KR100280615B1 - 본딩장치용 와이어 클램퍼 - Google Patents

Abstract

본딩장치용 와이어 클램퍼는 한쌍의 클램퍼아암을 포함하고 각각 선단부를 갖는다. 이 선단부는 클램퍼아암중 적어도 하나를 작동시키는 경우에 와이어를 그 사이에서 체결하거나 해제시킨다. 와이어 클램퍼는 거대 자왜 합금과 거대 자왜 합금 둘레에 자기장을 발생시키는 코일을 갖는 거대 자왜 액츄에이터를 더 포함한다. 이 거대 자왜 합금은 클램퍼아암중 적어도 하나를 작동시키도록 코일에 의해 발생된 자기장에 따라 변형된다.

Description

본딩장치용 와이어 클램퍼

본 발명은 반도체장치 제조시에 와이어 본딩 공정을 종료한 후에 접합점(bonding point)에서 와이어를 절단할때에 와이어를 체결하기 위한 본딩장치용 와이어 클램퍼에 관한 것이다.

반도체장치 제조시에 와이어 본딩공정은 도 10에 도시한 바와같이 실시된다. 구체적으로는, 금 또는 알루미늄 등의 가느다란 금속라인의 형태의 와이어 51을 실패(spool) 50에서 인출하여, 안내부 52와 와이어 클램퍼 53을 경유하여 모세관 54까지 늘린다. 모세관 54내에 와이어 51을 삽입하여 모세관 54의 하단부에서 소정길이정도 인출한다. 이 상태에서, 토오치(torch) 등을 이용하여 인출된 와이어 51의 하단부에 볼(ball)을 형성한다. 다음에, 모세관 54를 리드프레임(lead frame)의 기판 55상에 고정된 반도체 성분 56의 전극 57 바로위의 위치로 이동시킨후 끌어내려 볼을 전극 57에 압압하여 접착시킨다. 이어서, 모세관 54를 외부 리드단자 58의 접착점 59 바로 위의 위치로 이동시킨 후 끌어내려 하단부에서 인출한 와이어 51을 접착점 59에 압압하고 나서 접착시킨다. 그 다음에, 모세관 54에 고정되는 클램퍼(clamper) 53과 함께 모세관 54를 위로 올린다. 모세관 54를 상술한 소정의 길이에 상응하는 간격만큼 윗쪽으로 이동시킬 때에, 와이어 클램퍼 53은 한쌍의 체결편 53a, 53b사이에서 와이어 51을 체결한다. 그 결과, 와이어 51은 접착점 59 바로 뒤에서 절단되어 그 부분에 대한 공정이 종료된다.

선행기술에 있어서는, 와이어 클램퍼 53은 푸시풀 솔레노이드(push-pull solenoid)에 의해 체결편 53a, 53b를 구동시키는 형태, 음성코일 선형모터에 의해 체결편을 구동시키는 형태, 또는 압전소자(piezo-electric element)에 의해 체결편을 구동시키는 형태를 가질 수도 있다.

그러나, 푸시풀 솔레노이드형의 클램퍼는 응답속도가 낮아서 접착작용의 능률촉진에 한계가 있고, 체결압력의 미세조정이 곤란하며 클램퍼의 구조가 복잡하게 되는 결점이 있다. 음성코일 선형모터형의 클램퍼는 클램퍼의 구조가 푸시풀 솔레노이드형과 마찬가지로 복잡하게 되고 크기가 증대되는 결점이 있다.

압전소자형의 클램퍼는 크기의 감소가 달성되더라도 소자의 재료를 적층구조 형성하므로 생산원가가 높고, 클램퍼를 구동시키기 위하여는 고전압을 필요로하여 파괴속도가 높고 수명이 짧으며 또한 전원회로가 복잡하게 되는 결점이 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 개량한 본딩장치용 와이어 클램퍼를 제공하는데 있다.

본 발명의 한 양상에 따르면, 본딩장치용 와이어 클램퍼는 각각 선단부를 갖는 한쌍의 클램퍼 아암(clamper arm), 자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생부재, 및 클램퍼 아암중 적어도 하나를 작동시키기 위해 자기장 발생부재에 의해 발생된 자기장에 따라 변형되는 거대 자왜 합금으로 구성되고, 와이어를 그 사이에 체결하거나 해제시키는 기능을 한다. 이 구조에서, 자기장이 자기장 발생부재에 의해 발생되면, 거대 자왜 합금은 이 합금이 자기장의 방향과 평행하게 이어지는 양(+)의 자왜현상, 또는 이 합금이 양의 자왜현상과 반대로 되는 음(-)의 자왜현상중의 어느 한쪽에 의한 자기장으로 변형된다. 거대 자왜 합금의 변형에 의해, 클램퍼 아암이 작동될 수가 있다.

클램퍼 아암은 그 기단부에서 합체되고, 기단부에는 클램퍼 아암을 따른 방향으로 눌렀을때에 클램퍼 아암을 작동시키는 입력부가 구비되어 있고, 입력부에 인접하여 공간부가 형성되며, 공간부에는 입력부를 확장하도록 변형되었을 때 방향으로 누르기 위하여 거대 자왜 합금이 배치되는 구성으로 이루어질 수도 있다. 이 구조에서, 자기장이 형성되면, 거대 자왜 합금은 양의 자왜현상에 의한 자기장으로 확장되도록 변형된다. 다음에, 입력부가 클램퍼 아암을 따른 방향으로 확장된 거대 자왜 합금에 의해 눌러져서 클램퍼 아암이 작동된다. 더욱이, 클램퍼 아암의 선단부는 그 사이에서 변위를 일으키기 쉽지 않아서 와이어를 소정의 위치에 적절히 체결할 수가 있다.

클램퍼 아암은 그 기단부에서 합체되어 있고 기단부에는 각각 상응하는 클램퍼 아암을 따른 방향으로 연장되는 한쌍의 입력부재가 구비되어 있고, 이 입력부재는 클램퍼 아암에 수직한 방향으로 눌렀을 때 클램퍼 아암에 수직한 방향으로 누르기 위해 거대 자왜 합금이 배치되는 구성으로 이루어질 수도 있다. 이 구조에서, 클램퍼 아암은 입력부재를 통하여 작동되므로, 입력부재의 길이만큼 거대 자왜 합금에 의해 발생된 힘을 증대시켜서 체결압력을 충분히 높게 할 수가 있다.

클램퍼 아암은 그 기단부에서 합체되고 클램퍼 아암이 기단부에서 합체되는 합체부측에 공간부가 형성되되, 이 공간부는 와이어 클램퍼의 종방향 중심선에 대하여 동일한 각도로 반대방향으로 경사진 한쌍의 경사면을 갖고 눌렀을 때 클램퍼 아암을 작동시키는 기능을 하며, 경사면을 확정하도록 변형되었을 때 누르기위해 공간부에 거대 자왜 합금이 배치되는 구성으로 이루어질 수도 있다. 이 구조에서, 클램퍼 아암은 경사면을 누름으로써 작동되므로, 자기장을 형성하는데 필요한 전류 조정은 물론 와이어 클램퍼의 종방향의 중심선에 대하여 경사면의 각도에 의하여 클램퍼 아암의 작동속도를 설정할 수가 있다.

한쌍의 클램퍼 아암중 하나에 지점(fulcrum) 돌출부가 구비되고 지점으로서 지점 돌출부를 사용하여 클램퍼 아암을 작동할 수 있도록 지점 돌출부를 지지하기 위해 다른 하나의 클램퍼 아암에 지점 돌출부 지지면이 구비되어 있으며, 각각 상응하는 클램퍼 아암을 따른 방향으로 이어지는 한쌍의 입력부재가 각각 클램퍼 아암의 기단부에 구비되되, 이 입력부재는 클램퍼 아암에 수직한 방향으로 눌렀을 때 클램퍼 아암을 작동시키며, 입력부재를 확장하도록 변형되었을 때 클램퍼 아암에 수직한 방향으로 누르기 위해 거대 자왜 합금이 배치되는 구성으로 이루어질 수도 있다. 이 구조에서, 이들 클램퍼 아암은 별개의 부재이므로, 이들 클램퍼 아암중 1개에서 고장이 발생하더라도, 와이어 클램퍼는 고장이 있는 클램퍼 아암의 것만을 교체함으로써 계속 사용될 수가 있다.

지점 돌출부는 클램퍼 아암중 하나에 구비되고 지점돌출부 지지면은 지지돌출부를 지지하기 위해 클램퍼 아암중 다른 하나에 제공되어 클램퍼 아암이 지점으로 지점 돌출부를 사용하여 작동되는 구성과 각각 클램퍼 아암의 기단부에는 한쌍의 경사면이 형성되어, 경사면은 와이어 클램퍼의 종방향의 중심선에 대하여 동일한 각도에서 반대 방향으로 경사져 있어 눌렀을 때 클램퍼 아암을 작동시키는 구성과 경사면을 확장하도록 변형되었을대 누루기 위하여 클램퍼 아암과 별개로 거대 자왜 합금이 배치되는 구성으로 할 수도 있다. 이 구조에서, 클램퍼 아암은 별개의 부재이므로, 이들 클램퍼 아암중 하나에 고장이 발생하더라도, 고장이 있는 것만을 교체함으로써 와이어 클램퍼를 계속 사용할 수가 있다. 더욱이, 거대 자왜 합금은 클램퍼 아암과 별개로 배치되어 있으므로, 거대 자왜 합금 또는 자기장 발생부재에서 고장이 발생하면, 고장이 있는 것을 교체함으로써 즉시 처리할 수가 있다.

클램퍼 아암이 그 기단부에 연결부재에 의해 서로 결합되어 있고 각각 상응하는 클램퍼 아암을 따른 방향으로 이어지는 한쌍의 입력부재를 각각 기단부에 구비하여 입력부재가 클램퍼 아암에 수직한 방향으로 눌렀을 때 클램퍼 아암을 작동시키는 구성과, 입력부재를 확장하도록 변형하였을 때 클램퍼 아암에 수직한 방향으로 누르기 위하여 거대 자왜 합금을 배치하는 구성으로 할 수도 있다. 이 구조에서, 클램퍼 아암은 별개의 부재이므로, 어느 하나에 고장이 발생하더라도, 고장이 있는 것만을 교체함으로써 와이어 클램퍼를 계속 사용할 수가 있다.

도 1a, 1b 및 1c - 본 발명의 제 1의 바람직한 실시예에 따른 본딩장치용 와이어 클램퍼로서, 도 1a는 평면도, 도 1b는 정면도, 도 1c는 우측면도

도 2 - 도 1a 내지 도 1c에 도시한 와이어 클램퍼에 결합되는 거대 자왜(磁歪) 액츄에이터(giant-magnetostrictive actuator)의 종단면도

도 3a, 3b 및 3c - 본 발명의 제 2의 바람직한 실시예에 따른 본딩장치용 와이어 클램퍼를 도시한 것으로서, 도 3a는 평면도, 도 3b는 정면도, 도 3c는 우측면도

도 4a, 4b 및 4c - 본 발명의 제 3의 바람직한 실시예에 따른 본딩장치용 와이어 클램퍼를 도시한 것으로서, 도 4a는 평면도, 도 4b는 정면도, 도 4c는 우측면도

도 5 - 도 4a 내지 4c에 도시한 와이어 클램퍼에 결합되는 거대 자왜 액츄에이터의 종단면도.

도 6a, 6b 및 6c - 본 발명의 제 4의 바람직한 실시예에 따른 와이어 클램퍼를 도시한 것으로서, 도 6a는 평면도, 도 6b는 정면도 및 도 6c는 우측면도

도 7 - 도 6a 내지 6c에 도시한 와이어 클램퍼에 결합되는 거대 자왜 액츄에이터의 종단면도

도 8a, 8b 및 9c - 본 발명의 제 6의 바람직한 실시예에 따른 본딩 장치용 와이어 클램퍼를 도시한 것으로서, 도 8a는 평면도, 도 8b는 정면도, 도 8c는 우측면도

도 9a, 9b 및 9c - 본 발명의 제 6의 바람직한 실시예에 따른 본딩장치용 와이어 클램퍼를 도시한 것으로서, 도 9a는 평면도, 도 9b는 정면도 및 도 9c는 우측면도

도 10 - 와이어 본딩 공정을 설명하기 위한 도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의하여 설명된다.

도 1a - 도 9c에 있어서, 동일 또는 유사한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호로 표시되어 있다.

도 1a - 도 1c는 본 발명의 제 1의 바람직한 실시예에 의한 본딩장치용 와이어 클램퍼 1을 도시한 것이다. 클램퍼 1은 서로 대항하는 한쌍의 평행하고 긴 클램퍼 아암 2a, 2b로 구성되어 있다. 클램퍼 아암 2a, 2b의 각각 선단부에는 서로 대항하는 세라믹 체결부재 3a, 3b 가 형성되어 있다. 클램퍼 아암 2a, 2b는 단면으로 그 형상을 갖는 연결 프레임 5에 의해 서로 합체되어 있고 클램퍼 아암 2a, 2b의 기단부 4의 내측에 형성되어 있다. 연결 프레임 5는 각각 상응하는 클램퍼 아암 2a, 2b의 기단부 4와 함께 일단부에서 연속적이고 클램퍼 아암 2a, 2b를 따른 방향으로 이어지는 한쌍의 대향부 5a, 5b로 구성되어 있다. 연결프레임 5는 대향부 5a, 5b의 타단부 사이에서 일체로 다리를 놓는 가교부 5c (본 실시예에 입력부로 작용)로 더 구성되어 있다.

클램퍼 아암 2a, 2b의 기단부 4의 외측면에는 베이스부(base portion)7이 일체로 형성되어 있다, 베이스부 7에는 연결프레임 5의 가교부 5c에 인접하여 단면으로 직사각형 형상을 갖는 공간부 8이 형성되어 있다. 베이스부 7과 대향부 5a, 5b 사이에는 공간부 8과 연속적인 슬릿(slit) 9a, 9b가 형성되어 있다. 베이스부 7에는 공간부 8의 후단부의 근방에 클램퍼 아암 2a, 2b에 수직한 방향으로 이어지는 슬릿 28과 슬릿 28과 연속적이고 단면으로 직사각형 형상을 갖는 윈도우(window) 40이 더 형성되어 있다. 그 결과, 윈도우 40과 공간부 8사이에는 변형가능한 유연성부재 30이 형성된다. 더욱이, 베이스부 7의 후단부에서 윈도우 40에 체결압력조정나사 6이 나합되어 그 선단에서 유연성부재 30과 접촉하여 있다. 본 실시예에서는, 클램퍼 아암 2a, 2b, 연결프레임 5와 베이스부 7은 소정의 금속으로 일체로 형성되어 있고, 연결프레임 5는 클램퍼 아암 2a, 2b를 탄성적으로 보지하여 그 선단부, 즉 체결부재 3a, 3b는 클램퍼 폐쇄방향 또는 체결방향으로 서로에 대하여 기울어져 있다.

공간부 8에는 거대 자왜 액츄에이터 10이 배치되어 있다. 제 2도에 도시한 바와같이, 거대 자왜 액츄에이터 10은 거재 자왜 합금 17과 이 거대 자왜 합금 17둘레에 감긴 코일 18이 수납되어 있는 관형의 하우징 11로 구성되어 있다. 코일 18은 전류공급원(도시되지 않음)에 접속되어 있다. 거대 자왜 합금 17은 하우징 11의 중앙에 배치되어 그 양단부 17a, 17b에서 하우징11 외부로 돌출되어 있다.

거대 자왜 합금 17은 다이아몬드 커팅(cutting), 전기방전기계가공, 멀티 와이어 톱질기계가공 등에 의하여 거대 자왜 잉곳(ingot)에서 절단된 0.5~3.0㎜평방×5.0~20.0㎜길이, 바람직하게는 0.8∼1.2평방×8.0∼12.0㎜길이의 정사각형 바아(bar)의 형태로 되어 있다. 예를들면, 1.0㎜평방×10.0㎜길이의 정사각형 바아인 경우에는, 액츄에이터 10은 최대 2.0㎏의 힘을 발생시킬 수가 있다. 거대 자왜 합금 17의 구성성분은 R(희토류원소) 대 Fe의 원자반경이 1:2, 즉 예를들면 RFe_2,TbFe₂, DyFe₂, SmFe₂, HoFe₂또는 ErFe₂로 되어 있다. 보다 구체적으로는, 거대 자왜 합금 17의 성분은 바람직하게는 Tb_0.3Dy_0.7Fe₂이고 더 바람직하게는 Tb_0.27Dy_0.73Fe_1.9로서, 자왜현상은 약 1000ppm이다.

거대 자왜 액츄에이터 10은 적당한 고정수단에 의해 공간부 8내에 고정되어 있고 거대 자왜 합금 17의 양단부 17a, 17b는 각각 가교부 5c와 유연성부재 30의 종방향의 중앙에 접합되어 있다.

본 실시예에서는, 와이어 클램퍼 1은 모세관 54(제 10도 참조)를 부착한 지지대에 베이스부 7에서 고정되어 있고 반도체장치의 제조시에 와이어 본딩공정에 사용된다. 구체적으로는 코일 18에 전류를 공급하면, 거대 자왜 합금 17은 코일 18에 의해 발생된 자기장으로 확장되도록 변형된다. 이렇게 하여, 가교부 5c는 거대 자왜 합금 17의 단부 17a에 의해 압압된다. 가교부 5c에서의 압압력은 대향부 5a, 5b를 통하여 기단부 4의 클램퍼 아암 2a, 2b의 내측면에 미친다. 그 결과, 클램퍼 아암 2a, 2b는 바깥쪽으로 밀어져서 그 선단부의 체결부재 3a, 3b가 클램퍼 개방방향 또는 비체결방향으로 밀고나가 서로 이간된다. 따라서, 이 상태에서, 와이어 51(제 10도 참조)은 체결부재 3a, 3b에 의해 체결되어 그 사이에서 이동될 수 있다.

한편, 접합점 59바로위의 와이어 51을 절단할때에 (제 10도 참조), 전류공급을 중단하면, 거대 자왜 합금 17은 자기장의 손실로 인하여 수축된다. 따라서, 가교부 5c에 대한 압력이 중단되어 기단부 4에서 클램퍼 아암 2a, 2b의 내측면에 미치는 힘이 감소된다. 그러므로, 연결 프레임 5의 복원력으로 인하여, 클램퍼 아암 2a, 2b의 선단부, 즉 체결부재 3a, 3b는 클램퍼 폐쇄방향으로 밀고 나아간다.

더욱이, 거대 자왜 합금 17의 단부 17a, 17b가 각각 가교부 5c와 유연성부재 30에 접합되어 있으므로, 가교부 5c에 인장력이 가해져서 거대 자왜 합금 17이 수축된다. 따라서, 클램퍼아암 2a, 2b의 선단부는 상술한 복원력과 인장력으로 인하여 클램퍼 폐쇄방향으로 이동되어 체결부재 3a, 3b사이에서 와이어 51을 견고하게 체결한다. 이와같이 모세관 54를 상승시키면서 체결부재 3a, 3b사이에서 와이어 51을 체결함으로써, 와이어 51은 접합점 59 바로 위에서 절단되어 그 부분에 대한 와이어 접합이 종결된다.

본 실시예에서는, 한쌍의 클램퍼아암 2a, 2b가 그 기단부 4에서 서로 합체되어 있으므로, 클램퍼아암 2a, 2b의 부분들 사이에서의 위치오차가 발생하기 쉽지 않아 체결부재 3a, 3b는 고정확도로 결합되어 와이어 51을 그 사이에서 확실하게 체결한다. 더욱이, 체결 압력 조정나사 6을 전방 또는 후방으로 나합함으로써, 체결압력을 조정할 수가 있다.

본 실시예에서는, 거대 자왜 합금 17의 단부 17a, 17b는 각각 가교부 5c와 유연성부재 30에 접합되어 있다. 한편, 구성부 5c, 30에 단부 17a, 17b를 접합하지 않게 하되, 각각 구성부 5c, 30과 접촉하게 배치할 수도 있다. 이 경우에는 체결압력이 인장력이 발생되지 않는 상태에서 연결프레임 5의 복원력에 의존하므로, 대향부 5a, 5b의 각도, 폭 등을 설정하여 일정한 체결압력을 성취할 수가 있다.

도 3a-3c는 본 발명의 제 2의 바람직한 실시예에의한 본딩 장치용 와이어 클램퍼 1을 도시한 것이다. 제 1의 바람직한 실시예에서 처럼, 클램퍼아암 2a, 2b는 연결프레임 5에 의하여 그 기단부 4에서 서로 합체되어 있다. 더욱이, 본 실시예에서는, 클램퍼아암 2a, 2b의 기단부에는 한쌍의 입력부재 25a, 25b가 슬릿 9a, 9b의 외측면에 일체로 형성되어 있다. 각각의 입력부재 25a, 25b는 클램퍼아암 2a, 2b를 따른 방향으로 연장되어 있다. 입력부재 25a, 25b는 기본적으로 ]형상의 가변부 41에 의하여 그 후단부에서 서로 합체되어 있다. 입력부재 25a, 25b사이에는, 도 2에 도시한 거대 자왜 액츄에이터 10이 입력부재 25b쪽으로 치우치는 것처럼 개재되어 있다. 액츄에이터 10의 거대 자왜 합금 17은 각각 그 대향단부 17a, 17b에서 입력부재 25a, 25b의 내면을 접합하고 있다.

본 실시예에서는, 연결프레임5는 클램퍼 아암 2a, 2b를 탄성적으로 보지하여, 체결부재 3a, 3b사이에 일정한 틈(gap)이 형성되어 액츄에이터 10이 작동되지 않을 때에 와이어를 그 사이에서 자유롭게 이동시키도록 한다. 입력부재 25a에는 체결압력조정나사 6, 슬릿 28, 윈도우 40 및 유연성부재 30이 구비되어 있다.

따라서, 본 실시예에서는, 비체결시에 액츄에이터 10의 코일 10에 전류를 공급하는 것을 중단한다. 이 상태에서, 거대 자왜 합금 17은 수축되어 입력부재 25a, 25b는 바깥쪽으로 이동되지 않아 초기상태를 유지한다. 그래서, 클램퍼아암 2a, 2b는 체결부재 3a, 3b를 보지하여 그 사이에 일정한 틈을 형성하여 와이어가 상술한 바와 같이 자유롭게 되게 한다.

한편, 와이어 절단시에 코일 18에 전류를 공급하면, 거대 자왜 합금 17은 코일 18에 의해 발생된 자기장으로 확장되도록 변형된다. 이로 인하여 입력부재 25a, 25b는 바깥쪽으로 이동되어 클램퍼아암 2a, 2b를 결합하는 대향부 5a, 5b의 단부를 변형시켜서 서로 접근하게 된다. 이후에, 클램퍼아암 2a, 2b는 클램퍼폐쇄방향으로 밀고 나아가서 체결부재 3a, 3b사이에 와이어를 체결할 수가 있다.

알고 있는 바와 같이, 클램퍼아암 2a, 2b는 입력부재 25a, 25b에 의해 작동되므로, 거대 자왜 합금 17에 의해 발생된 힘이 작은 경우에도 입력부재 25a, 25b의 길이를 증가시킴으로써 충분한 체결압력을 일으킬 수가 있다.

역으로, 체결압력은 적당한 작은 값으로 조정될 수도 있다. 구체적으로는, 예를들어 클램퍼아암 2a, 2b사이의 100㎛의 변위를 달성시키고 체결압력을 예를들어 약 50g의 적당한 값으로 감소시키기 위하여는, 본 실시예에 도시한 지렛대 기구를 이용하는 것이 바람직하다. 알고 있는 바와같이, 지렛대비원리에 의하면, 지렛대비가 예를 들어 1:25인 경우에, 클램퍼아암 2a, 2b의 변위는 25배만큼 확대되는 반면에, 체결압력은 1/25가 된다.

한편, 거대 자왜 합금이 변위와 출력에 있어서 크므로, 배율을 작은 값으로 설정할 수가 있다.

도 4a-도 4c는 본 발명의 제 3의 바람직한 실시예에 의한 본딩 장치용 와이어 클램퍼 1을 도시한 것이다. 본 실시예에서는, 클램퍼아암 2a, 2b는 그 기단부 4에 일체로 형성된 베이스부 26에 의해 합체되어 있다. 베이스부 26은 각각 상응하는 클램퍼아암 2a, 2b와 연속적이고 클램퍼아암 2a, 2b을 따른 방향으로 연장되는 가동부 26a, 26b 및 가동부 26a, 26b보다 넓고 가동부 26a, 26b의 후단부 사이에 가교하는 베이스부재 26c로 구성되어 있다. 가동부 26a, 26b사이에는 공간부 29가 형성되어 있다. 클램퍼아암 2a, 2b에 인접한 공간부 29의 정면단부에는, 각각 클램퍼아암 2a, 2b에 상응하여 경사면 27a, 27b가 형성되어 있다. 경사면 27a, 27b는 와이어 클램퍼 1의 종방향의 중심선에 대하여 동일한 각도에서 반대방향으로 경사져 있다. 베이스부재 26에는 공간부 29의 후단부근방에 클램퍼아암 2a, 2b에 수직한 방향으로 이어지는 슬릿 28과 이 슬릿 28과 연속하여 있는 윈도우 40이 형성되어 있다. 그 결과, 윈도우 40과 공간부 29사이에 변형가능한 유연성부재 30이 형성된다. 더욱이, 베이스부재 26c의 후단부에서 윈도우 40에 체결압압조정나사 6을 나합하여 그 선단에서 유연성부재 30과 접촉하게 한다.

거대 자왜 액츄에이터 42는 공간부 29내에 배치된다. 도 5에 도시한 바와같이, 거대 자왜 츄에이터 42는 후면판 12와 정면판 13에 의해 양단부가 폐쇄되는 관형 하우징 11로 구성되어 있다. 정면판 13의 중앙에는 천공(perforation) 13a가 형성되어 있다. 환형(環形)의 영구자석 16은 하우징 11의 내주변부를 따라 배치되고 있고 영구자석 16의 중앙에 거대 자왜 합금 17이 배치되어 있다. 영구자석 16은 바이어스(bias) 자기장을 발생하기 위하여 설치된 것으로서 생략할 수도 있다. 더욱이, 거재 자왜 합금 17과 영구자석 16사이에는 자기장을 발생시키기 위한 코일 18이 배치되어 있다. 코일 18의 단부는 하우징 11에 설치된 전류공급단자(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

거대 자왜 합금 17의 정단부에는 액츄에이터 로드(rod) 20가 결합되어 있다. 액츄에이터 로드 20의 선단부 20a는 구면(球面)형태로 되어있고 천공 13a를 통하여 밖으로 돌출되어 있다. 액츄에이터 로드 20은 그 기단부에 플랜지(flange) 22를 구비하고 있다. 플랜지 22와 정면판 13사이에는 원추형 원판 스프링(coned disc spring) 23이 개재되어 있다. 원추형 원판 스프링 23은 액츄에이터 로드 20을 통하여 후면판 12측으로 거대 자왜 합금 17을 치우치게 하도록 한 압력하에 플랜지 22를 접합하고 있다.

거대 자왜 액츄에이터 42는 후면판 12가 유연성부재 30과 접합하고 액츄에이터 로드 20의 선단부 20a가 경사면 27a, 27b를 균일하게 접합하도록 공간부 29내에 고정되어 있다. 상술한 제 1의 바람직한 실시예에서 처럼, 클램퍼 아암 2a, 2b는 클램퍼 폐쇄방향으로 치우치도록 베이스부 26에 의해 탄성적으로 보지되어 있다.

전류공급단자에서 코일 18에 전류를 공급하면, 거대 자왜 합금 17은 확장하도록 변형된다. 그래서, 액츄에이터 로드 20은 거대 자왜 합금 17에 의해 압압되어 원추형 원판스프링 23의 편심력(biasing force)에 대하여 정면판 13의 천공 13a을 통하여 밖으로 더 돌출된다. 이것으로 인하여 액츄에이터 로드 20의 선단부 20a는 경사면 27a, 27b를 누르게 된다. 따라서, 클램퍼아암 2a, 2b는 밖으로 밀려서 그 선단부의 체결부재 3a, 3b가 클램퍼개방향으로 이동된다. 그러므로, 이 상태에서는 와이어 51은 체결부재 3a, 3b에 의해 체결되지 않아 그 사이에서 이동할 수 있다.

한편, 접합점 59바로 위의 와이어 51을 절단할 때에 전류공급을 중단하면, 거대 자왜 합금 17은 자기장의 감쇠로 인하여 수축된다. 따라서, 플랜지 22에서 원추형 원판 스프링 23에 의해 치우친 액츄에이터 로드 20도 합금 17과 함께 이동되어 도 5도에 도시한 바와 같이 초기위치로 복귀된다. 이것은 경사면 27a, 27b에 대한 압력을 해제하여 그 복원력으로 인하여 클램퍼아암 2a, 2b가 클램퍼폐쇄방향으로 그 선단부에서 체결부재 3a, 3b를 이동시킨다. 그래서, 클램퍼아암 2a, 2b의 복원력에 상응하는 체결압력하에 와이어를 체결할 수가 있다. 본 실시예에서는, 한쌍의 경사면 27a, 27b에의 압압후에 클램퍼아암 2a, 2b가 동작되므로, 클램퍼아암 2a, 2b의 동작속도는 코일 18에 공급된 전류의 조정뿐만 아니라 와이어 클램퍼 1의 종방향의 중심선에 대한 경사면의 각도에도 근거하여 설정될 수 있다.

도 6a-도 6c는 본 발명의 제 4의 바람직한 실시예에 의한 본딩 장치용 와이어 클램퍼 1을 도시한 것이다. 본 실시예에서는, 클램퍼아암 2a, 2b가 서로 별개로 형성되어 있다. 클램퍼 아암 2a의 기단부 4에는 입력부재 25a가 일체로 형성되어 클램퍼아암 2a를 따른 방향으로 연장되고 편평한 선단면을 갖는 지점돌출부 31은 클램퍼아암 2a에 수직한 방향으로 돌출된다. 한쌍의 핀(pin) 32, 32는 기단부 4의 표면과 하류측상의 상응하는 위치에 수직으로 설치되어 있다. 한쌍의 코일 스프링 33, 33의 일측단부는 핀 32, 32와 결합되어 있다.

또한 클램퍼아암 2b의 기단부 4에는 입력부재 25b가 일체로 형성되어 클램퍼아암 2b를 따른 방향으로 연장되며, 지점돌출부 31과 결합하기 위한 지점돌출부 지지평탄면 34가 형성되어 있다. 한쌍의 핀 32, 32는 기단부 4의 표면과 하류측의 상응하는 위치에 수직으로 설치되어 있다. 한쌍의 코일스프링 33, 33의 타측단부는 클램퍼아암 2b의 가단부 4에 설치된 핀 32, 32와 결합되어 있다. 더욱이, 한쌍의 핀 44, 44는 각각 입력부재 25a, 25b의 후단면에 수직으로 설치되어 있다. 핀 44, 44사이에는 인장방향으로 체결압력을 인가하는 체결압력조정스프링 45가 탈착가능케 배치되어 있다. 실제로, 스프링이 다른 다수개의 체결압력조정스프링 45를 미리 준비하여 그중 1개를 선택하여 체결압력을 조정할 수가 있다.

입력부재 25a, 25b사이에는 거대 자왜 액츄에이터 46이 개재되어 있다. 도 7도에 도시한 바와같이, 거대 자왜 액츄에이터 46은 후면판 12와 정면판 13에 의해 양단부가 폐쇄되는 관형 하우징 11로 구성되어 있다. 정면판 13의 중앙에는 천공 13a가 형성되어 있다. 환형 영구자석 16은 하우징 11의 내주변부를 따라 배치되어 있고 거대 자왜 합금 17은 영구자석 16의 중앙에 배치되어 있다. 영구자석 16은 바이어스 자기장을 발생시키기 위해 설치되는 것으로서, 생략할 수도 있다. 더욱이, 거대 자왜 합금 17과 영구자석 16사이에는 자기장을 발생시키기 위한 코일 18이 배치되어 있다. 코일 18의 단부는 하우징 11에 설치된 전류공급단자(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 거대 자왜 합금 17의 선단부 17a는 구면형태로 되어 있고 천공 13a내에 삽입된 링 슬라이드(ring slide) 간격조정부 21을 통과하여 밖으로 돌출되어 있다. 거대 자왜 액츄에이터 46은 후면판 12에서 입력부재 25b의 내면을 접합하고 거대 자왜 합금 17의 선단부 17a에서 입력부재 25a의 내면을 더 접합한다.

코일 18에 전류공급을 중단하면, 거대 자왜 합금 17이 수축되어 입력부재 25a, 25b가 밖으로 이동되지 않아서 초기상태를 유지한다. 구체적으로는, 입력부재 25a, 25b는 지점돌출부 31의 선단면이 지점돌출부 지지면 34와 완전히 접촉하도록 체결압력조정스프링 45의 편심력에 의해 탄성적으로 보지된다. 이 상태에서는, 클램퍼아암 2a, 2b는 체결부재 3a, 3b를 보지하여 그 사이에 일정한 틈을 형성하여 와이어를 자유롭게 이동시킨다.

한편, 와이어 절단시에 코일 18에 전류를 공급하면, 거대 자왜 합금 17은 코일 18에 의해 형성된 자기장으로 확장하도록 변형된다. 그 결과, 거대 자왜 합금 17의 선단부 17a는 입력부재 25a를 밖으로 밀어내고, 그 반응으로 인하여 다른 입력부재 25b도 밖으로 밀어내어진다. 따라서, 입력부재 25a, 25b는 밖으로 이동되고, 이 후에 클램퍼아암 2a, 2b의 선단부는 클램퍼 폐쇄방향으로 밀고나가게 되어 체결부재 3a, 3b사이에 와이어를 체결할 수가 있다.

도 8a-8c는 본 발명의 제 5의 바람직한 실시예에 의한 본딩 장치용 와이어 클램퍼 1을 도시한 것이다. 제 4의 바람직한 실시예에서처럼, 클램퍼아암 2a, 2b는 서로 별개로 형성되어 있고, 지점 돌출부 31, 2쌍의 핀 32-32와 한쌍의 코일 스프링 33, 33이 설치되어 있다. 더욱이, 상술한 제 3의 바람직한 실시예에서 처럼, 한쌍의 경사면 27a, 27b는 각각 클램퍼아암 2a, 2b의 기단부 4에 형성되어 있다. 더욱이, 제 4의 바람직한 실시예와 마찬가지로, 한쌍의 핀 44, 44와 체결압력조정스프링 45는 기단부 4의 표면에 설치되어 있다.

본 실시예에서는, 도 5에 도시한 바와같은 거대 자왜 액츄에이터 42는 후면판 12을 통하여 클램퍼아암 2a, 2b과 독립한 베이스부재 35에 지지되어 있고 액츄에이터 로드 20의 선단부 20a는 구면형태로 되어 경사면 27a, 27b를 균일하게 접합한다.

코일 18에 전류공급을 중단하면, 원추형 원판스프링 23의 편심력에 의하여 액츄에이터 로드 20이 후퇴된다. 따라서, 클램퍼아암 2a, 2b는 지점 돌출부 31의 선단면이 지점돌출부 지지면 34과 완전히 접촉하도록 체결압력조정스프링 45의 편심력에 의해 탄성적으로 보지된다. 이 상태에서, 클램퍼아암 2a, 2b는 체결부재 3a, 3b를 보지하여 그 사이에 일정한 틈을 형성하여서 와이어를 자유롭게 이동시킨다.

한편, 와이어 절단시에 코일 18에 전류를 공급하면, 거대 자왜 합금 17은 코일 18에 의해 형성된 자기장으로 확장하도록 변형된다. 그래서, 거대 자왜 합금 17에 의해 액츄에이터 로드 20이 밀어져서 원추형 원판 스프링 23의 편심력에 대하여 정면판 13의 천공 13a를 통하여 밖으로 더 돌출된다. 이것으로 인하여 액츄에이터 로드 20의 선단부 20a가 경사면 27a, 27b를 밀게된다. 이때에, 액츄에이터 로드 20의 선단부 20a가 경사면 27a, 27b를 누르기 때문에, 클램퍼아암 2a, 2b 의 회전지점으로서 작용하는, 지점돌출부 31과 지점돌출부 지지면 34 사이의 접촉점은 경사면 27a, 27b의 전방에 형성되므로, 클램퍼아암 2a, 2b은 체결압력 조정스프링 45를 확장시키면서 그 선단부가 클램퍼 폐쇄방향으로 이동되게 한다. 그결과, 와이어는 체결부재 3a, 3b 사이에 체결된다.

도 9a-9c는 본 발명의 제 6의 바람직한 실시예에 의한 본딩 장치용 와이어 클램퍼 1을 도시한 것이다. 제 4 및 제 5의 바람직한 실시예에서 처럼, 클램퍼아암 2a, 2b는 서로 별개로 형성되어 있다. 클램퍼아암 2a, 2b에 수직한 방향으로 이어지는 평탄부 36a, 36b는 클램퍼아암 2a, 2b의 기단부 4의 내측면에 형성된다. 한편, 각각 상응하는 클램퍼아암 2a, 2b를 따른 방향으로 이어지는 입력부재 25a, 25b는 기단부 4의 외측면에 형성된다. 유연성 연결부재 37은 클램퍼아암 2a, 2b의 평탄부 36a, 36b사이에 걸쳐있다. 이 유연성연격부재 37은 나사 38a, 38b에 의해 평탄부 36a, 36b에 고정되어 있다. 따라서, 클림퍼아암 2a, 2b는 연결부재 37에 의해 서로 결합되어 있다. 도 7에 도시한 바와같은 거대 자왜 액츄에이터 46은 입력부재 25a, 25b사이에 개재되어 있다. 상술한 제 4의 바람직한 실시예에서 처럼, 거대 자왜 액츄에이터 46은 후면판 12에서 입력부재 25b의 내면을 접합하고 거대 자왜 합금 17의 선단부 17a에서 입력부재 25a의 내면을 더 접합한다.

코일 18에 전류공급을 중단하면, 거대 자왜 합금 17은 수축되어 입력부재 25a, 25b가 밖으로 이동되지 않아 초기상태를 유지한다. 이 상태에서, 클램퍼아암 2a, 2b는 체결부재 3a, 3b를 보지하여 그 사이에 일정한 틈을 형성하여서 와이어가 자유롭게 이동되게 한다.

한편, 와이어 절단시에 전류를 코일 18에 공급하면, 거대 자왜 합금 17은 코일 18에 의해 형성된 자기장으로 확장하도록 변형된다. 그 결과, 거대 자왜 합금 17의 선단부 17a는 입력부재 25a를 밖으로 밀어내고, 그 반응에 의하여, 다른 입력부재 25b도 밖으로 밀어내진다. 따라서, 입력부재 25a, 25b는 밖으로 이동되고, 이 이후에 클램퍼아암 2a, 2b의 선단부는 클램퍼폐쇄방향으로 밀고 나가게 되어 체결부재 3a, 3b사이에 와이어가 체결될 수가 있다.

이 상태에서 코일 18에 전류공급을 중단하면, 거대 자왜 합금 17은 수축된다. 따라서, 연결부재 37의 복원력과 체결압력조정스프링 45의 인장력으로 인하여, 클램퍼아암 2a, 2b는 체결부재 3a,3b사이에 일정한 틈이 형성되는 초기상태로 복귀된다.

제 4-제 6의 바람직한 실시예에서는, 클램퍼아암들이 서로 별개로 형성되어 있다. 따라서, 그중 하나의 클램퍼아암에서 고장이 발생하는 경우에도, 고장난 것만을 교체함으로써 와이어 클램퍼를 계속사용할 수가 있다. 그래서, 저비용으로 와이어 클램퍼를 계속적으로 사용할 수 있다. 더욱이, 제 6의 바람직한 실시예에서는, 클램퍼아암들이 동일한 형상을 가지므로, 한 종류의 클램퍼아암만으로 와이어 클램퍼를 제작할 수가 있고, 더욱이 한 종류의 클램퍼아암만으로 클램퍼아암을 교체할 수가 있다. 따라서, 제작비용은 물론 보수비용도 감축할 수가 있다.

상술한 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하면, 이하의 효과가 달성된다.

와이어 클램퍼의 클램퍼아암은 거대 자왜 합금의 변형후 자기장의 형성에 의하여 작동되므로, 클램퍼아암의 크기와 중량을 감소시킬 수 있고, 클램퍼의 구조를 간소화 시킬 수 있으며 클램퍼의 제작을 용이하게 할 수가 있다. 더욱이, 반응속도가 개선되어(예를들면, 압전소자를 이용한 것에 비하여 10배정도 증대) 작업효율이 향상된다. 더욱이, 전원과 거대 자왜 금속이 접촉하지 않으므로, 클램퍼는 내구성면에서 우수하다. 더욱이, 구동회로가 자기장을 발생시키는 것이 충분하므로, 내구성이 높은 구동회로를 용이하게 제조할 수가 있다. 또한, 거대 자왜 금속의 큐리온도(curie temperature)가 높으므로, 약 100℃의 고온분위기에 견딜수가 있어서 전류공급을 제어함으로써 와이어 체결압력을 폭넓게 변화시킬 수가 있다.

바람직한 실시예들중 몇가지에 있어서는, 한쌍의 클램퍼아암은 그 기단부에서 합체되어 있다. 따라서, 클램퍼아암의 선단부는 그 사이에서 변위를 일으킬 수가 없어서 와이어를 일정한 위치에서 적절히 체결할 수가 있다.

바람직한 실시예들중 몇가지에 있어서는, 클램퍼아암에 수직한 방향으로 밀었을 때 각각 상응하는 클램퍼아암을 따른 방향으로 이어지고 각각 상응하는 클램퍼아암을 작동하는 한쌍의 입력부재가 설치되어 있고, 확장 변형하였을 때 입력부재를 상술한 방향으로 밀도록 거대 자왜 합금이 배치되어 있다. 따라서, 입력부재에 의하여 클램퍼아암이 동작되므로, 거대 자왜 합금에 의해 발생된 힘이 작더라도, 입력부재의 길이를 증대시킴으로써 충분한 체결압력을 성취할 수가 있다.

바람직한 실시예들중 몇가지에 있어서는, 클램퍼아암은 한쌍의 경사면을 누름으로써 작동된다. 따라서, 클램퍼아암의 동작속도는 코일에 공급된 전류의 조정은 물론 와이어 클램퍼의 종방향의 중심선에 대하여 경사면의 각도에도 근거하여 설정될 수가 있다.

바람직한 실시예들중 몇가지에 있어서는, 클램퍼아암은 서로 별개로 형성된다. 따라서, 그들중 어느 하나가 고장이 있더라도, 고장이 있는 것만을 교체함으로써 와이어 클램퍼를 계속 사용할 수가 있다. 그래서, 저비용으로 와이어 클램퍼의 계속적인 사용이 가능하다.

더욱이, 거대 자왜 액츄에이터가 클램퍼아암으로 분리되므로, 그 교체가 용이하다. 따라서, 거대 자왜 합금이나 자기발생 코일에서 고장이 발생하는 경우에 즉시 처리할 수가 있다.

본 발명은 바람직한 실시예들에 의하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 첨부한 특허청구범위에 규정한 바와같이 발명의 원리에서 벗어남이 없이 각종의 방법으로 구현될 수가 있다.

Claims (7)

1. 각각 선단부를 갖는 한쌍의 클램퍼아암을 구비하되, 이 선단부는 상기 클램퍼아암의 적어도 하나를 작동하는 경우에 와이어를 그 사이에 체결하거나 해제하는 기능을하고,

   자기장을 발생시키는 자기장발생부재를 구비하며,

   상기 클램퍼 아암의 적어도 하나를 작동시키도록 상기 자기장발생부재에 의해 발생된 자기장에 따라 변형되는 거대 자왜 합금을 구비하는 본딩장치용 와이어 클램퍼.
2. 제 1항에 있어서, 상기 클램퍼아암은 그 기단부에서 합체되고, 이 기단부에는 상기 클램퍼아암을 따른 방향으로 누를 때 상기 클램퍼아암을 작동시키기위한 입력부가 설치되며, 이 입력부에 인접하여 공간부가 설치되며, 상기 거대 자왜 합금은 확장하게끔 변형시켰을 때 상기 입력부를 상기 방향으로 누루기 위하여 공간부에 배치되는 본딩장치용 와이어 클램퍼.
3. 제 1항에 있어서, 상기 클램퍼아암은 그 기단부에서 합체되고, 각각 대응하는 클램퍼아암을 따른 방향으로 연장되어 있는 한쌍의 입력부재가 상기 기단부에 설치되고, 상기 입력부재는 상기 클램퍼아암에 수직한 방향으로 누룰 때 상기 클램퍼아암을 작동시키며, 상기 거대 자왜 합금은 확장하게끔 변형시켰을 때 상기 입력부재를 상기 클램퍼아암에 수직한 방향으로 누루기 위하여 배치되는 본딩장치용 와이어 클램퍼.
4. 제 1항에 있어서, 상기 클램퍼아암은 그 기단부에서 합체되고, 상기 클램퍼아암이 상기 기단부에서 합체되는 합체부의 전방에 공간부가 설치되되, 이 공간부는 와이어 클램퍼의 종방향의 중심선에 대하여 동일한 각도에서 반대방향으로 경사져 있고 눌렀을 때 상기 클램퍼아암을 작동시키는 한쌍의 경사면을 갖고, 상기 거대 자왜 합금은 확장하게끔 변형시켰을 때 상기 경사면을 누루기 위하여 상기 공간부에 배치되는 본딩장치용 와이어 클램퍼.
5. 제 1항에 있어서, 상기 클램퍼아암중 하나에 지점돌출부가 설치되고 다른 하나에는 상기 지점돌출부를 지점으로하여 상기 클램퍼아암이 작동될 수 있도록 상기 지점돌출부를 지지하기 위한 지점돌출부 지지면이 설치되어 있고, 각각 대응하는 클램퍼아암을 따른 방향으로 연장되는 한쌍의 입력부재가 각각 상기 클램퍼아암의 기단부에 설치되고, 상기 입력부재는 상기 클램퍼아암에 수직한 방향으로 눌렀을 때 상기 클램퍼아암을 작동시키며, 상기 거대 자왜 합금은 확장하게끔 변형시켰을 때 상기 클램퍼아암에 수직한 방향으로 상기 입력부재를 누루기 위하여 배치되는 본딩장치용 와이어 클램퍼.
6. 제 1항에 있어서, 상기 클램퍼 아암중 하나에 지점돌출부가 설치되고 다른 하나에는 상기 지점돌출부를 지점으로하여 상기 클램퍼아암이 작동될 수 있도록 상기 지점돌출부를 지지하기 위한 지점돌출부 지지면이 설치되고, 상기 클램퍼아암의 기단부에는 각각 한쌍의 경사면이 설치되어 있되, 이 경사면은 와이어 클램퍼의 종방향의 중심선에 대하여 동일한 각도에서 반대방향으로 경사져있고 눌렀을 때 상기 클램퍼아암을 작동시키며, 상기 거대 자왜 합금은 확장하게끔 변형시켰을 때 상기 경사면을 누루도록 상기 클램퍼아암과는 별개로 배치되는 본딩장치용 와이어 클램퍼.
7. 제 1항에 있어서, 상기 클램퍼아암은 그 기단부에서 연결부재에 의해 서로 결합되어 있고, 각각 대응하는 클램퍼아암을 따른 방향으로 연장되는 한쌍의 입력부재가 각각 상기 기단부에 설치되어 있되, 이 입력부재는 상기 클램퍼아암에 수직한 방향으로 눌렀을 때 상기 클램퍼아암을 작동시키며, 상기 거대 자왜 합금은 확장하게끔 변형시켰을 때 상기 클램퍼아암에 수직한 방향으로 상기 입력부재를 누루도록 배치되는 본딩장치용 와이어 클램퍼.