JPS6120761Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電子機器のリード線接続用のボンデ
イングツールに関し、発熱部の全長に対して均熱
長が長く、且つ熱や機械的外力に起因する発熱部
の変形を防止することを目的とするものである。

従来のボンデイングツールの構造を第１図に示
す。図において１はボンデイングツールで、給電
端子２，３を有し、穴４によつて図示せざる機体
に取付けられるように構成されている。５は発熱
部、６は発熱部５を支持するシヤツクで、通常給
電端子２，３と発熱部５及びシヤツク６は一体に
形成されている。７は図示せざる配線部即ち複数
のリード線とリード線或はリード線と半導体バン
プ等を押圧して一括同時にボンデイングする押圧
面である。押圧面７の背面８は押圧面を下に見て
上方に凸となるように形成され、端部９よりも中
央部１０が中高となるように構成されている。
又、シヤンク６と発熱部５の接合部には断面積が
小さくなるように切欠１１が設けられている。１
２は発熱部５の温度を検出して所定の温度となる
ように発熱部に流れる電流を制御するための熱電
対である。

第１図に示す装置は、通常パルス通電加熱方式
と称せられる２〜５秒間電流を通じて加熱する方
式のボンデイングに用いられる。その手順は、ま
ず押圧面７で接続すべき配線部を押圧し、次に給
電端子２，３間に電圧を印加して発熱部５の抵抗
により発熱させ、その熱で配線部のボンデイング
を行なう。発熱部５の熱容量は小さいので短時間
で温度は所定の温度まで上昇する。所定の温度ま
で上昇すると、熱電対１２と図示せざる電流制御
手段により発熱部５の温度は２〜５秒間一定に保
たれる。この間にボンデイングが行なわれ、その
後電流が断たれる。電流が断たれると、発熱部５
の熱容量は小さいので速かにその温度は降下し、
又配線部の温度も降下する。次にボンデイングツ
ール１を上昇させて配線部からの押圧面７を離間
させると、ボンデイング操作は終了する。

上述の動作において、発熱部５の中央部１０は
中高となつているので中央部の断面積は大きく、
そのため中央部の抵抗は小さい。従つて端部９よ
りも中央部１０の発熱量は少ないが端子２，３よ
り遠いので熱は端子へ逃げにくく温度は上り易
い。又端部９は逆に発熱量は多いが端子２，３に
近いのでシヤンク６を通つて熱が大量に逃げ、温
度が上りにくい。第１図に示すように背面８が押
圧面７を下に見て上方に凸面を形成した従来のボ
ンデイングツールの押圧面７の温度分布は第２図
のようになり、押圧面７の全長に対する均熱長は
かなり短くなる。この均熱長を長くするために端
部９の発熱量を更に大きくし、シヤンク６及び端
子２，３へ逃げる熱を小さくするために切欠１１
を大きくし、端部９の断面積を小さくすることが
行なわれている。

しかし、端部９の抵抗を極端に大きくすると、
通電開始時には発熱部５の温度は低く、抵抗も小
さいので大きな突入電流が流れ、この突入電流に
より部分的に抵抗の大きくなつた端部９の切欠部
１１の近傍１３（第１図に黒く塗つた部分）のみ
が瞬間的に急激に加熱され、それによつて更に抵
抗が大きくなり、一層高温に加熱されて、赤熱状
態になることもある。一方中央部１０は端部９に
比較して温度の上り方は緩やかであり、所定の温
度に達した後は電流が制御され所定温度に保たれ
る。中央部１０が所定の温度に達した後は、前述
と同様な理由で端部９は中央部に比較して熱が逃
げ易いので中央部よりも低い温度に落ち付く。

第３図は上述した温度の時間的変化を示すもの
である。同図において、曲線Ｆは、切欠１１が大
きい場合のE₁，E₂部の温度変化、Ｇは切欠１１
が小さい場合のE₁，E₂部の温度変化、ＨはＣ部
の温度変化である。温度制御のための熱電対１２
はＣ部の近くに固定されているので、Ｃ部の温度
は切欠１１が大きい場合も小さい場合も余り差は
ない。従つて切欠１１を大きくすると、均熱長は
若干改善されるが、オーバシユートが大きくなり
赤熱する。赤熱すると、ボンデイングツールの酸
化、ボンデイングツールの結晶粒子の粗大化によ
る機械的性質の劣化等によりその寿命が著しく短
縮される。又、切欠１１を大きくすると強度が低
下するなどの欠点がある。従つて第１図に示すよ
うな構造では、オーバーシユートを抑えながら均
熱長を長くするには限界がある。

一方又、通常ボンデイングツール１は給電端子
２，３の取付穴４により図示せざるボンデイング
装置の機体に固定して保持され、給電されると共
にＰなる加圧力が付加される。発熱部５はその両
端のシヤンク６により支持されていて、この両端
に加圧力が作用するので、第４図に示すようにボ
ンデイングツール全長よりも巾の狭い被接合材料
１４を加圧すると、発熱部５の剛性が小さいため
に、発熱部５は上方が凸に変形するような外力を
受ける。又、ボンデイング時、押圧面７は基板１
５、被接合材料１４に熱を奪われるため背面８に
比べると温度が低くなる。このため熱による背面
８の伸びは押圧面７の伸びより大きくなり、発熱
部５は上方に凸に湾曲するような力を受ける。発
熱部５が上方に凸に湾曲すると、被接合材料１４
の両端はボンデイングツールの押圧面７に当接す
るが、中央部は押圧面７と被接合材料１４との間
に〓間が生じるため充分に加熱、加圧されず、こ
のため中央部に接続不良が発生する。

本考案は上述のような欠点の改善を計つたもの
であり、第５図に本考案の一実施例を示す。同図
において、１６は本考案のボンデイングツール、
１７はその発熱部で、発熱部１７にはその両端に
シヤンク１８が一体に形成され、各シヤンク１８
の端部に給電端子２０，２１が設けられると共
に、発熱部１７の中央部にもシヤンク１９とその
端部に給電端子２２が設けられている。２３はこ
のボンデイングツール１６を機体に固定するため
の穴である。給電端子２０と２１は機体側で電気
的に短絡され、これと中央部の給電端子２２との
間に電圧を印加することにより、電流は給電端子
２０と２２及び２１と２２の間に流れて発熱部１
７が発熱する。これは、第１図に示す構成のボン
デイングツールを２個密着させたものと考えるこ
とができる。発熱部１７背面２４の形状は中高と
し、前述の従来例と同様に端部のシヤンク１８と
中央部のシヤンク１９に近い発熱部２５，２６の
発熱量を増加させてシヤンク１８，１９への熱の
逃げによる発熱部２５，２６の温度降下を緩和し
ている。

しかし、単に従来の形状のボンデイングツール
をそのまま２個接続した形状、即ち、シヤンク１
９の断面積をシヤンク１８の断面積の倍としたと
きは、ボンデイングツールの中央部Ｃに発生する
熱は、両端付近２５に発生する熱が両端のシヤン
ク１８を通つて給電端子２０，２１へ逃げるのと
同様に中央部のシヤンク１９を通つて給電端子２
２へ逃げるが、輻射や空気への熱伝導による逃げ
る熱量は、シヤンク１９の方が少ない。従つて押
圧面２７の温度分布は第６図に示すように、中央
部Ｃの温度降下は両端部E₁，E₂よりも少なくな
る。しかしながら輻射や空気への熱伝導により逃
げる熱量の差による均熱長の改善効果はさほど著
しいものではない。

そこで本考案では中央部のシヤンク１９には端
部のシヤンク１８のほぼ２倍の電流が流れるの
で、中央部のシヤンク１９の電流速度を端部のシ
ヤンク１８の電流密度より大きくなるように中央
部のシヤンク１９の断面積を設定するものであ
る。このようにすると、中央部のシヤンク１９の
近傍の発熱部２６の発熱量が大きくなり、又シヤ
ンク１９を通つて給電端子２２へ逃げる熱も少な
くなるため、発熱部２６の温度を端部のシヤンク
１８の近傍の発熱部２５の温度よりも高くするこ
とができる。この場合の押圧面２７の温度分布は
第７図のＬのようになる。中央部の温度を上げる
には、中央部のシヤンク１９を細くすることのほ
かに、オーバーシユートを生じない範囲で発熱部
２６の中央部近くの断面積を小さくしてもよく、
この両者により中央部の発熱量と放熱量が変化す
るが、シヤンク１９の断面積が小さくなるほど、
中央部の温度は上昇し、第７図のＬの特性からＭ
のような状態に変化する。即ち、適度なヒートバ
ランスをとることにより中央部の温度を許容範囲
内に確保することができ、従来のボンデイングツ
ールに比べて、同一温度許容範囲を確保できる均
熱長を大巾に長くすることができる。

本考案では、又第８図に示すようにボンデイン
グツール１６が両端の給電端子２０，２１と中央
の給電端子２２がボンデイング装置の機体に固定
され、３点で発熱部１７を加圧力Ｐで加圧するた
め、中央部のシヤンク１９が補強作用をなし、機
械的外力或は熱により発熱部１７が上に凸の方向
に湾曲することがない。

両端の給電端子２０，２１は第９図のようにボ
ンデイングツール１６側で短絡した構成としても
よい。又、ボンデイングツールの全長が長い場合
には、第１０図及び第１１図に示すように中央部
の給電端子２２を複数個とし、図示のように１つ
おきに短絡して中央部の給電端子に流れる電流を
端部の給電端子に流れる電流の略２倍にするよう
に構成することにより同様の効果を得ることがで
きる。

以上のように本考案は、ボンデイングツールの
両端と中央部にシヤンクと給電端子を設け、これ
らの端子をそれぞれ機体に固定し、中央部のシヤ
ンクの電流密度を両端部のシヤンクの電流密度よ
り大きくなるように中央部のシヤンクの断面積を
設定することにより、次のような効果が得られ
る。即ち、 １ 発熱部の中央部の発熱量を大きくし、且つ熱
の逃げを少なくすることができて、発熱部の中
央部の均熱長を長くすることができる。従つて
同じ均熱長を得るには、従来のものよりボンデ
イングツールの長さを短くすることができる。

２ 中央部の給電端子が発熱部の機械的外力或は
熱による変形を補強して中央部におけるボンデ
イング不良をなくし、均一なボンデイングがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のボンデイングツールの一例の斜
視図、第２図は従来例の押圧面における長手方向
の温度分布、第３図はボンデイングツールの中央
部及び端部の温度曲線、第４図は従来のボンデイ
ングツールの使用状態における変形状態を示す
図、第５図は本考案のボンデイングツールの一実
施例の斜視図、第６図は従来のボンデイングツー
ルを２個連結した場合の押圧面の温度分布を示す
図、第７図は本考案のボンデイングツールの押圧
面における長手方向の温度分布を示す図、第８図
は本考案のボンデイングツールの使用状態を説明
する図、第９図は本考案の他の実施例の斜視図、
第１０図と第１１図はそれぞれ本考案の他の実施
例の正面図である。 １，１６……ボンデイングツール、１４……被
接合材、１５……基板、１７……発熱部、１８，
１９……シヤンク、２０，２１，２２……給電端
子、２３……取付穴、２７……押圧面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 導体によつて構成された押圧面と、前記導体
   の両端に導体から延長された第１のシヤンク
   と、前記第１のシヤンクの端部に設けられた第
   １の給電端子と、前記導体の中央部に設けられ
   前記導体から延長された少なくとも１個の第２
   のシヤンクと、前記第２のシヤンクの端部に設
   けられた第２の給電端子とから成り、前記導体
   中央部の第２のシヤンクの電流密度が前記導体
   の両端の第１のシヤンクの電流密度より大きく
   なるように前記第２のシヤンクの断面積を設定
   したことを特徴とするボンデイングツール。 ２ 導体の押圧面が変形しないように導体の両端
   の第１の給電端子と導体中央部の第２の給電端
   子を機体に固定したことを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項記載のボンデイングツー
   ル。