• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
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  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DerBondkopf (1) eines Wire Bonders, der für die Herstellung einer Drahtverbindungzwischen zwei Anschlusspunkten mittels einer einen Draht führendenKapillare (2) dient, ist als Pantograph-Mechanismus ausgebildet.Der Pantograph-Mechanismus umfasst einen von einem ersten Motor(3) angetriebenen ersten Schwenkarm (4), einen von einem zweitenMotor (5) angetriebenen zweiten Schwenkarm (6) und zwei Verbindungsarme(7, 8). Bei diesem Pantograph-Mechanismus erfolgt die Bewegung derKapillare (2) durch rotative Bewegungen.
    公开号:DE102004026434A1
    申请号:DE102004026434
    申请日:2004-05-29
    公开日:2005-01-13
    发明作者:Dieter Vischer
    申请人:Esec Trading AG；
    IPC主号:H01L21-60
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Wire Bonder.
    [0002] EinWire Bonder ist eine Maschine, mit der Halbleiterchips nach derenMontage auf einem Substrat verdrahtet werden. Der Wire Bonder weisteine Kapillare auf, die an der Spitze eines Horns eingespannt ist.Die Kapillare dient zum Befestigen des Drahtes auf einem Anschlusspunktdes Halbleiterchips und auf einem Anschlusspunkt des Substrates sowiezur Drahtführungzwischen den beiden Anschlusspunkten. Bei der Herstellung der Drahtverbindungzwischen dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips und dem Anschlusspunktdes Substrates wird das aus der Kapillare ragende Drahtende zunächst zueiner Kugel geschmolzen. Anschliessend wird die Drahtkugel auf demAnschlusspunkt des Halbleiterchips mittels Druck und Ultraschallbefestigt. Dabei wird das Horn von einem Ultraschallgeber mit Ultraschallbeaufschlagt. Diesen Prozess nennt man Ball-bonden. Dann wird derDraht auf die benötigte Drahtlänge durchgezogen,zu einer Drahtbrückegeformt und auf dem Anschlusspunkt des Substrates verschweisst.Diesen letzten Prozessteil nennt man Wedge-bonden. Nach dem Befestigendes Drahtes auf dem Anschlusspunkt des Substrats wird der Drahtabgerissen und der nächsteBondzyklus kann beginnen.
    [0003] Diemeisten der heutzutage auf dem Markt erhältlichen Wire Bonder bewegenden Bondkopf in der horizontalen xy-Ebene mittels zweier orthogonal angeordneterAntriebe. Ein Beispiel eines solchen Antriebssystems ist beispielsweiseoffenbart in der Patentschrift EP317 787 . Dieses Antriebssystem benutzt zudem mittels Vakuumvorgespannte Luftlager. Ein erheblicher Nachteil dieser bekanntenWire Bonder besteht darin, dass beim Fahren des Bondkopfes an eineneue Position relativ grosse Massen beschleunigt werden müssen. Dieserfordert kräftige Antriebssystemeund robuste Lager. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass beider Beschleunigung des Bondkopfes je nach der Position des Bondkopfes relativgrosse Drehmomente auftreten, die grosse Anforderungen an die Lagerungdes Bondkopfes stellen. Dies setzt den maximal möglichen Beschleunigungswertenund damit dem Durchsatz des Wire Bonders Grenzen.
    [0004] Ausder Patentschrift US 5 330 089 istein Wire Bonder bekannt, bei dem die Bewegung des Bondkopfes miteinem polaren Antriebssystem erfolgt. Auch bei diesem Antriebssystemmüssenrelativ grosse Massen beschleunigt werden. Die bei der Drehbewegungvom Motor zu beschleunigende Last hängt zudem von der Lage derLast bezüglichder Linearachse ab, was einerseits die Regelung der Bewegungen desBondkopfes erschwert und andererseits den maximal möglichenBeschleunigungswerten Grenzen setzt.
    [0005] Ausder Patentschrift US 6 460 751 istein Wire Bonder bekannt, bei dem die Bewegung des Bondkopfes miteinem rotativen Antriebssystem erfolgt. Dieses Antriebssystem weisteine lineare Achse auf, die eine relativ grosse Masse zu beschleunigenhat, und eine rotative Achse, die eine relativ kleine Masse zu beschleunigenhat.
    [0006] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wire Bonder zu entwickeln,der eine möglichst schnelleBewegung der Kapillare ermöglicht.
    [0007] DieErfindung besteht in den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. VorteilhafteAusgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
    [0008] Erfindungsgemäss wirdvorgeschlagen, den Bondkopf des Wire Bonders, der für die Herstellung einerDrahtverbindung zwischen zwei Anschlusspunkten mittels einer einenDraht führendenKapillare dient, als Pantograph-Mechanismus auszubilden. Der Pantograph-Mechanismusumfasst einen von einem ersten Motor angetriebenen ersten Schwenkarm,einen von einem zweiten Motor angetriebenen zweiten Schwenkarm undzwei Verbindungsarme. Der erste Schwenkarm und der zweite Schwenkarm sindum eine erste, stationäreAchse drehbar. Der erste Verbindungsarm ist um eine zweite Achsedrehbar an einem von der ersten Achse entfernten Ende des zweitenSchwenkarms gelagert. Der zweite Verbindungsarm ist um eine dritteAchse drehbar an einem von der ersten Achse entfernten Ende desersten Schwenkarms gelagert. Die beiden Verbindungsarme sind umeine vierte Achse drehbar verbunden. Bei diesem Pantograph-Mechanismuserfolgt die Bewegung der Kapillare durch rotative Bewegungen. DerVorteil liegt darin, dass der weitgehend symmetrische Aufbau ähnlicheBelastungen fürbeide Motoren mit sich bringt, d.h. es gibt zwei etwa gleich schwereAchsen und nicht eine schwere und eine leichte Achse wie beim rotativenBondkopf.
    [0009] Nachfolgendwerden Ausführungsbeispiele derErfindung anhand der Zeichnung nähererläutert.
    [0010] Eszeigen:
    [0011] 1 den Bondkopf eines WireBonders gemässeinem ersten Ausführungsbeispielder Erfindung, und
    [0012] 2 den Bondkopf eines WireBonders gemässeinem zweiten Ausführungsbeispielder Erfindung.
    [0013] Die 1 zeigt in perspektivischerAnsicht den Bondkopf 1 eines Wire Bonders gemäss einem erstenAusführungsbeispielder Erfindung. Der Bondkopf 1 dient dazu, mittels einereinen Draht führenden Kapillare 2 eineDrahtverbindung zwischen einem Anschlusspunkt, einem sogenanntenBondpad, auf einem Halbleiterchip und einem Anschlusspunkt auf einemSubstrat herzustellen. Der Bondkopf 1 umfasst einen voneinem ersten Motor 3 angetriebenen ersten Schwenkarm 4,einen von einem zweiten Motor 5 angetriebenen zweiten Schwenkarm 6 undzwei Verbindungsarme 7 und 8. Der erste Schwenkarm 4 undder zweite Schwenkarm 6 sind beide um eine gleiche Achse 9 drehbar.Der erste Motor 3 dreht den ersten Schwenkarm 4 umdie Achse 9, der zweite Motor 5 dreht den zweitenSchwenkarm 6 um die Achse 9. Die beiden Motoren 3 und 5 sindstationär aneiner nicht dargestellten Basis des Wire Bonders befestigt. Diebeiden Schwenkarme 4 und 6 und die beiden Verbindungsarme 7 und 8 bildeneinen sogenannten Pantograph-Mechanismus: Der erste Verbindungsarm 7 istmittels eines ersten Bolzens 10 um eine Achse 11 drehbaran dem von der Achse 9 entfernten Ende des zweiten Schwenk arms 6 gelagert, derzweite Verbindungsarm 8 ist mittels eines zweiten Bolzens 12 umeine Achse 13 drehbar an dem von der Achse 9 entferntenEnde des ersten Schwenkarms 4 gelagert, die beiden Verbindungsarme 7 und 8 sindmittels eines dritten Bolzens 14 um eine vierte Achse 15 drehbarverbunden. Die Distanz zwischen den Achsen 9 und 11 istgleich der Distanz zwischen den Achsen 13 und 15,die Distanz zwischen den Achsen 9 und 13 ist gleichder Distanz zwischen den Achsen 11 und 15. Dererste Verbindungsarm 7 verläuft daher immer parallel zumersten Schwenkarm 4 und der zweite Verbindungsarm 8 verläuft immerparallel zum zweiten Schwenkarm 6. Die Achsen 9, 11, 13 und 15 verlaufenparallel zueinander. Die Drehbewegungen der beiden Schwenkarme 4 und 6 sind durchPfeile angedeutet. Der Drehbereich der beiden Motoren 3 und 5 unddie Längeder Schwenkarme 4 und 6 und der beiden Verbindungsarme 7 und 8 bestimmtdie Grössedes Arbeitsbereichs 17, innerhalb dem die Kapillare 2 bewegbarist.
    [0014] Amzweiten Verbindungsarm 8 ist eine um eine horizontale Achse 16 drehbareWippe 18 angebracht, die ein von einem Ultraschallgebermit Ultraschall beaufschlagbares Horn 19 trägt, an dessen Spitzedie Kapillare 2 eingespannt ist. Für die Drehbewegung der Wippe 18 istam Verbindungsarm 8 ein Motor 20 angeordnet. Amzweiten Verbindungsarm 8 ist weiter eine Kamera 21 oderein mit einer Kamera verbundenes optisches System, angeordnet, das dazudient, die Lage der Bondpads des Halbleiterchip bzw. des Substratszu bestimmen. Ein optisches System, das die Lage der Spitze derKapillare 2 bezüglicheinem Bondpad bestimmen kann, unmittelbar bevor die Kapillare aufdas Bondpad auftrifft, ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 33 885 bekannt.
    [0015] Die 2 zeigt in perspektivischerAnsicht den Bondkopf eines Wire Bonders gemäss einem zweiten Ausführungsbeispielder Erfindung. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin,dass die Motoren 3 und 5 Linearmotoren sind, dieaus einem ortsfest angeordneten Stator 22 bzw. 23 undeiner am entsprechenden Schwenkarm 4 bzw. 6 befestigtenSpule 24 bzw. 25 bestehen. Die beiden Schwenkarme 4 und 6 sindbei diesem Beispiel verlängertund mit einem abgewinkelten Ende 4' bzw. 6' versehen, das die Spule 24 bzw. 25 aufnimmt. DieSchwenkarme 4 und 6 sind auf einem auf der Basis 26 desWire Bonders befestigten Bolzen 27 gelagert. Als Linearmotoreneignen sich beispielsweise sogenannte Voice Coil Motoren, derenStator ein E-förmigesmagnetisches Joch hat. Das magnetische Joch besteht aus drei Stegen 28, 29 und 30,die durch einen Verbindungssteg 31 verbunden sind. Die amSchwenkarm befestigte Spule umschliesst den mittleren Steg 29 derdrei Stege. Weil die Bewegung der Spule auf einer Kreisbahn 32 erfolgt,deren Zentrum die Achse 9 ist, sind die Stege 28, 29 und 30 entsprechenddem Radius R der Kreisbahn 32 gekrümmt. Je grösser der Radius R der Kreisbahnist, desto kleiner ist der Hub, den die beiden Linearmotoren habenmüssen,um einen vorgegebenen Arbeitsbereich 17 der Kapillare 2 abdeckenzu können.Je kleiner der Hub ist, desto grössersind aber die Anforderungen an die Positionierungsgenauigkeit derbeiden Linearmotoren. Bei diesem Beispiel ist die Kamera nicht dargestelltund auch die Wippe ist nur schematisch dargestellt.
    [0016] DieLage der Spitze der Kapillare im Arbeitsbereich des Bondkopfs 1 istbei beiden Ausführungsbeispielendefiniert durch zwei Winkel, nämlichdurch den Winkel α,den der erste Schwenkarm 4 bezüglich einer ersten vorbestimmtenAchse einschliesst, und den Winkel β, den der zweite Schwenkarm 6 bezüglich einerzweiten vorbestimmten Achse einschliesst. Die Bewegung der Kapillare 2 voneinem ersten, durch die Winkel α1 und β1 definierten Punkt A = (α1, β1)zu einem zweiten, durch die Winkel α2 und β2 definiertenPunkt B = (α2, β2) muss entsprechend der gewünschtenBahn in Koordinaten α(t), β(t) umgerechnetwerden, wobei die Grösset einen Parameter darstellt. Die Grösse t ist beispielsweise dieZeit, wobei das Koordinatenpaar α(t), β(t) die Lageder Kapillare 2 zur Zeit t bezeichnet.
    权利要求:
    Claims (3)
    [1] Wire Bonder mit einem Bondkopf (1) miteiner einen Draht führendenKapillare (2) fürdie Herstellung einer Drahtverbindung zwischen zwei Anschlusspunkten,gekennzeichnet durch einen von einem ersten Motor (3) angetriebenenersten Schwenkarm (4), einen von einem zweiten Motor (5)angetriebenen zweiten Schwenkarm (6) und zwei Verbindungsarme(7, 8), wobei der erste Schwenkarm (4) undder zweite Schwenkarm (6) um eine erste, stationäre Achse(9) drehbar sind, wobei der erste Verbindungsarm (7)um eine zweite Achse (11) drehbar an einem von der erstenAchse (9) entfernten Ende des zweiten Schwenkarms (6)gelagert ist, wobei der zweite Verbindungsarm (8) um einedritte Achse (13) drehbar an einem von der ersten Achse(9) entfernten Ende des ersten Schwenkarms 6)gelagert ist, und wobei die beiden Verbindungsarme (7, 8)um eine vierte Achse (15) drehbar verbunden sind.
    [2] Wire Bonder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der erste Schwenkarm (4) ein zweites, abgewinkeltesEnde (4')aufweist, dass der erste Motor (3) ein Linearmotor ist,der aus einem Stator (22) und einer am zweiten Ende (4') des ersten Schwenkarms(4) angeordneten Spule (24) besteht, dass derzweite Schwenkarm (6) ein zweites, abgewinkeltes Ende (6') aufweist unddass der zweite Motor (5) ein Linearmotor ist, der auseinem Stator (23) und einer am zweiten Ende (6') des zweitenSchwenkarms (6) angeordneten Spule (25) besteht.
    [3] Wire Bonder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass der erste Motor (3) ein Voice Coil Motor mit dreiStegen (28, 29, 30) ist, wobei die Stege (28, 29, 30)gekrümmtsind.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-01-13| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-03-24| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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