DE19538396C1 - Antrieb für eine Fadenklammer - Google Patents

Antrieb für eine Fadenklammer

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Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Fadenklammer zum Bewegen von Bonddrähten gegenüber einem Bondwerkzeug, welches an einer Bondvorrichtung angeord­ net ist und mit dem der Bonddraht auf Bondflächen befestigt wird, wobei die Fadenklammer mit Magnetanordnungen in Form von Hubmagneten in Verbindung steht, die an der Bondvorrichtung befestigt sind.
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ist es erfor­ derlich, elektrische Verbindungen zwischen den Halbleiterchips und Leitbahnen auf Trägerelementen herzustellen, so daß die Trägerelemente in Leiterplatten oder dergleichen eingesetzt werden können. Bei vielen Halbleiterbauelementen wird diese elektrische Verbindung dadurch hergestellt, daß zwischen den auf dem Halbleiterchip befindlichen Bondinseln bzw. Bondpads und Kontaktflächen auf dem Trägerelement Drahtbrücken her­ gestellt werden. Die Kontaktierung erfolgt dabei durch Schwei­ ßen mit Hilfe von Ultraschallschwingungen, die durch einen Ultraschallschwinger erzeugt und über einen Transducer oder Ultraschallübertrager auf ein Bondwerkzeug übertragen werden. Als Bonddraht wird in diesem Fall Aluminium- oder Kupferdraht verwendet. Soll Golddraht verwendet werden, so kommen auch thermische Verbindungsverfahren in Betracht. Die elektrische Verbindung zwischen beiden Kontaktflächen selbst wird durch Ziehen einer Drahtbrücke vom ersten Kontakt zum zweiten Kon­ takt hergestellt. Beim Ziehen dieser Drahtbrücke müssen die geometrischen Verhältnisse des herzustellenden Halbleiterbau­ elementes berücksichtigt werden, so daß eine bestimmte Drahtbogenhöhe eingehalten werden muß, um Kurzschlüsse zu benachbarten Bondpads oder Strukturelementen des Halbleiter­ bauelementes zu vermeiden.
Während dieses Vorganges muß der Bonddraht einerseits dem verwendeten Bondwerkzeug, welches beim Ultraschall-Drahtbonden als Bondkeil oder Wedge ausgebildet ist, zugeführt und ande­ rerseits beim Bonden selbst festgehalten und beim anschließen­ den Ziehen der Drahtbrücke gegebenenfalls nachgeschoben wer­ den. Vor der Herstellung des jeweils ersten Bondkontaktes ist es außerdem erforderlich, daß der Bonddraht unter dem Bond­ werkzeug vorgeschoben wird. Für diesen Vorgang werden übli­ cherweise Draht- oder Fadenklammern verwendet, die unmittelbar in der Nähe des Bondwerkzeuges, beziehungsweise unmittelbar hinter dem Bondwerkzeug angeordnet sind und den Bonddraht je nach dem aktuellen Verfahrensschritt festhalten, freigeben oder vorschieben, bzw. nach dem zweiten Bondvorgang durch Klemmen des Bonddrahtes und anschließendes Zurückziehen des­ selben von der zweiten Bondstelle abreißen.
Die für diesen Vorgang verwendete Fadenklammer besteht aus zwei relativ zueinander bewegbaren Backen mit jeweils einer Backenfläche, zwischen denen der Bonddraht geklemmt werden kann. Zur Bewegung der Fadenklammer, ist diese mit einem An­ trieb gekoppelt, der das gezielte Anfahren unterschiedlicher Positionen erlaubt.
In der Regel ist die Fadenklammer am Bondkopf drehbar oder in einer Linearführung gelagert. Der Antrieb besteht üblicher­ weise aus zwei parallel nebeneinander angeordneten Hubmagne­ ten, deren Magnetanker auf einen schwenkbar gelagerten Zwi­ schenhebel arbeiten. Dieser Zwischenhebel ist über einen Ab­ trieb mit der Fadenklammer gekoppelt. Der Zwischenhebel ist mit einer Zugfeder gekoppelt, so daß dieser an den Magnet­ ankern der Hubmagnete anliegt und durch die Magnetanker der Hubmagnete entgegen der Federkraft in Richtung zur Fadenklam­ mer gedrückt werden kann. Aufgrund dessen, daß der Zwischenhe­ bel schwenkbar gelagert ist und die parallel nebeneinander angeordneten Hubmagnete in unterschiedlichem Abstand zum Schwenkpunkt des Zwischenhebels angreifen, besteht die Mög­ lichkeit, den Zwischenhebel durch Aktivierung eines der Hub­ magnete in vorgegebene Positionen zu bewegen. Mit Hilfe des äußeren Hubmagneten, der vom Schwenkpunkt des Zwischenhebels am weitesten entfernt ist, kann eine Mittelposition angefahren und mit dem anderen Hubmagneten der maximale Hub ausgeführt werden.
Ein derartiger Antrieb, der beispielsweise aus der DE 43 26 478 A1 hervorgeht, hat infolge der Vielzahl von Ein­ zelteilen und deren Masse ungünstige dynamische Eigenschaften und es muß auch wegen der Vielzahl der Teile mit einem nen­ nenswerten Verschleiß gerechnet werden. Ein solcher Verschleiß wird auf jeden Fall an den Stellen auftreten, an denen eine Relativbewegung bewegter Teile auftritt, wie dies insbesondere an den Angriffsstellen der Magnetanker der Hubmagnete am Zwi­ schenhebel der Fall ist. Die Folge ist eine Reduzierung des Hubes und damit eine Reduzierung der Bewegung der Fadenklam­ mer. Um dies ausgleichen zu können, sind an den Magnetankern der Hubmagnete Einstellschrauben vorgesehen, mit deren Hilfe die Grundstellung der Magnetanker innerhalb der Hubmagnete justiert werden kann.
Ein weiterer Nachteil dieses Antriebes für die Fadenklammer ist darin zu sehen, daß insgesamt relativ viel Platz benötigt wird, um eine einfache Bewegung zwischen drei definierten Positionen zu realisieren.
Weiterhin ist aus der der JP 60-84829 A ein Antrieb für eine Drahtzange bekannt geworden, der in der Hauptsache aus einem längs auf einem Bondarm bewegbaren Gleittisch besteht, an dem die Drahtzange befestigt ist und der mit zwei Hubmagneten entgegen einer Federkraft bewegt wird. Beide Hubmagnete-führen unterschiedliche Hübe aus, so daß die Funktionen Drahtabriß und "Zurückbewegen der Drahtzange" realisiert werden können. Nachteilig ist hierbei die große zu bewegende Masse und der erhebliche Platzbedarf.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen An­ trieb für eine Fadenklammer zu schaffen, der bei einer be­ sonders kompakten Bauweise wesentlich verbesserte dynamische Eigenschaften bietet und bei dem ein wesentlich geringerer Verschleiß zu verzeichnen ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird bei einem Antrieb der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Hubmagnete koaxial in Form einer Reihenschal­ tung angeordnet sind, wobei der vordere Hubmagnet unmittelbar mit einem Antrieb für die Fadenklammer in Verbindung steht und der hintere Hubmagnet mit dem Magnetanker des vorderen Hub­ magneten.
Durch diese Lösung können alle Zwischenhebel entfallen und die Hubmagnete können direkt auf den Abtrieb wirken, der unmittel­ bar mit der Fadenklammer in Verbindung steht, die in einer Linearführung geführt wird. Damit werden durch die Reduzierung der bewegten Massen verbesserte dynamische Eigenschaften er­ reicht. Der Verschleiß ist ebenfalls geringer, da weniger Einzelteile zu bewegen sind. Die sonst zu verzeichnende Rela­ tivbewegung zwischen dem vorderen Ende des Magnetankers und dem Zwischenhebel wird durch diese Lösung vollständig vermie­ den, da der Abtrieb nur noch geradlinig zu bewegen ist.
Außerdem kann somit ein be­ sonders kompakter Antrieb erreicht werden, der es erlaubt, die Fadenklammer in drei definierten Stellungen zu positionieren.
Für den Fall, daß unterschiedliche Hubwege realisiert werden sollen, besitzen beide Magnetanker der Hubmagnete einen unter­ schiedlichen Hub, wobei der vordere Hubmagnet einen größeren Hub aufweist als der hintere Hubmagnet.
Zwecks Erleichterung der Grundeinstellung der Hubmagnete sind diese in Aufnahmen am Bondkopf axial verstellbar angeordnet. Das wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß die Hubmagnete kraftschlüssig oder durch Verkleben in einer mit einem Außengewinde versehenen Hülse befestigt sind, die in die Aufnahmen am Bondkopf einschraubbar sind. Das Außengewinde sollte als Feingewinde ausgebildet sein.
Damit wird eine äußerst feinfühlige Einstellbarkeit der Hub­ magnete im Mikrometerbereich erreicht.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fadenklammer in einer Linearführung gelagert ist, die eine äußerst reibungsarme Bewegung der Fadenklammer erlaubt.
Es ist weiterhin von Vorteil, den Abtrieb unmittelbar mit der Fadenklammer zu verbinden, so daß die bewegten Massen auf ein Minimum reduziert sind.
Um den Antrieb in jeder beliebigen Lage montieren zu können, steht der Magnetanker des vorderen Hubmagneten entgegen einer Federkraft mit dem Abtrieb in Verbindung. Diese Federkraft kann dadurch erzeugt werden, daß am Abtrieb eine Zugfeder befestigt wird, die den Abtrieb in Richtung zum vorderen Hub­ magneten zieht.
Zur Betätigung des Antriebes stehen die Hubmagneten mit einer elektronischen Steuerschaltung der Bondvorrichtung in der Weise in Verbindung, daß beide Hubmagnete unabhängig vonein­ ander ansteuerbar sind.
Mit diesem äußerst einfachen und kompakten Antrieb ist es problemlos möglich, die Fadenklammer zwischen drei definierten Positionen zu bewegen. Die Ansteuerung der Hubmagnete erfolgt dabei in der Weise, daß zunächst der hintere Hubmagnet be­ tätigt wird, so daß der Abtrieb und damit die Fadenklammer aus einer Ausgangsstellung in der die Hubmagnete stromlos sind in eine Mittelstellung bewegt wird. Da beide Hubmagnete axial und spielfrei miteinander in Verbindung stehen, wird bei diesem Vorgang der Magnetanker des vorderen Hubmagneten durch den Magnetanker des hinteren Hubmagneten angehoben, so daß gleich­ zeitig der Abtrieb bewegt wird.
Der Maximalhub kann dann dadurch ausgeführt werden, daß der hintere Hubmagnet zunächst aktiviert bleibt und zusätzlich der vordere Hubmagnet angesteuert wird. Anschließend kann der hintere Hubmagnet abgeschaltet werden. Durch diese Reihenfolge der Betätigung der Hubmagnete werden kurze Hubzeiten erreicht, da die Bewegung aus der mittleren Stellung in die Endstellung besonders schnell erfolgt. Das wird dadurch erreicht, daß der Magnetanker des vorderen Hubmagneten beim Anfahren der mitt­ leren Stellung bereits sehr nahe an diesem positioniert wird, wodurch beim Aktivieren des vorderen Hubmagneten eine wesent­ lich größere Magnetkraft auf dessen Magnetanker einwirkt.
Prinzipiell ist es natürlich auch möglich, den Maximalhub dadurch auszuführen, daß nur der vordere Hubmagnet aktiviert wird. In diesem Falle würde jedoch die Mittelstellung nicht angefahren.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen
Fig. 1: eine Prinzipdarstellung des Antriebes mit zwei in Reihe geschalteten Hubmagneten;
Fig. 2: den Antrieb nach Fig. 1 in der Mittelstellung;
Fig. 3: den Antrieb nach Fig. 1 nach der Ausführung des Maxi­ malhubes; und
Fig. 4: eine Seitenansicht eines Antriebes nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Antrieb für eine Faden­ klammer 1 schematisch dargestellt. Der Antrieb besteht aus zwei koaxial zueinander angeordneten Hubmagneten 2, 3, deren Magnetanker 4, 5 miteinander in Verbindung stehen. Der Magnetanker 4 des vorderen Hubmagneten 2 steht dabei mit einem Abtrieb 6, an dem die Fadenklammer 1 befestigt ist, direkt in Verbindung. Zur Gewährleistung einer definierten Ausgangs­ stellung und des Betriebes des Antriebes in jeder beliebigen Lage ist am Abtrieb 6 eine Zugfeder 7 befestigt, die den Ab­ trieb in Richtung zu den Hubmagneten 2, 3 zieht. Die Hubmagne­ te 2, 3 sind in einer Aufnahme eines Bondkopfes axial justier­ bar befestigt.
Für eine präzise Grundeinstellung der Hubmagnete 2, 3 in axia­ ler Richtung sind diese über ein Feingewinde längs verstellbar in einer Aufnahme montiert. Dazu sind die Hubmagnete 2, 3 jeweils in Gewindehülsen kraftschlüssig oder durch Verkleben befestigt. Die Gewindehülsen sind auf ihrer Außenmantelfläche mit einem Feingewinde versehen, so daß diese in eine entspre­ chende Aufnahme 8 eingeschraubt werden können (Fig. 4). Die Fixierung der Hubmagnete 2,3 in der eingestellten Position kann dann mit Hilfe von Klemmschrauben 9 erfolgen, die die Aufnahmen 8 zusammenziehen.
Eine derartige Konstruktion erlaubt die Verwendung handels­ üblicher Hubmagnete, wobei eine äußerst feinfühlige und präzi­ se axiale Verstellung ermöglicht wird.
Wie aus Fig. 1 weiterhin hervorgeht, weisen die Magnetanker 4, 5 der Hubmagnete 2, 3 einen unterschiedlichen Hub auf, wobei der Magnetanker 4 des vorderen Hubmagneten 2 einen größeren Hub aufweist.
Um den Abtrieb in der gewünschten Weise aus einer Ausgangs­ stellung in eine mittlere Stellung und anschließend in eine Endstelle bewegen zu können, sind die Hubmagnete 2, 3 in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise zu betätigen.
Zur Ausführung der ersten Bewegung aus der Ausgangsstellung in die mittlere Stellung ist lediglich der hintere Hubmagnet 3 durch eine Steuerschaltung der Bondvorrichtung zu aktivieren. Dabei wird der Magnetanker 5 des hinteren Hubmagneten 3 voll­ ständig in diesen hineingezogen, wobei gleichzeitig der Magnetanker 4 des vorderen Hubmagneten um den gleichen Weg angehoben wird. Damit bewegt das aus dem vorderen Hubmagneten 2 herausragende Ende des Magnetankers 4 den Abtrieb 6 und damit die Fadenklammer 1 entgegen der Kraft der Zugfeder 7 in die mittlere Position. (Fig. 2).
Für die Bewegung des Abtriebes 6 in die Endstellung (Fig. 3), also für die Ausführung des Maximalhubes ist anschließend der vordere Hubmagnet 2 zu aktivieren, wobei der hintere Hubmagnet zu diesem Zeitpunkt noch aktiviert sein muß. Anschließend kann der hintere Hubmagnet 3 abgeschaltet werden und der vordere Hubmagnet bleibt solange aktiviert, wie die Fadenklammer 1 in dieser Position verbleiben soll. Nach dem Abschalten des vor­ deren Hubmagneten 2 veranlaßt die Zugfeder 7 die Rückbewegung in die Ausgangsstellung.
Um die Vorzüge dieses Antriebes vollständig ausnutzen zu kön­ nen, ist es zweckmäßig, die Fadenklammer 1 in einer kugelgela­ gerten Linearführung zu lagern.
Dieser äußerst kompakte Antrieb hat neben der exakten Positio­ niermöglichkeit der Fadenklammer 1 den besonderen Vorzug, daß die bewegten Massen erheblich reduziert sind und daß zwischen den bewegten Teilen keine Relativbewegung erfolgt, die einen zusätzlichen Verschleiß zur Folge hätte. Das betrifft ins­ besondere den Berührungspunkt zwischen dem Magnetanker 5 des hinteren Hubmagneten 3 und dem Magnetanker 4 des vorderen Hubmagneten und auch zwischen dem Magnetanker 2 und dem Ab­ trieb 6.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die axiale Anordnung der Hubmagneten 2, 3 auch bei solchen Antrieben einzusetzen, bei denen ein schwenkbarer Zwischenhebel vorgesehen ist, der seinerseits mit einem Abtrieb gekoppelt ist, der mit einer Fadenklammer verbunden ist. Allerdings könnten in diesen Falle die Vorzüge des erfindungsgemäßen Antriebes nicht voll ausge­ schöpft werden.
Bezugszeichenliste
1 Fadenklammer
2 Hubmagnet
3 Hubmagnet
4 Magnetanker
5 Magnetanker
6 Abtrieb
7 Zugfeder
8 Aufnahme
9 Spannschraube

Claims (9)

1. Antrieb für eine Fadenklammer zum Bewegen von Bonddrähten gegenüber einem Bondwerkzeug, welches an einer Bondvorrichtung angeordnet ist und mit dem der Bonddraht auf Bondflächen befestigt wird, wobei die Fadenklammer mit Magnetanordnungen in Form von Hub­ magneten in Verbindung steht, die an der Bondvorrichtung befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Hubmagnete (2, 3) koaxial in Form einer Reihenschaltung angeordnet sind, wobei der vordere Hubmagnet (2) unmittelbar mit einem Abtrieb (6) für die Fadenklammer (1) in Verbindung steht und der hintere Hub­ magnet (3) mit dem Magnetanker (4) des vorderen Hubmagne­ ten (2).
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Magnetanker (4, 5) der Hubmagnete (2, 3) einen unterschiedlich einstellbaren Hub aufweisen.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vordere Hubmagnet (2) einen grö­ ßeren Hub aufweist, als der hintere Hubmagnet (3).
4. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hubmagnete (2, 3) in Aufnahmen am Bondkopf axial verstellbar angeordnet sind.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hubmagnete (2, 3) kraftschlüssig, oder durch Verkleben in einer mit einem Außengewinde ver­ sehenen Hülse befestigt sind, die in die Aufnahmen des Bondkopfes einschraubbar sind.
6. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fadenklammer (1) in einer Linearführung gelagert ist.
7. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abtrieb (6) unmittelbar mit der Fadenklammer (1) verbunden ist.
8. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Magnetanker (4) des vor­ deren Hubmagneten (2) entgegen einer Federkraft mit dem Abtrieb (6) in Verbindung steht.
9. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubmagnete (2, 3) mit einer elektronischen Steuerschaltung der Bondvorrichtung in der Weise in Verbindung stehen, daß beide Hubmagnete (2, 3) unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
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