Werkzeug kleben, denn eine Schicht aus Resten verringert die Wärmeübertragung zwischen dem Werkzeug und dem Draht, was die Qualität der Verbindung zwischen dem Draht und der integrierten Schaltung stark beeinträchtigt. Des Weiteren ist beobachtet worden, dass eine auf die Metallwerkzeuge gebrannte dünne Schicht aus Lackresten dazu ausreichen kann, die Adhäsion des Drahtes an dem Montagewerkzeug anstatt an der integrierten Schaltung zu bewirken. Unter diesen Bedingungen ist es erforderlich, das Montagewerkzeug häufig zu reinigen, wodurch die Taktzeit der Maschine beeinträchtigt wird.
  • In der Vergangenheit ist weithin Kupferdraht zur Verbindung der Kontaktbereiche (Bereiche) von integrierten Schaltungen mit den Kontaktfüßen der Gehäuse von integrierten Schaltungen verwendet worden. Es ist wohlbekannt, dass Kupferdraht aus Gründen seiner relativen Härte schwerer durch Thermokompression zu verbinden ist als Gold- oder Aluminiumdraht. Aufgrund dieser Härte erfordert das Kupfer eine hohe Temperatur und einen hohen Druck, um eine feste Verbindung mit der integrierten Schaltung zu bilden. Dieses Erfordernis kann zu zahlreichen Fehlern des Endproduktes führen, da dem hohe Druck den Bruch der integrierten Schaltung mit sich bringen kann, und zwar insbesondere, wenn er mit dem durch die hohe Temperatur verursachten Wärmeschock verbunden ist. Ein anderer Nachteil, der mit den hohen Temperaturen verbunden ist, ist die Gefahr der Zerstörung der Passivierungsschicht der integrierten Schaltung, was zu Kurzschlüssen zwischen dem Verbindungsdraht und dem Umfangsrand des Halbleitermaterials des Substrats führen kann.
  • Es sind zahlreiche Untersuchungen durchgeführt worden, um zu versuchen, dieses Problem zu umgehen. Zum Beispiel präsentiert die EP-A-O 413 937 ein Verfahren zum Auf metallisieren einer Weichmetallschicht auf dem Ende eines Kupferkontakts, wodurch die Gestaltung von festen Verbindungen bei einer Temperatur von 350°C möglich wird. Leider kann ein solches Verfahren nicht mit allgemein für die Herstellung von Antennenspulen verwendetem Draht eingesetzt werden. Dies ist auf die zuvor genannte Schwierigkeit zurückzuführen, die Isolierlackschicht, die das Auf metallisieren verhindert, zu zerstören. Die Abscheidung von winzig kleinen Goldkügelchen auf die Bereiche der integrierten Schaltung könnte eine Lösung für das Problem darstellen, würde aber eine unsinnige Erhöhung der Herstellungskosten mit sich bringen.
  • In der EP-A-O 771 604 wird ein Thermokompressionsschweißwerkzeug mit einem an seinem Ende angeordneten Diamanten zur Verbindung der elektronischen Bauteile mit einer gedruckten Schaltung vorgeschlagen.
  • Der Hauptvorteil der Verwendung des Diamanten zur Bildung der Werkzeugspitze ist die gute Wärmeleitfähigkeit des Diamanten, die zwischen dem 3- und 5-Fachen höher ist als die von Kupfer (Cu), zwischen dem 5- und 9-Fachen höher ist als die von Aluminium (Al) und zwischen dem 8- und 14-Fachen höher ist als die von Silizium (Si). Somit kann die Wärme viel schneller von dem Montagewerkzeug auf die Grenzfläche zwischen dem Draht und dem Bereich als von der Grenzfläche auf die integrierte Schaltung übertragen werden. Dies bedeutet, dass die Temperatur in der Grenzfläche, die die Bildung einer Verbindung zwischen dem Draht und dem Bereich gestattet, viel schneller erreicht wird als bei Verwendung eines aus Hartmetall bestehenden Werkzeugs der häufig auf dem Gebiet der Mikroverdrahtung angetroffenen Art.
  • Ein anderer Vorteil der Verwendung des Diamanten bei der Herstellung des Werkzeugs im Vergleich zu anderen Materialien ist die mit seiner Härte verbundene hohe Abriebfestigkeit des Diamanten.
  • Noch ein anderer mit der Verwendung des Diamanten verbundener Vorteil ist seine große chemische Trägheit. Somit ist es möglich, die Isolierschicht ohne chemische Beeinträchtigung des Montagewerkzeugs auf einer Temperatur zu brennen, die hoch genug ist, eine Verschmutzung des Werkzeugs zu verhindern.
  • Die in der EP-A-O 771 604 beschriebene Vorrichtung ist hinsichtlich der Montage von Drähten auf den integrierten Schaltungen nicht zufrieden stellend. Dies liegt an dem viel geringeren Ausdehnungskoeffizienten des Diamanten als die der gut wärmeleitenden Metalle, wie zum Beispiel Kupfer oder Silber. Wenn die Temperatur des Montagewerkzeugs ca. 400°C überschreitet, treten zwischen dem Diamanten und dem Körper des Montagewerkzeugs starke Spannungen auf, die zum Sturz des Diamanten führen.
  • Nach Herstellung der Verbindung zwischen dem Draht und der integrierten Schaltung muss der unnütze Teil des Verbindungsdrahts beseitigt werden, um die Erzeugung von Kurzschlüssen zu verhindern. Ein häufig verwendetes Verfahren besteht darin, an den Draht eine Zugkraft anzulegen, um ihn zu zerreißen, während das Montagewerkzeug in Position auf dem Bereich bleibt, um die Beanspruchung der Verbindung zu verringern. Dieses Verfahren führt bei dünnen Golddrähten zu guten Resultaten, ist aber bei Kupferdraht aufgrund seiner Festigkeit unwirksam. Anstatt zu zerreißen wird der Draht dann häufig von dem Bereich gerissen. Es gibt verschiedene Verfahren, um den Draht in der Nähe der Verbindung zu schwächen, bevor er der Zugkraft ausgesetzt wird. Der Nachteil all dieser Verfahren ist entweder die erhöhte Komplexität bei der Herstellung der Montagevorrichtung oder die Anzahl zusätzlicher Schritte, die durch das Montageverfahren erforderlich sind. Die Schrift EP-A-O 032 437 beschreibt eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Um die oben genannten Probleme zu lösen, besteht eine der Aufgaben dieser Erfindung darin, die Herstellung eines Montagewerkzeugs zu gestatten, das in der Lage ist, einen standardmäßigen Kupferdraht mit einem Bereich einer aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden integrierten Schaltung zu verbinden, ohne die integrierte Schaltung zu beschädigen und ohne eine zusätzliche Behandlung des Kupferdrahts oder des Bereichs zu erfordern.
  • Eine andere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Montagewerkzeug bereitzustellen, das durch Thermokompression isolierten Spulendraht schweißen kann, wobei das Isoliermaterial und eventuelle Thermoplastschichten, mit denen der Draht beschichtet ist, zurückgezogen werden, aber ohne oder zumindest sehr wenig zusätzliche Wartung bezüglich des gleichen zur Verbindung des blanken Kupferdrahts verwendeten Montagewerkzeugs zu erfordern.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht dies durch Verwendung einer Montagevorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kopf durch Mittel an den Körper montiert wird, die die Freilegung des Kopfs aufgrund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten verhindern.
  • Um die Freilegung des Diamanten zu unterdrücken, werden in den Ansprüchen 2 bis 4 die Freilegung verhindernde Mittel vorgeschlagen.
  • Eine andere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Montagewerkzeug bereitzustellen, das den Draht in der Nähe der Verbindung lokal schwächen kann, mit dem Ziel, das Entfernen des unnützen Drahtrests nach der Herstellung der Verbindung zu erleichtern, auf eine Weise, dass die Schwächung durch den gleichen Vorgang erzeugt wird, der der Herstellung der Verbindung dient, und des Weiteren, dass es nicht erforderlich ist, das Montagewerkzeug während des Bruchs des Drahts in Position zu halten.
  • Dies kann dadurch realisiert werden, dass der Diamantspitze eine unsymmetrische Form verliehen wird, wie in Anspruch 5 definiert, so dass der Draht auf einer Seite des Montagewerkzeugs abrupt abgeflacht wird, während er auf der anderen allmählich abgeflacht wird.
  • Somit wird es möglich, Antennenverbindungsdrähte direkt auf Bereiche von integrierten Schaltungen zu verbinden, ohne auf Zwischenstücke zwischen den Drähten und den Bereichen zurückgreifen zu müssen.
  • Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen nachfolgend aus der ausführlichen Beschreibung und den sie begleitenden Zeichnungen hervor.
  • 1 ist eine Seitenschnittansicht eines Montagewerkzeugs, das im vorliegenden Patent nicht geschützt wird.
  • 2 ist eine Seitenschnittansicht einer Ausführungsform.
  • 3 ist eine Seitenschnittansicht einer zweiten Ausführungsform.
  • 4 ist eine Vergrößerung einer Seitenschnittansicht der Diamantspitze, die nach der Herstellung der Verbindung auf dem Draht aufliegt.
  • 5 stellt den Schnitt entlang der Linie A-A von 4 in Draufsicht der auf dem Draht aufliegenden Diamantspitze gemäß einer Ausführungsform dar.
  • Das in 1 dargestellte Montagewerkzeug weist einen aus einem kleinen Diamanten 2, der an einem Körper 3 befestigt ist, bestehenden Kopf auf. Die im Wesentlichen konische Form des Diamanten gestattet, dass er mittels eines Befestigungsträgers 4, der ein Durchgangsloch mit konischer Form gleich der des Diamanten 2 enthält, am Körper 3 fest in Position gehalten wird. Somit führen die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht zu einer Freilegung des Diamanten 2, selbst wenn letzterer große Abmessungen aufweist und die Temperatur des Montagewerkzeugs hoch ist. Bei der oben genannten Form wird die Temperatur des Montagewerkzeugs nicht durch die thermische Oxydation des Diamanten, die bei ca. 650 bis 700°C in der Luft erfolgt, begrenzt. Bei Arbeit unter Schutzatmosphäre kann der Diamant 2 noch auf höhere Temperaturen geführt werden, ohne Gefahr zu laufen, aus dem Befestigungsträger 4 herauszufallen. Das Befestigungsteil 4 kann zum Beispiel durch Schweißen dauerhaft oder auch zum Beispiel mittels Schrauben lösbar am Körper 3 befestigt werden, um nachfolgend zurückgezogen werden zu können. Dies kann sich zum Beispiel bei einem Bruch der Spitze des Diamanten 2 als nützlich erweisen, um sie zu ersetzen.
  • Wenn die Wärme des Montagewerkzeugs mittels eines Widerstands erzeugt wird, liegt auf der Hand, dass der Körper 3 oder der Befestigungsträger 4 aus einem gut Wärme leitenden Material bestehen müssen, zum Beispiel aus Cu, Ag oder Al, denn die Wärme muss dann durch mindestens eines dieser Teile, vorzugsweise beide, übertragen werden. Es können mehrere andere Verfahren zur Erwärmung der Spitze verwendet werden, wie beispielsweise in den Schriften US 3 838 2401 , 3 891 822, 4 315 128, 4 529 115, 4 821 944 sowie in der EP-B-O 150 305 beschrieben. Durch die Verwendung eines dieser Verfahren kann die Verwendung eines Materials günstig werden, das ein schlechter Wärmeleiter ist.
  • Bei einer in 2 dargestellten Ausführungsform ist der Diamant 2 an das Innere des Körpers 3 hartgelötet. Der Hauptvorteil dieser Form besteht in der Vereinfachung der Herstellung des Schweißwerkzeugs, denn die Form der Hartlötung 5 ist der des Diamanten 2 genau angepasst, ohne eine präzise Einstellung zu erfordern. Das Hartlöten von Diamanten ist ein üblicher Vorgang in der Industrie der Schneidwerkzeuge und kann gemäß der US-A-5 500 248 in Luftumgebung durchgeführt werden.
  • Man kann die Gefahr, dass der Diamant aufgrund von Unterschieden zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten des Diamanten und dem des Umgebungsmaterials Spiel erhält, nicht völlig ausschließen.
  • 3 zeigt eine Ausführung, bei der diese Wirkung beseitigt wird, indem der Oberteil des Diamanten auf einem Teil 10 abgestützt wird, das aus einem Material mit einem größeren Ausdehnungskoeffizienten als der des Umgebungsmaterials besteht.
  • Die Beseitigung des unnützen Drahtrests 7b nach der Montage kann dadurch erleichtert werden, dass der Spitze des Diamanten eine asymmetrische Form verliehen wird, wie in 4 gezeigt. Die Spitze 2 wird in einer Seitenschnittansicht vergrößert gezeigt und liegt auf dem Kupferdraht 7 auf, nachdem die Montage auf dem Bereich 9 einer integrierten Schaltung 8 erfolgt ist. Ein am Diamant 2 auf der Seite des unnützen Drahtrests 7b zugeschnittener scharfer Winkel 6 erzeugt eine abrupte Abflachung des Drahts, die ihn wesentlich schwächt, und gestattet sein leichtes Durchtrennen durch Ziehen in paralleler Richtung zur Fläche der integrierten Schaltung 8, wie durch den Pfeil gezeigt. Somit kann der unnütze Drahtrest ohne Reißen des Nutzdrahts 7a vom Bereich 9 selbst nach Zurückziehen des Werkzeugs vom Draht 7 entfernt werden.
  • Andere Formen können verwendet werden, um den Bruch des Drahts zu erleichtern, wie zum Beispiel ein Rand des Diamanten, der mit der Richtung des Drahts einen Winkel α bildet, der sich von 90° unterscheidet, wie durch 5 gezeigt. Dieser von 90° verschiedene Winkel α erzeugt einen Schnitt zwischen dem abgeflachten Teil des Drahts und dem schrägen Rest, wodurch die Einleitung des Bruchs erleichtert wird.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Verbindung, wie in 4 gezeigt, im Vergleich zu anderen bekannten Techniken, wie zum Beispiel Ball-Bonding, sehr flach ist.
  • Die vorliegende Erfindung besteht. somit aus einem Werkzeug, das zur Herstellung von Produkten nützlich ist, die eine sehr geringe Dicke erfordern, wie zum Beispiel Chipkarten.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Spitze des Montagewerkzeugs aus einem Einkristalldiamanten. Der Polykristalldiamant ist relativ zerbrechlich, und kleine Diamantkristalle lösen sich leicht von der Spitze, manchmal schon beim Schneiden. Ein zusätzlicher Nachteil des Polykristalldiamanten besteht darin, dass er schneller verschmutzt, da seine Fläche weniger glatt ist.
  • In dem Moment, in dem die Spitze mit dem Draht in Kontakt gebracht wird, um die Verbindung herzustellen, wird die Wärme sehr schnell vom Diamanten in den Draht und in das Substrat der integrierten Schaltung abgeführt. Während die Temperatur im Inneren der Verbindung abrupt ansteigt, verringert sich somit die der Spitze ebenso abrupt. Es ist offensichtlich, dass der Diamant eine Mindestgröße besitzen muss, unter der seine Temperatur zu schnell abfallen würde, wodurch verhindert wird, dass die Temperatur der Grenzfläche zwischen dem Draht und dem Bereich eine ausreichende Höhe erreicht. Die molare spezifische Wärme des Diamanten ist ähnlich der von Si und die Hälfte der von Cu. Ein Diamant mit Abmessungen von ca. 4 mm3 hat eine sehr zufrieden stellende Verbindung der Drähte gestattet.
  • Ein Diamant mit allgemein konischer Form wird an einen aus Kupfer-Beryllium bestehenden Körper gelötet. Danach wird die Spitze zu einer ähnlichen Form wie die in 4 dargestellte zugeschnitten, mit drei Facetten, die in einem Winkel von ca. 60° und einer Facette, die in einem Winkel von ca. 45° bezüglich der Horizontalebene ausgerichtet sind. Die Kante zwischen der im Wesentlichen horizontalen Arbeitsfläche der Spitze und der Facette bildet einen Winkel von 45° mit der Horizontalebene und ist abgerundet oder gebrochen, um den Nutzteil des Drahts nicht zu beschädigen. Die Arbeitsfläche der Spitze besitzt ähnliche Abmessungen wie die der Bereiche der integrierten Schaltung.
  • Um die Montage, das heißt die Bildung der Verbindung, zu erleichtern, kann die Vorrichtung mit Mitteln versehen sein, die das Anlegen von Vibrationen gestatten. Bei diesen Mitteln könnte es sich um Ultraschallmittel handeln.
  • Die Tatsache, dass die Temperatur der Spitze während der Montage hoch bleibt, bringt drei Vorteile mit sich.
  • Zunächst bedeutet dies, dass die Temperatur im Inneren der Verbindung praktisch die Anfangstemperatur der Spitze erreicht, und somit ist der erforderliche Druck geringer als der, der bei einer aus Metall bestehenden Spitze nötig wäre. Somit ist es möglich gewesen, einen ausreichend geringen Druck anzulegen, um die Drähte mit integrierten Schaltungen mit einer Dicke von 0,15 mm zu verbinden.
  • Dann kann der Druck während eines äußerst kurzen Zeitraums angelegt werden, wodurch eine minimale Wärmemenge auf die integrierte Schaltung übertragen werden kann, die nicht dazu ausreicht, die integrierte Schaltung zu beschädigen.
  • Schließlich bringt die Tatsache, dass sich die Temperatur während des Verbindens eines Drahtes leicht verringert, die Möglichkeit mit sich, sehr schnell aufeinander folgende Verbindungen herzustellen, ohne darauf warten zu müssen, dass die Spitze ihre ursprüngliche Temperatur wieder erreicht, wobei natürlich die Verwendung einer Wärmequelle mit zur Erwärmung der Spitze geeigneter Leistung Voraussetzung ist.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur Thermokompressionsmontage eines Drahtes auf einer integrierten Schaltung mit einem Körper (3), der an einem Ende mit einem Kopf (2) aus Diamant versehen ist, der eine zumindest annähernd konische Form aufweist und dessen Spitze frei ist und in Verlängerung des Körper (3) liegt, wobei der Kopf (2) unter Druck an den zu montierenden Elementen (7, 8) zur Anlage kommen soll und für eine Wärmeleitung zwischen einer Wärmequelle und den Elementen sorgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (2) in einem Loch des freien Endes des Körpers (3) eingefügt ist, in dem der Kopf (2) durch eine Hartlötung (5) gehalten wird, die teilweise die Seitenfläche des Kopfs (2) bedeckt, wodurch die Freilegung des Kopfs (2) aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten verhindert wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (2) über seine Basis an einem Teil (10) aufliegt, das aus einem Material besteht, dessen Ausdehnungskoeffizient größer als derjenige des umgebenden Materials ist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Kopfs (2) eine plane Fläche aufweist, die den Draht (7, 7a, 7b) gegen einen Bereich (9) der integrierten Schaltung (8) drücken soll, wobei die Fläche geringfügig geneigt ist, so dass eine Kante mit der Seitenfläche gebildet wird, die eine scharfe Kante (6) bildet, die den Draht auf der Seite des abzuschneidenden Endes (7b) des Drahtes schwächen soll, um sein leichtes Abtrennen zu ermöglichen.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Kopfs (2) quer zum Draht (7) und auf der abzuschneidenden Seite (7b) eine Kante aufweist, die mit der Richtung des Drahts einen von 90° verschiedenen Winkel (α) bildet.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des Kopfs (2) so zugeschnitten ist, dass er vier Facetten bildet, von denen eine einen Winkel von etwa 45° mit der Ebene der integrierten Schaltung (8) bildet, wobei die zwischen dieser Facette und der ebenen Seite des Endes gebildete Ecke abgerundet oder gebrochen ist, während die drei anderen Facetten einen Winkel von etwa 60° mit der Ebene der integrierten Schaltung bilden.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Mitteln versehen ist, die es gestatten, bei der Montage Vibrationen anzulegen.
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0032437A1 (de) * 1980-01-16 1981-07-22 American Coldset Corporation Thermokompressionsverbindungswerkzeug
US5370299A (en) * 1992-04-23 1994-12-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Bonding tool having diamond head and method of manufacturing the same
EP0771604A1 (de) * 1995-10-27 1997-05-07 Arnold Neracher Schweissverfahren

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