专利名称：引线接合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种引线接合器。
背景技术：
引线接合器是一种自动装置，用于在半导体晶片安装到基片上以后在压力、超声波和热的作用下对其进行接线。引线接合器具有夹持固定在电极尖端的毛细管。该毛细管用于将导线与半导体晶片上的接点以及基片上的接点相连并用于在两个接点之间引导导线。通过可在水平的xy平面内移动的连接台以及安装在连接台上的摇杆实现毛细管在空间上的移动，电极安装在该摇杆上，而且摇杆能在垂直的z方向上移动。
在制造导线连接时，上述连接台和摇杆异常剧烈地被加速和制动。这些剧烈的加速导致夹持毛细管的电极尖端并由此也导致毛细管易受到不希望有的振动。毛细管只有在振动已经逐渐减弱到微不足道的程度时才能下落在接点上。这就产生了等待时间，延长了接线的工作循环。
发明内容
本发明的目的是消除或至少是降低电极尖端的振动。
一种引线接合器，包括使连接台在两个空间方向上移动的两个驱动装置。所述连接台包括布置在其上的摇杆，该摇杆能够借助于第三个驱动装置在水平轴线上旋转。其中夹持有毛细管的电极借助于凸缘安装在所述摇杆上。依照本发明，至少一个传感器连接到所述连接台上，其提供表示连接台预定振动，例如在垂直方向上的振动，的至少一个输出信号，至少一个致动器布置所述电极的凸缘和摇杆之间，能够使所述电极相对于所述摇杆移动。控制装置根据所述至少一个传感器提供的至少一个输出信号计算出对应所述至少一个致动器的控制信号并驱动所述至少一个致动器，从而消除或至少降低所述电极的振动。所述至少一个传感器优选是布置在所述摇杆上。所述至少一个传感器优选是加速度传感器。压电元件尤其适合作所述致动器。致动器的数量优选为三个，从而使夹持在所述电极上的毛细管的尖端可在三个空间方向上移动。
附加的致动器仅需移动与所述连接台相比具有很小质量的电极。因此，所述致动器基本上使所述电极能够比由连接台驱动的情况下移动得更快。
下面根据实施例和附图对本发明进行更详细的说明。
附图被结合在这一说明书中并构成了说明书的一部分，其显示了本发明的一个或多个实施例，附图与详细的描述结合在一起用于说明本发明的原理和实施方式。附图并不是要限定本发明的保护范围。
图中图1表示引线接合器的连接台，图2表示所述连接台的倾翻运动，图3，4表示摇杆，电极与其相连，其中，可借助于三个致动器使电极的位置相对于所述摇杆改变，图5表示电极相对于摇杆水平摆动时的实例，图6表示信号线路图，以及图7表示具有电极的摇杆，其中，可借助于一个致动器使电极的位置相对于所述摇杆改变。
具体实施例方式
图1示意性地表示引线接合器连接台1的透视图。在这一实施例中，连接台1是一种按照美国专利No.6460751设计的旋转连接台，包括往复装置2和回转梁4，支承在往复装置2上的回转梁4可绕纵轴3旋转。引线接合器包括用于使往复装置2沿标定为y轴的直线轴线移动的水平定位的滑板5、第一驱动装置6和支承构件7。可在水平轴线上旋转的摇杆8支承在回转梁4上，电极9在夹持导引导线的毛细管10的尖端处连接到摇杆8上。第二驱动装置11安装在往复装置2上，往复装置2使回转梁4绕纵轴3旋转。回转梁4以相对于y轴大约±15°的角θ旋转。不可见的第三驱动装置安装在回转梁4上，回转梁4使摇杆8绕水平轴线旋转。不可见的、对电极9施加超声波的超声波换能器连接到与毛细管10相对的电极9的末端。
连接台1可以通过许多方式振动，由此，在结构上，这种振动不能消除或是只有投入相当高的费用才能消除。下面，提供连接台1一种振动的简单实例，这种连接台的振动可发生并导致电极9出现不希望有的振动。往复装置2由空气支承在滑板5上，同样，回转梁4由空气支承在往复装置2上。空气轴承的刚度有限。因此，在更高加速的情况下，空气轴承会被剧烈加载，以使得在空气轴承内的空气间隙的尺寸暂时改变。这些改变传递到毛细管10的尖端。图2很夸大地显示了这一变化，作为一个当往复装置2在y方向以高速移动时突然被急剧制动的实例。制动时，例如可发生连接台1向前倾翻。当出现在制动时的加速又降低时，连接台1又向后倾翻，而且空气间隙12再次均匀。这种倾翻运动肉眼是不能觉察到的。在大多数情况下，作用在空气轴承上的载荷不仅导致单个的倾翻运动，而且还导致振幅减弱的连续的倾翻运动(来回地)，也就是引起往复装置2的振动。这样，所述振动是在Z方向上，也就是在与垂直方向对准的方向上。同样，回转梁4的振动也发生在其被剧烈加速时。往复装置2和回转梁4的振动传递到电极9。在采用不同于空气轴承的轴承时也会发生不希望有的振动。
依照本发明，为了消除电极9的振动，提供可对很小的通道进行迅速调节的额外的若干致动器。这些致动器布置成尽可能地靠近毛细管10。图3和4显示了具有插入在电极9和摇杆8之间的三个致动器13、14和15的实施例的侧视图和俯视图。在图4中，因为摇杆8会遮挡对其它零件的观察，因此摇杆8以虚线画出。电极9包含凸缘18，以便将电极9连接到摇杆8。在欧洲专利EP934794中描述对凸缘18的一种特别合适的设计。三个致动器13、14和15被夹持在两个盘19和20之间。盘19连接到摇杆8上。盘20连接到凸缘18上。三个致动器13、14和15中的每一个都可在几微米的范围内执行微小的调节移动，该移动与电极9的纵轴21平行对正。因此，三个致动器13、14和15能使盘20相对于盘19在两条轴线上水平旋转，同样还可使两个盘19和20之间的距离改变。从而，毛细管10的尖端可在三个空间方向的每一个上移动几微米甚至达到10-20微米。盘19的作用也可以由摇杆8来实现。这样，盘19可被省略。传感器22连接到摇杆8上，其作用在下文说明。
当在三个致动器13、14和15上施加同样的控制信号时，它们能使盘20在y方向上移动。当在两个致动器13和14上施加相反的控制信号时，它们能使盘20绕纵轴23回转运动。致动器15能使盘20在与y轴24正交并水平延伸的轴线上回转运动。图5显示三个致动器13、14和15被控制信号驱动为使盘20在轴线24上水平摆动。这样，毛细管10的尖端移动了-Δy和-Δz的距离。此外，如果在三个致动器13、14和15使盘20移动了+Δy的距离的回转信号上叠加了调节信号，则最终的结果是毛细管10的尖端移动-Δz的距离。
如上所述，三个致动器13、14和15具有在连接台1被加速或制动时消除或补偿毛细管10的尖端振动的作用。三个致动器13、14和15优选是压电致动器，其中具有伸长或缩短致动器作用的电压施加在致动器上。可选择的方案是，两个盘19和20在张力作用下，例如通过张紧弹簧27，彼此相连，使得三个致动器13、14和15被预紧。为了检测毛细管10的尖端的振动，至少提供一个传感器，其输出信号(或多个输出信号被提供给控制装置，该控制装置产生对应三个致动器13、14和15的控制信号。
理想的情况是，传感器直接布置在电极9上或者可直接测定电极9尖端的振动。在技术上这种方案非常复杂。一个可选的方案是，将所述至少一个传感器连接到连接台1上，检测连接台1的振动并从中计算出对应三个致动器13、14和15的控制信号。
图2所示的连接台1的往复装置2的振动引起毛细管10尖端的振动，该振动主要表现为沿z方向的振动。为了补偿这些振动，传感器22优选连接到连接台1的摇杆8上，并直接或间接地测定参考点25(图3)相对于z方向的位置变化或用该变化修正的量。由于摇杆8支承在回转梁4上以及回转梁4支承在连接台1的往复装置2上，因此往复装置2的振动也被传递到摇杆8。往复装置2的倾翻运动是微量的，最强烈处通常在0.1-2微米的范围内。在技术上，对这一微小位置变化的测定是非常复杂的。更容易测定的是产生的加速度。为此，传感器22优选是加速度传感器，其可测定参考点25在z方向上的加速度。传感器22的输出信号被传送到控制装置26，控制装置26从中计算出对应三个致动器13、14和15中的每一个的控制信号并驱动三个致动器13、14和15。计算出来的控制信号使得从摇杆8传递到电极9的尖端或毛细管10的尖端的振动分别得到补偿。
在电极9刚性地连接到摇杆8的前提下，摇杆8的振动能够直接转化成毛细管10的尖端的振动。当电极9没有完全刚性地连接到摇杆8上而是具有预定程度的弹性时，则毛细管10尖端的振动必须在考虑到连接的弹性的情况下根据摇杆8的振动计算出。
在旋转时，因为回转梁4也要剧烈地加速并制动，因此有利的是，采用同时测定与y轴成直角方向上的加速度乃至在所有三个空间方向上的加速度的加速度传感器。传感器22的输出信号被传送到控制装置26，控制装置26从中计算出对三个致动器13、14和15的控制信号并驱动三个致动器13、14和15。图6显示了信号传递的示意图，其中传感器22提供对应三个笛卡儿空间方向x’、y’和z’的三个加速度信号。标记x’、y’和z’意思是坐标系依摇杆8而定，并由此随着摇杆8的移动而移动。三个致动器13、14和15的调节移动与往复装置2(图1)、回转梁4和摇杆8的移动相一致。为此，还从引线接合器向控制装置26提供往复装置2、回转梁4和摇杆8移动次序的信息。该信息来自例如控制和调节往复装置2、回转梁4和摇杆8移动和位置的位置控制器28、29和30和/或来自控制接线工作循环的软件31。这些信息尤其是用于确定控制装置26对传感器22提供的加速度信号进行估算并产生三个致动器13、14和15的调节移动的时间。对三个致动器13、14和15的控制信号连续地根据传感器22的输出信号重新确定，从而使这些控制信号有效地对毛细管10尖端的振动进行补偿。
图7显示了另一个实施例，其中通过单个致动器15可使电极9或毛细管10的尖端的z向位置相对于摇杆8而改变。摇杆8的水平旋转轴线由附图标记33表示。电极9的凸缘18连接到摇杆8上。此外，其上安装有致动器15的盘20连接到摇杆8上。电极9包括连接到致动器15上的第二凸缘32。致动器15能够进行z方向上的调节移动。传感器22测定摇杆8在z方向上的加速度，控制装置26从中连续地计算出校正信号，以补偿在z方向上从摇杆8通过凸缘18传递到电极9的振动，控制装置26相应地控制致动器15，从而在毛细管10的尖端没有任何振动产生或是至少是极大地降低了振动。
本发明并不局限于本申请中所描述的连接台。也可以采用任何引线接合器的任何连接台。
尽管已经显示和描述了本发明的实施例和应用，但对受益于本公开内容的本领域的技术人员来说很明显的是，在不脱离在此的本发明构思的情况下可做出许多比上述变化更多的改变。因此，除了在附加的权利要求和其等效说明的主旨中之外，本发明并不受到限制。
权利要求
1.一种引线接合器，包括连接台(1)，所述连接台(1)包括布置在其上的摇杆(8)，所述摇杆(8)可在水平轴线上旋转，电极(9)，所述电极(9)具有用于将所述电极(9)连接到所述摇杆(8)上的凸缘(18)，被夹持在所述电极(9)中的毛细管(10)，至少一个传感器(22)，其提供至少一个表示所述连接台(1)的预定振动的输出信号，至少一个布置在所述电极(9)和摇杆(8)之间的致动器(13；14；15)，所述致动器(13；14；15)能使所述电极(9)相对于所述摇杆(8)移动，以及控制装置(26)，其从所述至少一个传感器(22)提供的至少一个输出信号中计算出对所述至少一个致动器(13；14；15)的控制信号并驱动所述至少一个致动器(13；14；15)，从而消除或至少降低所述电极(9)的振动。
2.如权利要求1所述的引线连接器，其特征在于，所述至少一个传感器(22)布置在所述摇杆(8)上。
3.如权利要求1所述的引线连接器，其特征在于，所述至少一个传感器(22)是加速度传感器。
4.如权利要求2所述的引线连接器，其特征在于，所述至少一个传感器(22)是加速度传感器。
5.如权利要求1到4中任一项所述的引线连接器，其特征在于，致动器(13；14；15)的数量为三个。
全文摘要
一种引线接合器，包括连接台(1)和布置在连接台(1)上并可在水平轴线上旋转的摇杆(8)。具有凸缘(18)的电极(9)连接到摇杆(8)上，在所述电极(9)中夹持有毛细管(10)。至少一个传感器(22)连接到连接台(1)上，检测连接台(1)的振动，在电极(9)和摇杆(8)之间布置有至少一个致动器(13；14；15)，所述致动器能使电极(9)相对于摇杆(8)移动。控制装置(26)根据该至少一个传感器(22)提供的输出信号计算出对应该至少一个致动器(13；14；15)的控制信号并驱动该至少一个致动器(13；14；15)，从而消除或至少降低所述电极(9)的振动。该至少一个传感器(22)优选是布置在摇杆(8)上，而且优选是加速度传感器。
文档编号H01L21/60GK1770413SQ20051010707
公开日2006年5月10日 申请日期2005年9月29日 优先权日2004年9月30日
发明者梅尔廷·梅尔策 申请人:优利讯国际贸易有限责任公司