DE112012003918B4 - Drahtbondwerkzeug - Google Patents
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Abstract
Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft Bondsysteme und betrifft insbesondere Wedge-Werkzeuge für Drahtbondsysteme.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Beim Prozessieren und Packaging von Halbleiterbauelementen ist das Ultraschall-Drahtbonden (beispielsweise Ball-Bonden, Wedge-Bonden, Bändchenbonden etc.) immer noch ein weit verbreitetes Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Zwischenverbindung zwischen zwei Orten (beispielsweise zwischen einem Die-Pad eines Halbleiter-Die und einem Anschluss eines Leadframe). Ein oberes Ende eines Bondwerkzeugs ist in vielen Fällen dazu ausgebildet, dass in einem Transducer (beispielsweise in einem Ultraschall-Transducer) eines Ultraschall-Bondsystems auf dieses eingewirkt wird, was dazu führt, dass das Bondwerkzeug während des Bondens vibriert. Das Ultraschallbonden ist ein Verbindungsverfahren, bei welchem beispielsweise eine Relativbewegung zwischen dem Draht und einer unterliegenden Oberfläche verwendet werden kann, um eine Bondung an diese unterliegenden Oberfläche zu erleichtern.
- Das Wedge-Bonden ist eine gut bekannte Art des Drahtbondens. Bestimmte Wedge-Bondwerkzeuge umfassen einen unteren Spitzenbereich, welcher eine Nut am Abschlussende des Spitzenbereichs definiert. Wie beispielsweise in
1A-1B gezeigt, umfasst ein Bondwerkzeug100 einen Körperbereich102 , welcher in einem Spitzenbereich106 endet. Der Spitzenbereich106 definiert eine Nut108 in Form eines umgekehrten „V“ (innerhalb des Kreises „T“), welche definiert ist durch einander gegenüberliegende Wände (siehe beispielsweise2A-2C ) und dazu ausgebildet ist, einen Bereich eines zu bondenden Drahts aufzunehmen. -
2A-2C zeigen eine vergrößerte Ansicht des Spitzenbereichs106 / der Nut108 des herkömmlichen Bondwerkzeugs100 , welche in dem mit unterbrochenen Linien angedeuteten Kreis „T“ von1A dargestellt ist. Das Drahtbondwerkzeug100 (umfassend den Körperbereich102 ) definiert eine Längsachse101 (beispielsweise entlang der Z-Achse einer Drahtbondmaschine).2A zeigt den Spitzenbereich106 , welcher in einander gegenüberliegenden Wänden110 endet, welche die in Form eines umgekehrten „V“ ausgebildete und einen Scheitel112 aufweisende Nut108 definieren.2B ist eine Ansicht von unten nach oben von2A und zeigt die Wände110 , welche an dem Scheitel112 der Nut108 zusammenlaufen. Die Nut108 erstreckt sich entlang einer Nutachse (der dargestellten X-Achse), wobei der Scheitel112 ein flaches oder geradliniges Profil definiert, wie in2A und2C gezeigt. -
2D zeigt, wie das herkömmliche Drahtbondwerkzeug100 von2C einen Bereich118' eines Drahts118 , an dem es angreift, gegen ein Substrat116 drückt (beispielsweise gegen einen Bondort, an welchen der Draht118 gebondet wird). Wie in2D gezeigt, hält der Drahtbereich118' keinen vollständigen Kontakt mit dem Scheitel112 der Nut108 aufrecht. Das heißt, zwischen dem Scheitel112 und dem Drahtbereich118' ist ein Spalt G vorhanden. Ein solcher Spalt G neigt dazu, in einer ineffizienten Ultraschallbondung des Drahts118 an das Substrat116 zu resultieren (beispielsweise kann der Drahtbereich118' relativ zu der Nut108 verrutschen). Es kann zur Bildung schwächerer Bondverbindungen zwischen dem Draht118 und dem Substrat116 kommen. Ferner kann der Spalt G (und das damit verbundene Verrutschen) die Lebensdauer von herkömmlichen Bondwerkzeugen verringern. - Es wäre also wünschenswert, verbesserte Wedge-Bondwerkzeug-Ausgestaltungen bereitzustellen.
- Die
JP 2011 - 171 676 A - Die
US 6 286 746 B1 offenbart ein Werkzeug zum Verschweißen einer chirurgischen Naht. - Die
JP 2000 - 299 347 A - Die
JP H02 - 94 646 A - ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtbondwerkzeug bereitgestellt, welches einen Körperbereich umfasst, der in einem Spitzenbereich endet. Der Spitzenbereich umfasst einander gegenüberliegende Wände, welche eine Nut definieren, und die einander gegenüberliegenden Wände weisen jeweils ein gekrümmtes Profil auf, wobei die Nut eine Sattelform aufweist.
- Hierbei definiert der Spitzenbereich eine Nut, welche dazu ausgebildet ist, eine Länge an Draht aufzunehmen, und die Nut definiert eine im Wesentlichen hyperbolisch-paraboloide Form.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtbondwerkzeug bereitgestellt, welches einen Körperbereich umfasst, der in einem Spitzenbereich endet. Der Spitzenbereich umfasst einander gegenüberliegende Wände, welche eine Nut definieren, wobei sich zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden mindestens eine Rippe erstreckt.
- Figurenliste
- Die Erfindung kann am besten verstanden werden anhand der nachfolgenden Detailbeschreibung in Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung. Es sei betont, dass gemäß üblicher Praxis die verschiedenen Elemente der Zeichnung nicht maßstäblich sind. Vielmehr sind die Abmessungen der verschiedenen Elemente der Klarheit wegen willkürlich vergrößert oder verkleinert. Die Zeichnung umfasst die folgenden Figuren:
-
1A-1B zeigen ein herkömmliches Bondwerkzeug in Vorder- bzw. Seitenansicht; -
2A-2C zeigen verschiedene vergrößerte Ansichten eines Spitzenbereichs des Bondwerkzeugs von1A-1B ; -
2D zeigt in einer vergrößerten, geschnittenen Seitenansicht den Angriff des Spitzenbereichs des Bondwerkzeugs von1A-1B an einen Bereich eines Drahts, welcher an ein Substrat gebondet werden soll; -
3A-3C zeigen einen Bondwerkzeug-Spitzenbereich gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht, Seitenansicht und in einer Ansicht von unten nach oben; -
3D zeigt in einer vergrößerten, geschnittenen Seitenansicht den Angriff des Bondwerkzeug-Spitzenbereichs von3A-3C an einen Bereich eines Drahts, welcher an ein unterliegendes Substrat gebondet werden soll, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
3E ist eine perspektivische Ansicht einer im Wesentlichen asymmetrischen hyperbolisch-paraboloiden Form, die geeignet ist, eine Form einer Nut eines Bondwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu beschreiben; -
4A-4C zeigen einen Bondwerkzeug-Spitzenbereich gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht, Seitenansicht und in einer Ansicht von unten nach oben; -
5A-5C zeigen einen Bondwerkzeug-Spitzenbereich gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht, Seitenansicht und in einer Ansicht von unten nach oben; -
6A-6C zeigen einen Bondwerkzeug-Spitzenbereich gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht, Seitenansicht und in einer Ansicht von unten nach oben; -
7A-7C zeigen einen Bondwerkzeug-Spitzenbereich gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht, Seitenansicht und in einer Ansicht von unten nach oben; -
7D zeigt in einer vergrößerten, geschnittenen Seitenansicht den Angriff des Bondwerkzeug-Spitzenbereichs von7A-7C an einen Bereich eines Drahts, welcher an ein unterliegendes Substrat gebondet werden soll, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
7E zeigt in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Ansicht den Angriff des Bondwerkzeug-Spitzenbereichs an einen Bereich eines Drahts von7D , gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und -
8 ist eine Draufsicht von oben nach unten auf einen Bereich eines Drahts, welcher unter Verwendung eines Bondwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an ein unterliegendes Substrat gebondet ist. - DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Drahtbondwerkzeug bereitgestellt. Der Spitzenbereich des Werkzeugs umfasst einander gegenüberliegende Wände, welche eine Nut definieren, die dazu ausgebildet ist, einen Draht aufzunehmen, welcher an ein unterliegendes Substrat gebondet werden soll. In der Nut können verschiedene Elemente (welche sich nicht gegenseitig ausschließen) vorgesehen sein. Beispielsweise können die einander gegenüberliegenden Wände jeweils ein gekrümmtes Profil aufweisen. Ferner kann der Scheitel der Nut einer gekrümmten Bahn/Profil folgen. Weiter kann die Nut eine im Wesentlichen hyperbolisch-paraboloide Form aufweisen. Ferner kann sich mindestens eine Rippe zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden der Nut erstrecken. Derartige Elemente können eine verbesserte Kopplung zwischen dem Bondwerkzeug und einem zu bondenden Draht bereitstellen, so dass das Relativbewegungspotenzial zwischen dem angegriffenen Drahtbereich und der Nut reduziert und dadurch die Festigkeit einer Ultraschallbondverbindung, welche zwischen dem Draht und einem Bondort gebildet ist, verbessert ist.
- Obschon
1A-1B ein herkömmliches Bondwerkzeug100 mit einer Nut108 (wie im Detail in den2A-2D dargestellt) zeigen, kann ein Bondwerkzeug gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ziemlich die gleiche Grundstruktur zu haben scheinen wie sie in1A-1B gezeigt ist (d.h. einen Körperbereich, der in einem Spitzenbereich endet, wie in1A-1B gezeigt). Der Hauptunterschied zwischen dem herkömmlichen Bondwerkzeug100 und den verschiedenen erfindungsgemäßen Werkzeugen, wie sie hierin beschrieben sind, betrifft den Spitzenbereich und insbesondere die durch den Spitzenbereich definierte Nut. So zeigen beispielsweise3A-3D vergrößerte Darstellungen eines Spitzenbereichs306 eines Drahtwerkzeugs300 , welches eine Längsachse301 definiert. Einander gegenüberliegende Wände310 definieren eine Nut308 (mit einem Scheitel312 ) und sind im Wesentlichen symmetrisch um die Achse301 . Die Nut308 ist dazu ausgebildet, während einer Drahtbondoperation an einem Bereich318' eines Drahts318 anzugreifen (siehe beispielsweise3D ). Für den Fachmann wird erkennbar sein, dass die Abmessungen und die Geometrie des Spitzenbereichs306 für verschiedene Größen des in derartigen Drahtbondoperationen zu verwendenden Drahts variieren können. Das Drahtbondwerkzeug300 kann aus einer Anzahl von Materialen gebildet sein, beispielsweise Wolframcarbid, Siliciumcarbid u.a. - Die einander gegenüberliegenden Wände
310 weisen ein gekrümmtes Profil auf (d.h. die Wände folgen einer gekrümmten Bahn, im Gegensatz zu den flachen Profilen der einander gegenüberliegenden Wände110 in2A) und treffen an einem Scheitel312 der Nut308 zusammen. Zur Charakterisierung eines derartigen gekrümmten Profils kann angenommen werden, dass eine Oberfläche jeder der einander gegenüberliegenden Wände jeweilige Winkel definiert, welche bezüglich der Längsachse301 (beispielsweise entlang einer X-Achse - siehe3B) des Körperbereichs variieren. Wie ebenfalls in3D gezeigt, sind solche Profile der einander gegenüberliegenden Wände in einer spiegelbildlichen Konfiguration (d.h. symmetrisch) um die Längsachse301 (die X-Achse) angeordnet. Die Nut308 kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass sie dazu neigt, einer Sattelform zu ähneln mit einem höheren Bereich entlang der Nutachse (d.h. der X-Achse in3C ) in der Mitte zwischen ihren einander gegenüberliegenden Enden und mit einer abfallenden Neigung in Richtung jeweiliger niedrigerer Bereiche an den beiden einander gegenüberliegenden Enden, wie dies noch deutlicher in3B gezeigt ist. Die einander gegenüberliegenden Wände310 sind an ihren Mittelpunkten einwärts gekrümmt (siehe beispielsweise3C ). - Für den Fachmann wird erkennbar sein, dass die Nut
308 eine im Wesentlichen hyperbolisch-paraboloide Form definiert (siehe beispielsweise3E) . Beispielsweise ist die Nut308 entlang ihrer Nutachse zwischen den Wänden310 eine Parabel, und Schnitte der Nut308 im rechten Winkel (d.h. zur Y-Achse) entlang ihrer Länge definieren angenäherte Hyperbeln. In dem speziellen Beispiel, welches in3A-3E gezeigt ist, definiert die Nut308 eine im Wesentlichen asymmetrische hyperbolisch-paraboloide Form. Das heißt, die Nut308 ist entlang ihrer Nutachse oder ihrem Scheitel (oder dem Scheitel312 der Nut308 entlang einer X-Achse) angenähert eine Parabel, wobei jedoch Schnitte der Nut308 im rechten Winkel (d.h. zur Y-Achse) entlang ihrem Scheitel angenäherte Hyperbeln von unterschiedlicher Größe zu beiden Seiten der Längsachse301 des Bondwerkzeugs300 definieren. Beispielsweise kann sich die kleinste angenäherte Hyperbel am Mittelpunkt der Nut308 befinden, d.h. an der Längsachse301 des Bondwerkzeugs300 , wobei die größten jeweiligen angenäherten Hyperbeln an den einander gegenüberliegenden Enden der Nut308 liegen. -
3D ist eine vergrößerte Seitenansicht des Spitzenbereichs306 des Drahtbondwerkzeugs300 (beispielsweise entlang der Linie 3D-3D von3B) und zeigt noch deutlicher die Krümmung des Drahtbereichs318' entlang einer X-Achse (und dem gekrümmten Scheitel312 , entlang welchem diese verläuft) und somit die erfindungsgemäße Gestalt der Drahtnut308 , innerhalb derer Angriff an den Bereich318' des Drahts318 erfolgt. Das Bondwerkzeug300 drückt den angegriffenen Bereich318' gegen ein Substrat316 , an welches der Draht318 gebondet werden soll. Verglichen mit dem herkömmlichen Drahtbondwerkzeug100 , welches an dem Draht118 angreift (wie beispielsweise in2D gezeigt), sitzt der Drahtbereich318' um seine Länge fest innerhalb der Nut308 und wird innerhalb der Nut308 mit einem im Wesentlichen gleichbleibenden Druck beaufschlagt, während das Bondwerkzeug300 an ihm angreift und ihn gegen das Substrat316 drückt. Wenn also das Drahtbondwerkzeug300 gegen den Drahtbereich318' drückt, um den Draht318 beispielsweise während eines Ultraschallbondprozesses an das Substrat316 zu bonden, kann der Drahtbereich318' ein vermindertes Relativbewegungspotenzial gegenüber dem Bondspitzenbereich306 aufweisen. Damit erzielen Vibrationen, welche von dem Bondwerkzeug300 durch den Drahtbereich318' hindurch gegen das Substrat316 induziert werden, eine verbesserte Relativbewegung zwischen dem Drahtbereich318' und dem Substrat316 , wodurch sich eine verbesserte Bondverbindung zwischen Draht318 und Substrat316 ergibt. - Wie oben erwähnt und in
3E veranschaulicht, kann die Drahtnut308 (entlang der X-Achse) der vorliegenden Erfindung von einer sattelförmigen Oberfläche gebildet sein. Die Schnitte der sattelförmigen Oberfläche durch Ebenen parallel zu einer Koordinatenebene (entlang der Y-Achse) sind angenäherte Hyperbeln, während die Schnitte durch Ebenen parallel zu einer anderen Koordinatenebene (entlang der X-Achse) angenäherte Parabeln sind. Diese Annäherungen an parabolische Funktionen variieren sowohl nach Durchmesser des Drahts als auch nach Ausgestaltung der Tiefe der Nut, um sowohl die Drahtbondform als auch die Bondwerkzeug-Draht-Kopplung zu optimieren. Diese sattelförmige Gestalt des unteren Bereichs des Bondwerkzeugs300 definiert die Nut308 und kann eine im Wesentlichen (asymmetrische) hyperbolisch-paraboloide Form sein und kann, wenn die Koordinatenachsen X, Y und Z so sind wie in3E gezeigt, durch folgende Formel angenähert werden:3E repräsentieren und worin „a“, „b“ und „c“ Konstanten (Koeffizienten) und nicht Null sind. - Die Nutform von
3A-3E (und von anderen, hierin beschriebenen Ausführungsformen) kann es erlauben, dass der gekrümmte Drahtbereich318' von der Oberfläche des die Nut308 definierenden Bondwerkzeugs300 gegriffen wird, derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Bondwerkzeug300 und dem Drahtbereich318' reduziert sein kann - und dass die Relativbewegung zwischen dem Drahtbereich318' und dem unterliegenden Substrat316 erhöht sein kann, um eine festere und robustere Bondverbindung zwischen dem Draht318 und dem Substrat316 zu erzielen. -
4A-4C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Drahtbondwerkzeug400 umfasst Rippen450 ,460 , welche zum Angriff an einer Länge an Draht vor und/oder während des Bondens des Drahts gegen ein unterliegendes Substrat mittels des Bondwerkzeugs400 (wobei das Werkzeug400 eine Längsachse401 definiert) ausgebildet sind. Eine Nut408 , welche durch einander gegenüberliegende Wände410 definiert ist und einen Scheitel412 aufweist, erstreckt sich entlang einer Nutachse (der X-Achse in4C ). Ähnlich wie die oben beschriebene Nut308 ist die Nut408 sattelförmig ausgebildet (beispielsweise mit einer im Wesentlichen hyperbolisch-paraboloiden Form, einer im Wesentlichen asymmetrischen hyperbolisch-paraboloiden Form etc.). Wie in4A und4C noch deutlicher gezeigt, umfasst ein Werkzeugspitzenbereich406 ein Paar Rippen450 , welche sich zwischen oberen Bereichen der einander gegenüberliegenden Wände410 erstrecken, flankiert von einem Paar Rippen460 , welche sich zwischen unteren Bereichen der einander gegenüberliegenden Wände410 erstrecken. Ein Draht, an welchem der Bondspitzenbereich406 angreift, passt in das Innere der Nut408 , und an den Draht können die Rippen450 (und möglicherweise die Rippen460 ) angreifen, derart, dass sich die Rippen450 ,460 vor (und/oder während) des Ultraschallbondens des Drahts an ein Substrat in den Draht hinein drücken können. Die Rippen450 ,460 neigen dazu, die Haftung des Bondspitzenbereichs406 an den Draht zu verbessern, wodurch sich eine verbesserte Bondverbindung des Drahts mit dem unterliegenden Substrat ergibt. - Zwar umfassen
4A-4C nur ein einziges Muster von Rippen450 ,460 , es versteht sich jedoch, dass verschiedene Rippenkonfigurationen zur Anwendung kommen können. So sind beispielsweise in5A-5C ,6A-6C und7A-7E weitere Beispiele dargestellt. Selbstverständlich können weitere Konfigurationen (mit einer beliebigen Anzahl von Rippen, wobei die Rippen gleich oder verschiedenen voneinander sein können) zur Anwendung kommen.5A-5C zeigen einen Spitzenbereich506 eines Drahtbondwerkzeugs500 (welches sich entlang einer Längsachse501 - der dargestellten Z-Achse - erstreckt), welches ein Paar von parallelen, voneinander beabstandeten Rippen550 mit Vorsprüngen, beispielsweise Zähnen, innerhalb einer Nut508 aufweist. Die Rippen550 sind zum Angriff an einer Länge von Draht vor und während des Bondens des Drahts gegen ein unterliegendes Substrat ausgebildet. Die Nut508 , welche durch einander gegenüberliegende Wände510 definiert ist und einen Scheitel512 aufweist, erstreckt sich entlang einer Nutachse (der dargestellten X-Achse) und weist eine Sattelform auf (beispielsweise eine im Wesentlichen hyperbolisch-paraboloide Form, eine im Wesentlichen asymmetrische hyperbolisch-paraboloide Form etc.). Ein Draht, an welchem der Bondspitzenbereich506 angreift, passt in das Innere der Nut508 , und an dem Draht greift das Paar von gezahnten Rippen550 an, derart, dass sich die gezahnten Rippen550 vor und während des Ultraschallbondens des Drahts an ein Substrat in den Draht hinein drücken können. Die gezahnten Rippen550 können die Haftung des Bondspitzenbereichs506 an den Draht verbessern, wodurch sich eine verbesserte Bondverbindung des Drahts mit dem unterliegenden Substrat ergibt. -
6A-6C zeigen einen Spitzenbereich606 eines Drahtbondwerkzeugs600 (welches sich entlang einer Längsachse601 , der dargestellten Z-Achse, erstreckt). Das Bondwerkzeug600 umfasst an seinem Spitzenbereich606 ein Paar von parallelen, voneinander beabstandeten Rippen650 mit Vorsprüngen, beispielsweise Zähnen, flankiert von einem Paar von parallelen Rippen660 (ohne Vorsprünge). Eine Nut608 , welche durch einander gegenüberliegende Wände610 definiert ist und einen Scheitel612 aufweist, erstreckt sich entlang einer Nutachse (der dargestellten X-Achse) und weist eine Sattelform auf (beispielsweise eine im Wesentlichen hyperbolisch-paraboloide Form, eine im Wesentlichen asymmetrische hyperbolisch-paraboloide Form etc.). Wie aus6A und6C noch besser ersichtlich wird, umfasst der Werkzeugspitzenbereich606 die gezahnten Rippen650 , welche sich von den oberen Bereichen der einander gegenüberliegenden Wände610 erstrecken, und die Rippen660 , welche sich zwischen den unteren Bereichen der einander gegenüberliegenden Wände610 erstrecken. Ein Draht, an welchem der Bondspitzenbereich606 angreift, passt in das Innere der Nut608 , und an dem Draht können die gezahnten Rippen650 (und die Rippen660 ) angreifen, derart, dass sich jede der Rippen650 ,660 vor und/oder während des Ultraschallbondens des Drahts an ein Substrat in den Draht hinein drücken kann. Die gezahnten Rippen650 und die Rippen660 können die Haftung des Bondspitzenbereichs606 an den Draht verbessern. -
7A-7D zeigen einen Spitzenbereich706 eines Drahtbondwerkzeugs700 (welches sich entlang einer Längsachse701 - der dargestellten Z-Achse - erstreckt). Der Spitzenbereich706 umfasst parallele, voneinander beabstandete Rippen750 ,750' mit Vorsprüngen (beispielsweise Zähnen), flankiert von einem Paar von parallelen Rippen760 ohne Vorsprünge. Die Rippen750 ,750' ,760 sind ausgebildet zum Angriff an einer Länge an Draht vor und/oder während des Bondens des Drahts mittels des Bondwerkzeugs700 gegen ein unterliegendes Substrat. Eine Nut708 , welche durch einander gegenüberliegende Wände710 definiert ist und einen Scheitel712 aufweist, erstreckt sich entlang einer Nutachse (der dargestellten X-Achse) und weist eine Sattelform auf (beispielsweise eine im Wesentlichen hyperbolisch-paraboloide Form, eine im Wesentlichen asymmetrische hyperbolisch-paraboloide Form etc.). Die gezahnte Rippe750' weist asymmetrische Vorsprünge auf, d.h. die Längen einiger ihrer Zähne können ungleich sein und/oder solche Zähne erstrecken sich in unterschiedlichen Richtungen. Dies kann den Eingriff zwischen dem Bondspitzenbereich706 und einem mittels des Bondwerkzeugs700 zu bondenden Draht noch weiter verstärken. - Es sei angemerkt, dass die Rippe
750' höher ist als die Rippen750 ,760 , derart, dass zuerst die Rippe750' mit dem zu bondenden Drahtbereich in Kontakt treten kann. Ein Draht, an welchem der Bondspitzenbereich706 angreift, passt in das Innere der Nut708 , und an dem Draht können die gezahnten Rippen750 ,750' und die glatten Rippen760 angreifen, derart, dass sich eine oder mehrere der Rippen750 ,750' ,760 vor und/oder während des Ultraschallbondens des Drahts an ein Substrat in den Draht hinein drücken können. Die gezahnten Rippen750 ,750' und die Rippen760 (ohne Vorsprünge) können jeweils für sich oder gemeinsam die Haftung des Bondspitzenbereichs706 an den Draht verbessern, um eine verbesserte Bondverbindung des Drahts mit dem unterliegenden Substrat zu erzielen. -
7D-7E zeigen die Verwendung des Bondwerkzeugs700 in einem Zustand vor dem Bonden eines Drahts718 an ein Substrat716 (wobei7E eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung ist). Die Nut708 des Bondspitzenbereichs706 greift an einem Drahtbereich718' des Drahts718 über dem Substrat716 an.7E zeigt noch deutlicher den Eingriff zwischen dem Drahtbereich718' und den vorstehenden Rippen750 ,750' (beispielsweise gezahnten Rippen) sowie den Rippen760 (ohne Vorsprünge). Wie mit Pfeilen770 angedeutet, umfasst die gezahnte Rippe750 asymmetrische Zähne, d.h. ein oder mehrere Zähne weisen eine größere Länge auf als andere Zähne. Während die äußere Rippe760 und die inneren gezahnten Rippen750 ,750' bereits mindestens teilweise in die obere Oberfläche des Drahtbereichs718' hinein gedrückt worden sind, ist die gegenüberliegende äußere Rippe760 noch nicht in den Drahtbereich718' hinein gedrückt worden. Während des Bondens (nicht gezeigt) wird das Werkzeug700 weiter in den Drahtbereich718' hinein gedrückt (mit oder ohne Ultraschallenergie), derart, dass alle Rippen750 ,750' ,760 in den Draht hinein gedrückt werden können. Die Ausgestaltung der Rippen und die Ausgestaltung der Nut können dazu dienen, die Kopplung zwischen dem Drahtbereich718' und dem Bondwerkzeug700 zu verbessern. -
8 ist eine Draufsicht von oben nach unten eines Bereichs eines Drahts, welcher an ein unterliegendes Substrat gebondet ist, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.8 zeigt einen Drahtbereich818' eines Drahts818 , der mittels des Bondwerkzeugs700 (wie in7A-7E gezeigt) an ein unterliegendes Substrat816 gebondet wurde. Eindrücke850a ,850b mit Einkerbungen von Vorsprüngen wurden von entsprechenden gezahnten Rippen750 ,750' gebildet, während Eindrücke860 ohne Einkerbungen von entsprechenden Rippen760 (ohne Vorsprünge) gebildet wurden. - Die Verwendung von Rippen mit Vorsprüngen (zum Beispiel Zähnen) bei der vorliegenden Erfindung kann das Einbetten dieser Rippen in den Drahtbereich noch weiter erleichtern. Die Rippen können im Wesentlichen senkrecht zu einer Nutachse stehen; sie können jedoch auch in verschiedenen anderen Positionen positioniert sein. Wie im Vorstehenden vorgesehen, kann eine beliebige Anzahl von Rippen unterschiedlicher Ausgestaltung (beispielsweise mit oder ohne Vorsprünge, mit unterschiedlichen Höhen etc.) Verwendung finden.
- Die vorliegende Erfindung kann in Verbindung mit einer beliebigen Art des Drahtbondens (zum Beispiel Gold-, Aluminiumdrahtbonden etc.) verwendet werden; sie kann jedoch besondere Anwendbarkeit auf das Kupferdrahtbonden finden.
- Für den Fachmann wird erkennbar sein, dass bei Bereitstellung mehrfacher Rippen in der Nut eines Bondwerkzeugs jede der Rippen (und das dazugehörige Drahtbondsystem) dazu ausgebildet sein kann, nach Wunsch gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten mit dem Draht in Kontakt zu kommen.
- Zwar wurde die vorliegende Erfindung hauptsächlich in Zusammenhang mit dem Drahtbonden beschrieben; sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Lehren der vorliegenden Erfindung finden in einer beliebigen Anzahl von Ultraschall-Bond-Applikationen Anwendung, beispielsweise für das Bändchen-Drahtbonden.
Claims (35)
- Ein Drahtbondwerkzeug, umfassend einen Körperbereich, welcher in einem Spitzenbereich endet, wobei der Spitzenbereich einander gegenüberliegende Wände umfasst, welche eine Nut definieren, wobei jede der einander gegenüberliegenden Wände ein gekrümmtes Profil aufweist, wobei die Nut eine Sattelform aufweist und wobei die einander gegenüberliegenden Wände an einem Scheitel der Nut zusammentreffen, wobei der Scheitel eine gekrümmte Form in einer Richtung der Nut aufweist.
- Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 1 , wobei jede der einander gegenüberliegenden Wände das gekrümmte Profil in spiegelbildlicher Konfiguration um die Längsachse angeordnet aufweist. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 1 , wobei jede der einander gegenüberliegenden Wände eine Mehrzahl von gekrümmten Profilen aufweist, wobei sich jedes der Mehrzahl von gekrümmten Profilen in voneinander verschiedenen Richtungen erstreckt. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 3 , wobei die verschiedenen Richtungen senkrecht zueinander stehen. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 1 , wobei sich die Nut entlang einer Nutachse erstreckt und wobei eine Oberfläche der einander gegenüberliegenden Wände jeweilige Winkel definiert, welche längs der Nutachse variieren, derart, dass jede der einander gegenüberliegenden Wände das gekrümmte Profil aufweist. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 1 , ferner umfassend mindestens eine Rippe, welche sich zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden erstreckt. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 6 , wobei sich die Nut entlang einer Nutachse erstreckt und wobei die mindestens eine Rippe sich senkrecht zu der Nutachse erstreckt. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 6 , wobei die mindestens eine Rippe eine Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst, welche sich von einer Oberfläche der mindestens einen Rippe weg erstrecken. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 8 , wobei eine Höhe der Mehrzahl von Vorsprüngen längs der Oberfläche der mindestens einen Rippe variiert. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 1 , ferner umfassend eine Mehrzahl von Rippen, welche sich zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden erstrecken. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 10 , wobei die Mehrzahl von Rippen parallel zueinander sind. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 10 , wobei mindestens eine Rippe der Mehrzahl von Rippen eine Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst, welche sich von einer Oberfläche der mindestens einen Rippe weg erstrecken. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 12 , wobei die mindestens eine Rippe der Mehrzahl von Rippen, welche die Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst, zwischen anderen der Mehrzahl von Rippen positioniert ist, wobei die anderen der Mehrzahl von Rippen die Mehrzahl von Vorsprüngen nicht umfassen. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 1 , wobei die Nut eine hyperbolisch-paraboloide Form definiert. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 1 , wobei die Nut eine asymmetrische hyperbolisch-paraboloide Form definiert. - Ein Drahtbondwerkzeug, umfassend einen Körperbereich, welcher in einem Spitzenbereich endet, wobei der Spitzenbereich eine Nut definiert, welche dazu ausgebildet ist, eine Länge an Draht aufzunehmen, wobei die Nut eine hyperbolisch-paraboloide Form definiert und wobei einander gegenüberliegende Wände des Spitzenbereichs an einem Scheitel der Nut zusammentreffen, wobei der Scheitel eine gekrümmte Form in einer Richtung der Nut aufweist.
- Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 16 , ferner umfassend mindestens eine Rippe, welche sich zwischen einander gegenüberliegenden Wänden des die Nut definierenden Spitzenbereichs erstreckt. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 17 , wobei die mindestens eine Rippe eine Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst, welche sich von einer Oberfläche der mindestens einen Rippe weg erstrecken. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 16 , ferner umfassend eine Mehrzahl von Rippen, welche sich zwischen einander gegenüberliegenden Wänden des die Nut definierenden Spitzenbereichs erstrecken. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 19 , wobei die Mehrzahl von Rippen parallel zueinander sind. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 19 , wobei mindestens eine Rippe der Mehrzahl von Rippen eine Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst, welche sich von einer Oberfläche der mindestens einen Rippe weg erstrecken. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 19 , wobei mindestens eine Rippe der Mehrzahl von Rippen eine Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst, welche sich von einer Oberfläche der mindestens einen Rippe weg erstrecken, wobei die mindestens eine Rippe, welche die Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst, zwischen anderen der Mehrzahl von Rippen positioniert ist, wobei die anderen der Mehrzahl von Rippen die Mehrzahl von Vorsprüngen nicht umfassen. - Das Drahtbondwerkzeug nach einem der
Ansprüche 1 oder16 , wobei der Spitzenbereich mindestens eine Rippe, welche sich zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden erstreckt, umfasst. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 23 , wobei jede der einander gegenüberliegenden Wände das gekrümmte Profil in spiegelbildlicher Konfiguration um die Längsachse angeordnet aufweist. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 23 , wobei jede der einander gegenüberliegenden Wände eine Mehrzahl von gekrümmten Profilen aufweist, wobei sich jedes der Mehrzahl von gekrümmten Profilen in voneinander verschiedenen Richtungen erstreckt. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 25 , wobei die verschiedenen Richtungen senkrecht zueinander stehen. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 23 , wobei sich die Nut entlang einer Nutachse erstreckt und wobei eine Oberfläche der einander gegenüberliegenden Wände jeweilige Winkel definiert, welche längs der Nutachse variieren, derart, dass jede der einander gegenüberliegenden Wände das gekrümmte Profil aufweist. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 23 , wobei sich die Nut entlang einer Nutachse erstreckt und wobei die mindestens eine Rippe sich senkrecht zu der Nutachse erstreckt. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 23 , wobei die mindestens eine Rippe eine Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst, welche sich von einer Oberfläche der mindestens einen Rippe weg erstrecken. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 29 , wobei eine Höhe der Mehrzahl von Vorsprüngen längs der Oberfläche der mindestens einen Rippe variiert. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 23 , ferner umfassend eine Mehrzahl von Rippen, welche sich zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden erstrecken. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 31 , wobei die Mehrzahl von Rippen parallel zueinander sind. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 31 , wobei mindestens eine Rippe der Mehrzahl von Rippen eine Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst, welche sich von einer Oberfläche der mindestens einen Rippe weg erstrecken. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 33 , wobei die mindestens eine Rippe der Mehrzahl von Rippen, welche die Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst, zwischen anderen der Mehrzahl von Rippen positioniert ist, wobei die anderen der Mehrzahl von Rippen die Mehrzahl von Vorsprüngen nicht umfassen. - Das Drahtbondwerkzeug nach
Anspruch 23 , wobei die Nut eine asymmetrische hyperbolisch-paraboloide Form definiert.
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