JP3139341B2 - キャピラリツールの形状選定方法 - Google Patents

キャピラリツールの形状選定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤボンディン
グ装置において用いられるキャピラリツールの形状選定
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ワイヤボンディング装置において、内部
にワイヤを挿通し、下端部が下側に向かって細くなる円
錐状の形状を有するキャピラリツールが用いられる。こ
のキャピラリツールには、一様の円錐状の傾斜面を有す
る標準タイプを呼ばれるものと、一定の傾斜面からさら
に細く内側に削り込まれたボトルと呼ばれる部分を有す
るボトルネックと称されるものとがある。
【0003】ここで、標準タイプのものは、一様の円錐
形状を有するので、強度が大きく長い寿命を有するとい
う長所がある。しかし、一様の傾斜面を有するので、狭
ピッチでワイヤボンディングが行われる場合、隣接する
ワイヤに傾斜面が触れてしまうことがあり、狭ピッチの
ボンディングには不向きであるという短所がある。
【0004】一方、ボトルネックタイプのキャピラリツ
ールは、下端部が細くなっているので、細い下端部が隣
接するワイヤに触れにくく、狭ピッチのワイヤボンディ
ングに適するという長所がある。しかし、下端部が細く
なっているので、強度が低く寿命が短いという短所があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】さて従来、キャピラリ
ツールのタイプ及びその傾斜面の傾き角を決定するにつ
いては、隣接するワイヤの高さ、ピッチ等を考慮し、キ
ャピラリツールのタイプを標準タイプあるいはボトルネ
ックタイプにするかという点や、傾斜面の傾き角をどう
するかという点について、経験に基いて試作を行い、試
作したキャピラリツールでテスト的にワイヤボンディン
グを行ってみて、不良点があれば再度試作を行うという
ように、試行錯誤をくり返していた。
【0006】しかしながら、このようにすると、繰り返
し、試作、実験を行わなければならず決定に長時間を要
するし、決定したキャピラリツールの形状が必ずしも最
適のものとなるとは限らないという問題点があった。
【0007】そこで本発明は、短時間で最適のキャピラ
リツールの形状を決定できるキャピラリツールの形状選
定方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のキャピラリツー
ルの形状選定方法は、ボンディングに用いるワイヤの形
状情報を取得するステップと、隣接するワイヤ間のピッ
チを取得するステップと、隣接するワイヤが最も接近し
た際の頂点の位置を考慮してキャピラリツールの傾斜面
がこの頂点に触れないようにキャピラリツールの傾斜面
の傾き角又はこの傾き角の関数値を演算により求めるス
テップと、求めた傾き角又はこの傾き角の関数値が標準
タイプの傾き角以上の傾き角を示すものであるときキャ
ピラリツールの形状を標準タイプとなし、求めた傾き角
又はこの傾き角の関数値が標準タイプの傾き角未満の傾
き角を示すものであるときキャピラリツールの形状を求
めた傾き角を有するボトルネックタイプとするステップ
を有する。
【0009】上記構成により、ワイヤの形状情報が取得
され、隣接するワイヤ間のピッチが得られる。そして、
隣接するワイヤの頂点が最も接近し得る頂点の位置を考
慮し、この頂点の位置にキャピラリツールの傾斜面が触
れないようにキャピラリツールの傾き角が演算により求
められる。
【0010】そして、求めた傾き角が標準タイプのキャ
ピラリツールの傾き角以上であるとき、標準タイプのキ
ャピラリツールが選定される。一方、標準タイプのキャ
ピラリツールの傾き角よりも求めた傾き角が小さけれ
ば、求めた傾き角を有するボトルネックタイプのキャピ
ラリツールが選定される。ここで、この選定には、試作
や実験等の試行錯誤を要しない。
【0011】
【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら、本発明
の実施の形態を説明する。
【0012】図1は、本発明の一実施の形態における形
状選定装置のブロック図である。図1において、1はキ
ーボード又はマウスなどからなりワイヤの形状情報やピ
ッチなどを作業者が入力するための入力部、2は選定さ
れたキャピラリツールのタイプや形状情報を表示するた
めの表示部、3は図5に示すように、ワイヤのワイヤ径
Gに対し、適切なツール下端面半径Tr及びボール高さ
Bhが予め格納されたテーブル4などを有する記憶部、
5は記憶部3などを参照しながら、後述する演算を行っ
てキャピラリツールの形状を決定する演算部である。
【0013】図2では、キャピラリツールのタイプを説
明するため、キャピラリツールを下方から見た外観を示
している。図2(a)には標準タイプ、図2(b)には
ボトルネックタイプのキャピラリツールを表示してい
る。
【0014】図2(a)において、6は円筒状の本体で
あり、本体6の内部の中心にはワイヤを挿通するための
ワイヤ挿通孔7が開けてある。Bは本体6の先端部に形
成され、一定の傾きで先端に向けて細くなる円錐状の傾
斜面である。
【0015】一方、ボトルネックタイプでは、図2
(b)に示すように、本体8の中心にワイヤ挿通孔9が
形成され、本体8から円錐状の基端部側傾斜面10が形
成され、さらに基端部側傾斜面10より先端部には基端
部側傾斜面10よりも細く内側に削られた傾斜面Bを有
するボトルが設けられている。
【0016】図2(b)に示すようなボトルネックタイ
プのキャピラリツールでは、図3に示すように、隣接す
るワイヤ12に対し今回ボンディングするワイヤ14が
狭いピッチPでボンディングされるとき、基端部側傾斜
面10よりもボトルの傾斜面Bは内側より(ワイヤ14
側)に位置しているので、隣接するワイヤ12に傾斜面
Bが触れないようにすることができる。なお、11はボ
ンディング面、13は隣接するワイヤ12の下端部に形
成されたボール、15は今回ボンディングされるワイヤ
14のボール、BThはボトル高さである。
【0017】即ち、上述したように、ボトルネックタイ
プのキャピラリツールは狭ピッチのワイヤボンディング
に適するのであるが、その一方で、ボトルの部分が細く
なっているだけ強度が小さく寿命が短いという欠点があ
る。
【0018】次に図4を参照しながら、本実施の形態に
おいて用いる位置寸法等について説明する。図4では、
隣接するワイヤ12に関するワイヤ12が済み、その次
にワイヤ14のボンディングを行う際の位置関係を示し
ている。
【0019】ここで、ワイヤ14の中心に縦軸Yを設
け、ボンディング面11上に横軸Xを設定し、縦軸Y、
横軸Xの交点を原点0とする。
【0020】さて、ボンディングを行う前にワイヤ14
のワイヤ径Gは既知であり、ワイヤGが得られれば、テ
ーブル4からツール下端面半径Tr、ボール15が潰れ
たときのボール高さBhを決定できる。
【0021】また傾斜面Bのエッジ点A(AX,AY)
のX座標AX(=Tr)、Y座標AY(=Bh)につい
ても定めることができるので、傾斜面Bはエッジ点Aを
通る直線群のうち傾きM(即ち傾き角θ)を定めれば一
意に決定できる。
【0022】さて隣接するワイヤ12について、理想位
置にあるとき、その頂点C(CX,CY)は、CX=H
(Hはループ高さ)、CY=P(Pはピッチ)にある。
ここで、ワイヤボンディングを行うについて、ループ高
さH、ピッチPは、既知のものであるから、頂点Cにつ
いてもその位置を決定できる。
【0023】ところが、隣接するワイヤ12は、鎖線で
示すように、ボンディング動作のばらつきにより、傾斜
面B側に内傾して隣接するワイヤ12の頂点がより傾斜
面Bに近い最接近頂点D(DX,DY)となることがあ
る。このとき、隣接するワイヤ12の頂点について、Y
方向に許容値a、X方向に許容値b(a,bはいずれも
整数)を導入すれば、最接近頂点Dについても、DX=
CX−b,DY=CY+aから位置を決定できる。さら
に、安定値rを導入し、最接近頂点DからY軸側に距離
rだけ離れた位置を傾斜面Bが通過するものとする。そ
して、以上のように導入した許容値a,b及び安全値r
を規定値として定めておく。
【0024】以上の前提をふまえ、以下図6〜図8を参
照しながら、本実施の形態のキャピラリツールの形状選
定方法の各プロセスを具体的に説明する。ここで、図6
〜図8は、本発明の一実施の形態におけるキャピラリツ
ールの形状選定方法のフローチャートである。なお本実
施の形態では、傾き角が20度と30度の標準タイプの
キャピラリツールと、傾き角が任意のボトルネックタイ
プのキャピラリツールを選定候補にしている。
【0025】まず図6のステップ1にて、演算部5は、
許容値a、b及び安全値rを規定値として取得し、記憶
部3に格納する。次に、表示部2に入力のためのメッセ
ージを表示し、作業者がワイヤ径G、ループ高さH及び
ピッチPを入力するのを待つ(ステップ2)。勿論、こ
れらの情報は、ワイヤボンディングの条件設定テーブル
から自動的に取得するようにしてもよい。
【0026】そして、演算部5は、ワイヤ径Gを取得す
ると、テーブル4を参照してワイヤ径Gに適合するツー
ル下端面半径Tr、ボール高さBhを得て、記憶部3に
格納する(ステップ3)。
【0027】次に、演算部5は、ステップ4にて、図7
に示す演算を行い傾き角θを算出し、ステップ5にて、
求めた傾き角θに基いて図8に示す選定要領により、キ
ャピラリツールのタイプ等を選定し、結果を図9のよう
に表示部2に表示する。
【0028】ステップ4における傾き角θの算出は、次
のように行われる。即ち、図7のステップ41にて、エ
ッジ点AのX座標AX=Tr,Y座標AY=Bhとす
る。また最接近頂点DのX座標DX=P−b,Y座標D
Y=H+aとする(ステップ42)。
【0029】そして次の(数1)により傾きMを求める
(ステップ43)。
【0030】
【数1】
【0031】さらに傾き角θ=tan-1(1/M)とす
る(ステップ44)。ステップ5のツール選定は、次の
ように行う。ステップ4において求めた傾き角θが30
度以上であれば(ステップ51)、傾き角30度の標準
タイプを選定する(ステップ53)。また、傾き角θが
30度未満20度以上であれば(ステップ51、5
2)、傾き角20度の標準タイプを選定する(ステップ
54)。一方、傾き角θが20度未満であれば(ステッ
プ51、52)、求めた傾き角θのボトルネックタイプ
を選定し(ステップ55)、ボトル高さBTh=H+a
+r−Bhとする(ステップ56)。
【0032】このように、傾斜角θにあわせて極力大き
い傾斜角を有する標準タイプを選定することにより、隣
接するワイヤに接触せず太く寿命の長いキャピラリツー
ルが選ばれる。また、狭ピッチのワイヤボンディングが
行われ、ボトルネックタイプとせざるを得ない場合で
も、傾き角を許され得る範囲で大きく最適化して、単に
狭ピッチ化に対応するのみならず出来るだけキャピラリ
ツールの寿命を延ばすことができる。
【0033】
【発明の効果】本発明のキャピラリツールの形状選定方
法は、ボンディングに用いるワイヤの形状情報を取得す
るステップと、隣接するワイヤ間のピッチを取得するス
テップと、隣接するワイヤが最も接近した際の頂点の位
置を考慮してキャピラリツールの傾斜面がこの頂点に触
れないようにキャピラリツールの傾斜面の傾き角又はこ
の傾き角の関数値を演算により求めるステップと、求め
た傾き角又はこの傾き角の関数値が標準タイプの傾き角
以上の傾き角を示すものであるときキャピラリツールの
形状を標準タイプとなし、求めた傾き角又はこの傾き角
の関数値が標準タイプの傾き角未満の傾き角を示すもの
であるときキャピラリツールの形状を求めた傾き角を有
するボトルネックタイプとするステップを有するので、
試行錯誤を経ることなく演算により、最適なキャピラリ
ツールの形状を選定でき、短時間に処理を完了すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における形状選定装置の
ブロック図
【図2】(a)本発明の一実施の形態におけるキャピラ
リツールの斜視図 (b)本発明の一実施の形態におけるキャピラリツール
の斜視図
【図3】本発明の一実施の形態におけるキャピラリツー
ルの側面図
【図4】本発明の一実施の形態におけるキャピラリツー
ルの拡大図
【図5】本発明の一実施の形態におけるテーブルの説明
【図6】本発明の一実施の形態におけるキャピラリツー
ルの形状選定方法のフローチャート
【図7】本発明の一実施の形態におけるキャピラリツー
ルの形状選定方法のフローチャート
【図8】本発明の一実施の形態におけるキャピラリツー
ルの形状選定方法のフローチャート
【図9】本発明の一実施の形態における表示例図
【符号の説明】
14 ワイヤ θ 傾き角

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボンディングに用いるワイヤの形状情報を
    取得するステップと、 隣接するワイヤ間のピッチを取得するステップと、 隣接するワイヤが最も接近した際の頂点の位置を考慮し
    てキャピラリツールの傾斜面がこの頂点に触れないよう
    にキャピラリツールの傾斜面の傾き角又はこの傾き角の
    関数値を演算により求めるステップと、 求めた傾き角又はこの傾き角の関数値が標準タイプの傾
    き角以上の傾き角を示すものであるときキャピラリツー
    ルの形状を標準タイプとなし、求めた傾き角又はこの傾
    き角の関数値が標準タイプの傾き角未満の傾き角を示す
    ものであるときキャピラリツールの形状を求めた傾き角
    を有するボトルネックタイプとするステップを有するこ
    とを特徴とするキャピラリツールの形状選定方法。
  2. 【請求項2】前記ワイヤの形状情報には、ワイヤ径、ル
    ープ高さが含まれることを特徴とする請求項1記載のキ
    ャピラリツールの形状選定方法。
  3. 【請求項3】キャピラリツールの傾斜面が、隣接するワ
    イヤが最も接近した際の頂点から一定距離だけ離れた点
    を通過するように、傾き角又は傾き角の関数値が求めら
    れることを特徴とする請求項1記載のキャピラリツール
    の形状選定方法。
  4. 【請求項4】標準タイプとして、複数種類の傾き角を有
    するキャピラリツールが選択候補に含められ、且つ前記
    複数種類の傾き角と、求めた傾き角又はこの傾き角の関
    数値が示す傾き角とを比較して、できるだけ大きな傾き
    角を有する標準タイプが選択されることを特徴とする請
    求項1記載のキャピラリツールの形状選定方法。
  5. 【請求項5】ボトルネックタイプが選択されたとき、ボ
    トル高さが演算により決定されることを特徴とする請求
    項1記載のキャピラリツールの形状選定方法。
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