Derartige Drahtzangen, die auch als Draht-oder Fadenklammern bezeichnet werden, werden bei der Montage von Halbleiterbau- elementen benötigt, um Drahtverbindungen zwischen Bondpads auf einem Halbleiterbauelement und Außenkontakten auf einem beliebi- gen Trägerelement herzustellen. Das Ziehen derartiger Draht- brücken erfolgt mit Hilfe von Drahtbondeinrichtungen, die im Falle der Verwendung von Aluminiumdraht als Ultraschall-Draht- bondvorrichtungen ausgeführt sind. Hierzu sind ein Ultra- schallerzeuger und ein Ultraschalltransducer, bzw. Ultra- schallübertrager vorgesehen, der am vorderen Ende ein Bondwerk- zeug (Wedge, Bondkeil) trägt um den Draht auf einer Bondstelle unter Ultraschalleinwirkung zu befestigen. Unmittelbar in der Nähe des Bondwerkzeuges, d. h. unmittelbar hinter dem Bondwerk- zeug, befindet sich die Drahtzange mit deren Hilfe der unter das Bondwerkzeug geführte Bonddraht entweder zum Bondwerkzeug vor- geschoben oder festgehalten wird.

Da die Drahtzange im Interesse eines möglichst kurzen Tails an der jeweils zweiten Bondstelle möglichst nahe am Bondwerkzeug positioniert sein muß, müssen die Zangenbacken so ausgebildet sein, daß diese den Transducer oder Ultraschallübertrager um- greifen, ohne diesen zu berühren.

In vielen Anwendungsfällen steht für die Positionierung des Bondwerkzeuges nur wenig freier Raum zur Verfügung, z. B. wenn innerhalb von Gehäusen gebondet werden soll oder auch bei der Montage von CSP-Bauelementen (Chip-Size-Packaging) ist es wün- schenswert, daß die Drahtzange mit dem zugehörigen Antrieb mög- lichst wenig Raum beansprucht.

Darüber hinaus muß insbesondere bei Drehkopfbondern wegen der möglichen hohen Winkelbeschleunigungen eine besonders hohe Sy- stemsteifigkeit gewährleistet werden, um zu verhindern, daß sich die Zangenbacken oder andere Bauteile während der Drehbewegung des Bondkopfes unkontrolliert bewegen und andererseits sollte der Antrieb für die Zangenbacken der Drahtzange möglichst wenig Masse aufweisen.

Als Antriebsvorrichtung für die Backen der Drahtzange sind im einfachsten Fall Kurvenscheiben mit zugehörigen Stößeln all- gemein bekannt, wobei hier ein besonders großer Platzbedarf besteht. Dieser Platzbedarf kann durch die Verwendung von Hub- magneten oder ähnlichen Antrieben im Vergleich zu Kurvenscheiben mit der zugehörigen Mechanik erheblich reduziert werden. Bei- spielsweise wird in der DE 195 38 397 A1 eine Drahtzange be- schrieben, deren Zangenbacken in einer Parallelführung geführt sind, wobei eine der beiden Zangenbacken mit dem Bondkopf fest verbunden ist und die andere Zangenbacke über einen Magnetan- trieb betätigt wird.

Eine derartige Lösung gestattet zwar die Positionierung der Drahtzange unabhängig von der Richtung der Bonddrahtführung, d. h. der Bonddraht kann auch schräg zwischen den Zangenbacken der Bondflächen verlaufen, doch führt die Vielzahl der bewegten Teile einerseits zu einem nennenswerten Verschleiß der Drahtz- ange und andererseits zu einem beträchtlichen Montageaufwand.

Aus der US 5,388,751 ist weiterhin eine Drahtzange bekannt geworden, deren Zangenbacken kraftschlüssig zusammengedrückt werden, so daß durch die Federkraft die Klemmkraft vorgegeben

wird und die mit Hilfe eines Piezoelementes entgegen der Feder- kraft zu öffnen sind. Mit Hilfe des Piezoelementes können zwar nur geringe Stellwege realisiert werden, jedoch läßt sich eine erhebliche Stellkraft erzeugen, die von der Spannung abhängig ist, mit der das Piezoelement beaufschlagt wird. Auf diese Weise ist eine elektrisch gesteuerte gezielte Öffnungsbewegung der Drahtzange möglich.

Das Piezoelement ist hier längs zwischen den Zangenbacken an- geordnet und stützt sich mit einem Ende an einem Grundkörper ab, in dem die Zangenbacken festgeschraubt sind und mit dem anderen Ende an einer Traverse, welche die Zangenbacken im Bereich eines Festkörpergelenkes miteinander verbindet.

Diese Drahtzange ist einerseits mechanisch kompliziert aufgebaut und insbesondere für Ultraschall-Drahtbondvorrichtungen nicht geeignet, da eine derartige Drahtzange viel Platz beansprucht und eine Ermüdung der zu bewegenden Festkörpergelenke zu einem Nachlassen der Klemmkraft führen kann.

Eine weitere Drahtzange geht aus der US 5,314,175 hervor. Die hier beschriebene Drahtzange besteht aus zwei Zangenbacken, die einstückig miteinander verbunden sind. Eine der Zangenbacken ist als Element mit höherer Biegesteifigkeit ausgebildet, während die andere Zangenbacke mit einem Festkörpergelenk ausgestattet ist, so daß diese Zangenbacke relativ gegenüber der steiferen Zangenbacke bewegt werden kann. Als Antrieb ist ein Piezoantrieb vorgesehen, der im Bereich des Festkörpergelenkes auf der Außen- seite der bewegbaren Zangenbacke zwischen zwei Aufnahmeelementen in der Weise angeordnet ist, daß die bewegbare Zangenbacke in Richtung zur steiferen Zangenbacke bewegt wird, wenn der Piezo- antrieb elektrisch aktiviert wird. Die Schließkraft der Drahtz- ange kann durch Änderung der Steuerspannung des Piezoantriebes variiert werden.

Es ist nunmehr Aufgabe der Erfindung, eine Drahtzange zu schaffen, die sehr einfach aufgebaut ist, die einschließlich des

zugehörigen Antriebes wenig Platz beansprucht und deren Betrieb weitgehend verschleißfrei ist und auch eine einfache Reparatur des Antriebes erlaubt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Drahtzange der ein- gangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Antriebsvorrichtung einen elektrisch ansteuerbaren Biegeaktor enthält, der an einer der Zangenbacken befestigt ist und der entgegen einer Federkraft unmittelbar oder mittelbar auf eine der Zangenbacken einwirkt.

Eine mit einer derartigen Antriebsvorrichtung ausgestattete Drahtzange besitzt einen äußerst kompakten Aufbau und gewähr- leistet einen weitgehend verschleißfreien Betrieb, wodurch in der Folge der Wartungsaufwand ganz erheblich reduziert werden kann. Der mit dem Biegeaktor versehene Antrieb gewährleistet hohe, aber fein dosierbare Stellkräfte und hohe Stellgeschwin- digkeiten. Damit kann die Drahtzange sowohl mit einer Öffner-, als auch mit einer Schließerfunktion ausgestattet werden.

In Fortführung der Erfindung sind die Zangenbacken an den den Klemmflächen gegenüberliegenden Enden gelenkig verschwenkbar miteinander miteinander verbunden.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung besteht die gelenkige Verbindung aus zwei im Anstand zueinander angeordneten und in einer Schwenkachse liegenden Paßstiften, so daß die Zan- genbacken gelenkähnlich um die Schwenkachse verschwenkbar sind, die durch die gelenkige Verbindung verläuft. Damit können die Zangenbacken der Drahtzange z. B. für Wartungszwecke, leicht voneinander getrennt werden.

Um die gelenkige Verbindung möglichst einfach zu gestalten, sind die Zangenbacken gegenüber den Klemmflächen jeweils mit einer eine Stirnfläche aufweisenden Stütze versehen. Die Stirnflächen sind im Bereich der Schwenkachse jeweils mit in der Schwenkachse angeordneten Bohrungen zur Aufnahme der Paßstifte versehen.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Zangen- backen über ein Festkörpergelenk einstückig miteinander verbun- den, was den besonderen Vorteil des besonders verschleißarmen Betriebes hat und außerdem ermöglicht, auf die ansonsten er- forderliche Feder die der Antriebsvorrichtung entgegenwirkt, zu verzichten.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erzeugung einer Schließkraft der Zangenbacken eine Feder vorgesehen, die als einstellbare Druckfeder ausgebildet ist.

In weiterer Fortführung der Erfindung ist eine der Zangenbacken in einer besonderen Ausgestaltung mit einer Nut genügender Brei- te versehen, in welcher der Biegeaktor einends befestigt ist, wobei am freien Ende des Biegeaktors ein in der anderen gegen- überliegende Zangenbacke befestigtes und längs verstellbares Stützelement kraftschlüssig aufliegt.

Die Nut kann auf der der gegenüberliegenden Zangenbacke zuge- wandten Seite, also auf der Innenseite, in die Zangenbacke ein- gebracht sein.

Eine besondere Variante der Erfindung ist dadurch gekenn- zeichnet, daß der Biegeaktor einends in einem Gehäuse befestigt ist, welches außen an einer der Zangenbacken lösbar befestigt ist, daß ein mit der gegenüberliegenden Zangenbacke verbundenes Stützelement vorgesehen ist, das durch die Zangenbacke ragt, an der das Gehäuse befestigt ist und daß das Stützelement mit dem freien Ende des Biegeaktors in Wirkungsverbindung steht.

Mit dieser Variante kann die Öffnerfunktion der Drahtzange rea- lisiert werden. Außerdem ist die Antriebsvorrichtung von der Drahtzange einfach zu demontieren, wodurch ein einfacher und kostengünstige Service gewährleistet wird.

Um eine Schließerfunktion mit dem Biegaktor realisieren zu kön- nen, ist in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung eine

der Zangenbacken mit einem Festkörpergelenk versehen, das sich im Bereich der Einspannstelle des Biegeaktors befindet.

Das Freie Ende der Biegeaktors wirkt in diesem Fall auf die Außenseite der mit dem Festkörpergelenk versehenen Zangenbacke ein. Beide Zangenbacken sind in diesem Fall über die Stirnflä- chen fest miteinander verbunden, wobei der in dem Gehäuse ei- nends befestigte Biegeaktor auf der Außenseite der Zangenbacke angeordnet ist. Das freie Ende des Biegeaktors liegt an der Zangenbacke unmittelbar oder mittelbar an.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die mit dem Festkörpergelenk versehene Zangenbacke mit einem in der Länge einstellbaren Stützelement versehen, mit dem das freie Ende des Biegeaktors in Wirkungsverbindung steht. Zusätzlich kann zwi- schen den Zangenbacken eine Druckfeder angeordnet werden.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

In den zugehörigen Zeichnungsfiguren zeigen : Fig. 1 eine Drahtzange als Öffner mit einem Biegeaktor als Antriebselement und zugeordnetem Druckstößel im strom- losen Zustand ; Fig. 2 eine Drahtzange nach Fig. 1 in bestromten Zustand ; Fig. 3 eine Drahtzange mit einem Biegeaktor als An- triebselement auf der Innenseite einer der Zangenbak- ken ; und Fig. 4 eine schematisch dargestellte Variante der Drahtzange mit außenliegendem Biegeaktor mit Schließerfunktion.

Die erfindungsgemäße Drahtzange 1 nach Fig. 1 und 2 besteht aus

zwei Zangenbacken 2,3, die einen Freiraum 4 für einen nicht dargestellten Transducer umschließen. Der Transducer mit dem zugehörigen Wedge ist Bestandteil einer nicht dargestellten Ultraschall-Drahtbondeinrichtung.

Die Zangenbacken 2,3 sind an einem Ende vorzugsweise zueinander gelenkig verschwenkbar zusammengefügt und besitzen an ihrem jeweiligen freien Ende jeweils eine Klemmfläche 5,6 zum Klemmen eines Bonddrahtes 7. Die Zangenbacken 2,3 der Drahtzange 1 sind so gekröpft, daß die Klemmflächen 5,6 parallel zur Drahtachse ausgerichtet sind.

An dem den Klemmflächen 5,6 gegenüberliegenden Gelenkende der Zangenbacken 2,3 befinden sich aufeinander gerichtete Stützen 8 und 9. Diese Stirnflächen 10,11 können unmittelbar aufein- anderliegen, oder wie noch darzustellen ist, einen geringfügigen Abstand zueinander aufweisen aber dennoch formschlüssig mitein- ander verbunden sein.

Zu diesem Zweck sind in die Stirnflächen 10,11 parallel zu einer Schwenkachse verlaufende Bohrungen 12,13 eingearbeitet, in die ein Paßstift 14 eingelegt ist. Um eine formschlüssige aber in einer Schwenkachse verschwenkbare Verbindung der Stützen 8,9 zu erreichen, sind zwei Paßstifte 14 vorgesehen, die in der Schwenkachse im Abstand zueinander angeordnet sind. Durch die Paßstifte 14 werden nur Schwenkbewegungen um die durch die Paßstifte 14 Schwenkachse zugelassen, nicht aber andere Relativ- bewegungen der Zangenbacken 2,3 zueinander. Anstelle der Paß- stifte 14 kann auch eine in Nuten eingelegte Welle, oder auch eine beliebig andere Konstruktion in Betracht kommen. Vorausset- zung ist lediglich, daß nur eine Schwenkbewegung der Zangebacken 2,3 um eine Schwenkachse ermöglicht und jede andere Relativbe- wegung unterbunden wird.

Als Antriebselement für die Drahtzange 1 ist erfindungsgemäß ein Biegeaktor 15 vorgesehen, welcher der Zangenbacke 2 zugeordnet ist, jedoch die gegenüberliegende Zangenbacke 3 betätigt. Der

Biegeaktor 15 ist einends in einem Gehäuse 16 befestigt, anson- sten in Grenzen frei beweglich. Das Gehäuse 16 ist auf der Au- ßenseite der Zangenbacke 2, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Schraubverbindung, befestigt.

Das freie Ende des Biegeaktors 15 steht mit einem Stützelement 17 in Verbindung, das in die gegenüberliegende Zangenbacke 3 eingeschraubt ist und sich durch eine Öffnung 18 in der Zangen- backe 2 bis zum freien Ende des Biegeaktors 15 in dem Gehäuse 16 erstreckt. Zur genauen Justierung der Drahtzange 1 ist das Stüt- zelement 17 längsverstellbar in der Zangenbacke 3 befestigt.

Da die Drahtzange 1 nach den Fig. 1 und 2 eine Öffnerfunktion besitzt, also im stromlosen Zustand den Bonddraht 7 mit einer vorgegebenen Kraft klemmen soll, muß das Schließen der Drahtz- ange 1 durch eine vorgebbare Federkraft erfolgen und deren Öff- nen durch den Biegeaktor 15 entgegen dieser Federkraft. Hierzu ist, wie in Fig. 1,2 dargestellt, eine Zugschraube 19 vorgese- hen, die sich durch die Zangenbacke 3 durch eine entsprechende große Öffnung 20 erstreckt und in der gegenüberliegende Zangen- backe 2 eingeschraubt ist. Außerhalb der Zangenbacke 3 befindet sich auf der Zugschraube 19 zwischen deren Schraubenkopf und der Außenseite der Zangenbacke 3 eine Druckfeder 21. Damit läßt sich die Schließkraft auf besonders einfache Weise realisieren und voreinstellen. Diese Druckfeder 21 hat gleichzeitig die Funk- tion, die Zangenbacken 2,3 im Gelenkbereich zusammenzuhalten bzw. zusammenzudrücken.

Die Ausbildung der Antriebsvorrichtung mit einem in einem Gehäu- se 16 angeordneten Biegeaktor 15 als austauschbare Baugruppe hat den besonderen Vorteil, daß dadurch der Serviceaufwand ganz erheblich verringert wird. Darüberhinaus wird durch die Verwen- dung des Biegeaktors 15 ein Antrieb für die Drahtzange 1 reali- siert, der eine geringstmögliche Masse aufweist und eine sehr große Lebensdauer besitzt.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Drahtzange 1 mit innenliegendem

Antriebselement. In diesem Fall ist in die Innenseite der Zan- genbacke 2 gegenüber der Zangenbacke 3 eine Nut 22 genügender Breite eingearbeitet, die sich längs der Zangenbacke 2 er- streckt. In dieser Nut 22 ist der als Antriebselement dienende Biegeaktor 15 einends durch eine schematisch angedeutete Schraubverbindung o. dgl. in der Nut 22 befestigt. Der Biegeak- tor 15 steht mit dem in der Zangenbacke 3 längs einstellbar verschraubten Stützelement 17 in Wirkungsverbindung.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 1,2 ist hier weiterhin eine mit einer Druckfeder 21 versehene Zugschraube 19 vorgese- hen, die sich durch die Zangenbacke 3 durch eine entsprechende große Öffnung 20 erstreckt und in der gegenüberliegenden Zangen- backe 2 eingeschraubt ist.

Wird der Biegeaktor 15 mit einer elektrischen Spannung be- aufschlagt, so verbiegt sich dieser in Richtung zur gegen- überliegenden Zangenbacke 3, so daß diese durch das Stütz-ele- ment 17 entgegen der Federkraft der Druckfeder 21 gegenüber der Zangenbacke 2 aufgespreizt wird. Das bedeutet, daß hier der Biegeaktor 15 ebenfalls als Öffner für die Drahtzange 1 einge- setzt wird und daß folglich die Schließkraft durch eine Feder- kraft der Druckfeder 21 erzeugt werden muß, die gleichzeitig die Zangenbacken 2,3 im Gelenkbereich federbelastet aufeinander- drückt.

Bei der Variante der Drahtzange 1 nach Fig. 3 kann die Antriebs- vorrichtung selbstverständlich ebenfalls als austauschbare Bau- gruppe ausgeführt werden. Der Biegeaktor 15 ist hierzu lediglich auf ähnliche Weise wie in Fig. 1 dargestellt, in einem Gehäuse 16 anzuordnen. Im Unterschied zu Fig. 1 muß das Gehäuse 16 in diesen Fall mit einer Öffnung versehen sein, durch die das Stüt- zelement 17 ragt und am Biegeaktor 15 anliegt, so daß zwischen dem Biegeaktor 15 und dem Stützelement 17 eine Wirkungsverbin- dung besteht.

Die Übertragung der Bewegung des Biegeaktors 15 wird bei einer

Spannungsbeaufschlagung wie in Fig. 1 über das Stützelement 17 auf die gegenüberliegende Zangenbacke übertragen.

Fig. 4 zeigt schließlich noch in schematischer Darstellung eine besondere Variante der Drahtzange 1, bei der diese eine Schlie- ßerfunktion mit elektrisch vorgebbarer Schließkraft aufweist.

Um diese Funktion realisieren zu können, ist die Zangenbacke 2 mit einem Festkörpergelenk 23 versehen. Das Festkörpergelenk 23 befindet sich unmittelbar im Bereich der Einspannstelle des Biegeaktors 15. Auf diese Weise läßt sich der an das Festkörper- gelenk 23 anschließende Teil der Zangenbacke 2 mit der Klemm- fläche 5 entgegen der Federkraft des Festkörpergelenkes 23 rela- tiv zur Zangenbacke 3 verschwenken. Dadurch, daß sich das Fest- körpergelenk 23 im Bereich der Einspannstelle des Biegeaktors 15 befindet, ergibt sich zwischen dem freien Ende des Biegeaktors 15, das am beweglichen Teil der Zangenbacke 2 anliegt, nahezu keine einen Verschleiß erzeugende Relativbewegung.

Um zu erreichen, daß sich die Zangenbacken nur um das Festkör- pergelenk 23 relativ zueinander bewegen, müssen beide Zangenbak- ken 2,3 über die Stirnflächen 10,11 fest miteinander verbunden sein, was beispielsweise durch eine Schraubverbindung einfach erfolgen kann.

Der Biegeaktor 15 kann analog wie in Fig. 1,2 dargestellt, in dem Gehäuse 16 einends befestigt sein und somit mit dem Gehäuse eine separate Baugruppe bilden, die auf der Außenseite der Zan- genbacke 2 angeordnet ist.

Weiterhin kann ein Stützelement 24 vorgesehen werden, das längs- einstelbar in die Zangenbacke 2 eingeschraubt ist und an dem das freie Ende des Biegeaktors 15 anliegt. Außerdem kann eine Zu- satzdruckfeder vorgesehen werden, die zwischen den Zangenbacken 2,3 anzuordnen ist.

Drahtzange Bezugszeichenliste 1 Drahtzange 2 Zangenbacke 3 Zangenbacke 4 Freiraum 5 Klemmfläche 6 Klemmfläche 7 Bonddraht 8 Stütze 9 Stütze <BR> 10 Stirnfläche<BR> 11 Stirnfläche 12 Bohrung 13 Bohrung 14 Paßstift 15 Biegeaktor 16 Gehäuse 17 Stützelement 18 Öffnung 19 Zugschraube 20 Öffnung 21 Druckfeder 22 Nut 23 Festkörpergelenk 24 Stützelement