導線夾具和施加預載力至壓電驅動器的方法與裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種帶有壓電驅動器(piezoelectric actuator)的導線夾具，以及涉及一種施加預載力(preload force)至壓電驅動器的方法與裝置。
【背景技術】
[0002]在半導體處理過程中，集成電路通過公知為導線鍵合的流程中的導線被連接至其封裝材料中。在導線鍵合過程中，有必要來夾持待鍵合的導線以便于將其精確地定位在期望位置。一種公知的用于夾持導線的設備表示于圖1中，其包括由壓電驅動器110所驅動的一對顎部(jaws) 102、104。通過應用穿過驅動器110的電場引起顎部102、104打開。當關閉電場時，臂部閉合以便于導線被夾持在夾持板體106、108之間。
[0003]當使用壓電驅動器時，在應用電場以前有必要施加預載力至驅動器的壓電單元上。預載力的大小是關鍵的。如果不足的預載被施加，那么壓電單元由于動態的拉力而可能破裂。如果太大的預載被施加，那么驅動器可能不能被成功地驅動。
[0004]在圖1的導線夾具中，通過使用設定螺絲130，預載力被應用來沿著其縱軸(即沿著壓電驅動器I1的中心且垂直于其端部112、114延續的軸線)通過預載塊120施加一個力至該壓電驅動器(piezo actuator) 110。設定螺絲130和預載塊120抵靠于導線夾具主體105推動壓電驅動器110。
[0005]圖1所示的現有設置的不足在于:由于震動或配合面上(即設定螺絲130和預載塊120之間，以及預載塊120和壓電驅動器110之間)摩擦力不足，設定螺絲130可能變松，導致壓電驅動器110上的預載力減少，反而影響導線夾具100的性能。在采用夾具100的導線鍵合裝置的典型操作中，外力將會在軸向方向上重復地被施加至預載螺絲130，這可能導致螺絲松動。
[0006]圖1的預載機構的另一個不足在于:當螺絲被緊固時，一個力矩將會被傳送至壓電疊堆(piezo stack) 110上。如果不認真地處理，那么這可能損壞壓電疊堆110。
[0007]提供一種克服上述不足中的一個或多個的導線夾具，或者至少提供一種有用的選擇方案，這是令人期望的。
【發明內容】
[0008]本發明的一些實施例涉及一種導線夾具，其包含有:
[0009]夾具本體；
[0010]一對臂部，其和該夾具本體相耦接；以及
[0011]壓電驅動器，其具有延伸在第一端部和第二端部之間的縱軸，該驅動器在第一端部被耦接至該對臂部上，而在第二端部被耦接至該夾具本體上；
[0012]其中，該驅動器的第二端部通過預載機構被耦接至該夾具本體上，以沿著該縱軸施加預載力；以及
[0013]其中該預載機構包含有至少一個鍥形塊，該鍥形塊具有斜面，該斜面在一個相配合的斜面上方滑動。
[0014]本發明的另一些實施例涉及一種將預載力施加至導線夾具的壓電驅動器的方法，該導線夾具包含有夾具本體與一對和該夾具本體相耦接的臂部，該壓電驅動器具有延伸在第一端部和第二端部之間的縱軸，且在第一端部被耦接至該對臂部上，而在第二端部被耦接至該夾具本體上；該方法包含有以下步驟:
[0015]提供具有斜面的鍥形塊；
[0016]提供相配合的斜面，以便于在相配合的斜面和壓電驅動器之間或者在夾具本體和相配合的斜面之間定義有間隙，該鍥形塊可在相配合的表面的上方滑動；
[0017]將鍥形塊插置在間隙中，以致于該斜面接觸相配合的表面；以及
[0018]將力沿著橫截于驅動器的縱軸的方向施加至鍥形塊，以藉此沿著縱軸施加預載力。
[0019]本發明的又一些實施例涉及一種將預載力施加至導線夾具的壓電驅動器的夾臺，該導線夾具包含有夾具本體與一對和該夾具本體相耦接的臂部，該壓電驅動器具有延伸在第一端部和第二端部之間的縱軸，且在第一端部被耦接至該對臂部上，而在第二端部被耦接至該夾具本體上，該壓電驅動器的第二端部通過預載機構耦接至夾具主體上，以沿著縱軸施加預載力，該預載機構包含有至少一個具有斜面的鍥形塊，其可在相配合的斜面上方滑動；該夾臺包含有:
[0020]夾具支撐座，其具有凹槽以容置夾具本體；
[0021]張緊平臺，其從夾具支撐座處延伸且相對于凹槽被提升，該張緊平臺具有帶螺紋的孔洞，當夾具主體容置于夾具支撐座時，該孔洞和該至少一個鍥形塊對齊定位；以及
[0022]張緊螺絲，其可容納于該帶螺紋的孔洞中，以便于該張緊螺絲的末端接觸該至少一個鍥形塊，而以致于擰緊該張緊螺絲將力沿著橫截于壓電單元的縱軸的方向施加至該至少一個鍥形塊上。
【附圖說明】
[0023]現在結合附圖，并僅僅以非限定的實例的方式來描述本發明的實施例，其中:
[0024]圖1所示為自現有的導線夾具的上方的投影視圖；
[0025]圖2所示為自根據本發明的一些實施例所述的導線夾具的上方的投影視圖；
[0026]圖3所示為圖2的導線夾具的俯視立體示意圖；
[0027]圖4所示為根據特定實施例所述的預載機構的特寫側視示意圖；
[0028]圖5所示為圖2-圖4的導線夾具的俯視立體示意圖，它們設置在夾臺(jig)中以調節預載力；
[0029]圖6所示為沿著圖5的剖面線A-A所視時的剖面示意圖；
[0030]圖7所示為自導線夾具的顎部的上方和特寫的投影視圖；
[0031]圖8A和圖8B示意性地表明了使用于根據本發明實施例所述方法中的校準標記；以及
[0032]圖9所示為圖4的預載機構，其包括鍥形塊，每個鍥形塊具有各自的凸緣以和圖5所不的夾臺相f禹接。
【具體實施方式】
[0033]最初參考圖2和圖3所示，其表明了具有主體210的夾具200，在其內部設置有壓電驅動器240。壓電驅動器240較合適地為多層堆棧驅動器(multilayer stackactuator)。主體210大體為U形，并具有延伸在兩個側部202和204之間的端部211。該端部211、側部202和204 —起確定了空洞232，壓電驅動器240駐留在該空洞內部。
[0034]壓電驅動器240在遠端242處接觸板體220。該板體220通過各自的連接機構(linkages) 234,236連接至顎部212、214上。顎部212具有夾持板體216，而顎部214具有夾持板體218。電場在沿著縱軸的方向上應用至驅動器240導致驅動器擴張，從而在板體220上施加一個力，接著引起顎部212、214被打開(通過連接機構234、236)。
[0035]在遠端242處，驅動器240可以固緊在板體220上，或者可以與板體220分開以便于它僅僅與之相鄰接。
[0036]在近端244處，驅動器240接觸包含有鍥形單元252、254的預載機構，該鍥形單元插置在近端244和主體210的內表面230之間的間隙內。鍥形單元254可以固緊在驅動器240的近端244處。可供選擇地，鍥形單元252可以被固緊在主體210上，或者可以和它成為一體以致于它從內表面230處延伸。在目前的較佳實施例中，鍥形單元252、254 二者均和驅動器240、主體210分隔開。主體210可以具有在它的側部202、204之間延伸的支撐表面208 (圖6)(舉例而言)，在該支撐表面上支撐有鍥形單元254。
[0037]和驅動器240的端部有關的術語“遠端”和“近端”被用來表明它們和主體210的端部211的關系。即，“近端”244為比較靠近于端部211的端部，而“遠端”242為比較遠離的端部。
[0038]如圖4所示，鍥形塊252具有斜面262，鍥形塊254具有相配合的斜面264。當橫向力400a或400b被施加至鍥形塊252或鍥形塊254時，斜面262、264能夠在彼此的上方移動。在應用橫向力的過程中，鍥形塊254被支撐于主體210的支撐表面上。由于表面的傾斜的角度，當力400a或400b被施加的時候，鍥形塊252、254的各自的平整表面之間的面與面之間的距離D增大。當該距離D增大時，施加在驅動器240上的預載力(反作用力)增大。
[0039]橫向力400a或400b可繼續被施加，直到實現了期望的預載力。當期望的預載力得以實現時，鍥形塊252、254可被鎖固在一起，例如通過膠合或者焊接的方式，以便于保持期望的預載力。
[0040]在當前的較佳實施例中，鍥形塊252、254是自鎖的。當μ > tan Θ，⑴時，自鎖得以實現，其中:μ為鍥形塊252、254之間的靜摩擦系數，Θ為斜面264和鍥形塊254的平整表面266之間的傾斜角(或者類似地為，鍥形塊252的斜面262的傾斜角)。
[0041]鍥形塊252、254的自鎖性能特別有益，因為施加于壓電驅動器240上的預載力比現有技術中的螺絲張緊方法所實現的更加穩定。從而這種壓電式導線夾具200的性能比現有的夾具更為一貫連續。
[0042]角度Θ較佳地是在8-12