SE464160B - Anordning foer montering av lock paa kapslar till halvledarkretsar - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 464 160 2 Det är därför ett syfte med uppfinningen att genomföra en fullföljd automatisering även av lockpåläggningen. varigenom både kassation och tidsåtgång kan minskas. Ett annat syfte är att möjliggöra att de elektroniska halvledarkretsarna inne- slutes i en inert atmosfär. Ett tredje syfte är att utnyttja att de öppna men eljest färdiga kretsarna kommer ut från till- verkningen liggande i fixturer. vilka kan utnyttjas under ytt- erligare förfaringssteg inklusive märkning.

Uppfinningens fördelar och egenskaper uppnås genom en anordning som företer de särdrag som anges i krav l nedan.

Uppfínningen går således ut på att de ferromagnetiska kapsel- locken skall hållas av magneter och inpassas över kapslarna till relativt noggrann centrering. Kapslarna ligger med visst glapprum i sidled i fixturerna. och när lockdelen med sina magneter med påsittande lock monteras, kommer kapslarna att hamna injusterade under locken. inom tillbörliga toleranser.

Därefter får fixturerna med påsatta lockdelar gå in via en spaltformig öppning i en ugn. När man arbetar med skyddsgas, råder ett visst övertryck i ugnen. varför de med rikliga öpp- ningar försedda fixturerna blir renblåsta från luft i öppning- en. vilket även gäller själva kretskapslarna. som ännu ej för- slutits medelst locken. När fixturerna med sina lockdelar kommit in i ugnen. uppvärmes påskjutarna och antar en annan form, varvid de med önskat tryck pressar locken mot kapslarna.

När sedan temperaturen ytterligare ökar. smälter det mellan- liggande smältskiktet, och locken löds eller smälts fast. varefter fixturen matas ur ugnen. Märkning och andra sådana operationer kan nu utföras på kapslarna i sina fixturer, sedan lockdelarna avtagits.

För att åstadkomma den formförändring i lockhållarna som be- hövs kan man använda antingen minnesmetall eller bimetall. Som minnesmetall kan lämpligen användas en NiTi-legering (~50 % av vardera) med en omvandlingstemperatur om knappt lO0°C.

Dylika material kan köpas från t.ex. Special Hetals Corp.. New Haven. Krupp Forschungslaboratorium. Essen. eller SISRI. 10 15 20 25 30 35 3 464 160 Shanghai. Även järnbaserade minnesmetaller verkar lovande. särskilt genom sin höga temperaturtålighet. Ett skruvformat don, som är lämpligt, kan tillverkas genom att lindas på en lämplig fixtur, fixeras till sitt läge, värmas till ca 500°C för att fixera högtemperaturkonfigurationen samt efter av- svalning etsas för att eliminera oxidskiktet. En så behandlad, exempelvis med stor stigning lindad spiral kan hoptryckas och därmed anta en annan form men sträcker ut sig till högtempera- turformen vid sin för materialet karakteristiska omvandlings- temperatur. En dylik minnesmetall antar inte av sig själv någ- on särskild lågtemperaturform utan måste för varje gång defor- meras. Man kan emellertid genom upprepad värmning, kylning och deformation i kallt tillstånd (”inträning") av vissa minnes- metaller erhålla ett don som antar två bestämda former. vid olika temperaturer. Dock föredrages för närvarande den först- nämnda. enklare typen. Det är nämligen relativt enkelt att pressa ihop påskjutaren i samband med att lockdelen laddas med nya lock.

I många fall är det i stället lämpligare att använda bimetall- don, företrädesvis bestående av två hopvällda plåtar med olika värmeutvidgníngsförmåga. En fördel med bimetalldon är att de fungerar vid högre temperaturer. medan en nackdel är att pris- et är högre, särskilt i konkurrens med minnesmetaller på järn- metallbasis.

En särskilt förmånlig påskjutarmekanism fungerande med minnes- metall innefattar en triangelkonstruktion med två relativt långa sidor och en kort sida, varav den första långa sidan be- står av en relativt tunn minnesmetalldel, t ex en tråd, samt den andra långa sidan kan eftergivligt dragas av den första långa sidan så att triangeln deformeras, då den första långa sidan genom temperaturförändring blir kortare. vilken deforma- tion återgår då temperaturändringen återgår. Eftergivligheten kan åstadkommas genom att den andra långa sidan böjes elas- tiskt. eller genom att dess anslutning mot den korta sidan är svängbar och fjädrande anordnad. 10 15 20 25 30 35 464 160 Påsättningen av locket genom påskjutarens uppvärmning kan ske genom att påskjutaren utövar en kraft på locket och under motverkan av magnetens kraft pressar ned locket genom spalt- avståndet. Emellertid föredrages för närvarande att låta lock- et sitta fast på magneten och montera magneten rörlig. upp- hängd i en dragfjäder eller liknande, varvid påskjutaren på- verkar magneten under motverkan av dragfjädern till att genom- föra den avsedda förflyttningen av densamma med påsittande lock. När lödningen är klar. återgår magneten genom drag- fjäderns inverkan till ursprungsläget och kvarlämnar det fastlödda locket på kapseln.

Vid denna föredragna utföringsform kommer dragfjädern att vid återgång ge påskjutaren sin lågtemperaturform. som alltså inte behöver vara vid det förstnämnda utförandet kan "intränad". lågtemperaturformen vara "intränad", eller också formas på- skjutaren vid lockets påsättning på magneten.

Det är lämpligt att låta magneten ha sin magnetism så konfigu- rerad, att däri ingår ett eller flera par av poler nära var- andra. Man kan då upptaga lock ett och ett från en trave, an- ordnade i någon fixtur. utan risk för att mer än ett av dess tunna lock upplockas av resp. magnet.

Uppfinningen skall nu beskrivas utifrån i ritningarna visade, icke-begränsande utföringsexempel.

Fig. l visar schematiskt en delvy med en halvledarkapsel och principen för centrering till ett lock. Fig. 2 visar ett sche- matiskt. i en annan utföringsform. ett påsatt lock med dess påsättningsmekanik. Fig. 3 visar en fixtur och en lockdel före påsättande. Fig. 4 visar påsättning av lockdelen enligt fig. 3. Fig. 5 och 6 visar fixturen med påsatt lockdel, före och efter uppnådd temperatur för aktivering av påskjutaren. Fig. 7 visar ett föredraget utföringsexempel med en rörlig magnet.

Fig. 8A-D visar de olika funktionsfaserna vid ett utförings- exempel. Fig. 9A-B visar schematiskt ett motsvarande exempel med ett bimetalldon. Fig. 10A-B visar ett ytterligare exempel med mínnesmetall. 10 15 20 25 30 35 464 160 Som framgår av figurerna, är en eller flera schematiskt visade halvledarkapslar 1 monterade i fack i en fixtur 2. Denna är gjord av stansad och vikt plåt med uppvikta tungor 20, som bildar utrymmen eller fack. vari halvledarkapslarna är lagda, och vilka fixturer, tidigare kända, är av det slag som används vid serieframställning av kapslade chips. varvid de medelst automater upphämtas ur fixturerna för anslutning av tilled- ningstrådar, provning etc.. för att slutligen föreligga fär- diga så när som på förslutningen med lock.

Enligt uppfinningen utnyttjar man nu det faktum att kapslarna finns i fixturerna, liggande i glapprum mellan de uppvikta tungorna 20. De lock som skall pålödas. av känd typ och av magnetiskt material. har en tjocklek om normalt ca 0,3 mm och en tillverkningstolerans om ca 1 um. De är på ena sidan för- sedda med provisoriskt påsatta, vid kanterna slutande ramar av tunn tennlegering av folietjocklek, avsedda för fastlödning över en öppning i den så när som på inkapslingens fullbordande färdiga halvledarkapseln. I vissa fall utnyttjas i stället smältbart glas.

Fig. 1 och 2 åskådliggör hur man enligt uppfinningen ordnar lockens 4 påsättning. Som framgår av delvyn i fig. 1. ligger den schematiskt visade kapseln 1 utan lock mellan uppvikta I en lockdel sitter i ett brunnslik- som håller fast locket 4. tungor 20 i fixturen 2. nande utrymme en permanentmagnet 5, Vid sidan därav sitter kilformsfördelade justerdon 30, vilkas placering är noga anpassad till läget för det brunnsliknande utrymme som styr läget i sidled för locket 4. Man inser av fig. 1 att en sänkning av lockdelen 3 mot fixturen 2 kommer att medföra att den löst liggande kapseln 1 kommer att för- skjutande centreras genom de trattlikt eller kilformigt an- ordnade, som metalltungor utförda justerdonen 30. Kring den i lockdelen monterade magneten 5 sitter vidare en skruvfjäders- formad påskjutare 6. vilken vid uppvärmning kan sträcka ut sig och trycka loss locket 4 från magneten 5 för att påpressa locket 4 på kapseln 1. Detta framgår i något förändrad form av 10 15 20 25 30 35 40 464 160 fig. 2, där magneten 5 gjorts mindre och annorlunda och fäst- ats i lockdelen medelst en stängel. och där spalten mellan lock 4 och magnet 5 är visad som d. och motsvarar den tidigare föreliggande spalten mellan kapsel och lock.

Ehuru ej framgående direkt av figurerna. innehåller varje fixtur ett antal. t.ex. 4 eller 6 halvledarkapslar i var sitt fack, fördelade i den långsträckta fixturen. Lockdelen måste därför vara på motsvarande sätt anpassad, med samma antal magnetiska lockhållare, etc. Mer än en enhet har emellertid inte direkt visats i figurerna, i det att i fig. 3 visas en fixtur 2 i förkortat tillstånd, tillsammans med en likaledes förkortad lockdel. Fixturen har i ett snitt vinkelrätt mot papperets plan huvudsaklig omvänd U-form (ej visat) och är gjord av plåt. I fig. 3 visas hur lockdelen påsättes. genom påhängning av delen 40 mot fixturens 2 ena ände. Den med pilen i fig. 4 visade svängrörelsen genomföres därefter till det i fig. 5 visade läget, varvid det i lockdelen 3 svängbara lås- donet 41 bringas att låsa mot fixturens undersida. Vid denna rörelse kommer de i fig. 1 visade centrermedlen 30 att in- justera halvledarkapseln 1 mitt för det på magneten 5 sittande locket 4.

Den hopsatta enheten i fig. 5 kan nu införas i en ugn med inert atmosfär. varvid avståndet mellan kapsel l och lock 4 möjliggör att atmosfären i det icke visade hålrummet i kapseln blir utbytt. Det är också möjligt att låta lockpåsättningen ske i vakuum, varvid även utpumpning kan ske genom spalten mellan lock 4 och kapsel 1. Denna spalt, av storleken d i fig. 2. kan vara av exempelvis storleksordningen 1 mm. - En särskild fördel med uppfinningen är att man får en kontroller- ad atmosfär inuti den färdiga kapseln. Vid vissa tillämpningar kan som inertgas med fördel användas helium. som har god värmeledningsförmåga.

Vid uppvärmningen kommer påskjutaren 6 att ändra form och anta sin högtemperaturform, varvid locket 4 nedpressas mot kapseln 1 till det i fig. 6 visade läget. varefter genom ytterligare temperaturförhöjning det mellanliggande, ej visade tunna tenn- skiktet kommer att våta både lock 4 och kapsel 1, så att 10 15 20 25 30 35 464 160 kapseln blir tätt försluten. Även under uttagning från ugnen och avsvalning kommer locket att vara åtpressat, ända till dess lockdelen 3 avtages från fixturen 2. Halvledarkapslarna ligger därefter kvar på fixturen, varför påtryckning med typ- beteckning. tillverkarmärkning etc. lämpligt och bekvämt kan utföras, innan de färdiga komponenterna avtages från fixturen.

I enlighet med ett föredraget utförande, visat i fig. 7. är magneterna i lockdelen anordnade rörliga, och läget ändras ge- nom formförändringen av ett don av minnesmetall. I detta fall är magneten S teleskopstyrd. Ett vid magneten S fästat rör 73 är påträtt på en pelaranordning 70, som tillika är fjäderhåll- are för en dragfjäder 71, som vill hålla magneten 5 i sitt upplyfta läge. En minnesmetallfjäder 6 kommer vid uppvärmning att förlängas och under motverkan av skruvfjädern 71 pressa magneten S med vidhängande lock 4 ned mot den icke visade halvledarkapseln. En fördel med denna konstruktion är att minnesmetallfjädern 6 inte behöver "intränas" till bestämd låg temperaturform, i det att återgång garanteras genom drag- fjädern 71. Man kan lägga märke till i fig. 7 att magneten 5 med tillhörande don är monterad i ett brunnsliknande utrymme med väggar 72. vilka bestämmer lockets 4 läge med tillräcklig precision.

I fig. 8A-D visas ett annat föredraget exempel, belysande en anordning som på fördelaktigt sätt garanterar att halvledar- kapslarna injusteras i sina glapprum i den undre delen 2.

Halvledarkapseln l ligger i ett fack, definierat genom icke visade medel, som kan bestå av hål. i vilka nedåtstickande anslutningsben med glapp nedsticker, eller vid kapslar avsedda för ytmontering, som alltså saknar ben, i av uppvikta plåt- tungor definierade fack. överdelen 3 har därvid kring platsen för lockdelen 4. placerade runtom. minnesmetallmedel 80 för centrering. Dessa är visade som stavar, som med ena änden är fästade vid lockdelen 4. Fig. 8B visar konfigurationen. sedan lockdelen vid rumstemperatur pâsatts. Vid uppvärmning kommer stavarna 8C att såsom visas i fig. BB svängas inåt mot 10 15' 20 25 30 35 464 160 8 kapseln. Lämpligen kan detta ske vid t.ex. 60°C. Vid ytter- ligare temperaturhöjning. t.ex. vid 90°, sänks genom minnes- metallfjädern 6 magneten 5 med påsittande lock 4 till kontakt med kapseln 1, såsom visas i fig. BD. Genom att sålunda an- vända minnesmetall med olika omslagstemperatur uppnås den verkan, att kapseln först injusteras till god centrering i förhållande till locket. som först därefter blir pålagt. allt i tur och ordning efter införande i ugnen.

I fig. 9A och 9B visas ett schematiskt exempel. där man i stället för minnesmetall utnyttjar bimetall. Ett band av bi- metall 90 är vid rumstemperatur t ex rakt och är vid ena änden fäst i lockdelen, under det att den fria änden uppbär en magnet 5. på vilken kan fästas ett lock. Som framgår av fig.

SB. kommer bimetalldonet 90 att vid uppvärmning ändra form och flytta magneten 5 med vidhängande lock 4 mot en halvledar- kapsel för fastlödning.

I fig. l0A och l0B visas ett alternativt utförande av för- flyttningsmekanismen. byggande på minnesmetall. Ett elastiskt band 100 och en tråd 101 av minnesmetall bildar tillsammans med en bärare. som kan ingå i en lockdel enligt uppfinningen, en långsmal triangelkonfiguration. Minnesmetalltråden kommer att vid uppvärmning förkortas. varigenom triangelformen defor- meras, i det att det elastiska metallbandet 101 fjädrar. Vid dess ände kan en magnet enligt uppfinningen fästas (ej visat).

När avkylning sker, kan sedan deformeringen återgå. varvid existensen av fjäderkraften medför att minnesmetalltråden ej behöver vara ”intränad" för sin lågtemperaturform.

Uppfinningens väsentliga principer har därmed beskrivits. Med hänsyn till att halvledarkapslar förekommer av många slag, med olika benkonfigurationer och anslutningselektroder. måste för- stås de använda. i och för sig kända fixturerna vara anpassade därtill. och lockdelen måste passa därtill. De använda materi- alen måste förstås vara värmetåliga. vilket även gäller de an- vända magneterna. något som dock ej för fackmannen uppställer svårare problem. Magneterna kan vara i ett stycke som i fig. 1. eller fästa som i fig. 2. De kan också vara flerdelade, 10 15 464 16Ö exempelvis i form av en stavmagnet omgiven på något avstånd av ett ferromagnetiskt. eventuellt likaså permanentmagnetiskt .rör, varvid en ringformig, smal spalt erhålles mellan röret och staven. varvid en återledande järnbricka är anordnad mitt- emot den sammansatta magnetens polyta. En dylik konfiguration betyder att magnetfältet blir koncentrerat till den ring- formiga spalten i polytan. möjliggörande upptagning av ett enda lock från en trave. utan risk för att mer än ett lock upptages.

Utan att man behöver särskilt ingå härpå. är för fackmannen uppenbart att lockdelens "laddning" med nya lock och minnes- metallens eventuella återhopklämning kan göras i ett handgrepp genom lämpliga anordningar. Ehuru minnesmetallpåskjutaren vis- ats ha skruvfjäderform. är likaså klart att man lika väl kan arbeta med andra former. t.ex. typ bladfjädrar. av minnes- metall eller bimetall, utan att man för den skull frângâr den av nedanstående patentkrav framgående allmänna uppfinninga- tanken.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 10 464 160 Patentkrav

1. l. Anordning för montering av kapsellock av ferromagnetiskt material på kapslar till halvledarkomponenter. varvid ett kapsellock (4) pålägges över en öppning i en kapsel (l) med inmonterad och ledningsansluten krets, varvid mellan kapsel och lock finns en smältbar hinna av lödmetall eller annat smältmedel. samt locket fastlödes på kapseln genom att den lockförsedda kapseln under skyddsgas upphettas i en ugn. k ä n n e t e c k n a d av en underdel (2) för placering av de öppna kapslarna i bestämda positioner och en lockdel (3) avsedd för pâsättninghpå underdelen. varvid lockdelen har dels fasthållningsdon för montering av kapsellocken. anordnade så att de vid lockdelens påsättning hamnar mitt för i underdelen placerade kapslar. vilka fasthållningsdon innefattar magneter, dels frigöringsdon innefattande medel av minnesmetall eller bimetall anordnade att genom formförändring påverka de i lock- delen monterade kapsellocken till att vid uppvärmning för- flytta sig från ett första läge där en spalt är bildad mellan resp. kapsel och kapsellock. till ett andra läge i inbördes kontakt mellan kapsel och kapsellock.

2. Anordning enligt krav l. k ä n n e t e c k n a d av att magneterna är upphängda på dragfjädrar, som vid rumstemperatur håller resp. magnet med påsittande lock på spaltavstândet.“ varvid en av minnesmetall eller bimetall gjord påskjutare är anordnad att vid uppvärmning under motverkan av dragfjädern pressa magneten med påsittande lock mot halvledarkapselns öpp- ning.

3. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att en pâskjutare av minnesmetall eller bimetall är anordnad att vid uppvärmning direkt pressa mot en del av det mot magnetens polyta lagda kapsellocket (4) som ej övertäcker polytan för att under frigöring från polytan förflytta kapsellocket från sitt magnethâllna läge genom spaltavståndet (d) till anligg- ning och täckning över halvledarkapselns öppning. 10 15 20 25 30 35 40 ll 464 16Ü

4. Anordning enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att frigöringsdonen (6) har formen av utav tråd gjorda skruvfjäd- rar. vilkas ena ände är fäst vid lockdelen och vilka omger resp. magnet.

5. Anordning enligt krav l eller 2. k ä n n e t e c k n a d av att magneten är magnetiserad med nära varandra vid polytan befintliga oliknämnda magnetpoler (fig. 2).

6. Anordning enligt krav S, k ä n n e t e c k n a d av att magneten (5) är sammansatt av en cylindrisk stavmagnet och ett därpå trätt rör av ferromagnetiskt, eventuellt permanent- magnetiskt och i förhållande till stavmagneten motsatt magne- tiserat material. jämte en vid ena änden röret och stavmagnet- en förenande bricka av ferromagnetiskt material.

7. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av i lockdelen monterade centrerdon. vilka är anordnade att centre- ra de i resp. positioner med glapp lagda kapslarna i förhåll- ande till de i fasthållningsdonen fästa locken, utgöres av don av minnesmetall eller bimetall. vilka i ouppvärmt tillstånd möjliggör frigående från den i sin position lagda halvledar- kapseln (1) men som vid uppvärmning ändrar form och rör sig mot halvledarkapseln för att, vart don från sitt håll. sid- länges pressa halvledarkapseln tills de alla gör mekanisk kon- takt med densamma och centrerar densamma. av att

8. Anordning enligt krav 7. k ä n n e t e c k n a d de nämnda donen är långsträckta, i huvudsak sträckta i verti- kalriktningen samt vid sin övre del är fästade i lockdelen.

9. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att frigöringsdonen innefattar ett långsträckt don (101) av minnesmetall jämte ett andra lângsträckt don (100). varvid mínnesmetalldonet (101) har sin ena ände ansluten under bild- ande av en spetsig vinkel vid det andra långsträckta donet. samt mínnesmetalldonet med sin andra ände. samt det andra don- et (100), vilket är elastiskt. är fästa vid en bärare (102) så att de båda donen bildar de långa benen i en i stort sett lik- bent, spetsvinklig triangel.