TWI531434B - 用於引線接合之超音波換能器與使用超音波換能器形成引線接合之方法 - Google Patents

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多明尼克Ａ 丹安吉里斯
蓋瑞Ｗ 舒爾西
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Description

用於引線接合之超音波換能器與使用超音波換能器形成引線接合之方法 相關申請案之交互參照
此申請案主張2009年8月12日提出申請的美國臨時申請案第61/233,237號案之權益，其內容在此併入本文以為參考資料。
發明領域
本發明與一引線接合機之操作有關，且更特定地是與改進的超音波換能器及與引線接合之形成相關聯的操作超音波換能器之方法有關。
 發明背景
在半導體元件之加工及封裝中，引線接合仍舊是在一封裝內的二位置之間(例如，一半導體晶粒之一晶粒墊座與一導線架之一導線之間)提供電氣互連之主要方法。更特別地是，使用一引線接合器(亦稱為一引線接合機)，線弧在將被電氣互連的個別位置之間形成。引線接合機也可用以形成導電凸塊(凸塊可與、或可不與線弧共同使用)。
一示範性的習知引線接合順序包括：(1)在一延伸自一接合工具的引線一端上形成一線尾結球；(2)使用該線尾結球在一半導體晶粒之一晶粒墊座上形成一第一接合；(3)在該晶粒墊座與一導線架之一導線之間延伸一段呈預定形狀的引線；(4)將該引線縫焊至該導線架之該導線；及(5)切斷該引線。在形成(a)線弧之端點與(b)接合位置(例如，一晶粒墊座、一導線等)之間的接合中，不同類型的接合能量可被使用，包括，例如，超音波能量、熱超音波能量、熱壓縮能量等。
美國專利第5,595,328號案(名稱為「SELF ISOLATING ULTRASONIC TRANSDUCER」)；第5,699,953號案(名稱為「MULTI RESONANCE UNIBODY ULTRASONIC TRANSDUCER」)；第5,884,834號案(名稱為「MULTI-FREQUENCY ULTRASONIC WIRE BONDER AND METHOD」)；及第7,137,543號案(名稱為「INTEGRATED FLEXURE MOUNT SCHEME FOR DYNAMIC ISOLATION OF ULTRASONIC TRANSDUCERS」)與超音波換能器有關且以上申請案之全部內容在此併入本文以為參考資料。超音波接合能量典型地使用一其中附接有接合工具的超音波換能器來施加。該換能器通常包括一驅動機，諸如，一壓電元件(例如，壓電晶體、壓電陶瓷等)疊堆。電能施加給驅動機，且轉換電能成為機械能，從而以一刷磨動作移動接合工具尖端。此接合工具尖端的刷磨動作通常為沿著換能器之縱軸的線性移動。
提供與引線接合機共同使用的改進的換能器，及使用換能器形成引線接合之改進方法將是所期待的。
 發明概要
依據本發明之一示範性實施例，一種使用一耦合至一換能器的接合工具來形成一引線接合的方法被提供。該方法包括以下步驟：(1)施加一第一頻率的電能給該換能器之一驅動機；及(2)在施加該第一頻率的電能的同時施加一第二頻率的電能給該驅動機，該第一頻率與該第二頻率彼此不同。
依據本發明之另一示範性實施例，另一種使用一耦合至一換能器的接合工具來形成一引線接合的方法被提供。該方法包括以下步驟：(1)施加一第一頻率的電能給該換能器之一驅動機以在一第一方向上驅動該接合工具之一尖端；及(2)施加一第二頻率的電能給該驅動機以在一第二方向上驅動該接合工具之一尖端，該第一方向不同於該第二方向。
依據本發明之另一示範性實施例，一在一引線接合操作中使用的換能器被提供。該換能器包括一經配置以支撐一接合工具的細長本體部分。該換能器還包括一用以提供振動給該細長本體部分的驅動機，該驅動機包括複數個壓電元件，各該複數個壓電元件被分成至少二彼此電氣隔離的區域。
依據本發明之另一示範性實施例，一在一引線接合操作中使用的換能器被提供。該換能器包括一經配置以支撐一接合工具的細長本體部分。該換能器還包括一用以提供振動給該細長本體部分的驅動機，該驅動機經配置以接收電能及提供該接合工具之一尖端之一非線性刷磨。
依據本發明之另一示範性實施例，一在一引線接合操作中使用的換能器被提供。該換能器包括一經配置以支撐一接合工具的細長本體部分。該換能器還包括一用以提供振動給該細長本體部分的驅動機，該驅動機包括至少一經配置以在電能施加之後在一第一方向上變形的壓電元件，及至少一經配置以在電能施加之後在一第二方向上變形的壓電元件，該第一方向與第二方向彼此不同。
圖式簡單說明
本發明從以下詳細說明獲最佳理解當結合所附圖式閱讀時。需強調的是，依據慣例，圖式之各種不同特徵未依比例來繪製。相反，為了清晰起見，各種不同特徵之尺寸被任意變形或縮小。圖式中包括下列諸圖：第1圖是有助於解釋本發明之各種不同的示範性實施例的一引線接合機之一換能器及相關組件之一立體圖；第2A-2B圖是依據本發明之一示範性實施例，使用在一換能器中的一壓電元件之立體正視圖及後視圖；第2C圖是第2A-2B圖之壓電元件之一正視圖；第2D圖是依據本發明之一示範性實施例，與一換能器共同使用的一薄片電極之一正視圖；第3A-3C圖及第4A圖是依據本發明之示範性實施例，使用在一換能器中的壓電元件疊堆之方塊圖；第4B圖是使用依據本發明之示範性實施例的一換能器被引線接合的元件之一部分之一方塊圖；第4C圖包括依據本發明之示範性實施例可用於換能器之壓電元件的複數個方塊圖；第4D-4J圖是依據本發明之示範性實施例，可用於一換能器中之壓電元件疊堆的方塊圖；第5A-5B圖是依據本發明之一示範性實施例，可使用在一換能器中的另一壓電元件疊堆之視圖；第6A-6B圖是依據本發明之其他示範性實施例，可使用在一換能器中的一壓電元件疊堆之其他組態之二視圖；且第7A-7C圖是依據本發明之示範性實施例的接合工具尖端之刷磨圖形之圖式。
 發明詳細說明
本發明與與引線接合操作共同使用的換能器之操作及/或設計的各種不同改良有關。依據本發明之某些示範性實施例，一引線接合機之一超音波換能器以二或二以上模式同時運作(即電能之二或二以上頻率同時施加於該換能器之驅動機)。同時施加多個頻率可導致接合工具之尖端產生一非線性刷磨。例如，非線性振動圖形可以是一李沙育(Lissajous)型圖形，諸如，一圓形圖形、一橢圓形圖形或一網目形圖形。刷磨圖形可以是平面的(即在接合高度上是大致為平面)或三維的(即在接合高度上為非平面)。
此一換能器的一示範性技術係分割壓電元件(例如，晶體)之個別電極，從而在每一元件中形成至少二電氣隔離區。例如，利用分割作用，壓電元件疊堆可在其特定操作頻率下提供有效的激勵以密切配合獨立的振動模式形狀。例如，一搖擺彎曲模式在接合工具之尖端產生沿著引線接合機之一X軸的刷磨，且一縱向模式在接合工具之尖端產生沿著該引線接合機之一Y軸的刷磨。該換能器也可僅藉由在此等操作模式/頻率的任一者下運作而提供一維的獨立或連續移動。
透過本文所提供的本發明之某些示範性實施例，多向的(即非線性的)振動刷磨能量施加給接合工具之尖端，從而導致鄰接於焊接表面的接合區域較少變形或被間接損傷。相較於習知技術，多向刷磨動作可能導致在X及Y接合平面方向上產生更均勻的焊球，以及就一特定焊球尺寸而言更高的單位面積抗剪強度。多向刷磨動作還可能在對刷磨方向上對墊座濺開損傷(例如，尤其是鋁墊上的銅線接合)尤其敏感的引線接合應用方面有益。也就是說，使用多向刷磨，墊座濺開可更平均地分佈到引線接合(例如，球焊)周圍。
此外，本發明之某些示範性實施例在多數個方向中的一選擇方向上提供獨立的一維振動能量，以便例如與元件幾何結構，諸如，引線或引腳對齊。藉由提供這樣的依接合位置而定的所欲方向(例如，依接合位置之形狀而定來選擇方向)上的一維振動能量而與元件幾何結構，諸如，引線或引腳對齊，易於提供更連貫的能量遞送，且易於減少來自一特定元件的諧振效應。
現在參照第1圖，超音波換能器100之一立體圖被提供(其中換能器100具有一沿軸「A」延伸的細長本體部分)。換能器100包括用以安裝換能器100至一引線接合機之一接合頭的安裝凸緣102a及102b。壓電元件104a、104b、104c、104d(例如，壓電晶體、壓電陶瓷等)在一由換能器100之本體部分界定的一孔中排列成一疊堆。壓電元件104a、104b、104c及104d之疊堆是一用於換能器100的驅動機。該等元件被導電薄片電極106a、106b、106c及106d隔開。一特定頻率的電能施加給端子108a及108b(例如，108a是一正極端子且108b是一負極端子)，從而施加電能給薄片電極106a、106b、106c及106d。該特定頻率的電能施加使元件膨脹及收縮，從而導致接合工具110之尖端110a沿軸「A」(例如，一引線接合機之Y軸)刷磨。然而，在某些應用中，相對於一習知的單向(Y軸)刷磨，期望在為換能器選擇多方向刷磨方面具有更多靈活性。在其他應用中，期望依接合位置(例如，接合墊、導線等)之形狀/組態而定來改變刷磨方向。儘管第1圖繪示一具有一用以容置驅動機(晶體疊堆)的孔的「單件」型換能器，除此之外，本發明之教示還可應用於其他換能器設計，諸如，「角狀」型換能器(例如，其中驅動機被提供在遠離接合工具尖端的換能器本體之一端)。
第2A圖是元件204a之一立體正視圖，且第2B圖是元件204a一立體後視圖。元件204a之前表面為正電極(例如，一由一材料(諸如，舉例來說，除了其他材料以外，還有銀、鎳)形成的導電電極)，且元件204a之後表面為一負電極。對照於第1圖中所繪示的元件104a、104b、104c及104d，元件204a之正電極被凹口/凹槽204a3分為兩部分，且元件204a之負電極被凹口/凹槽204b3分為兩部分。因此，正電極被分成兩個電氣隔離區204a1及204a2，且負電極被分成兩個電氣隔離區204b1及204b2。因此，電能可透過二電氣隔離路徑(即介於區域204a1與204b1之間的一第一路徑，及介於區域204a2與204b2之間的一第二路徑)施加給元件。在下文中將加以解釋的是，壓電元件分成電氣隔離區使得多個頻率之電能的施加能在一特定時間被施加給驅動機，從而在一接合工具之尖端產生一所欲刷磨動作。
第2C圖是元件204a之一正視圖。第2D圖是電極206a之一正視圖，電極206a可定位於一換能器之一孔中的一疊堆中相鄰的壓電元件之間。類似於元件204a，薄片電極206a被分成二電氣隔離區。在第2D圖中，一絕緣區206a3將導電區206a1與導電區206a2分開。
第3A圖是一俯視方塊圖，繪示一可排列在一換能器之一孔中的壓電元件疊堆(類似於第1圖中的換能器100之孔中的元件104a、104b、104c及104d之排列)。該疊堆包括第2A-2C圖中的元件204a，及三個類似元件204b、204c及204d。元件204a、204b、204c及204d中之每一元件各自的電極如同每一元件之中央區域處所繪示地被劃分。該疊堆還包括第2D圖中的薄片電極206a，以及薄片電極206b、206c、206d及206e。在此特定組態中，僅正薄片電極被分裂(即206a及206c)，且負薄片電極全部電氣接合在一起(例如，接地)。第3B及3C圖是第3A圖之疊堆可如何連接至電信號之二不同範例。特別參照第3B圖，一第一頻率f1電耦合至該疊堆之右手部分，而第二頻率f2電耦合至該疊堆之左手部分。當然，f1及f2可以是給予該應用、換能器及所欲刷磨的任何所欲頻率。f1及f2之示範性頻率為115Khz及120Khz。如第3B圖中所示者，頻率f1之正連接(+f1)電耦合至薄片電極206a及206c之右手部分。同樣，頻率f1之負連接(-f1)電耦合至薄片電極206b、206d及206e。頻率f2之正連接(+f2)電耦合至薄片電極206a及206c之左手部分。同樣，頻率f2之負連接(-f2)電耦合至薄片電極206b、206d及206e。藉由同時施加此二頻率f1、f2給各自的壓電元件區，一非線性刷磨在耦合至換能器的接合工具尖端被施加。
第3C圖是第3A圖之晶體疊堆之另一示範性組態。對照於第3B圖，頻率f1及f2(+f1/f2、-f1/f2)經由電極施加給該等晶體之左手區域及右手區域。頻率為f1及f2的此等電信號被同時施加；然而，信號之相位組態可被改變以得到所欲結果。例如，在壓電元件之二區域(即左手及右手區域)上頻率為f1的信號可能是彼此同相的；然而，在該等元件之二區域(即左手及右手區域)上頻率為f2的信號可能是彼此反相的(例如，彼此相位相差180度)以得到所欲結果。如同第3B圖，此組態可提供接合工具之尖端的一非線性刷磨，諸如一李沙育型刷磨動作。
第4A圖繪示一換能器中的壓電元件之另一示範性組態。在此範例中，該等元件被提供成使得它們在不同的方向上變形(例如，膨脹、失真、扭曲等)。在此範例中，元件404a及404b(第4A圖中的上面二個壓電元件)變形使得它們共同提供了接合工具之尖端在一第一方向(例如，y方向(Y向移動))上之一刷磨，且元件404c及404d(第4A圖中的下面二個壓電元件)經配置以提供接合工具之尖端在一不同於該第一方向的第二方向(例如，x方向(X向移動))上之一刷磨。施加於壓電元件組之頻率(即頻率f1及f2)可以是不同的或它們可以是相同的。
在以下有關於第4A-4J圖(且亦適用於其他圖式)的說明中，應理解的是一特定方向上的壓電元件變形(例如，膨脹、失真等)不一定等同於接合工具之尖端在此方向上的刷磨。而是，使用在不同方向上變形的壓電元件(例如，結合其他特徵，諸如，分裂壓電元件，分裂壓電元件電極等)有效地使換能器能夠在所欲模式下運作。例如，藉由施加一換能器(此換能器之一單一驅動機)所固有的二諧振頻率的電能，該接合工具尖端之一所欲非線性刷磨動作可被實現。應瞭解的是二諧振頻率的電能可施加給該驅動機之不同部分(例如，在不同方向上變形的元件)，如本文所說明及描述者。
在所繪示的範例中，上方二壓電元件共同提供該接合工具尖端之一Y向刷磨(即沿第1圖中所示的軸「A」)，而下方二壓電元件共同提供該接合工具尖端之一X向刷磨(即垂直於第1圖中所示的軸「A」)。應理解的是在此範例中，元件404a可能自身不提供Y向刷磨，但是元件404a及404b可共同有效地激發該換能器之Y向刷磨振動模式。此外，應理解的是刷磨方向不限於X向及Y向(其中X方向與Y方向彼此垂直)而是可以是任意兩個彼此不同的方向。當然，在許多習知的引線接合應用中，一晶粒上的接合墊及一導線架上的相對應的導線易於沿著X軸及Y軸中的任一軸而對準，所以這樣的一配置可能是尤為理想的。
第4B圖繪示示範性半導體元件410(例如，一半導體晶粒410、一導線架410等)之一部分。元件410包括一第一複數排成一列的接合位置410a(例如，接合墊410a、導線410a等)及一第二複數排成一行、大體垂直於接合位置410a之列的接合位置410b(例如，接合墊410b、導線410b等)。從第4B圖中可以清楚看出，接合位置410a、410b之形狀不是方形，而是矩形。在這樣的一情況下，可能需要使用依特定接合位置之形狀而定的刷磨動作在接合位置410a、410b上形成引線接合。也就是說，當接合一部分引線到接合位置410a時(例如，形成一線弧之一引線接合，諸如，該線弧之一第一接合或一第二接合)，可能想要配置該換能器以使其提供接合工具尖端沿Y軸的刷磨(例如，參見圖例)。同樣，當接合一部分引線到接合位置410b時，可能需要配置該換能器以使其提供接合工具尖端沿X軸的刷磨。
當然，接合位置之形狀不是改變刷磨方向的唯一理由。另一示範性理由與晶粒墊座濺開或相關問題有關。熟於此技者將理解的是，半導體元件製造者繼續努力減小元件尺寸，且正因如此，他們努力減小接合位置之間(例如，相鄰的晶粒墊座之間)的間隔。然而，以此方式減小接合位置之間的間隔增加了造成電氣短路的墊座濺開的可能性。這樣的墊座濺開致短路之可能性，在例如當銅線被用以形成引線接合時由於銅之加工硬化的緣故而變得更糟。再次參照第4B圖，當接合一部分引線到接合位置410a時，可能需要配置該換能器以提供接合工具尖端沿Y軸之刷磨，使得該刷磨不在一相鄰接合位置410a的方向上(接合位置410a沿X軸排成一列)，從而降低墊座濺開在相鄰接合位置410a處的可能性。同樣，當接合一部分引線到接合位置410b時，藉由配置該換能器以使其提供接合工具尖端沿X軸之刷磨，使得該刷磨不在一相鄰接合位置410b的方向上(接合位置410b沿Y軸排列成一行)，降低了墊座濺開在相鄰接合位置410b處的可能性。
現在參照第4A圖中的電氣連接，第一頻率f1之正連接提供給元件404a與404b之間的正電極(即第4A圖中標記為406a的電極)，且第一頻率f1之負連接提供給元件404a及404b之負電極(即藉由接合負電極至地線)。同樣，第二頻率f2之正連接提供給元件404c與404d之間的正電極(即第4A圖中標記為406c的電極)，且第二頻率f2之負連接提供給元件404c及404d之負電極(即藉由接合負電極至地線)。當然，二頻率之負連接可接合在一起，且接地，如所繪示者(即對電極406b、406d及406e的連接可接合在一起，且若需要的話耦合至地線)。
在第4A圖中，頻率信號f1被標記為f1T1，且頻率信號f2被標記為f2T2，其中「T」為時間。這是因為頻率為f1及f2的電信號可以不是同時施加。當然，該等信號可能同時施加，但是在目前描述的範例中，它們是被連續施加的，如將在下文之操作順序中所描述者。
現在一示範性非限制性操作順序針對第4A圖而加以描述。在此示範性應用中，讓我們假定我們正在接合一習知的晶粒(接合墊圍繞該晶粒外圍呈方形配置)之間的線弧。在這樣的一範例中，線弧可在二方向中的一方向上，也就是說，沿X軸或Y軸延伸。可能希望沿X軸形成的線弧之引線接合(例如，第一接合及/或第二接合)隨著一X軸刷磨(X MOTION)而形成，且沿Y軸形成的線弧之引線接合隨著一Y軸刷磨(Y MOTION)而形成。現在參照第4A圖，當沿Y軸形成第一組線弧時，頻率為f1的電能在T1時刻(即f1T1)施加。如上文所描述者，此電能施加如想望地引起接合工具尖端之Y向刷磨。在該第一組線弧形成之後，第二組線弧將沿X軸形成。在此第二組線弧形成過程中，頻率為f2的電能在T2時刻(即f2T2)施加。如上文所描述者，此電能施加如想望地引起接合工具尖端之X軸刷磨。儘管此範例已與分別沿X軸及Y軸形成的兩組線弧相關聯而加以描述，其他選替方式也被考慮。例如，多於兩組線弧可形成(例如，使用f1沿Y軸形成第一線弧，接著使用f2沿X軸形成線弧，再次使用f1沿Y軸形成線弧，等)。而且，工具尖端刷磨之方向可能不僅限於X軸或Y軸刷磨。例如，附加的或不同的刷磨是可能的(例如，藉由提供以相同頻率或不同頻率在不同方向上變形的晶體以產生附加的或不同的工具尖端刷磨方向)。
而且，在一單一引線接合(例如，一球焊、一縫焊等)形成期間，沿一個方向以上的刷磨可被加以應用。例如，在形成相同的引線接合期間，沿X軸的刷磨可被使用，之後為沿Y軸之刷磨。當然，其他刷磨方向也被考慮。
應理解的是用以產生第一刷磨及第二刷磨的壓電元件之順序可能不同於第4A圖中所繪示的那樣。更特別地是，在第4A圖中，上方二元件(404A、404B)共同產生Y軸刷磨，且下方二元件(404C、404D)產生X軸刷磨。然而，本發明未如此設限。壓電元件之任何組合可用以產生所欲刷磨(例如，第一元件及第三元件可產生一第一刷磨，而第二元件及第四元件可產生一不同的第二刷磨)。同樣，不同數目的壓電元件可被提供在換能器中。
此外，雖然未在第4A圖中繪示，若欲得到一特定結果，則第4A圖之組態中的壓電元件電極可如同第3A圖中所示的元件204a、204b、204c、240d被分裂。而且，在T1=T2的情況下，多個頻率的電能可同時被施加(而不是順序施加)。而且，多個頻率的電能可施加給每一組晶體，在某些頻率之間有相移或無相移。
如上文依據第4A圖所提供者，一特定壓電元件疊堆(其中該疊堆是諸如第1圖中的換能器100的一換能器之一單一驅動機)中的壓電元件被提供以使得它們在不同方向上變形。第4C圖繪示四個元件420、422、424及426。元件420是繪示僅供參考的一非激勵狀態壓電元件。元件422是一在y方向上變形(例如，沿一引線接合機之Y軸在y方向上膨脹)的壓電元件，且因此在電能施加期間，該元件在y方向上變形而包括變形區域422a及422b。元件424是一在x方向上變形(例如，沿一引線接合機之X軸在x方向上膨脹)的壓電元件，且因此在電能施加期間，該元件在x方向上變形而包括變形區域424a及424b。元件426是一在一XY剪切方向上變形(例如，在一引線接合機之XY剪切方向上變形)的壓電元件，且因此在電能施加期間，該元件在XY剪切方向上變形而包括變形區域426a及426b。元件426還繪示一示範性極性及由元件426中的一箭頭標示的一相對應的XY剪切變形方向。熟於此技者將瞭解的是，在不同方向上變形的壓電元件可組合在一換能器之一單一驅動機中(例如，一單一壓電元件疊堆中)。為了提供所欲效果(例如，接合工具尖端之一特定的非線性刷磨，為形成某些引線接合而在一第一方向上產生的選擇性的線性刷磨，且為形成其他引線接合而在一第二方向上產生的選擇性的線性刷磨)，各種不同特徵可被改變，例如：換能器設計；一包括在不同方向上變形的壓電元件的驅動機；同時施加多個頻率給驅動機壓電元件；連續施加多個頻率；分裂壓電元件電極；等。
第4D-4J圖繪示多個組合了在不同方向上變形的壓電元件的示範性組態。在第4D-4J圖中，標記為「Y」的壓電元件是經配置以在y方向上變形的元件，且標記為「XY SHEAR」的壓電元件是經配置以在XY剪切方向上變形的元件。除非另外指出，否則在第4D-4J圖中所繪示的任何範例中，頻率為f1及f2的電能可根據需要而被同時、單獨及/或連續提供以實現所欲接合工具尖端刷磨。第4D-4J圖中所繪示的壓電元件疊堆組態可被加以使用，例如，實現一所欲非線性工具尖端刷磨、一選擇性線性工具尖端刷磨(在同一引線接合中，對某些接合位置沿X軸刷磨，且對其他接合位置沿Y軸刷磨，沿x與y方向中的一方向連續刷磨，且接著沿x與y方向中的另一方向連續刷磨)等。
第4D圖繪示一在一包括由元件434a(在XY剪切方向上變形的一壓電元件)、元件434b(在Y方向上變形的一壓電元件)、元件434c(在Y方向上變形的一壓電元件)及元件434d(在XY剪切方向上變形的一壓電元件)組成的一疊堆的換能器中使用的驅動機，其中元件434a、434b被薄片電極436a隔開；元件434b、434c被薄片電極436b隔開；元件434c、434d被薄片電極436c隔開；薄片電極436d與元件434d相鄰；且薄片電極436e與元件434a相鄰。頻率f1、f2之正連接(+f1/f2)提供給元件434a及434b之正電極(即第4D圖中被標記為436a的薄片電極)及元件434c及434d之正電極(即第4D圖中被標記為436c的薄片電極)。頻率f1、f2之負連接(-f1/f2)提供給元件434a、434b、434c及434d之負電極(即第4D圖中被標記為436b、436d及436e的薄片電極)，且可依需要接地。依需要，頻率為f1及f2的電能可依需要而被同時、單獨及/或連續提供，以實現所欲接合工具尖端刷磨。第4D圖中所繪示的壓電元件疊堆組態可被加以使用，例如，實現一所欲非線性工具尖端刷磨、一選擇性線性工具尖端刷磨(即對某些接合位置沿x軸刷磨，且對其他接合位置沿y軸刷磨)等。
第4E圖繪示在一包括由壓電元件444a、444b、444c及444d組成的一疊堆的換能器中使用的一驅動機，其中元件444a、444b被薄片電極446a隔開；元件444b、444c被薄片電極446b隔開；元件444c、444d被薄片電極446c隔開；薄片電極446d與元件444d相鄰；且薄片電極446e與元件444a相鄰。元件444b、444c的電極被分裂，且薄片電極446b為一分裂薄片電極。頻率f1、f2之正連接(+f1/f2)提供給薄片電極446a、446c。頻率f1、f2之負連接提供給電極446d、446e、薄片電極446b之左手部分，及薄片電極446b之右手部分，其中負連接可根據需要接地。在這樣的一範例中，薄片電極446b是以允許從壓電元件之任一端流入的獨立電流流動的個別地線被分裂。
第4F圖繪示在一包括由壓電元件454a、454b、454c及454d組成的一疊堆的換能器中使用的一驅動機，其中元件454a、454b被薄片電極456a隔開；元件454b、454c被薄片電極456b隔開；元件454c、454d被薄片電極456c隔開；薄片電極456d與元件454d相鄰；且薄片電極456e與元件454a相鄰。元件454b、454c的電極被分裂，且薄片電極456b為一分裂電極。頻率f1、f2之正連接(+f1/f2)提供給薄片電極456a、456c及分裂薄片電極456b之右手部分。頻率f1、f2之負連接(-f1/f12)提供給薄片電極456d、456e及薄片電極456b之左手部分，其中負連接可依需要接地。在此一範例中，元件454c之右側(正及負)電極之短路大致消除了f1/f2模式之輸出。
儘管所描述之實施例至此已包括一驅動機疊堆中的4個壓電元件(例如，壓電晶體、壓電陶瓷等)，本發明並未如此設限。實際上，任何數目的元件可包括在一驅動機中，如特定應用中所需要的。在第4G-4J圖中，八個壓電元件設提供在每一驅動機疊堆中。在第4G-4J圖中，無一元件的電極被分裂，且無一電極被分裂；然而，應理解的是在本發明之某些實施態樣中，依需要此種元件的電極可被分裂，且此種電極可被分裂。
第4G圖繪示在一包括由壓電元件464a、464b、464c、464d、464e、464f、464g及464h組成的一疊堆的換能器中使用的一驅動機。元件464a、464b被薄片電極466a隔開；元件464b、464c被薄片電極466b隔開；元件464c、464d被薄片電極466c隔開；元件464d、464e被薄片電極466d隔開；元件464e、464f被薄片電極466e隔開；元件464f、464g被薄片電極466f隔開；元件464g、464h被薄片電極466g隔開；薄片電極466h與元件464h相鄰；且薄片電極466i與元件464a相鄰。頻率f1、f2之正連接(+f1/f2)提供給薄片電極466a、466c、466e及466g。頻率f1、f2之負連接(-f1/f2)提供給薄片電極466b、4d6d、466f、466h及466i，其中負連接可依需要接地。
第4H圖繪示在一包括由壓電元件474a、474b、474c、474d、474e、474f、474g及474h組成的一疊堆的換能器中使用的一驅動機。元件474a、474b被薄片電極476a隔開；元件474b、474c被薄片電極476b隔開；元件474c、474d被薄片電極476c隔開；元件474d、474e被薄片電極476d隔開；元件474e、474f被薄片電極476e隔開；元件474f、474g被薄片電極476f隔開；元件474g、474h被薄片電極476g隔開；薄片電極476h與元件474h相鄰；且薄片電極476i與元件474a相鄰。頻率f1、f2之正連接(+f1/f2)提供給薄片電極476Aa、476c、476e及476g。頻率f1、f2之負連接(+-f1/f2)供給薄片電極476b、476d、476f、476h及476i，其中負連接可依需要接地。
第4I圖繪示在一使用在包括由壓電元件484a、484b、484c、484d、484e、484f、484g及484h組成的一疊堆之換能器中使用的一驅動機。元件484a、484b被薄片電極486a隔開；元件484b、484c被薄片電極486b隔開；元件484c、484d被薄片電極486c隔開；元件484d、484e被薄片電極486d隔開；元件484e、484f被薄片電極486e隔開；元件484f、484g被薄片電極486f隔開；元件484g、484h被薄片電極486g隔開；薄片電極486h與元件484h相鄰；且薄片電極486i與元件484a相鄰。頻率f1、f2之正連接(+f1/f2)提供給薄片電極486a、486c、486e及486g。頻率f1、f2之負連接(-f1/f2)提供給薄片電極486b、486d、486f、486h及486i，其中負連接可依需要接地。
第4J圖繪示在一使用在包括由壓電元件494a、494b、494c、494d、494e、494f、494g及494h組成的一疊堆之換能器中的一驅動機。元件494a、494b被薄片電極496a隔開；元件494b、494c被薄片電極496b隔開；元件494c、494d被薄片電極496c隔開；元件494d、494e被薄片電極496d隔開；元件494e、494f被薄片電極496e隔開；元件494f、494g被薄片電極496f隔開；元件494g、494h被薄片電極496g隔開；薄片電極496h與元件494h相鄰；且薄片電極496i與元件494a相鄰。頻率f1之正連接(+f1)提供給電極496a及496g。頻率f2之正連接(+f2)提供給薄片電極496c及496e。頻率f1、f2之負連接(-f1/f2)提供給薄片電極496b、496d、496f、496h及496i，其中負連接可依需要接地。
本發明之某些層面已與具有分裂電極(諸如第2A-2C圖及第3A-3C圖)的壓電元件相關聯而加以描述，但壓電元件本體未被分裂。然而，在本發明之某些示範性實施例中，整個壓電元件本體可被分裂成二(或二以上)塊。例如，在第5A-5B圖中所提供的圖示中，每一壓電元件已被分裂(如每一元件上的實中央線所標示者)。也就是說，元件304a已被分為304a1及304a2，等。此外，每一元件之左手部分已被「翻轉」過來。例如，元件部分304a1(及元件部分304b1、304c1及304d1)已被翻轉。因此，從第5A圖中的極性標記(「+」與「-」符號)看，清楚的是每一壓電元件之右手部分相較於每一元件之左手部分被反轉。第5B圖還繪示針對第5A圖之疊堆之一示範性電氣連接，藉此f1及f2之正連接(+f1/f2)耦合至二薄片電極(306a、306c)，而f1及f2之負連接(-f1/f2)耦合至其他電極(若需要的話，經由一接地連接，耦合至306b、306d及306e)。因此，在此範例中，二頻率的電能被同時提供。無論如何，第5A-5B圖中所繪示的組態提供一非線性刷磨給接合工具尖端。
第6A及6B圖為結合了某些前述概念的本發明其他示範性實施例。特別參照第6A圖，上方二壓電元件是被分裂的(左手部分被翻轉)。一第一頻率f1(例如，115kHz)被施加且在一第一方向上(例如，沿X軸)產生一工具尖端刷磨。下方二壓電元件為標準元件(即它們未被分裂，且它們的電極未被分裂)，且一第二頻率f2(例如，120kHz)被施加且在一第二方向上(例如，沿Y軸)產生一工具尖端刷磨。此配置可能具有某些益處，例如，其完全解耦f1及f2模式(即反電動勢(EMF)在每一情況下抵消)。更特別地是，當上部以頻率f1驅動，下方壓電元件在f1下將不會產生一反電動勢電荷，因為當晶體之左側變形而與壓電元件之右側異相時電荷抵消。當底部以頻率f2驅動時，由於左側與右側同相移動時電荷抵消，在f2下的反電動勢在頂部二壓電元件中抵消。
第6B圖是又一示範性組態。在第6B圖中，上方壓電元件如在第6A圖中一般被分裂，且現在下方二壓電元件具有分裂電極(如同在第2A-2C及3A-3C圖中一般)。此外，第三及第四壓電元件之間的電極被分裂(即具有二電氣隔離區)。當然，第6B圖僅為本發明之教示之多個變化中的一變化。
第7A-7C圖繪示由本發明之一換能器/運作技術產生的一接合工具尖端之非線性刷磨圖形。如上文所述者，本發明之各種不同的示範性實施例被導向提供接合工具尖端之一非線性刷磨。一李沙育刷磨圖形是此一刷磨圖形之一範例且可包括圓形刷磨圖形、橢圓形刷磨圖形或網目形刷磨圖形。當然，其他非線性刷磨圖形也被考慮。
本發明主要是與四或八壓電元件組成並對其施加二頻率(例如，f1及f2，或f1/f2)的一壓電疊堆相關聯地加以描述。應理解的是不同疊堆配置(具有更多或更少壓電元件)及不同頻率(例如，多於二電信號，諸如，包括一頻率為f3的第三信號)也被考慮。
本發明之各種不同層面與「分裂」壓電元件及分裂壓電元件「電極」相關聯而加以描述。應理解的是結構(例如，壓電元件、壓電元件電極、薄片電極等)可以在實體上改變(例如，切割)以提供所欲電氣隔離。然而，分裂可以其他方式提供，諸如，當結構被首次製造而成時，它們可能具有所欲電氣隔離區。而且，熟於此技者將理解的是，壓電元件之「極化」(例如，給予元件極性，例如，藉由施加一相對較高的電壓，諸如，2,000伏特)可在元件分裂或元件電極分裂之前、期間或之後完成。
儘管本發明已主要關聯於提供一接合工具尖端之非線性刷磨，以及用以提供一接合工具尖端之選擇性線性刷磨的換能器而加以描述，本發明未限制於此。本發明之某些教示尤其可與下列相關聯被使用：(1)具有非平面組件的刷磨動作(例如，至少一部分動作不在XY平面上，而是沿著垂直的Z軸-參見例如第1圖中的圖註)；及(2)接合工具尖端之扭曲/旋轉動作(有或沒有刷磨動作)。
儘管本發明之某些示範性實施例已與分裂成兩塊的壓電元件(例如，晶體、陶瓷等)、分裂成兩塊的壓電元件電極，及分裂成兩塊的薄片電極(例如，薄片)相關聯而加以描述，應理解的是這些中的任一者可被分為二或二以上區域。也就是說，壓電元件、壓電元件電極及薄片電極可依需要在特定應用中被劃分為二或二以上電氣隔離區。
儘管本發明已相關於使用在引線接合機中的超音波換能器以圖式說明及描述，本發明未如此設限。例如，本發明教示(例如，包括壓電元件組態、分裂元件、分裂元件電極、疊堆配置等)可應用在供利用於許多應用(諸如，超音波成像、超音波感測器、超音波焊接器、超音波馬達等)中的任一種應用的超音波換能器。
儘管本發明依據特定實施例而以圖式說明及描述，本發明不欲限於所示之細節。反之，在申請專利範圍之範圍與等效範圍內可在細節上做出各種不同的修改而不背離本發明。
100．．．超音波換能器/換能器
102a、102b．．．安裝凸緣
104a~104d、444a~444d、454a~454d、464a~464h、474a~474h、484a~484h、494a~494h．．．壓電元件/元件
106a~106d．．．導電薄片電極/薄片電極
108a、108b．．．端子
108a．．．端子/正極端子
108b．．．端子/負極端子
110．．．接合工具
110a．．．尖端
204a~204d、404a~404d、420~426、434a~434d．．．元件
204a1、204a2、204b1、204b2．．．電氣隔離區/區域
204a3、204b3．．．凹口/凹槽
206a~206e．．．薄片電極
206a．．．電極/薄片電極
206a1、206a2．．．導電區域
206a3．．．絕緣區
304a~304d．．．元件
304a1~a2、304b1~b2、304c1~c2、304d1~d2．．．元件部分
306b、306d、306e、406a~406e．．．電極
410．．．示範性半導體元件/半導體晶粒/導線架/元件
410a、410b．．．接合位置/接合墊/導線
422a、422b、424a、424b、426a、426b．．．變形區域
306a、306c、436a~436e、446a~446e、456a~456e、466a~466i、476a~476i、486a~486i、496a~496i．．．薄片電極
496a、496g、446d、446e．．．薄片電極/電極
f1、f2．．．頻率/頻率信號
f1．．．第一頻率/頻率/頻率信號
f2．．．第二頻率/頻率/頻率信號
f1T1、f2T2．．．頻率信號
A．．．軸
第1圖是有助於解釋本發明之各種不同的示範性實施例的一引線接合機之一換能器及相關組件之一立體圖；
第2A-2B圖是依據本發明之一示範性實施例，使用在一換能器中的一壓電元件之立體正視圖及後視圖；
第2C圖是第2A-2B圖之壓電元件之一正視圖；
第2D圖是依據本發明之一示範性實施例，與一換能器共同使用的一薄片電極之一正視圖；
第3A-3C圖及第4A圖是依據本發明之示範性實施例，使用在一換能器中的壓電元件疊堆之方塊圖；
第4B圖是使用依據本發明之示範性實施例的一換能器被引線接合的元件之一部分之一方塊圖；
第4C圖包括依據本發明之示範性實施例可用於換能器之壓電元件的複數個方塊圖；
第4D-4J圖是依據本發明之示範性實施例，可用於一換能器中之壓電元件疊堆的方塊圖；
第5A-5B圖是依據本發明之一示範性實施例，可使用在一換能器中的另一壓電元件疊堆之視圖；
第6A-6B圖是依據本發明之其他示範性實施例，可使用在一換能器中的一壓電元件疊堆之其他組態之二視圖；且
第7A-7C圖是依據本發明之示範性實施例的接合工具尖端之刷磨圖形之圖式。
100．．．超音波換能器/換能器
102a、102b．．．安裝凸緣
104a~104d．．．壓電元件/元件
106a~106d．．．導電薄片電極/薄片電極
108a、108b．．．端子
108a．．．端子/正極端子
108b．．．端子/負極端子
110．．．接合工具
110a．．．尖端

Claims (61)

  1. 一種使用耦合至引線接合機之換能器的接合工具來形成引線接合之方法，該換能器包括一驅動器，該方法包含以下步驟：(1)施加一第一頻率的電能給該驅動器；及(2)在施加該第一頻率的該電能的同時施加一第二頻率的電能給該驅動器，該第一頻率與該第二頻率彼此不同，另包含提供該驅動器來包括多個壓電元件之步驟，該等多個壓電元件各分成彼此電氣隔離的至少二區域，其中步驟(1)包括施加該第一頻率的電能給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第一區域，且步驟(2)包括施加該第二頻率的電能給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第二區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟(1)包括施加大約115kHz的第一頻率的電能給該驅動器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟(2)包括施加大約120kHz的第二頻率的電能給該驅動器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟(1)包括施加該大約115kHz的第一頻率的電能給該驅動器，且步驟(2)包括施加該大約120kHz的第二頻率的電能給該驅動器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中施加該第一頻 率及該第二頻率的電能給該驅動器導致由該接合工具之一尖端產生一非線性刷磨。
  6. 一種使用耦合至引線接合機之換能器的接合工具來形成引線接合之方法，該換能器包括一驅動器，該方法包含以下步驟：(1)施加一第一頻率的電能給該驅動器；及(2)在施加該第一頻率的該電能的同時施加一第二頻率的電能給該驅動器，該第一頻率與該第二頻率彼此不同，另包含提供該驅動器來包括多個壓電元件之步驟，該等多個壓電元件各分成彼此電氣隔離的至少二區域，其中步驟(1)包括施加該第一頻率及該第二頻率的電能給該等多個壓電元件中各者的該等至少二區域中的一第一區域，且步驟(2)包括施加該第一頻率及該第二頻率的電能給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第二區域。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中施加給該第一區域及該第二區域的該第一頻率的電能彼此同相，且施加給該第一區域及該第二區域的該第二頻率的電能彼此異相。
  8. 一種使用耦合至引線接合機之換能器的接合工具來形成引線接合之方法，該換能器包括一驅動器，該方法包含以下步驟： (1)施加一第一頻率的電能給該驅動器；及(2)在施加該第一頻率的該電能的同時施加一第二頻率的電能給該驅動器，該第一頻率與該第二頻率彼此不同，其中該驅動器包括組配來在電能施加時在一第一方向上形變的至少一壓電元件，及組配來在電能施加時在一第二方向上形變的至少一壓電元件，該第一方向與第二方向彼此不同。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該第一方向為沿著該引線接合機之X軸且該第二方向為沿著該引線接合機之Y軸。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該第一方向為沿著該引線接合機之X軸且該第二方向為一XY剪切方向。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該第一方向為沿著該引線接合機之Y軸且該第二方向為一XY剪切方向。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中組配來在該第一方向上形變之該至少一壓電元件當施加該第一頻率的電能時在該第一方向上形形，且組配來在該第二方向上形變之該至少一壓電元件當施加該第二頻率的電能時在該第二方向上形變。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中組配來在該第一方向上形變之該至少一壓電元件之形變導致一接合 工具尖端沿該引線接合機之X軸產生一刷磨，且組配來在該第二方向上形變之該至少一壓電元件之形變導致一接合工具尖端沿該引線接合機之Y軸產生一刷磨。
  14. 一種使用耦合至引線接合機之換能器的接合工具來形成引線接合之方法，該換能器包括一驅動器，該方法包含以下步驟：(1)施加一第一頻率的電能給該驅動器以於一第一方向驅動該接合工具之一尖端；及(2)施加一第二頻率的電能給該驅動器以於一第二方向驅動該接合工具之一尖端，該第一方向不同於該第二方向，其中另包含提供該驅動器來包括多個壓電元件之步驟，該等多個壓電元件各分成彼此電氣隔離的至少二區域，其中步驟(1)包括施加該第一頻率的電能給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第一區域，且步驟(2)包括施加該第二頻率的電能給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第二區域。
  15. 一種使用耦合至引線接合機之換能器的接合工具來形成引線接合之方法，該換能器包括一驅動器，該方法包含以下步驟：(1)施加一第一頻率的電能給該驅動器以於一第一方向驅動該接合工具之一尖端；及(2)施加一第二頻率的電能該驅動器以於一第二方 向驅動該接合工具之一尖端，該第一方向與該第二方向相異，其中另包含提供該驅動器來包括多個壓電元件之步驟，該等多個壓電元件各分成彼此電氣隔離的至少二區域，其中步驟(1)包括施加該第一頻率及該第二頻率的電能給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第一區域，且步驟(2)包括施加該第一頻率及該第二頻率的電能給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第二區域。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中施加給該第一區域及該第二區域的該第一頻率的電能彼此同相，且施加給該第一區域及該第二區域的該第二頻率的電能彼此異相。
  17. 一種使用耦合至引線接合機之換能器的接合工具來形成引線接合之方法，該換能器包括一驅動器，該方法包含以下步驟：(1)施加一第一頻率的電能給該驅動器以於一第一方向驅動該接合工具之一尖端；及(2)施加一第二頻率的電能該驅動器以於一第二方向驅動該接合工具之一尖端，該第一方向與該第二方向相異，其中該驅動器包括組配來於施加該第一頻率的電能時在第一方向上形變的至少一壓電元件，及組配來於 施加該第二頻率的電能時在該第二方向上形變的至少一壓電元件，該第一方向與該第二方向彼此不同。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第一方向為沿著該引線接合機之X軸且該第二方向為沿著該引線接合機之Y軸。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第一方向為沿著該引線接合機之X軸且該第二方向為一XY剪切方向。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第一方向為沿著該引線接合機之Y軸且該第二方向為一XY剪切方向。
  21. 一種供使用在引線接合操作中的換能器，該換能器包含：(1)組配來支撐一接合工具的一長形本體部；及(2)用以提供振動給該長形本體部之一驅動器，該驅動器包括多個壓電元件，該等多個壓電元件各分成彼此電氣隔離的至少二區域，其中一第一頻率的電能係組配來施加給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第一區域，且一第二頻率的電能係組配來施加給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第二區域。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之換能器，其中施加該第一頻率及該第二頻率的電能給該驅動器導致由該接合工具之一尖端產生一非線性刷磨。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之換能器，其中該第一頻率是大約115kHz且該第二頻率是大約120kHz。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之換能器，其中施加該第一頻率的電能給該第一區域導致該接合工具之一尖端在一第一方向上的刷磨，且其中施加該第二頻率的電能給該第二區域導致該接合工具之一尖端在一第二方向上的刷磨，該第一方向不同於該第二方向。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之換能器，其中該第一方向沿一引線接合機之X軸延伸，且該第二方向沿該引線接合機之Y軸延伸。
  26. 如申請專利範圍第24項所述之換能器，其中該第一方向大致平行於該換能器之一縱軸延伸，且該第二方向大致垂直於該換能器之該縱軸延伸。
  27. 如申請專利範圍第24項所述之換能器，其中該第一方向大致垂直於該第二方向。
  28. 一種供使用在引線接合操作中的換能器，該換能器包含：(1)組配來支撐一接合工具的一長形本體部；及(2)用以提供振動給該長形本體部之一驅動器，該驅動器包括多個壓電元件，該等多個壓電元件各分成彼此電氣隔離的至少二區域，其中一第一頻率及一第二頻率的電能係組配來施加給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第一區域，且該第一頻率及該第二頻率的電能係組配 來施加給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第二區域。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之換能器，其中施加給該第一區域及該第二區域的該第一頻率的電能彼此同相，且施加給該第一區域及該第二區域的該第二頻率的電能彼此異相。
  30. 一種供使用在引線接合操作中的換能器，該換能器包含：(1)組配來支撐一接合工具的一長形本體部；及(2)用以提供振動給該長形本體部之一驅動器，該驅動器包括多個壓電元件，該等多個壓電元件各分成彼此電氣隔離的至少二區域，其中該長形本體部界定一驅動器孔隙，且該等多個壓電元件定位於該驅動器孔隙中。
  31. 一種供使用在引線接合操作中的換能器，該換能器包含：(1)組配來支撐一接合工具的一長形本體部；及(2)用以提供振動給該長形本體部之一驅動器，該驅動器包括多個壓電元件，該等多個壓電元件各分成彼此電氣隔離的至少二區域，其中該等多個壓電元件包括組配來於電能施加時在一第一方向上形變的至少一壓電元件，及組配來於電能施加時在一第二方向上形變的至少一壓電元件，該第一方向與第二方向彼此不同。
  32. 一種供使用在引線接合操作中的換能器，該換能器包含：(1)組配來支撐一接合工具的一長形本體部；及(2)用以提供振動給該長形本體部之一驅動器，該驅動器組配來收受電能且提供該接合工具之一尖端的一非線性刷磨作用；其中該驅動器包括多個壓電元件，該等多個壓電元件各分成彼此電氣隔離的至少二區域，其中一第一頻率的電能係組配來施加給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第一區域，且一第二頻率的電能係組配來施加給該等多個壓電元件之各者的該等至少二區域中的一第二區域。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之換能器，其中該第一頻率是大約115kHz且該第二頻率是大約120kHz。
  34. 如申請專利範圍第32項所述之換能器，其中(1)施加該第一頻率的電能給該第一區域，而未施加該第二頻率的電能給該第二區域，導致該接合工具之尖端在一第一方向上產生一刷磨，(2)施加該第二頻率的電能給該第二區域，而未施加該第一頻率的電能給該第一區域，導致該接合工具之尖端在一第二方向上產生一刷磨，該第一方向不同於該第二方向，及(3)施加該第一頻率的電能給該第一區域且施加該第二頻率的電能給該第二區域，導致該接合工具之尖端產生非線性刷磨。
  35. 如申請專利範圍第34項所述之換能器，其中該第一方向 沿一引線接合機之X軸延伸，且該第二方向沿該引線接合機之Y軸延伸。
  36. 如申請專利範圍第34項所述之換能器，其中該第一方向大致平行於該換能器之一縱軸延伸，且該第二方向大致垂直於該換能器之該縱軸延伸。
  37. 如申請專利範圍第34項所述之換能器，其中該第一方向大致垂直於該第二方向。
  38. 如申請專利範圍第34項所述之換能器，其中一第一頻率及一第二頻率的電能組配來施加給各該多個壓電元件之該至少二區域中的一第一區域，且該第一頻率及該第二頻率的電能組配來施加給各該多個壓電元件之該至少二區域中的一第二區域。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之換能器，其中施加給該第一區域及該第二區域的該第一頻率的電能是彼此同相，且施加給該第一區域及該第二區域的該第二頻率的電能是彼此異相。
  40. 如申請專利範圍第32項所述之換能器，其中該非線性刷磨遵循一李沙育(Lissajous)圖樣。
  41. 如申請專利範圍第32項所述之換能器，其中該非線性刷磨遵循一圓形圖樣。
  42. 如申請專利範圍第32項所述之換能器，其中該非線性刷磨遵循一橢圓形圖樣。
  43. 如申請專利範圍第32項所述之換能器，其中該非線性刷磨遵循一網目形圖樣。
  44. 如申請專利範圍第32項所述之換能器，其中該長形本體部界定一驅動器孔隙，且該等多個壓電元件定位於該驅動器孔隙中。
  45. 一種供使用在引線接合操作中的換能器，該換能器包含：(1)組配來支撐一接合工具的一長形本體部；及(2)用以提供振動給該長形本體部之一驅動器，該驅動器係組配來接收電能及提供該接合工具之一尖端之一非線性刷磨作用，其中該驅動器包括組配來於電能施加時在一第一方向上形變的至少一壓電元件，及組配來於電能施加時在一第二方向上形變的至少一壓電元件，該第一方向與第二方向彼此不同。
  46. 如申請專利範圍第45項所述之換能器，其中該第一方向為沿一引線接合機之X軸且該第二方向為沿該引線接合機之Y軸。
  47. 如申請專利範圍第45項所述之換能器，其中該第一方向為沿著一引線接合機之X軸且該第二方向為一XY剪切方向。
  48. 如申請專利範圍第45項所述之換能器，其中該第一方向為沿著一引線接合機之Y軸且該第二方向為一XY剪切方向。
  49. 如申請專利範圍第45項所述之換能器，其中組配來在該第一方向上形變之該至少一壓電元件於施加一第一頻 率的電能時在該第一方向上形變，且組配來在該第二方向上形變之該至少一壓電元件於施加一第二頻率的電能時在該第二方向上形變，該第一頻率不同於該第二頻率。
  50. 一種供使用在引線接合操作中的換能器，該換能器包含：(a)組配來支撐一接合工具的一長形本體部；及(b)用以提供振動給該長形本體部的一驅動器，該驅動器包括組配來於電能施加時在一第一方向上形變的至少一壓電元件，及組配來於電能施加時在一第二方向上形變的至少一壓電元件，該第一方向與第二方向彼此不同。
  51. 如申請專利範圍第50項所述之換能器，其中組配來在該第一方向上形變的該至少一壓電元件在一第一頻率的電能施加時在該第一方向上形變，且組配來在該第二方向上形變的該至少一壓電元件在一第二頻率的電能施加時在該第二方向上形變，該第一頻率不同於該第二頻率。
  52. 如申請專利範圍第50項所述之換能器，其中該第一方向為沿著一引線接合機之X軸且該第二方向為沿著該引線接合機之Y軸。
  53. 如申請專利範圍第50項所述之換能器，其中該第一方向為沿著一引線接合機之X軸且該第二方向為一XY剪切方向。
  54. 如申請專利範圍第50項所述之換能器，其中該第一方向為沿著一引線接合機之Y軸且該第二方向為一XY剪切方向。
  55. 如申請專利範圍第51項所述之換能器，其中該第一頻率是大約115kHz且該第二頻率是大約120kHz。
  56. 如申請專利範圍第51項所述之換能器，其中(1)施加該第一頻率的電能，而未施加該第二頻率的電能，導致該接合工具之尖端在一第一方向上產生一刷磨，(2)施加該第二頻率的電能，而未施加該第一頻率的電能，導致該接合工具之尖端在一第二方向上產生一刷磨，該第一方向不同於該第二方向，及(3)施加該第一頻率及該第二頻率的電能導致該接合工具之尖端產生非線性刷磨。
  57. 如申請專利範圍第56項所述之換能器，其中該刷磨之該第一方向沿一引線接合機之X軸延伸，且該刷磨之該第二方向沿該引線接合機之Y軸延伸。
  58. 如申請專利範圍第56項所述之換能器，其中該刷磨之該第一方向大致平行於該換能器之一縱軸延伸，且該刷磨之該第二方向大致垂直於該換能器之該縱軸延伸。
  59. 如申請專利範圍第56項所述之換能器，其中該刷磨之該第一方向大致垂直於該刷磨之該第二方向。
  60. 如申請專利範圍第50項所述之換能器，其中該第一方向與第二方向大致彼此垂直。
  61. 如申請專利範圍第50項所述之換能器，其中該長形本體部界定一驅動器孔隙，且該等多個壓電元件定位於該驅 動器孔隙中。
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