JPS6393121A - 反発吸引運動装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造工程における半導体チップ
へのワイヤボンディング装置のリードワイヤクランプ機
構等に用いて好適な反発吸引運動装置に関わる。

〔発明の概要〕

本発明はソレノイド内に貫通し、その軸心方向に往復移
動自在と、された可動ロッドを設け、その両端に磁性フ
ランジ部を設けると共に導電部を設け、ソレノイドに対
する通電電流方向の反転によって導電部に生じる起電力
によって発生する磁界によって、一方の磁性フランジ部
にソレノイドの一端部からの反発力を生ぜしめて他方の
フランジ部がソレノイドの他端に吸引するようにして可
動ロッドの往復移動を行わしめるようにし、その往復移
動の駆動力の例えば均一化などの駆動力の選定の自由度
を高める。

〔従来の技術〕

ある種の半導体装置の製造工程においては、半導体チッ
プに金線等のリードワイヤをボンディングする作業を伴
う。このリードワイヤのポンディングは、例えば第４図
に示すようにワイヤ（１１のりランプ機構（２）とワイ
ヤ（１）が挿通されるスツール（３）を有し、スツール
（３）の先端からワイヤ（１１の端部を導出し、この導
出端を加熱熔融してその表面張力によってボール（４）
を形成し、これを半導体チップ（５）の目的とする電極
（６）上に熱圧着してそのボンディングを行う、このボ
ール（４）の電極（６）へのボンディングに際しては、
クランプ機構（２）は開放状態にあってワイヤ（１）に
対して非クランプ状態にある。

そして、ワイヤ（１）の先端を電極（６）に熱圧着して
後、スツール（３）が持ち上げられることによってワイ
ヤ（１１をスツール（３）の先端から繰り出し、このワ
イヤ（１１が所要の長さ繰り出された状態でスツール（
３）を、電極（６）が接続されるべき他部の接続部、例
えばリード端子（７）上に持ち来してリード端子（７）
に向って押下し、スツール（３）によってその先端部の
ワイヤ（１）をリード端子（７）に圧潰固着する。この
ようにして、電極（６）とリード端子（７）とをワイヤ
（１）によって連結して後、スツール（３）は上方に持
ち上げられるが、このとき例えばクランプ機構（２）は
閉塞されてワイヤ（１）をクランプする状態とされ、こ
れが持ち上げられることによってリード端子（７）への
ワイヤの圧潰部でワイヤ（１１が切断され電極（６）と
リード端子（７）のワイヤ（１）による接続、すなわち
ボンディングが図示しないが完了される。その後、クラ
ンプ機構（２）によってワイヤ（１）をスツール（３）
の先端より繰り出して再びそのスツール先端よりのワイ
ヤの突出部を放電その他の加熱によって溶融してボール
（４）を作製し、前述したと同様の操作が繰り返されて
目的とする電極（６）と目的とするリード端子（７）と
の間の電気的連結を行うワイヤボンディングがなされる
。この場合、そのボンディングに当っては、前述したク
ランプ機構（２）は開放、すなわち非クランプ状態にな
される。つまり、クランプ機構（２）はボンディングの
各工程に応じて開閉されるものであるが、この開閉の各
動作時間には高い精度が要求される。例えばボール（４
）の大きさは、スツール（３）からのワイヤの突出量に
よってその半径が影響されるために、スツール（３）か
らのワイヤ端部の突出量は確実に設定される必要が生じ
るが、これはクランプ機構（２）の開閉動作時間によっ
て影響を受けるものであり、またクランプ機構の開閉は
、ワイヤ（１）の必要とする切断あるいは不必要な切断
等を招来する上で正確にその動作時間が設定される必要
がある。

このようなワイヤボンディング装置におけるクランプ機
構等においては、電磁駆動装置すなわちソレノイドを有
し、これに対する通電によって可動体の吸引、離間によ
る移動によってクランプ機構（２）を開閉させるという
構成がとられる。

そして、このようなソレノイドによる駆動機構としては
、例えば１つのソレノイドとスプリングとの組合せ機構
を採り、ソレノイドへの通電によって例えば可動体を吸
引しソレノイドへの通電を断つことによってスプリング
力によって可動体をソレノイドから離間させる構成をと
って可動体の往復移行操作をなすものがある。この場合
、部品点数が比較的大となり、またソレノイドとスプリ
ングとの駆動力の差によって可動体の往復側移行速度差
ないしは駆動力の相違が生じ、また動作時間にばらつき
が生じ易いなどの問題点がある。

また、他の方法としては、２組のソレノイドを持ち、一
方のソレノイドによって可動体を一方向に移行させる動
作をなさしめ、他方のソレノイドによって可動体を他方
向に移行させる動作をなさしめるようにしたものである
。この場合は、部品点数及び装置が大型化されると共に
各ソレノイドによる動作始動時における磁気吸引力を充
分大きくできないために動作時間を充分短縮化できない
などの諸問題を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、上述した諸問題を解消し、可動体の往復移行
操作に関しての移行速度ないしは駆動力を均等にするこ
とができると共に、必要に応じて両者に差が生ずるよう
になすこともでき、これらの均等あるいは差を、ばらつ
きな（設定することができるように可動体の往復駆動、
すなわち反発吸引動作を行うことのできる反発吸引運動
装置を提供する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、第１図に示すように例えば円筒状に巻回した
ソレノイド（１１）を設け、その中心孔内を貫通してこ
のソレノイド（１１）の軸心方向に移動自在とされた可
動ロッド（１２）を設ける。

この可動ロッド（１２）は、その両端に高透磁率軟磁性
の第１及び第２の磁性フランジ部（１２Ａ）及び（１２
Ｂ）を設ける。これら第１及び第２の磁性フランジ部（
１２Ａ）及び（１２Ｂ）は、ソレノイド（１１）の中心
孔よりその両端外に突出し、ソレノイド（１１）の両端
部にそれぞれ街合し得る外径に選定される。また、これ
ら磁性フランジ部（１２Ａ）及び（１２Ｂ　）間には非
磁性部（１２Ｃ）が配されて両磁性フランジ部（１２Ａ
）及び（１２Ｂ）が機械的に連結される。また、この両
非磁性フランジ部（１２Ａ）及び（１２Ｂ）にもしくは
その近傍には例えばこれらと同心的に導電性リングが埋
め込装置されるなどによって導電性部（１３）が設けら
れる。

この導電性部（１３）は導電性リングによる場合に限ら
ず、例えば磁性フランジ部（１２Ａ）　　（１２８）を
構成する磁性材自体を導電性を有する磁性材を用いるこ
とによって構成することもできる。

また、両磁性フランジ部（１２Ａ）及び（１２Ｂ）の互
いに対向する端面の間隔りは、ソレノイド（１１）の長
さしより所要長大に選定され、一方の磁性フランジ部（
１２Ａ）または（１２Ｂ）がソレノイド（１１）の一方
の端面に吸着された状態では、他方のフランジ部（１２
Ａ　）または（１２Ｂ　’）がソレノイド（１１）の対
応する他方の端面と所要の間隔をもって離間することが
できるように選定されて、可動ロッド（１２）がソレノ
イド（１１）の軸心方向に所定量可動自在とされる。（
１４）は可動ロフト（１２）に連結されて所定の駆動力
を他に伝達する伝達ロッドを示す。また、（１５）はソ
レノイド（１１）への通電電源でソレノイド（１１）に
対する通電方向を反転できるようになされている。

（１０）は本発明による反発吸引運動装置を全体として
示す。

〔作用〕

上述した構成において、例えば第１図で示されるように
、ソレノイド電源（１５）よりのソレノイド（１１）に
対する一通電方向状態で一方の磁性フランジ部（１２Ａ
）がソレノイド（１１）の一端部（ＩＩＡ　）　、図に
おいて左端に吸引された状態にあるとして、ソレノイド
（１１）への通電方向を反転させると、この反転時にソ
レノイド（１１）に対して吸引状態にあった磁性フラン
ジ部（１２Ａ）の導電性部（１３）において生ずる起電
力による反発磁界によって積極的にその吸引状態にある
磁性体フランジ部（１２Ａ）がソレノイド（１１）の端
部（ＩＩＡ　）から引き離すことになる。そしてこの動
作によって他方のフランジ部（１２Ｂ）は、ソレノイド
（１１）の他方の端部（ＩＩＢ）に接近することになり
この端部、図において右端部に吸引される。これによっ
て可動ロッド（１２）は、ソレノイド（１１）の軸心方
向に第１図において左方向に「往」移行させられること
になる。そして、同様にしてソレノイド（１１）への通
電方向を反転させれば、同様の作用によって、前述した
とは逆に図において右側の磁性フランジ部（１２Ｂ）が
ソレノイド（１１）の端部（ＩＩＢ　”）から反発し、
これによって他方の磁性フランジ部（１２Ａ）がソレノ
イド（１１）の端部（１１＾）に引寄せられて吸引する
もであり、可動ロッド（１２）は第１図において右方向
に「復」移行させられることになる。

更に、この作用の理解を容易にするために第２図を参照
して本発明装置の動作を説明する。第２図Ａは、ソレノ
イド（１１）に対する電源（１５）よりの通電電流波形
を示し、この場合区間ｔ１〜ｔ２における通電方向を例
えば正の通電方向とし、区間ｔ２〜ｔ３においてその通
電方向を反転させて負の方向とし、ｔ３〜ｔ４において
さらに反転させて正の方向とし、ｔ４〜ｔ５においてさ
らに反転させて負の方向に各通電方向を順次反転させた
場合についてみる。第２図Ｂは、この場合の各時間区間
におけるソレノイド（１１）から発生したその軸心方向
に関する磁束の変化を示したもので、今区間ｔ１〜ｔ２
間のソレノイド（１１）における通電状態において第１
図に示すように第１の磁性フランジＢ（１２八）がソレ
ノイド（１１）の対応する一方の端部すなわち図におい
て左端部（ＩＩＡ　）に吸引され、他方の第２の磁性フ
ランジ部（１２Ｂ　）がソレノイド（１１）の他方の端
部（ＩＩＢ　＞より離間した状態にあるとする。この場
合の各第１及び第２の磁性フランジ部（１２Ａ）及び（
１２Ｂ）における磁束は、それぞれ第２図Ｃ及びＤに示
すようになる。すなわち、この場合区間ｔ１〜ｔ２にお
けるソレノイド（１１）に与える通電状態において第１
の磁性フランジ部（１２Ａ）には、第２図Ｃにおける区
間ｔ１〜ｔ２に示すように所要の磁束φ１が与えられて
いてソレノイド（１１）の端部（ＩＩＡ　）に吸引され
た状態を保持しているとすると、時点Ｌ２において第２
図Ａに示すようにソレノイド（１１）に対する通電電流
が反転されると、第２図已に示すようにソレノイド（１
１）からの発生する磁束が反転する。ことにより、磁束
の変化が生じの磁束変化に伴う起電力が発生し、この起
電力によって導電リングに電流が流れこれによって２次
磁束が発生する。この２次磁束は、第２図Ｃに斜線を付
して示す部分となり、これが時点ｔ２より所要時間だけ
遅れた時点ｔユ′までの間、第２図Ｂに示すソレノイド
（１１）の時点ｔ２からｔ　２Ｊ間の磁束の方向と逆方
向に作用することによって、これが第１のフランジ部（
１２Ａ　’）がソレノイド（１１）の対応する端部（Ｉ
ＩＡ）に対する反発力となって作用し、これによって第
１のフランジ部（１２Ａ）がソレノイド（１１）より離
間し、第１図において左方向に移行する駆動力として作
用し他方の第２のフランジ部（１２Ｂ）をソレノイド（
１１）の他方の端部（ＩＩＢ　）に吸着させ、この第２
のフランジ部（１２Ｂ）に、第２ＦＤに示すように時点
ｔ２′から次のソレノイド（１１）に対する通電反転時
点ｔ３まで磁束φ２を通じ所要の吸引状態を保持させる
。

同様にして、時点ｔ３においてソレノイド（１１）への
通電電流が反転されると、第２のフランジ部（１２Ｂ　
”）において通電の反転に基づく磁束の反転による磁束
変化によって同様の起電力が発生し、これが前述したと
同様に第２図りに斜線をもって示す区間において、ソレ
ノイド（１１）の端部（ＩＩＢ　）に対する反発力とし
て作用する磁界を発生させることになって磁性フランジ
部（１２Ｂ）をソレノイド（１１）の端部（ＩＩＢ　）
より離間し、他方の第１のフランジ６Ｐ（１２Ａ）を端
部（ＩＩＡ）に充分近づけ、吸引効果を生ぜめる。この
ようにしてソレノイド（１１）への通電反転によって両
筒１及び第２のフランジＪＩ’（１２Ａ）及び（１２Ｂ
）が交互にソレノイド（１１）に反発吸引する動作がな
される。したがって、可動ロッド（１２）における駆動
力を第２図Ｅに示すとこの図Ｅにおいて縦軸の原点を中
央位置とし上方を第１図における右方向移動位置、下方
を左方向移動位置とすると、その駆動力は例えばソレノ
イド（１１）及び可動ロッド（１２）の構造を中央に関
して左右対象に構成すれば、その駆動力は対称となる。

〔実施例〕

第３図は本発明装置（１０）を、例えば前述したワイヤ
ポンディング装置のクランプ機構に通用した場合を示し
、この例においては固定部（２１）に設けられた軸（２
２）に回動自在に枢支された回動アーム（２３）を設け
、そのＭ端にクランプ機構を構成する一方の挟持体（２
４）を構成し回動アーム（２３）の軸（２２）を中心と
する回動によって、例えば弾性的にスプリング（２５）
によって支持された他方の挟持体（２６）に対して圧接
離間するようにした場合で、この場合反発吸引運動装置
（１０〉を回動アーム（２３）に連結し、これの駆動に
よってクランプ機構の挟持体（２４）及び（２６）を開
閉させて、例えば第４図で説明したワイヤ（１）の挟持
開放を行わしめる。

尚、第１図に示した本発明装置においては、可動ロッド
（１２）の可動中心に対して対称的に可動ロフトの構造
及びソレノイド（１１）の構造を選定した場合で、この
場合には第２図Ｅで説明したように左右に関して駆動力
をほぼ均一に、したがってその動作速度等を両者均等に
選定することができるものであるが、例えば導電性部（
１３）を構成する導電リングを第１及び第２のフランジ
部（１２Ａ）及び（１２Ｂ　）　　に関して異ならしめ
る等によって反発力の作用を第１の磁性フランジ部（１
２Ａ）と第２の磁性フランジ部（１２Ｂ）とに関して互
いに異ならしめて可動ロッド（１２）の一方向と他方向
の移動運動に関してその駆動力あるいは動作速度を異な
らしめるようにすることもできる。

〔発明の効果〕

上述の本発明装置によれば、１つのソレノイド（１１）
に対する通電方向の正逆によって可動ロッド（１２）の
一方向及び他方向の往復移動運動をなさしめるものであ
るが、この場合、ソレノイド（１１）に対する通電方向
の反転に際してその磁束の変化によって、第１及び第２
の磁性フランジ部（１２Ａ）及び（１２Ｂ）の導電性部
（１３）によって積極的に起電力すなわち、電流発生を
生ぜしめ、これによってソレノイドの磁束に対して逆向
きの磁束を発生させて反発力を作用させるようにしたの
で、１つのソレノイドを設けるにも拘わらず、スプリン
グ等の機械的手段を設けることが回避され構造の簡潔化
が図られると共にソレノイド（１１）及び可動ロッド（
１２）をその再移動方向の中心に対して対称的に構成す
ることによって再移動方向に関する駆動力、動作速度等
を均等化することができ、さらにある場合は導電性部（
１３）を非対称とすることによって積極的に一方向と他
方向に関しての駆動力ないしは動作速度を異ならしめる
こともでき、いずれの場合においても確実にその駆動力
及び駆動速度の選定を行うことができ従来のように２つ
のソレノイドを用いたりソレノイドとスプリングとの組
合せによる場合に比してばらつきのない安定な動作を行
わしめることができ、部品点数の減少、これに伴う組立
作業の簡易化、低廉化等実用に供して多くの利益をもた
らすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による反発吸引運動装置の一例の構成図
、第２図ＡないしＥはその動作の説明図、第３図は本発
明装置をクランプ機構に用いた場合の路線的構成図、第
４図は本発明装置を通用し得るワイヤボンディング装置
の路線的構成図である。 （１１）はソレノイド、（１２）は可動ロッド、（１２
Ａ）及び（１２Ｂ）は磁性フランジ部、（１２Ｃ）は非
磁性部、（１３）は導電性部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ソレノイドと、 該ソレノイド内を貫通し、該ソレノイドの軸心方向に往
   復移動できるようになされた可動ロッドとを有してなり
   、 該可動ロッドは、上記ソレノイドの両端からの突出端に
   設けられた磁性フランジ部とこれら間に両磁性フランジ
   部を磁気的に分離する非磁性部とを有してなり、上記フ
   ランジ部ないしはその近傍に導電部が設けられてなり、 上記ソレノイドへの給電電流を反転させて上記可動ロッ
   ドを往もしくは復移行させるようにしたことを特徴とす
   る反発吸引運動装置。