DE3244323A1 - Drahtverbindungsvorrichtung - Google Patents

Drahtverbindungsvorrichtung

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DE3244323A1
DE3244323A1 DE19823244323 DE3244323A DE3244323A1 DE 3244323 A1 DE3244323 A1 DE 3244323A1 DE 19823244323 DE19823244323 DE 19823244323 DE 3244323 A DE3244323 A DE 3244323A DE 3244323 A1 DE3244323 A1 DE 3244323A1
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DE
Germany
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wire
connecting device
connection
guide unit
loop
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Withdrawn
Application number
DE19823244323
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English (en)
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Kanji Higashiyamato Tokyo Otsuka
Yuji Fuchu Tokyo Shirai
Tamotsu Kokubunji Tokyo Usami
Yasuyuki Koganei Tokyo Yamasaki
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Jap an
Drahtverbindungsvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drahtverbindungsvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Drahtverbindungsvorrichtung, die die Schleife eines Verbindungsdrahtes zu einer gewünschten Gestalt formen und die Schleifengestalt stabilisieren kann.
Da die Integration integrierter Halbleiterschaltungen höher wird, wächst auch die Zahl der äußeren Anschlußleiter und Stifte der integrierten Halbleiterschaltungsanordnungen, doch ist die Zahl der Elektrodensockel (Drahtverbindungsbereiche) und der elektrisch leitenden Anschlußleiter, die rings um das Plättchen angeordnet sind, auf dem die Halbleiteranordnungen gebildet werden, durch die Abmessung und Form des Plättchens oder diejenigen der Einkapselung beschränkt. Infolgedessen gibt es eine bestimmte Grenze für die Steigerung der Zahl der Stifte. Es wurden Versuche unternommen, um die Zahl der Stifte durch Bildung der Elektrodensockel mit einem Parallelogrammebenen-Muster derart zu steigern, daß das Teilungsmaß zwischen benachbarten Sockeln verringert wird, doch solche Versuche werden unvermeidlich durch die
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Verarbeitungsbedingungen und die Verläßlichkeit der Drahtverbindung beschränkt, wenn der Draht mit den Sockeln verbunden wird. Die Stiftezahl ist gegenwärtig höchstens etwa 208 Stifte für eine Plättchenabmessung
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von 12 χ 12 mm . Gemäß einem anderen Vorschlag werden die Elektrodensockel und Anschlußleiter, die auf dem Plättchen auszubilden sind, zickzackförmig angeordnet, um das Sockelteilungsmaß wesentlich zu verringern, doch wenn das Sockelteilungsmaß verringert wird, kommen die benachbarten Drähte einander näher und ggf. in gegenseitigen Kontakt, so daß Kurzschlüsse auftreten. Besonders weil die Form der Schleife des Verbindungsdrahtes, die zwischen dem Elektrodensockel (einem ersten Verbindungsbereich) und dem Anschlußleiter (einem zweiten Verbindungsbereich) in der Drahtverbindungsvorrichtung gebildet wird, vorrangig durch die Steuerung der Vertikalbewegung des Drahtverbindungswerkzeugs der Drahtverbindungsvorrichtung, d. h. durch die Z-Achsensteuerung, und durch die Drahthärte bestimmt wird, ist die Drahtverbindungsvorrichtung weniger zur Änderung der Form der Schleife geeignet, und die Stabilität der Schleifenform selbst ist niedrig. Dies führt zu dem oben erwähnten Kurzschlußproblem.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drahtverbindungsvorrichtung zu entwickeln, die eine Verringerung des Elektrodensockel-Teilungsmaßes ermöglicht, ohne daß die erwähnte Gefahr von Drahtkurzschlüssen auftritt, ^v-
Gegenstand deir Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Drahtverbindungsvorrichung, mit dem Kenn-
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zeichen, daß eine Drahtführungseinheit, die zur Vertikal- und Querbewegung unabhängig vom Verbindungswerkzeug geeignet ist, in der Nähe des sich relativ zu dem mit Drahtverbindungen auszurüstenden Gegenstand bewegenden und einen Draht zwischen einem ersten Verbindungsbereich und einem zweiten Verbindungsbereich anschließenden Verbindungswerkzeugs angeordnet ist und der Änderung der Form der Drahtschleife zwischen dem ersten Verbindungsbereich und dem zweiten Verbindungsbereich während der Verbindung des Drahtes dient.
Vorzugsweise ist dabei die Drahtführungseinheit von einem XYZ-Bewegungsmechanismus gehalten, der unabhängig vom Verbindungswerkzeug arbeitet.
Nach einer Ausführungsart der Erfindung kann die Drahtführungseinheit an ihrem Ende mit einem Haken versehen sein, auf dem ein Teil des Drahtes einhakbar ist.
Nach einer anderen Ausführungsart der Erfindung kann die Drahtführungseinheit an ihrem Ende mit einer Klemmeneinheit zum Klemmen eines Teils des Drahtes versehen sein.
Die Drahtverbindungsvorrichtung kann vom Ultraschalltyp unter Verwendung eines Keilstücks als Verbindungswerkzeugs oder auch vom Thermokompressionstyp unter Verwendung einer Kapillare als Verbindungswerkzeugs sein.
Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung wird also ermöglicht, daß der Drahtverbindungsvorgang durchgeführt werden kann, während die Form der Schleife des Verbindungsdrahtes durch zeitweiliges Einhaken oder Festhalten des
Drahtes auf einer entsprechend ausgestalteten Drahtführungseinheit stabilisiert wird. Die erfindungsgemäße Drahtverbindungsvorrichtung kann leicht jede gewünschte Schleife im Verbindungsdraht formen, die Änderung der Form der Schleife erleichtern, die Stabilität der Schleife steigern und so die mögliche Stiftezahl der Halbleiteranordnungen erhöhen.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Vorderansicht der Drahtverbindungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Perspektivdarstellung der Hauptteile der in Fig. 1 dargestellten Drahtverbindungsvorrichtung;
schnitt
Fig. 3A bis 3D Vordeijcfnsichten, die jeweils einen Drahtverbindungsschritt bei Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Drahtverbindungsvorrichtung veranschaulichen;
Fig. 4 eine Perspektivansicht zur Darstellung einer Halbleiteranordnung, bei der die Drahtverbindung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Drahtverbindungsvorrichtung durchgeführt wird;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung nach der Linie V-V der Fig. 4;
Fig. 6 eine Vorderansicht zur Darstellung der Drahtverbindungsvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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-τ-
Fig. 7 eine vergrößerte Perspektivansicht zur Darstellung der Hauptteile der in Fig. 6 dargestellten Drahtverbindungsvorrichtung.
Die Erfindung wird nun anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau der Drahtverbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung, die einen Verbindungskopf 1 aufweist, der auf einem XY-Tisch 2 montiert ist und in den horizontalen XY-Richtungen bewegt werden kann. Ein Ultraschallschwinger 3, der elektrisch mit einer nicht dargestellten Ultraschallschwingungsquelle verbunden ist, ist vor diesem Verbindungskopf 1 angeordnet, und ein als Schwingungskörper wirkender Wandler 4 ragt vom Vorderteil des Schwingers 3 vor. Ein als Verbindungswerkzeug wirkendes Keilstück 5 ist an der Spitze des Wandlers 4 so angebracht, daß es nach unten vorragt. Eine Klemme 6 wird von einem Trägerblock 7 über dem Wandler 4 derart gehalten, daß ihre Backen unmittelbar hinter dem Keilstück 5 positioniert sind. Der Wandler 4 und die Klemme 6 können durch einen Nockenmechanismus 8 betätigt werden, der vor dem Verbindungskopf 1 angeordnet ist,\so daß der Wandler 4 seine Spitze aufwärts und abwärts bewegt, während die Klemme 6 ihre Backen öffnet und schließt.
Ein Trägerarm 9 erstreckt sich vom oberen Teil des Verbindungskopfes 1 vorwärts und trägt eine Drahtwendel und eine am Trägerarm 9 befestigte industrielle Fernsehkamera 11. Die Drahtwendel 10 besteht aus einem Aluminiumdraht als Verbindungsdraht 12, der auf einen
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t~ -{ -τ ν/ t- \ji
Spulenkörper od. dgl. gewickelt ist. Das Ende des Drahtes 12 wird aus dem unteren Teil der Wendel/herausgezogen, um eine am Trägerblock 7 angebrachte Drahtführung 13 eingehakt und, wie in Fig. 2 gezeigt ist, durch ein Loch 4a im Wandler 4, dann zwischen den Backen der Klemme 6 und weiter durch ein (nicht dargestelltes) an der Spitze des Keilstücks 5 gebildetes Loch geführt. Die industrielle Fernsehkamera 11 überwacht die Szene in der Nähe des Keilstücks 5 und- zeigt die Elektrodensockel eines Plättchens 23 (Fig. 3A-D) und die inneren Anschlußleiter eines Gegenstandes 14 als des mit Verbindungen zu versehenen Bauteils auf einem (nicht dargestellten) Monitor.
Eine Verbindungsstation 15 ist vor dem Verbindungskopf 1 angeordnet, und eine Fördereinheit 17 ist auf der Verbindungsstation 15 vorgesehen. Die Fördereinheit dient zum aufeinanderfolgenden Fördern einer Trägereinspannvorrichtung 16, die ständig eine Mehrzahl von Gegenständen 14 darauf trägt, in der zur Zeichenebene senkrechten Richtung. Man erkennt weiter eine Mitnehmerklinke 18 des Folgefördermechanismus1. Ein kompakter XYZ-Tisch 19 ist oberhalb und vor der Verbindungsstation angeordnet, und eine Drahtführungseinheit 20 mit einem im wesentlichen in L-Form abgebogenen Ende, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist am obersten Z-Tisch angebracht. Das andere Ende der Draht_führungseinheit 20 ist normalerweise unmittelbar hinter dem Keilstück 5 und der Klemme 6 positioniert, und ein nach oben geöffneter Haken ist an diesem Ende gebildet. Der XY-Tisch 2, der Nockenmechanismus 8, der kompakte XYZ-Tisch 19 usw. werden von einem Computer in einer (nicht dargestellten) Steuereinheit gesteuert.
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Es soll nun-das Drahtverbindungsverfahren unter Verwendung der Drahtverbindungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen Aufbaus anhand der Fig. 3A bis 3D erläutert werden. In diesen Figuren erkennt man einen äußeren Anschlußleiter 22, der auf der Oberfläche der Basis 100 einer Einkapselung gebildet ist, einen inneren Anschlußleiter 26 und ein an der Basis 100 einer Einkapselung befestigtes Plättchen 23. Sie bilden den oben erwähnten Gegenstand 14. Insbesondere sind in diesem Ausführungsbeispiel die auf dem Plättchen 23 gebildeten . Elektrodensockel 24, 25 in zwei Reihen.
Zunächst wird gemäß Fig. 3A das Keilstück 5 auf einen Elektrodensockel 24 auf der Außenseite des Plättchens als den ersten Verbindungsbereich bewegt und dann in Kontakt mit dem Elektrodensockel 24 gedrückt, wie in Fig. 3B gezeigt ist, um den Draht 12 durch Ultraschall damit zu verbinden. In a/isehen wird die Drahtführungseinheit 20 hinter dem Keilstück 5 zurückgehalten. Dann wird das Keilstück 5 eine gewisse Strecke aufwärts und anschließend zum inneren Anschlußleiter 26, d. h. nach rechts in der Zeichnung bewegt. Wenn es die Lage des inneren Anschlußleiters 26 als des zweiten Verbindungsbereichs erreicht, wird das Keilstück 5 abwärts bewegt, um das andere Ende des Drahtes 12 mit dem inneren Anschlußleiter 26 zu verbinden. Dabei wird der Haken 21 der Drahtführungseinheit 20 eine gewisse Entfernung nach links bewegt, so daß er zwischen dem Elektrodensockel und dem inneren Anschlußleiter 26 positioniert wird und ein Zwischenteil des zwischen dem Elektrodensockel 24 und dem inneren Anschlußleiter 26 angeschlossen werdenden Drahtes 12 eingehakt wird, wie durch die Strichellinien in
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J Z ι* 4 Ο Z J
den Fig. 3C und 3D gezeigt ist. Demgemäß wird die Form der Schleife im Draht 12 durch die Lage des Hakens 21 zu dieser Zeit bestimmt, und es läßt sich jede Änderung der Schleife, die sich aus Unterschieden der Drahthärte oder der Wickeleigenschaften ergeben könnte, ausschalten.
Dabei werden die Höhen- und Querlage des Hakens 21 natürlich durch den XYZ-Tisch 19 gesteuert. Nachdem die Drahtverbindung mit dem inneren Anschlußleiter fertig ist, wird der Draht 12 durch die Klemmwirkung der Klemme 6 und die Aufwärtsbewegung des Keilstücks 5, wie in Fig. 3D gezeigt ist, durchgetrennt und so der Drahtverbindungsvorgang vervollständigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die in den Fig. 3A und 3B veranschaulichten Verfahrensschritte noch einmal durchgeführt, um dieses Maiden Draht 12A mit dem inneren Elektrodensockel 25 und danach das andere Ende dieses Drahtes 12A mit dem äußeren Teil des inneren Anschlußleiters 26 zu verbinden, wie durch die Strichellinien in Fig. 3D veranschaulicht wird. Dabei wird der Haken 21 der Drahtführungseinheit 20 in einer höheren als der vorherigen Stellung gehalten, um einen Zwischenteil des Drahtes 12A einzuhaken. Dadurch wird der Draht 12A in seiner Schleife oberhalb des vorher angebrachten Drahtes 12 geformt, um diesen mit Sicherheit zu überbrücken.
Wie die Fig. 4 und 5 (welch letztere eine Schnittdarstellung nach der Linie V-V der Fig. 4 ist) zeigen, können bei dem so mit Drahtverbindungen versehenen Plättchen die inneren und äußeren Elektrodensockel 24, 25 und der innere Anschlußleiter 26 miteinander durch Drähte 12, 12A
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verbunden werden, die sich in im wesentlichen der gleichen Vertikalebene nicht kreuzen. Dabei wird die Schleife . jedes Drahtes 12, 12A durch Einhaken eines Zwischenteils des Drahtes durch den Haken 21 der Drahtführungseinheit 20 gebildet und kann daher, ohne mit den anderen Schleifen in Berührung zu kommen,!stabilisiert werden. Als Ergebnis ist es nicht länger erforderlich ,!die Abmessung des Elektrodensockels zu verringern und so das Sockelteilungsmaß zu verringern, und man kann auf diese Weise eine höhere Drahtverbindungsdichte sowie eine Steigerurig der Stiftezahl und eine Verbesserung der Verläßlichkeit der Halbleiteranordnung erreichen* übrigens ist in Fig.5 noch die Einkapselungsabdeckung 101 dargestellt.
Der die Drahtführungseinheit 20 haltende XYZ-Tisch arbeitet in verknüpfter Folge mit dem XY-^Tisch 2 und mit dem Nockenmechanismus 8 und steuert die Drahtführungseinheit 20 und insbesondere die Höhen» und Querlage des Hakens 21. Dabei wird bevorzugt, daß Daten bezüglich der Bewegungslagen und der Zeitpunkte vorab entsprechend den besonderen Einzelheiten des mit Verbindungen zu versehenen Gegenstandes eingegeben werden und die Steuerung auf der Basis der so gespeicherten Daten erfolgt.
Fig. 6 und 7 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem besonders die Drahtführungseinheit modifiziert ist. Ein XYZ-Bewegüngsmechanismus 27, wie z. B, der XYZ-Tisch od. dgl., ist vor dem Verbindungskopf 1 an der Stelle angeordnet/wo sich der Wandler 4 nach unten neigt, und die Drahtführungseinheit 28 ragt vom Vorderende dieses XYZ-Bewegüngsmechanismus· 27 nach vorn. Ein Schwenkhebel 30 ist von einem Gelenk 31 auf
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dem oberen Teil eines Hauptarmes 29 der Drahtführungseinheit 28 drehbar gehalten und kann durch ein elektromagnetisches Solenoid 32 in Wippbewegung versetzt werden. Eine bewegliche Klemme 34 ist derart angeordnet, daß sie einer feststehenden Klemme 33 entspricht, die im wesentlichen L-förmig am Ende des Hauptarmes 29 angeordnet ist, und ist mit dem anderen Ende des Schwenkhebels 30 verbunden, so daß die bewegliche Klemme 34 durch das Wippen des Schwenkhebels 30 betätigt wird, um einen Teil des Drahtes 12B zwischen sich und der feststehenden Klemme 33 einzuklemmen.
Gemäß diesem vorstehend erläuterten Aufbau bewirkt, nachdem der Draht 12B durch das Keilstück 5 im Zusammenwirken mit der Klemme 6, wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, verbunden ist, die Drahtführungseinheit 28# daß eine Endklemmeneinheit 35 zu einer Zwischenlage des Drahtes 12B durch die Betätigung des XYZ-Bewegungsmechanismus' 27 so vorragt, daß der Zwischenteil des Drahtes 12B durch die feststehende Klemme 33 und die bewegliche Klemme 34 eingeklemmt und festgehalten wird. Dann verbindet das Keilstück 5 das andere Ende des Drahtes 12B mit dem inneren Anschlüßleiter, wobei die Drahtschleife gebildet wird. In diesem Fall kann die gewünschte Schleife durch Festhalten eines Zwischenteils des Drahtes mittels Betätigung der Drahtführungseinheit in der gleichen Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel gebildet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird, da die Drahtführungseinheit 28 einen Zwischenteil des Drahtes 12B teilweise einklemmt, verhindert, daß die Drahtspannung
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auf den Elektrodensockel des Plättehens am ersten Verbindungsbereich einwirkt, wenn man den Draht mit dem inneren Ansehlußleiter am zweiten Verbindungebereich verbindet, so daß Brüche des Elektrodensockels usw. vermeidbar sind. Da die Drahtführungseinheit 28 eine L-Form hat, ergeben sich durch sie keine Störungen mit dem Keilstück 5 usw.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die Form der Drahtschleife nach Bedarf gesteuert werden. Mit anderen Worten kann die Drahtverbindung mit Drahtschleifen, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, erfolgen, und dies ist äußerst wirksam zur Steigerung der Stiftezahl und der Dichte der Halbleiteranordnung.
Obwohl nach den vorstehender' Ausführungsbeispielen eine Ultraschallverbindungsvorrichtung als Beispiel verwendet wird, kann die Erfindung auch auf eine Drahtverbindungsvorrichtung mit Anwendung eines Thermokompressions-Verbindungsverfahrens unter Verwendung einer Kapillare als Verbindungswerkzeugs angewendet werden.
Wie im Vorstehenden beschrieben, wird gemäß der Drahtverbindungsvorrichtung nach der Erfindung eine Drahtführungseinheit, die zu einem vom Verbindungswerkzeug unabhängigen Betrieb geeignet ist, in der Nähe des Verbindungswerk zeugiangeordnet, und die Drahtverbindung kann ausgeführt werden, während eine Schleife des Verbindungsdrahtes gebildet wird, indem man den Draht an der Drahtführungseinheit/zeitweilig einhakt. Nach diesem Aufbau kann die gewünschte Form;der Schleife des .Verbindungsdrahtes leicht erhalten werden, und die Leichtigkeit
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O L Μ· 4 O L O
der Änderung der Form der Drahtschleife sowie deren Stabilität können verbessert werden. Als Ergebnis stellt die Erfindung den Vorteil zur Verfügung, daß eine hohe Integrationsdichte der Halbleiteranordnungen ermöglicht wird.
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Claims (6)

  1. Ansprüche
    (iy Drahtverbindungsvorrichtung,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Drahtführungseinheit (20; 28), die zur Vertikal- und Querbewegung unabhängig vom Verbindungswerkzeug (5) geeignet ist, in der Nähe des sich relativ zu dem mit Drahtverbindungen auszurüstenden Gegenstand (14) bewegenden und einen Draht (12) zwischen einem ersten Verbindungsbereich (24) und einem zweiten Verbindungsbereich (26) anschließenden Verbindungswerkzeug*(5) angeordnet ist und der Änderung der Form der Drahtschleife zwischen dem ersten Verbindungsbereich (24) und dem zweiten Verbindungsbereich (26) während der Verbindung des Drahtes (12) dient.
  2. 2. Drahtverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drahtführungseinheit (20; 28) von einem XYZ-Bewegungsmechanismus (19; 27) gehalten ist, der unabhängig vom Verbindungswerkzeug (5) arbeitet.
  3. 3. Drahtverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drahtführungseinheit (20) an ihrem Ende mit einem Haken (21) versehen ist, auf dem ein Teil des Drahtes (12) einhakbar ist.
    68O-(3281O 1946 DE 1)- TF
  4. 4. Drahtverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß die die Drahtführungseinheit (28) an ihrem Ende mit einer Klemmeneinheit (35) zum Klemmen eines Teils des Drahtes (12B) versehen ist.
  5. 5. Drahtverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß sie vom Ultraschalltyp unter Verwendung eines Keilstücks als Verbindungswerkzeugs(5) ist.
  6. 6. Drahtverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet/
    daß. sie .vom Thexmokompress ions typ. unter Verwendung einer Kapillare als Verbindungswerkzeugs ist.
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