KR101489706B1 - 와이어 접합기 - Google Patents

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카 싱 콴
힝 레웅 리
시양 챠오 리
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에이에스엠 테크놀러지 싱가포르 피티이 엘티디
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Abstract

와이어 접합기의 본드 헤드에 변환기를 장착하기 위한 장치가 개시된다. 특히, 와이어 접합기의 본드 헤드는 반도체 패키지 내의 분리 위치들 사이에 전기 상호접속부들을 형성할 때 변환기를 기계적으로 구동하도록 작동한다. 구체적으로, 장치는 i) 변환기에 접속하기 위한 커넥터를 갖고, 휘어지도록 구성되는 휨 구조체; 및 ii) 상기 휨 구조체에 부착된 적어도 하나의 액추에이터로서, 상기 휨 구조체를 휘어지게 하도록 작동하여 상기 커넥터를 통해서 상기 휨 구조체에 접속된 상기 변환기의 변위를 실행시키는 상기 적어도 하나의 액추에이터를 포함한다.

Description

와이어 접합기{APPARATUS FOR MOUNTING A TRANSDUCER IN A WIRE BONDER}
본 발명은 와이어 접합기의 본드 헤드에 변환기를 장착하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 와이어 접합기는 반도체 패키지 내의 분리 위치들 사이에 전기 접속부들을 형성할 때 변환기를 기계적으로 구동하도록 작동된다.
와이어 접합기들은 반도체 패키지 내의 분리 위치들 사이에 전기 접속부들을 형성하기 위하여 반도체 패키징(semiconductor packaging)에 사용된다. 와이어 접합기는 반도체 패키지 내에 전기 접속부들을 형성하기 위한 접합 디바이스를 포함할 것이다. 통상적으로, 접합 디바이스는 접합 에너지를 제공하기 위한 변환기 및 접합 공구를 포함하고, 접합 와이어는 상기 접합 공구를 통해서 반도체 패키지 내에 전기 접속부를 형성하도록 도입된다. 본 발명의 배경이 되는 와이어 접합 기술은 미국 특허공보 US 6,672,503 B2(2004.01.06.)에 개시되어 있다.
예로서, 와이어 접합기의 초음파 변환기는 반도체 다이의 다이 패드면을 세정하기 위하여 볼 접합중에 스크러빙 동작(scrubbing motion)시에 접합 공구를 이동시키도록 기계적으로 구동된다. 초음파 변환기는 또한 볼 접합중에 초음파 접합 에너지를 제공하여 다이 패드면에 접합 와이어의 볼 본드의 부착을 실행한다. 다이 패드면에 대한 볼 본드의 양호한 부착은 그에 따라서 와이어가 와이어 접합기에 의해서 리드프레임(leadframe)을 향하여 다이 패드로부터 당겨져서 반도체 내의 전기 상호접속부를 형성할 때, 볼 본드가 다이 패드면으로부터 분리될 가능성을 감소시킨다.
초음파 변환기는 그 길이방향 축을 따라 선형으로 구동되므로, 접합 공구 팁의 스크러빙 동작은 또한 초음파 변환기의 길이방향 축에 대해서 선형으로 될 것이다. 이러한 접합 공구 팁의 선형 스크러빙 동작은 다이 패드면을 충분히 세정할 수 없으므로, 볼 접합 공정의 품질에 영향을 미친다. 또한, 초음파 변환기는 고정된 초음파 주파수 범위에서 접합 에너지를 제공하므로, 이는 또한 반도체 다이의 다이 패드면과 볼 본드 사이의 접합 강도를 손상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 와이어 접합기들의 임의의 상기 제한사항들을 처리하는 것이다.
본 발명의 일 형태는 와이어 접합기의 본드 헤드에 변환기를 장착하기 위한 장치이다. 특히, 와이어 접합기의 본드 헤드는 반도체 패키지 내의 분리 위치들 사이에 전기 상호접속부들을 형성할 때 변환기를 기계적으로 구동하도록 작동한다. 구체적으로, 장치는 i) 변환기에 접속하기 위한 커넥터(connector)를 갖고, 휘어지도록 구성되는 휨 구조체(flexural structure); 및 ii) 상기 휨 구조체에 부착된 적어도 하나의 액추에이터로서, 상기 휨 구조체를 휘어지게 작동하여 상기 커넥터를 통해서 상기 휨 구조체에 접속된 상기 변환기의 변위를 실행시키는 상기 적어도 하나의 액추에이터를 포함한다.
유리하게는, 이러한 장치는 반도체 패키지 내의 분리 위치들 사이에 전기 상호접속부들을 형성할 때 변환기를 기계적으로 구동하는 추가 수단을 제공한다. 예로서, 적어도 하나의 액추에이터는 휨 구조체를 휘어지게 작동하여, 변환기는 상기 변환기의 길이방향 축과 상이한 경로를 따라 변위되고, 상기 변환기는 상기 변환기가 와이어 접합기의 본드 헤드에 의해서 기계적으로 구동될 때 상기 길이방향 축을 따라 발진하도록 작동한다. 따라서, 장치는 반도체 다이의 다이 패드면을 세정하기 위하여 모세관 팁(capillary tip)의 스크러빙 동작을 허용할 수 있다. (모세관은 접합 공구이고 접합 와이어는 상기 접합 공구를 통해서 도입되어서 반도체 패키지 내에 전기 상호접속부들을 형성한다.) 모세관 팁의 다중-선형 스크러빙 동작을 제공함으로써, 장치는 반도체 다이의 다이 패드면이 충분히 세정되어서, 볼 접합 공정의 품질이 유리하게는 개선될 수 있다는 것을 더욱 양호하게 보장할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 액추에이터는 보조-초음파 주파수에서 발진하는 전원에 의해서 작동하도록 구성되는 압전-스택 액추에이터(piezo-stack actuator)일 수 있다. 여러 주파수들에서 그리고 여러 선형 축들을 따라 볼 접합 동작을 실행함으로써, 와이어 접합기에 의해서 제공되는 접합 에너지는 반도체 다이의 다이 패드면에 대한 볼 본드의 부착을 실행하기 위하여 볼 접합중에 여러 선형 축들을 따라 진행할 수 있다.
유리하게는, 장치는 볼 본드 및 반도체 패키지를 갖는 다이 패드면 사이의 본드 강도가 충분히 강하다는 것을 더욱 잘 보장할 수 있다.
장치의 일부 다른 선택적인 형태들은 또한 종속 청구항에 규정되어 있다.
본 발명의 예들은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예를 통해서 하기에 기술될 것이다.
도 1은 장치가 압전-스택 액추에이터를 포함하는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 와이어 접합기의 본드 헤드에 접합 디바이스를 장착하기 위한 장치의 상면도.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 장치의 동작을 도시하는 도면.
도 3은 장치가 2개의 압전-스택 액추에이터를 포함하는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 와이어 접합기의 본드 헤드에 접합 디바이스를 장착하기 위한 장치의 상면도.
도 4a 내지 도 4e는 도 3의 장치의 동작을 도시하는 도면.
도 5는 장치가 3개의 압전-스택 액추에이터를 포함하는, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 와이어 접합기의 본드 헤드에 접합 디바이스를 장착하기 위한 장치의 사시도.
도 6은 장치가 4개의 압전-스택 액추에이터를 포함하는, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 와이어 접합기의 본드 헤드에 접합 디바이스를 장착하기 위한 장치의 사시도.
도 7은 도 6의 장치의 상면도.
도 8a 내지 도 8d는 도 6의 장치의 동작을 도시하는 도면.
도 1은 와이어 접합기의 본드 헤드(120)에 접합 디바이스를 장착하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 장착 디바이스(100)의 상면도이다. 접합 디바이스는 변환기[초음파 변환기(102)로서 도시됨] 및 초음파 변환기(102)에 작동식으로 연결된 접합 공구[모세관(104)으로서 도시되고 접합 와이어가 상기 모세관을 통해서 도입됨]를 포함한다. 특히, 와이어 접합기는 반도체 패키지 내에 분리 위치들 사이에 전기 상호접속부들을 형성할 때 초음파 변환기(102)를 기계적으로 구동하도록 작동된다.
초음파 변환기(102)는 길이방향 Y-축을 따라 연장되는 세장형 본체 부분을 구비하고, 반도체 다이의 다이 패드면을 세정하기 위하여 볼 접합중에 동일한 길이방향 Y-축을 따른 스크러빙 동작시에 모세관(104)의 팁을 이동시키기 위해 전기 에너지에 의해서 기계적으로 구동된다. 초음파 변환기(102)는 또한 다이 패드면에 대한 접합 와이어의 볼 본드의 접착을 실행하기 위하여 볼 접합중에 초음파 주파수에서 길이방향 Y-축을 따라 진동함으로써 접합 에너지를 제공한다. 초음파 변환기(102)가 초음파 주파수에서 구동하여 스크러빙 동작 및 접합 에너지를 제공할 때, 그 길이방향 Y-축을 따른 초음파 변환기(102)의 변위는 통상적으로 1 내지 2 미크론이다. 볼 접합 공정이 완료된 후에, 접합 와이어는 그때 반도체 패키지 내에 전기 상호접속부를 형성하기 위하여 반도체 다이의 다이 패드로부터 리드프레임을 향하여 모세관(104)에 의해서 당겨진다.
장착 디바이스(100)는 접합 디바이스 및 와이어 접합기(120)의 본드 헤드(120)에 접속하기 위한 복수의 커넥터들을 포함한다. 구체적으로, 도 1은 나사들(107)이 초음파 변환기(102)[ 및 그에 의해서 모세관(104)]를 장착 디바이스(100)에 접속하기 위하여 초음파 변환기(102)의 대응 나사 구멍들과 정합하도록 관통하여 도입되는 나사 구멍들(106)을 갖는 장착 디바이스(100)를 도시한다. 유사하게, 장착 디바이스(100)는 또한 장착 디바이스(100)를 본드 헤드(120)에 접속하기 위하여 본드 헤드(120)의 나사들과 정합하기 위한 그 측부에서 나사 구멍들(108)(도 1의 상면도에는 감추어짐)을 가진다. 도 1에 도시된 장착 디바이스(100)는 초음파 변환기(102) 및 본드 헤드(120)의 각각에 접속하기 위한 2개의 나사 구멍들(106,108)을 포함하지만, 장착 디바이스(100)는 또한 초음파 변환기(102) 및 본드 헤드(120)의 각각에 접속하기 위한 단일 나사 구멍을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 나사 구멍들(106,108) 이외에 다른 유형의 커넥터들도 초음파 변환기(102) 및 본드 헤드(120)의 각각에 장착 디바이스(100)를 접속할 수 있다면, 이들도 역시 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
또한, 장착 디바이스(100)는 휘어지도록 구성되는 휨 부재(110)를 포함한다. 특히, 접합 디바이스에 부착하기 위한 장착 디바이스(100)의 나사 구멍(106)[ 및 특히, 초음파 변환기(102)]는 휨 부재(110)의 형태들이다. 휨 기능을 실현하기 위하여 휨 부재(110)를 제조하기 위한 적합한 재료는 티타늄일 수 있다. 장착 디바이스(100)는 또한 휨 부재(110)보다 높은 강도를 갖는 베이스 부재(112)를 포함한다. 특히, 장착 디바이스(100)는 베이스 부재(112)에서 나사 구멍(108)을 통해서 장착된 나사들을 통해서 그리고 본드 헤드(120)에 있는 나사 구멍들을 통해서 와이어 접합기의 본드 헤드(120)에 연결된다. 티타늄보다 큰 강도를 갖는 베이스 부재(112)를 제조하기 위한 적당한 재료는 알루미늄일 수 있다.
추가로, 장착 디바이스(100)는 휨 부재(110)와 베이스 부재(112) 사이에 부착된 액추에이터[압전-스택 액추에이터(114)]를 포함한다. 특히, 압전-스택 액추에이터(114)는 주어진 주파수에서 발진하는 전원에 의해서 그 길이방향 Y-축을 따른 선형 동작에서의 팽창 및 수축을 통하여 변형가능(즉, 작동가능)하다. 압전-스택 액추에이터(114)는 휨 부재(110)에 부착되고 상기 휨 부재는 그에 의해서 초음파 변환기(102)에 부착되므로, 압전-스택 액추에이터(114)는 그에 의해서 와이어 접합중에 모세관(104)의 대응 변위를 유발한다. 특히, 압전-스택 액추에이터(114)는 도 1에 도시된 바와 같이 장착 디바이스(100)의 측부에 배치된다. 따라서, 길이방향 Y-축을 따른 압전-스택 액추에이터(114)의 선형 변형은 일반적으로 초음파 변환기(102)의 길이방향 Y-축에 직각인 X-축을 따라 모세관(104)의 팁을 변위시키고, 초음파 변환기(102)는 와이어 접합기의 본드 헤드(120)에 의해서 기계적으로 구동될 때 상기 길이방향 Y-축을 따라 발진한다.
또한, 팽창 및 수축을 통한 압전-스택 액추에이터(114)의 변형에 의해서 유발되는 모세관(104)의 팁의 변위는 대체로 비교적 크다. 이를 설명하는 것은 2가지 이유가 있다: 첫째, 길이방향 축을 따른 압전-스택 액추에이터(114)의 임의의 선형 변형은 휨 부재(110)의 길이 및 초음파 변환기(102)에 의해서 증폭되고; 둘째, 압전-스택 액추에이터(114)를 기계적으로 구동하는 전기 에너지의 주파수는 예로서 1KHz 미만의 초음파 범위 밑에 있어서 약 20 미크론의 팽창 및 수축을 통하여 압전-스택 액추에이터(114)의 큰 변위를 제공한다. 대조적으로, 초음파 변환기(102)와 같은 종래의 변환기들은 통상적으로 팽창 및 수축을 통하여 단지 약 1 내지 2 미크론의 압전-디스크들의 변형을 제공하기 위하여 초음파 주파수[즉, 20KHz보다 많은 주파수]의 전기 에너지에 의해서 기계적으로 구동되는 압전-디스크들을 포함한다.
도 2a 내지 도 2c는 모세관(104)이 와이어 접합중에 압전-스택 액추에이터(114)의 변형에 의해서 어떻게 변위되는 지를 도시하는, 장착 디바이스(100)의 상면도이다.
구체적으로, 도 2a는 압전-스택 액추에이터(114)가 보조-초음파 주파수에서 전기 에너지에 의해서 변형되기 전에 모세관(104)의 최초 위치를 도시한다. 압전-스택 액추에이터(114)를 가로질러 인가된 전압이 증가함에 따라서, 그 길이방향 Y-축을 따른 팽창을 통하여 압전-스택 액추에이터(114)의 선형 변형의 크기도 역시 증가한다. 팽창된 압전-스택 액추에이터(114)는 그에 따라서 휨 부재(110)에 대해서 가압하고, 그에 의해서 도 2b에 도시된 바와 같이, X-축을 따른 선형 동작에서 모세관(104)을 아래로 변위시킨다. 압전-스택 액추에이터(114)를 가로질러 인가된 전기 에너지의 발진으로 인하여 압전-스택 액추에이터(114)를 가로질러 인가된 전압의 감소는 압전-스택 액추에이터(114)가 Y-축을 따른 수축을 통해서 변형되게 할 것이다. 수축된 압전-스택 액추에이터(114)는 따라서 휨 부재(110)를 당기고 그에 의해서 도 2c에 도시된 바와 같이, X-축을 따른 선형 동작 시에 모세관(104)을 상향으로 변위시킨다.
따라서, 장착 디바이스(100)는 와이어 접합중에 모세관(104)의 스크러빙 동작이 초음파 변환기(102)의 길이방향 Y-축을 따르거나 또는 초음파 변환기(102)의 길이방향 Y-축에 직각인 X-축을 따른 다중 방향들로 실행될 수 있게 한다. 이는 모세관 팁이 단지 변환기의 길이방향 Y-축을 따른 단일 선형 동작시에 스크러빙 동작을 실행하는 종래의 와이어 접합기에 반대된다. 모세관 팁의 다중-선형 스크러빙 동작을 제공함으로써, 와이어 접합기(120)는 그에 따라서 반도체 다이의 다이 패드면이 충분히 세정되어서, 볼 접합 공정의 품질이 유리하게 개선되는 것을 보장할 수 있다.
반도체 다이의 다이 패드면이 모세관 팁의 다중-선형 스크러빙 동작에 의해서 충분히 세정되는 것을 보장하는 것 이외에, 와이어 접합기는 또한 초음파 변환기(102)의 초음파 주파수와는 상이한 주파수에서 접합 에너지를 제공할 수 있다. 따라서, 와이어 접합기(120)에 의해서 제공된 접합 에너지는 볼 접합중에 여러 선형 축들을 따라 진행하여, 반도체 다이의 다이 패드면에 대한 접합 와이어의 볼 본드의 접착을 실행한다. 대조적으로, 종래의 와이어 접합기는 일반적으로 고정된 초음파 주파수에서 그리고 단일 선형 동작으로 접합 에너지를 제공한다. 여러 주파수들에서 그리고 여러 선형 축들을 따라 볼 접합을 제공함으로써, 와이어 접합기(120)는 유리하게는 반도체 패키지에 의하여 볼 본드와 다이 패드면 사이의 접합 강도가 높아지는 것을 보장할 수 있다.
도 3은 와이어 접합기의 본드 헤드(320)에 대해 접합 디바이스를 장착하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 장착 디바이스(300)의 상면도이다. 구체적으로, 초음파 변환기(102) 및 모세관(104)은 장착 디바이스(300)의 나사 구멍들(306)과 초음파 변환기(102)의 나사 구멍들 사이에 연결된 나사들(307)을 통해서 장착 디바이스(300)에 장착될 수 있다. 유사하게, 장착 디바이스(300)는 또한 장착 디바이스(100)를 와이어 접합기에 연결하기 위하여 본드 헤드(320)의 나사들과 정합하기 위한 그 측부에 있는 나사 구멍들(308)[도 3의 상면도에서 감추어짐]을 가진다.
또한, 장착 디바이스(300)는 휘어지도록 구성된 휨 부재(310)를 포함한다. 초음파 변환기(102)에 부착하기 위한 장착 디바이스(300)의 나사 구멍들(306)은 휨 부재(310)의 특징이다. 장착 디바이스(300)는 또한 휨 부재(310)보다 큰 강도를 갖는 베이스 부재(312)를 포함한다. 특히, 장착 디바이스(300)의 베이스 부재(312)는 베이스 부재(312)에 있는 나사 구멍들(308)을 통해서 그리고 본드 헤드(320)에 있는 나사 구멍들을 통해서 끼워진 나사들을 통해서 연결된다.
그러나, 제 1 실시예의 장착 디바이스(100)와는 대조적으로, 제 2 실시예의 장착 디바이스(300)는 휨 부재(310)에 부착된 2개의 액추에이터들[압전-스택 액추에이터(314a,314b)]을 포함한다. 특히, 압전-스택 액추에이터(314a,314b)는 또한 주어진 주파수에서 발진하는 전원에 의해서 그 길이방향 Y-축을 따른 선형 동작에서의 팽창 및 수축을 통해 변형가능하다. 압전-스택 액추에이터(314a,314b)는 휨 부재(310)에 부착되고 그에 의해서 휨 부재는 초음파 변환기(102)에 부착되므로, 압전-스택 액추에이터(314a,314b)의 변형은 그에 따라서 모세관(104)의 대응 변위가 와이어 접합 중에 유발되게 한다. 특히, 압전-스택 액추에이터(314a,314b)는 도 3에 도시된 바와 같이 장착 디바이스(100)의 대향 측부에 배치된다. 따라서, 볼 접합 중에 그 길이방향 Y-축을 따른 압전-스택 액추에이터(314a,314b)의 선형 변형은 길이방향 Y-축에 직각인 X-축을 따른 모세관(104)의 팁의 변위를 발생시킬 것이다.
장착 디바이스(300)의 압전-스택 액추에이터(314a,314b)는 장착 디바이스(100)의 압전-스택 액추에이터(114)와 유사하다는 것을 이해해야 한다. 예로서, 압전-스택 액추에이터(314a,314b)는 약 20 미크론의 큰 변형을 제공하기 위하여 예로서 1KHz의 초음파 범위보다 낮은 주파수에서 발진하는 전원에 의해서 기계적으로 구동되도록 구성된다. 그러나, 그들의 각 길이방향 Y-축을 따른 압전-스택 액추에이터(314a,314b)의 선형 변형이 그에 따라서 Y-축에 직각인 X-축을 따라 모세관(104)을 변위시키는 것을 보장하기 위하여, 압전-스택 액추에이터(314a,314b)를 구동시키는 발진하는 전원들의 각 주파수는 서로 위상에서(예로서, 180도 만큼) 벗어나야 한다. 여기서, 압전-스택 액추에이터들(314a)중 하나는 팽창에 의해서 변형되고 다른 압전-스택 액추에이터들(314b)은 수축에 의해서 변형된다. 그렇지 않다면, 양자의 압전-스택 액추에이터(314a,314b)는 그 각각의 길이방향 Y-축을 따른 선형 동작에서 서로 동일 위상으로 이동할 것이다.
도 4a 내지 도 4e는 2개의 압전 액추에이터들의 동작을 도시하는, 도 3의 장치의 상면도이다.
구체적으로, 도 4a는 압전-스택 액추에이터(314a,314b)가 보조-주파수에서 발진하는 전원에 의해서 변형되기 전에 모세관(104)의 최초 위치를 도시한다. 압전-스택 액추에이터(314a,314b)를 가로질러서 서로 위상에서 벗어나서 전기 에너지를 인가하면 그 길이방향 Y-축들을 따라 대향 방향으로 선형 동작에서 서로 변형된다. 도 4b 및 도 4c는 X-축을 따른 상향 선형 동작에서의 모세관(104)의 대응 변위를 유발하는 압전-스택 액추에이터(314a,314b)의 각 수축 및 팽창을 도시한다. 압전-스택 액추에이터(314a,314b)를 가로질러 인가된 전기 에너지의 발진은 압전-스택 액추에이터(314a,314b)의 각 팽창 및 수축을 역으로 행하여, 도 4d 및 도 4e에 도시된 바와 같이, X-축을 따른 하향 선형 동작에서의 모세관의 대응 변위들을 유발한다.
압전-스택 액추에이터(314a,314b)의 변형에 의해서 유발되는 X-축을 따른 모세관(104)의 잠재적인 변위는 제 1 실시예의 장착 디바이스(100)의 경우와 같이 단일 압전-스택 액추에이터(114)의 변형에 의해서 유발된 모세관 변위들보다 크다는 것을 이해해야 한다. 이는 다수의 장점들을 제공할 수 있다: 첫째, 모세관(104)의 팁은 다이 패드면을 세정하기 위한 큰 표면적에 대해서 스크러빙 동작을 실행할 수 있고; 둘째, 장착 디바이스(300)는 또한 반도체 다이의 다이 패드면에 대한 볼 본드의 확산을 유발하기 위하여 큰 표면적에 대해 초음파 접합 에너지를 제공할 수 있다.
도 5는 와이어 접합기의 본드 헤드에 접합 디바이스를 장착하기 위한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 장착 디바이스(500)의 사시도이다. 제 3 실시예의 장착 디바이스(500)는 제 1 및 제 2 실시예의 장착 디바이스(100,300)와 유사하다. 예로서, 제 2 실시예의 장착 디바이스(300)와 비교되는, 제 3 실시예의 장착 디바이스(500)는 또한 휨 부재(510)에 연결된 XY-평면에 따른 2개의 압전-스택 액추에이터(514a,514b)를 포함한다.
그러나, 제 2 실시예의 장착 디바이스(300)와는 달리, 제 3 실시예의 장착 디바이스(500)는 또한 2개의 압전-스택 액추에이터(514a,514b) 위와 그들 사이에 배열된 추가의 압전-스택 액추에이터(514c)를 포함한다. 구체적으로, 추가의 압전-스택 액추에이터(514c)는 다른 2개의 압전-스택 액추에이터(514a,514b)가 배열되는 XY-평면 외측에 배열된다. 이 추가의 압전-스택 액추에이터(514c)는 또한 휨 부재(504)에 연결된다. 따라서, 주어진 주파수(예로서, 1KHz)에서 발진하는 여러 전원들의 인가를 통하여, Y-축을 따른 선형 동작에서의 팽창 및 수축을 통해서 2개의 압전-스택 액추에이터(514a,514b)의 변형에 대해서 위상에서 벗어난 추가의 압전-스택 액추에이터(514c)의 변형과 함께 서로 동일 위상에 있는 2개의 압전-스택 액추에이터(514a,514b)의 변형은 일반적으로 X 및 Y-축 모두에 직교하는 그 길이방향 Z-축을 따른 모세관(104)의 팁의 변위를 유발한다. 예로서, 추가의 압전-스택 액추에이터(514c)는 다른 2개의 압전-스택 액추에이터(514a,514b)에 대향하는 방향들로 선형 동작으로 작동되도록 구성될 수 있다. 모세관 팁의 Z-축 변위는 반도체 다이의 다이 패드면에 대한 접합 와이어의 볼 본드의 접합시에 유용할 수 있다.
도 6은 와이어 접합기의 본드 헤드(도 7에서 "620"으로 도시됨)에 대하여 접합 디바이스를 장착하기 위한, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 장착 디바이스(600)의 사시도이다. 제 4 실시예의 장착 디바이스(600)는 ZY-평면 상의 2개의 압전-스택 액추에이터(614a,614b) 밑에 그리고 압전-스택 액추에이터(614c)와 평행하게 배열된 추가의 압전-스택 액추에이터(614d)를 제외하면, 제 3 실시예의 장착 디바이스(500)와 유사하다. 특히, ZY-평면은 XY-평면에 직교하고, 2개의 다른 압전-스택 액추에이터(614a,614b)가 상기 XY-평면을 따라 배열된다.
제 4 실시예의 장착 디바이스(600)는 이전의 3개의 실시예들의 장착 디바이스(100,300,500)와 유사하므로, 전술한 원리 및 동작들이 적용될 것이다. 예로서, 팽창 및 수축을 통한 압전-스택 액추에이터(614c,614d)의 변형에 의해서 유발된 Z-축을 따른 모세관(104)의 잠재적인 변위는 제 3 실시예의 장착 디바이스(500)의 경우와 같이, 압전-스택 액추에이터(514c)의 변형에 의해서 유발되는 모세관 변위보다 크다는 것을 이해해야 한다.
도 7은 장착 디바이스(600)의 상면도를 도시한다.
압전-스택 액추에이터(614a,614b)를 가로질러 서로 위상에서 벗어나서 전기 에너지를 인가하면, 압전-스택 액추에이터(614a,614b)의 각 팽창 및 수축과 X-축을 따른 모세관(104)의 팁의 대응 선형 이동을 유발한다. 또한, 압전-스택 액추에이터(614a,614b)를 가로질러 인가된 전기 에너지의 위상 편극(phase polarity)들의 발진은 압전-스택 액추에이터(614a,614b)의 각 팽창 및 수축의 반대 동작과 X-축을 따른 대향 방향으로의 모세관(105)의 팁의 대응 선형 동작을 유발할 것이다.
유사하게, 압전-스택 액추에이터(614c,614d)를 가로질러 서로 위상에서 벗어나서 각 전원들을 인가하면, 압전-스택 액추에이터(614c,614d)의 각 팽창 및 수축과 Z-축을 따른 모세관(104)의 팁의 대응 선형 이동을 유발한다. 또한, 압전-스택 액추에이터(614c,614d)를 가로질러 인가된 전기 에너지의 위상 편극들의 발진은 압전-스택 액추에이터(614c,614d)의 각 팽창 및 수축의 반대 동작과 Z-축을 따른 대향 방향으로의 모세관(105)의 팁의 대응 선형 동작을 유발할 것이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 6에 도시된 방향 A를 따라 관측할 때 장착 디바이스(600)의 측면도이다.
도 8a 및 도 8b는 장착 디바이스(600)의 측면도로서, 압전-스택 액추에이터(614c,614d)의 각 팽창 및 수축을 유발하기 위하여 압전-스택 액추에이터(614c,614d)를 가로질러 서로 위상에서 벗어난 전기 에너지의 인가를 통해서 Z-축을 따른 모세관(104)의 상향 변위를 도시한다. 압전-스택 액추에이터(614c,614d)를 가로질러 인가된 전기 에너지의 위상 편극이 180도 만큼 발진할 때, 모세관(104)은 따라서 도 8c 및 도 8d에 도시된 바와 같이, 압전-스택 액추에이터(614c,614d)의 각 팽창 및 수축으로 인하여 Z-축을 따라 하향으로 변위될 것이다.
다른 실시예들도 역시 본 발명의 범주 내에 있다는 것을 이해해야 한다. 예로서, 장착 디바이스(100)의 베이스 부재(112)는 대신에 휨 부재(110)에 의해서 교체될 수 있어서, 장착 디바이스(100)의 전체 구조는 휘어지도록 구성된다. 또한, 압전-스택 액추에이터(114)는 도 1에 도시된 경우와 같이 장착 디바이스(100)의 측부에 배열될 필요는 없다. 압전-스택 액추에이터(114)는 대신에 장착 디바이스(100)의 중간부에 배열되어서, 그 길이방향 Y-축을 따른 압전-스택 액추에이터(114)의 변형은 초음파 변환기(102) 및 모세관(104)을 동일 길이방향 Y-축을 따라 포함하는 접합 디바이스를 변위시킨다. 상술한 압전-스택 액추에이터 이외에도, 인가된 자기장에 의해서 작동가능한 자기변형 액추에이터 및/또는 샤프(sharp) 메모리 합금 기판 액추에이터와 같은, 다른 유형의 액추에이터들도 역시 사용될 수 있다. 추가로, 상술한 장착 디바이스는 또한 와이어 접합기의 변환기에 연결하기 위한 와이어 접합기의 본드 헤드에 통합 내장 형태일 수 있다.

Claims (16)

  1. 와이어 접합기에 있어서,
    와이어 접합을 수행하도록 구성된 초음파 변환기;
    본드 헤드; 및
    상기 초음파 변환기를 상기 본드 헤드에 장착하도록 구성된 장착 디바이스로서, 상기 초음파 변환기는 반도체 패키지 내의 분리 위치들 사이의 전기 상호접속부들을 형성하기 위해 수평 평면상에 기계적으로 구동되도록 구성되는, 상기 장착 디바이스를 포함하며, 상기 장착 디바이스는,
    휘어지도록 구성되는 휨 구조체로서, 상기 휨 구조체에 상기 초음파 변환기가 장착되는, 상기 휨 구조체; 및
    상기 휨 구조체에 부착된 적어도 하나의 액추에이터로서, 상기 휨 구조체를 휘어지도록 구성하고 상기 휨 구조체를 휘어지도록 작동하여 상기 수평 평면상에 상기 초음파 변환기의 변위를 실행시키는 상기 적어도 하나의 액추에이터를 포함하는 와이어 접합기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 변환기는 그 길이방향 축을 따라 발진하도록 구성되고 상기 장착 디바이스의 상기 적어도 하나의 액추에이터는 상기 휨 구조체를 휘어지게 작동하여, 상기 초음파 변환기는 상기 길이방향 축과 상이한 경로를 따라 변위되고, 상기 초음파 변환기는 상기 와이어 접합기의 본드 헤드에 의해서 기계적으로 구동될 때 상기 길이방향 축을 따라 발진하도록 작동하는, 와이어 접합기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 장착 디바이스는 상기 휨 구조체 상의 상이한 지점들에 부착된 2개의 액추에이터들을 포함하는 와이어 접합기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 장착 디바이스의 상기 2개의 액추에이터들은 서로에 대해서 위상에서 벗어나서(out of phase) 작동하도록 구성되는, 와이어 접합기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 장착 디바이스의 상기 2개의 액추에이터들은 서로에 대한 대향 방향들에서 선형 동작들로 작동하도록 구성되는, 와이어 접합기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 장착 디바이스는 상기 휨 구조체에 부착된 적어도 3개의 액추에이터들을 포함하고, 상기 적어도 3개의 액추에이터들은 상기 휨 구조체를 휘어지게 작동가능하므로, 상기 초음파 변환기는 상기 길이방향 축과 각각 상이한 복수의 경로들을 따라 변위되고, 상기 초음파 변환기는 상기 와이어 접합기의 본드 헤드에 의해서 기계적으로 구동될 때 상기 길이방향 축을 따라 발진하도록 작동하는, 와이어 접합기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 장착 디바이스는 3개의 액추에이터들을 포함하고, 상기 액추에이터들 중 2개의 액츄에이터는 평면에 배열되고 제 3 액추에이터는 상기 평면 밖에 배열되는, 와이어 접합기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 평면에 배열되는 상기 장착 디바이스의 상기 2개의 액추에이터들은 서로에 대한 위상에서 벗어나서 작동하도록 구성되는, 와이어 접합기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 평면에 배열되는 상기 장착 디바이스의 상기 2개의 액추에이터들은 서로에 대한 대향 방향들에서 선형 동작으로 작동하도록 구성되는, 와이어 접합기.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 평면 상에 배열되는 상기 장착 디바이스의 상기 2개의 액추에이터들은 서로에 대한 동위상으로 작동하도록 구성되지만, 상기 평면 밖에 배열된 상기 제 3 액추에이터는 상기 평면 상에 배열된 상기 2개의 액추에이터들에 대한 위상에서 벗어나 작동하도록 구성되는, 와이어 접합기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 장착 디바이스의 상기 제 3 액추에이터는 상기 평면 상에 배열된 상기 2개의 액추에이터들에 대한 대향 방향들에 선형 동작으로 작동하도록 구성되는, 와이어 접합기.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 장착 디바이스는 4개의 액추에이터들을 포함하고, 상기 액추에이터들 중 2개의 액추에이터는 제 1 평면 상에 배열되고 다른 2개의 액추에이터들은 상기 제 1 평면과 직교하는 제 2 평면 상에 배열되는, 와이어 접합기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 장착 디바이스의 상기 적어도 하나의 액추에이터는 상기 휨 구조체를 휘어지게 하도록 작동하여, 상기 초음파 변환기는 그 길이방향 축에 대응하는 경로를 따라 변위되고 상기 초음파 변환기는 상기 와이어 접합기의 상기 본드 헤드에 의해서 기계적으로 구동될 때 상기 길이방향 축을 따라 발진하도록 작동되는, 와이어 접합기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 장착 디바이스의 상기 적어도 하나의 액추에이터는 보조-초음파 주파수에서 작동하는 전원에 의해서 작동되도록 구성되는 압전-스택 액추에이터인, 와이어 접합기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 장착 디바이스의 상기 적어도 하나의 액추에이터는 인가된 자기장에 의해서 작동되도록 구성되는 자기변형 액추에이터인, 와이어 접합기.
  16. 삭제
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