JPS6298628A - 案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、ワイヤ、糸、紐、棒、リボン等のような線状
物（以下、ワイヤという。）の案内技術、特に、ワイヤ
を保持しながら案内する技術に関し、例えば、ワイヤボ
ンディング装置においてワイヤにテンションを付勢する
のに利用して有効な技術に関する。

（Ｗ？’景技術〕 一般に、半導体装置の製造において、ペレットとリード
とを電気的に接続するためのワイヤを両者にボンディン
グさせるワイヤボンディング装置においては、ボンディ
ング時におけるワイヤのだれや曲がりを防止するために
、ワイヤに繰り出し方向と逆向きのテンションを付勢す
ることが行われる。

このようなハックテンション付勢手段として、ワイヤが
最短部用１に対して迂回することになるように、ワイヤ
に空気等の気体を吹き付ける方法がある。

しかし、ワイヤに気体を吹き付けることによりハックテ
ンションを付勢する手段においては、ワイヤが本質的に
非保持状態になるため、激しく遊動する（バタバタとは
ためく）ことにより、ワイヤ先端におけるボンディング
部が悪影響を受ける。

そこで、ワイヤを２段階において変向させることにより
、振動がワイヤのボンディング部に伝達するのを防止し
ているため、ワイヤが切断したり、カールしたりする事
故が発生するという問題点があることが、本発明者によ
って明らかにされた。

なお、ワイヤボンディング技術を述べである例としては
、株式会社工業調査会発行「電子材料１９８２年１１月
号別冊」昭和５７年１１月１８日発行　Ｐ１６３〜Ｐ１
６８、がある。

〔発明の目的］ 本発明の目的は、ワイヤを保持しながら案内することが
できる案内技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

ワイヤを案内する溝を設けるとともに、この溝の底に流
体吹出口を開設することにより、吹き出された流体をし
て溝底との間に流れを形成しつつワイヤを溝内に引き付
けて案内するようにしたものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるワイヤ案内装置が使用
されているワイヤボンディング装置を示す概略正面図、
第２図はその拡大部分可断面図、第３図は第２図のｍ−
ｍ線に沿う横断面図である。

本実施例において、ワイヤボンディング装置は半導体装
置ｌにおけるペレット２の電極パッドとリードフレーム
３のリード４とにワイヤ５をそれぞれボンディングする
ことにより、ベレット２と各リード４とを電気的に接続
するように構成されており、ベレット２をボンディング
されたリードフレーム３をボンディングステージに供給
するためのフィーダ６を備えている。フィーダ６にはヒ
ー１−ブロック７がリードフレーム３を加熱し得るよう
に設備されている。

フィーダ６の片脇におけるボンディングステージにりｊ
応する位置にはＸＹテーブル８が設備されており、ＸＹ
テーブル８はＸＹ方向の運動を行うように構成されてい
る。×Ｙテーブル８上にはデジタルヘッド９が搭載され
ており、デジタルへノド９はアーム１０に上下運動を与
えるように構成されている。アームｌＯはデジタルヘッ
ド９のフィーダ６側に突設されており、アーム１０には
ホーン１１がその一端において略水平に支持されている
。アーム１０には超音波発振装ｒｆ１１２の発振子［３
が配設されており、発振子１３はホーン１１に超音波振
動を付勢するようになっている。

ホーン１１の先端部にはボンディング工具としてのキャ
ピラリ１４が略垂直に垂下されて支持されており、キャ
ピラリ１４の下端部近傍位置には放電電極からなるトー
チ１５がキャピラリ１４の下端から突出したワイヤ５の
先端部を放電により溶融し得るように設備されている。

ワイヤ５はリール１６に繰り出し可能に巻装されており
、ワイヤ５を引きつけながら案内することによりバック
テンションを付勢せしめる案内装置１７、ガイド１８お
よびクランパ１９を介してキャピラリ１４に走行可能に
挿通されている。

案内装置１７は細長い略直方体形状に形成されている本
体２０を備えており、本体２０はリールＩ６とガイド１
８との間において両者間の最短経路を適当に迂回する位
置に略垂直な縦長に配設されている。本体２０には案内
ａ２１がリール１６とガイド１８との最短経路に対向す
る面に当該経路と略平行になるように配されて、ワイヤ
５を保持しつつ案内し得るように一定深さに刻設されて
いる。案内溝２１はその断面形状がその一辺において開
口している略長方形形状に形成されており、その幅Ｗは
ワイヤ５の外径りよりも大きく、その深さ■］はワイヤ
５の外径りと略等しくそれぞれ設定されている。ワイヤ
５はリール１６から案内溝２１を通され、２１固のガイ
ドローラ２５．２６を介してガイド１８に挿通される。

本体２０の内部には通路２２が案内溝２１と略平行に配
されて形成されており、本体２０の下部には導入口２３
が通路２２に連通するように開設されている。導入口２
３は圧縮空気供給装置（図示せず）に接続されるように
なっており、流体としての圧縮空気（以下、エアという
。）を適宜圧送される。

本体２０における案内ｉ２１の底には流体吹出口として
の小孔２４が複数、溝底の中心線に沿って一列にかつ略
等間隔に配されて、通路２２にそれぞれ連通ずるように
穿設されている。各小孔２４は通路２２側から溝底側に
行くにしたがってリール１６へ近づく方向に（頃斜され
ているとともに、互いに平行に穿設されており、その口
径ｄはワイヤ５の直径りよりも小さめに設定されている
。

次に作用を説明する。

ペレット２をボンディングされているリードフレーム３
がフィーダ６におけるボンディングステージに供給され
ると、ＸＹテーブル８が適宜移動される。一方、キャピ
ラリ１４においては、トーチ１５によりワイヤ５の先端
部にボールが溶融形成される。

続いて、キャピラリ１４がデジタルヘッド９により下降
され、ワイヤ５の先端部のポールがペレット２のバンド
に圧着される。このとき、リードフレーム３がヒートブ
ロック７により加熱されているため、ワイヤ５の先端部
は熱圧着されて第１ボンディング部が形成されることに
なる。

第１ボンディング部が形成されると、キャピラリ１４が
ＸＹテーブル８およびデジタルヘッド９により３次元的
に相対移動され、所定のり一ド４にワイヤ５の中間部を
圧接させる。このとき、ワイヤ５の圧接部には超音波エ
ネルギが発振子１３、ホーン１１、キャピラリ１４を介
して付勢されるため、ヒートブロック７の加熱とあいま
ちワイヤ５はリード４に圧着されて第２ボンディング部
が形成されることになる。

第２ポンデイングが終了すると、クランパ１９がワイヤ
５を把持し、クランパ１９はキャピラリＩ４と共に第２
ボンディング部に相対的に離反移動される。この離反移
動により、ワイヤ５は第２ボンディング部から引き千切
られる。その後、クランパ１９がワイヤ５の把持を解除
するとともに、キャピラリ１４が若干上昇することによ
り、ワイヤ５の先端部がネイルボールの成形に必要な長
さだけ突き出される（テール出し）。

以後、前記作動が繰り返されることにより、ペレット２
のパッドと各リード４とにボンディングワイヤが架橋さ
れて行き、ペレット２と各リード４とが電気的に接続さ
れる。

前記ワイヤボンディング作業中、ワイヤ案内装置１７は
ワイヤ５に対してバックテンションを付勢することによ
り、ワイヤ５にだれや曲がりが発生ずるのを防止してい
る。

すなわち、ワイヤの案内装置１７において、エア２７が
導入口２３から通路２２内へ導入されると、エア２７は
各小孔２４から案内溝２１内へ吹き出す。一方、ワイヤ
５は案内溝２１内へ挿通されるが、案内溝２１の開口全
体に平行移動させて挿入すればよいため、その挿通作業
はきわめて容易である。

ワイヤ５が案内溝２１内へ挿入されると、第４図に示さ
れているように、小孔２４から吹き出されたエア２７は
ワイヤ５の外周面に沿って流れ、ｔｖＩ２１外に流出し
て行く。エア２７がワイヤ５の周囲に沿って流れると、
ワイヤ５の周囲における溝底側の圧力が溝開口側の圧力
よりも低圧になるため、ワイヤ５は当該圧力差による溝
底側へ向かう力（以下、引き付は力という。）２９によ
り、案内溝２１に引き付けられるように保持されること
になる。ここで、ワイヤ５の溝底側には気流２８が常時
形成されているため、ワイヤ５は引き付けられても案内
溝２１の底面に接触することはなく、摩擦が発生ずるこ
とはない。

そして、案内装置１７が最短経路から外れた位置に配設
されていることにより、ワイヤ５が最短経路に戻ろうと
すると、ワイヤ５を案内〆ＩＶｊ２１に保持する引き付
は方２９はこの復元力に抗する力として作用するため、
ワイヤ５にバンクテンション３１を相対的に付勢させる
ように作用することになる。

また、本実施例においては、小孔２４がエア２７をリー
ル１６側に傾けて吹き出させるように開設されているた
め、ワイヤ５とエア２７との摩擦力により、ワイヤ５に
は垂直方向上向きの引き上げ力３０が付勢されることに
なる。この引き上げ力３０は案内溝２１におけるワイヤ
５の繰り出し方向と逆向きに作用するため、ハ・ツクテ
ンション３１として作用することになる。

ところで、ワイヤにエアを最短経路から押し出すように
吹きつけてバックテンションを付勢させる場合には、ワ
イヤは少なくともエアの吹き付は方向について本質的に
非保持状態になるため、激しく振動することになる。し
たがって、この振動がワイヤ先端に伝達することによる
ボンディング部やテール出し部への悪影響を防止するた
めに、エアの吹き付は箇所の先方側位置において、複数
のガイドローラによりワイヤを、例えばＳ字形状に強く
屈曲蛇行させることが必要になる。しかし、ワイヤを強
く屈曲蛇行させると、ワイヤに歪力が加わるため、ワイ
ヤの断線やカールが発生し、ワイヤボンディング装置の
平均休止時間が増加するばかりでなく、ボンディング品
質の低下により製品の品質および信頼性の低下が招来さ
れる。

これに対して、本実施例においては、ワイヤにエアを吹
き付けてバックテンションを付勢させるものであるにも
かかわらず、ワイヤの激しい振動は発生することがない
。すなわち、エア２７がワイヤ５に吹き付けられること
によってワイヤ５の両脇に発生する圧力差により、ワイ
ヤ５は案内溝２１に引き付けられるように保持されて富
時案内されるためである。

したがって、ワイヤ５が・激しく振動することがないた
め、本実施例において、ガイドローラ２５．２６はワイ
ヤ５を強く屈曲する必要はなく、案内溝２１への案内を
確保するだけでよいし、場合によっては省略してもよい
。その結果、ワイヤ５を強く屈曲させることによる前記
弊害の発生は未然に回避される。

ところで、ベレットとリードとの間に架橋されるボンデ
ィングワイヤにおけるループ形状は、繰り出しワイヤの
長さが短い場合に低くなり、長い場合に高くなるが、そ
の形状は均一に制御することが望ましい。

このようにループ形状を常に一定に制御する方法として
、第１ポンデイング終了後、第２ボンディング部にキャ
ピラリが３次元的に移動する際、ハックテンションを増
θよしてワイヤの繰り出し雀を調整することにより、ル
ープ形状を制御する方〆去が考えられる。

本実施例においては、案内溝２１内へのエア２７の吹き
出しを８周整することにより、ワイヤ５に対する引き付
は力２９および引き上げ力３０を制御することができる
ため、バックテンションの強さを自由に加減制御するこ
とができ、常に所望のループ形状を形成することができ
る。この場合、ハックテンションをワイヤへの機械的接
触なしに制御することができるため、ワイヤの損傷を防
止することができるばかりでなく、ワイヤ径およびルー
プ形状の仕様変更に容易に対処することができるととも
に、案内溝の摩耗がないため、当該摩耗に伴うバックテ
ンションの自然変動を未然に回避することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、案内溝はその断面形状を略長方形状に形成する
に限らず、第５図に示されているような略台形形状や、
第６図に示されているような半円形形状に形成してもよ
い。

吹出口は複数個の小孔により構成するに限らず、１また
は複数条のスリット等により構成してもよい。

吹出口は流体をワイヤの走行方向に対して逆向きに傾斜
させて吹き出すように構成するに限らず、走行方向と同
じ向きに傾斜させて吹き出すように構成してもよいし、
走行方向と直角に吹き出すように構成してもよい６ 吹出流体はエアに限らず、窒素ガス等のような気体や、
純水等のような液体でもよい。

前記実施例においては、ワイヤボンディング装置におい
てワイヤを案内しつつバンクテンションを付勢するよう
に構成した場合につき説明したが、本発明はこれに限ら
ず、ワイヤを強制的に送ったり、繰り出したりするよう
に構成することもできる。

〔効果〕

（１）　　ワイヤを案内する溝を設けるとともに、この
溝の底に流体吹出口を開設することにより、吹き出され
た流体をしてワイヤを溝内に引き付けて案内することが
できるため、ワイヤに対して機械的に非接触状態で、ワ
イヤを溝において走行させることができる。

（２）　　ワイヤを案内ｉＭに非接触状態で保持しつつ
走行させることにより、ワイヤにエアを吹き付けるにも
かかわらず、ワイヤの振動を防止することができるとと
もに、ワイヤの損傷や案内溝の摩耗を防止することがで
きる。

（３）　　ワイヤの振動やＦＭ傷等を防止することによ
り、当該振動の伝達やワイヤのｔ員傷等による悪影響を
防止することができるため、ワイヤボンディング装置に
おけるハックテンション付勢装置に使用してきわめて優
れた効果を得ることができる。

（４）案内溝をワイヤボンディング装置におけるワイヤ
を案内するように構成するとともに、溝の底に流体吹出
口を開設することにより、溝でワイヤを案内しつつハッ
クテンションを付勢することができるため、ワイヤボン
ディング作動中におけるワイヤのだれや曲がりを防止す
ることができる。

（５）ａでワイヤを案内しつつバンクテンションを付勢
することにより、ワイヤの振動発生を防止することがで
きるため、振動のｇ形９を回避するためにワイヤを強く
屈曲蛇行させる必要がなく、ワイヤの断線やカールの発
生を未然に回避することができる。

（６）　　ワイヤの断線やカールの発生を回避すること
により、ワイヤボンディング装置の平均休止時間を短縮
することができるため、生産性を向上させることができ
、ワイヤのＦＭ　（Ｉｋや摩耗の防止とあいまって、ボ
ンディング品質を高めることができるため、製品の品質
や信頼性を向上させることができる。

（７）吹出口をワイヤの繰り出し方向に対して逆向きに
傾斜させて吹き出すように構成することにより、ワイヤ
とエアとの摩擦力によってハックテンションを１曽強さ
せること力くできる。

（８）　　エアの吹き出しをＪ）Ｍ整することにより、
ハックテンションの強さを制御することができるため、
常に、所望のループ形状を形成させることができるとと
もに、ループ形状の制御についてワイヤ径およびループ
形状の仕様の変更や部品の摩耗による変動等に対処する
ことができる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である超音波鳩圧着式ワイ
ヤボンディング装五におけるバックテンション付勢装置
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、その他の形式のワイヤボンディング装置
におけるハ。

クテンション付勢装置は勿論、糸巻き装置におけるバッ
クテンション付勢装置、同繰り出し装置等、線状物を案
内する案内装置全般に適用することができる。

図面の簡ｒｐｔな説明 第１図は本発明の一実施例であるワイヤ案内装置が使用
されているワイヤボンディング装置を示す概略正面図、 第２図はその拡大部分縦断面図、 第３図は第２図の１Ｉｆ−ｔＩｌ線に沿う横断面図、第
４図および第５図は案内溝の変形例をそれぞれ示す各横
断面図である。

１・・・半導体装置、２・・・ペレット、３・・・リー
ドフレーム、４・　・　リート、５・・・ワイ４−１６
・・　フィーダ、７・・・ヒートブロック、８・・・Ｘ
Ｙテーブル、９・・・デジタルヘッド、１０・・・アー
ム、１１・・・ホーン、１２・・・超音波発振装置、】
３・・・発振子、１４・・・キャピラリ、１５・・・ト
ーチ、１６・・・リール、１７・・・案内装置、１８・
・・ガイド、１９・・・クランパ、２０・・°本体、２
１・・・案内溝、２２・・・通路、２３・・・導入口、
２４・・・小孔（吹出口）、２５．２６・・・ガイドロ
ーラ、２７・・・エア（流体）、２８・　・気流、２９
・・・引き付は力、３０・・・引き上げ力、３１・・・
バックテンション。

第　　１　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、線状物を案内する溝を備えており、この溝の底に吹
   出口が流体を吹き出すように開設されていることを特徴
   とする案内装置。 ２、吹出口が、流体を線状物に対して傾斜させて吹き出
   すように構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の案内装置。 ３、吹出口が、流体を線状物の走行方向に対して逆向き
   に傾斜させて吹き出すように構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の案内装置。 ４、案内溝が、ワイヤボンデイング装置におけるワイヤ
   を案内するように構成されており、この溝の底に吹出口
   が流体を吹き出すように開設されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の案内装置。 ５、吹出口が、流体をワイヤの繰り出し方向に対して逆
   向きに傾斜させて吹き出すように構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の案内装置。