JP2004087536A - ボンディングワイヤー用スプール - Google Patents

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Abstract

【課題】１スプールに巻き取るワイヤーの数量が長尺化しても、巻きほぐし時にスムーズに巻きほぐれ、スムーズにワイヤーを繰り出すことが出来るように巻き取ることを可能とするスプールの提供を課題とする
【解決手段】ワイヤーを巻き取るための巻胴部とその両端に設けられたフランジ部とからなり、巻き胴部が、フランジ隣接の巻き胴部と中央部の巻き胴部とが径が異なる同心円筒状であり、フランジ隣接の巻き胴部と中央部の巻き胴部とが滑らかな斜面にて一体化されており、フランジ隣接の巻き胴部の径が中央部の巻き胴部の径より大きく、フランジの径より小さく、かつ中央部の巻き胴部と上記滑らかな斜面との成す角度を１０〜６０度とする。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体あるいは超伝導素子用ボンディングワイヤー用のスプールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からボンディングワイヤー（以下、単に「ワイヤー」と示す。）を巻き取るためのスプールとして円筒状の巻き胴部とその両端にフランジを有する形状のものが広く使用されている。ワイヤーをスプールに巻き取るに際しては、まずワイヤーの端部を一方のフランジにテープ等で貼り付ける。そして、リードワイヤーとして用いる部分をフランジ近傍に巻き取る。その後中央部にその断面が台形になるように、通常はクロス巻と呼ばれる方法で巻き取る。そして、最後にワイヤーを他方のフランジにテープ等で貼り付け、切断して終了する。なお、ここでリードワイヤーとは、ボンダーのアース電極に接続するために用いるワイヤーをいう。
【０００３】
巻くワイヤーが長くなると、円筒状の巻き胴部に同一巻幅で巻き続けると次第に巻き部の両端部が崩れて巻が乱れる現象が起きる。この現象が起きるとワイヤーをスプールからほぐして使用する際に、両端部に位置するワイヤーがスムーズにほぐれなくなり、ワイヤーが折れ曲る。この状態でワイヤーを引き出すために引っ張ると断線する。即ち、巻きほぐれ性が低下する。従ってクロス巻では、巻き取りが進むに従い、巻き始めの巻き幅より巻き幅を狭くして巻の両端部での崩れを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年半導体の集積度の増大により、ＩＣ、ＬＳＩの多ピン化が進んでいる。これに伴いボンディング距離も長大化してきている。このため、半導体装置１パッケージ当たりのワイヤー使用量も増加しつつある。またボンダーの高速化により単位時間あたりに消費されるワイヤー量も増加しつつある。こうした２つの要因より、１スプールに巻き取るワイヤー量を増加させる要求、所謂ワイヤーの長尺化の要求が強まり、１スプールに２，０００ｍ，３，０００ｍ，５，０００ｍ巻き取ることが行われてきている。
【０００５】
このワイヤーの長尺化の要求は今後も強まるものと予想されているが、現在のスプールで同じ巻き取り方法を用いて長尺のワイヤーを巻き取ろうとすると、巻き取りが進むに従い巻初めの巻幅より巻幅を狭くすることで形成される傾斜、すなわち台形の底辺と斜辺のなす角度が大きくなる。その結果、斜辺を成すワイヤーが巻き崩れてスムーズにほぐれなくなることがあった。
【０００６】
本発明の目的は、１スプールに巻き取るワイヤーの数量が、例えば５，０００ｍ，７，０００ｍ，１０，０００ｍと長尺化しても、巻きほぐし時にスムーズに巻きほぐれ、スムーズにワイヤーを繰り出すことが出来るように巻き取ることを可能とするスプールの提供である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のスプールはワイヤーの巻き取り、巻きほぐしのために使用するボンディングワイヤー用スプールであり、ワイヤーを巻き取るための巻胴部とその両端に設けられたフランジ部とからなり、巻き胴部が、フランジ隣接の巻き胴部と中央部の巻き胴部とが径が異なる同心円筒状であり、フランジ隣接の巻き胴部と中央部の巻き胴部とが滑らかな斜面にて一体化されており、フランジ隣接の巻き胴部の径が中央部の巻き胴部の径より大きく、フランジの径より小さく、かつ中央部の巻き胴部と上記滑らかな斜面との成す角度を１０〜６０度とするものである。
【０００８】
より長尺のワイヤーを巻き取るために、中央部の巻き胴部の外径を５０．３〜９０ｍｍとし、フランジ隣接の巻き胴部の外径をこれより３〜３０ｍｍ大きくすることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図１に例示した。図１は本発明例のスプールの半割断面図である。１はスプール本体、２はフランジ、３は中央部の巻き胴部、４は斜面、５はフランジ隣接の巻き胴部である。Ｄ１は中央部の巻き胴部外径を示し、Ｄ２はフランジ隣接の巻き胴部の外径を示す。そして、Ｌ１は中央部の巻き胴部の幅を示し、Ｌ２はフランジ隣接の巻き胴部の幅を示し、Ｌ３はスプールの幅を示す。またフランジ２には特に図示しないが、片側もしくは両側に１箇所以上のノッチが形成されている。
【００１０】
図２は図１のＡ部拡大詳細図である。６が本発明にいう中央部の巻き胴部と上記滑らかな斜面との成す角度である。
【００１１】
ところで、本発明のスプールを用いて長尺巻を実現するためには、上記角度が重要となる。この角度が小さくなると、中央部の巻き胴部の幅が確保できなくなるためスプールに巻き取ることが出来るワイヤー量が減少し、長尺巻を実現させることが困難となる。
【００１２】
一方、滑らかな斜面は巻取り装置の装置精度や治具の遊び等による巻取りの乱れを緩和させて新たに巻き取られるワイヤーが既に巻き取られたワイヤー層に食い込むことを抑制する効果を有する。上記角度を大きくするとこの抑制効果が減少する。特に６０度を超えると、この食い込みに起因して十分な巻きほぐれ性が確保できなくなる場合がある。従って上記角度は１０〜６０度とする。
【００１３】
さらに本発明のスプールでより長尺のワイヤーを巻き取るためには、Ｄ１を５０．３〜９０ｍｍとし、Ｄ２をこれより３〜３０ｍｍ大きくすることが好ましい。従来のスプールではＤ１は５０．３ｍｍである。よって、本発明においてもＤ１が５０．３ｍｍを下回るようにすることは発明の目的より不適当となる。
【００１４】
一方、９０ｍｍを越えて大きくするとボンダーのスプール設置部付近の設計を制限したり、装置自体をコンパクトにすることを阻害したりする。また、スプール自体の重量も増大するので巻き取り時のモーター出力を強化しなければならなくなる等の懸念がある。
【００１５】
本発明においてスプールの幅Ｌ３は上記と同様の理由により４５〜９０ｍｍが好ましい。フランジ隣接の巻き胴部の幅Ｌ２は、基本的にはリードワイヤーとして必要とされる長さのワイヤーが巻ければ良く、あまりに広くとることは本発明の目的に反することになるので好ましくなく、例えば０．８〜２．０ｍｍとすることが好ましい。
【００１６】
本発明のスプールにワイヤーを巻き取る１例としては、まずワイヤーをフランジのノッチに挟み込み、粘着テープで押さえる。次にリードワイヤー相当分がフランジ隣接の巻き胴部に巻き取られ、次いで中央部の巻き胴部に、その幅に合わせて巻き取られる。巻き取りの進行に従い順次滑らかな斜面に合わせて巻き幅を広げてワイヤーが巻き取られる。その際巻の両端部は滑らかな斜面と接触しているので下方に崩れることはなく、同斜面と中央部巻き胴部とで囲まれた台形断面内にワイヤーが収まる。この結果、良好な巻きほぐれ性は維持される。
【００１７】
なお、巻終わりにリードワイヤーを巻く場合にはフランジ隣接の巻き胴部に整列巻する。
【００１８】
次に、滑らかな斜面と中央部の巻き胴部との成す角度の最適値を求めた検討例を示す。
【００１９】
Ｌ１の幅を２０ｍｍに固定し、この角度を表１に示すように変化させ、直径２５μｍ、長さ２，０００ｍのＡｕワイヤーを張力２ｇで巻き取り、その後巻きほぐれ性を評価した。巻きほぐれ性の評価方法としては、図３に示すようにスプール１の直下に電極７を置き、ワイヤーを一定回転数で巻き戻した時に、ワイヤーが電極７に接触する回数を計測する方法を採用した。これによりワイヤーの食い込み等による巻きほぐれの不具合を評価するものである。今回の評価ではそれぞれの条件で２，０００ｍづつ巻き取ったスプールを５点用意し、２，０００ｍ巻きほぐした段階で１０回以上電極に接触したものを不良とした。
【００２０】
Figure 2004087536
表１に示すとおり、滑らかな斜面と中央部の巻き胴部との成す角度が１０〜６０度では良好な巻きほぐれ性が維持されるが、なす角を１０度未満、および６０度を超える値とすると一部に巻きほぐれ性が低下する例が見られ、８０度ではすべて巻きほぐれ性が悪化していた。１０度未満では端部のワイヤーが斜面を這い上がり、端部が乱れた状態になることが巻きほぐれ性悪化の原因と思われる。６０度を超えた場合にはワイヤーの食い込みによる巻きほぐれ性の悪化を防止できないためと思われる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボンディングワイヤー用スプールはワイヤーを巻き取るための巻胴部とその両端に設けられたフランジ部とからなり、巻き胴部が、フランジ隣接の巻き胴部と中央部の巻き胴部とが径が異なる同心円筒状であり、フランジ隣接の巻き胴部と中央部の巻き胴部とが滑らかな斜面にて一体化されており、フランジ隣接の巻き胴部の径が中央部の巻き胴部の径より大きく、フランジの径より小さく、かつ中央部の巻き胴部と上記滑らかな斜面との成す角度を１０〜６０度としている。この結果、ワイヤーは滑らかな斜面と中央巻き胴部とで形成される断面逆台形状の部分に巻き取られ、リードワイヤーはフランジ隣接の巻き胴部に巻き取られる。この結果、長尺巻を行ってもワイヤーが崩れることがなく、巻の両端部での食い込みを抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明例のスプールの半割断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大詳細図である。
【図３】巻きほぐれ性を評価する装置の概略図である。
【符号の説明】
１――――スプール
２――――フランジ
３――――中央部の巻き胴部
４――――滑らかな斜面
５――――フランジ隣接の巻き胴部
６――――角度
７――――電極
Ｄ１―――中央部の巻き胴部外径
Ｄ２―――フランジ隣接の巻き胴部の外径
Ｌ１―――中央部の巻き胴部の幅
Ｌ２―――フランジ隣接の巻き胴部の幅
Ｌ３―――スプールの幅

Claims (2)

  1. ワイヤーの巻き取り、巻きほぐしのために使用するボンディングワイヤー用スプールであり、ワイヤーを巻き取るための巻き胴部とその両端に設けられたフランジ部とからなり、巻き胴部が、フランジ隣接の巻き胴部と中央部の巻き胴部とが径が異なる同心円筒状であり、フランジ隣接の巻き胴部と中央部の巻き胴部とが滑らかな斜面にて一体化されており、フランジ隣接の巻き胴部の径が中央部の巻き胴部の径より大きく、フランジの径より小さく、かつ中央部の巻き胴部と上記滑らかな斜面との成す角度を１０〜６０度とすることを特徴とするボンディングワイヤー用スプール。
  2. 中央部の巻き胴部の外径を５０．３〜９０ｍｍとし、フランジ隣接の巻き胴部の外径をこれより３〜３０ｍｍ大きくすることを特徴とする請求項１記載のボンディングワイヤー用スプール。
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