DE29810313U1

DE29810313U1 - Vorschubeinheit

Info

Publication number: DE29810313U1
Application number: DE29810313U
Authority: DE
Original assignee: Hesse and Knipps GmbH
Current assignee: Hesse and Knipps GmbH
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2008-06-10
Also published as: GB2355221A; US6427897B2; GB2355221B; WO1999064197A8; GB0100567D0; WO1999064197A1; AU2609199A; DE19981030B4; JP2002517910A; DE19981030D2; US20010000613A1

Description

LlPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER Hu / hu Patentanwälte ■ European Patent Attorneys European Trademark Attorneys

P.O.BOX192438 ■ D-01282Dresden 08. Juni 1998

Telefon +49(0)3 51.3 18 18-0
Telefax +49(0)3 51.3 18 1833

Hesse & Knipps GmbH 33100 Paderborn

Vorschubeinheit

Die Erfindung betrifft eine Vorschubeinheit zum Bewegen von beliebigen Bauteilen über geringe Distanzen, vorzugsweise zum Bewegen von Drahtklammern oder Drahtzangen an Drahtbondern, insbesondere zum Vorschub des Bonddrahtes mit Hilfe von Drahtklammern bzw. Drahtzangen an Ultraschall-Drahtbondern.

Für die Ausführung von Drahtbondvorgängen mit Hilfe von Drahtbondvorrichtungen ist es insbesondere bei Ultraschall-Drahtbondvorrichtungen notwendig, den Bonddraht - üblicherweise Aluminium-Bonddraht - unter das Wedge,.bzw. das Drahtbondwerkzeug vorzuschieben, so daß die erste Bondung bzw. Verbindung mit Hilfe von Ultraschalleinwirkung hergestellt werden kann. Der Vorgang des Vorschubes des Bonddrahtes wird mit Hilfe der Drahtzange ausgeführt. Anschließend muß der Bonddraht zum Ziehen der Drahtbrücke zum zweiten Bondkontakt von der Drahtzange freigegeben werden, so daß der Bonddraht von einer Vorratsspule abgezogen werden kann. Nach Erreichen der zweiten Bondstelle, oder deren geringfügigem Überfahren muß der Bonddraht wieder festgehalten werden, damit eine notwendige Schleife (loop) gelegt werden kann und nach der Ausführung der zweiten Bondung abgerissen werden kann. Für die notwendige Bewegung der Drahtzange werden beispielsweise Kurvenscheiben (bei größeren notwendigen Bewegungen) oder auch Magnetantriebe (bei kürzeren schnelleren Bewegungen) verwendet, wobei die Drahtzange selbst in geeigneten Führungen, wie Linearführun-

gen, geführt werden muß.

Als Magnetantriebe kommen beispielsweise Tauchspulantriebe oder auch Voice-Coil-Antriebe in Betracht, die jedoch den besonderen Nachteil aufweisen, daß diese Antriebe mechanisch nicht sehr steif sind, d.h. bei einer schnellen Bewegung des Bondkopfes, wie dies bei Drahtbondern mit drehbarem Bondkopf der Fall ist, leicht aus ihrer Grundstellung ausgelenkt werden. Diese Auslenkung kann dann zu Fehlern bei nachfolgenden Bewegungen oder auch zu Positionierproblemen führen. Darüberhinaus muß bei derartigen Antrieben auf Festanschläge gearbeitet werden, die erheblich verschleiß-behaftet sind. Daraus resultiert auch die Notwendigkeit, die Festanschläge einstellbar auszuführen, was wiederum den Einstell- und Wartungsaufwand erheblich vergrößert.

Um diese Nachteile weitgehend zu beseitigen, kann grundsätzlich auch ein Antrieb vorgesehen werden, der piezoelektrisch betätigt wird. Beispielsweise sind hier Antriebe mit Stapeltransistoren denkbar, mit denen die nötigen Bewegungen realisiert werden können.

Ein derartiges piezoaktuatorisches Antriebs- bzw. Verstellelement ist aus der DE 44 45 642 Al bekannt geworden. Hierzu sind zwei Stapeltranslatoren nebeneinander angeordnet, wobei die jeweils unteren Enden über Festkörpergelenke mit einem Schenkel verbunden sind. Die oberen Enden der Stapeltranslatoren sind in einer biegesteifen Traverse befestigt, die über ein Festkörpergelenk mit einem oberen Schenkel verbunden ist. Die beiden Schenkel sind zu einem Festkörperparallelogramm miteinander verbunden.

Werden beide Stapeltranslatoren mit unterschiedlichen elektrischen Spannungen beaufschlagt, so wird eine seitliche Auslenkung des Festkörperparallelogrammes bewirkt. Die Größe der seitlichen Auslenkung wird von der angelegten elektrischen Spannung und der Spannungsdifferenz zwischen beiden Stapeltranslatoren bestimmt.

Ein derartiges Antriebs- bzw. Verstellelement ist sehr kompliziert aufgebaut und daher teuer in der Herstellung. Darüberhinaus besitzt dieses Verstellelement in der Grundstellung nur eine ungenügende Steifigkeit. Damit ist ein solches Antriebselement für den Antrieb von Drahtzangen, insbesondere für drahtzangen an Drehkopfbondern, nicht geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine preiswert herzustellende Vorschubeinheit zu schaffen, die eine ausreichende Systemsteifigkeit gewährleistet und die eine präzise und schnelle programmierbare Positionierung ermöglicht.

. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird bei einer Vorschubeinheit der eingangs genannten Art gelöst durch ein übersetzendes Festkörperparallelogramm mit einer in diesem angeordneten Antriebseinheit, die mit einem vorgegebenen Anstellwinkel von kleiner 90° und größer 45° durch das übersetzende Festkörperparallelogramm verläuft und an jeweils einem von zwei parallel liegenden biegesteifen Schenkeln gelenkig angelenkt ist, wobei die Schenkel über federnde Elemente miteinander verbunden sind.

Eine derartige Vorschubeinheit läßt sich kostengünstig fertigen und weist bereits eine verhältnismäßig große Systemsteifigkeit auf, die sich erheblich vergrößert, wenn als Antriebseinheit ein Stapeltranslator verwendet wird. Bei einer derartigen Positioniereinheit kann innerhalb des Stellbereiches jede beliebige Position als Nullstellung bzw. Ausgangsposition durch elektrische Stellgrößen vorgegeben werden. Das bedeutet aber auch, daß jegliche Anschläge entfallen können.

Zur Vermeidung von relativ zueinander bewegten und damit Verschleiß verursachenden Teilen ist es von Vorteil, wenn der Stapeltranslator im Bereich seiner Enden über Festkörpergelenke mit dem Festkörperparallelogramm verbunden ist.

Um den Montageaufwand auf ein Minimum zu beschränken, sind die Festkörpergelenke einstückig mit dem Festkörperparallelogramm verbunden und sind zusätzlich jeweils mit einem Aufnahmeelement für den Stapeltranslator versehen.
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In einer Fortführung der Erfindung ist der Stapeltranslator kraftschlüssig zwischen den Aufnahmelementen eingespannt. Zusätzlich kann eine Klebverbindung vorgesehen werden.

Das Festkörperparallelogramm ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die parallel liegenden biegesteifen Schenkel über Festkörper-Federelemente miteinander verbunden sind, die bevorzugt durch Ausnehmungen im Festkörperparallelogramm gebildet sind.

Der geringste Fertigungs- und Montageaufwand wird erreicht, wenn das Festkörperparallelogramm einstückig .ausgebildet wird. Das kann dadurch erfolgen, daß das Festkörperparallelogramm aus einer Metallplatte durch Fräsen oder Erodieren ausgearbeitet wird.

In einer Variante kann das Festkörperparallelogramm auch mehrteilig ausgeführt werden, wobei zwischen den biegesteifen Schenkeln Blattfedern oder blattfederartige Elemente anzuordnen sind.

Eine weitere vorteilhafte Fortführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Drahtklammer unmittelbar an einen biegesteifen Schenkel des übersetzenden Festkörperparallelogrammes befestigt ist und daß der andere biegesteife Schenkel am Bondkopf befestigt ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorschubeinheit kann eine präzise und schnelle Positionierung der Drahtklammer bei hoher Stellkraft realisiert werden, wobei die Positionierung durch die Vorgabe elektrischer Stellgrößen möglich ist. In Verbindung mit einem elektrischen Regelkreis läßt sich problemlos eine Lageregelung der Drahtklammer realisieren, so daß darüber-

hinaus auch die Taillänge programmierbar vorgegeben werden kann.

Das bedeutet, daß sämtliche Bondparameter, die von der Drahtzange und deren Bewegung beeinflußt werden, durch die erfindungsgemäße Vorschubeinheit nunmehr auch durch die Programmsteuerung des Bonders vorgegebenen werden können. Durch die hohe Systemsteifigkeit werden Probleme bei der genauen Positionierung der Spitze des Bondwerkzeuges bei hohen Drehgeschwindigkeiten des Drehkopfbonders vermieden.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Prinzipdarstellung zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorschubeinheit.

Die erfindungsgemäße Vorschubeinheit 1 besteht aus einem über-.setzenden Festkörperparallelogramm 1, bestehend aus zwei parallel zueinander angeordneten Schenkeln 2, 3, die über Federelemente 4, 5 miteinander verbunden sind. Die Federwirkung wird hierbei durch Ausnehmungen 11, 12, 13, 14 in den Federelementen 4, 5 realisiert. Die Ausnehmungen 11, 12, 13, 14 sind dabei unmittelbar am Übergang zu den Schenkeln 2, 3 eingearbeitet und wirken hier als Festkörpergelenke.

Innerhalb des übersetzenden Festkörperparallelogrammes 1 befindet sich als Antriebselement ein Stapeltranslator 6, der sich in einem vorgegebenen Winkel zwischen kleiner 90° und größer 45° durch das Festkörperparallelogramm 1 erstreckt und über Festkörpergelenke 7, 8 mit diesem verbunden ist. Der konkret im Einzelfall vorzusehende Winkel hängt von den jeweiligen Einsatzbedingungen ab. Grundsätzlich ist davon auszugehen, daß ein Anstellwinkel von nahezu 90° eine maximal möglich Auslenkung zur Folge hat, wobei durch den Stapeltranslator 6 erheblich größere Kräfte aufgebracht werden müssen, als bei einer flacheren Anordnung des Stapeltranslators 6, z.B. um 45°.

Zur Aufnahme des Stapeltranslators sind Aufnahmeelemente 9, 10 an den Festkörpergelenken 7, 8 vorgesehen, zwischen denen der Stapeltranslatator 6 kraftschlüssig eingespannt ist. Zusätzlieh kann noch eine Klebverbindung vorgesehen werden.

Sämtliche Bestandteile des Festkörperparallelogrammes 1, d.h. die federnden Elemente 2, 3 mit den Ausnehmungen 11, 12, 13, 14, die Festkörpergelenke 7, 8 und die Aufnahmelemente 9, 10 sind einstückig ausgeführt, was eine kostengünstige Fertigung ohne Einstellarbeiten ermöglicht.

Die hohe Steifigkeit dieser Vorschubeinheit ermöglicht in Verbindung mit der elektrisch progammierbaren Längenänderung des Stapeltranslators eine äußerst präzise Positionierung beispielsweise einer mit dieser Vorschubeinheit verbundenen Drahtzange. Da die piezoelektrisch erzeugbaren Kräfte erheblich sind, ist die erfindungsgemäße Vorschubeinheit in Verbindung mit der hohen Systemsteifigkeit zur Verwendung in schnellen Drehkopfbondern besonders geeignet.

7 LIPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER Hu/hu

Patentanwälte European Patent Attorneys· European Trademark Attorneys

P.O.Boxl92438D-01282Dresden - 08. Juni 1998

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Hesse & Knipps GmbH 33100 Paderborn

Drahtklammer-Vorschub Bezugszeichenliste

1 Festkörperparallelograinin

2 Schenkel

3 Schenkel

4 Federelement 5 Federelement

6 Stapeltranslator

7 Festkörpergelenk

8 Festkörpergelenk

9 Aufnahmeelement 10 Aufnahmeelement

11 Ausnehmung

12 Ausnehmung

13 Ausnehmung

14 Ausnehmung 15 Ausnehmung

Claims

LIPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER Hu/hu

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Vorschubeinheit

Ansprüche

1. Vorschubeinheit zum Bewegen von beliebigen Bauteilen über geringe Distanzen, vorzugsweise zum Bewegen von Drahtklammern oder Drahtzangen an Drahtbondern, insbesondere zum Vorschub des Bonddrahtes mit Hilfe von Drahtklammern 0 an Ultraschall-Drahtbondern, gekennzeichnet
durch ein übersetzendes Festkörperparallelogramm (1) mit einer in diesem angeordneten Antriebseinheit, die mit einem vorgegebenen Anstellwinkel von < 90° und > 45° durch das Festkörperparallelogramm (1) verläuft und an jeweils einem von zwei parallel liegenden biegesteifen Schenkeln (2, 3) gelenkig angelenkt ist, wobei die Schenkel (2, 3) über Federelemente (4, 5) miteinander verbunden sind.
2. Vorschubeinheit nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Antriebseinheit als Stapeltranslator (6) ausgebildet ist.
3. Vorschubeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapeltranslator (6) im Bereich seiner Enden über Festkörpergelenke (7, 8) mit den Schenkeln (2, 3) des Festkörperparallelogrammes (1) verbunden ist.
4. Vorschubeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörpergelenke (7, 8) einstückig mit dem Festkörperparallelogramm (1) verbunden sind.
5. Vorschubeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Festkörpergelenken (7, 8) jeweils ein Aufnahmeelement (9; 10) für den Stapeltranslator (6) ausgebildet ist.
6. Vorschubeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapeltranslator (6) zwischen den Aufnahmelementen (9, 10) kraftschlüssig eingespannt ist.
7. Vorschubeinheit nach den Ansprüchen 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, daß die parallel liegenden biegesteifen Schenkel (2, 3) über Festkörper-Federelemente miteinander verbunden sind.
8. Vorschubeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper-Federelemente durch Ausnehmungen (11, 12, 13, 14) im Festkörperparallelogramm (1) gebildet sind.
9. Vorschubeinheit nach den Ansprüchen 1 bis 8,dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörperparallelogramm (1) einstückig ausgebildet ist.
10. Vorschubeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörperparallelogramm (1) aus einer Metallplatte durch Fräsen oder Erodieren ausgearbeitet ist.
11. Vorschubeinheit nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörperparallelogramm (1) mehrteilig ausgeführt ist, wobei zwischen den biegesteifen Schenkeln (2, 3) Blattfedern oder blattfeder-

&iacgr;&ogr;

artige Elemente angeordnet sind.
12. Vorschubeinheit nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drahtklammer unmittelbar an einen der biegesteifen Schenkel (2; 3) des übersetzenden Festkörperparallelogrammes (1) befestigt ist und daß der andere biegesteife Schenkel (2; 3) am Bondkopf befestigt ist.