WO2001074524A1 - Anordnung zur mechanischen belastung eines bonddrahtes - Google Patents

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WO2001074524A1
WO2001074524A1 PCT/DE2001/000939 DE0100939W WO0174524A1 WO 2001074524 A1 WO2001074524 A1 WO 2001074524A1 DE 0100939 W DE0100939 W DE 0100939W WO 0174524 A1 WO0174524 A1 WO 0174524A1
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bonding
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Norbert Seliger
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/859—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector involving monitoring, e.g. feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for the mechanical loading of a bonding wire.
  • bond wires made of aluminum are used for gate and emitter connections or for wiring within the module.
  • Thick wire used. Ultrasound bonding is used as the bonding technique, whereby the wires with a circular cross-section have a diameter of typically 200 to 300 ⁇ m and sheets with a width of 10 to 20 mm and a height of up to 5 mm are realized. In order to be able to transmit high currents via one contact, several wires are made in parallel.
  • bond wires are also used as a connecting element between power modules and printed circuit boards that contain control electronics.
  • This converter technology in traction drives or in drives for machine tools, high mechanical accelerations occur under shock or vibration loads, the resulting forces of which can cause a considerable displacement of the bond root points. This results in a deformation of the wire and the formation of considerable stresses in the wire, which lead to plastic deformation when the elastic limit is exceeded and subsequently to material fatigue. With a sufficiently large number of such mechanical loading cycles, which are typically in the range from 1 to 10 million cycles, a functional failure in the form of a material breakdown finally occurs.
  • shock crack * This break, known as "heel crack *", occurs preferentially at the point of the wire that is most damaged by the bond, namely at the kink at the bond foot that defines one end of the wire. So far, there are no effective indicators that can predict premature bond fatigue and therefore a likely failure. To ensure the reliability of the bond connections in the integrated assembly technology, one is therefore dependent on very time-consuming and thus also expensive stress tests, for example shock and vibration tests. Due to the time required, such tests can only be used to a limited extent for investigations on objects with a long service life.
  • the wire In addition to the mechanical load on the wire, there is also a strong thermal load on the wire during operation.
  • the wire is heated on the one hand by the electrical losses in the wire, on the other hand the chip surface acts as a heat source (load cycle power cycle).
  • the wire undergoes a length change due to the thermal expansion, which leads to the wire bulging.
  • This deformation causes tension in the wire similar to that of the base points.
  • a maximum bending stress occurs again at the kink at the bond foot.
  • An additional deformation is superimposed on this load, which results from the thermal mismatch between the material, for example aluminum, of the bonding wire, and the material, for example silicon, a chip surface, or the material, for example copper, of another contact surface and mechanical stresses at the contact point of the bond foot.
  • this known tester is an arrangement for generating a mechanical load on a gold band, which has - a support body,
  • a first contact surface which is fixed relative to the support body, for attachment by bonding one end of the gold band
  • a piezoelectric actuator fastened on the carrier body, which expands and contracts relative to the carrier body and in the direction of the first contact surface with a frequency of less than 1/60 Hz
  • a second contact surface fastened to the actuator for fastening by bonding another end of the gold band , which moves back and forth during the expansion and contraction of the actuator relative to the carrier body and in the direction of the first contact surface with the frequency of less than 1/60 Hz of this expansion and contraction.
  • the gold tape used in this known tester has a thickness of 20 ⁇ m and a width of 350 ⁇ m and thus a cross-sectional shape that differs greatly from the circular cross-section of a bonding wire.
  • the degree of fatigue of the bond connection is then checked by various tests: the shear tensile strength in the pull test (destructive, not destructive), the shear strength in the shear test and the kinking behavior in the air jet test.
  • the shear tensile strength in the pull test destructive, not destructive
  • the shear strength in the shear test and the kinking behavior in the air jet test.
  • the object of the invention is to provide an arrangement for the mechanical loading of a bonding wire, which allows the mechanical loading case of the displacement of the base points of the bonding connection to be simulated in the event of vibration or shock loading.
  • an arrangement for the mechanical loading of a bond wire which has: a support body,
  • a piezoelectric actuator fastened to the support body, which can expand and contract relative to the support body and in the direction of the first contact surface with a frequency of at least 0.1 Hz,
  • accelerated life tests for the bond connection can advantageously be carried out at a very early stage of development and thus critical parameters for reliability such as e.g. Wire material, bend geometry, wire routing during bonding are examined and evaluated.
  • the arrangement according to the invention advantageously also allows the good of the mentioned and, for example, the electronic see resistance, the non-linearity of the electrical resistance and the resistance noise comprising reliability indicators for the load case of the mechanical deformation of the wire, since the measurement of the electrical resistance of the bond connection is possible in this structure.
  • a mechanical load on the wire which is equivalent to the power cycle for example a bulging of the wire during thermal expansion, can advantageously be impressed, although the mechanism which leads to the wire being lifted off is not detected.
  • the arrangement according to the invention can advantageously achieve a higher load frequency compared to a power cycle, and thus life tests can be carried out in a shorter time.
  • the invention advantageously also provides an arrangement for generating a mechanical load on a bond strip, which comprises:
  • a carrier body a first contact surface fixed relative to the carrier body for attachment by bonding one end of the bonding strip, a piezoelectric actuator device fastened on the carrier body, which can expand and contract independently in at least two different directions relative to the carrier body, and
  • bond strip here means strip-shaped material of any cross-sectional shape and includes both bond wires and bond tapes, such as the known gold tape mentioned above.
  • the ends or bond root points of a bond strip attached to the first and second contact surface can advantageously be deflected in at least two, preferably and advantageously in all three spatial directions, and complex deflection processes can thus be simulated.
  • a change in the base point height, which causes the bow of the bond strip to tilt is simulated. This load case arises during the temperature cycle due to the different thermal expansion coefficients of the building materials.
  • the actuator device has a sequence of two or more actuators connected to one another, each actuator being able to expand and contract in a direction assigned only to it, wherein
  • a first actuator of the sequence is fastened on the carrier body and expands and contracts in the direction assigned to it relative to the carrier body, wherein - each actuator connected to a next actuator if it expands in the direction assigned to it and rahiert, this next actuator in this direction back and forth relative to the support body, and wherein
  • the second contact surface is attached to a last actuator in the sequence and, when the last actuator expands and contracts in the direction assigned to it, moves back and forth in this direction relative to the support body.
  • the actuator device can expand and contract at least in one direction, preferably at least in the direction pointing to the fixed first contact surface, with a frequency of at least 0.1 Hz, so that here too the second contact surface expands and contracts the actuator device relative to the support body with the frequency of this expansion and contraction moved back and forth.
  • a piezoelectric actuator device attached to the support body, which can expand and contract at least in one direction relative to the support body, and - A second contact surface attached to the actuator device for attachment by bonding another end of the bond strip, which occurs during the expansion and contraction of the actuator device m in one direction relative to the supporting body and moved back and forth, the second contact surface being held on a supporting body attached to the actuator device, which is relative during expansion and contraction or the actuator device moving to and from the support body.
  • the support body preferably has a leg fastened to the actuator device and a self-supporting other leg on which the second contact surface is held.
  • the displacement paths can be set to 1 ⁇ m for the piezoelectric actuators used.
  • the maximum displacement distance for these models is 50 ⁇ m.
  • the maximum oscillation frequency is a few kHz. It is determined by the range of piezoelectric
  • Actuators and the resonance frequency of the arrangement are determined, but can be extended to higher frequencies with a suitable selection. Stress tests can therefore be significantly accelerated. - Any time course of the deflection can be set (rectangular, ramp, sine functions) and complex load cases can thus be examined.
  • the bond surfaces or contact surfaces can be freely selected (circuit board, DCB, bond pad on chip, etc.).
  • the geometry of the bond sheet (width, height) and strips or wire material and strip or wire diameter are freely selectable.
  • a combination of the mechanical load case with the load of a power cycle is possible. In the arrangement presented, the bond bow can be mechanically stressed and at the same time currents can be impressed or wire parameters such as the electrical resistance can be measured.
  • All standard assembly techniques can be used as the second contact surface, for example copper-clad printed circuit boards, DCB ceramics, chips with bond pads, etc.
  • the lateral displacement of the bond foot point attached to this contact surface can be set via a high voltage which is applied to the piezoelectric actuator or the actuator device become. In a test setup, a displacement of 50 ⁇ m could be achieved at a maximum voltage of 1000V.
  • a surface serves as the first contact surface, e.g. a printed circuit board which is approximately 1mm away from the movable surface and which is fixed to the carrier body e.g. is connected in the form of a base plate. If the actuator or the actuator device is de-energized, it remains mechanically fixed on the carrier body. The bond foot points can therefore not move during and after the bond connection has been made, so that premature damage to the strip or wire can be excluded. Due to the compact design, the arrangement can be easily integrated into standard bonders, e.g. Ultrasonic bonder, can be integrated.
  • Preferred applications of the invention are power modules, integrated converters and chips on board.
  • FIG. 1 shows a side view of an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention with a piezoelectric actuator
  • FIG. 2 shows a top view of the exemplary embodiment according to FIG. 1
  • Figure 3 is a block diagram for electrical control of the actuator of Figure 1
  • FIG. 4 shows a side view of an exemplary piezoelectric actuator device which can expand and contract independently in three mutually perpendicular directions and can be used in the example according to FIGS. 1 and 2 instead of the actuator there
  • the support body is denoted by 1, the first contact surface fixed relative to the support body 1 by 2, the piezoelectric actuator fastened on the support body 1 by 3 and the second contact surface fastened to the actuator 3 by 4 ,
  • the actuator 3 can be understood as a piezoelectric actuator device that has only one piezoelectric actuator.
  • the actuator 3 is fastened on the flat surface 10 of the support body 1 and expands and contracts parallel to the surface 10 in the direction of the double arrow 31.
  • the first and second contact surfaces 2 and 4 each face away from the surface 10 of the carrier body 1 and are arranged essentially at the same vertical distance h from the surface 10 and have a distance d from one another in the direction of the double arrow 31.
  • the distance d which is defined by an air gap 24 extending transversely to the direction of the double arrow 31 between the contact surfaces 2 and 4, must be sufficiently large for safety reasons, typically 1 mm.
  • the first contact surface 2 is fastened, for example, to a base 12, for example a metal block, fixed on the surface 10 of the carrier body 1.
  • the second contact surface 4 is held on a cantilevered support body 34 attached to the actuator 3, which moves back and forth in the direction of the double arrow 31 as the actuator 3 expands and contracts relative to the support body 1.
  • the support body 34 is an angle having two legs 341 and 342 and made, for example, of metal, which is directly connected to one leg, for example the leg 341, e.g. is fastened to the actuator 3 by screwing, and the second contact surface 4 is held on the cantilevered other leg 342 thereof.
  • the actuator 3 When a high voltage is applied, the actuator 3 experiences a shear, which is shown in FIG. 1 by a dotted line 30 and leads to the back and forth movement of the support body 34 in the direction of the double arrow 31.
  • the high voltage can be applied through a high-voltage socket 35 attached to the actuator 3.
  • one end 51 of a bonding strip 5 is fastened by bonding, and on the second contact surface 4 another end 52 of the bonding strip 5 is fastened by bonding.
  • the distance W between the two attached ends 51 and 52 is selected to be smaller than the length L of the bonding strip 5 between these ends 51 and 52, so that the bonding strip 5 thus attached describes an arc that bridges the air gap 24.
  • the bond strip 5 is preferably fastened on the contact surfaces 2 and 4 in such a way that a straight line connecting the two fastened ends 51 and 52 runs in the direction of the double arrow 31. Such a straight line is given by the dash-dotted line 55 in FIG. Instead of only one bond strip, two or more such strips can be attached to the contact areas 2 and 4 at the same time.
  • Double arrow 31 expands or contracts, the second contact surface 4 m moves in this direction to the fixed first contact surface 2 hm or away from it and thereby reduces or increases the distance W. Accordingly, the bow of the bond strip 5 flattens or bulges.
  • the arch of the bond strip 5 that bulges out at a reduced distance W is represented by a dashed line 50, which is heavily oversubscribed. If the actuator 3 is operated so that it expands and contracts periodically, the distance W changes periodically.
  • the actuator 3 can have a frequency of at least Expand and contract 1 Hz to a few kilohertz.
  • a concrete implementation of the exemplary embodiment served for the mechanical fatigue of bond wires.
  • three wires with different aspect ratios L / W were attached to the contact surfaces 2 and 4 by bonding.
  • the contact surfaces 2 and 4 were defined by plates 6 made of copper-clad printed circuit boards (FR4), which were fastened on the base 12 or the self-supporting leg 342 of the support body 34.
  • FR4 copper-clad printed circuit boards
  • the circuit arrangement shown in FIG. 3 is suitable for electrically actuating the actuator 3 of the example according to FIGS. 1 and 2.
  • a function generator is used for the case of vibration loading 300 for generating a sinusoidal oscillation 301.
  • the sinusoidal oscillation 301 is passed to a high-voltage power supply unit 310, which generates the corresponding control voltage 311 for the actuator 3. This control voltage 311 is fed into the actuator 3 via the high-voltage socket 35.
  • An oscilloscope 320 can be used to check the amplitude and the frequency of the control voltage 311. The number of load cycles is measured with an electronic counter 330.
  • the wire 5 is heated electrically with a constant current source that is periodically switched on and off. This source is not shown in FIG. 3, since this is equipment that is specific to the power cycle.
  • the exemplary piezoelectric actuator device 3 'shown in a side view in FIG. 4 can expand and contract independently in, for example, three directions 31, 31' and 31 * 'perpendicular to one another and can be used in the example according to FIGS. 1 and 2 instead of the actuator 3 there.
  • the actuator device 3 ' is fastened on the support body 1 and can be relative to the support body 1 independently in the horizontal direction of the double arrow 31 pointing towards the first contact surface 2 in the direction of the double arrow 31' vertical to this direction and in the direction perpendicular to these two directions Expand and contract towards 31 ''.
  • the direction 31 ′′ is perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 4.
  • the second contact surface 4 (not shown in FIG. 4) is fastened to the actuator device 3 'in such a way that when the actuator device 3' expands and contracts, it m in each of the three directions 31, 31 'and 31''relative to the support body 1 h - and moved here.
  • the actuator device 3 ' has a sequence of three interconnected actuators 32, 3j_ and 3, wherein the actuator 32, which forms a first actuator of the sequence, is fastened on the support body 1 and, for example, in FIG
  • the actuator 3] _ following the first actuator 32 is connected to the first actuator 32 such that when the first actuator 32 expands and contracts in the direction 31 ′′, the actuator 3 ] _ m in this direction 31 ′′ relative to the Carrier body 1 moved back and forth.
  • the actuator 3] _ itself can expand and contract independently in the direction 31 'relative to the support body 1.
  • the actuator 3 next to the actuator 3 is connected to the actuator 3 so that when the actuator 3] expands and contracts in the direction 31 ', the actuator 3 moves back and forth in this direction 31' relative to the support body 1 ,
  • the actuator 3 moves in the direction 31 ′′ and also in the direction 31 ′ perpendicular to this direction 31 ′′ relative to the support body 1 h and back.
  • the actuator 3 only moves in the direction 31 ′′ or in the direction 31 ′ back and forth relative to the support body 1.
  • the actuator 3 itself can expand and contract independently in the direction 31 relative to the support body 1.
  • the second contact surface 4, not shown, is held, for example, on a support body 34 fastened to the actuator device 3 ', which is supported during expansion and contracting. tion or the actuator device 3 'moved back and forth relative to the support body 1.
  • the support body 34 is fastened to the actuator 3 in such a way that the support body 34, when the actuator 3 expands and contracts in the direction 31, moves back and forth in this direction 31.
  • the support body 34 makes every other movement of the actuator 3 relative to the support body 1.
  • the second contact surface 4 held on the support body 34 i.e. this contact surface 4 moves in the direction 31 and / or in the direction 31 ′ and / or in the direction 31 ′′.
  • the support body 34 has a leg 341 fastened to the actuator 3 of the actuator device 3 'and a cantilevered other leg 342 on which the second contact surface 4 is held.

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Abstract

Bei der Anordnung sind eine erste Kontaktfläche (2) zum Bonden eines Endes (51) des Bonddrahtes (5) und ein piezoelektrischer Aktor (3) auf einem Trägerkörper (1) und eine zweite Kontaktfläche (4) zum Bonden eines anderen Endes (52) des Bonddrahtes (5) durch einen freitragenden Stützkörper (34) am Aktor befestigt. Die zweite Kontaktfläche bewegt sich durch den Aktor relativ zum Trägerkörper mit einer Frequenz von zwischen 0,1 Hz bis einigen KHz in einer oder mehreren Richtungen (31, 31', 31'') hin- und her. Anwendung: Lebensdauertests von Bonddrahtverbindungen.

Description

Beschreibung
Anordnung zur mechanischen Belastung eines Bonddrahtes
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur mechanischen Belastung eines Bonddrahtes.
Zur elektrischen Kontaktierung von Leistungsbauele enten in Leistungsmodulen werden für Gate- und Emitteranschlusse oder für Verdrahtungen innerhalb des Moduls Bonddrahte aus Al-
Dickdraht verwendet. Als Bondtechnik kommt Ultraschallbonden zum Einsatz, wobei die im Querschnitt kreisförmigen Drahte einen Durchmesser von typisch 200 bis 300 μm aufweisen und Bogen mit 10 bis 20 mm Weite und bis zu 5mm Hohe realisiert werden. Um hohe Strome über einen Kontakt übertragen zu können, sind mehrere Drahte parallel ausgeführt.
Bei speziellen Aufbautechniken (integrierte Umrichter) werden Bonddrahte auch als Verbmdungselement zwischen Leistungsmo- dulen und Leiterplatten, die eine Steuerelektronik enthalten, verwendet. Beim Einsatz dieser Umrichtertechnik m Traktionsantrieben oder in Antrieben für Werkzeugmaschinen treten unter Schock- bzw. Schwingungsbeanspruchung hohe mechanische Beschleunigungen auf, deren resultierende Kräfte eine be- trachtliche Verschiebung der Bondfußpunkte bewirken können. Daraus folgt eine Deformation des Drahtes und die Ausbildung erheblicher Spannungen im Draht, die beim Überschreiten der Elastizitätsgrenze zu plastischer Verformung und in weiterer Folge zur Materialermüdung fuhren. Bei einer hinreichend gro- ßen Anzahl solcher mechanischer Belastungszyklen, die typisch im Bereich von 1 bis 10 Millionen Zyklen liegen, tritt schließlich ein Funktionsausfall in Form eines Materialbruches auf. Dieser als „Heel Crack* bekannte Bruch tritt bevorzugt an der durch die Bondung am meisten vorgeschadigten Stelle des Drahtes auf, nämlich an der Knickstelle beim Bondfuß, der ein Ende des Drahtes definiert. Bislang gibt es keine wirksamen Indikatoren, die eine vorzeitige Ermüdung der Bondverbindung und damit einen wahrscheinlichen Funktionsausfall vorhersagen können. Zur Sicherung der Zuverlässigkeit der Bondverbindungen m der integrierten Aufbautechnik ist man daher auf sehr zeitintensive und somit auch teure Belastungstests, beispielsweise Schock- und Rut- teltests, angewiesen. Aufgrund des zeitlichen Aufwandes können solche Tests aber nur beschrankt für Untersuchungen an Objekten mit hoher Lebensdauer herangezogen werden.
Die Ermüdung des Drahtes unter Schwingungsbelastung wurde bisher im Rahmen von Belastungstests m sogenannten Ruttelma- schmen mit einstellbarer Schwingungsfrequenz und -amplitude untersucht. Diese Maschinen sind aber üblicherweise nur für bestimmte Frequenzbereiche einsetzbar, auf bestimmte Probengroßen beschrankt und teuer.
Neben der mechanischen Belastung des Drahtes tritt wahrend des Betriebes zudem eine starke thermische Belastung des Drahtes auf. Der Draht wird einerseits über die elektrischen Verluste im Draht erwärmt, andererseits wirkt die Chipoberflache als Wärmequelle (Belastungsfall Leistungszyklus) . Damit einhergehend erfahrt der Draht durch die thermische Expansion eine Langenanderung, die zu einem Aufwölben des Drah- tes fuhrt. Diese Deformation bewirkt ähnliche Spannungsverhaltnisse im Draht wie eine Verschiebung der Fußpunkte. Eine maximale Biegebeanspruchung tritt wieder an der Knickstelle beim Bondfuß auf. Dieser Belastung ist eine zusatzliche Verformung überlagert, die aus der thermischen Fehlanpassung zwischen dem Material, beispielsweise Aluminium, des Bonddrahtes, und dem Material, beispielsweise Silizium, einer Chipoberflache, oder dem Material, beispielsweise Kupfer, einer anderen Kontaktflache resultiert und mechanische Spannungen an der Kontaktstelle des Bondfußes bewirkt. Letzterer Me- chamsmus fuhrt nach einer hinreichend hohen Anzahl an Temperaturzyklen zur Ausbildung von Rissen an der Kontaktstelle des Drahtes mit der Kontaktflache und schließlich zum Abheben des Drahtes von der Kontaktflache. Die Gefahr des Drahtabhe- bens kann vermindert werden, indem der Bondfuß mit einer Schutzschicht überzogen wird. In letzterem Fall tragt die Deformation des Drahtes bei thermischer Expansion hauptsächlich zur Ermüdung bei und fuhrt schließlich zum „Heel Crack* .
Um die bei der thermischen Expansion resultierende Drahtdeformation nachzubilden, wurde von K. V. Ravi, E. M. Philofsky in „Reliability improvement of wire bonds subjected to fati- gue Stresses', 10tl" Proc. Reliab. Physics, Las Vegas, S. 143
- 148, 1972 ein Versuchsaufbau vorgeschlagen, bei dem der Drahtbogen in der Bogenmitte mit Hilfe einer Nadel periodisch gehoben wird und dadurch die Bogenhohe vergrößert wird. Bei diesem Verfahren kann die Beanspruchung des Drahtes durch die Nadel zu einer vorzeitigen Schädigung des Drahtes fuhren, das Ziehen des Drahtes kann ein Abheben bewirken, und eine Drahtdeformation unterscheidet sich beträchtlich von der tatsächlichen Deformation bei thermischer Expansion.
Aus H. Tomimuro, H. Jyumon] l : „Novel Reliability Test Method for Ribbon Interconnections between MIC Substrates*, Proc. 36tr Electronic Components Conference, Seattle, S. 324 - 330, 1986 geht ein elektromechanischen Tester zur thermomechani- schen Ermüdung von gebondeten Goldbandern hervor. Bei diesem Test werden über einen piezoelektrischen Aktor die gebondeten Enden der Goldbander bis zu 100 μm zu- bzw. voneinander verschoben. Damit wird die thermomechanische Belastung des Goldbandes, die in MICs (= Microwave Integrated Circuits) durch die verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Aufbaumaterialien bei einem Temperaturwechsel entsteht, simuliert .
Konkret ist dieser bekannte Tester Anordnung zur Erzeugung einer mechanischen Belastung an einem Goldband, die aufweist - Einen Tragerkorper,
- eine relativ zum Tragerkorper fixierte erste Kontaktflache zum Befestigen durch Bonden eines Endes des Goldbandes, - einen auf dem Trägerkörper befestigten piezoelektrischen Aktor, der relativ zum Trägerkörper und in Richtung zur ersten Kontaktfläche mit einer Frequenz von weniger als 1/60 Hz expandiert und kontrahiert, und - eine am Aktor befestigte zweite Kontaktfläche zum Befestigen durch Bonden eines anderen Endes des Goldbandes, die sich bei der Expansion und Kontraktion des Aktors relativ zum Trägerkörper und in der Richtung zur ersten Kontaktfläche mit der Frequenz von weniger als 1/60 Hz dieser Expan- sion und Kontraktion hin- und herbewegt.
Das bei diesem bekannten Tester verwendete Goldband hat eine Dicke von 20 μm und eine Breite von 350 μm und damit eine vom kreisförmigen Querschnitt eines Bonddrahtes stark abweichende Querschnittsform.
Die Alterung eines Bonddrahtes durch wechselnde Temperaturbelastung wurde bisher durch sogenanntes Leistungszyklen untersucht, bei dem die Bauelemente periodisch ein- und ausge- schaltet werden. Aufgrund der hohen thermischen Zeitkonstanten sind Perioden von 1-5 Sekunden üblich, so dass Lebensdauertests einige Wochen dauern können ( siehe z.B. F. Auerbach, A. Lenninger: „Power-Cycling-Stability of IGBT-Modules* , IEEE Industry Applications Society, New Orleans, S. 1248 - 1252, 1997) .
Der Grad der Ermüdung der Bondverbindung wird dann durch verschiedene Tests überprüft: Die Scherzugfestigkeit beim Pull- Test (zerstörend, nicht zerstörend), die Scherfestigkeit beim Schertest und das Abknickverhalten beim Luftstrahltest. Detaillierte Informationen über die Rissbildung und mögliche Beschleunigungsfaktoren zur Alterung können über REM (= Rasteremissionsmikroskopie) , Ultraschalluntersuchungen und chemische Analysen (z.B. Augerspektroskopie) erhalten werden.
Es wurde schon vorgeschlagen, die Ermüdung des Drahtes während eines Lebensdauertests über Zuverlässigkeitsindikatoren zu beschreiben. Der elektrische Widerstand, die Nichtlmeaπ- tat des elektrischen Widerstandes und das Widerstandsrauschen sind Beispiele für solche Indikatoren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur mechanischen Belastung eines Bonddrahtes bereitzustellen, die es gestattet, den mechanischen Belastungsfall der Verschiebung der Fußpunkte der Bondverbindung bei Schwingungs- oder Schockbeanspruchung nachzubilden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost.
Gemäß dieser Losung ist eine Anordnung zur mechanischen Belastung eines Bonddrahtes bereitgestellt, die aufweist: - Einen Tragerkorper,
- eine relativ zum Tragerkorper fixierte erste Kontaktflache zum Befestigen durch Bonden eines Endes des Bonddrahtes,
- einen auf dem Tragerkorper befestigten piezoelektrischen Aktor, der relativ zum Tragerkorper und in Richtung zur ersten Kontaktflache mit einer Frequenz von mindestens 0,1 Hz expandieren und kontrahieren kann,
- eine am Aktor befestigte zweite Kontaktflache zum Befestigen durch Bonden eines anderen Endes des Bonddrahtes, die sich bei der Expansion und Kontraktion des Aktors relativ zum Tragerkorper und m der Richtung zur ersten Kontaktflache mit der Frequenz dieser Expansion und Kontraktion hin- und herbewegt.
Mit der erfmdungsgemaßen Anordnung können vorteilhafterweise schon m einem sehr frühen Stadium der Entwicklung beschleunigte Lebensdauertests für die Bondverbindung durchgeführt werden und somit frühzeitig kritische Parameter für die Zuverlässigkeit wie z.B. Drahtmaterial, Bogengeometrie, Draht- fuhrung beim Bonden untersucht und bewertet werden.
Die erfmdungsgemäße Anordnung erlaubt vorteilhafterweise auch die Gute der erwähnten und beispielsweise den elektπ- sehe Widerstand, die Nichtlinearität des elektrischen Widerstandes und das Widerstandsrauschen umfassenden Zuverlässigkeitsindikatoren für den Belastungsfall der mechanischen Deformation des Drahtes zu untersuchen, da die Messung des e- lektrischen Widerstandes der Bondverbindung in diesem Aufbau möglich ist.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann vorteilhafterweise eine dem Leistungszyklus äquivalente mechanische Belastung des Drahtes beispielsweise ein Aufwölben des Drahtes bei thermischer Expansion, eingeprägt werden, wobei allerdings jener Mechanismus, der zum Abheben des Drahtes führt, nicht erfasst wird. Überdies kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung im Vergleich zu einem Leistungszyklus vorteilhafterweise eine höhere Belastungsfrequenz erzielt werden und damit können Lebensdauertests in kürzerer Zeit durchgeführt werden.
Weiter Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind:
- Sie erlaubt die exakte Nachbildung der bei Schwingungs- und Schockbelastung auftretenden Verschiebungen der Bondfußpunkte .
- Aufgrund der hohen Stressfrequenz können Lebensdauertests zur mechanischen Belastung und Ermüdung deutlich beschleunigt werden. - Die mit der Deformation des Drahtes bei thermischer Expansion einhergehende Ermüdung kann simuliert werden und es können, bedingt durch die im Vergleich zum Leistungszyklus höhere Belastungsfrequenz, beschleunigte Stresstests für diesen Belastungsfall durchgeführt werden.
Die Erfindung stellt vorteilhafterweise auch eine Anordnung zur Erzeugung einer mechanischen Belastung an einem Bondstreifen bereit, die aufweist:
- Einen Trägerkörper, - eine relativ zum Trägerkörper fixierte erste Kontaktfläche zum Befestigen durch Bonden eines Endes des Bondstreifens, - eine auf dem Trägerkörper befestigte piezoelektrische Aktoreinrichtung, die unabhängig in zumindest zwei verschiedenen Richtungen relativ zum Trägerkörper expandieren und kontrahieren kann, und
- eine an der Aktoreinrichtung befestigte zweite Kontaktfläche zum Befestigen durch Bonden eines anderen Endes des Bondstreifens, die sich in jeder Richtung, in der die Aktoreinrichtung expandiert und kontrahiert, relativ zum Trägerkörper hin- und herbewegt.
Der Begriff Bondstreifen bedeutet hier streifenför iges Material beliebiger Querschnittsform und umfasst sowohl Bonddrähte als auch Bondbänder wie beispielsweise das oben erwähnte bekannte Goldband.
Durch diese Anordnung können die auf der ersten und zweiten Kontaktfläche befestigten Enden bzw. Bondfußpunkte eines Bondstreifens vorteilhafterweise gezielt in zumindest zwei, Vorzugs- und vorteilhafterweise in allen drei Raumrichtungen ausgelenkt werden und somit komplexe Auslenkungsvorgänge simuliert werden. So kann z.B. eine Änderung der Fußpunkthöhe, die eine Verkippung des Bogens des Bondstreifens bewirkt, nachgebildet werden. Dieser Belastungsfall entsteht beim Temperaturzyklus aufgrund der verschiedenen thermischen Ausdeh- nungskoeffizienten der Aufbaumaterialien.
Bei einer bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung dieser Anordnung weist die Aktoreinrichtung eine Folge aus zwei oder mehreren miteinander verbundenen Aktoren auf, wobei - jeder Aktor in je einer nur ihm zugeordneten Richtung expandieren und kontrahieren kann, wobei
- ein erster Aktor der Folge auf dem Trägerkörper befestigt ist und in der ihm zugeordneten Richtung relativ zum Trägerkörper expandiert und kontrahiert, wobei - jeder mit einem nächstfolgenden Aktor verbundene Aktor, wenn er in der ihm zugeordneten Richtung expandiert und kont- rahiert, diesen nächstfolgenden Aktor in dieser Richtung relativ zum Tragerkorper hin- und herbewegt, und wobei
- die zweite Kontaktflache an einem letzten Aktor der Folge befestigt ist und sich, wenn der letzte Aktor in der ihm zu- geordneten Richtung expandiert und kontrahiert, in dieser Richtung relativ zum Tragerkorper hin- und herbewegt.
Vorzugs- und vorteilhafterweise zeigt auch bei dieser Anordnung eine Richtung zur fixierten ersten Kontaktflache.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aktoreinrichtung zumindest in einer Richtung, vorzugsweise wenigstens in der zur fixierten ersten Kontaktflache zeigenden Richtung mit einer Frequenz von mindestens 0,1 Hz expandieren und kontrahieren kann, so dass auch hier sich die zweite Kontaktflache bei der Expansion und Kontraktion der Aktoreinrichtung relativ zum Tragerkorper mit der Frequenz dieser Expansion und Kontraktion hm- und herbewegt.
Eine weitere vorteilhafte erfmdungsgemaße Anordnung zur Erzeugung einer mechanischen Belastung an einem Bondstreifen weist auf:
- Einen Tragerkorper,
- eine relativ zum Tragerkorper fixierten ersten Kontaktfla- ehe zum Befestigen durch Bonden eines Endes des Bondstrei- fens,
- einer auf dem Tragerkorper befestigten piezoelektrischen Aktoreinrichtung, die zumindest in einer Richtungen relativ zum Tragerkorper expandieren und kontrahieren kann, und - einer an der Aktoreinrichtung befestigten zweiten Kontaktflache zum Befestigen durch Bonden eines anderen Endes des Bondstreifens, die sich bei der Expansion und Kontraktion der Aktoreinrichtung m der einen Richtung relativ zum Tragerkorper hm- und herbewegt, wobei - die zweite Kontaktflache auf einem an der Aktoreinrichtung befestigten Stutzkorper gehaltert ist, der sich bei der Expansion und Kontraktion oder der Aktoreinrichtung relativ zum Tragerkorper hm- und herbewegt. Bei dieser Anordnung können zudem Merkmale, insbesondere alle Merkmale der vor¬ stehend angegebenen Anordnungen zur Erzeugung einer mechanischen Belastung an einem Bonddraht oder streifen reali¬ siert sein.
Der Stutzkorper weist vorzugsweise einen an der Aktoremπch- tung befestigten Schenkel und einen freitragenden anderen Schenkel auf, auf dem die zweite Kontaktflache gehaltert ist.
Zu den Vorteilen der erf dungsgemaßen Anordnungen zahlen insbesondere:
- Eine vereinfachte Versuchsdurchfuhrung im Vergleich zu Rut- telmaschmen durch einen kompakten Aufbau. - Die Verschiebewege sind bei den verwendeten piezoelektrischen Aktoren auf 1 μm einstellbar. Der maximale Verschiebeweg betragt bei diesen Modellen 50 μm.
- Durch die Anwendung von piezoelektrischen Aktoren zur lateralen Verschiebung der Bondfußpunkte tritt im Gegensatz zu elektromechanischen Positionierelementen (Schrittmotoren) keine Hysterese bei der Positionierung auf. Die Schwingungsamplitude (Drahtauslenkung) ist deshalb auch noch nach Millionen von Zyklen unverändert.
- Die maximale Schwingungsfrequenz betragt einige kHz. Sie wird durch die Bandbreite der verwendeten piezoelektrischen
Aktoren und die Resonanzfrequenz der Anordnung bestimmt, kann aber bei geeigneter Auswahl noch zu höheren Frequenzen ausgedehnt werden. Es können Stresstests daher deutlich beschleunigt werden. - Es kann ein beliebiger Zeitverlauf der Auslenkung eingestellt werden (Rechteck-, Rampen-, Sinusfunktionen) und es können somit komplexe Belastungsfalle untersucht werden.
- Die Bondoberflachen bzw. Kontaktflachen sind frei wahlbar (Leiterplatte, DCB, Bondpad auf Chip usw.). - Die Geometrie des Bondbogens (Weite, Hohe) und Streifenoder Drahtmaterial und Streifen- oder Drahtdurchmesser sind frei wahlbar. - Eine Kombination des mechanischen Belastungsfalles mit der Belastung eines Leistungszyklus' ist möglich. Der Bondbogen kann bei der vorgestellten Anordnung mechanisch gestresst werden und gleichzeitig können Ströme eingeprägt werden bzw. Drahtparameter wie der elektrische Widerstand gemessen werden.
Als zweite Kontaktfläche können alle Standardaufbautechniken angewendet werden, beispielsweise kupferkaschierte Leiter- platten, DCB-Keramik, Chips mit Bondpads usw. Die laterale Verschiebung des an dieser Kontaktfläche angebrachten Bondfußpunktes kann über eine Hochspannung, die an den piezoelektrischen Aktor oder die Aktoreinrichtung angelegt wird, eingestellt werden. In einem Versuchsaufbau konnte bei einer maximalen Spannung von 1000V eine Verschiebung von 50μm erzielt werden. Als erste Kontaktfläche dient eine Oberfläche, z.B. eine Leiterplatte, die sich in etwa 1mm Entfernung zu der beweglichen Fläche befindet und die fest mit dem Trägerkörper z.B. in Form einer Basisplatte verbunden ist. Ist der Aktor oder die Aktoreinrichtung spannungslos, dann bleibt er mechanisch auf dem Trägerkörper fixiert. Die Bondfußpunkte können sich daher während und nach der Herstellung der Bondverbindung nicht bewegen, so dass eine vorzeitige Schädigung des Streifens oder Drahtes ausgeschlossen werden kann. Durch den kompakten Aufbau kann die Anordnung problemlos in handelsübliche Bonder, z.B. Ultraschallbonder, integriert werden.
Bevorzugte Anwendungen der Erfindung sind Leistungsmodule, integrierte Umrichter und Chips on Board.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem piezoelektrischen Aktor, Figur 2 eine Draufsicht auf das Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 1,
Figur 3 ein Blockschaltbild zur elektrischen Ansteuerung des Aktors nach Figur 1, und
Figur 4 eine Seitenansicht einer beispielhaften piezoelektrischen Aktoreinrichtung, die unabhängig in drei zuein- ander senkrechten Richtungen expandieren und kontrahieren und beim Beispiel nach den Figuren 1 und 2 anstelle des dortigen Aktors verwendet werden kann
Die Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Beispiel ist der Tragerkorper mit 1, die relativ zum Tragerkorper 1 fixierte erste Kontaktflache mit 2, der auf dem Tragerkorper 1 befestigte piezoelektrischen Aktor mit 3 und die am Aktor 3 befes- tigte zweite Kontaktflache mit 4 bezeichnet. Der Aktor 3 kann als eine piezoelektrische Aktoreinrichtung, die nur einen piezoelektrischen Aktor aufweist, aufgefasst werden.
Der Aktor 3 ist auf der ebenen Oberflache 10 des Tragerkor- pers 1 befestigt und expandiert und kontrahiert parallel zur Oberflache 10 in Richtung des Doppelpfeils 31.
Die erste und zweite Kontaktflache 2 und 4 sind jeweils von der Oberflache 10 des Tragerkorpers 1 abgekehrt und im We- sentlichen im gleichen vertikalen Abstand h von der Oberflache 10 angeordnet und weisen in der Richtung des Doppelpfeiles 31 einen Abstand d voneinander auf. Der Abstand d, der durch einen quer zur Richtung des Doppelpfeiles 31 verlaufenden Luftspalt 24 zwischen den Kontaktflachen 2 und 4 defi- niert ist, muss aus Sicherheitsgründen ausreichend groß sein, typisch 1mm. Die erste Kontaktfläche 2 ist beispielsweise auf einem auf der Oberfläche 10 des Trägerkörpers 1 fixierten Sockel 12, z.B. ein Metallklotz, befestigt.
Die zweite Kontaktfläche 4 ist auf einem am Aktor 3 befestigten, freitragenden Stützkörper 34 gehaltert, der sich bei der Expansion und Kontraktion des Aktors 3 relativ zum Trägerkörper 1 in Richtung des Doppelpfeiles 31 hin- und herbewegt. Beispielsweise ist der Stützkörper 34 ein zwei Schenkel 341 und 342 aufweisender und beispielsweise aus Metall bestehender Winkel, der mit einem Schenkel, beispielsweise dem Schenkel 341 direkt, z.B. durch Verschrauben am Aktor 3 befestigt ist, und auf dessen freitragendem anderen Schenkel 342 die zweite Kontaktfläche 4 gehaltert ist.
Der Aktor 3 erfährt beim Anlegen einer Hochspannung eine Scherung, die in der Figur 1 durch eine punktierte Linie 30 stark überzeichnet dargestellt ist zu der Hin- und Herbewegung des Stützkörper 34 in der Richtung des Doppelpfeiles 31 führt. Die Hochspannung kann durch eine am Aktor 3 angebrachte Hochspannungsbuchse 35 angelegt werden.
Auf der ersten Kontaktfläche 2 ist ein Ende 51 eines Bondstreifens 5 durch Bonden befestigt, und auf der zweiten Kon- taktfläche 4 ist ein anderes Ende 52 des Bondstreifens 5 durch Bonden befestigt. Der Abstand W zwischen den beiden befestigten Enden 51 und 52 ist kleiner als die Länge L des Bondstreifens 5 zwischen diesen Enden 51 und 52 gewählt, so dass der so befestigte Bondstreifen 5 einen Bogen beschreibt, der den Luftspalt 24 überbrückt. Vorzugsweise ist der Bondstreifen 5 so auf den Kontaktflächen 2 und 4 befestigt, dass eine die beiden befestigten Enden 51 und 52 miteinander verbindende gerade Linie in der Richtung des Doppelpfeiles 31 verläuft. In der Figur 2 ist eine solche gerade Linie durch die strichpunktierte Linie 55 gegeben. Anstelle nur eines Bondstreifens können zwei oder mehrere solche Streifen gleichzeitig auf den Kontaktflachen 2 und 4 befestigt sein.
Wird der Aktor 3 betätigt, so dass er m der Richtung des
Doppelpfeiles 31 expandiert oder kontrahiert, bewegt sich die zweite Kontaktflache 4 m dieser Richtung zur fixierten ersten Kontaktflache 2 hm oder von dieser fort und verkleinert oder vergrößert dadurch den Abstand W. Entsprechend flacht der Bogen des Bondstreifens 5 ab bzw. wölbt sich auf. In der Figur 2 ist der bei verkleinertem Abstand W aufgewolbte Bogen des Bondstreifen 5 durch eine gestrichelte Linie 50 stark u- berzeichnet dargestellt. Wird der Aktor 3 so betrieben, dass er periodisch expandiert und kontrahiert, ändert sich der Ab- stand W periodisch.
Damit das Beispiel nach den Figuren 1 und 2 es gestattet, bei Bondstreifen 5 Form von Bonddrahten, insbesondere Dick- drahten den mechanischen Belastungsfall der Verschiebung der Fußpunkte der Bondverbmdung bei Schwmgungs- oder Schockbeanspruchung nachzubilden, kann der Aktor 3 mit einer Frequenz von mindestens 0,1 Hz bis einigen Kilohertz expandieren und kontrahieren.
Eine konkrete Realisierung des Ausfuhrungsbeispiels diente zur mechanischen Ermüdung von Bonddrahten. Bei dieser Realisierung wurden drei Drahte mit unterschiedlichem Aspekt- verhaltnis L/W auf den Kontaktflachen 2 und 4 durch Bonden befestigt. Die Kontaktflachen 2 und 4 wurden durch Plattchen 6 aus kupferkaschierten Leiterplatten (FR4) definiert, die auf dem Sockel 12 bzw. dem freitragenden Schenkel 342 des Stutzkorpers 34 befestigt waren.
Für Dauerbelastungstests ist zur elektrischen Ansteuerung des Aktors 3 des Beispiels nach den Figuren 1 und 2 die in der Figur 3 dargestellte Schaltungsanordnung geeignet. F r den Fall der Schwingungsbelastung dient ein Funktionsgenerator 300 zur Erzeugung einer Sinusschwingung 301. Die Sinusschwin- gung 301 wird an ein Hochspannungsnetzteil 310 geleitet, das die entsprechende Steuerspannung 311 für den Aktor 3 erzeugt. Diese Steuerspannung 311 wird über die Hochspannungsbuchse 35 in den Aktor 3 eingespeist.
Zur Überprüfung der Amplitude und der Frequenz der Steuerspannung 311 kann ein Oszilloskop 320 eingesetzt werden. Die Anzahl der Belastungszyklen wird mit einem elektronischen Zahler 330 gemessen. Im Falle der Kombination des mechanischen Belastungstests mit einem Leistungszyklus wird der Draht 5 elektrisch mit einer Konstantstromquelle, die periodisch ein- Und ausgeschaltet wird, erhitzt. Diese Quelle ist der Figur 3 nicht angegeben, da es sich hierbei um eine für den Leistungszyklus spezifische Gerateausstattung handelt.
Die m der Figur 4 in Seitenansicht dargestellte beispielhafte piezoelektrische Aktoreinrichtung 3' kann unabhängig in beispielsweise drei zueinander senkrechten Richtungen 31, 31' und 31* ' expandieren und kontrahieren und beim Beispiel nach den Figuren 1 und 2 anstelle des dortigen Aktors 3 verwendet werden.
Die Aktoreinrichtung 3' ist auf dem Tragerkorper 1 befestigt und kann relativ zum Tragerkorper 1 unabhängig in der zur ersten Kontaktflache 2 zeigenden horizontalen Richtung des Doppelpfeiles 31 in der zu dieser Richtung vertikalen Richtung des Doppelpfeiles 31' und m der zu diesen beiden Rich- tungen senkrechten Richtung 31 '' expandieren und kontrahieren. Die Richtung 31'' ist senkrecht zur Zeichenebene der Figur 4.
Die m der Figur 4 nicht dargestellte zweite Kontaktflache 4 ist so an der Aktoreinrichtung 3' befestigt, dass sie sich, wenn die Aktoreinrichtung 3' expandiert und kontrahiert, m jeder der drei Richtungen 31, 31' und 31'' relativ zum Tragerkorper 1 h - und herbewegt. Beispielsweise weist die Aktoreinrichtung 3' eine Folge aus drei miteinander verbundenen Aktoren 32 , 3j_ und 3 auf, wobei der Aktor 32, der einen ersten Aktor der Folge bildet, auf dem Tragerkorper 1 befestigt ist und beispielsweise in der
Richtung 31'' relativ zum Tragerkorper 1 expandiert und kontrahiert .
Der dem ersten Aktor 32 nächstfolgende Aktor 3]_ ist mit dem ersten Aktor 32 so verbunden, dass sich, wenn der erste Aktor 32 in der Richtung 31'' expandiert und kontrahiert, der Aktor 3]_ m dieser Richtung 31'' relativ zum Tragerkorper 1 hin- und herbewegt.
Der Aktor 3]_ selbst kann unabhängig in der Richtung 31' relativ zum Tragerkorper 1 expandieren und kontrahieren.
Der dem Aktor 3 __ nächstfolgende Aktor 3 ist mit dem Aktor 3__ so verbunden, dass sich, wenn der Aktor 3]_ in der Richtung 31' expandiert und kontrahiert, der Aktor 3 in dieser Richtung 31' relativ zum Tragerkorper 1 hin- und herbewegt.
Expandieren und kontrahieren sowohl der Aktor 32 als auch der Aktor 3__ , bewegt sich der Aktor 3 sowohl in der Richtung 31'' als auch in der zu dieser Richtung 31'' senkrechten Richtung 31' relativ zum Tragerkorper 1 h - und her.
Expandiert entweder nur der Aktor 32 oder der Aktor 3 __ , bewegt sich der Aktor 3 nur in der Richtung 31'' oder in der Richtung 31' relativ zum Tragerkorper 1 hm- und her.
Der Aktor 3 selbst kann unabhängig in der Richtung 31 relativ zum Tragerkorper 1 expandieren und kontrahieren.
Die nicht dargestellte zweite Kontaktflache 4 ist beispielsweise auf einem an der Aktoreinrichtung 3' befestigten Stutzkorper 34 gehaltert, der sich bei der Expansion und Kontrak- tion oder der Aktoreinrichtung 3' relativ zum Tragerkorper 1 hin- und herbewegt.
Speziell ist der Stutzkorper 34 so am Aktor 3 befestigt, dass sich der Stutzkorper 34, wenn der Aktor 3 in der Richtung 31 expandiert und kontrahiert, in dieser Richtung 31 h - und herbewegt. Zusätzlich macht der Stutzkorper 34 jede andere Hm- und Herbewegung des Aktors 3 relativ zum Tragerkorper 1 mit. Entsprechendes gilt für die auf dem Stutzkorper 34 ge- halterte zweite Kontaktflache 4, d.h. diese Kontaktflache 4 bewegt sich m der Richtung 31 und/oder m der Richtung 31' und/oder in der Richtung 31'' hm- und her.
Beispielsweise weist der Stutzkorper 34 einen am Aktor 3 der Aktoremrichtung 3' befestigten Schenkel 341 und einen freitragenden anderen Schenkel 342 auf, auf dem die zweite Kontaktflache 4 gehaltert ist.
Zweckmaßigerweise kann zumindest der Aktor 3 in der Richtung 31, aber auch der Aktor 3]_ m der Richtung 31' und/oder der
Aktor 32 m der Richtung 31'' mit der Frequenz von mindestens 0,1 Hz expandieren und kontrahieren.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Erzeugung einer mechanischen Belastung an einem Bonddraht (5), mit: - Einem Tragerkorper (1),
- einer relativ zum Tragerkorper (1) fixierten ersten Kontaktflache (2) zum Befestigen durch Bonden eines Endes (51) des Bonddrahtes (5) ,
- einem auf dem Tragerkorper (1) befestigten piezoelektri- sehen Aktor (3), der relativ zum Tragerkorper (1) und in
Richtung (31) zur ersten Kontaktflache (2) mit einer Frequenz von mindestens 0,1 Hz expandieren und kontrahieren kann,
- einer am Aktor (3) befestigten zweiten Kontaktflache (4) zum Befestigen durch Bonden eines anderen Endes (52) des
Bonddrahtes (5) , die sich bei der Expansion und Kontraktion des Aktors (3) relativ zum Tragerkorper (1) und in der Richtung (31) zur ersten Kontaktflache (2) mit der Frequenz dieser Expansion und Kontraktion hm- und herbewegt.
2. Anordnung zur Erzeugung einer mechanischen Belastung an einem Bondstreifen (5), mit:
- Einem Tragerkorper (1),
- einer relativ zum Tragerkorper (1) fixierten ersten Kon- taktflache (2) zum Befestigen durch Bonden eines Endes (51) des Bondstreifens (5),
- einer auf dem Tragerkorper (1) befestigten piezoelektrischen Aktoremrichtung (3'), die unabhängig m zumindest zwei verschiedenen Richtungen (31, 31', 31'') relativ zum Tragerkorper (1) expandieren und kontrahieren kann, und
- einer an der Aktoremrichtung (3') befestigten zweiten Kontaktflache (4) zum Befestigen durch Bonden eines anderen Endes (52) des Bondstreifens (5), die sich m jeder Richtung (31, 31', 31''), m der die Aktore richtung (3') ex- pandiert und kontrahiert, relativ zum Tragerkorper (1) hin- und herbewegt.
3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Aktoremrichtung (3') eine Folge aus zwei oder mehreren miteinander verbundenen Aktoren (32, 3]_, 3) aufweist, wobei
- jeder Aktor (32, 3]_, 3) in je einer nur ihm zugeordneten Richtung (31'', 31', 31) expandieren und kontrahieren kann, wobei
- ein erster Aktor (32) der Folge auf dem Tragerkorper (1) befestigt ist und in der ihm zugeordneten Richtung (31'') relativ zum Tragerkorper (1) expandiert und kontrahiert, wobei - jeder mit einem nächstfolgenden Aktor ( 3 __ , 3 ) verbundene Aktor O2, 3]_) , wenn er m der ihm zugeordneten Richtung (31'', 31') expandiert und kontrahiert, diesen nächstfolgenden Aktor (3]_, 3) in dieser Richtung (31'', 31') relativ zum Tragerkorper (1) hm- und herbewegt, und wobei - die zweite Kontaktflache (4) an einem letzten Aktor (3) der Folge befestigt ist und sich, wenn der letzte Aktor (3) in der ihm zugeordneten Richtung (31) expandiert und kontrahiert, in dieser Richtung (31) relativ zum Tragerkorper (1) h - und herbewegt.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine (31) der verschiedenen Richtungen (31'', 31', 31) zur fixierten ersten Kontaktflache (2) zeigt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei die Aktoremrichtung (3') zumindest in einer Richtung (31) mit einer Frequenz von mindestens 0,1 Hz expandieren und kontrahieren kann.
6. Anordnung zur Erzeugung einer mechanischen Belastung an einem Bondstreifen (5), mit:
- Einem Tragerkorper (1),
- einer relativ zum Tragerkorper (1) fixierten ersten Kontaktflache (2) zum Befestigen durch Bonden eines Endes (51) des Bondstreifens (5) , - einer auf dem Tragerkorper (1) befestigten piezoelektrischen Aktoremrichtung (3, 3'), die zumindest in einer Richtung (31; 31 '', 31', 31) relativ zum Tragerkorper (1) expandieren und kontrahieren kann, und
- einer an der Aktoremrichtung (3, 3') befestigten zweiten Kontaktflache (4) zum Befestigen durch Bonden eines anderen Endes (52) des Bondstreifens (5) , die sich bei der Expansion und Kontraktion der Aktore richtung (3, 3') in der einen Richtung (31; 31 '', 31', 31) relativ zum Tragerkorper (1) hm- und herbewegt, insbesondere Anordnung nach einem der vorhergehenden Anspru- ehe, wobei
- die zweite Kontaktflache (4) auf einem an der Aktoremrichtung (3, 3') befestigten Stutzkorper (34) gehaltert ist, der sich bei der Expansion und Kontraktion oder der Aktoremrichtung (3, 3') relativ zum Tragerkorper (1) hm- und herbewegt.
7. Anordnung nach Anspruch 6, wobei der Stutzkorper (34) einen an der Aktoremrichtung (3, 3') befestigten Schenkel (341) und einen freitragenden anderen Schenkel (342) auf- weist, auf dem die zweite Kontaktflache (4) gehaltert ist.
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