DE10207498B4

DE10207498B4 - Bondkopf für dicken Draht

Info

Publication number: DE10207498B4
Application number: DE10207498A
Authority: DE
Inventors: Andreas H. Irvine Ringler
Original assignee: Orthodyne Electronics Corp
Current assignee: Kulicke and Soffa Industries Inc
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2022-02-23
Also published as: US6439448B1; DE10207498A1

Abstract

Ultraschall-Drahtbonder, welcher umfasst:
einen Bondkopf (10), welcher so verbunden ist, dass er in der Z-Achse über einem elektrischen oder elektronischen Bauteil, an das ein Draht gebondet werden soll, bewegbar ist;
einen Ultraschall-Transducer (72) mit einem mit ihm verbundenen Bondwerkzeug (278) zum Bonden eines Drahtes; und
eine flexible Halterung zur Halterung des Bondwerkzeugs (278), welche von mindestens einem bogenförmigen Arm (106, 108, 110, 124, 126, 128) gebildet ist, der mit dem Bondwerkzeug (278) so verbunden ist, dass das Bondwerkzeug (278) in Richtung der Z-Achse flexibel bewegbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung fällt in den Bereich der Technik des Ultraschall-Drahtbondens. Im Besonderen betrifft die Erfindung die Technik des Ultraschallbondens eines Drahtes an ein darunterliegendes Substrat, bei dem es sich z.B. um ein elektronisches Teil, ein elektrisches Teil oder einen Halbleiter handeln kann. Die Erfindung fällt in die Kategorie solcher, die das Ultraschallbonden von Draht auf einfache und schnelle Weise ermöglichen.

Der Stand der Technik bezüglich des Ultraschall-Drahtbondens umfasste allgemein die Aspekte des Absenkens eines Bondwerkzeugs auf einen Draht und des Anwendens von Ultraschallenergie über einen Transducer. Mit der Anwendung der Ultraschallenergie wurde ein gegebenes Maß an Druck an der Spitze des Bondwerkzeugs bereitgestellt, um einen stabilen Kontakt herzustellen.

Dieser Druck wurde im Allgemeinen durch gewisse Arten von Federn, flexiblen oder biegsamen Elementen oder anderen Druck bereitgestellt.

Die Verwendung von solchen Federn und flexiblen oder biegsamen Elementen erlaubte es oft nicht, einen geeigneten Druck an dem Bondwerkzeug bereitzustellen und dabei gleichzeitig Querverschiebungen zu vermeiden. Es entstanden dadurch Nachteile, was Betätigungskräfte, Lebensdauer des flexiblen oder biegsamen Elements, Wartung sowie die Kompensation von Axial- und Federkräften betrifft. Viele derartige flexible oder biegsame Elemente und Federn basierten auf der Gestalt eines Parallelogramms.

Die DE 697 06 134 T2 offenbart einen Bondkopf, der einen Transducer aufweist, welcher an einer Transducer-Halterung befestigt ist, die über Federn an einem Rahmen gehalten ist, und eine lineare Betätigungseinrichtung aufweist, um die Federn mit Spannung zu beaufschlagen. Eine Ablenkung der Federn ermöglicht es dem Bondwerkzeug, während des Bondens im wesentlichen vertikal bewegt zu werden.

Die DE 691 19 574 T2 offenbart eine Drahtbondingvorrichtung, die eine Flammen-Trenn-Elektrode aufweist, welche aus einer Arbeitsposition abgehoben wird, bevor der Bondkopf in die Bondingstellung abgesenkt wird. Die Flammen-Trenn-Elektrode ist schwenkbar angeordnet und mechanisch und elektronisch einstellbar.

Die DE 196 25 638 A1 offenbart einen Bondkopf, der zwei Miniatur-Schrittmotoren verwendet, um eine Drahtklemme zu betätigen. Einer der Motoren öffnet und schließt die Klemme, während der andere Motor die Klemme vorwärts und rückwärts bewegt, um den Draht für eine erste Bondverbindung zuzuführen und um den Draht nach einer zweiten Bondverbindung abzubrechen. Die Schrittmotoren werden mittels Mikrocontrollern gesteuert.

Die DE 43 35 468 A1 offenbart einen Bondkopf, der an einem Führungsblock befestigt ist, welcher an einem Bondkopf montiert ist, der in der Z-Richtung bewegbar ist. Das Bondwerkzeug ist beweglich an dem Bondkopf montiert. Die Kontaktfläche für das Bonden ist in horizontaler Richtung bewegbar.

Die DE 40 16 720 A1 offenbart ein Drahtbondingsystem, bei welchem eine Schneidvorrichtung und ein Drahtbondwerkzeug sich beide in der Z-Richtung bewegen, jedoch unabhängig voneinander, so dass der Draht nach dem Herstellen der Bondverbindung geschnitten werden kann, indem das Bondwerkzeug verwendet wird, um den Draht zu halten, während die Schneidvorrichtung sich nach unten bewegt, um den Draht zu schneiden. Das Bondwerkzeug hält den Draht mittels einer Federvorspannung durch eine Feder und mittels einer magnetischen Vorspannung durch Spulen.

Die DE 37 39 955 A1 offenbart einen Bondkopf, der drehbar und vertikal bewegbar ist. Draht wird von einer Vorratsspule zugeführt, die außerhalb des Führungssystems für den Bondkopf montiert ist. Der Draht wird mehrere Male umgelenkt, bevor er den Bondkopf zum Herstellen der Bondverbindung erreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Ultraschall-Drahtbonder zu schaffen, welcher das Ultraschallbonden von Draht auf einfache und schnelle Weise ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch einen Ultraschall-Drahtbonder nach Anspruch 1 gelöst.

Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ultraschall-Drahtbonders sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 24.

Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein neuartiges, einfaches und schnelles Verfahren zum Ultraschallbonden eines Drahtes an ein elektrisches oder elektronisches Bauteil zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 25 gelöst.

Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 26 bis 29.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwindet die Nachteile flexibler oder biegsamer Elemente durch ein Federsystem mit einem inneren Zylinder und einem äußeren Zylinder. Die zwei Zylinder können allgemein beschrieben werden als ein innerer Zylinder, gehaltert an einem Ring, bzw. ein äußerer Zylinder an einem oberen und unteren Ende. Der Ring biegt sich aufwärts und abwärts unter dem Einfluss seiner Biegemomente. Die Feder-und-Ring-Konfiguration kann von einer Anzahl bogenförmiger Arme gebildet sein, vorzugsweise von drei Armen in ungefähr 120-Grad-Bogensegmenten. Die bogenförmigen Bereiche des Rings oder Balkens sorgen für größere Bewegungsfreiheit. Gleichzeitig sorgen sie für relative Stabilität im Hinblick auf das Ende des Bondwerkzeugs oder andere Komponenten, mit denen sie verbunden sind.

Im Einzelnen benutzt eine Ausführungsform der Erfindung zwei Ringe, die als Stapel, Scheiben oder Schichten von einem Material, bei dem es sich z.B. um Metall handeln kann, im wesentlichen senkrecht oder normal zur Achse der Werkzeuge und zur Z-Achse des Bonders gebildet sind.

Die Verwendung kleiner Stapel von flexiblen oder biegsamen Elementen oder Ringsegmenten geschieht in der Form von zwei oder drei übereinander angeordneten Teilen. Jedes davon sorgt für ein verbessertes Maß an Steifigkeit und ermöglicht zugleich ausreichend Flexibilität oder Biegsamkeit, um die richtige Verschiebung zu erzeugen.

Eines der Probleme herkömmlicher Ausführungen lag in der gelenkigen oder beweglichen Verbindung der Drahtklemmen und der Ausgestaltung der Drahtführungen. Die zunehmend straffer werdende Drahtschleifen-(Loop-)Bildung von einem Bond zum anderen, verbunden mit niedrigeren Loops, und Zugtests (Pull-Tests) haben die Nachteile des Standes der Technik deutlich hervortreten lassen.

Weiter hat man bisher üblicherweise das Öffnen und Schließen der Drahtklemmen auf mechanischer Basis durchgeführt. Dies kostete Zeit, wenn eine im wesentlichen schnelle Bewegung notwendig war, um sich von einem Bond zum nächsten zu bewegen. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Zugtestfunktion, wobei durch Ziehen der Drähte die Festigkeit der Bondverbindung oder des Kontaktes geprüft wird.

Um die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Drahtklemmen zu verbessern, verwendet eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Spule-und-Magnet-System. Dieses wird angetrieben, um die Klemmen zu öffnen und zu schließen, wodurch die Trägheitskräfte und andere Bewegungseigenschaften, welche eine Abbremsung der Bewegung verursachten, vermindert werden. Die Klemmkraft kann auch softwaregesteuert sein.

Hierzu sind eine Spule und ein Magnet, zum Beispiel eine Tauch- oder Schwingspulenkombination, mit dem Bondkopf verbunden und bewegen sich in der Z-Achse. Wenn die Schwingspule im erregten Zustand ist, bewegt sich der Balken, das Verbindungsglied oder der Hebel, auf dem sie sitzt, um einen Dreh- oder Schwenkpunkt, so dass die Klemmen gedreht werden. Wenn die Spule nach unten gedrückt wird, öffnet sie die Klemmen, und wenn die Spule nach oben bewegt wird, schließt sie die Klemmen.

Die vorstehenden Funktionselemente vermindern die Reibungsverluste, Trägheitskräfte und andere Eigenschaften, die bei Ausführungen nach dem Stand der Technik gefunden wurden.

Eine weitere Verbesserung liegt darin, dass die Drahtführung so gestaltet ist, dass sie um die Klemmen anordenbar ist, oder anders ausgedrückt, dass sich die Klemmen innerhalb der Drahtführung befinden.

Insgesamt ergeben sich aus dem im Vorstehenden Gesagten verbesserte Merkmale bezüglich der mechanischen Bewegung, Geschwindigkeit und Genauigkeit der Klemmen, unter Bereitstellung verschiedener programmierbarer Klemmkräfte. Weiter werden durch die Drahtführung und die feste Klemme die manuell auszuführenden Justagen oder Einstellungen insoweit reduziert, als es nur noch ein bewegtes Teil gibt. Schließlich: wenn die Klemmen in die Drahtführung eingefügt sind, liegt die Öffnungsweite automatisch fest. Ein weiteres Problem des Standes der Technik besteht darin, dass die Trennvorrichtung zum Trennen des Drahtes in seitlich versetzter Position zum Bondwerkzeug angeordnet war. Um einen Trennschnitt zu ermöglichen, wenn ein Bewegungsvorgang in der Z-Achse stattfindet, erzeugte der Abstand zwischen dem Bondwerkzeug und der Trennvorrichtung einen längeren Drahtrest als erwünscht. Um dies zu vermeiden, ist es wünschenswert, die Trennvorrichtung zu dem Bondwerkzeug hin zu treiben, zu drücken oder zu bewegen.

Um dies zu bewerkstelligen, bewirkt erfindungsgemäß ein Antrieb für die Trennschneide, dass diese während der Trennbewegung zu dem Bondwerkzeug hin gedrückt oder bewegt wird, wenn eine Bewegung in der Z-Achse ausgeführt wird. Dies wird mit Hilfe eines Piezo-Stapels realisiert, der die Trennschneide um einen flexiblen oder Biegungspunkt bewegt. Wenn die Bewegung auftritt, wird die Trennvorrichtung in ausreichend enge Nachbarschaft zu dem Bondwerkzeug bewegt. Dies hilft, das längere Drahtende oder den längeren Drahtrest zu vermeiden, welches bzw. welcher erzeugt würde, wenn zwischen Bondwerkzeug und Trennvorrichtung ein beträchtlicher Abstand vorhanden wäre. Durch die Verwendung des Piezo-Stapels mit einem flexiblen oder Biegungs-Dreh- oder Schwenkpunkt kann die bewegliche Verbindung der Trennvorrichtung der Vorderfläche des Bondwerkzeugs während des Trennens folgen. Dies ermöglicht eine Verbesserung des vorn liegenden Trennschnittes des Drahtes, was zu Verbesserungen hinsichtlich des Drahtbondens auf sehr kleinen Flächen, wie Halbleitern, führt.

Aus den vorstehenden Gründen ergibt es sich, dass die vorliegende Erfindung zahlreiche Merkmale aufweist, welche die Probleme des Standes der Technik lösen, die bisher noch nicht gelöst worden sind.

Zusammenfassend umfasst eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen neuartigen Ultraschall-Bondkopf für dicken Draht mit stark verbesserter flexibler oder biegsamer Halterung für die Bondelemente und mit einer verbesserten Drahtklemme und Drahtführung und ferner mit einer aktiven seitwärts bewegbaren Trennvorrichtung für den Draht.

Im Einzelnen umfasst die flexible oder biegsame Anordnung einen äußeren Ring oder ein halterndes flexibles oder biegsames Federelement, welches von mehreren bogenförmigen Armen gebildet ist, und ein an den bogenförmigen Armen gehaltertes inneres Zylinderteil. Das innere Teil haltert die aktiven Komponenten der Drahtbondelemente. Dazu gehören das Bondwerkzeug, die Drahtklemmen und die Drahtzuführung. Das Haltern der Bondelemente an dem Rundring erzeugt eine verbesserte federnde Entkopplungsfunktion bei gleichzeitiger Verminderung von Querverschiebungen und Ausschaltung von Reibung. Weitere Verbesserungen umfassen die Verwendung einer Ausrundung an der Verbindungsstelle der Federelemente oder bogenförmigen Arme, um die Ermüdung zu verringern, und eine Tasche, in die hinein sie sich krümmen oder biegen können.

Die Verbesserungen an den Drahtklemmen und der Drahtführung ergeben sich dadurch, dass die Drahtklemmen durch eine programmierbare Spule-und-Magnet-Anordnung, welche als Tauch- oder Schwingspule bezeichnet werden kann, aktiv angetrieben werden. Auf diese Weise können die Klemmen bezüglich Klemmbewegung und zeitlicher Koordinierung über einen weiten Bereich angesteuert werden, während gleichzeitig eine schnellere Drahtklemmwirkung erzielt wird.

Eine Drahtführung umgibt die Klemmen und nimmt die Klemmen in ihr auf. Die Drahtführung ist an dem festen Arm der Klemme aufgehängt und ermöglicht eine verbesserte Verbindung der Drahtführung und leichtes Einstellen.

Es wird ein aktives seitwärts verschiebendes Element für die Trennschneide verwendet, welches die Trennschneide in eng benachbarte Position zum Bondwerkzeug bringt. Dies geschieht mit Hilfe eines Piezo-Stapels oder eines anderen aktiven Bewegungsmittels, um die Trennvorrichtung näher an den Bondkopf heranzubringen. Es können Trennschnitte mit kurzem Drahtrest ausgeführt werden, was ein verbessertes Bonden in schmalen und verkleinerten Bereichen von Halbleitern und anderen elektronischen Komponenten ermöglicht.

Aus der vorstehenden Zusammenfassung und dem Hintergrund der Erfindung und im Lichte der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wird erkennbar, dass die vorliegende Erfindung einen bedeutsamen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik darstellt.
KURZBESCHREIBUBNG DER FIGUREN
1 zeigt eine perspektivische Darstellung des Drahtbondkopfes mit Drahtbondelementen am unteren Ende und einem Anschlussbund zum Verbinden mit dem Tragrohr des Bonders.
2 ist eine perspektivische Darstellung der gegenüberliegenden Seite des Drahtbondkopfes von 1.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Drahtklemmen und eine Detaildarstellung der Spulenanordnung, welche die Drahtklemmen bewegt.
4 zeigt eine Seitenansicht des Bondwerkzeugs, der Drahtklemmen, der Drahtführung und der Trennschneide, die mit dem Bondkopf verbunden sind, und Einzelheiten der beweglichen Verbindung der Trennschneide und des Antriebs hierfür.
5 zeigt die Forcierer-Vorrichtung im Schnitt, welche das Bondwerkzeug in eine eng benachbarte Lage bringt, und zwar bei einer Kraft, die ausreichend ist, um eine Bondverbindung herzustellen.
6 ist eine perspektivische Darstellung der bogenförmigen flexiblen oder biegsamen Ringelemente und des Zylinders oder Käfigs, welcher die Bondelemente des Bonders haltert.
7 ist eine detaillierte perspektivische Darstellung, im oberen Teil abgebrochen, welche Einzelheiten der Trennvorrichtung, des Bondwerkzeugs, der Drahtführung und einen Teil der Drahtklemmen zeigt.
8 ist eine perspektivische Darstellung der Ausrundungen, welche zur Spannungsverminderung in den bogenförmigen Armen der flexiblen oder biegsamen Halterung verwendet werden, gezeigt und dargestellt durch Kreis 8 von 6.
9 ist eine perspektivische Darstellung der spannungsreduzierenden Ausrundungen mit gekrümmten Einbuchtungen entlang Kreis 9 von 6.
10 zeigt einen Schnitt der zweischichtigen Abschnitte der oberen bogenförmigen Arme entlang der Linie 10-10 von 6.
11 zeigt einen Schnitt der dreischichtigen Abschnitte der unteren bogenförmigen Arme entlang der Linie 11-11 von 6.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun auf die 1 und 2 Bezug genommen, welche den erfindungsgemäßen Bonder oder Bondkopf für dicken Draht zeigen. Der Bondkopf ist mit der Bondeinrichtung verbunden und bewegt sich mit Hilfe eines in Z-Richtung angeordneten Tragrohrs vertikal geradlinig oder rotatorisch. Die Z-Rohr-Steuerverbindung bewegt den Bondkopf bezüglich seiner Lage über einer Ultraschallbondverbindung, die hergestellt werden soll. Der Bondkopf ist auch in X- und Y-Richtung verfahrbar. Während des Bondens steht das Werkstück oder Bauteil still.
Im Einzelnen weist der Bondkopf 10 ein Gussstück, einen Bund oder oberen Zylinder 12 auf, das bzw. der im Einzelnen Gewindebohrungen 14 aufweist. Die Gewindebohrungen 14 sichern den Bondkopf an dem Z-Rohr (d.h. der vertikalen Verbindung) eines Bonders, so dass er über die Oberfläche des Bereichs verfahren werden kann, wo eine Ultraschallbondverbindung hergestellt werden soll. Im Wesentlichen ist das Gussstück 12 ein Befestigungsteil oder Befestigungselement. Es kann verschieden ausgebildet sein, solange es mit dem Z-Rohr verbindbar ist, welches den Bondkopf aufwärts und abwärts, rotatorisch und in anderen Betriebsarten bewegt. Hierbei kann die Bondkopf-Z-Rohr-Verbindung auch eine Bewegung in X-Y-Richtung ausführen.
Es ist eine Öffnung 16 innerhalb des Bondkopfs gezeigt, welche eine Kabelführung 18 mit Kabeln 20 aufnimmt, die den elektronischen und Steuer- und/oder Regelfunktionen des Bondkopfs dienen. Es ist eine zweite Kabelführung 22 mit herausgeführten Kabeln 24 gezeigt, die den gleichen Zweck haben wie die Kabel 20.
Die Kabelführung kann mit Hilfe einer Befestigungsschraube 28 montiert sein, und die Kabel können mit einer Schaltungsplatte verbunden sein, die insgesamt als Schaltungsplatte 30 gestrichelt eingezeichnet ist. Die Schaltungsplatte 30 sorgt für die Steuerung und/oder Regelung über verschiedene integrierte Schaltungen und andere Steuer- und/oder Regel- und/oder Kontrollfunktionen im Zusammenspiel mit den Signalen und der Energie, die über die Kabel, einschließlich der Kabel 20 und 24, bereitgestellt werden. Die Schaltungsplatte 30 kann eine gedruckte Schaltungskarte und Anschlusskarte sein und kann verschiedene elektronische Funktionen für den Bondkopf enthalten.
Um das Bondwerkzeug und andere Elemente mit ausreichender Kraft zu dem zu bondenden Bauteil hin zu treiben, ist wie gezeigt eine Forcierer-Anordnung 34 vorgesehen. Die Forcierer-Anordnung 34 umfasst Befestigungsschrauben, so etwa Schrauben 36, um sie mit dem Bondkopf zu verbinden. Die Forcierer-Anordnung treibt das Bondwerkzeug auf magnetischem Wege in eine erzwungene Relativlage zu dem Bauteil bei einem vorbestimmten oder gewünschten Maß an Kraft. Bewirkt wird dies durch einen Magneten, welcher als Magnet 40 dargestellt ist und in Verbindung mit 5 näher erläutert werden wird. Wie gezeigt, sind ferner Spulen 41 und 43 auf beiden Seiten vorgesehen, welche die Kraft liefern, um den Magneten 40 nach unten zu treiben.
Um die Trennvorrichtung aktiv zu dem Bondwerkzeug hin zu drücken oder seitwärts zu bewegen, ist eine Drückeranordnung, ein Drückerarm oder eine aktive Drückvorrichtung 46 vorgesehen, die einen Piezo-Stapel 48 aufweist, um die drückende Kraft bereitzustellen. Dies geschieht an einem flexiblen oder biegsamen Element oder Federelement 50, welches wie gezeigt mit dem festen Teil der Drückeranordnung 46 verbunden ist, nämlich mit einem oberen Teil 52, mit dem das flexible oder biegsame Element durch eine Schraube 56 verbunden ist, mit dem beweglichen Teil durch eine Schraube 54. Der Piezo-Stapel 48 dehnt sich aus, und anschließend wird die Bewegung durch eine erzwungene Federbewegung umgekehrt, wie im Folgenden noch ausführlicher beschrieben werden wird.
Der Bondkopf umfasst einen beweglichen Klemmarm 60 zum Klemmen des Drahtes mit einem festen Klemmarm 62. Wie gezeigt ist eine Drahtführung 64 zum Führen des Drahtes vorgesehen. Mehr Detailinformationen zu den Merkmalen bezüglich der Klemmarme und der Klemmen mit Drahtführung, Trennvorrichtung und Bondwerkzeug sind in 7 und einigen anderen Figuren enthalten.
Es wird nun im Besonderen auf die 1 und 2 Bezug genommen, gemäß welchen ein Permanentmagnet 66 mit einer Spule 68 vorgesehen ist. Der Permanentmagnet 66 und die Spule 68 ermöglichen die Anlenkung des Klemmarms 60 mit Hilfe einer Arm-und-Hebel-Funktion, auf die im Folgenden anhand der Figuren wie 3 noch näher eingegangen werden wird.
Wie gezeigt ist zum Herstellen einer Bondverbindung ein Transducer 72 mit einem Bondwerkzeug 278 verbunden. Der Transducer 72 ist ein Standardtyp, der elektrische Energie in Ultraschallschwingungen umwandelt zum Zweck des Antriebs des Bondwerkzeugs 278 für eine Ultraschallbondung.
2 zeigt die Forcierer-Anordnung etwas detaillierter mit den Spulen 41 und 43, welche das elektrische Feld zum Treiben des Magneten 40 bezüglich des Bondwerkzeugs bereitstellen. Die magnetische Ausrichtung der Magneten ist die eines Paares von Magneten, grundsätzlich Süd, Nord, von oben gesehen und Nord, Süd, von unten gesehen.
Zum Bereitstellen von Mustererkennung und des Formats des Weges zum Herstellen einer Bondverbindung wird ein optisches System über das Z-Rohr am oberen Ende verwendet. Im Einzelnen trägt ein Befestigungsteil 78 eine optische Linse zur Bereitstellung von Mustererkennung. Um die Bewegung des Lichtes richtig zu führen, ist ein Lichtkasten 80 an nach unten ragenden Befestigungsteilen 81 und 83 angeordnet. Damit ergibt sich eine weitwinklige koaxiale Lichtquelle durch dessen Öffnung und anschließend zur Optik für die Mustererkennung und die Bewegung des Bondkopfs über das zu bondende Bauteil.
Es ist ein unteres röhrenartiges Element 84 analog dem röhrenförmigen Element 12 vorgesehen, welches die jeweiligen flexiblen oder biegsamen Elemente und andere Komponenten verbindet, wie im Folgenden noch näher beschrieben werden wird.
Für die Bewegung des Bondwerkzeugs bezogen auf den Transducer ist ein Linear-Codierer 92 vorgesehen. Der Linear-Codierer 92 ist so ausgeführt, dass er die Bewegung eines nach unten ragenden Elementes 94 codiert, welches mit einem Transducer-Befestigungsteil verbunden ist.
Es wird nun auf die 5 und 6 Bezug genommen, gemäß welchen der obere Zylinder 12 und der untere Zylinder 84 miteinander verbunden sind. Innerhalb der Grenzfläche zwischen den zwei Zylindern befindet sich eine Gruppierung von flexiblen oder biegsamen Anordnungen. Die flexiblen oder biegsamen Anordnungen umfassen einen festen äußeren Ring 100 mit Armen. Gezeigt ist auch ein unterer äußerer Ring 102, der an der Grenzfläche zwischen dem unteren Zylinder 84 und den darunterliegenden Befestigungsteilen zwischengeschaltet ist.
Diese beiden Ringe oder bogenförmigen Anordnungen 100 und 102 dienen der Halterung eines inneren Zylinders, Käfigs oder Gehäuses 120 an den jeweiligen Armen. Der Zylinder oder Käfig endet in einem Transducer- und Bondwerkzeug-Befestigungsteil oder -Platte 104. Der Ring 100 hat drei bogenförmige, runde, gekrümmte, gebogene Arme, die als flexible oder biegsame Federelemente 106, 108 und 110 dienen. Die Anzahl dieser Arme 106, 108 und 110 beträgt drei, und die Arme enden in einer bogenförmigen Krümmung und sind mit Schrauben 112, 114 und 116 gesichert. Die Befestigungsschrauben 112, 114 und 116 sichern den inneren Zylinder 120, der nach unten ragt und an dem Transducer-Befestigungsteil endet, welches Transducer, Drahtklemmen, Bondwerkzeug aufnimmt, und sich infolge der Federspannung der flexiblen oder biegsamen Elemente als Überfahranordnung bewegt.
Um den Federdruck auf den Zylinder 120 noch weiter zu verbessern, umfasst der untere Ring 102 bogenförmige, runde, gekrümmte, bogenförmige oder gebogene Arme 124, 126 und 128. Diese Arme 124, 126 und 128 sind, wie die vorstehenden Arme 106, 108 und 110, von bogenförmiger Gestalt und von dem äußeren Ring 100 durch Spalte 130 beabstandet. Diese Spalte 130 erlauben eine flexible oder biegsame Aufwärts- und Abwärtsbewegung der jeweiligen Arme, so dass diese als mehrfache flexible oder biegsame Federelemente fungieren können, die im Zusammenspiel den Zylinder 120 haltern.
Die flexiblen oder biegsamen Federelemente oder Arme 106, 108, 110, 124, 126 und 128, die alle jeweils eine bogenförmige, krummlinige Gestalt aufweisen, umschreiben den inneren Bereich der Ringe 100 und 102 und ihre Anzahl beträgt drei. Geht man davon aus, dass sie im wesentlichen die Innenfläche umschreiben, dann umschreiben diese drei Arme jeweils ungefähr Bögen von 120 Grad.
Die Arme 106, 108, 110, 124, 126 und 128 können zahlenmäßig auf zwei verringert oder auf vier oder mehr vermehrt werden. Es wurde jedoch gefunden, dass die Beibehaltung von drei Armen ausreichend Steifigkeit und Flexibilität und Biegsamkeit der Arme erlaubt, bei gleichzeitiger Vermeidung von Versetzung und Verkantung oder Verkippen des inneren Zylinders 120, den sie haltern. Dies ist deswegen wichtig, weil das Transducer-Befestigungsteil oder die Transducer-Befestigungsplatte 104 so stabilisiert sein sollte, dass jede Art von nennenswerter Querbewegung vermieden wird und dabei gleichzeitig eine axiale Aufwärts- und Abwärtsbewegung erlaubt wird durch Halterung an den flexiblen oder biegsamen Elementen.
Die flexiblen oder biegsamen Elemente können auch als eine einzige Membran ausgebildet sein, welche den Zylinder 120 umschreibt und mit Nasen oder Vorsprüngen, welche sich unter die Schrauben erstrecken, gehaltert wird.
Die äußeren Ringe oder flexiblen oder biegsamen Elemente 100 und 102 sind mit Schrauben oder Bolzen gesichert, welche durch Öffnungen oder Nasen 140, 142, 144, 146, 148 und 150 hindurchgehen. Diese Öffnungen 140, 142, 144, 146, 148 und 150 dienen zum Sichern der äußeren Ringe 100 und 102 durch die die Öffnungen jeweils umgebenden Nasen, welche zwischen dem oberen Zylinder 12 und dem unteren Zylinder 84 – im Falle des äußeren Rings 100 – sowie zwischen der unteren Platte oder Befestigungsteil 104 und dem unteren Zylinder 84 angeordnet sind.
Die Ringe 100 und 102 mit ihren jeweiligen bogenförmigen Armen folgen einer gekrümmten Gestalt oder Biegung, die in den Klemmbereichen am Zylinder oder Käfig 120 endet, welcher eine darüberliegende Klemmplatte 121 aufweist. Beim Klemmen oder Einspannen der bogenförmigen Arme können signifikante Spannungen durch die in den 8 und 9 gezeigte und detaillierte Konfiguration ausgeschlossen werden. Im Besonderen zeigen die 8 und 9 einen spannungsreduzierten Bereich durch die Einbindung von Ausrundungen mit Taschen 156 und 159. Diese sind dort zu sehen, wo die Arme ihren Ursprung haben, und im Besonderen dort, wo sie in den Bereichen zwischen Klemmplatte 121 und Zylinder 120 sowie Platte oder Befestigungsteil 104, welches eine untere Klemmung gegen den Zylinder oder Käfig 120 bildet, enden. Dies ist in den 8 und 9 zu sehen, und zwar in Form von Bereichen, die 6 entnommen sind, dort mit den Kreisen 8 und 9 bezeichnet.
Es wird nun speziell auf 8 Bezug genommen, gemäß welcher die untere Befestigungsplatte oder das untere Befestigungsteil 104 den Arm 126 des unteren Rings 102 gegen den Käfig oder Zylinder 120 klemmt. Der Ort dieser Klemmwirkung ist dort, wo die Schraube durch eine Öffnung 164 geht, um den Arm 126 zu halten. Es ist erkennbar, dass der Arm 126 dort, wo er in den Bereich zwischen seiner oberen und unteren Klemmung, nämlich zwischen Platte oder Befestigungsteil 104 und Basis des Zylinders oder Käfigs 120, hineinreicht, signifikante Spannungen entlang der Grenzlinie entwickelt. Die vorstehend aufgezeigten Gegebenheiten neigen dazu, eine Situation entstehen zu lassen, in der die Spannungen zum Bruch des Arms 126 führen können, wo dieser in der Klemmsicherung zwischen dem unteren Befestigungsteil 104 und dem Zylinder 120 endet. Um dies auszuschließen, werden Ausrundungen oder runde Einbuchtungen 168 und 170 benutzt. Diese Ausrundungen oder runde Einbuchtungen 168 und 170 können beliebig gestaltet sein, solange sie eine gleichmäßige Spannungsentlastung in der Art einer Krümmung liefern. Die Ausrundungen 168 und 170 arbeiten mit einer Entlastungstasche 156, um sie wirksamer zu machen. Daraus folgt, dass der Arm 126 in Richtung einer Entlastungstasche 156 gebogen wird. Tatsächlich biegt er sich einwärts zu der Tasche 156, so dass der Übergang nicht einen signifikanten Spannungsurheber bildet.
Das Prinzip und die Wirkung wie im Vorstehenden beschrieben gelten auch für die in 9 gezeigte Anordnung. Die Montageöffnung 142, welche eine Schraube oder einen Bolzen aufnimmt, ist an einer Nase 143 angeordnet, die analog allen Nasen ist, welche die Öffnungen 140, 142 und 144 sowie die Öffnungen 146, 148 und 150 umgeben. Die Nasen würden normalerweise Spannungen in dem Bereich an ihrer Grenzfläche erzeugen, wenn nicht eine gewisse Spannungsbegrenzung realisiert würde durch Ausrundungen 190 und 192, die sich einwärts in den Bereich hineinerstrecken, wo Klemmung oder Einspannung stattfindet. Die Ausrundungen 190 und 192 sind benachbart zu einer Entlastungstasche 159 angeordnet, um die Biegung des Arms 106 in die Tasche 159 hinein aufzunehmen. Diese Ausrundungen, Rundungen oder gekrümmten Einbuchtungen helfen dabei, Spannungen zu begrenzen, so dass an der Stelle, wo die Befestigung erfolgt, nicht so leicht Bruch infolge Biegeermüdung aufgrund der Aufwärts- und Abwärtsbewegungsausführung über einen langen Zeitraum hinweg eintritt. Ohne die Entlastungstaschen 156 und 159 wären die Biegespannungen am Eintritt zu den Klemmflächen höher, gleichgültig ob mit oder ohne Ausrundungen, wobei dies für beide 8 und 9 gilt. Die Entlastungstaschen 156 und 159 sind so gestaltet, dass der Bereich um die Ausrundungen nicht stark geklemmt oder eingespannt wird, so dass sich ein stetiger Übergang der Kräfte ergibt, ohne die Spannungen übermäßig ansteigen zu lassen.
Durch das Vorhandensein der Ausrundungen oder runden Einbuchtungen und der Entlastungstaschen in der jeweiligen Konfiguration in dem Bereich, wo die Arme oder Ringnasen geklemmt oder eingespannt werden sollen, ergeben sich eine verbesserte Ermüdungsfestigkeit und weitere Verbesserungen im Gesamtbetrieb des flexiblen oder biegsamen Elements.
Die flexiblen oder biegsamen Elemente, welche die Ringe 100 und 102 umfassen, sind so gestaltet, dass sie zwei Paare von dünnen flexiblen oder biegsamen Elementen für den Ring 100 und drei für den Ring 102 umfassen. Diese sind aus metallischem Flachmaterial oder dünnen Tafeln hergestellt. Ein Paar übereinander angeordneter Ringe oder Schichten, zwei an der Zahl, bilden den Ring 100. Das flexible oder biegsame Element 102 ist aus drei übereinander angeordneten Ringen oder Schichten gebildet. Diese sind im Querschnitt entlang der Linie 10-10 und der Linie 11-11 der 1 und 6 zu sehen.
Es gibt zwei Metallschichten 602 und 604 im oberen Ring 100 und ferner in den entsprechenden Armen 106, 108 und 110. Sie sind durch eine Scheibe oder einen Abstandshalter 606 im inneren und äußeren Bereich voneinander getrennt.
Im unteren Ring 102 sind es drei Stapelungen oder Schichten 608, 610 und 612, wie aus 11 zu ersehen, welche den Ring, einschließlich der Arme 124, 126 und 128, bilden. Auch sie sind durch Abstandshalter oder Scheiben 614 und 616 voneinander beabstandet. Die in den 10 und 11 gezeigten zwei bzw. drei übereinander angeordneten Schichten oder dünne Platten für die Ringe 100 und 102 ermöglichen eine Flexibilität oder Biegsamkeit, wobei der Ring 102 gegenüber dem Ring 100 eine größere Steifigkeit bezüglich Querbewegungen oder Versetzungsbewegungen aufweist. Gleichzeitig wird die axiale Bewegung nach oben und unten erhalten, so dass der Bewegung der Transducer-Befestigungsplatte oder dem Transducer-Befestigungsteil 104 ausreichend Flexibilität oder Biegsamkeit verliehen wird.
Die vorstehende Struktur erlaubt an der Befestigungsplatte 104 angreifende Biegemomente bei einem größeren Hebelarm auszugleichen. Das Verhältnis ist so, dass über den Unterschied im Abstand zwischen den Ringen 100 und 102 das Maß an Biegefestigkeit und Querbewegung zwischen den zwei Ringen gesteuert werden kann.
Wenn zum Beispiel ein erhöhter Abstand zwischen dem Ring 100 und dem Ring 102 gewünscht ist, könnte sogar ein kleineres Verhältnis als drei zu zwei verwendet werden, soweit es die Federbiegefestigkeit der Schichten angeht. Dies gilt für das Verhältnis der Schichten 602 und 604 zu den Schichten 608, 610 und 610. Wenn man jedoch die Gesamthöhenanforderungen des Bondkopfes betrachtet, dann scheint das ungefähre Verhältnis von zwei zu drei von Ring 100 zu Ring 102, was die Biegefestigkeit und Kompensation der Axialbewegung angeht, allgemein wünschenswert. Dies berücksichtigt den Momentenarm oder Bewegungen zu dem Bondwerkzeug und anderen Teilen des Bondkopfes hin, wie im Folgenden beschrieben.
Transducer-Befestigungsteil oder -Befestigungsplatte 104 und Zylinder 120, welche an den Armen der Ringe 100 und 102 aufgehängt sind, sind im wesentlichen eine Überfahr- oder Entkopplungsanordnung. Wenn das Z-Rohr, welches den Transducer-Bondkopf hält, eine Abwärtsbewegung ausführt, erlaubt es die Aufnahme oder Entkopplung des Transducers und im Besonderen des Bondwerkzeugs 278 bei Kontakt. Wenn mit der Forcierer-Anordnung ergänzt, kann durch den damit verbundenen Magneten und die ihn treibenden Spulen 41 und 43 die Wirkung der Überfahranordnung oder des Entkopplers in ihrer bzw. seiner Gesamtheit federbelastet sein und bewirken, dass Stöße oder Schlage abgefedert werden, bei gleichzeitiger Möglichkeit zum Bewegen und Forcieren im Zusammenspiel auf Erhalt einer guten Bondverbindung.
Es wird nun im Besonderen auf 3 Bezug genommen, gemäß welcher wie gezeigt die Drahtklemmen den Draht halten und auch für den Pull-Test und andere Funktionen, wie sie auf dem Gebiet des Ultraschallbondens üblich sind, verwendet werden können. Die Drahtklemmen werden von Klemmarmen 60 und 62 gehalten. Der Klemmarm 60 ist der bewegliche Klemmarm, während der Klemmarm 62 der stationäre, feste oder feststehende Klemmarm ist. Diese Klemmarme 60 und 62 enthalten die Drahtklemmen oder Zangen 210 und 212. Diese Zangen oder Klemmen 210 und 212 halten den Draht zwischen ihnen und sind mit den Klemmarmen 60 und 62 durch Schrauben 214 und 216 verbunden.
Der Klemmarm 62 erstreckt sich als ein kontinuierlicher Teil des Tragkörpers 218. Der Klemmarm-Tragkörper 218 weist einen schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Teil 220 auf, der in die Halteplatte 104 gleitet.
Der Klemmarm 60 wird durch die Schwingspule betätigt, welche die Spule 68 und einen Magneten 66 umfasst, wie im Vorstehenden angegeben. Die Klemme öffnet und schließt sich in Abhängigkeit von der Bewegung der Spule 68 innerhalb des Magneten 66 in Richtung des Pfeils 226. Wenn sich die Spule 68 nach oben bewegt, üben die Klemmen 210 und 212 eine Klemmfunktion aus. Bewegt sich die Spule 68 abwärts, werden die Klemmen gelöst.
Die Klemmarme 60 und 62 sind so gestaltet, dass der Klemmarm 62 fest ist und ein Hebelarm oder Betätigungsarm 230 verwendet wird. Der Betätigungsarm 230 umspannt oder umspreizt den festen Arm 62 auf beiden Seiten, und zwar mit einem beiderseitigen Abstand 232. Der Hebelarm 230 ist mit dem beweglichen Arm über Schrauben 234 und 236 verbunden. Dies ermöglicht es ihnen, den Arm 60 bogenförmig in Richtung des Pfeiles 238 zu bewegen.
Die dreh- oder schwenkbare Halterung des beweglichen Arms 60 wird durch ein flexibles oder biegsames Element oder Federelement 250 bereitgestellt, welches als rechteckige Blattfeder ausgebildet ist und mit Hilfe einer Schraube 242 mit dem oberen Tragkörper 218 und mittels einer Schraube 244 in seinem unteren Teil mit dem beweglichen Arm verbunden ist.
Wenn die Spule 68 eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung ausführt, bewirkt sie, dass sich das flexible oder biegsame Element 250 biegt. Dadurch wird der Arm 60 einwärts und auswärts bewegt, um einen Draht an einem Spalt 252 zwischen den Klemmen 210 und 212 zu fassen.
Mit einer Schraube 260 werden die beiden Arme 60 und 62 in Richtung des Pfeils 289 schräggestellt, wie in 4 gezeigt. Mit ihr werden die Klemmarme 60 und 62 auch in Richtung des Bondwerkzeugs 278 bewegt. Dies dient dazu, den Abstand zwischen der Drahtführung und dem Bondwerkzeug 278 einzustellen (siehe 4).
4 zeigt die aktive Drückvorrichtung in Einklang mit der Erfindung, welcher die Trennschneide in eine zu dem Bondwerkzeug 278 eng benachbarte Position drückt. Es sei nun auf die weiteren Darstellungen von 4 Bezug genommen, welche eine Trennschneide 270 zeigen. Die Trennschneide 270 ist an einer Klemmsicherung 272 montiert, welche die Schneide 270 hält. Die aktive Antriebseinheit ist als ein nach unten ragendes Element gebildet, welches mit dem Arm verbunden ist, wie im Folgenden beschrieben werden wird, um die Trennschneide 270 aktiv zu bewegen. Bei diesem Element handelt es sich um eine nach unten ragende Verlängerung 274, welche in der im Folgenden beschriebenen Art und Weise verbunden ist. Aus 4 ist das Bondwerkzeug 278 ersichtlich, welches mit dem Transducer 72 zum Bereitstellen direkter Ultraschallvibrationen an seiner Spitze oder seinem Ende 282 verbunden ist.
Weiter ist der bewegliche Klemmarm 60 mit der dazugehörigen Schraubverbindung 214 gezeigt, welche die Klemme 210 mit dem Arm 60 verbindet.
Der Grund, die Trennschneide 270 in eine eng benachbarte Position zu dem Ende oder der Spitze 282 des Bondwerkzeugs 278 zu bewegen, liegt darin, dass es dadurch möglich wird, den in der Nähe der Spitze 282 gebondeten Draht so kurz abzuschneiden wie praktisch machbar. Damit werden deutlich dichtere und kleinere Bondungen möglich, die im Hinblick auf integrierte Schaltungen und andere elektronische Komponenten notwendig werden. Um dies zu bewerkstelligen, bewegt der Arm 274, an dem die Trennschneide 270 befestigt ist, die Trennschneide während der Trennoperation in eine eng benachbarte Position.
Die Trennoperation wird durch Bewegung des Z-Rohrs oder Bondkopfbewegungsantriebs ausgeführt, wobei die Verbindung zum Z-Rohr durch den Bund 12 des Bondkopfs 10 hergestellt ist. Somit wird bei Abwärtsbewegung des Z-Rohres die Trennschneide 270 in eine Position getrieben, die ganz in der Nähe, aber normalerweise mit einem kleinen Abstand zu dem Ende 282 des Bondwerkzeugs 278 liegt. Durch die von der Drückvorrichtung realisierte Annäherungsbewegung des Armes 274 mit der Trennvorrichtung 270, so dass diese und das Bondwerkzeug 278 einander benachbart liegen, ergibt sich ein kurzer Schneidabstand. Ohne eine derartige drückende Bewegung bleibt zwischen dem Bondwerkzeug 278 und der Trennschneide 270 ein unerwünschter Spalt, der sichtbar ist. In der Tat sollte sich zur Erzielung eines guten Trennschnittes die Trennschneide 270 in Richtung des linksgerichteten Pfeiles 288 bewegen, wenn das Z-Rohr den Bondkopf 10 abwärts bewegt. Im entspannten oder spannungsfreien Zustand bewegt sie sich in Richtung des rechtsgerichteten Pfeiles 288.
Es sei daran erinnert, dass die bzw. der mit dem Bund 12 verbundene Z-Rohr-Verbindung oder -Antrieb den Bondkopf und Komponenten nicht nur aufwärts und abwärts in Z-Richtung bewegt, sondern auch rotierend und in X-Y-Richtung.
Um das aktive Drücken der Schneide 270 zu erreichen, wird ein Piezo-Stapel 48 verwendet. Der Piezo-Stapel 48 ist mit einem aufrechten Winkelarm 46 verbunden. Der aufrechte Winkelarm 46 erlaubt dem Piezo-Stapel 48 bei dessen Ausdehnung, den Arm 274 drehender Weise nach unten in die Nähe des Bondwerkzeugs 278 zu bringen. Bewirkt wird dies durch die drehende Bewegung des Arms 46 in Richtung des rechtsgerichteten Pfeils 291. Die Ausdehnung des Piezo-Stapels 48 führt dazu, dass der Arm 46 sich um ein flexibles oder biegsames Element oder Federelement 50 bewegt. Wie bereits dargelegt, ist das flexible oder biegsame Element oder Federelement 50 mittels Schrauben 54 und 56 so verbunden, dass es beim Drehen eine Drehbewegung in Richtung des Pfeiles 292 im Uhrzeigersinn ausführen kann. Dies geschieht, wenn sich der Piezo-Stapel ausdehnt. Es bewegt sich gegen den Uhrzeigersinn, wenn der Piezo-Stapel im spannungsfreien, stromlosen Zustand ist.
Insofern als der Piezo-Stapel 48 eine dehnbare Masse ist, die keinen Trieb in einer der beiden Richtungen erfährt, wird eine Rückfederungskraft in der Form von zwei Rückstellfedern benutzt, von denen eine als Feder 296 dargestellt ist. Diese treiben den Arm 46 entgegen dem Uhrzeigersinn rückwärts oder bewegen ihn in der Tat so, dass er sich entgegen dem Uhrzeigersinn nach oben dreht, so dass der Arm in Richtung des linksgerichteten Pfeils 291 bewegt wird.
In der Tat ermöglicht der Piezo-Stapel 48 bei Strombeaufschlagung, die Trennvorrichtung 270 in Richtung des Bondwerkzeugs 278 zu treiben, und bildet damit eine Drückvorrichtung für die Trennschneide. Die Feder 296 besorgt die Rückwärtsbewegung, so dass der Spalt zwischen der Trennschneide 270 und dem Bondwerkzeug 278 wieder entsteht.
Es wird nun speziell auf 7 Bezug genommen, welche die Drahtführung in Form einer Drahtführung 300 zeigt. Die Drahtführung 300 weist einen gestrichelt eingezeichneten Schlitz 302 auf der Innenseite der Drahtführung auf, durch die der Draht 304 geführt wird. Der Draht ist in dem Kanal 302 gestrichelt eingezeichnet zu sehen, nachdem er durch die Drahtführung 300 geleitet und gefädelt wurde. Die Drahtführung 300 endet an einer unteren Öffnung 308, welche den Austritt des Drahtes 304 erlaubt, der wie gezeigt austritt und unter die Spitze 282 des Bondwerkzeugs 278 geht. Das Fädeln des Drahtes durch die Drahtführung 300 wird so vorgenommen, dass der Draht auch zwischen der beweglichen Drahtklemme 210 und der festen Drahtklemme 212 verläuft. Diese sind wie gezeigt mit dem beweglichen Klemmarm 60 und dem festen Klemmarm 62 verbunden.
Die Drahtführung 300 ist ein einstückig geformtes Kunststoffteil oder eine andere Konstruktion aus einem Stück. Das einstückig geformte Kunststoffteil sitzt über eine Stufe oder einen Absatz 320 auf der festen Klemme 212. Die Stufe 320 nimmt einen oberen Ansatz oder Arm 322 auf, der sich nach unten zu der Drahtführung 300 erstreckt. Der obere Teil des Ansatzes 322 weist eine Kerbe oder Hinterschneidung 324 auf, die auf den Absatz 320 der festen Klemme 212 passt und ihn an Ort und Stelle hält.
Auf diese Weise befinden sich die Drahtklemmen 210 und 212 innerhalb der Drahtführung 300 und werden durch die Beschaffenheit der Drahtführung 300 an Ort und Stelle gehalten, die ein einstückig ausgeführtes Element darstellt, welches die Klemmen hält und dabei gleichzeitig an dem Absatz 320 der festen Klemme 212 gesichert ist.
In der Tat ist eine Drahtführung 300 vorgesehen, welche die Drahtklemmen 210 und 212 überdeckt und ferner durch Aufschnappen an dem Absatz 320 durch die Hinterschneidung 324 gesichert ist, so dass sie an ihm angreift und an ihm hängt.
Es können andere Konfigurationen für die Drahtführung realisiert werden, um die Drahtklemmen 210 und 212 zu halten, wobei in den alternativen Ausführungsformen verschiedene andere Elemente verwendet werden können, um die Klemmen 210 und 212 zu umgeben oder den Draht zwischen ihnen hindurchzuführen. Es versteht sich jedoch, dass die einstückige Drahtführung 300, welche die Klemmen 210 und 212 umgibt, durch ihre Verbindung mit der festen Klemme eine Führung des Drahtes ermöglicht, während sie gleichzeitig überflüssige Drahtführungselemente eliminiert, ebenso wie mechanisch von außen auf sie wirkende Armkonfigurationen. Ferner ist erkennbar, dass der Draht 304, wenn er sich in der Nähe der Klemmen 210 und 212 befindet, dicht neben dem Bondwerkzeug 278 und der Trennschneide 270 angeordnet ist.
Die vorstehende Konfiguration stellt einen Drahtbonder bereit, der gegenüber dem Stand der Technik Verbesserungen aufweist, welche das Trennen und Führen des Drahtes, die Möglichkeit der Trennschneidenbewegung, die Möglichkeit der Klemmenbewegung sowie das Bereitstellen von Federvorspannung für die Überfahrteile und das Halten der Bondwerkzeugelemente insgesamt an dem Drahtbondende des Drahtbondkopfes betreffen. Dementsprechend sollte die Erfindung umfassend im Lichte der nachstehenden Ansprüche aufgefasst werden.

Claims

Ultraschall-Drahtbonder, welcher umfasst: einen Bondkopf (10), welcher so verbunden ist, dass er in der Z-Achse über einem elektrischen oder elektronischen Bauteil, an das ein Draht gebondet werden soll, bewegbar ist; einen Ultraschall-Transducer (72) mit einem mit ihm verbundenen Bondwerkzeug (278) zum Bonden eines Drahtes; und eine flexible Halterung zur Halterung des Bondwerkzeugs (278), welche von mindestens einem bogenförmigen Arm (106, 108, 110, 124, 126, 128) gebildet ist, der mit dem Bondwerkzeug (278) so verbunden ist, dass das Bondwerkzeug (278) in Richtung der Z-Achse flexibel bewegbar ist.
Bonder nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine an dem mindestens einen bogenförmigen Arm gehalterte Drahtklemme (210, 212).
Bonder nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine an dem mindestens einen bogenförmigen Arm gehalterte Drahtführung (300).
Bonder nach Anspruch 1, ferner umfassend: mindestens zwei Paare von mindestens zwei bogenförmigen Armen (106, 108, 110, 124, 126, 128), wobei die Paare von bogenförmigen Armen jeweils entlang der Z-Achse auseinander liegen.
Bonder nach Anspruch 4, wobei: jedes Paar bogenförmiger Arme drei Arme (106, 108, 110; 124, 126, 128) in im wesentlichen derselben Ebene umfasst, welche im wesentlichen eine zentrale Achse umschreiben.
Bonder nach Anspruch 5, ferner umfassend: jedes Paar von bogenförmigen Armen ist von einer Mehrzahl von übereinander angeordneten Schichten (602, 604, 606; 608, 610, 612) eines Materials gebildet.
Bonder nach Anspruch 4, wobei jeder bogenförmige Arm eine Ausrundung (168, 170) nahe der Stelle aufweist, an der er gehaltert ist; und ferner umfassend: eine Tasche (156) in der Nähe der Ausrundung (168, 170), in welche der bogenförmige Arm an seiner Verbindung zum Bondkopf (10) hineinbiegbar ist.
Bonder nach Anspruch 7, ferner umfassend: eine an den bogenförmigen Armen gehalterte Drahtklemme (210, 212).
Bonder nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine mit dem Bondwerkzeug (278) verbundene, von einem Magneten (40) und einer Spule (41, 43) gebildete Forcierer-Anordnung zum Forcieren des Bondwerkzeugs (278) zu dem zu bondenden Draht hin.
Bonder nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Paar Arme (60, 62), welche eine Drahtklemme (210, 212) umfassen; ein Verbindungsglied (250), welches so verbunden ist, dass einer der Arme (60) bezüglich des anderen (62) bewegbar ist; und einen elektrischen Antrieb mit einer Spule (68) zum Bewegen des einen Armes (60) durch das Verbindungsglied (250).
Bonder nach Anspruch 10, wobei: der elektrische Antrieb eine mit dem Verbindungsglied verbundene Schwingspule (68) und einen dazugehörigen Magneten (66) umfasst.
Bonder nach Anspruch 10, wobei: ein erstes Paar von den Paaren bogenförmiger Arme (124, 126, 128), welches dem Bondende des Bondwerkzeugs (278) am nächsten liegt, aus drei übereinander angeordneten schichtartigen Elementen (608, 610, 612) gebildet ist; und ein davon entferntes zweites Paar von den Paaren von Armen (106, 108, 110) aus zwei übereinander angeordneten schichtartigen Elementen (602, 604) gebildet ist.
Bonder nach Anspruch 10, ferner umfassend: eine Halterung für den Bondkopf (10), welche den Kopf in der Z-Achse bewegt; eine Drahttrennvorrichtung (270), welche so verbunden ist, dass sie mit der Bondkopfhalterung bewegbar ist; und eine Drückvorrichtung (46) zum Bewegen der Drahttrennvorrichtung (270) in eine Position nahe bei dem Ende des Bondwerkzeugs (278) zum Trennen des Drahtes, wenn die Halterung eine Abwärtsbewegung in Richtung der Z-Achse ausführt.
Bonder nach Anspruch 12, ferner umfassend: einen Abstandshalter (606, 614, 616) zwischen jedem der schichtartigen Elemente (602, 604, 608, 610, 612), welche die bogenförmigen Arme (106, 108, 110, 124, 126, 128) bilden.
Bonder nach Anspruch 12, ferner umfassend: eine Ausrundung (168, 170) in den Armen in der Nähe ihrer Verbindung; und einen unter den Armen liegenden Raum, in den hinein die Arme in der Nähe der Ausrundungen (168, 170) sich biegen können.
Bonder nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine mit dem Bondkopf (10) verbundene Drahttrennvorrichtung (270); und eine Drückvorrichtung (46) zum Drücken der Trennvorrichtung (270) zu dem Bondwerkzeug (278) hin, wenn der Draht nach dem Bonden abgetrennt werden soll.
Bonder nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen elektrischen Antrieb (48) zum Treiben der Drückvorrichtung (46) zu dem Bondwerkzeug (278) hin.
Bonder nach Anspruch 17, wobei: der elektrische Antrieb ein zum Treiben der Drückvorrichtung (46) verbundenes piezoelektrisches Element (48) umfasst.
Bonder nach Anspruch 16, wobei: die flexible Halterung von mindestens zwei bogenförmigen Armen (106, 108, 110, 124, 126, 128) gebildet ist, welche eine gemeinsame Z-Achse haben.
Bonder nach Anspruch 19, wobei: die bogenförmigen Arme als zwei Sätze von Armen gebildet sind, wobei ein Satz (124, 126, 128) dem Bondende des Bondwerkzeugs (278) näher liegt und der andere Satz (106, 108, 110) entfernt davon.
Bonder nach Anspruch 16, ferner umfassend: einen festen Drahtklemmarm (62) und einen beweglichen Drahtklemmarm (60) zum Klemmen von Draht hierzwischen; und eine mit dem festen Drahtklemmarm (62) verbundene Drahtführung (64) zum Führen von Draht in eine Position, in der er von dem Bondwerkzeug (278) gebondet werden soll.
Bonder nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine mit dem Bondwerkzeug (278) verbundene Forcierer-Bewegungsanordnung (34) mit mindestens einem Magneten (40) und einer Spule (41, 43) zum Forcieren des Werkzeugs zu dem zu bondenden Draht hin.
Bonder nach Anspruch 10, ferner umfassend: eine mit dem Bondwerkzeug (278) verbundene Forcierer-Bewegungsanordnung (34) mit mindestens einem Magneten (40) und einer Spule (41, 43) zum Treiben des Bondwerkzeugs (278) zu dem zu bondenden Draht hin.
Bonder nach Anspruch 16, ferner umfassend: eine mit dem Bondwerkzeug (278) verbundene Forcierer-Bewegungsanordnung (34) zum Treiben des Bondwerkzeugs (278) zu dem zu bondenden Draht hin.
Verfahren zum Ultraschallbonden eines Drahtes an ein elektrisches oder elektronisches Bauteil, umfassend: Bereitstellen einer Halterung für einen Drahtbondkopf (10), welche den Kopf in der Z-Achse zu bewegen vermag; Bereitstellen eines Drahtbondwerkzeugs (278); und Herstellen einer Bondverbindung, wobei das Bondwerkzeug (278) während des Herstellens der Bondverbindung an mindestens zwei bogenförmigen Armen, die eine Ebene aufweisen, welche die Z-Achse schneidet, in der Richtung der Z-Achse flexibel gehaltert wird.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend: Bereitstellen von zwei beabstandeten Paaren von mindestens zwei bogenförmigen Armen (106, 108, 110, 124, 126, 128), welche sich biegen, um eine flexible Bewegung des Bondwerkzeugs (278) in der Z-Achse bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 26, ferner umfassend: Forcieren des Bondwerkzeugs (278) zu dem Draht hin mit einer Forcierer-Vorrichtung (34), welche mindestens eine Spule (41, 43) und einen Magneten (40) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend: Bereitstellen einer Drahttrennvorrichtung (270); und Drücken der Trennvorrichtung (270) in die Richtung des Bondwerkzeugs (278) durch eine elektrische Antriebskraft, bevor der Draht abgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend: Halten des Drahtes zwischen einem festen Klemmarm (62) und einem beweglichen Klemmarm (60); und Treiben der beweglichen Klemme teilweise durch eine Spule (68), welche mit einer Verbindung (250) zu der beweglichen Klemme verbunden ist.