DE102019126644A1 - Bond head, wire bonder with such and method using such - Google Patents

Bond head, wire bonder with such and method using such Download PDF

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Bernhard Czerny
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Abstract

Bondkopf eines Ultraschall-Drahtbonders, wobei der Bondkopf eine Bondmittel-Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Bondmittels, insbesondere Bonddrahtes, - stiftes oder -bändchens, ein Bondwerkzeug mit zugeordnetem Bondwerkzeug-Antrieb zum Aufdrücken des Bondmittels auf eine Bondfläche mit vorbestimmter Andruckkraft und einen Ultraschall-Transducer zum Beaufschlagen des Bondwerkzeugs mit dem zugeführten Bondmittel mit Ultraschallschwingungen mit vorbestimmter Frequenz bzw. vorbestimmtem Frequenzspektrum und vorbestimmter Schwingungsrichtung zum Herstellen einer Reibschweißverbindung des Bondmittels mit der Bondfläche umfasst, wobei das Bondwerkzeug als Bond-Klemmhalter mit zwei derartig konfigurierten Klemmbacken ausgebildet ist, dass das Bondmittel von dem Klemmbacken festgehalten und auf die Bondfläche gedrückt werden kann, das Bondwerkzeug einen Aktuator zum aktiven Zusammenführen oder Auseinanderziehen der Klemmbacken derart aufweist, dass das Bondmittel im zusammengeführten Zustand festgehalten, im auseinandergezogenen Zustand aber freigegeben ist, und das Bondwerkzeug derart ausgebildet ist, dass es im Betrieb des Ultraschall-Transducers im Wesentlichen in Resonanz mit diesem schwingt.Bondhead of an ultrasonic wire bonder, the bondhead having a bonding agent feed device for feeding a bonding agent, in particular bonding wire, pin or ribbon, a bonding tool with an associated bonding tool drive for pressing the bonding agent onto a bonding surface with a predetermined pressure force and an ultrasonic transducer for Applying the bonding tool with the supplied bonding agent with ultrasonic vibrations with a predetermined frequency or predetermined frequency spectrum and predetermined vibration direction for producing a friction weld connection of the bonding agent with the bonding surface, wherein the bonding tool is designed as a bond clamp holder with two clamping jaws configured in such a way that the bonding agent can Clamping jaws can be held and pressed onto the bonding surface, the bonding tool has an actuator for actively bringing the clamping jaws together or pulling them apart in such a way that the bonding agent is in the brought together state is held, but released in the pulled apart state, and the bonding tool is designed such that it oscillates essentially in resonance with the ultrasonic transducer when it is in operation.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bondkopf eines Drahtbonders, ein Verfahren zur Herstellung einer Drahtbondverbindung sowie einen Drahtbonder.The invention relates to a bond head of a wire bonder, a method for producing a wire bond connection and a wire bonder.

Bondverbindungen verschiedener Art werden massenhaft in einer unübersehbaren Vielzahl von elektronischen Geräten aller Art und auch zur Realisierung von Elektronik-Komponenten in vielen anderen Industriebereichen, etwa dem Maschinenbau, der Automobilindustrie und der Haushaltgeräteindustrie, eingesetzt.Bond connections of various types are used en masse in a vast number of electronic devices of all types and also for the realization of electronic components in many other industrial areas, such as mechanical engineering, the automotive industry and the household appliance industry.

Eines der am weitesten entwickelten und verbreiteten Bondverfahren ist das Ultraschall-Drahtbonden („Wedge Bonding“), das im Grunde eine Mikro-Reibschweißtechnik darstellt. Hierbei wird - wie beispielsweise in der US 4 619 397 beschrieben - ein Aluminiumdraht in Kontakt mit einer Substratfläche, mit der er stoffschlüssig zu verbinden ist, durch einen Ultraschallwandler einer schnellen Schwingung unterzogen und gleichzeitig auf die Oberfläche angedrückt. Unter der Einwirkung der Druckkraft (Bondkraft) und der Schwingungsenergie (Bondenergie) wird eine auf der Oberfläche befindliche Oxidschicht aufgebrochen und unter starker Verformung eine stoffschlüssige Grenzschichtverbindung hergestellt.One of the most widely developed and widespread bonding processes is ultrasonic wire bonding (“wedge bonding”), which is basically a micro friction welding technique. Here - as for example in the U.S. 4,619,397 described - an aluminum wire in contact with a substrate surface, with which it is to be firmly connected, subjected to a fast oscillation by an ultrasonic transducer and at the same time pressed onto the surface. Under the influence of the pressure force (bond force) and the vibration energy (bond energy), an oxide layer on the surface is broken up and a bonded boundary layer connection is established under severe deformation.

Bei diesem Verfahren wird jeweils ein Bondkopf genutzt, der eine Bondmittel-Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Bondmittels, insbesondere Bonddrahtes, - stiftes oder -bändchens, ein Bondwerkzeug mit zugeordnetem Bondwerkzeug-Antrieb zum Aufdrücken des Bondmittels auf eine Bondfläche mit vorbestimmter Andruckkraft und einen Ultraschall-Transducer zum Beaufschlagen des Bondwerkzeugs mit dem zugeführten Bondmittel mit Ultraschallschwingungen zum Herstellen einer Reibschweißverbindung des Bondmittels mit der Bondfläche umfasst.In this method, a bond head is used in each case, which has a bonding agent feed device for feeding a bonding agent, in particular a bonding wire, pin or ribbon, a bonding tool with an associated bonding tool drive for pressing the bonding agent onto a bonding surface with a predetermined pressure, and an ultrasonic transducer for subjecting the bonding tool to the supplied bonding agent with ultrasonic vibrations for producing a friction weld connection of the bonding agent with the bonding surface.

Das Bondwerkzeug ist hierbei üblicherweise ein sogenannter Bondkeil (Wedge), der mit seiner Stirnfläche das Bondmittel auf die Bondfläche andrückt und die Ultraschallschwingungen auf das Bondmittel überträgt.The bonding tool here is usually a so-called bonding wedge, which presses the bonding agent onto the bonding surface with its end face and transmits the ultrasonic vibrations to the bonding agent.

In der Vergangenheit wurden zur Herstellung solcher Verbindungen Drähte mit kreisförmigem Querschnitt, applikations-abhängig insbesondere aus Gold oder Aluminium, eingesetzt. In den letzten Jahren hat sich der Anwendungsbereich der genannten Verfahren wesentlich erweitert, insbesondere in die Bereiche der Leistungselektronik und der Batterietechnik. In diesen Anwendungsfeldern sind typischerweise über die Leiter-Verbindungen wesentlich höhere Ströme zu übertragen als mit Bonddrähten in den früher dominierenden Anwendungen bei der Verdrahtung von Logik- und Speicherschaltungen und anderen Komponenten der Signalelektronik. Hierfür sind wesentlich höhere Leiterquerschnitte erforderlich; auch besser leitfähige Materialien wie Kupfer werden zunehmend eingesetzt.In the past, wires with a circular cross-section, in particular made of gold or aluminum, depending on the application, were used to produce such connections. In the last few years, the application range of the processes mentioned has expanded significantly, especially in the areas of power electronics and battery technology. In these fields of application, much higher currents are typically to be transmitted via the conductor connections than with bonding wires in the previously dominant applications for wiring logic and memory circuits and other components of signal electronics. Much larger conductor cross-sections are required for this; more conductive materials such as copper are also increasingly being used.

Beim Einsatz von Bondmitteln mit großem Querschnitt oder größerer Härte (beispielsweise Kupferdraht) ist zum Andrücken mittels eines Wedges eine relativ hohe Andruckkraft (Bondkraft) erforderlich. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass eine solch hohe Bondkraft zu Bondverbindungen mit ungenügender Qualität oder zu Beschädigungen des die Bondfläche aufweisenden Substrats führen kann.When using bonding agents with a large cross-section or greater hardness (for example copper wire), a relatively high pressure force (bonding force) is required for pressing with a wedge. It has been shown in practice that such a high bond force can lead to bond connections of unsatisfactory quality or to damage to the substrate having the bond area.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Bondkopf mit einem Bondwerkzeug bereitzustellen, welches diese Nachteile beheben kann. Des Weiteren soll ein entsprechendes Bondverfahren sowie ein entsprechender Drahtbonder bereitgestellt werden.The invention is therefore based on the object of providing an improved bond head with a bonding tool which can eliminate these disadvantages. Furthermore, a corresponding bonding method and a corresponding wire bonder should be provided.

Diese Aufgabe wird in ihrem Vorrichtungsaspekt durch einen Bondkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In ihrem Verfahrensaspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved in its device aspect by a bond head with the features of claim 1. In its method aspect, the object is achieved by a method having the features of claim 13. Appropriate configurations are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, auch bei härteren Bondmitteln oder solchen mit größerem Querschnitt mit moderaten Bondkräften zu arbeiten. Dies erfordert, als nächsten Schritt, ein Abgehen von dem bisherigen Konzept, das Bondmittel allein durch das Andrücken mittels einer im Wesentlichen parallel zur Bondfläche ausgerichteten Andruckfläche auf der Bondfläche festzuhalten. Weiterhin führt dies zu dem Gedanken, den Bondkopf anstelle eines einfachen Wedges mit einem Bondwerkzeug auszustatten, welches das Bondmittel mindestens teilweise umschließt und - neben einer verträglichen Andruckkraft - auch durch diese Umschließung in korrekter Positionierung auf der Bondfläche hält.The invention includes the idea of working with moderate bonding forces even with harder bonding agents or those with a larger cross section. As the next step, this requires a departure from the previous concept of holding the bonding agent on the bonding surface solely by pressing it on by means of a pressure surface that is essentially aligned parallel to the bonding surface. Furthermore, this leads to the idea of equipping the bond head with a bonding tool instead of a simple wedge, which at least partially encloses the bonding agent and - in addition to a compatible pressure force - also holds it in the correct position on the bonding surface through this enclosure.

Speziell wird vorgeschlagen, das Bondwerkzeug als Bond-Klemmhalter mit zwei derartig konfigurierten Klemmbacken auszuführen, dass das Bondmittel von dem Klemmbacken festgehalten und auf die Bondfläche gedrückt werden kann, und dem Bondwerkzeug einen Aktuator zum aktiven Zusammenführen oder Auseinanderziehen der Klemmbacken zuzuordnen, dass das Bondmittel im zusammengeführten Zustand festgehalten, im auseinandergezogenen Zustand aber freigegeben ist.Specifically, it is proposed that the bonding tool be designed as a bond clamp holder with two clamping jaws configured in such a way that the bonding agent can be held by the clamping jaw and pressed onto the bonding surface, and that the bonding tool is assigned an actuator for actively bringing the clamping jaws together or pulling them apart so that the bonding agent is in the in the merged state, but released in the extended state.

Insbesondere wird das Verfahren in Resonanz ausgeführt, es können aber auch gewisse Verschiebungen gegenüber dem Resonanzzustand bewusst herbeigeführt werden.In particular, the method is carried out in resonance, but certain shifts in relation to the resonance state can also be deliberately brought about.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schwingungserzeuger im Zusammenwirken mit dem Klemmhalter derart ausgebildet, dass der zu prüfenden Drahtbondverbindung eine im Wesentlichen parallel zur Ebene der Verbindungsstelle auf dem Bauelement gerichtete Wechselbelastung aufgeprägt wird. Weiterhin ist vorteilhafterweise der Schwingungserzeuger zu einem Betrieb im Frequenzbereich zwischen 20 kHz und 80 kHz ausgebildet.In an advantageous embodiment, the vibration generator is designed in cooperation with the clamp holder in such a way that the wire bond connection to be tested is impressed with an alternating load directed essentially parallel to the plane of the connection point on the component. Furthermore, the vibration generator is advantageously designed to operate in the frequency range between 20 kHz and 80 kHz.

In vorteilhaften Ausführungen weist der Schwingungserzeuger Frequenz-Einstellmittel zur Einstellung der Schwingungsfrequenz und/oder Amplituden-Einstellmittel zum Einstellen der Schwingungsamplitude, insbesondere eines Resonanzzustandes mit dem Bond-Klemmhalter, auf.In advantageous embodiments, the oscillation generator has frequency setting means for setting the oscillation frequency and / or amplitude setting means for setting the oscillation amplitude, in particular a resonance state with the bond clamp holder.

Ein Bondkopf mit einem derart gestalteten Bondwerkzeug ermöglicht nicht nur die Handhabung von quasi-endlosen Bonddrähten oder -bändchen beim herkömmlichen Ultraschallbonden ohne Anwendung übermäßig großer Andruckkräfte. Er ermöglicht zudem ein flexibleres Zusammenspiel mit der Bondmittel-Zuführeinrichtung insofern, als der Bond-Klemmhalter zugleich das entscheidende Mittel zur Positionierung des Bondmittels beim Bondvorgang darstellen kann. Des Weiteren ermöglicht der vorgeschlagene Bondkopf (bei Einsatz einer geeigneten Bondmittel-Zuführeinrichtung) das Bonden mit „diskreten“ Bondmitteln, insbesondere Drahtstiften.A bonding head with a bonding tool designed in this way not only enables the handling of quasi-endless bonding wires or ribbons in conventional ultrasonic bonding without the use of excessively large pressure forces. It also enables a more flexible interaction with the bonding agent feed device in that the bond clamp holder can at the same time represent the decisive means for positioning the bonding agent during the bonding process. Furthermore, the proposed bond head (when using a suitable bonding agent feed device) enables bonding with “discrete” bonding agents, in particular wire pins.

Der vorgeschlagene Bondkopf ermöglicht somit nicht nur das Bonden von Bondmitteln mit großem Querschnitt und/oder hoher Materialhärte unter Einhaltung höchster Qualitätsstandards, sondern erschließt den an sich bekannten Drahtbondtechniken auch neue Anwendungsfelder.The proposed bond head thus not only enables bonding means with a large cross section and / or high material hardness while maintaining the highest quality standards, but also opens up new fields of application for the wire bonding techniques known per se.

In einer bevorzugten Ausführung ist die geometrische Konfiguration der Klemmbacken derart auf die Querschnittsgestalt des Bondmittels abgestimmt, dass bei zusammengeführten Klemmbacken eine vorbestimmte Andruckkraftkomponente, insbesondere die gesamte vom Bondwerkzeug-Antrieb erzeugte Bondkraft, in Richtung auf die Bondfläche übertragen wird. Dies ermöglicht eine präzise Kontrolle der zwischen Bondmittel und Bondfläche wirkenden Bondkraft und somit eine genaue Steuerung des Bondvorganges.In a preferred embodiment, the geometric configuration of the clamping jaws is matched to the cross-sectional shape of the bonding agent in such a way that when the clamping jaws are brought together, a predetermined pressure force component, in particular the entire bonding force generated by the bonding tool drive, is transmitted in the direction of the bonding surface. This enables a precise control of the bonding force acting between the bonding agent and the bonding surface and thus a precise control of the bonding process.

In einer Ausgestaltung dieser Ausführung hat mindestens eine Klemmbacke des Bond-Klemmhalters eine Andruckfläche mit einer Neigung im Bereich zwischen 45° und 90°, insbesondere von 90°, bezüglich der Wirkungsrichtung des Bondwerkzeugs. In einer anderen Ausgestaltung hat mindestens einer der Klemmbacken des Bond-Klemmhalters an einer dem Bondmittel im Gebrauchszustand zugewandten Innenfläche ein sägezahnförmiges Profil oder eine aufgeraute Kontaktfläche. Des Weiteren ist bevorzugt, dass mindestens eine Klemmbacke des Bond-Klemmhalters eine dem Bondmittel zugewandte konkav gekrümmte Innenfläche hat. Es versteht sich, dass auch beide Klemmbacken in der vorab genannten Weise ausgestaltet sein können.In one embodiment of this embodiment, at least one clamping jaw of the bonding clamp holder has a pressure surface with an inclination in the range between 45 ° and 90 °, in particular 90 °, with respect to the direction of action of the bonding tool. In another embodiment, at least one of the clamping jaws of the bond clamp holder has a sawtooth-shaped profile or a roughened contact surface on an inner surface facing the bonding means in the state of use. Furthermore, it is preferred that at least one clamping jaw of the bond clamp holder has a concavely curved inner surface facing the bonding means. It goes without saying that both clamping jaws can also be designed in the aforementioned manner.

In einer weiteren Ausführung hat der Bond-Klemmhalter eine in Wirkungsrichtung des Bondwerkzeugs langgestreckte Grundform, also gewissermaßen eine „Pinzetten-Form“. Dies bietet ein weitgehend freies Sichtfeld auf die Bondstelle und ihre Umgebung und erleichtert somit eine optische Überwachung des Bondvorganges. Grundsätzlich liegt aber auch ein Bondkopf mit einem eher kompakten Bond-Klemmhalter im Rahmen der Erfindung.In a further embodiment, the bond clamp holder has a basic shape which is elongated in the direction of action of the bonding tool, that is to say a “tweezer shape”, so to speak. This offers a largely free field of view of the bond point and its surroundings and thus facilitates optical monitoring of the bond process. In principle, however, a bond head with a rather compact bond clamp holder is also within the scope of the invention.

Um den Bondkopf in verschiedenen Anwendungsbereichen flexibel mit unterschiedlichen Bondmitteln einsetzen zu können, sind in weiteren Ausführungen dem Bond-Klemmhalter Querschnitts-Einstellmittel zur Anpassung an Bondmittel mit unterschiedlichen Abmessungen und/oder unterschiedlicher Querschnittsgestalt und/oder Klemmpunkt-Einstellmittel zur Einstellung des Klemmpunktes am Bondmittel zugeordnet.In order to be able to use the bondhead flexibly with different bonding agents in different areas of application, cross-section setting means for adapting to bonding means with different dimensions and / or different cross-sectional shape and / or clamping point setting means for setting the clamping point on the bonding agent are assigned to the bond clamp holder .

Der vorstehend erwähnte Aktuator kann ein doppelt-wirkendes Element sein, welches sowohl ein aktives Zusammenführen als auch ein aktives Auseinanderziehen der Klemmbacken bewirkt.The above-mentioned actuator can be a double-acting element which brings about both an active bringing together and an active pulling apart of the clamping jaws.

In einer alternativen Ausführung ist der Aktuator als einfach wirkendes Element ausgeführt, aber mindestens eine der Klemmbacken des Bond-Klemmhalters durch ihr Material und ihre Form zu einer Gegenwirkung gegen den Aktuator ausgebildet. Jene Klemmbacke (oder beide Klemmbacken gemeinsam) bewirkt/ bewirken mithin ein passives Auseinanderziehen der Klemmbacken gegen die Wirkung eines diese zusammenführenden Aktuators oder zum passiven Zusammenführen der Klemmbacken gegen die Wirkung eines diese auseinanderziehenden Aktuators. Eine weitere alternative Ausgestaltung besteht darin, dass den Klemmbacken ein der Wirkung des Aktuators entgegenwirkendes Rückstellelement, insbesondere eine Rückstellfeder, zugeordnet ist.In an alternative embodiment, the actuator is designed as a single-acting element, but at least one of the clamping jaws of the bond clamp holder is designed to counteract the actuator due to its material and its shape. That clamping jaw (or both clamping jaws together) therefore causes / effect a passive pulling apart of the clamping jaws against the action of an actuator bringing them together or for passive bringing together of the clamping jaws against the action of an actuator pulling them apart. A further alternative embodiment consists in that the clamping jaws are assigned a restoring element, in particular a restoring spring, which counteracts the action of the actuator.

Insbesondere kann der Bond-Klemmhalter derart aufgebaut sein, dass der Aktuator (der Spreiz- oder Schließmechanismus) nur während des Spreizens oder Schließens an das Tool greift, es aber während der Ultraschall-Einwirkung, also während eines Bondvorganges, nicht berührt. Das macht nämlich die Einhaltung der Resonanzbedingung während des Bondens viel einfacher. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des eigentlichen Klemmhalters, der relativ starkem Verschleiß unterliegt und häufig gewechselt werden muss.In particular, the bond clamp holder can be constructed in such a way that the actuator (the spreading or closing mechanism) only engages the tool during spreading or closing, but does not touch it during the action of ultrasound, i.e. during a bonding process. This makes it much easier to comply with the resonance condition during bonding. This enables a particularly simple and inexpensive production of the actual clamp holder, which is subject to relatively heavy wear and has to be changed frequently.

Als Aktuator des Bond-Klemmhalters eignet sich ein elektrostriktiver oder elektromagnetischer Aktuator mit einem Ansteuer-Eingang, der mit einer, insbesondere extern vom Bondkopf vorgesehenen, Ansteuereinheit verbindbar ist. Es versteht sich, dass die Ansteuereinheit grundsätzlich auch direkt dem Bondkopf zugeordnet sein kann.An electrostrictive or electromagnetic actuator with a control input that can be connected to a control unit, in particular provided externally from the bondhead, is suitable as the actuator of the bond clamp holder. It goes without saying that the control unit can in principle also be assigned directly to the bondhead.

In einer weiteren Ausgestaltung sind dem Aktuator Klemmkraft-Einstellmittel zur Einstellung der Klemmkraft der Klemmbacken zugeordnet. Neben den weiter oben erwähnten Einstellmitteln ermöglichen auch die Klemmkraft-Einstellmittel eine Anpassung an verschiedenartige Bondmittel, insbesondere hinsichtlich deren Steifigkeit, und auch an besondere Anforderungen bei der Feinpositionierung des Bondmittels bezüglich der Bondfläche. Sofern auch die Klemmkraft-Einstellmittel extern vom Bondkopf vorgesehen sind, umfasst der Bondkopf selbst zumindest den Ansteuer-Eingang des elektrostriktiven oder elektromagnetischen Aktuators.In a further embodiment, clamping force adjusting means for adjusting the clamping force of the clamping jaws are assigned to the actuator. In addition to the setting means mentioned above, the clamping force setting means also enable adaptation to different types of bonding means, in particular with regard to their rigidity, and also to special requirements in the fine positioning of the bonding means with respect to the bonding surface. If the clamping force setting means are also provided externally from the bondhead, the bondhead itself comprises at least the control input of the electrostrictive or electromagnetic actuator.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von herkömmlichen Drahtbondverfahren prinzipiell dadurch, dass das Bondmittel durch das Bondwerkzeug nicht nur einfach auf die Bondfläche angedrückt, sondern hierzu erfasst und geführt wird, und dass es nach dem Bondvorgang entsprechend wieder freigegeben werden muss. Insgesamt umfasst das Verfahren also speziell die Schritte: Zuführen eines Bondmittels auf oder über die Bondfläche, klemmendes Erfassen des Bondmittels mit dem Bond-Klemmhalter und Aufdrücken des Bondmittels auf die Bondfläche, Aktivieren des Ultraschall-Transducer zum Beaufschlagen des Bondwerkzeugs mit dem zugeführten Bondmittel mit Ultraschallschwingungen zum Herstellen einer Reibschweißverbindung des Bondmittels mit der Bondfläche, Freigeben des Bondmittels aus dem Bond-Klemmhalter.The method according to the invention differs in principle from conventional wire bonding methods in that the bonding agent is not only simply pressed onto the bonding surface by the bonding tool, but is also grasped and guided for this purpose, and it has to be released again accordingly after the bonding process. Overall, the method thus specifically comprises the following steps: feeding a bonding agent onto or over the bonding surface, gripping the bonding agent with the bonding clamp holder and pressing the bonding agent onto the bonding surface, activating the ultrasonic transducer for applying the bonding agent to the bonding tool with ultrasonic vibrations for producing a friction weld connection of the bonding agent to the bonding surface, releasing the bonding agent from the bond clamp holder.

In einer Ausgestaltung dieses Verfahrens ist vorgesehen, dass das Bondmittel nach dem Zuführen zwischen den geöffneten Klemmbacken des Bond-Klemmhalters positioniert wird und diese mit dem Bondmittel dazwischen zusammengeführt werden, der Bond-Klemmhalter mit zusammengeführten Klemmbacken durch den zugeordneten Antrieb in Richtung auf die Bondfläche gedrückt wird und nach dem Erzeugen der Reibschweißverbindung die Klemmbacken des Bond-Klemmhalters auseinandergezogen werden und der zugeordnete Antrieb deaktiviert wird.In one embodiment of this method, it is provided that the bonding agent is positioned between the opened clamping jaws of the bond clamping holder after being fed and these are brought together with the bonding agent in between, the bond clamping holder with the clamping jaws brought together is pressed in the direction of the bonding surface by the associated drive and after the friction-welded connection has been produced, the clamping jaws of the bond clamp holder are pulled apart and the associated drive is deactivated.

Die Erfindung umfasst letztlich auch Drahtbonder- insbesondere Ultraschall-Drahtbonder oder Laserbonder mit dem vorgenannten Aufbau. Es kann sich hierbei um einen stationären Drahtbonder mit grundsätzlich bekannter Konstruktion handeln, dem die zu bondenden Bauelemente zugeführt werden. Weiterhin ist aber der Einsatz des vorgeschlagenen Bondkopfes auch in einem mobilen, also hand- oder robotergeführten Bondgerät möglich. Beim letztgenannten neuartigen Typ von Drahtbondern entfaltet der Bond-Klemmhalter als Kernstück des neuen Konzeptes seine Vorteile hinsichtlich der präzisen Positionierung des Bondmittels in besonders augenfälliger Weise.The invention ultimately also includes wire bonders, in particular ultrasonic wire bonders or laser bonders, with the aforementioned structure. This can be a stationary wire bonder with a fundamentally known construction to which the components to be bonded are fed. Furthermore, the proposed bond head can also be used in a mobile, that is to say hand-operated or robot-operated bond device. In the case of the last-mentioned new type of wire bond, the bond clamp holder as the core of the new concept unfolds its advantages with regard to the precise positioning of the bonding agent in a particularly obvious manner.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von diesen zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Bondkopfes in Art eines Blockschaltbildes;
  • 2A und 2B zwei alternative Ausführungen eines Bond-Klemmhalters eines erfindungsgemäßen Bondkopfes;
  • 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bondkopfes in Art eines Blockschaltbildes.
Advantages and expediencies of the invention also emerge from the dependent claims and the following description of exemplary embodiments on the basis of the figures. Of these show:
  • 1 a schematic representation of a bondhead in the manner of a block diagram;
  • 2A and 2 B two alternative versions of a bond clamp holder of a bond head according to the invention;
  • 3 a schematic representation of a bondhead according to the invention in the form of a block diagram.

1 zeigt schematisch, als wesentlichen Bestandteil eines Drahtbonders 1, einen Bondkopf 3, in dem ein Bondwerkzeug 5 in Wirkverbindung mit einem Bondwerkzeug-Antrieb 7 und einem Ultraschall-Transducer 9 beweglich gehaltert ist. Der Bondkopf 3 umfasst des Weiteren eine Bondmittel-Zuführeinrichtung 11, aus der ein Bondmittel (etwa ein Bonddraht oder -bändchen) 13 auf eine Bondfläche 15 unter das Bondwerkzeug 5 zugeführt wird. 1 shows schematically, as an essential part of a wire bonder 1 , a bondhead 3 in which a bonding tool 5 in operative connection with a bonding tool drive 7th and an ultrasonic transducer 9 is movably supported. The bondhead 3 further comprises a bonding agent feed device 11 from which a bonding agent (such as a bonding wire or ribbon) 13th on a bond area 15th under the bonding tool 5 is fed.

In der Praxis umfasst ein Bondkopf weitere wichtige Komponenten, etwa eine Abschneidvorrichtung für das Bondmittel nach Ausführung der Bondverbindung sowie Sensorik- und Steuerkomponenten. Diese sind aber hier fortgelassen, weil sie für die Erläuterung der Erfindung nicht wesentlich sind.In practice, a bondhead includes other important components, such as a cutting device for the bonding agent after the bond has been made, as well as sensor and control components. However, these are omitted here because they are not essential for the explanation of the invention.

Zur Ausführung eines Bondvorganges wird üblicherweise aus der Bondmittel-Zuführeinrichtung 11 eine vorbestimmte Länge Bondmittel auf die Bondfläche 15 zugeführt und der Bondwerkzeug-Antrieb 7 derart aktiviert, dass er das Bondwerkzeug 5 mit vorbestimmter Bondkraft auf die Oberseite des Bondmittels 13 und somit zugleich dieses auf die Bondfläche 15 andrückt.In order to carry out a bonding process, the bonding agent feed device is usually used 11 a predetermined length of bonding agent on the bonding surface 15th and the bonding tool drive 7th activated so that he the bonding tool 5 with a predetermined bond force on the upper side of the bonding agent 13th and thus at the same time this on the bond area 15th presses.

Danach wird der Ultraschall-Transducer 9 aktiviert und versetzt das Bondwerkzeug 5 in Schwingungen mit Ultraschallfrequenz, wodurch dieses unter gleichzeitiger Einwirkung der durch den Antrieb 7 bereitgestellten Bondkraft, eine Reibschweißverbindung zwischen der Unterseite des Bondmittels 13 und der Bondfläche 15 herstellt.After that, the ultrasound transducer 9 activates and relocates the bond tool 5 in vibrations with ultrasonic frequency, whereby this under simultaneous action by the drive 7th provided bond force, a friction weld connection between the underside of the bonding agent 13th and the bond area 15th manufactures.

2A zeigt schematisch als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bondwerkzeugs einen pinzettenartig ausgeführten Bond-Klemmhalter 50 mit zwei Klemmbacken 51, 53, die an einem oberen (proximalen) Ende, dem (hier nicht gezeigten) Bondwerkzeug zugewandt, miteinander verbunden sind. Je nach konkreter Ausführung der Klemmbacken und ihres Verbindungsbereiches sind ihre freien Enden mehr oder weniger in Richtung aufeinander vorgespannt. 2A shows schematically as a first embodiment of a bonding tool according to the invention a tweezers-like bonding Clamp holder 50 with two clamping jaws 51 , 53 which are connected to one another at an upper (proximal) end facing the bonding tool (not shown here). Depending on the specific design of the clamping jaws and their connection area, their free ends are more or less biased towards one another.

Die Klemmbacken 51, 53 umgreifen einen Bonddraht 13 also entweder vermittels ihrer Federwirkung eng und halten ihn fest, oder sie haben im Ruhezustand einen gewissen Abstand zwischen sich und auch zum Umfang des Bonddrahtes. Demgemäß ist ein Aktuator 55 zwischen den Klemmbacken 51, 53 entweder zum Zusammenführen der Klemmbacken zum Ergreifen des Bonddrahtes 13 oder zum Auseinanderdrücken der Klemmbacken zum Freigeben des Bonddrahtes ausgeführt.The jaws 51 , 53 grip around a bond wire 13th So either by means of their spring action tightly and hold it tight, or they have a certain distance between them and also to the circumference of the bonding wire in the resting state. Accordingly, an actuator is 55 between the jaws 51 , 53 either to bring the jaws together to grip the bond wire 13th or designed to push the clamping jaws apart to release the bonding wire.

Die unteren Enden 51a, 53a der Klemmbacken sind verdickt ausgeführt und bilden jeweils eine Andruckfläche 51b, 53b aus, die im den Bonddraht 13 umschließenden Zustand des Bond-Klemmhalters 50 auf der Oberseite des Bonddrahtes liegen und die optimale Einleitung der vom Bondwerkzeug-Antrieb bereitgestellten Bondkraft in den Bonddraht gewährleisten.The lower ends 51a , 53a the clamping jaws are thickened and each form a pressure surface 51b , 53b off that im the bond wire 13th surrounding state of the bond clamp holder 50 lie on the top of the bonding wire and ensure the optimal introduction of the bonding force provided by the bonding tool drive into the bonding wire.

2B zeigt eine andere Ausführung eines erfindungsgemäßen Bond-Klemmhalters 50'. Dieser ist durch ein feststehendes erstes Teil 51', das im Hinblick auf seine Funktion auch als erste Klemmbacke bezeichnet werden kann, und ein hieran über ein Drehgelenk 52 schwenkbar angelenktes Teil 53' gebildet, welches als zweite Klemmbacke bezeichnet werden kann. 2 B shows another embodiment of a bond clamp holder according to the invention 50 ' . This is through a fixed first part 51 ' , which can also be referred to as the first clamping jaw in terms of its function, and one on this via a swivel joint 52 pivotable part 53 ' formed, which can be referred to as the second jaw.

Beispielhaft ist hier dargestellt, dass das distale Ende 51a' des feststehenden Teils 51' eine Andruckfläche 51b' sowie ein Sägezahnprofil 51c' aufweist, um ein hier als Bondmittel dienendes Bändchen 13' hinreichend sicher zu erfassen und zur Übertragung der Bondkraft auf das Bändchen beizutragen.It is shown here as an example that the distal end 51a ' of the fixed part 51 ' a pressure surface 51b ' as well as a sawtooth profile 51c ' has to a ribbon serving here as a bonding agent 13 ' to be grasped with sufficient certainty and to contribute to the transfer of the bond force to the ribbon.

Analog hierzu hat auch das distale Ende 53a' des schwenkbaren Teils 53' eine Andruckfläche 53b' und ein Sägezahnprofil 53c', die jeweils die gleiche Funktion wie die entsprechenden Abschnitte des feststehenden Teils 51' haben.The distal end is analogous to this 53a ' of the pivoting part 53 ' a pressure surface 53b ' and a sawtooth profile 53c ' each performing the same function as the corresponding sections of the fixed part 51 ' to have.

Bei dieser Ausführung werden das feststehende Teil und das schwenkbare Teil nicht aufgrund ihrer Form- bzw. Materialelastizität gegeneinander vorgespannt, sondern mittels einer Zugfeder 54'. Diese hat eine derartige Federkraft, dass das Bändchen 13' sicher zwischen den Sägezahnprofilen 51a' und 53a' an den Enden des feststehenden und beweglichen Teils 51', 53' gehalten wird.In this embodiment, the fixed part and the pivotable part are not biased against one another due to their elasticity of shape or material, but rather by means of a tension spring 54 ' . This has such a spring force that the ribbon 13 ' safely between the sawtooth profiles 51a ' and 53a ' at the ends of the fixed and movable part 51 ' , 53 ' is held.

Ein zwischen den beiden Teilen vorgesehener Aktuator 55' ist hier derart ausgebildet, dass er das bewegliche Teil 53' vom feststehenden Teil 51' derart wegdrücken kann, dass das Bändchen 13' vom Ende 53a' des beweglichen Teils 53' freigegeben wird.An actuator provided between the two parts 55 ' is designed here in such a way that it is the moving part 53 ' from the fixed part 51 ' can push away so that the ribbon 13 ' from the end 53a ' of the moving part 53 ' is released.

Zur Einstellung des im Schließzustand wirksamen Abstandes zwischen den Enden 51a' des feststehenden Teils 51' und 53a' des beweglichen Teils 53' ist hier eine Einstellschraube 56' vorgesehen. Diese wirkt somit als Querschnitts-Einstellmittel im Sinne der weiter oben gegebenen Erläuterungen.For setting the effective distance between the ends when closed 51a ' of the fixed part 51 ' and 53a ' of the moving part 53 ' here is an adjustment screw 56 ' intended. This thus acts as a cross-section adjustment means in the sense of the explanations given above.

3 zeigt, in Anlehnung an die oben erläuterte Darstellung in 1 und unter Nutzung gleicher Bezugsziffern für gleiche oder funktionsähnliche Komponenten, einen Bondkopf 3' mit einem Bond-Klemmhalter 5' als neuartige Ausführung des Bondwerkzeuges. Der hier mit Ziffer 5' bezeichnete Bond-Klemmhalter kann insbesondere eine der weiter oben unter Bezugnahme auf 2A und 2B erläuterten Ausführungen haben. 3 shows, based on the illustration in FIG 1 and using the same reference numbers for the same or functionally similar components, a bondhead 3 ' with a bond clamp holder 5 ' as a new type of bonding tool. The one here with a number 5 ' designated bond clamp holder can in particular one of the above with reference to 2A and 2 B have explained explanations.

Dem Bond-Klemmhalter 5' ist ein Aktuator 17, etwa ein Piezo-Aktuator oder elektromagnetischer Aktuator 17, zum Verstellen seiner Öffnungsweite zum Ergreifen bzw. Freigeben des Bondmittels 13 zugeordnet. Der Aktuator 17 ist über einen Ansteuer-Eingang 17a und eine Ansteuer-Leitung mit einer beispielsweise außerhalb des Bondkopfes platzierten Ansteuereinheit 19 verbunden, die die Öffnungs- und Schließbewegungen des Bond-Klemmhalters steuert. Über die Ansteuereinheit 19 lässt sich ggf. auch die vom Aktuator erzeugte Kraft und somit die Klemmkraft der Klemmbacken des Bond-Klemmhalters einstellen.The bond clamp holder 5 ' is an actuator 17th , such as a piezo actuator or electromagnetic actuator 17th , to adjust its opening width for gripping or releasing the bonding agent 13th assigned. The actuator 17th is via a control input 17a and a control line with a control unit placed outside the bondhead, for example 19th connected, which controls the opening and closing movements of the bond clamp holder. Via the control unit 19th If necessary, the force generated by the actuator and thus the clamping force of the clamping jaws of the bond clamp holder can also be adjusted.

Weiterhin sind dem Bond-Klemmhalter 5' Querschnitts-Einstellmittel 21 zur Anpassung der Klemmhalter-Öffnungsweite und ggf. Öffnungs-Querschnittsgestalt an Bondmittel mit unterschiedlichen Abmessungen und/oder unterschiedlicher Querschnittsgestalt zugeordnet. Die Querschnitts-Einstellmittel können - wie grundsätzlich auch die vorab erwähnten Klemmkraft-Einstellmittel - als rein mechanische Einstellmittel ausgeführt sein, sie können aber auch eine motorische Verstellung der Klemmbacken des Bond-Klemmhalters umfassen und dann Einstellungen/Verstellungen des Bond-Klemmhalters ohne manuelle Handhabung ermöglichen.Furthermore, the bond clamp holder 5 ' Cross-section adjustment means 21 for adapting the clamp holder opening width and possibly opening cross-sectional shape to bonding means with different dimensions and / or different cross-sectional shape assigned. The cross-section setting means can - as in principle also the aforementioned clamping force setting means - be designed as purely mechanical setting means, but they can also include a motorized adjustment of the clamping jaws of the bond clamp holder and then enable settings / adjustments of the bond clamp holder without manual handling .

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf diese Beispiele und die oben hervorgehobenen Aspekte beschränkt, sondern im Rahmen der anhängenden Ansprüche auch in vielgestaltigen Modifikationen und Kombinationen möglich.The implementation of the invention is not restricted to these examples and the aspects highlighted above, but rather also possible in many different modifications and combinations within the scope of the appended claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 4619397 [0003]US 4619397 [0003]

Claims (16)

Bondkopf eines Ultraschall-Drahtbonders, wobei der Bondkopf eine Bondmittel-Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Bondmittels, insbesondere Bonddrahtes, -stiftes oder -bändchens, ein Bondwerkzeug mit zugeordnetem Bondwerkzeug-Antrieb zum Aufdrücken des Bondmittels auf eine Bondfläche mit vorbestimmter Andruckkraft und einen Ultraschall-Transducer zum Beaufschlagen des Bondwerkzeugs mit dem zugeführten Bondmittel mit Ultraschallschwingungen mit vorbestimmter Frequenz bzw. vorbestimmtem Frequenzspektrum und vorbestimmter Schwingungsrichtung zum Herstellen einer Reibschweißverbindung des Bondmittels mit der Bondfläche umfasst, wobei das Bondwerkzeug als Bond-Klemmhalter mit zwei derartig konfigurierten Klemmbacken ausgebildet ist, dass das Bondmittel von dem Klemmbacken festgehalten und auf die Bondfläche gedrückt werden kann, das Bondwerkzeug einen Aktuator zum aktiven Zusammenführen oder Auseinanderziehen der Klemmbacken derart aufweist, dass das Bondmittel im zusammengeführten Zustand festgehalten, im auseinandergezogenen Zustand aber freigegeben ist, und das Bondwerkzeug insbesondere derart ausgebildet ist, dass es im Betrieb des Ultraschall-Transducers im Wesentlichen in Resonanz mit diesem schwingt.Bondhead of an ultrasonic wire bonder, the bondhead having a bonding agent feed device for feeding a bonding agent, in particular a bonding wire, pin or ribbon, a bonding tool with an associated bonding tool drive for pressing the bonding agent onto a bonding surface with a predetermined pressure force and an ultrasonic transducer for Applying the bonding tool with the supplied bonding agent with ultrasonic vibrations with a predetermined frequency or predetermined frequency spectrum and predetermined vibration direction for producing a friction weld connection of the bonding agent with the bonding surface, wherein the bonding tool is designed as a bond clamp holder with two clamping jaws configured in such a way that the bonding agent of the Clamping jaws can be held and pressed onto the bonding surface, the bonding tool has an actuator for actively bringing the clamping jaws together or pulling them apart in such a way that the bonding agent in the joined state f is retained, but released in the pulled apart state, and the bonding tool is designed in particular in such a way that it oscillates essentially in resonance with the ultrasonic transducer when it is in operation. Bondkopf nach Anspruch 1, wobei die geometrische Konfiguration der Klemmbacken des Bond-Klemmhalters derart auf die Querschnittsgestalt des Bondmittels abgestimmt ist, dass bei zusammengeführten Klemmbacken eine vorbestimmte Andruckkraftkomponente, insbesondere die gesamte vom Bondwerkzeug-Antrieb erzeugte Bondkraft, in Richtung auf die Bondfläche übertragen wird.Bondhead after Claim 1 The geometric configuration of the clamping jaws of the bond clamp holder is matched to the cross-sectional shape of the bonding agent in such a way that when the clamping jaws are brought together, a predetermined pressing force component, in particular the entire bonding force generated by the bonding tool drive, is transmitted in the direction of the bonding surface. Bondkopf nach Anspruch 2, wobei mindestens eine Klemmbacke des Bond-Klemmhalters eine Andruckfläche mit einer Neigung im Bereich zwischen 45° und 90°, insbesondere von 90°, bezüglich der Wirkungsrichtung des Bondwerkzeugs hat.Bondhead after Claim 2 , wherein at least one clamping jaw of the bond clamp holder has a pressure surface with an inclination in the range between 45 ° and 90 °, in particular 90 °, with respect to the direction of action of the bonding tool. Bondkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens einer der Klemmbacken des Bond-Klemmhalters an einer dem Bondmittel im Gebrauchszustand zugewandten Innenfläche ein sägezahnförmiges Profil oder eine aufgeraute Kontaktfläche oder eine konkav gekrümmte Innenfläche hat.Bondhead after Claim 1 or 2 wherein at least one of the clamping jaws of the bond clamp holder has a sawtooth-shaped profile or a roughened contact surface or a concavely curved inner surface on an inner surface facing the bonding means in the state of use. Bondkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bond-Klemmhalter eine in Wirkungsrichtung des Bondwerkzeugs langgestreckte Grundform hat.Bond head according to one of the preceding claims, wherein the bond clamp holder has a basic shape which is elongated in the direction of action of the bonding tool. Bondkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Klemmbacken des Bond-Klemmhalters durch ihr Material und ihre Form zu einer Gegenwirkung gegen den Aktuator, mithin zu einem passiven Auseinanderziehen der Klemmbacken gegen die Wirkung eines diese zusammenführenden Aktuators oder zum passiven Zusammenführen der Klemmbacken gegen die Wirkung eines diese auseinanderziehenden Aktuators, ausgebildet ist.Bond head according to one of the preceding claims, wherein at least one of the clamping jaws of the bond clamping holder by its material and its shape to a counteraction against the actuator, thus to a passive pulling apart of the clamping jaws against the action of an actuator bringing them together or to passively bring the clamping jaws together against the action of an actuator pulling them apart is formed. Bondkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei den Klemmbacken ein der Wirkung des Aktuators entgegenwirkendes Rückstellelement, insbesondere eine Rückstellfeder, zugeordnet ist.Bond head after one of the Claims 1 to 5 , wherein the clamping jaws are assigned a restoring element counteracting the action of the actuator, in particular a restoring spring. Bondkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem Bond-Klemmhalter Querschnitts-Einstellmittel zur Anpassung an Bondmittel mit unterschiedlichen Abmessungen und/oder unterschiedlicher Querschnittsgestalt und/oder Klemmpunkt-Einstellmittel zur Einstellung des Klemmpunktes am Bondmittel zugeordnet sind.Bond head according to one of the preceding claims, wherein cross-section setting means for adapting to bonding means with different dimensions and / or different cross-sectional shape and / or clamping point setting means for setting the clamping point on the bonding means are assigned to the bond clamp holder. Bondkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aktuator nur während des Zusammenführens und Auseinanderziehens der Klemmbacken in mechanischem Kontakt mit diesen steht, nicht aber während der Beaufschlagung mit Ultraschallschwingungen.Bond head according to one of the preceding claims, wherein the actuator is in mechanical contact with the clamping jaws only while the clamping jaws are brought together and pulled apart, but not during the application of ultrasonic vibrations. Bondkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aktuator als elektrostriktiver oder elektromagnetischer Aktuator mit einem Ansteuer-Eingang ausgebildet ist, der mit einer, insbesondere extern vom Bondkopf vorgesehenen, Ansteuereinheit verbindbar ist.Bondhead according to one of the preceding claims, wherein the actuator is designed as an electrostrictive or electromagnetic actuator with a control input which can be connected to a control unit, in particular provided externally from the bondhead. Bondkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem Aktuator Klemmkraft-Einstellmittel zur Einstellung der Klemmkraft der Klemmbacken zugeordnet sind.Bond head according to one of the preceding claims, wherein clamping force adjusting means for adjusting the clamping force of the clamping jaws are assigned to the actuator. Bondkopf nach Anspruch 8 und Anspruch 9, wobei die Klemmkraft-Einstellmittel den Ansteuer-Eingang des elektrostriktiven oder elektromagnetischen Aktuators umfassen.Bondhead after Claim 8 and Claim 9 wherein the clamping force setting means comprise the control input of the electrostrictive or electromagnetic actuator. Bondkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ultraschall-Transducer Frequenz-Einstellmittel zur Einstellung der Schwingungsfrequenz und/oder Amplituden-Einstellmittel zum Einstellen der Schwingungsamplitude, insbesondere eines Resonanzzustandes mit dem Bond-Klemmhalter, aufweist.Bond head according to one of the preceding claims, wherein the ultrasonic transducer has frequency setting means for setting the oscillation frequency and / or amplitude setting means for setting the oscillation amplitude, in particular a resonance state with the bond clamp holder. Verfahren zur Herstellung einer Drahtbondverbindung unter Einsatz eines Bondkopfes nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit den Schritten: Zuführen eines Bondmittels auf oder über die Bondfläche, klemmendes Erfassen des Bondmittels mit dem Bond-Klemmhalter und Aufdrücken des Bondmittels auf die Bondfläche, Aktivieren des Ultraschall-Transducers zum Beaufschlagen des Bondwerkzeugs mit dem zugeführten Bondmittel mit Ultraschallschwingungen zum Herstellen einer Reibschweißverbindung des Bondmittels mit der Bondfläche, derart, dass das Bondwerkzeug im Wesentlichen in Resonanz mit dem Ultraschall-Transducer schwingt, Freigeben des Bondmittels aus dem Bond-Klemmhalter.A method for producing a wire bond using a bond head according to one of the preceding claims, comprising the steps of: feeding a bonding agent onto or over the bonding surface, gripping the bonding agent with the bond clamp holder and pressing the bonding agent onto the bonding surface, Activation of the ultrasonic transducer to subject the bonding tool to the supplied bonding agent with ultrasonic vibrations to produce a friction weld connection of the bonding agent to the bonding surface such that the bonding tool essentially vibrates in resonance with the ultrasonic transducer, releasing the bonding agent from the bond holder. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bondmittel nach dem Zuführen zwischen den geöffneten Klemmbacken des Bond-Klemmhalters positioniert wird und diese mit dem Bondmittel dazwischen zusammengeführt werden, der Bond-Klemmhalter mit zusammengeführten Klemmbacken durch den zugeordneten Antrieb in Richtung auf die Bondfläche gedrückt wird und nach dem Erzeugen der Reibschweißverbindung die Klemmbacken des Bond-Klemmhalters auseinandergezogen werden und der zugeordnete Antrieb deaktiviert wird.Procedure according to Claim 14 , wherein the bonding agent is positioned between the opened clamping jaws of the bond clamping holder after being fed and these are brought together with the bonding agent in between, the bonding clamping holder with the clamping jaws brought together is pressed by the associated drive in the direction of the bonding surface and after the friction-welded connection has been produced the clamping jaws of the bond clamp holder are pulled apart and the associated drive is deactivated. Ultraschall-Drahtbonder, der einen Bondkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.Ultrasonic wire bonder that uses a bond head according to one of the Claims 1 to 13th having.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113552061A (en) * 2021-07-21 2021-10-26 安徽理工大学 Ultrasonic welding-adhesive bonding composite interface friction coefficient measurement and calculation method
CN114473178A (en) * 2022-03-08 2022-05-13 大连理工大学 Automatic wire-feeding friction stir material additive manufacturing machine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4619397A (en) * 1983-12-02 1986-10-28 Peter Urban Method of and apparatus for bonding an electrically conductive wire to bonding pads
DE4326478C2 (en) * 1993-07-13 2000-02-17 F&K Delvotec Bondtechnik Gmbh Bonding head for ultrasonic bonding
DE10207498A1 (en) * 1999-11-05 2003-09-11 Orthodyne Electronics Corp Ultrasonic wire bonder, useful e.g. in semiconductor manufacture, has flexible support formed from arcuate arm supports bonding tool, for flexible movement of bonding tool along z-axis direction
US7216794B2 (en) * 2005-06-09 2007-05-15 Texas Instruments Incorporated Bond capillary design for ribbon wire bonding

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4619397A (en) * 1983-12-02 1986-10-28 Peter Urban Method of and apparatus for bonding an electrically conductive wire to bonding pads
DE4326478C2 (en) * 1993-07-13 2000-02-17 F&K Delvotec Bondtechnik Gmbh Bonding head for ultrasonic bonding
DE10207498A1 (en) * 1999-11-05 2003-09-11 Orthodyne Electronics Corp Ultrasonic wire bonder, useful e.g. in semiconductor manufacture, has flexible support formed from arcuate arm supports bonding tool, for flexible movement of bonding tool along z-axis direction
US7216794B2 (en) * 2005-06-09 2007-05-15 Texas Instruments Incorporated Bond capillary design for ribbon wire bonding

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113552061A (en) * 2021-07-21 2021-10-26 安徽理工大学 Ultrasonic welding-adhesive bonding composite interface friction coefficient measurement and calculation method
CN113552061B (en) * 2021-07-21 2024-02-20 安徽理工大学 Ultrasonic welding-cementing composite interface friction coefficient measurement and calculation method
CN114473178A (en) * 2022-03-08 2022-05-13 大连理工大学 Automatic wire-feeding friction stir material additive manufacturing machine

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