CH680176A5

CH680176A5 -

Info

Publication number: CH680176A5
Application number: CH4090/89A
Authority: CH
Inventors: Emanuele Japichino; Walter Nehls
Original assignee: Esec Sa
Priority date: 1989-11-14
Filing date: 1989-11-14
Publication date: 1992-06-30
Also published as: JPH03171748A; US5108023A

Description

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CH 680 176 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bildung elektrischer Schaltungen an einem Systemträger, welcher mit mindestens einer in einem Prozesspunkt angeordneten, elektronischen Komponente sowie mit einer Anzahl um den Prozesspunkt herum angeordneter Anschlussfinger versehenen und zur Durchführung der elektrischen Verbindung der einzelnen Anschlussfinger mit der elektronischen Komponente zwischen einem beheizten Auflageelement und einer mit mindestens einer Ausnehmung versehenen Halteplatte angeordnet ist.

Bei der Automatisierung von Bearbeitungsabläufen, insbesondere beim Bilden elektrischer Schaltungen an einem metallenen, relativ dünnen, streifenartig ausgebildeten Systemträger (Ieadframe strip) besteht das Problem, dass die mit unterschiedlichster Ausgestaltung etwa gleichmässig um eine Chip-Auflagefläche (Prozesspunkt) herum angeordneten und extrem eng nebeneinander liegenden Kontaktenden der Anschlussfinger beim Bonden (Ultraschallbonden) zur Erreichung einer einwandfreien Verbindung vom Chip zum Anschlussfinger lagestabil gehalten werden müssen. Zudem ist es erforderlich, dass der Systemträger zur Erreichung einer optimalen Ultraschall-Energieübertragung sowie einer entsprechenden Wärmeübertragung gleichmässig an das Auflageelement ange-presst wird, ohne denselben dabei zu beschädigen.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem, nämlich beim Ultraschallbonden den Systemträger mit den einzelnen Kontaktenden der Anschlussfinger lagestabil auf dem Auflageelement zu halten, wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die auf dem Systemträger aufliegende Halteplatte an zwei im Abstand zueinander und je an einem Federelement angeordnete Zapfen um mindestens eine in Längsrichtung der Halteplatte orientierte und durch das Zentrum der Ausnehmung verlaufende sowie die beiden Zapfen miteinander verbindende Achse beweglich gelagert ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung und den weiteren Patentansprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematisch und in perspektivischer Ansicht dargestellte Einrichtung zur Bildung elektrischer Schaltungen an einem mit elektronischen Komponenten bestückten Systemträger,

Fig. 2 eine als Sprengzeichnung dargestellte Sy-stemträger-Haltevorrichtung für die Einrichtung gemäss Fig. 1,

Fig. 3 die in Draufsicht dargestellte Haltevorrichtung gemäss Fig. 2,

Fig. 4 die im Schnitt gemäss der Linie IV—IV in Fig. 3 dargestellte Haltevorrichtung,

Fig. 5 einen durch einen Kreis A bezeichneten und in grösserem Massstab dargestellten Ausschnitt der Haltevorrichtung,

Fig. 6 ein Teilstück des streifenartig ausgebildeten Systemträgers.

Fig. 1 zeigt zur Verdeutlichung der Erfindung als allgemeine Ubersicht eine in perspektivischer Ansicht dargestellte Einrichtung 50, mittels welcher elektrische Schaltungen und Verbindungen an einem mit elektronischen Komponenten (Chips) versehenen Systemträger 1 (Ieadframe strip) herstellbar sind.

Die schematisch dargestellte Einrichtung 50 tim-fasst im wesentlichen eine Grundplatte 10, eine rechtwinklig darauf angeordnete Wandplatte 11, eine entsprechend zugeordnete erste Standsäule 12 sowie eine Trägerplatte 16. Die Trägerplatte 16 ist mit einem um eine schematisch dargestellte Achse 15' beweglich gelagerten Auflageteil 15 wirkverbunden. Die mittels dem Auflageteil 15 in geringem Abstand 14 zur Standsäule 12 angeordnete Trägerplatte 16 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einer Stange 13 wirkverbunden. Die Stange 13 ist in der teilweise aufgeschnitten dargestellten und auf der Grundplatte 10 befestigten Standsäule 12 angeordnet und geführt.

Im Abstand 17 zu der Trägerplatte 16 ist ein Heizkörper 18 angeordnet, welcher durch nicht näher dargestellte Befestigungselemente (Schraubverbindung) an der Trägerplatte 16 gehalten ist. Auf dem Heizkörper 18 ist ein dem Systemträger 1 entsprechend ausgebildetes Auflageelement 19 angeordnet, welches zur entsprechenden Erwärmung des Systemträgers 1 von dem Heizkörper 18 erhitzt wird.

Auf der anderen Seite der in Fig. 1 teilweise dargestellten Wandplatte 11 sind zwei weitere, im Abstand zueinander angeordnete Standsäulen 20, 21 vorgesehen und mit nicht dargestellten Mitteln auf der Grundplatte 10 befestigt. In jeder Standsäule 20, 21 ist analog der Standsäule 12 eine Stange (nicht dargestellt) angeordnet. Die beiden nicht dargestellten Stangen sind durch eine Trägerplatte 22 miteinander verbunden. Die Trägerplatte 22 dient zur Aufnahme einer in der Gesamtheit mit 25 bezeichneten Haltevorrichtung für den Systemträger 1.

Die Systemträger-Haltevorrichtung 25 wird nachstehend im einzelnen beschrieben:

In Rg. 2 ist die Haltevorrichtung 25 als perspektivische Sprengzeichnung dargestellt, und man erkennt im wesentlichen zwei im Abstand zueinander Tragarme 30, 30', zwischen welchen eine entsprechend dem Systemträger 1 ausgebildete Halteplatte 40 auswechselbar angeordnet und gehalten ist. Die beiden Tragarme 30 und 30' sind etwa analog ausgebildet, so dass zur Vereinfachung nachstehend lediglich die Ausgestaltung des einen Tragarms 30 beschrieben wird.

Der Tragarm 30 besteht im wesentlichen aus einem ersten Teilstück 36 und einem am ersten Teilstück 36 angeformten, zweiten Teilstück 26 und ist mit dem entsprechend ausgebildeten, ersten Teilstück 36 auf der Trägerplatte 22 angeordnet und n durch eine in Fig. 2 nicht dargestellte Schraubver- N bindung an der Trägerplatte 22 befestigt. Das im vorderen Bereich an dem Tragarm 30 angeordnete und in bezug zum ersten Teilstück 36 abgesetzte Teilstück 26 ist beispielsweise im Profilquerschnitt etwas breiter als das erste Teilstück 36 ausgebildet. Das zweite Teilstück 26 hat eine erste Auflage-

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fläche 27 und eine in bezug zu der ersten Auflagefläche 27 geneigt ausgebildete zweite Auflagefläche 28 sowie einen zur Auflage der Halteplatte 40 entsprechend ausgebildeten Absatz 29.

5 Die entsprechend dem Systemträger 1 ausgebil dete Halteplatte 40 ist mit mindestens einer die Halteplatte 40 durchdringenden Ausnehmung 45 versehen. Im Endbereich der Halteplatte 40 ist jeweils ein Absatz 41, 41' vorgesehen, welcher entsprechend zur Auflage am Absatz 29 des Tragarms 30 oder am Absatz 29' des Tragarms 30' ausgebildet ist. An der Oberseite 42 der Halteplatte 40 sind auf einer ersten Achse S und in gleichem Abstand a zu einer zweiten Achse M der Ausnehmung 45 zwei im Abstand zueinander angeordnete Ansenkungen 43,43' vorgesehen.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die mittig durch die Ausnehmung 45 sowie durch Ansenkungen 43, 43' verlaufende Achse S entsprechend der Ausgestaltung des Systemträgers 1 zu beiden Seiten der Halteplatten-Symmetrieachse S' oder aber auf der Symmetrieachse S' der Halteplatte 40 angeordnet sein kann. Wesentlich hierbei ist jedoch, dass die beiden Ansenkungen 43, 43' exakt auf der ersten Achse S und in gleichem Abstand a zu der zweiten Achse M der Ausnehmung 45 angeordnet sind. Die zweite Achse M liegt exakt auf der Mitte der Ausnehmung 45.

Weiterhin erkennt man in Fig. 2 ein plattenartig ausgebildetes Federelement 34 sowie ein plattenartiges Haltestück 33 und zwei Schrauben 31, 32. An der der Halteplatte 40 zugewandten Unterseite ist das Federelement 34 mit einem Zapfen oder Bolzen 35 versehen, welcher in zusammengebautem Zustand, wie in Fig. 1 und Fig. 4 dargestellt, in die entsprechend zugeordnete und ausgebildete Ansen-kung 43 der Halteplatte 40 eingreift.

Wie bereits erwähnt, ist der zweite Tragarm 30' in der Ausgestaltung analog dem ersten Tragarm 30 ausgebildet und die dem Tragarm 30' entsprechend zugeordneten Teile 34', 33', 32' und 31' sind, wie in Fig. 2 dargestellt, analog der vorstehend beschriebenen Teile 34, 33,32 und 31 ausgebildet.

In Fig. 3 ist die Haltevorrichtung 25 in Draufsicht dargestellt, und man erkennt die im Abstand zueinander angeordneten Tragarme 30, 30', die dazwischen angeordnete Halteplatte 40 mit der Ausnehmung 45 sowie die beiden mittels der Schrauben 31, 32 sowie 31', 32' am Tragarm 30, 30' befestigten Federelemente 34,34'.

In Fig. 4 ist die Haltevorrichtung 25 gemäss der in Fig. 3 angegebenen Linie IV—IV im Schnitt dargestellt, und man erkennt die beiden Tragarme 30, 30', die dazwischen angeordnete und mit dem Absatz 41, 41' am Absatz 29, 29' des jeweiligen Tragarms 30, « 30' anliegende Halteplatte 40. Die beiden Federele mente 34, 34' haben eine bestimmte Vorspannung und liegen bei demontierter Halteplatte 40 auf der j jeweiligen Auflagefläche 28, 28' des Tragarm-Teii-

stücks 26, 26'. Bei montierter Halteplatte 40 werden die Federelemente 34, 34', wie in Fig. 4 dargestellt, entsprechend ausgelenkt, so dass in montiertem Zustand die Halteplatte 40 durch die Rückstellkraft der Federelemente 34, 34' gehalten ist. Die an den Federelementen 34, 34' befestigten

Zapfen oder Bolzen 35, 35' sind dabei in die beiden Ansenkungen 43, 43' eingerastet. An der dem in Fig. 4 nicht dargestellten Systemträger 1 zugewandten Seite ist an der Halteplatte 40 ein symmetrisch zu der mit schräg ausgebildeten Seiten 47, 47' versehenen Ausnehmung 45 angeordneter, in sich geschlossener Auflagerahmen 46 angeordnet. Der Auflagerahmen 46 ist vorzugsweise an der Halteplatte 40 angeformt.

Fig. 5 zeigt in grösserem Massstab einen in Fig. 4 durch einen Kreis A bezeichneten Ausschnitt der Halteplatte 40, und man erkennt die unter einem Winkel von etwa 120° angebohrte Ansenkung 43 sowie den entsprechend zugeordneten und im zusammengebautem Zustand in die Ansenkung 43 eingreifenden Zapfen oder Bolzen 35, welcher an dem der Ansenkung 43 zugewandten Ende beispielsweise abgerundet ausgebildet ist.

Die in den einzelnen Figuren dargestellte Ansenkung 43 oder 43' kann auch als eine die Halteplatte 40 durchdringende Ansenk-Bohrung ausgebildet sein. Wesentlich hierbei ist, dass der jeweilige Zapfen 35 oder 35' an der konischen Fläche frei beweglich gelagert ist.

Fig. 6 zeigt ein schematisch dargestelltes Teilstück des streifenartig ausgebildeten, metallenen Systemträgers 1 (Ieadframe strip), welcher mit in Reihe angeordneten und zur Aufnahme von schematisch dargestellten Halbleiterchips 8 ausgebildeten Auflageflächen 2 versehen ist. Um die einzelne Auflagefläche 2 herum sind die in extrem geringem Abstand zueinander angeordneten und eine bestimmte Fusskontur bildenden Kontaktenden 4 der Anschlussfinger 5 angeordnet. Die Anschlussfinger 5 sind durch ein aufgeklebtes Streifenelement 3 gehalten. Beim Bonden werden die Anschlussfinger

5 durch den aufliegenden, entsprechend der Fusskontur der Kontaktenden 4 ausgebildeten Auflagerahmen 46 der Halteplatte 40 in ihrer Lage gehalten und dadurch ein einwandfreies Bonden ermöglicht. Die in der Halteplatte 40 angeordnete Ausnehmung 45 sowie der Auflagerahmen 46 ist entsprechend der Fusskontur der Kontaktenden 4 des jeweiligen Systemträgers ausgebildet. Die an den Seitenrändern vorgesehenen und in bestimmten, periodischen Abständen zueinander angeordneten Löcher

6 haben in bezug zur der Auflagefläche 2 einen bestimmten Abstand, so dass die Löcher 6, 6' bei der in Fig. 1 durch die Pfeilrichtung X orientierte Zuführbewegung zu der Einrichtung 50 (Bondstation) als Referenz-Geometrie benutzt werden können.

Die Arbeitsweise der Einrichtung 50 wird nachstehend beschrieben:

Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, wird zur Bildung der elektrischen Schaltung der einzelne Systemträger 1 beispielweise taktweise gesteuert in Pfeilrichtung X der Einrichtung 50 zugeführt. Hierbei ist der Heizkörper 18 mit dem Auflageelement 19 durch eine Bewegung in Pfeilrichtung Z' in nicht näher dargestellter Weise geringfügig abgesenkt und die Haltevorrichtung 25 mit der Halteplatte 40 in Pfeilrichtung Z geringfügig angehoben. Sobald der erste auf dem Systemträger 1 angeordnete Chip 8 die fensterartig ausgebildete Ausnehmung 45 erreicht hat, wird der Heizkörper 18 mit dem Auflage-

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element 19 in Pfeilrichtung Z angehoben und die Haltevorrichtung 25 mit der Halteplatte 40 in Pfeilrichtung Z' abgesenkt. Die Bewegungen der Teile 18, 19 und 25, 40 erfolgen mittels nicht näher dargestellter, motorischer Mittel und sind beim Öffnen und Schliessen synchron verlaufend gegeneinander gerichtet.

Durch die um die erste Achse S sowie um die zweite Achse M bewegliche Lagerung der Halteplatte 40 wird ein gleichmässiges Anpressen des Systemträgers 1 an dem Auflageelement 19 und somit mittels dem in die Ausnehmung 45 eingreifenden Kontaktierorgan (Transducer) auf die einzelnen Verbindungsstellen eine optimale Ultraschall-Energieübertragung erreicht.

Die federelastische Halterung der Halteplatte 40 ermöglicht ein rasches Auswechseln mit einer anderen Halteplatte unter Beibehaltung einer hohen Reproduzierbarkeit.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Bildung elektrischer Schaltungen an einem Systemträger, welcher mit mindestens einer in einem Prozesspunkt angeordneten, elektronischen Komponente sowie mit einer Anzahl um den Prozesspunkt herum angeordneter Anschlussfinger versehenen und zur Durchführung der elektrischen Verbindung der einzelnen Anschlussfinger mit der elektronischen Komponente (8) zwischen einem beheizten Auflageelement (19) und einer mit mindestens einer Ausnehmung (45) versehenen Halteplatte (40) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Systemträger (1) aufliegende Halteplatte (40) an zwei im Abstand zueinander und je an einem Federelement (34, 34') angeordnete Zapfen (35, 35') um mindestens eine in Längsrichtung der Halteplatte (40) orientierte und durch das Zentrum der Ausnehmung (45) verlaufende sowie die beiden Zapfen (35, 35') miteinander verbindende Achse (S) beweglich gelagert ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (40) einerseits um die in Längsrichtung der Halteplatte (40) orientierte Achse (S) und andererseits um eine etwa quer dazu angeordnete und durch das Zentrum der Ausnehmung (45) verlaufende Achse (M) beweglich gelagert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (40) an zwei im Abstand zueinander angeordneten Tragarmen (30, 30') gehalten und durch die in entsprechende Ansenkungen (43, 43') der Halteplatte (40) einrastenden sowie je mit einem Federelement (34, 34') wirkverbundenen Zapfen (35, 35') relativ zu entsprechend ausgebildeten Absätzen (29, 29') der Tragarme (30, 30') um die beiden Achsen (S und M) beweglich gelagert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (40) mit einer oder mehrere Ausnehmungen (45) versehen ist, welche entsprechend der auf dem Systemträger (1) vorgesehenen und angeordneten Prozesspunkte (2) ausgebildet und in entsprechendem Abstand zueinander angeordnet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Ausnehmung (45) der Halteplatte (40) auf der dem Systemträger (1) zugewandten Seite ein entsprechend der Fusskontur (4) der Anschlussfinger (5) ausgebildeter Auflagerahmen (46) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Tragarme (30, 30') mit der durch die Rückstellkraft der Federelemente (34, 34') an den Absätzen (29, 29') anliegenden Halteplatte (40) als eine Haltevorrich-tungs-Baueinheit (25) ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das auf einem Heizkörper (18) angeordnete Auflageelement (19) sowie die mit der Halteplatte (40) wirkverbundene Halte-vorrichtungs-Baueinheit (25) in vertikaler Richtung relativ zueinander bewegbar sind.

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