DE102006049624B4 - ultrasonic Bonder - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Ultraschallbonder beschrieben. Um die Durchführung eines Schertests in Bezug auf eine mit dem Ultraschallbonder hergestellte Bondverbindung weitgehend frei von Nebeneffekten zu ermöglichen, ist der Wandler des Bondkopfes torsionsfrei vertikal beweglich geführt. Der Bondkopf ist in einer Lagereinheit gelagert, welche über mindestens eine Biegezone mit der Haupthalterungseinrichtung des Ultraschallbonders verbunden ist. Mit Hilfe einer Dehnungsmesseinrichtung wird die Verformung der Biegezone bei Aufbringung einer Prüfkraft (Querkraft) gemessen. Die gemessene Scherkraft wird mit einer für die Festigkeit der Drahtbondverbindung charakteristischen Scherkraft verglichen, um die Qualität der Drahtbondverbindung zu ermitteln. Wahlweise kann der Ultraschallbonder ferner mit Mitteln zur Durchführung eines Pulltests versehen sein.An ultrasonic bonder is described. In order to enable the implementation of a shear test with respect to a bonding connection produced with the ultrasonic bonder largely free of side effects, the transducer of the bonding head is guided torsionally vertically movable. The bonding head is mounted in a bearing unit, which is connected via at least one bending zone with the main support means of the ultrasonic bonder. With the aid of a strain gauge, the deformation of the bending zone is measured by applying a test force (shear force). The measured shear force is compared with a shear force characteristic of the strength of the wire bond to determine the quality of the wire bond. Optionally, the ultrasonic bonder may further be provided with means for performing a pull test.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ultraschallbonder zur Herstellung einer Drahtbondverbindung zwischen einem Draht und einem Substrat mit einem Bondkopf mit einem Bondwerkzeug, welches durch einen daran befestigten Wandler zu Ultraschallschwingungen anregbar ist, und einer mit Hilfe eines Antriebes bewegbaren Haupthalterungseinrichtung, an der der Bondkopf gelagert ist, wobei durch Bewegung der Haupthalterungseinrichtung und damit des Bondkopfes quer zur Drahtrichtung in der Bondebene bei auf dem verschweißten Draht einer hergestellten Bondverbindung stehendem Bondkeil (Wedge) durch Aufbringung einer Scherkraft ein Schertest mit der hergestellten Verbindung durchgeführt wird.The present invention relates to an ultrasonic bonder for producing a wire bond between a wire and a substrate with a bonding head with a bonding tool, which can be excited to ultrasonic vibrations by a transducer attached thereto, and a movable by means of a drive main support means on which the bonding head is mounted, wherein a shear test with the compound produced by applying a shearing force is performed by movement of the main support means and thus of the bonding head transversely to the wire direction in the bonding plane with standing on the welded wire of a manufactured bond bond wedge (wedge).

Ein derartiger Ultraschallbonder ist aus der EP 1 464 433 A1 bekannt. Bei dem bekannten Ultraschallbonder wird die Prüfkraft an den Draht angelegt, während die Nut in der Spitze des Ultraschallwerkzeuges den Draht und/oder die Bondverbindung übergreift. Das hat den besonderen Vorteil, dass nach dem Herstellen der Bondverbindung das Ultraschallwerkzeug nicht erst von der Bondverbindung abgehoben und neben dieser erneut platziert werden muss. Auch existiert direkt nach dem Herstellen der Bondverbindung ein optimaler Formschluss zwischen dem Ultraschallwerkzeug und dem Draht bzw. der Bondverbindung. Es kann direkt eine Kraft orthogonal zur Bondrichtung in der Bondebene zur Überprüfung der Bondverbindung angelegt werden.Such an ultrasonic bonder is from the EP 1 464 433 A1 known. In the known ultrasonic bonder, the test force is applied to the wire, while the groove in the tip of the ultrasonic tool engages over the wire and / or the bond connection. This has the particular advantage that after the bonding connection has been made, the ultrasonic tool does not have to be lifted off the bond connection and placed next to it again. Also, immediately after making the bond, there is an optimum fit between the ultrasonic tool and the wire or bond. A force can be applied directly orthogonal to the bonding direction in the bonding plane for checking the bond connection.

Zum Aufbringen der Prüfkraft werden der Wandler (Transducer) und/oder der Bondkopf quer zur Drahtrichtung bewegt. Hierdurch ergibt sich automatisch an der Spitze des Ultraschallwerkzeuges durch die Federsteifigkeit des Ultraschallwerkzeuges eine quer zur Drahtrichtung verlaufende Kraft, die die Bondverbindung belastet und somit zur Prüfung der Qualität eingesetzt werden kann. In dieser Veröffentlichung wird daher vorgeschlagen, eine Bewegung des Ultraschallwerkzeuges vorzugeben und eine Verformung des Drahtes und/oder der Bondverbindung und/oder des Ultraschallwerkzeuges mittels eines Sensors zu ermitteln und auszuwerten.To apply the test force, the transducer and / or the bondhead are moved transversely to the wire direction. This results automatically at the top of the ultrasonic tool by the spring stiffness of the ultrasonic tool a transverse to the wire direction force that loads the bond and thus can be used to test the quality. In this publication, it is therefore proposed to specify a movement of the ultrasonic tool and to determine and evaluate a deformation of the wire and / or the bond connection and / or the ultrasonic tool by means of a sensor.

Bei dieser Vorgehensweise können sich jedoch aufgrund der Tatsache, dass der Bondkopf bzw. Wandler bewegt wird und eine dieser Bewegung entsprechende Kraft an der Spitze des Bondwerkzeuges auf den Draht aufgebracht werden soll, durch entstehende Nebeneffekte, wie Torsionseffekte (Verdrehungen der Wandlerachse) etc., Probleme ergeben, die die Genauigkeit der Testergebnisse verfälschen.In this approach, however, due to the fact that the bonding head or transducer is moved and a force corresponding to this movement is to be applied to the tip of the bonding tool on the wire, by resulting side effects, such as torsion effects (rotation of the transducer axis), etc., Problems that distort the accuracy of the test results.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallbonder der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem sich die hiermit hergestellte Bondverbindung auf besonders präzise Weise überprüfen lässt.The present invention is therefore based on the object to provide an ultrasonic bonder of the type described above, with which the bond produced hereby can be checked in a particularly precise manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Ultraschallbonder der angegebenen Art dadurch gelöst, dass der Wandler des Bondkopfes torsionsfrei vertikal beweglich geführt in einer Lagereinheit gelagert ist, welche über mindestens eine Biegezone mit der Haupthalterungseinrichtung verbunden ist, dass die Biegezone mit einer Dehnungsmesseinrichtung versehen ist, die die wirkliche Verschiebung der Bondkeilspitze (Wedge) und damit die wirkliche Scherkraft misst, und dass der Ultraschallbonder eine Auswertungseinrichtung zum Vergleichen der gemessenen Scherkraft mit einer für die Festigkeit der Drahtbondverbindung charakteristischen Scherkraft aufweist.This object is achieved in an ultrasonic bonder of the type specified in that the transducer of the bond head torsion vertically vertically movably mounted in a storage unit, which is connected via at least one bending zone with the main support means that the bending zone is provided with a strain gauge, which real displacement of the wedge tip and thus the real shear force measures, and that the ultrasonic bonder has an evaluation device for comparing the measured shear force with a characteristic of the strength of the wire bond compound shear force.

Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Wandlerführung wird erreicht, dass während der Durchführung des Schertests keine Verdrehung des Wandlers auftreten kann und die auftretende Vertikalkraft im wesentlichen konstant gehalten wird, so dass die Testergebnisse nicht verfälscht werden und durch das seitliche Verfahren der Haupthalterungseinrichtung auch die wirkliche Verschiebung der Werkzeugspitze und damit die wirkliche Scherkraft (unbeeinflusst durch die vorstehend erwähnten Nebeneffekte) gemessen werden kann. Die Messung erfolgt dabei über die Erfassung der durch das seitliche Verfahren der Haupthalterungseinrichtung bewirkten Verformung der Lagereinheit, und zwar an mindestens einer Biegezone derselben, wobei die Biegezone mit mindestens einer Dehnungsmesseinrichtung versehen ist. Über die Dehnungsmesseinrichtung, vorzugsweise Dehnungsmessstreifen, wird die Verformung und hieraus die Scherkraft gemessen. Aus der Steifigkeit der Biegezone Cx und der Biegesteifigkeit des Bondwerkzeuges (Wedges) ergibt sich die Prüfkraft nach der Formel F = CgesΔx, wobei Δx der Bewegungsstrecke der Haupthalterungseinrichtung in Querrichtung entspricht. Cges wird in einer gesonderten Kalibrierroute bestimmt.With the converter guide provided according to the invention it is achieved that during the execution of the shear test no rotation of the transducer can occur and the vertical force occurring is kept substantially constant, so that the test results are not distorted and by the lateral process of the main holder and the actual displacement of the tool tip and thus the true shear force (unaffected by the aforementioned side effects) can be measured. In this case, the measurement is made by detecting the deformation of the bearing unit caused by the lateral movement of the main mounting device, namely at at least one bending zone thereof, wherein the bending zone is provided with at least one strain measuring device. About the strain gauge, preferably strain gauges, the deformation and hence the shear force is measured. From the rigidity of the bending zone C x and the bending stiffness of the bonding tool (wedges) results in the test force according to the formula F = C ges Δx, where .DELTA.x corresponds to the movement distance of the main support means in the transverse direction. C tot is determined in a separate calibration route.

In der Auswertungseinrichtung wird die gemessene Scherkraft mit einer für die Festigkeit der Drahtbondverbindung charakteristischen Scherkraft verglichen. Wird von der Dehnungsmesseinrichtung (Dehnungsmessstreifen) ein Spannungssignal erhalten, das der Kraftkalibrierung entspricht, ist die Bondverbindung ideal fest, d. h. es findet kein Abschervorgang statt. Im anderen Extremfall wird der Draht vollständig abgeschert, wobei die Dehnungsmesseinrichtung ein Spannungssignal von 0 V abgibt. Der Bondkopf ist dann wieder kräftefrei und um die Strecke Δx in Bewegungsrichtung versetzt.In the evaluation device, the measured shearing force is compared with a shearing force characteristic of the strength of the wire bonding connection. If a strain signal corresponding to the force calibration is obtained from the strain gauge (strain gages), the bond is ideally strong, i. H. there is no shearing happening. In the other extreme case, the wire is completely sheared off, wherein the strain gauge emits a voltage signal of 0V. The bondhead is then free of forces again and offset by the distance .DELTA.x in the direction of movement.

Vorzugsweise ist die Lagereinheit für den Wandler über zwei Biegezonen mit der Haupthalterungseinrichtung verbunden, wobei die Verformungsmessung (Dehnungsmessung) an beiden Biegezonen stattfindet.Preferably, the bearing unit for the converter is connected via two bending zones with the main support means, wherein the Deformation measurement (strain measurement) takes place on both bending zones.

Die torsionsfreie vertikal beweglich geführte Lagerung des Wandlers des Bondkopfes in der Lagereinheit ist vorzugsweise über ein Aufhängungssystem realisiert. Dabei handelt es sich insbesondere um ein doppeltes Aufhängungssystem, das konstruktiv beispielsweise so verwirklicht ist, dass der Wandler mit Hilfe von unteren und oberen Querlenkern gelenkig an zwei Längsstreben gelagert ist, welche wiederum über obere und untere Querlenker gelenkig an der Lagereinheit gelagert sind. Auf diese Weise wird eine torsionssteife Aufhängung erreicht, die Torsionseffekte kompensiert, so dass der Schertest ohne Nebeneffekte durchgeführt werden kann, welche zu einer Verfälschung der Ergebnisse führen.The torsion-free vertically movably guided bearing of the transducer of the bonding head in the bearing unit is preferably realized via a suspension system. This is in particular a double suspension system, which is structurally realized, for example, so that the converter is mounted by means of lower and upper wishbones articulated to two longitudinal struts, which in turn are articulated to the storage unit via upper and lower wishbones. In this way, a torsionally stiff suspension is achieved, which compensates for torsion effects, so that the shear test can be carried out without side effects, which lead to a falsification of the results.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Ultraschallbonder mit Mitteln zur Durchführung eines Pulltests versehen. Bei dieser Ausführungsform besitzt daher der Ultraschallbonder sowohl Mittel zur Durchführung eines Schertests als auch Mittel zur Durchführung eines Pulltests. Beim Pulltest wird der Draht der Bondverbindung mit einer Zugkraft beansprucht, um auf diese Weise die Festigkeit der Verbindung zu überprüfen.In a further development of the invention, the ultrasonic bonder is provided with means for performing a pull test. In this embodiment, therefore, the ultrasonic bonder has both means for performing a shear test and means for performing a pull test. In the pull test, the wire of the bond is subjected to a tensile force to check the strength of the joint in this way.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass sich nicht alle Fehler einer Drahtbondverbindung über den Schertest oder den Pulltest allein ermitteln lassen. Es wurde erkannt, dass dann, wenn mit mechanischen nicht zerstörenden Tests alle Fehlerbilder einer derartigen Bondverbindung erkannt werden sollen, sowohl der Pulltest als auch der Schertest verfügbar sein müssen, und zwar abhängig von den für das jeweilig verwendete Bondgut typischen Fehlerbildern. Mit anderen Worten, der Ultraschallbonder muss Mittel zur Durchführung von beiden Tests aufweisen, damit die Bondverbindung auf besonders präzise Weise überprüft werden kann.According to the invention, it has been found that not all errors of a wire bond can be determined by the shear test or the pull test alone. It has been recognized that if mechanical failure tests are to detect all defect images of such a bond, both the pull test and the shear test must be available depending on the defect images typical of the particular bond being used. In other words, the ultrasonic bonder must have means for performing both tests so that the bond can be checked in a particularly precise manner.

Beispielsweise können Cratering und Delamination mit dem Schertest nicht immer sicher erkannt werden, da durch die formschlüssige Verbindung am Rissverlauf bei Aufbringung einer Scherkraft eine feste Verbindung vorgetäuscht werden kann. Derartige Fehler könnten aber mit einem Pulltest erkannt werden. Andererseits kann bei einer Kontamination bzw. einer partiell schlechten Anbindung der Bondfläche durch einen Pulltest nicht hinreichend zuverlässig erkannt werden, dass die Verbindung fehlerhaft ist, in diesem Falle wäre der Schertest zur Fehlererkennung besser geeignet. Die vorstehend aufgezeigten Fehler können insgesamt also bei Verwendung eines Bondkopfes erkannt werden, bei dem sowohl Mittel zum Schertest als auch Mittel zum Pulltest eingebaut sind.For example, cratering and delamination can not always be detected reliably with the shearing test, since a firm connection can be faked by the form-fitting connection on the course of the crack when a shearing force is applied. Such errors could be detected by a pull test. On the other hand, in the event of contamination or a partially poor connection of the bonding surface by a pull test, it can not be reliably detected that the connection is faulty, in which case the shear test would be more suitable for error detection. The above-indicated errors can therefore be detected in total when using a bonding head, in which both means for shear test and means for pull test are installed.

Erfindungsgemäß umfassen die Mittel zur Durchführung des Pulltests eine Drahtklemmeinrichtung, eine Einrichtung zum Ziehen des Bondkopfes mit Drahtklemmeinrichtung nach oben und eine Einrichtung zum Messen der Relativbewegung zwischen der Haupthalterungseinrichtung und der Bondkopfbefestigung. Bei der Durchführung des Pulltests wird hierbei eine voreingestellte Kraft über die Zieheinrichtung aufgebracht, nachdem der Draht festgeklemmt worden ist. Die Auswirkung der aufgebrachten Zugkraft wird über die Messeinrichtung gemessen, und zwar durch Ermitteln der Relativbewegung zwischen der Bondkopfbefestigung und der Haupthalterungseinrichtung.According to the invention, the means for carrying out the pull test include a wire clamping device, a device for pulling the bonding head with wire clamping device upwards and a device for measuring the relative movement between the main mounting device and the bonding head attachment. In performing the pull test, a preset force is applied through the puller after the wire is clamped. The effect of the applied tensile force is measured by the measuring device, by determining the relative movement between the bonding head attachment and the main support means.

Die Zieheinrichtung wird zweckmäßigerweise vom Z-Achsen-Antrieb der Haupthalterungseinrichtung gebildet.The pulling device is expediently formed by the Z-axis drive of the main mounting device.

Die Einrichtung zum Messen der Relativbewegung weist vorzugsweise ein am Wandler angeordnetes Messelement auf, dessen Relativbewegung zur Lagereinheit des Wandlers gemessen wird.The device for measuring the relative movement preferably has a measuring element arranged on the transducer, whose relative movement to the bearing unit of the transducer is measured.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it:

1 einen schematischen Vertikalschnitt durch die Lagerung eines Wandlers eines Ultraschallbonders ohne Querkraftaufbringung; 1 a schematic vertical section through the mounting of a transducer of an ultrasonic bonder without transverse force application;

2 einen Vertikalschnitt entsprechend 1 nach Aufbringung einer Querkraft zur Durchführung eines Schertests; und 2 a vertical section accordingly 1 after applying a shear force to perform a shear test; and

3 einen schematischen Vertikalschnitt durch die Aufhängung des Wandlers der 1 und 2. 3 a schematic vertical section through the suspension of the converter of 1 and 2 ,

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallbonder, wie er beispielsweise in der DE 40 16 720 B4 beschrieben und dargestellt ist. Nachfolgend werden daher die allgemeinen Merkmale eines derartigen Ultraschallbonders im einzelnen nicht erläutert. Diese sind dem Fachmann beispielsweise aus der vorstehend genannten Veröffentlichung geläufig.The invention relates to an ultrasonic bonder, as used for example in the DE 40 16 720 B4 described and illustrated. In the following, therefore, the general characteristics of such an ultrasonic bonder are not explained in detail. These are familiar to the person skilled in the art, for example, from the publication mentioned above.

Die allgemeinen Merkmale zur Durchführung eines Schertests zur Prüfung einer Drahtbondverbindung sind aus der EP 1 464 433 A1 bekannt und werden an dieser Stelle ebenfalls nicht mehr im einzelnen erläutert. Wesentlich ist bei der Durchführung des Schertests, dass zur Erzeugung einer Prüfkraft in Querrichtung zur Drahtverbindung der gesamte Bondkopf in Querrichtung bewegt wird, wobei sich durch die Federsteifigkeit des Ultraschallwerkzeuges die Kraft ergibt.The general features for carrying out a shear test for testing a wire bond connection are from the EP 1 464 433 A1 are known and will not be explained in detail at this point either. It is essential in carrying out the shear test that is moved to generate a test force in the transverse direction to the wire connection of the entire bond head in the transverse direction, resulting in the spring stiffness of the ultrasonic tool, the force.

Um die Durchführung des Schertests weitgehend unabhängig von Nebeneffekten, die dadurch entstehen können, dass die Scherkraft nicht unmittelbar an der Drahtbondverbindung, sondern an der Haupthalterungseinrichtung des Bondkopfes bzw. Wandlers aufgebracht wird, zu ermöglichen, sind erfindungsgemäß spezielle Maßnahmen in Bezug auf die Lagerung des Wandlers des Bondkopfes vorgesehen, die in den Figuren dargestellt sind.In order to enable the shear test to be carried out largely independently of side effects which may be caused by the shearing force being applied not directly to the wire bonding connection but to the main mounting device of the bonding head or transducer, special measures relating to the mounting of the transducer are provided according to the invention provided the bonding head, which are shown in the figures.

1 zeigt schematisch die Haupthalterungseinrichtung 1 des Ultraschallbonders, mittels der Bewegungen in x-, y-, z- und in Drehrichtung durchgeführt werden können. Die Haupthalterungseinrichtung 1 weist eine kastenförmige Lagereinheit 2 für den Wandler 5 des Bondkopfes auf, wobei diese Lagereinheit 2 über zwei Biegezonen 3 mit dem restlichen Teil der Haupthalterungseinrichtung 1 verbunden ist. Innerhalb der Lagereinheit 2 ist der Wandler 5 (Transducer) des Bondkopfes torsionsfrei vertikal beweglich geführt gelagert. Die Vertikalführung 18 ist dabei nur schematisch angedeutet. Ein Beispiel hiervon ist in 3 im einzelnen gezeigt. 1 schematically shows the main support means 1 of the ultrasonic bonder, by means of movements in the x, y, z and in the direction of rotation can be performed. The main support device 1 has a box-shaped storage unit 2 for the converter 5 the bonding head, said storage unit 2 over two bending zones 3 with the remaining part of the main support device 1 connected is. Within the storage unit 2 is the converter 5 (Transducer) of the bonding head torsion vertically vertically movably guided. The vertical guide 18 is indicated only schematically. An example of this is in 3 shown in detail.

Ferner sind das Horn 6 und das am unteren Ende keilförmig (wie bei 9 gezeigt) ausgebildete Bondwerkzeug 7 dargestellt. Das Bondwerkzeug 7 ist auf dem auf einem Substrat 10 zu bondernden Draht 8 angeordnet und wird aufgrund der Keilform durch den Draht 8 nach Erstellen der Bondverbindung an einer Bewegung quer zur Drahtrichtung in der Bondebene gehindert.Further, the horn 6 and the wedge-shaped at the lower end (as in 9 shown) formed bond tool 7 shown. The bonding tool 7 is on the on a substrate 10 to be bonderden wire 8th arranged and is due to the wedge shape through the wire 8th prevented after creating the bond connection to a movement transverse to the wire direction in the bonding plane.

In den Biegezonen (geschwächten Zonen) 3 befindet sich jeweils eine Dehnungsmesseinrichtung in der Form von Dehnungsmessstreifen (DMS) 4, die, je nach Größe der in den Biegezonen auftretenden Verformung, ein elektrisches Signal in der Form eines Spannungssignals abgeben. Ferner zeigt 1 ein am Wandler 5 befestigtes Messelement 11, das sich durch die Lagereinheit 2 erstreckt und zum Messen der Relativbewegung zwischen dem Wandler 5 und der Lagereinheit 2 bzw. der Haupthalterungseinrichtung 1 bei einem Pulltest dient. Hierauf wird später noch eingegangen werden.In the bending zones (weakened zones) 3 there is in each case an expansion measuring device in the form of strain gauges (DMS) 4 which, depending on the size of the deformation occurring in the bending zones, emit an electrical signal in the form of a voltage signal. Further shows 1 one at the converter 5 attached measuring element 11 passing through the storage unit 2 extends and for measuring the relative movement between the transducer 5 and the storage unit 2 or the main support device 1 used in a pull test. This will be discussed later.

2 zeigt die Anordnung der 1 nach der Durchführung der Haupthalterungseinrichtung 1 in Querrichtung über die Strecke Δx. Während in 1 der Keil 9 des Bondwerkzeuges senkrecht auf dem verschweißten Draht 8 steht, da keine Kraft in horizontaler Richtung ausgeübt wird, ergibt sich bei einem seitlichen Verfahren der Haupthalterungseinrichtung 1, wie in 2 durch den dargestellten Pfeil gezeigt, die in 2 dargestellte Anordnung, da sich das Bondwerkzeug 7 infolge der Halterung am Draht 8 nicht frei mitbewegen kann. Die Biegezonen 3 werden hierbei verformt. Aus der Steifigkeit der Biegezonen (2 x Cx) und der Biegesteifigkeit des Bondwerkzeuges 7 (Wedges) (CBiege) ergibt sich die Prüfkraft als F = CgesΔx, wobei Cges in einer gesonderten Kalibrierroutine bestimmt wird. Durch die dargestellte Führung 18 des Wandlers 5 (torsionsfreie vertikale Führung) wird keine Verdrehung des Wandlers 5 zugelassen, ferner die Vertikalkraft konstant gehalten. Auf diese Weise werden die vorstehend erwähnten, das Messergebnis verfälschenden Nebeneffekte ausgeschaltet. 2 shows the arrangement of 1 after carrying out the main support device 1 in the transverse direction over the distance Δx. While in 1 the wedge 9 of the bonding tool perpendicular to the welded wire 8th stands, since no force is exerted in the horizontal direction, resulting in a lateral process of the main support means 1 , as in 2 shown by the arrow shown in FIG 2 shown arrangement, as the bonding tool 7 due to the bracket on the wire 8th can not move freely. The bending zones 3 are deformed here. From the stiffness of the bending zones (2 x C x ) and the bending stiffness of the bonding tool 7 (Wedge) (C bending ) gives the test force as F = C ges Δx, where C ges is determined in a separate calibration routine. Through the illustrated guide 18 of the converter 5 (torsion-free vertical guide) will not twist the transducer 5 admitted, furthermore the vertical force kept constant. In this way, the above-mentioned side effects distorting the measurement result are eliminated.

3 zeigt schematisch ein Doppelaufhängungssystem des Wandlers 5 zur Verwirklichung der vorstehend genannten Wandlerführung. Die Lagereinheit 2 für den Wandler ist hierbei nur schematisch dargestellt. Man erkennt, dass der Wandler 5 über jeweils zwei obere Lenker 13 und zwei untere Lenker 14 gelenkig an zwei Vertikalstreben 12 gelagert ist, welche wiederum über zwei obere Lenker 15 und zwei untere Lenker 16 gelenkig an der Lagereinheit 2 gelagert sind. Durch dieses Doppelaufhängungssystem werden die durch die angreifenden Querkräfte hervorgerufenen Verdrehungsbewegungen des Wandlers 5 kompensiert, so dass bei einer Querbewegung der Haupthalterungseinrichtung exakt die vom Draht 8 auf das Bondwerkzeug 7 ausgeübte Reaktionskraft erfasst wird. 3 schematically shows a double suspension system of the converter 5 for the realization of the above-mentioned converter guide. The storage unit 2 for the converter is shown here only schematically. It can be seen that the converter 5 each with two upper handlebars 13 and two lower handlebars 14 hinged to two vertical struts 12 is mounted, which in turn has two upper links 15 and two lower handlebars 16 hinged to the storage unit 2 are stored. By this double suspension system caused by the transverse forces acting twisting movements of the transducer 5 compensated, so that in a transverse movement of the main support means exactly the wire 8th on the bonding tool 7 applied reaction force is detected.

Der hier beschriebene und dargestellte Ultraschallbonder ist ferner mit Mitteln zur Durchführung eines Pulltests versehen, so dass zur Erfassung aller möglicher Fehlerbilder der Bondverbindung sowohl ein Schertest, wie vorstehend beschrieben, als auch ein Pulltest durchgeführt werden kann. Die Mittel zur Durchführung des Pulltests umfassen eine Drahtklemmeinrichtung, eine Einrichtung zum Ziehen des Bondkopfes mit Drahtklemmeinrichtung nach oben und eine Einrichtung zum Messen der Relativbewegung zwischen der Haupthalterungseinrichtung und der Bondkopfbefestigung. Die 1 und 2 zeigen, dass der Wandler 5 des Bondkopfes mit einem Messelement 11 versehen ist, das sich seitlich der Lagereinheit 2 heraus erstreckt. Die Verschiebung dieses Messelementes 11 relativ zur Lagereinheit, wie bei 17 angedeutet, wird dabei gemessen, wobei die gemessene Verschiebung als Maß für die Güte der Bondverbindung ausgewertet wird.The ultrasonic bonder described and illustrated herein is further provided with means for performing a pull test so that both a shear test as described above and a pull test may be performed to detect all possible defect images of the bond. The means for performing the pull test include a wire clamp, means for pulling up the bond head with wire clamp up, and means for measuring the relative movement between the main support and the bond head fixture. The 1 and 2 show that the converter 5 of the bonding head with a measuring element 11 is provided, which is the side of the storage unit 2 extends out. The displacement of this measuring element 11 relative to the storage unit, as in 17 indicated, is thereby measured, the measured displacement is evaluated as a measure of the quality of the bond.

Claims (8)

Ultraschallbonder zur Herstellung einer Drahtbondverbindung zwischen einem Draht und einem Substrat mit einem Bondkopf mit einem Bondwerkzeug, welches durch einen daran befestigten Wandler zu Ultraschallschwingungen anregbar ist, und einer mit Hilfe eines Antriebes bewegbaren Haupthalterungseinrichtung, an der der Bondkopf gelagert ist, wobei durch Bewegung der Haupthalterungseinrichtung und damit des Bondkopfes quer zur Drahtrichtung in der Bondebene bei auf dem verschweißten Draht einer hergestellten Bondverbindung stehendem Bondkeil (Wedge) durch Aufbringung einer Prüfkraft ein Schertest mit der hergestellten Verbindung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (5) des Bondkopfes torsionsfrei vertikal beweglich geführt in einer Lagereinheit (2) gelagert ist, welche über mindestens eine Biegezone (3) mit der Haupthalterungseinrichtung (1) verbunden ist, dass die Biegezone (3) mit einer Dehnungsmesseinrichtung (4) versehen ist, die die wirkliche Verschiebung der Bondkeilspitze (9) und damit die wirkliche Scherkraft misst, und dass der Ultraschallbonder eine Auswertungseinrichtung zum Vergleichen der gemessenen Scherkraft mit einer für die Festigkeit der Drahtbondverbindung charakteristischen Scherkraft aufweist.An ultrasonic bonder for making a wire bond between a wire and a substrate having a bonding head with a bonding tool which is excitable by a transducer attached thereto to ultrasonic vibrations, and a movable by means of a drive main support means on which the bonding head is mounted, wherein by movement of the main support means and thus the bonding head transversely to the wire direction in the bonding plane in standing on the welded wire of a manufactured bond bond wedge by applying a Testing force a shear test is carried out with the compound produced, characterized in that the transducer ( 5 ) of the bond head torsion-free vertically movably guided in a storage unit ( 2 ), which has at least one bending zone ( 3 ) with the main support device ( 1 ), that the bending zone ( 3 ) with a strain gauge ( 4 ), which is the actual displacement of the bonding wedge tip ( 9 ) and thus measures the actual shear force, and that the ultrasonic bonder has an evaluation device for comparing the measured shear force with a shear force characteristic of the strength of the wire bond connection. Ultraschallbonder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (5) über ein Aufhängungssystem (18) in der Lagereinheit (2) gelagert ist.Ultrasonic bonder according to claim 1, characterized in that the transducer ( 5 ) via a suspension system ( 18 ) in the storage unit ( 2 ) is stored. Ultraschallbonder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufhängungssystem (18) ein doppeltes Aufhängungssystem ist.Ultrasonic bonder according to claim 2, characterized in that the suspension system ( 18 ) is a double suspension system. Ultraschallbonder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (5) mit Hilfe von unteren und oberen Querlenkern (14, 13) gelenkig an zwei Längsstreben (12) gelagert ist, welche wiederum über obere und untere Querlenker (15, 16) gelenkig an der Lagereinheit (2) gelagert sind.Ultrasonic bonder according to claim 3, characterized in that the transducer ( 5 ) with the help of lower and upper wishbones ( 14 . 13 ) hinged to two longitudinal struts ( 12 ), which in turn via upper and lower wishbones ( 15 . 16 ) hinged to the bearing unit ( 2 ) are stored. Ultraschallbonder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit Mitteln zur Durchführung eines Pulltests versehen ist.Ultrasonic bonder according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with means for performing a pull test. Ultraschallbonder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Durchführung eines Pulltests eine Drahtklemmeinrichtung, eine Einrichtung zum Ziehen des Bondkopfes mit Drahtklemmeinrichtung nach oben und eine Einrichtung zum Messen der Relativbewegung zwischen der Haupthalterungseinrichtung (1) und der Bondkopfbefestigung aufweist.An ultrasonic bonder according to claim 5, characterized in that said means for performing a pull test comprises wire clamp means, means for pulling up the wire-clamped bond head and means for measuring relative movement between said main support means (16). 1 ) and the bonding head attachment. Ultraschallbonder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieheinrichtung vom Z-Achsen-Antrieb der Haupthalterungseinrichtung (1) gebildet ist.Ultrasonic bonder according to claim 6, characterized in that the pulling device is driven by the Z-axis drive of the main support device ( 1 ) is formed. Ultraschallbonder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Messen der Relativbewegung ein am Wandler (5) angeordnetes Messelement (11) aufweist, dessen Relativbewegung zur Lagereinheit (2) des Wandlers (5) gemessen wird.Ultrasonic bonder according to claim 6 or 7, characterized in that the device for measuring the relative movement of a transducer ( 5 ) arranged measuring element ( 11 ), whose relative movement to the bearing unit ( 2 ) of the converter ( 5 ) is measured.
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