DE60121520T2

DE60121520T2 - Effiziente energieübertragende kapillare

Info

Publication number: DE60121520T2
Application number: DE60121520T
Authority: DE
Inventors: Amir Miller
Original assignee: Kulicke and Soffa Industries Inc
Current assignee: Kulicke and Soffa Industries Inc
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2021-04-28
Also published as: CN1366479A; JP2003531729A; JP3598290B2; TW486767B; MY129362A; EP1189722B1; US6321969B1; KR20020022073A; WO2001083152A1; KR100792124B1; EP1189722A1; ATE333334T1; HK1046661A1; CN1267236C; HK1046661B; DE60121520D1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Bond-Werkzeug zur Verwendung mit einem Ultraschallwandler, um einen feinen Draht an ein Substrat zu bonden, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bond-Werkzeugs.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Eine moderne elektronische Anlage beruht stark auf Leiterplatten, auf denen Halbleiterchips oder integrierte Schaltungen (ICs) montiert sind. Die mechanischen und elektrischen Verbindungen zwischen dem Chip und dem Substrat haben für Chipkonstrukteure Herausforderungen gestellt. Drei gut bekannte Verfahren zum Verbinden der IC mit dem Substrat sind: Drahtbonden, Automatikfilmbonden (TAB) und Flip-Chip.
Der üblichste dieser Prozesse ist das Drahtbonden. Beim Drahtbonden wird eine Vielzahl von Bondkontaktstellen in einem Muster auf der oberen Oberfläche des Substrats montiert, wobei der Chip in der Mitte des Musters von Bondkontaktstellen angeordnet wird und die obere Oberfläche des Chips von der oberen Oberfläche des Substrats abgewandt ist. Feine Drähte (die Aluminium- oder Golddrähte sein können) werden zwischen den Kontakten auf der oberen Oberfläche des Chips und den Kontakten auf der oberen Oberfläche des Substrats verbunden. Insbesondere werden die Verbindungsdrähte durch eine Kapillare, ein Bond-Werkzeug das nachstehend weiter beschrieben wird, zum Chip und zum Substrat geliefert und an diese gebondet.
Kapillaren werden zum Kugelbonden des Drahts an elektronische Vorrichtungen, insbesondere an Bondkontaktstellen von Halbleitervorrichtungen, verwendet. Solche Kapillaren sind im Allgemeinen aus einem Keramikmaterial, hauptsächlich Aluminiumoxid, Wolframcarbid, Rubin, mit Zirkon gehärtetem Aluminiumoxid (ZTA), mit Aluminiumoxid gehärtetem Zirkon (ATZ) und anderen Materialien gebildet. Ein sehr dünner Draht, im Allgemeinen in der Größenordnung von etwa einem mil Gold-, Kupfer oder Aluminiumdraht, wird durch einen axialen Durchlass in der Kapillare gefädelt, wobei eine kleine Kugel an einem Ende des Drahts gebildet wird, wobei die Kugel außerhalb der Kapillarspitze angeordnet wird. Die anfängliche Aufgabe besteht darin, die Kugel an eine Kontaktstelle an der Halbleitervorrichtung zu bonden und dann einen Abschnitt, der weiter entlang des Drahts liegt, an einen Leiterrahmen oder dergleichen zu bonden. Während des Bondzyklus erfüllen die Kapillaren mehr als eine Funktion.
Nachdem die Kugel gebildet ist, muss die Kapillare zuerst zum Bondkontaktstellenzielen die Kugel teilweise innerhalb der Kapillare zentrieren. Bei einem ersten Bondschritt wird die Kugel an eine Kontaktstelle an einer Halbleitervorrichtung gebondet. Wenn die Kapillare die Kugel auf die Bondkontaktstelle aufsetzt, wird die Kugel gequetscht und flacht sich ab. Da die Bondkontaktstellen im Allgemeinen aus Aluminium bestehen, bildet sich ein dünnes Oxid auf der Oberfläche der Bondkontaktstelle. Um eine korrekte Bondstelle zu bilden, ist es bevorzugt, die Oxidoberfläche zu durchbrechen und die Aluminiumoberfläche freizulegen. Eine wirksame Weise zum Durchbrechen des Oxids besteht darin, die Oberfläche des Oxids mit der Drahtkugel zu "scheuern". Die Drahtkugel wird auf der Oberfläche des Aluminiumoxids angeordnet und die Kapillare bewegt sich auf der Basis der Ausdehnung und Zusammenziehung eines piezoelektrischen Elements, das innerhalb des Ultraschallhorns angeordnet ist, an dem die Kapillare befestigt ist, schnell in einer linearen Richtung. Die schnelle Bewegung zusätzlich zur Wärme, die durch die Bondstelle aufgebracht wird, bildet eine wirksame Bondstelle durch Übertragen von Molekülen zwischen dem Draht und der Bondkontaktstelle.
Die Kapillare handhabt dann den Draht während der Schleifenführung, wobei der Bonddraht gleichmäßig sowohl aus der Kapillare als auch dann in die Kapillare zurück geführt wird. Die Kapillare bildet dann eine "Stich"-Bondstelle und eine "Heft"- oder "Schwanz"-Bondstelle.
Derzeit ist kombiniertes Thermokompressions- und Ultraschall-Drahtbonden der Prozess der Wahl für die Verbindung von Halbleitervorrichtungen mit ihren Trägersubstraten. Der kombinierte Thermokompressions- und Ultraschall-Bondprozess hängt teilweise von der Übertragung von Ultraschallenergie vom Wandler, der an einem beweglichen Bondkopf befestigt ist, durch ein Werkzeug, z. B. Kapillare oder Keil, auf die Kugel oder den Draht, die/der an die Halbleitervorrichtung oder das Trägersubstrat geschweißt wird, ab.
In herkömmlichen Kapillaren (Bond-Werkzeugen) ist die Geometrie des Bond-Werkzeugs nicht so konstruiert, dass die Energieübertragung auf die Kugel/Draht-Verbindungskontaktstellen-Grenzfläche modifiziert wird. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, dass die Steuerung der Ultraschalldämpfung der Spannungs/Dehnungs-Welle, die auf das Werkzeug aufgrund des Ultraschallwandlers aufgebracht wird, für die Steuerung des Bondprozesses und seiner Leistung entscheidend ist.
Die herkömmliche Bond-Werkzeug-Konstruktion ist jedoch unzulänglich, da die herkömmliche Bond-Werkzeug-Konstruktion auf einem Verbindungsrastermaß und einer Drahtbondschleifenhöhe basiert und die Steuerung der Ultraschalldämpfung nicht berücksichtigt. An sich sind herkömmliche Bond-Werkzeuge nicht energieeffizient.
1 ist eine Darstellung eines herkömmlichen Bond-Werkzeugs, wie aus US-A-5 894 643 bekannt. Wie in 1 gezeigt, weist das Bond-Werkzeug 100 einen zylindrischen Körperabschnitt 102 und einen konischen Abschnitt 104 auf. Ein axialer Durchlass 108 erstreckt sich vom Ende 110 zur Spitze 106 des Bond-Werkzeugs 100. Ein Bonddraht (nicht dargestellt) verläuft durch den axialen Durchlass 108 und durch die Spitze 106 zum letztlichen Bonden an ein Substrat (nicht dargestellt).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die vorstehend erwähnten Nachteile von herkömmlichen Bond-Werkzeugen zu lösen, betrifft die vorliegende Erfindung ein energieeffizientes Bond-Werkzeug zum Bonden eines feinen Drahts an ein Substrat, wie durch Anspruch 1 definiert.
Das Bond-Werkzeug umfasst einen ersten zylindrischen Abschnitt mit einem ersten Durchmesser; einen zweiten zylindrischen Abschnitt, der mit einem Ende des ersten zylindrischen Abschnitts gekoppelt ist, wobei der zweite zylindrische Abschnitt einen zweiten Durchmesser aufweist, der geringer ist als der erste Durchmesser; und einen konischen Abschnitt, der mit einem Ende des zweiten zylindrischen Abschnitts gekoppelt ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der zweite zylindrische Abschnitt eine Nut.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der zweite zylindrische Abschnitt eine Vielzahl von Nuten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die Nuten einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Nut gegen einen Schlitz ausgetauscht.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt der konische Abschnitt unmittelbar benachbart zum zweiten zylindrischen Abschnitt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bond-Werkzeugs ist durch Anspruch 30 definiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird am besten aus der folgenden ausführlichen Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung gelesen wird. Es wird betont, dass gemäß der üblichen Praxis die verschiedenen Merkmale der Zeichnung nicht maßstäblich sind. Im Gegenteil sind die Abmessungen der verschiedenen Merkmale der Deutlichkeit halber willkürlich vergrößert oder verkleinert. In der Zeichnung sind die folgenden Fig. enthalten:
1 ist eine Seitenansicht eines herkömmlichen Bond-Werkzeugs, wie aus US-A-5 894 643 bekannt.
2 ist eine Darstellung einer Bond-Werkzeug-Reaktion in Bezug auf die Wandlerbewegung;
3A–3D sind verschiedene Ansichten eines Bond-Werkzeugs gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Graph, der den Effekt der Ultraschallenergie für ein Bond-Werkzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufträgt;
6 ist ein Graph, der die Ultraschallenergie als Funktion der Resonanzfrequenz für ein Bond-Werkzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufträgt;
7 ist ein Graph, der die Kapillarverlagerung für ein Bond-Werkzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufträgt;
8 ist eine teilweise Seitenansicht eines Bond-Werkzeugs gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine teilweise Seitenansicht eines Bond-Werkzeugs gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10A–10C sind verschiedene Ansichten eines Bond-Werkzeugs gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
11 ist eine teilweise Seitenansicht eines Bond-Werkzeugs gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung beseitigt die Mängel von herkömmlichen Kapillar-Bond- Werkzeugen durch Verändern der Massenverteilung entlang der Länge des Bond-Werkzeugs. Das resultierende Bond-Werkzeug erfordert weniger Ultraschallenergie, um eine Bondstelle auf einem Substrat auszubilden, im Vergleich zu herkömmlichen Bond-Werkzeugen.
Die Konstruktion von Ultraschall-Bond-Werkzeugen kann durch mathematisches Beschreiben der Bewegung des durch einen Ultraschallwandler angetriebenen Werkzeugs bewerkstelligt werden. Ein solches System wird durch einen Auslegerbalken dargestellt, wie in Gleichung (1) gezeigt:
wobei E der Elastizitätsmodul ist, I das Trägheitsmoment ist, m die Massenverteilung ist, z der Abstand vom Bewegungsträger ist, x die Verlagerung senkrecht zum Balken ist und x₀ die Bewegung des Bewegungsträgers beschreibt.
2 stellt die Reaktion eines Bond-Werkzeugs gemäß Gleichung (1) dar. Wie in 2 gezeigt, stellt für die Bond-Werkzeug-Konstruktion der Auslegerbalken 200 das Bond-Werkzeug dar, 204 die Bewegung x₀ des Wandlers 202 und 206 die Bond-Werkzeug-Reaktionsbewegung x(z, t). Da die Masse und das Trägheitsmoment entlang des Balkens variieren lassen werden, können diese Parameter verwendet werden, um die Zusammensetzung und "Form" eines Bond-Werkzeugs zu entwerfen, um eine gewünschte Bond-Ultraschallbewegung zu erzeugen.
Wie vorstehend erwähnt, werden in herkömmlichen Konstruktionen das Trägheitsmoment I und die Massenverteilung m nicht für den Zweck der Ultraschalldämpfung gesteuert, sondern streng zum Ermöglichen des erforderlichen Verbindungsrastermaßes und der Drahtbondschleifenhöhe. In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Querschnittsform und die Massenverteilung festgelegt, um die Ultraschalldämpfung zu steuern.
Verschiedene Beispiele des Effekts der Konstruktion des Flächenträgheitsmoments I und der Massenverteilung m werden gegeben. Tabelle 1 ist eine Zusammenfassung einer experimentellen Arbeit, die der Überprüfung dieses Konzepts mit einer mit Nut versehenen Geometrie mit Bezug auf 3A–3B zugeordnet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht so begrenzt und es wird in Erwägung gezogen, dass andere Geometrien verwendet werden können.
TABELLE 1
3A ist eine Seitenansicht eines Bond-Werkzeugs 300 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 3A gezeigt, weist das Bond-Werkzeug 300 einen zylindrischen oberen Körperabschnitt 302 und einen unteren Körperabschnitt 304 auf. Der untere Körperabschnit 304 umfasst einen zylindrischen Abschnitt 308 und einen konischen Abschnitt 306, der sich vom zylindrischen Abschnitt 306 zur Spitze 310 des Bond-Werkzeugs 300 erstreckt. Zwischen dem oberen Körperabschnitt 302 und dem unteren Körperabschnitt 304 ist eine Nut 312 angeordnet. Die Nut 312 ist über der Spitze 310 in einem Abstand 314 zwischen etwa 0,1490 In. und 0,1833 In. (3,785–4,656 mm) angeordnet. Die Nut 312 ist vom oberen Körperabschnitt und vom unteren Körperabschnitt derart eingefügt, dass die Nut 312 einen Durchmesser 318 zwischen etwa 0,0083 In. und 0,0155 In. (0,211–0,394 mm) aufweist. Die Höhe 316 der Nut 312 ist zwischen etwa 0,0136 In. und 0,0200 In. (0,345–0,508 mm).
3B ist eine Schnittseitenansicht eines Bond-Werkzeugs 300. Wie in 3B gezeigt, erstreckt sich ein axialer Durchlass 320 vom Ende 322 zur Spitze 310 des Bond-Werkzeugs 300. In der beispielhaften Ausführungsform weist der axiale Durchlass 320 eine im Wesentlichen kontinuierliche konische Form mit einem vorbestimmten Winkel 326 von etwa 14° auf. Die Erfindung ist jedoch nicht so begrenzt, und es wird in Erwägung gezogen, dass der axiale Durchlass 320 einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweisen kann oder nur über einen Abschnitt der Länge des Bond-Werkzeugs 200 konisch sein kann. Das letztere kann erwünscht sein, um die Drahteinführung am oberen Ende 322 des Bond-Werkzeugs 300 zu erleichtern. Beispiele von solchen alternativen axialen Durchlässen sind in 3C und 3D dargestellt. Wie in 3C gezeigt, weist der axiale Durchlass 320 einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser 330 entlang der Länge des Bond-Werkzeugs 300 auf. In 3D weist die Bohrung 320 einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser 340 entlang eines Abschnitts der Länge des Bond-Werkzeugs 300 auf und weist eine Verjüngung 342 benachbart zum Ende 322 des Bond-Werkzeugs 300 auf.
Um die strukturelle Integrität des Bond-Werkzeugs 300 aufrechtzuerhalten, muss der Abstand zwischen der Nut 312 und der Bohrung 320 während der Konstruktion des Bond-Werkzeugs 300 betrachtet werden. Der Erfinder bezeichnet diesen Abstand als "Minimale Wanddicke" (MWT) 324. Mit Bezug nun auf 4 ist ein vergrößerter Querschnitt des Bond-Werkzeugs 300 gezeigt, der die MWT 324 detailliert darstellt. Wie in 4 gezeigt, kann die Nut 312 einen Radius 402 an einem inneren Abschnitt des Schlitzes 312 aufweisen. Dies liegt hauptsächlich am Profil der Vorrichtung, die verwendet wird, um die Nut 312 auszubilden. Es wird in Erwägung gezogen, dass die Nut 312 unter Verwendung eines Blatts wie beispielsweise eines Sägeblatts ausgebildet werden kann. Die Ausbildung der Nut 312 ist nicht so begrenzt und sie kann unter Verwendung von anderen herkömmlichen Verfahren, wie z. B. Drehen oder Formen, ausgebildet werden.
Mit erneutem Bezug auf 3A kann in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Abstand 314 zwischen etwa 0,140 und 0,143 In. (3,556–3,632 mm) liegen, die Höhe 316 kann zwischen etwa 0,0160 und 0,0190 In. (0,406–0,483 mm) liegen, der Durchmesser 318 kann zwischen etwa 0,0154 und 0,0160 In. (0,391–0,406 mm) liegen und die MWT 324 ist größer als 0,098 In. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Abstand 314 etwa 0,142 In. (3,61 mm), die Höhe 316 ist etwa 0,0170 In. (0,432 mm), der Durchmesser 318 ist etwa 0,0157 In. (0,399) und die MWT 324 ist etwa 0,0100 In. (0,254 mm).
Mit Bezug auf 5 ist ein Graph 500 dargestellt. In 5 trägt der Graph 500 den Effekt der Nut 312 auf die Verlagerung 206 (in 2 gezeigt) des Bond-Werkzeugs 300 aufgrund der Beaufschlagung mit einer Ultraschallwelle entlang der Länge des Bond-Werkzeugs 300 von der Wandlerhalterung (nicht dargestellt) zum freien Bondende (Spitze 310) auf. In 5 ist die Ordinate die Position von der Unterseite des Wandlers in Inch und die Abszisse ist die Verlagerung des Bond-Werkzeugs in μm. Der Graph 500 ist für eine Vielzahl von Bond-Werkzeugen aufgetragen, bei denen sich die Position und Geometrie der Nut 312 ändern. In 5 ist die Position der Werkzeugbewegung mit einer Verlagerung von Null aufgrund von Ultraschallenergie mit einer festen Frequenz als Knoten 502 gezeigt. In der vorliegenden Erfindung ist die Nut 312 im Bond-Werkzeug 300 am Knoten 502 angeordnet. Der Erfinder hat festgestellt, dass die Anordnung der Nut 312 am Knoten 502 den Bond-Werkzeug-Wirkungsgrad maximiert. In 5 stellt das Diagramm 504 die Reaktion eines herkömmlichen Bond-Werkzeugs (Referenz-Bond-Werkzeugs) dar und die Diagramme 506–518 stellen die Reaktion von Bond-Werkzeugen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In 6 trägt der Graph 600 die Ultraschallenergie als Funktion der Resonanzfrequenz für eine feste Werkzeugspitzenverlagerung auf. In 6 sind Resonanzpunkte 602–624 gezeigt und als Kurve 626 aufgetragen. Wie in 6 dargestellt, stellt der Punkt 624 das herkömmliche Referenzwerkzeug dar und gibt eine signifikant höhere Energieanforderung im Vergleich zu den erfindungsgemäßen Werkzeugen (als Punkte 602–622 gezeigt) an. Der Graph 600 stellt dar, dass die Anordnung einer Nut 312 im Bond-Werkzeug 300 die Energieanforderung signifikant verringert.
In 7 trägt ein Graph 700 die Verlagerung von Bond-Werkzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung und eines herkömmlichen Bond-Werkzeugs auf. Wie in 7 gezeigt, ist die Verlagerung eines Bond-Werkzeugs, wobei seine Geometrie durch die Steuerung des Flächenträgheitsmoments I durch die maschinelle Bearbeitung einer Nut optimiert ist, größer als jene eines Bond-Werkzeugs mit Standardschaft (ohne Nut). Die Untersuchung von 7 zeigt, dass zum Drahtbonden das Diagramm der Spitzenverlagerung sowohl vor (Kurve 702) als auch nach (Kurve 704) der Verwendung der erfindungsgemäßen Kapillare mit gesteuerter Geometrie größer ist als jene eines Standard-Bond-Werkzeugs (Kurve 706).
Der Erfinder hat auch festgestellt, dass die niedrigere Energieanforderung des beispielhaften Bond-Werkzeugs zu Bondstellen mit höherer Qualität führt. Tabelle 2 ist eine Zusammenstellung von Daten, die unterschiedliche Bond-Werkzeuge, Bondenergie (Ultraschallenergie), Bondkraft und Scherkraft, die zum Zerstören der Bondstelle erforderlich ist, darstellen. Wie deutlich dargestellt ist, schaffte das beispielhafte Bond-Werkzeug, während weniger als 50% der Energie eines herkömmlichen Bond-Werkzeuges verwendet wurde, Bondstellen, die einen überlegenen Scherwiderstand aufweisen.
TABELLE 2
Tabelle 3 ist eine Zusammenstellung von Daten, die den überlegenen Zugwiderstand von Bondstellen, die durch Bond-Werkzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden, im Vergleich zu einem herkömmlichen Bond-Werkzeug darstellen.
TABELLE 3
8 ist eine teilweise Seitenansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 8 umfasst die Nut 312 ein gekrümmtes Profil 802. In allen anderen Aspekten ist die zweite beispielhafte Ausführungsform ähnlich zur ersten beispielhaften Ausführungsform.
9 ist eine teilweise Seitenansicht einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 9 umfasst die Nut 312 des Bond-Werkzeugs 300 zwei Nuten 902, 904. Obwohl in 9 zwei Nuten gezeigt sind, ist die Erfindung nicht so begrenzt und kann mehr als zwei Nuten umfassen, falls erwünscht. In der beispielhaften Ausführungsform weist jede Nut einen gekrümmten Abschnitt 910 auf. Wie vorstehend in Bezug auf die erste beispielhafte Ausführungsform erörtert, hängt das Profil der Nuten 902, 904 von dem Prozess ab, der verwendet wird, um die Nut auszubilden, und muss keinen gekrümmten Abschnitt umfassen. In 9 können die Kanten 906, 908 abgeschrägt oder abgerundet sein, falls erwünscht, um scharfe Kanten zu entfernen, die sich aus der Ausbildung von Nuten 902, 904 ergeben. In allen anderen Aspekten ist die dritte beispielhafte Ausführungsform ähnlich zur ersten beispielhaften Ausführungsform.
10A und 10B sind eine teilweise Seitenansicht bzw. Draufsicht einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 10 ersetzen Schlitze 1000 die Nut 312 des Bond-Werkzeugs 300. Die Breite 1002, Länge 1004, Tiefe 1006 und Anzahl von Schlitzen 1000 basieren auf der gewünschten Reaktion des Bond-Werkzeugs 300. Die Schlitze können zur Längsachse des Bond-Werkzeugs im Wesentlichen parallel sein oder können im Körper des Bond-Werkzeugs 300 in einem vorbestimmten Winkel angeordnet sein, wie in 10C gezeigt. In allen anderen Aspekten ist die vierte beispielhafte Ausführungsform ähnlich zur ersten beispielhaften Ausführungsform.
11 ist eine Seitenansicht einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 11 liegt der konische Abschnitt 308 unmittelbar benachbart zur Nut 312. In allen anderen Aspekten ist die fünfte beispielhafte Ausführungsform ähnlich zur ersten beispielhaften Ausführungsform.

Claims

Bond-Werkzeug (300) für die Verwendung mit einem Ultraschallwandler, um einen feinen Draht an ein Substrat zu bonden, wobei das Bond-Werkzeug (300) umfasst: einen ersten zylindrischen Abschnitt (302) mit einem ersten Durchmesser, wobei ein erstes Ende des ersten zylindrischen Abschnitts (302) mit dem Wandler gekoppelt ist; einen zweiten zylindrischen Abschnitt (304), der direkt an ein zweites Ende des ersten zylindrischen Abschnitts (302) angrenzt, wobei der zweite zylindrische Abschnitt (304) einen zweiten Durchmesser besitzt, der kleiner als der erste Durchmesser ist; und einen konischen Abschnitt (306), der direkt an ein Ende des zweiten zylindrischen Abschnitts (304) angrenzt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 1, bei dem der konische Abschnitt (306) an seinem ersten Ende einen dritten Durchmesser besitzt, wobei der dritte Durchmesser im Wesentlichen gleich dem ersten Durchmesser des ersten zylindrischen Abschnitts (302) ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 1, das ferner einen axialen Durchlass (320) aufweist, der sich längs einer Längsachse des Bond-Werkzeugs (300) von einem ersten Ende des Bond-Werkzeugs (300) zu einem zweiten Ende des Bond-Werkzeugs (300) erstreckt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 3, bei dem der axiale Durchlass (302) an einem ersten Ende des ersten zylindrischen Abschnitts (302) einen ersten Durchmesser besitzt und an einer Spitze (310) des konischen Abschnitts (306) einen zweiten Durchmesser besitzt, wobei der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 1, wobei das Bond-Werkzeug (300) aus wenigstens einer Verbindung der Gruppe gebildet ist, die aus Aluminiumoxid, Wolframcarbid, Rubin, Keramik und Zirkon besteht.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 1, das ferner umfasst: eine Nut (312), die zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt (302) und dem konischen Abschnitt (306) angeordnet ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 6, bei dem die Nut (312) an einem Knoten des Bond-Werkzeugs (300) angeordnet ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 6, bei dem die Nut (312) in einem vorgegebenen Abstand von einem Ende des konischen Abschnitts (306) angeordnet ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 8, bei dem der Abstand im Bereich von etwa 0,1400 bis 0,1833 Zoll (3,556 bis 4,656 mm) liegt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 8, bei dem der Abstand im Bereich von 0,1400 und 0,1430 Zoll (3,556 bis 3,632 mm) liegt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 6, bei dem die Nut (312) eine vorgegebene Weite besitzt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 11, bei dem die Weite im Bereich von etwa 0,0136 bis 0,0200 Zoll (0,345 bis 0,508 mm) liegt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 11, bei dem die Weite im Bereich von etwa 0,0160 bis 0,0190 Zoll (0,406 bis 0,483 mm) liegt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 6, bei dem die Nut (312) einen vorgegebenen Durchmesser besitzt, der kleiner als der erste Durchmesser des zylindrischen Abschnitts (302) ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 14, bei dem der Durchmesser im Bereich von etwa 0,0082 bis 0,0156 Zoll (0,208 bis 0,396 mm) liegt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 14, bei dem der Durchmesser im Bereich von etwa 0,0154 bis 0,0160 Zoll (0,39 bis 0,406 mm) liegt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 1, bei dem ein erstes Ende des konischen Abschnitts (306) einen dritten Durchmesser besitzt, der im Wesentlichen gleich dem ersten Durchmesser des ersten zylindrischen Abschnitts (302) ist, und ein zweites Ende des konischen Abschnitts (306) einen vierten Durchmesser besitzt, der kleiner als der dritte Durchmesser ist; und ein axialer Durchlass (302) sich von dem ersten Ende des ersten zylindrischen Abschnitts (302) zu dem zweiten Ende des konischen Abschnitts (306) erstreckt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 17, bei dem der axiale Durchlass (302) eine konische Form hat.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 17, bei dem der axiale Durchlass (320) einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser hat.
Kapillares Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 19, bei dem der axiale Durchlass (320) eine am ersten Ende des ersten zylindrischen Abschnitts (302) angeordnete Verjüngung besitzt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 1, das ferner umfasst: eine Öffnung (312), die zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt (302) und dem konischen Abschnitt (306) angeordnet ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 21, bei dem die Öffnung wenigstens eine Nut (312) ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 22, bei dem die Nut (312) einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt besitzt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 23, bei dem die Nut (312) wenigstens längs eines Abschnitts des Querschnitts einen Radius besitzt.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 21, bei dem die Öffnung durch mehrere Nuten (902, 904) gebildet ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 21, bei dem die Öffnung ein Schlitz (1000) ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 26, bei dem der Schlitz (1000) durch mehrere Schlitze gebildet ist, die längs eines Umfangs des Bond-Werkzeugs (300) angeordnet sind.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 26, bei dem der Schlitz eine Längsachse besitzt, die zu der Längsachse des Bondwerkzeugs (300) im Wesentlichen parallel ist.
Bond-Werkzeug (300) nach Anspruch 26, bei dem der Schlitz eine Längsachse besitzt, die zu der Längsachse des Bond-Werkzeugs (300) um einen vorgegebenen Winkel versetzt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Bond-Werkzeugs (300) zum Bonden eines feinen Drahts an ein Substrat, wobei das Bond-Werkzeug (300) einen ersten zylindrischen Abschnitt (302) mit einem ersten Durchmesser und einen konischen Abschnitt (306) besitzt, wobei ein erstes Ende des ersten zylindrischen Abschnitts (302) so beschaffen ist, dass es mit einem Wandler gekoppelt werden kann, wobei das Verfahren umfasst: Bilden wenigstens einer zylindrischen Nut (312) in dem ersten zylindrischen Abschnitt (302), wobei die wenigstens eine zylindrische Nut (312) einen zweiten Durchmesser besitzt, der kleiner als der erste Durchmesser ist, wodurch der erste zylindrische Abschnitt (302) an das Ende der wenigstens einen Nut (302) direkt angrenzt und ein zweiter zylindrischer Abschnitt (304) mit einem ersten Durchmesser an ein zweites Ende der wenigstens einen Nut direkt angrenzt.