导线夹具和施加预载力至压电驱动器的方法与装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带有压电驱动器(piezoelectric actuator)的导线夹具，以及涉及一种施加预载力(preload force)至压电驱动器的方法与装置。
【背景技术】
[0002]在半导体处理过程中，集成电路通过公知为导线键合的流程中的导线被连接至其封装材料中。在导线键合过程中，有必要来夹持待键合的导线以便于将其精确地定位在期望位置。一种公知的用于夹持导线的设备表示于图1中，其包括由压电驱动器110所驱动的一对颚部(jaws) 102、104。通过应用穿过驱动器110的电场引起颚部102、104打开。当关闭电场时，臂部闭合以便于导线被夹持在夹持板体106、108之间。
[0003]当使用压电驱动器时，在应用电场以前有必要施加预载力至驱动器的压电单元上。预载力的大小是关键的。如果不足的预载被施加，那么压电单元由于动态的拉力而可能破裂。如果太大的预载被施加，那么驱动器可能不能被成功地驱动。
[0004]在图1的导线夹具中，通过使用设定螺丝130，预载力被应用来沿着其纵轴(即沿着压电驱动器I1的中心且垂直于其端部112、114延续的轴线)通过预载块120施加一个力至该压电驱动器(piezo actuator) 110。设定螺丝130和预载块120抵靠于导线夹具主体105推动压电驱动器110。
[0005]图1所示的现有设置的不足在于:由于震动或配合面上(即设定螺丝130和预载块120之间，以及预载块120和压电驱动器110之间)摩擦力不足，设定螺丝130可能变松，导致压电驱动器110上的预载力减少，反而影响导线夹具100的性能。在采用夹具100的导线键合装置的典型操作中，外力将会在轴向方向上重复地被施加至预载螺丝130，这可能导致螺丝松动。
[0006]图1的预载机构的另一个不足在于:当螺丝被紧固时，一个力矩将会被传送至压电叠堆(piezo stack) 110上。如果不认真地处理，那么这可能损坏压电叠堆110。
[0007]提供一种克服上述不足中的一个或多个的导线夹具，或者至少提供一种有用的选择方案，这是令人期望的。
【发明内容】
[0008]本发明的一些实施例涉及一种导线夹具，其包含有:
[0009]夹具本体；
[0010]一对臂部，其和该夹具本体相耦接；以及
[0011]压电驱动器，其具有延伸在第一端部和第二端部之间的纵轴，该驱动器在第一端部被耦接至该对臂部上，而在第二端部被耦接至该夹具本体上；
[0012]其中，该驱动器的第二端部通过预载机构被耦接至该夹具本体上，以沿着该纵轴施加预载力；以及
[0013]其中该预载机构包含有至少一个锲形块，该锲形块具有斜面，该斜面在一个相配合的斜面上方滑动。
[0014]本发明的另一些实施例涉及一种将预载力施加至导线夹具的压电驱动器的方法，该导线夹具包含有夹具本体与一对和该夹具本体相耦接的臂部，该压电驱动器具有延伸在第一端部和第二端部之间的纵轴，且在第一端部被耦接至该对臂部上，而在第二端部被耦接至该夹具本体上；该方法包含有以下步骤:
[0015]提供具有斜面的锲形块；
[0016]提供相配合的斜面，以便于在相配合的斜面和压电驱动器之间或者在夹具本体和相配合的斜面之间定义有间隙，该锲形块可在相配合的表面的上方滑动；
[0017]将锲形块插置在间隙中，以致于该斜面接触相配合的表面；以及
[0018]将力沿着横截于驱动器的纵轴的方向施加至锲形块，以藉此沿着纵轴施加预载力。
[0019]本发明的又一些实施例涉及一种将预载力施加至导线夹具的压电驱动器的夹台，该导线夹具包含有夹具本体与一对和该夹具本体相耦接的臂部，该压电驱动器具有延伸在第一端部和第二端部之间的纵轴，且在第一端部被耦接至该对臂部上，而在第二端部被耦接至该夹具本体上，该压电驱动器的第二端部通过预载机构耦接至夹具主体上，以沿着纵轴施加预载力，该预载机构包含有至少一个具有斜面的锲形块，其可在相配合的斜面上方滑动；该夹台包含有:
[0020]夹具支撑座，其具有凹槽以容置夹具本体；
[0021]张紧平台，其从夹具支撑座处延伸且相对于凹槽被提升，该张紧平台具有带螺纹的孔洞，当夹具主体容置于夹具支撑座时，该孔洞和该至少一个锲形块对齐定位；以及
[0022]张紧螺丝，其可容纳于该带螺纹的孔洞中，以便于该张紧螺丝的末端接触该至少一个锲形块，而以致于拧紧该张紧螺丝将力沿着横截于压电单元的纵轴的方向施加至该至少一个锲形块上。
【附图说明】
[0023]现在结合附图，并仅仅以非限定的实例的方式来描述本发明的实施例，其中:
[0024]图1所示为自现有的导线夹具的上方的投影视图；
[0025]图2所示为自根据本发明的一些实施例所述的导线夹具的上方的投影视图；
[0026]图3所示为图2的导线夹具的俯视立体示意图；
[0027]图4所示为根据特定实施例所述的预载机构的特写侧视示意图；
[0028]图5所示为图2-图4的导线夹具的俯视立体示意图，它们设置在夹台(jig)中以调节预载力；
[0029]图6所示为沿着图5的剖面线A-A所视时的剖面示意图；
[0030]图7所示为自导线夹具的颚部的上方和特写的投影视图；
[0031]图8A和图8B示意性地表明了使用于根据本发明实施例所述方法中的校准标记；以及
[0032]图9所示为图4的预载机构，其包括锲形块，每个锲形块具有各自的凸缘以和图5所不的夹台相f禹接。
【具体实施方式】
[0033]最初参考图2和图3所示，其表明了具有主体210的夹具200，在其内部设置有压电驱动器240。压电驱动器240较合适地为多层堆栈驱动器(multilayer stackactuator)。主体210大体为U形，并具有延伸在两个侧部202和204之间的端部211。该端部211、侧部202和204 —起确定了空洞232，压电驱动器240驻留在该空洞内部。
[0034]压电驱动器240在远端242处接触板体220。该板体220通过各自的连接机构(linkages) 234,236连接至颚部212、214上。颚部212具有夹持板体216，而颚部214具有夹持板体218。电场在沿着纵轴的方向上应用至驱动器240导致驱动器扩张，从而在板体220上施加一个力，接着引起颚部212、214被打开(通过连接机构234、236)。
[0035]在远端242处，驱动器240可以固紧在板体220上，或者可以与板体220分开以便于它仅仅与之相邻接。
[0036]在近端244处，驱动器240接触包含有锲形单元252、254的预载机构，该锲形单元插置在近端244和主体210的内表面230之间的间隙内。锲形单元254可以固紧在驱动器240的近端244处。可供选择地，锲形单元252可以被固紧在主体210上，或者可以和它成为一体以致于它从内表面230处延伸。在目前的较佳实施例中，锲形单元252、254 二者均和驱动器240、主体210分隔开。主体210可以具有在它的侧部202、204之间延伸的支撑表面208 (图6)(举例而言)，在该支撑表面上支撑有锲形单元254。
[0037]和驱动器240的端部有关的术语“远端”和“近端”被用来表明它们和主体210的端部211的关系。即，“近端”244为比较靠近于端部211的端部，而“远端”242为比较远离的端部。
[0038]如图4所示，锲形块252具有斜面262，锲形块254具有相配合的斜面264。当横向力400a或400b被施加至锲形块252或锲形块254时，斜面262、264能够在彼此的上方移动。在应用横向力的过程中，锲形块254被支撑于主体210的支撑表面上。由于表面的倾斜的角度，当力400a或400b被施加的时候，锲形块252、254的各自的平整表面之间的面与面之间的距离D增大。当该距离D增大时，施加在驱动器240上的预载力(反作用力)增大。
[0039]横向力400a或400b可继续被施加，直到实现了期望的预载力。当期望的预载力得以实现时，锲形块252、254可被锁固在一起，例如通过胶合或者焊接的方式，以便于保持期望的预载力。
[0040]在当前的较佳实施例中，锲形块252、254是自锁的。当μ > tan Θ，⑴时，自锁得以实现，其中:μ为锲形块252、254之间的静摩擦系数，Θ为斜面264和锲形块254的平整表面266之间的倾斜角(或者类似地为，锲形块252的斜面262的倾斜角)。
[0041]锲形块252、254的自锁性能特别有益，因为施加于压电驱动器240上的预载力比现有技术中的螺丝张紧方法所实现的更加稳定。从而这种压电式导线夹具200的性能比现有的夹具更为一贯连续。
[0042]角度Θ较佳地是在8-12