WO1998024583A1 - Translationsantrieb für eine drahtzange - Google Patents

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WO1998024583A1
WO1998024583A1 PCT/DE1997/002829 DE9702829W WO9824583A1 WO 1998024583 A1 WO1998024583 A1 WO 1998024583A1 DE 9702829 W DE9702829 W DE 9702829W WO 9824583 A1 WO9824583 A1 WO 9824583A1
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Inventor
Hans Jürgen HESSE
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Hesse and Knipps GmbH
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Hesse and Knipps GmbH
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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
    • B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B23K20/023—Thermo-compression bonding
    • B23K20/025—Bonding tips therefor

Definitions

  • the invention relates to a translation drive for wire pliers for use in a wire bonder for mounting electronic components, in which the wire pliers are attached to a straight guide and can be moved in the longitudinal direction of the bonding wire used for bonding.
  • the wire bridge Before executing the first bond of a wire bridge, it is necessary to advance the bond wire under the working surface of the wedge, that is, to create a tail that allows the first bond to be carried out. After this first bond, the wire bridge becomes an arch second bond completed and after the execution of the second bond the bond wire torn in a defined manner.
  • the waist length itself depends on the geometric conditions of the wedge and the bond pads. If the waist length is too long, there is a risk of short circuits to neighboring bond pads. If the waist length is too short, an incorrect subsequent bond may have to be expected.
  • the length of the tear-off stroke after the second bond is not decisive for the bond itself, but is also decisive for the cycle time as a whole. In addition, the waist length and tear-off stroke are interdependent, so that a change in the waist length always entails a change in the tear-off stroke.
  • the wire tongs are driven with the aid of lifting magnets, which enable the wire tongs to be accelerated and moved quickly.
  • the path lengths of the different movements of the wire cutters can only be set here by the exact positioning of the stops. Since the change in waist length also requires a change in the tear-off stroke, a considerable amount of adjustment is required. This adjustment effort is exacerbated by the fact that after changing the settings, some bonds must always be carried out, which then have to be examined under the microscope to ensure that the desired effect has actually occurred.
  • the wire cutters on the bond head can be swiveled or in stored a linear guide.
  • Two solenoids arranged in parallel next to each other are usually used to drive the wire cutters, the armatures of which work together on a pivotably mounted intermediate lever.
  • This intermediate lever is coupled to the wire cutters via an output.
  • the intermediate lever is also connected to a tension spring so that it bears against the magnet armatures of the lifting magnets and can be pressed by the magnet armature of the lifting magnets against the spring force in the direction of the wire cutters.
  • the intermediate lever is pivotally mounted and that the lifting magnets arranged parallel next to one another act at different distances from the pivot point of the intermediate lever, there is the possibility of moving the intermediate lever into the respectively predetermined position by activating one of the lifting magnets.
  • the outer solenoid which is furthest away from the pivot point of the intermediate lever, a middle position can be reached and the maximum stroke can be carried out with the other solenoid.
  • JP 60-84829 A which mainly consists of a sliding table which can be moved longitudinally on a bonding arm and to which the wire cutters are attached.
  • the wire cutters are driven here with two lifting magnets against a spring force. Both solenoids perform different strokes, so that on the one hand the wire feed (generating the waist length) and on the other hand the wire break (return movement of the wire tong) can be realized.
  • the invention is therefore based on the object of providing a translation drive for a wire pliers for use in a wire bonder for mounting electronic components, in which the adjustment of the waist length and the tear-off stroke can be carried out at any time by the control software of the wire bonder.
  • the problem underlying the invention is achieved in a translation drive of the type mentioned above in that the drive and the positioning of the wire pliers from a zero position in both directions against a spring force with the aid of a linear drive connected to the program control of the wire bonder, which moves the moving elements of the Straight guidance couples together.
  • the linear drive can be designed in the form of a moving coil drive with electronic position control.
  • a moving coil drive or electromagnetic drive allows relatively long travel ranges with a high actuating force.
  • the moving coil drive preferably consists of a yoke, between the legs of which a movable voce-coil actuator is arranged.
  • This voice coil actuator enables particularly precise positioning with sufficiently large actuation force, so that good acceleration values are achieved.
  • a linear stepping motor which is suitable for micropositioning and which permits particularly simple position control can be used as the linear drive. Additional devices for measuring the respective position of the wire cutters are not required in this case.
  • the straight guide is designed as a parallel guide, the use of a leaf spring parallel guide having the particular advantage that the zero position of the system is determined by the zero position of the leaf springs.
  • the leaf spring parallel guide preferably consists of a fixed base plate and a plate arranged parallel to this, which are connected to one another via leaf springs, the linear drive being arranged on the base plate and having its movable part coupled to the movable plate.
  • the leaf springs are advantageously detachable with the base plate 1 or the plate 2 connected so that in the event of damage, the same can be easily replaced.
  • the straight guide can also be designed as a ball-bearing linear guide.
  • a perspective view of a translation drive according to the invention with a voice coil drive can be seen from the associated drawing.
  • the translation drive consists of a rigid base plate 1 and a further rigid plate 2, which are connected to each other by means of two leaf springs 3, 4 in a parallelogram-like manner and displaceable relative to one another.
  • the connection of the leaf springs 3, 4 to the plates 1, 2 takes place by a positive and non-positive connection by means of a screw connection, by additional pressure plates 5, 6, 7, 8 with the ends of the leaf springs 3, 4 being interposed with the end faces the plates 1, 2 are screwed or riveted.
  • the unit consisting of the base plate 1, the plate 2 and the leaf springs 3, 4 or leaf spring-like elements in one piece, which can be done with known cutting or eroding processes.
  • the leaf spring-like elements which connect the base plate 1 and the plate 2 to one another can be designed to be relatively rigid.
  • the junction between the leaf spring-like elements and the base plate 1 or the plate 2 is then designed as a solid joint.
  • the base plate 1 is firmly connected to the bonding head, not shown, so that the plate 2 can be moved essentially parallel to it.
  • the particular advantage of this constructive solution can be seen in the fact that the movement of the plate 2 against the spring force of the leaf springs 3, 4 can take place without any friction.
  • a wire tongs 9 to be moved in the longitudinal direction of the bonding wire used for bonding are also attached to the plate 2.
  • the wire cutters 9 consist of two pliers jaws 10, 11 which are also movable relative to one another and which are connected to one another via a further leaf spring parallel guide consisting of the leaf springs 12, 13.
  • the carrier 14 of the fixed jaw 11 is here connected to the plate 2.
  • the drive for the pliers jaws 10, 11 is not described in more detail at this point, but can be carried out in a similar manner to that shown below with the aid of the translation drive for the wire pliers 9.
  • This drive 15 is designed as a linear drive, for example in the form of a moving coil drive and, in conjunction with a rapid position control and associated position determination, allows the wire pliers 9 to be precisely positioned and moved.
  • This linear drive consists of a yoke 16 which is fastened to the base plate 1 by means of a base plate 17 is and between the legs 18, 19 of the yoke 16 movable voice coil actuator 20, which operates on a driver 21 connected to the plate 2.
  • the voice coil actuator 20 and the driver 21 are firmly connected to one another in order to be able to carry out a controlled linear movement in both directions, starting from the mechanical zero position of the system.
  • the amount of movement and the end position can be with this arrangement easily through the position control and the program control of the bonder. This eliminates the need to arrange end stops, since the system allows precise and fast position control.
  • the linear stepper motor allows the wire tongs 9 to be positioned directly without a position determination and an associated position control being required for this.
  • the positioning of the wire cutters 9, i.e. the amount of the desired movement can be done here by specifying a number of pulses by the program control of the bonder.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Translationsantrieb für eine Drahtzange zur Verwendung in einem Drahtbonder zur Montage von elektronischen Bauelementen, bei dem die Drahtzange an einer Geradführung befestigt und in Längsrichtung des zum Bonden verwendeten Bonddrahtes bewegbar ist. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Translationsantrieb für eine Drahtzange zur Verwendung in einem Drahtbonder zur Montage von elektronischen Bauelementen zu schaffen, bei dem die Einstellung der Taillänge und des Abrisshubes jederzeit problemlos durch die Steuerungssoftware des Drahtbonders vorgenommen werden kann. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und die Lagepositionierung der Drahtzange (9) aus einer Nullage in beiden Richtungen entgegen der Federkraft von Blattfedern (3, 4) mit Hilfe eines mit der Programmsteuerung des Drahtbonders verbundenen Linearantriebes in Form eines Tauchspulantriebes, eines Linearmotors oder eines Piezoantriebes erfolgt, der die bewegten Elemente der Geradführung miteinander koppelt.

Description

Translationsantrieb für eine Drahtzange
Die Erfindung betrifft einen Translationsantrieb für eine Drahtzange zur Verwendung in einem Drahtbonder zur Montage von elektronischen Bauelementen, bei dem die Drahtzange an einer Geradführung befestigt und in Längsrichtung des zum Bonden verwendeten Bonddrahtes bewegbar ist.
Bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen ist es erforderlich, zwischen den auf Trägerelementen angeordneten Halbleiterchips und den Trägerelementen selbst, bzw. Außen- anschlüssen, eine elektrische Verbindung herzustellen. In den derzeit überwiegenden Fällen geschieht dies durch die Herstellung von Drahtbrücken zwischen den auf den Halbleiterchips befindlichen Bondpads und den Kontaktflächen auf den Trägerelementen. Die Herstellung der Drahtbrücken erfolgt mit Hilfe von Drahtbondeinichtungen, die nach den bekannten Drahtbondverfahren, wie Thermokompressions-, Ultraschall- oder Thermo- sonicdrahtbondverfahren, arbeiten .
Beim Ultraschalldrahtbonden, bei dem in der Regel Aluminium- draht verwendet wird, erfolgt die Herstellung der jeweiligen Kontakte (Bonds) mit Hilfe eines Keilbondwerkzeuges ( edge) , dessen technischer Aufbau allgemein bekannt ist. Zur Realisierung eines vollständigen Bondzyklus ist dem Wedge eine Drahtzange, oder auch Fadenklammer genannt, zugeordnet, mit deren Hilfe der Bonddraht entweder festgehalten, oder bedarfsweise in Richtung zum Wedge vorgeschoben oder von diesem zurückgezogen werden kann.
Dabei ist es vor der Ausführung der jeweils ersten Bondung einer Drahtbrücke notwendig, den Bonddraht unter die Arbeitsfläche des Wedges vorzuschieben, also ein Tail zu erzeugen, welches die Ausführung der ersten Bondung erlaubt. Nach dieser ersten Bondung wird die Drahtbrücke in Form eines Bogens zur zweiten Bondung vervollständigt und nach der Ausführung des zweiten Bonds der Bonddraht auf eine definierte Weise abgerissen.
Die Taillange selbst ist von den geometrischen Verhältnissen des Wedges und der Bondpads abhängig. Wird die Taillange zu lang bemessen, so besteht die Gefahr von Kurzschlüssen zu benachbarten Bondpads. Wird die Taillange zu kurz bemessen, so muß unter Umständen mit einer fehlerhaften nachfolgenden Bon- düng gerechnet werden. Die Länge des Abrißhubes nach der zweiten Bondung ist zwar nicht entscheidend für die Bondung selbst, jedoch mitentscheidend für die Zykluszeit insgesamt. Außerdem sind Taillange und Abrißhub voneinander abhängig, so daß eine Veränderung der Taillange immer auch eine Veränderung des Abrißhubes nach sich zieht.
Bei den allgemein bekannten Drahtbondeinrichtungen erfolgt der Antrieb der Drahtzange mit Hilfe von Hubmagneten, die eine schnelle Beschleunigung und Bewegung der Drahtzange ermögli- chen. Die Einstellung der Weglängen der unterschiedlichen Bewegungen der Drahtzange kann hier nur durch die exakte Positionierung von Anschlägen vorgenommen werden. Da mit der Veränderung der Taillange gleichzeitig auch eine Veränderung des Abrißhubes notwendig ist, ist ein erheblicher Einstellaufwand erforderlich. Dieser Einstellaufwand wird noch dadurch vergrößert, daß nach einer Veränderung der Einstellungen stets einige Bonds durchgeführt werden müssen, die dann unter dem Mikroskop zu untersuchen sind, um sicherzustellen, daß der gewünschte Effekt auch tatsächlich eingetreten ist.
Daraus wird ersichtlich, daß die Taillange und der Abrißhub optimiert werden müssen, so daß auch möglichst kurze Zykluszeiten erreicht werden. Nur so ist die wirtschaftliche Her- Stellung von Halbleiterbauelementen mit einer Vielzahl von Drahtbrücken möglich.
In der Regel ist die Drahtzange am Bondkopf schwenkbar oder in einer Linearführung gelagert. Für den Antrieb der Drahtzange werden üblicherweise zwei parallel nebeneinander angeordnete Hubmagnete verwendet, deren Magnetanker gemeinsam auf einen schwenkbar gelagerten Zwischenhebel arbeiten. Dieser Zwischenhebel ist über einen Abtrieb mit der Drahtzange gekoppelt. Der Zwischenhebel ist weiterhin mit einer Zugfeder verbunden, so daß dieser an den Magnetankern der Hubmagnete anliegt und durch die Magnetanker der Hubmagnete entgegen der Federkraft in Richtung zur Drahtzange gedrückt werden kann.
Aufgrund dessen, daß der Zwischenhebel schwenkbar gelagert ist und daß die parallel nebeneinander angeordneten Hubmagnete in unterschiedlichem Abstand zum Schwenkpunkt des Zwischenhebels angreifen, besteht die Möglichkeit, den Zwischenhebel durch Aktivierung eines der Hubmagnete in die jeweils vorgegebene Position zu bewegen. Mit Hilfe des äußeren Hubmagneten, der vom Schwenkpunkt des Zwischenhebels am weitesten entfernt ist, kann eine Mittenposition angefahren und mit dem anderen Hubmagneten der maximale Hub ausgeführt werden.
Ein derartiger Antrieb geht aus der DE 43 26 478 AI hervor, wobei dieser Antrieb infolge der Vielzahl von Bauteilen und deren Masse ungünstige dynamische Eigenschaften aufweist. Darüberhinaus muß auch wegen der Vielzahl der bewegten Bau- teile mit einem nennenswerten Verschleiß gerechnet werden. Die Folge ist eine Reduzierung des Hubes und damit eine Reduzierung der Bewegung der Drahtzange. Um dies ausgleichen zu können und gleichzeitig eine Grundeinstellung vornehmen zu können, sind an den Magnetankern der Hubmagnete Einstell- schrauben vorgesehen, mit deren Hilfe die Grundstellung der Magnetanker innerhalb der Hubmagnete justiert werden kann. Damit ist klar, daß auch jede gewünschte Veränderung der Einstellung einen erheblichen Aufwand erfordert.
Ein ähnlicher Antrieb geht auch aus der JP 60-84829 A hervor, der in der Hauptsache aus einem längs auf einem Bondarm bewegbaren Gleittisch besteht, an dem die Drahtzange befestigt ist. Der Antrieb der Drahtzange erfolgt hier mit zwei Hubmagneten entgegen einer Federkraft. Beide Hubmagnete führen unterschiedliche Hübe aus, so daß einerseits der Drahtvorschub (Erzeugen der Taillange) und andererseits der Drahtabriß (Rückbewegung der Drahtzange) realisiert werden können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Translationsantrieb für eine Drahtzange zur Verwendung in einem Drahtbonder zur Montage von elektronischen Bauelementen zu schaffen, bei dem die Einstellung der Taillange und des Abriß- hubes jederzeit problemlos durch die Steuerungssoftware des Drahtbonders vorgenommen werden kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird bei einem Translationsantrieb der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Antrieb und die Lagepositionierung der Drahtzange aus einer Nullage in beiden Richtungen entgegen einer Federkraft mit Hilfe eines mit der Programmsteuerung des Drahtbonders verbundenen Linearantriebes erfolgt, der die bewegten Elemente der Geradführung miteinander koppelt.
Dieser äußerst einfach aufgebaute Translationsantrieb erlaubt eine präzise Positionierung und Bewegung der Drahtzange, wobei auf Anschläge vollkommen verzichtet werden kann. Da die An- steuerung des Linearantriebes unmittelbar über die Programm- Steuerung des Drahtbonders erfolgt, lassen sich Änderungen der Taillange und des Abrißhubes durch einfache Programmänderungen vornehmen.
Der Linearantrieb kann in einer Fortbildung der Erfindung in Form eines Tauchspulantriebes mit elektronischer Lageregelung ausgebildet sein. Ein derartiger Tauchspulantrieb bzw. elektromagnetischer Antrieb erlaubt relativ große Stellwege bei hoher Stellkraft.
Der Tauchspulantrieb besteht bevorzugt aus einem Joch, zwischen dessen Schenkeln ein beweglicher Voce-Coil-Aktor angeordnet ist. Dieser Voice-Coil-Aktor erlaubt eine besonders präzise Positionieerung mit ausreichend großer Betätigungs- kraft, so daß gute Beschleunigungswerte erreicht werden.
In einer Variante kann als Linearantrieb ein für die Mikropo- sitionierung geeigneter Linearschrittmotor verwendet werden, der eine besonders einfache Positionssteuerung erlaubt. Zusätzliche Einrichtungen zur Messung der jeweiligen Position der Drahtzange sind in diesem Fall nicht erforderlich.
Bei Drehkopfbondern treten bei hohen Drehgeschwindigkeiten große Radialkräfte auf, die in Bewegungsrichtung der Drahtzange wirken. Da diese Radialkräfte aber nicht zu einer nennenswerten Verlagerung der Drahtzange führen dürfen, ist es in diesem Fall von Vorteil, anstelle des Tauchspulantriebes oder des Linearschrittmotors einen piezoelektrischen Antrieb einzusetzen. Dieser Antrieb sichert in der Nullage des Systems eine hohe Steifigkeit, so daß auch bei hohen Radialkräften keine Verlagerung der Drahtzange auftritt. Eine sonst eventuell erforderliche zusätzliche Beruhigungszeit nach Beendigung der Drehbewegung ist bei diesem Antrieb nicht notwendig.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Geradführung als Parallelführung ausgebildet, wobei die Verwendung einer Blattfederparallelführung den besonderen Vorteil aufweist, daß die Nullage des Systems durch die Nullage der Blattfedern bestimmt wird.
Die Blattfederparallelführung besteht bevorzugt aus einer feststehenden Grundplatte und einer parallel zu dieser angeordneten Platte, die über Blattfedern miteinander verbunden sind, wobei der Linearantrieb auf der Grundplatte angeordnet ist und mit seinem beweglichen Teil mit der beweglichen Platte gekoppelt ist. Diese konstruktive Lösung hat den besonderen Vorteil, daß damit eine völlig verschleißfrei arbeitende Linearführung mit zugehörigen Antrieb geschaffen wird. Bei Bedarf kann der bewegliche Teil des Linearantriebes natürlich auch mit der Grundplatte verbunden werden.
Die Blattfedern sind vorteilhaft lösbar mit der Grundplatte 1 bzw. der Plate 2 verbunden, so daß im Falle einer Beschädigung ein einfacher Austausch derselben möglich ist.
Anstelle der Blattfederparallelführung kann die Geradführung auch als kugelgelagerte Linearführung ausgebildet werden.
Weiterhin lassen sich Kostenvorteile erreichen, wenn die aus den Teilen Grundplatte, Platte und Blattfedern bestehende Einheit einstückig ausgebildet wird, was mit bekannten Schneide- oder Erodierverfahren erfolgen kann.
Bei der einstückigen Einheit ist es zweckmäßig, zwischen den Blattfedern oder blattfederähnlichen Elementen und der Grundplatte, bzw. der Platte, jeweils Festkörpergelenke vorzusehen.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Aus der zugehörigen Zeichnung ist eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Translationsantriebes mit einem Voice-Coil-Antrieb ersichtlich.
Der Translationsantrieb besteht aus einer biegesteifen Grundplatte 1 und einer weiteren biegesteifen Platte 2, die mittels zweier Blattfedern 3, 4 parallelogrammartig und relativ zueinander verschiebbar miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Blattfedern 3, 4 mit den Platten 1, 2 erfolgt dabei durch eine form- und kraftschlüssige Verbindung mittels einer Ver- schraubung, indem zusätzliche Andruckplatten 5, 6, 7, 8 unter Zwischenlage der Enden der Blattfedern 3, 4 mit den Stirnseiten der Platten 1, 2 verschraubt oder vernietet werden.
Alternativ besteht die Möglichkeit, die aus der Grundplatte 1, der Platte 2 und den Blattfedern 3, 4 bzw. blattfederartigen Elementen bestehende Einheit aus einem Stück zu fertigen, was mit bekannten Schneide- oder Erodierverfahren erfolgen kann. In diesem Fall können die blattfederartigen Elemente, welche die Grundplatte 1 und die Platte 2 miteinander verbinden, relativ biegesteif ausgeführt werden. Die Verbindungsstelle zwischen den blattfederartigen Elementen und der Grundplatte 1 bzw. der Platte 2 ist dann als Festkörpergelenk auszuführen.
Die Grundplatte 1 ist mit dem nicht dargestellten Bondkopf fest verbunden, so daß die Platte 2 im wesentlichen parallel zu dieser verschoben werden kann. Der besondere Vorteil dieser konstruktiven Lösung ist darin zu sehen, daß die Bewegung der Platte 2 entgegen der Federkraft der Blattfedern 3, 4 völlig reibungsfrei erfolgen kann.
An der Platte 2 ist weiterhin eine in Längsrichtung des zum Bonden verwendeten Bonddrahtes zu bewegende Drahtzange 9 befestigt. Die Drahtzange 9 besteht dabei aus zwei ebenfalls relativ zueinander bewegbaren Zangenbacken 10, 11, die über eine weitere Blattfederparallelführung, bestehend aus den Blattfedern 12, 13, miteinander verbunden sind. Der Träger 14 der feststehenden Zangenbacke 11 ist hier mit der Platte 2 verbunden. Der Antrieb für die Zangenbacken 10, 11 wird an diser Stelle nicht näher beschrieben, kann jedoch auf ähnliche Weise erfolgen, wie nachfolgend anhand des Translationsantriebes für die Drahtzange 9 dargestellt ist.
Um die Drahtzange 9 in Längsrichtung des Bonddrahtes bewegen zu können, sind die Grundplatte 1 und die Platte 2 über einen Antrieb 15 miteinander gekoppelt. Dieser Antrieb 15 ist als Linearantrieb, beispielsweise Form eines Tauchspulantriebes ausgebildet und erlaubt in Verbindung mit einer schnellen Lageregelung und zugehöriger Positionsbestimmung eine präzise Lagepositionierung und Bewegung der Drahtzange 9. Dieser Linearantrieb besteht aus einem Joch 16, das auf der Grundplatte 1 mittels einer Basisplatte 17 befestigt ist und einem zwischen den Schenkeln 18, 19 des Jochs 16 bewegbaren Voice- Coil-Aktor 20, der auf einen mit der Platte 2 verbundenen Mitnehmer 21 arbeitet. Dabei sind der Voice-Coil-Aktor 20 und der Mitnehmer 21 fest miteinander verbunden, um ausgehend von der mechanischen Nullage des Systemes eine gesteuerte Linearbewegung in beide Richtungen ausführen zu können. Der Betrag der Bewegung und die Endstellung kann bei dieser Anordnung problemlos durch die Lageregelung und die Programmsteuerung des Bonders erfolgen. Damit erübrigt sich die Anordnung von Endanschlägen, da das System von sich aus eine präzise und schnelle Lageregelung erlaubt.
Das hat den besonderen Vorteil, daß die Änderung der Taillange und des Abrißhubes nunmehr ausschließlich auf programmtechnischem Wege erfolgen kann und die bisher erforderlichen aufwendigen Justageschritte vollkommen entfallen können. Damit wird mit einfachen technischen Mitteln eine erhebliche Verbesserung der Gebrauchseigenschaften des Bonders erreicht, da ein Arbeiten auf harte Anschläge vermieden wird. Das bedeutet, daß auch die ansonsten notwendigen Beruhigungszeiten für das System nach dem Anfahren von Anschlägen eingespart werden können, was weitere Vorteile mit sich bringt.
Anstelle des Tauchspulantriebes kann natürlich auch ein speziell für die Mikropositionierung geeigneter Linearschrittmotor eingesetzt werden. Der Linearschrittmotor erlaubt eine direkte Positionierung der Drahtzange 9, ohne daß hierzu eine Positionsbestimmung und eine zugehörige Lageregelung erforderlich wären. Die Positionierung der Drahtzange 9, d.h. der Betrag der gewünschten Bewegung, kann hier durch die Vorgabe einer Anzahl von Impulsen durch die Programmsteuerung des Bonders erfolgen.
Bei Drehkopfbondern treten bei hohen Drehgeschwindigkeiten bekanntlich große Radialkräfte auf, die in Bewegungsrichtung der Drahtzange 9 wirken. Das kann zu Problemen bei verwendeten Tauchspulantrieben und auch bei Linearmotoren führen, da diese Radialkräfte bereits bei der Drehbewegung kompensiert werden müssen, was bei diesen Antrieben technisch kaum möglich ist. Aus diesem Grund ist es erforderlich, daß nach Abschluß der Drehbewegung zusätzlich noch eine Beruhigungszeit abgewartet werden muß, bevor der neue Bondzyklus gestartet wird. Damit würde die Produktivität des Bonders insgesamt reduziert.
In solchen Fällen ist es zweckmäßig, den Tauchspulantrieb oder den Linearschrittmotor durch einen piezoelektrischen Antrieb zu ersetzen. Dieser Antrieb sichert insbesondere in der Nullage des Systems eine wesentlich höhere Steifigkeit, so daß auch bei hohen Radialkräften keine Verlagerung der Drahtzange 9 auftreten kann, bzw. nur geringfügig erfolgt, so daß nach dem Ende der Drehbewegung sofort der neue Bondzyklus gestartet werden kann .
Es ist weiterhin auch möglich, für die Führung der Platte 2 an der Grundplatte 1 eine kugelgelagerte Linearführung zu verwenden.
Bezugszeichenliste
1 Grundplatte
2 Platte
3 Blattfeder
4 Blattfeder
5 Andruckplatte
6 Andruckplatte
7 Andruckplatte
8 Andruckplatte
9 Drahtzange
10 Zangenbacke
11 Zangenbacke
12 Blattfeder
13 Blattfeder
14 Träger
15 Antrieb
16 Joch
17 Basisplatte
18 Schenkel
19 Schenkel
20 Voice-Coil-Aktor
21 Mitnehmer

Claims

Patentansprüche
1. Translationsantrieb für eine Drahtzange zur Verwendung in einem Drahtbonder zur Montage von elektronischen Bau- elementen, bei dem die Drahtzange an einer Geradführung befestigt und in Längsrichtung des zum Bonden verwendeten Bonddrahtes bewegbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb und die Lagepositionierung der Drahtzange (9) aus einer Nullage in beiden Rich- tungen entgegen einer Federkraft mit Hilfe eines mit der Programmsteuerung des Drahtbonders verbundenen Linearantriebes erfolgt, der die bewegten Elemente der Geradführung miteinander koppelt.
2. Translationsantrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Linearantrieb in Form eines Tauchspulantriebes mit elektronischer Lageregelung ausgebildet ist.
3. Translationsantrieb nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Tauchspulantrieb aus einem Joch (16) besteht, zwischen dessen Schenkeln (18, 19) ein beweglicher Voice-Coil-Aktor (20) angeordnet ist.
4. Translationsantrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Linearantrieb als Linearschrittmotor ausgebildet ist.
5. Translationsantrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Linearantrieb als piezoelektrischer Antrieb ausgebildet ist.
6. Translationsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Geradführung als Parallelführung ausgebildet ist.
7. Translationsantrieb nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Geradführung eine Blattfederparallelführung ist.
8. Translationsantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Blattfederparallelführung aus einer feststehenden Grundplatte (1) und einer parallel zu dieser angeordneten Platte (2) besteht, die über Blattfedern (3, 4) miteinander verbunden sind, wobei der Linearantrieb der Grundplatte (1) zugeord- net ist und mit seinem beweglichen Teil mit der beweglichen Platte (2) gekoppelt ist.
9. Translationsantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Blatt- federn (3, 4) lösbar mit der Grundplatte (1) bzw. der Platte (2) verbunden sind.
10. Translationsantrieb nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Geradführung als kugelge- lagerte Linearführung ausgebildet ist.
11. Translationsantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die aus den Teilen Grundplatte (1), Platte (2) und Blattfedern (3, 4) bestehende Einheit einstückig ausgebildet ist.
12. Translationsantrieb nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Grundplatte (1) und die Platte (2) über Festkörpergelenke mit den Blattfedern (3, 4) bzw. blattfederähnlichen Elementen verbunden sind.
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DE19650311A DE19650311A1 (de) 1996-12-04 1996-12-04 Translationsantrieb für eine Drehzange
DE19650311.6 1996-12-04

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