DE19538397A1 - Fadenklammer - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fadenklammer mit relativ zuein
ander bewegbaren Backen zum Klemmen und Bewegen oder Halten
von Drähten, insbesondere von Drähten unterschiedlichen Durch
messers, wobei die Fadenklammer einer Bondvorrichtung zugeord
net ist und der Bonddraht mit Hilfe einer Bondvorrichtung und
einem an dieser angeordneten Bondwerkzeug auf Bondflächen
befestigt wird.
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 Bondpads und Kontakt
flächen auf dem Trägerelement Drahtbrücken hergestellt werden.
Die Kontaktierung erfolgt dabei durch Schweißen mit Hilfe von
Ultraschallschwingungen, die durch einen Ultraschallschwinger
über einen Transducer oder Ultraschallüberträger auf ein Bond
werkzeug übertragen werden. Als Bonddraht wird in diesem Fall
Aluminium- oder Kupferdraht verwendet. Soll Golddraht verwen
det werden, so kommen thermische Verbindungsverfahren in Be
tracht. Die elektrische Verbindung zwischen beiden Kontakt
flächen selbst wird durch Ziehen einer Drahtbrücke vom ersten
Kontakt zum zweiten Kontakt hergestellt. Beim Ziehen dieser
Drahtbrücke müssen die geometrischen Verhältnisse des herzu
stellenden Halbleiterbauelementes berücksichtigt werden, so
daß insbesondere eine bestimmte Drahtbogenhöhe eingehalten
werden muß, um besonders Kurzschlüsse zu benachbarten Bondpads
oder Strukturelementen des Halbleiterbauelementes zu vermei
den.
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. Bei dem jeweils ersten Bondvorgang ist es außerdem er
forderlich, daß der Bonddraht unter dem Bondwerkzeug vorge
schoben wird. Für diesen Vorgang werden üblicherweise Draht-
oder Fadenklammern verwendet, die unmittelbar in der Nähe des
Bondwerkzeuges, bzw. unmittelbar hinter dem Bondwerkzeug,
angeordnet sind und den Bonddraht je nach dem aktuellen Ver
fahrensschritt festhalten oder freigeben, bzw. nach dem zwei
ten Bondvorgang durch Klemmen des Bonddrahtes und anschließen
des Zurückziehen desselben von der zweiten Bondstelle abrei
ßen. Die Fadenklammer besteht hierzu aus zwei relativ zuein
ander verschwenkbaren Backen mit jeweils einer Backenfläche,
zwischen denen der Bonddraht geklemmt werden kann. Das Klemmen
des Bonddrahtes erfolgt hier durch Zusammenschwenken der Bak
ken unter Einwirkung einer einstellbaren Federkraft, bis deren
Backenflächen mit einer vorgegebenen Kraft am Bonddraht anlie
gen. Da die Fadenklammer in der Regel senkrecht angeordnet
wird, um eine gute Zugänglichkeit bzw. Sichtbarkeit des Bond
keils zu erreichen, entsteht zwischen der Schwenkachse der
Fadenklammer und dem Bonddraht, der dem Bondwerkzeug schräg zu
zuführen ist, ein Winkelversatz, der je nach Anwendungsfall
zwischen 30° und 60° betragen kann. Aus diesem Grund werden an
die Fertigungsgenauigkeit der Fadenklammer extrem hohe An
forderungen gestellt. Da der Zangenspalt dem Bonddrahtdurch
messer entsprechen muß, müssen die Backen exakt parallel zu
einander stehen. Bereits geringste Maßabweichungen im Mikro
meter-Bereich bewirken, daß der Bonddraht nur partiell ge
klemmt wird und somit eine Querschnittsveränderung die Folge
ist, die bereits während des Bondvorganges zum Drahtbruch
führen kann. Selbst geringste Maßabweichungen des verwendeten
Bonddrahtes führen zu dem gleichen negativen Ergebnis. Damit
ist mit diesen Fadenklammern nur die Verarbeitung von Bond
draht mit identischem Durchmesser möglich, oder es muß mit
mangelhaften Bondungen gerechnet werden. Daraus folgt die
Notwendigkeit, daß für jeden gebräuchlichen Drahtdurchmesser
eine spezielle Fadenklammer hergestellt und bereit gehalten
werden muß.
Soll also eine Umrüstung des Bonders auf andere Drahtdurch
messer erfolgen, so muß unter anderem neben dem Bondkeil unbe
dingt auch die Fadenklammer ausgetauscht werden.
Da die neue Fadenklammer nach deren Montage neu justiert wer
den muß, ist der gesamte Umrüstvorgang äußerst zeitaufwendig.
Obwohl derartige Fadenklammern nur geringe Stellwege im Be
reich von 50 Mikrometern oder weniger ausführen müssen, unter
liegen diese dennoch aufgrund der Vielzahl der Klemmvorgänge
einem beträchtlichen Verschleiß, aus dem ebenfalls Ungenau
igkeiten beim Klemmvorgang resultieren. Außerdem muß mit einem
Verschleiß der Backenflächen gerechnet werden, der dazu führt,
daß die Backenflächen uneben werden, so daß ebenfalls eine
höhere Belastung, bzw. Quetschung des Bonddrahtes die Folge
ist.
In so einem Fall ist es nur möglich, die Fadenklammer auszu
tauschen, da ein Nachschleifen der Backenflächen zwar denkbar
wäre, aber kaum eine Möglichkeit besteht, den Schleifvorgang
so auszuführen, daß die Backenflächen wieder exakt parallel
zueinander liegen, wenn diese an den Bonddraht gedrückt wer
den.
Diese Probleme ließen sich nur dadurch reduzieren, wenn dafür
Sorge getragen wird, daß die Drehachse der Fadenklammer par
allel zum Bonddraht verläuft, was praktisch jedoch nicht mög
lich ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Faden
klammer zu schaffen, die einfach und preiswert hergestellt
werden kann und bei der die eingangs beschriebenen Nachteile
nicht auftreten und mit der ohne Einschränkungen Bonddrähte
unterschiedlichen Durchmessers verarbeitet werden können.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird bei
einer Fadenklammer der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
daß eine erste mit einer Backenfläche versehenen Backe der
Fadenklammer gegenüber dem Bonddraht justierbar mit der Bond
vorrichtung verbunden ist, daß eine zweite Backe der Faden
klammer mit einer Backenfläche versehen ist, die parallel zur
Backenfläche der ersten Backe angeordnet ist und daß beide
Backenflächen parallel zueinander bewegbar sind.
Mit dieser überraschend einfach zu realisierenden Lösung sind
sämtliche Probleme umgangen, die sonst aus einem ungewollten
Quetschen des Drahtes herrühren würden. Dabei spielt es keine
Rolle, in welchem Winkel der Draht zwischen den Backenflächen
zum Bondwerkzeug hindurchgeführt wird, bzw. in welchem Winkel
die Fadenklammer am Bondkopf befestigt wird. Insbesondere
führt die Verwendung von Bonddraht mit unterschiedlichem
Durchmesser oder mit Durchmessertoleranzen nicht zu den ein
gangs beschriebenen Problemen. Da die Backenflächen parallel
zueinander bewegt werden, besteht die Möglichkeit, diese bei
einem etwaigen Verschleiß nachzuschleifen und die Klammer kann
damit weiter verwendet werden. Daraus resultieren erhebliche
Kostenvorteile bei der Montage von Halbleiterbauelementen.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und
die zweite Backe über eine Führung miteinander verbunden, die
als Linearführung ausgebildet ist. Damit wird auf einfache
Weise eine parallele Bewegung der Backenflächen zueinander
während des Öffnungs-und Schließvorganges erreicht.
Die Linearführung ist vorzugsweise als kugelgelagerte Linear
führung ausgebildet, die mit wenigstens zwei Reihen von par
allel zueinander verlaufenden Kugeln versehen ist. Damit wird
eine exakte Linearbewegung erreicht und gleichzeitig sicher
gestellt, daß sich die Backen nicht geringfügig relativ zuein
ander verschwenken können.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Linearführung als
Gleitführung auszubilden, wobei gleichzeitig Maßnahmen vor
zusehen wären, die die Reibung und den Verschleiß reduzieren.
Um die Abmessungen der Fadenklammer möglichst klein halten zu
können, ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen, daß die Linearführung im Fußteil der ersten Backe
ausgebildet ist und daß der Fußteil der zweiten Backe mit der
Linearführung gekoppelt ist. Aufgrund der geringen Abmessungen
der Fadenklammer ist es prinzipiell möglich, diese gegen die
bisher verwendete Fadenklammer auszutauschen.
Damit der Bonddraht mit einer definierten Schließkraft der
Fadenklammer geklemmt werden kann, werden die Backen durch
eine Federkraft einstellbarer Größe zusammengedrückt. Das
Öffnen der Backen erfolgt entgegen der Federkraft.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die bewegli
che zweite Backe mit einem Antrieb verbunden, der an der er
sten Backe befestigt ist. Vorteilhaft ist es, diesen Antrieb
als Linearantrieb auszubilden, wobei hierfür ein Hubmagnet
besonders geeignet ist.
In Fortführung der Erfindung umschließen die Backen einen
Freiraum, durch den ein Ultraschallübertrager mit einem Bond
werkzeug hindurchführbar ist. Durch diesen Freiraum ist es
möglich, die Fadenklammer in beliebiger Lage gegenüber dem
Ultraschallübertrager zu justieren, ohne daß der Zugang zum
Bondwerkzeug behindert wird.
Die erfindungsgemäße Fadenklammer kann weiterhin besonders
kostengünstig hergestellt werden, wenn die erste und die zwei
te Backe einschließlich der zugehörigen Backenfläche einstüc
kig ausgebildet ist.
Soll jedoch die Fadenklammer besonders leicht sein, so ist es
von Vorteil, wenn die Backenflächen aus einem anderen Material
bestehen als die Backen und fest mit diesen verbunden sind.
Beispielsweise können die Backen aus Leichtmetall gefertigt
werden und die Backenflächen aus Edelstahl, wobei die Verbin
dung zwischen den Backenflächen und den Backen auf einfache
Weise durch Kleben möglich ist. Nach dem Klebevorgang wäre es
lediglich erforderlich, die Backenflächen nachzuschleifen, so
daß diese parallel zueinander liegen.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht der Fadenklammer,
Fig. 2 die Seitenansicht der Fadenklammer nach Fig. 1, und
Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht
entlang der Linie I-I in Fig. 1.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besteht die Fadenklam
mer 1 aus einer ersten Backe 2 und einer gegenüber der ersten
Backe 2 angeordneten zweiten Backe 3. Beide Backen 2, 3 sind
an einem Ende mit jeweils einer Backenfläche 4, 5 versehen,
die zueinander gerichtet sind.
Weiterhin sind die Backen 2, 3 jeweils mit einem Fußteil 6, 7
versehen, wobei das Fußteil 6 der ersten Backe 2 mit einer
Linearführung 8 versehen ist, mit der das Fußteil 7 der zwei
ten Backe 3 gekoppelt ist. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich
ist, besitzt die Linearführung zwei Reihen von Kugeln 9, die
in Nuten 10 laufen.
Durch diese kugelgelagerte Linearführung wird eine leichte und
äußerst präzise parallele Bewegung der Backen 2, 3, bzw. der
Backenflächen 4, 5 zueinander erreicht. Bei dem Zusammenbau
der Fadenklammer 1 ist lediglich sicherzustellen, daß die
Backenflächen 4, 5 exakt parallel zueinander ausgerichtet
sind.
Als Antrieb 11 für die Fadenklammer 1 kann vorteilhaft ein
Hubmagnet verwendet werden, der an der ersten Backe 2 befe
stigt ist und unmittelbar auf die zweite Backe 3 wirkt, wie
dies aus Fig. 1 hervorgeht. Es ist jedoch auch möglich, den
Antrieb 11 an anderer Stelle anzuordnen, beispielsweise vor
den Fußteilen 6, 7.
Um den Bonddraht 12 zwischen den Backenflächen 4, 5 mit einer
definierten Kraft klemmen zu können, wird die Backe 3 federbe
lastet auf die erste Backe 2 gedrückt. Hierzu kann eine den
Backen 4, 5 zugeordnete Feder 13 dienen. Nach Fig. 1 ist die
Feder 13 als Druckfeder ausgebildet, wobei in einer analogen
Anordnung ebenso eine Zugfeder in entsprechender Weise an
geordnet werden kann. Das Öffnen der Backen 4, 5 zur Freigabe
des Bonddrahtes erfolgt mit Hilfe des Antriebes 11 entgegen
der Federkraft.
Um die Fadenklammer 1 in günstiger Weise an einem nicht dar
gestellten Bondkopf befestigen zu können, befindet sich zwi
schen den Backen ein Freiraum 14, durch den ein Ultraschall
übertrager mit einem zugehörigen Bondkeil hindurchgeführt
werden kann.
Durch die exakte Parallelbewegung der Backenflächen 4, 5 zu
einander wird im geschlossenen Zustand der Fadenklammer eine
großflächige Klemmung des Bonddrahtes erreicht, dessen Quer
schnitt auf diese Weise an keiner Stelle verringert wird.
Außerdem ist es völlig unerheblich, in welchem Winkel der
Bonddraht zwischen den Backenflächen 4, 5 verläuft. Damit kann
die Fadenklammer 1 in der jeweils günstigsten Position am
Bondkopf befestigt werden.
Darüberhinaus haben Durchmessertoleranzen der Bonddrähte oder
die Verwendung von Bonddrähten unterschiedlichen Durchmessers
keine nachteiligen Folgen, so daß der Montagevorgang insgesamt
kostengünstiger gestaltet werden kann. Das ergibt sich auch
daraus, daß die Backenflächen 4, 5 jederzeit nachgeschliffen
werden können, ohne daß dieses einen Einfluß auf den zu klem
menden Bonddraht 13 hätte.
Außerdem läßt eine derartige Fadenklammer 1 die Fertigung mit
größeren Fertigungstoleranzen zu, so daß die Fertigungskosten
insgesamt reduziert werden. Vorzugsweise sind die Backen 2, 3
und die zugehörigen Backenflächen 4, 5 einstückig ausgebildet.
Grundsätzlich ist es auch möglich, die Backen 2, 3 aus einem
Leichtmetall zu fertigen und die Backenflächen 4, 5 beispiels
weise aus Edelstahl und die Backenflächen 4, 5 auf den Backen
2, 3 aufzukleben. Eine derartige Fadenklammer 1 weist ein
besonders niedriges Gewicht auf.
Bezugszeichenliste
1 Fadenklammer
2 erste Backe
3 zweite Backe
4 Backenfläche
5 Backenfläche
6 Fußteil
7 Fußteil
8 Linearführung
9 Kugel
10 Nut
11 Antrieb
12 Bonddraht
13 Feder
14 Freiraum
2 erste Backe
3 zweite Backe
4 Backenfläche
5 Backenfläche
6 Fußteil
7 Fußteil
8 Linearführung
9 Kugel
10 Nut
11 Antrieb
12 Bonddraht
13 Feder
14 Freiraum
Claims (16)
1. Fadenklammer mit zwei relativ zueinander bewegbaren Backen
zum Klemmen und Bewegen oder Halten von Drähten, insbeson
dere Bonddrähten unterschiedlichen Durchmessers, wobei die
Fadenklammer einer Bondvorrichtung zugeordnet ist und der
Bonddraht mit Hilfe einer Bondvorrichtung und einem an
dieser angeordneten Bondwerkzeug auf Bondflächen befestigt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß
eine erste mit einer Backenfläche (4) versehene Backe (2)
der Fadenklammer (1) gegenüber dem Bonddraht (12) justier
bar mit der Bondvorrichtung verbunden ist, daß eine zweite
Backe (3) der Fadenklammer (1) mit einer Backenfläche (5)
versehen ist, die parallel zur Backenfläche (4) der ersten
Backe (2) angeordnet ist und daß beide Backenflächen (4;
5) parallel zueinander bewegbar sind.
2. Fadenklammer nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste und die zweite
Backe (2; 3) über eine Führung miteinander verbunden sind.
3. Fadenklammer nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Führung als Linearführung
(8) ausgebildet ist.
4. Fadenklammer nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Linearführung (8) kugel
gelagert ist.
5. Fadenklammer nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Linearführung (8) als
Gleitführung ausgebildet ist.
6. Fadenklammer nach den Ansprüchen 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Linearführung (8) im
Fußteil (6) der ersten Backe ausgebildet ist und daß der
Fußteil (7) der zweiten Backe (3) mit der Linearführung
(8) gekoppelt ist.
7. Fadenklammer nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Backen (2; 3) durch
eine einstellbare Federkraft zueinander bewegbar sind.
8. Fadenklammer nach den Ansprüchen 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß die bewegliche zweite
Backe (3) mit einem Antrieb (11) verbunden ist.
9. Fadenklammer nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Antrieb (11) an der er
sten Backe (2) befestigt ist.
10. Fadenklammer nach Anspruch 8 und 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Antrieb (11) ein Linear
antrieb ist.
11. Fadenklammer nach den Ansprüchen 8-9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antrieb (11) als
Hubmagnet ausgebildet ist.
12. Fadenklammer nach den Ansprüchen 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Backen (2; 3) einen
Freiraum (14) umschließen, durch den ein Ultraschallüber
trager mit einem zugehörigen Bondwerkzeug hindurchschiebbar
ist.
13. Fadenklammer nach einem der Ansprüche 1-12, da
durch gekennzeichnet, daß die erste und
zweite Backe (2; 3) einschließlich der zugehörigen Backen
fläche (4; 5) einstückig ausgebildet ist.
14. Fadenklammer nach einem der Ansprüche 1-12, da
durch gekennzeichnet, daß die Backen
flächen (4; 5) aus einem anderen Material bestehen, als
die Backen (2; 3) und fest mit diesen verbunden sind.
15. Fadenklammer nach Anspruch 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Backen (2; 3) aus Leicht
metall bestehen.
16. Fadenklammer nach Anspruch 14 und 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Backenflächen (4; 5)
mit Backen (2; 3) verklebt sind.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19538397A DE19538397A1 (de) | 1995-08-15 | 1995-10-14 | Fadenklammer |
AU72775/96A AU7277596A (en) | 1995-08-15 | 1996-08-14 | Wire clamp |
DE19680701T DE19680701D2 (de) | 1995-08-15 | 1996-08-14 | Fadenklammer |
PCT/DE1996/001516 WO1997006917A2 (de) | 1995-08-15 | 1996-08-14 | Fadenklammer |
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---|---|---|---|
DE29513022 | 1995-08-15 | ||
DE19538397A DE19538397A1 (de) | 1995-08-15 | 1995-10-14 | Fadenklammer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19538397A1 true DE19538397A1 (de) | 1997-02-20 |
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ID=8011730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19538397A Withdrawn DE19538397A1 (de) | 1995-08-15 | 1995-10-14 | Fadenklammer |
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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