包含有振蕩器機構的導線鍵合裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于在電子器件的不同位置之間形成電性互連的導線鍵合機(wire bonder)，該電子器件包括半導體晶粒。
【背景技術】
[0002]在現有技術中，包含有不同類型設置的電致驅動器(electrically- drivenactuators)的換能器(transducer)裝配結構得以被公開。這些驅動器的布置通過各種換能器裝配設計和控制過程的功能而得以被指明。
[0003]現有的換能器裝配結構的實例被專利號為8，919，631、發明名稱為“包含有換能器、鍵合頭和裝配裝置的導線鍵合機”的美國專利所公開。該專利公開了一種用于將換能器安裝在導線鍵合機的鍵合頭的裝置，其中，當在半導體封裝件內的各個位置之間形成電性互連時，導線鍵合機的鍵合頭被操作來機械地驅動換能器。具體地，該裝置包含有帶用于連接至換能器的連接器的柔性結構，該柔性結構被配置來彎曲，而該柔性結構上安裝有驅動器。該驅動器被操作來使得柔性結構彎曲而藉此使得在此通過連接器連接的換能器產生位移。
[0004]在前述的換能器裝配結構中，由于驅動器直接固定在換能器上，所以換能器的超聲波振動通過它們的電致驅動器的震蕩將受影響。例如，如果換能器組件被垂直地固定于驅動器上，這將會產生相對大的垂直振動，其具有損壞被鍵合的晶粒的表面的結果，藉此影響鍵合質量，尤其對于靈敏的電子器件。
[0005]在前述的換能器上沒有配置特別的夾持部位以鎖固驅動器。由于大多數驅動器如壓電驅動器(piezoelectric actuators)的振蕩行程(oscillatory stroke)長度只有幾微米，這個行程通常被振蕩裝配結構所放大，以藉此提高換能器末端處的劈刀(capillary:毛細尖管)的振動幅度。如果驅動器的夾持不是充分的牢固，那么從驅動器傳送至裝配結構的行程可能會被減弱，接著會顯著地影響劈刀處的振動幅度。而且，如果只有環氧樹脂被使用來將驅動器緊附于換能器的支撐部上，那么環氧樹脂不僅吸收了驅動器的行程，而且會在擴張或回縮期間于驅動器和它們的支撐部之間產生間隙。所產生的這個間隙可能改變驅動器的位置，且可甚至引起它們自支撐部處偏置。
【發明內容】
[0006]所以，本發明的目的是尋求提供一種包含有位于換能器中的電致驅動器的導線鍵合裝置，該換能器牢牢地夾持固定驅動器，并在非線性方向上實現換能器的振蕩激勵。
[0007]因此，本發明提供一種導線鍵合裝置，該裝置包含有:超聲波換能器，其包含有劈刀；柔性連接框架(flexible connecting frame)，其具有第一側面，超聲波換能器被連接至該第一側面上；一個或一個以上的電致驅動器，其被連接至柔性連接框架和與第一側面相對的第二側面，該電致驅動器具有縱向的激勵方向；以及細長狹縫(elongated slit)，其設置在柔性連接框架中，該細長狹縫大體橫截于該一個或一個以上的電致驅動器的激勵方向延伸，以形成至少一個相鄰于該細長狹縫的端部的樞點(pivot point)，當柔性連接框架被該一個或一個以上的電致驅動器驅動時該柔性連接框架可圍繞該樞點轉動。
[0008]參閱后附的描述本發明實施例的附圖，隨后來詳細描述本發明是很方便的。附圖和相關的描述不能理解成是對本發明的限制，本發明的特點限定在權利要求書中。
【附圖說明】
[0009]現在僅僅通過示例的方式，結合附圖來描述本發明的較佳實施例，其中。
[0010]圖1所示為根據本發明第一較佳實施例所述的、包含有振蕩器(oscillator)的裝配裝置的立體示意圖。
[0011]圖2A和圖2B所示分別為圖1的裝配裝置的平面和端部示意圖。
[0012]圖3所示為根據本發明第二較佳實施例所述的、包含有振蕩器的裝配裝置的平面示意圖。
[0013]圖4所示為圖3的裝配裝置的側視示意圖。
[0014]圖5所示為從圖4的剖面A-A所視時的、根據本發明第二較佳實施例所述的裝配裝置的剖面示意圖。
[0015]圖6A至圖6C所示為根據本發明第三較佳實施例所述的、包含有振蕩器的裝配裝置的平面和端部示意圖，其中，振蕩器部與裝配裝置的換能器部隔離開來。
[0016]圖7所示為圖6A和圖6B的裝配裝置在其振蕩器部和換能器部相連時的平面示意圖。
[0017]圖8所示為圖7的裝配裝置的側視示意圖。
[0018]圖9所示為從圖8的剖面B-B所視時的、根據本發明第三較佳實施例所述的裝配裝置的剖面示意圖。
[0019]圖10A至圖10F所不為柔性連接框架(flexible connecting frames)的不同可選結構形式，它們可和本發明較佳實施例所述的裝配裝置一起使用。
[0020]圖11A至圖11E所示為柔性支撐體(flexible supports)的不同可選結構形式，它們可和本發明較佳實施例所述的裝配裝置一起使用。
[0021]圖12A至圖12C所示為用于施加保持力于預載螺絲(preload screws)以防止它們松開的各種可能結構。
【具體實施方式】
[0022]圖1所示為根據本發明第一較佳實施例所述的、包含有振蕩器(oscillator)的裝配裝置1的立體示意圖。
[0023]裝配裝置1可操作來將包含有靠近其端部的劈刀(capillary) 2的超聲波換能器3安裝在導線鍵合機的鍵合頭(圖中未示)上。超聲波換能器3通過螺絲4被安裝在裝配裝置1上。柔性連接框架5具有第一側面，超聲波換能器3通過插置于柔性連接框架5的第一側面中的螺絲4而被安裝在第一側面上，柔性連接框架5提供了一種柔性結構以保證在導線鍵合期間裝配裝置1的平穩振動動作。在柔性連接框架5設置有樞點5c、5d，每一個樞點定義相鄰于柔性連接框架5中細長狹縫19的各個端部，該細長狹縫在大體橫截于至少一排電致驅動器的各自的激勵方向上側向延伸。該排電致驅動器可以為壓電驅動器8a、8b的形式，其具有縱向的激勵方向且引起裝配裝置1的振動動作。
[0024]壓電驅動器8a、8b被連接至柔性連接框架5和其第一側面相對的第二側面，當柔性連接框架5被壓電驅動器8a、8b所驅動時柔性連接框架5圍繞樞點5c、5d旋轉。關于以不同的操作頻率和沖程幅度下的裝配裝置1和換能器3，樞點5c、5d也用來防止每組壓電驅動器8a、8b對另一組的干擾。
[0025]大體平行于壓電驅動器8a、8b的激勵方向延伸的柔性中梁6被配置來將柔性連接框架5連接至裝配裝置1的底座部分11上。這兩個壓電驅動器8a、8b被設置在中梁的相對兩側。第一柔性支撐體7a、7b設置于中梁6的相對的每一邊側，以支撐每排壓電驅動器8a,8b的一端。在每排壓電驅動器8a、8b的另一端，設置有第二柔性支撐體9a、9b以支撐該排壓電驅動器8a、8b的另一端。全部四個柔性支撐體7a、7b、9a、9b被形成為可旋轉的，以使得壓電驅動器8a、8b實現相對于底座部分可轉動。柔性支撐體可以被設計為可滑動的或者柔性形變的結構，其分別固定于柔性連接框架5和底座部分11上。
[0026]壓電驅動器8a、8b可以以特定的頻率被驅動，例如在100Hz和200kHz之間，以在劈刀2處提供幾微米的橫向涂抹振幅。底座部分11具有比柔性連接框架5更高的硬度，以使得柔性連接框架5能夠相對于底座部分轉動。所以，底座部分11的結構應該設計成足夠強大，以保證由每排壓電驅動器8a、8b所產生的大部分行程被傳送至柔性連接框架5和中梁6上，而不是鍵合頭上。柔性連接框架5和中梁6的彈性形變的結果是，大體橫截于壓電驅動器8a、8b的振動方向和換能器3的縱軸的振蕩動作在劈刀2的末端處得以實現，以執行導線鍵合。
[0027]圖2A和圖2B所示分別為圖1的裝配裝置1的平面和端部示意圖。具體地，壓電驅動器8a、8b的振動動作通過驅動器控制器得以控制，該驅動器控制器被連接至各個的壓電驅動器8a、8b。而且，以預載螺絲10a、10b形式存在的兩個可變推力單元(variable-thrustunits)被固定在底座部分11的相對側1 la、1 lb上，它們對應于壓電驅動器8a、8b被安裝以抵靠于柔性支撐體9a、9b產生預載力的位置。這種預載力被操作來在帶有所需的預載力的情形下朝向柔性連接框架5夾持壓電驅動器8a、8b，以鎖固壓電驅動器8a、8b和確保裝配裝置1的可靠操作。
[0028]圖3所示為根據本發明第二較佳實施例所述的、包含有振蕩器的裝配裝置1的平面示意圖。圖4所示為圖3的裝配裝置的側視示意圖。類似于第一較佳實施例，超聲波換能器3也通過螺絲4安裝于裝配裝置上。可是，存在底座部分13，在底座部分13的相對兩側13a、13b處不采用來容納預載螺絲10a、10b。
[0029]相反，如圖5所示為從圖4的剖面A-A所視時的、裝配裝置1的剖面示意圖，在這個實施例中的兩個預載螺絲10a、10b設置在柔性連接框架5上。第一和第二柔性支撐體7a、7b、9a、9b應被交換以配置來匹配設置于柔性連接框架5中的預載螺絲10a、10b的位置，而在壓電驅動器8a、8b上提供朝向底座部分13的夾持力。當壓電驅動器8a、8b被驅動來振蕩