JPH063769B2 - インダクタンス素子の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明はインダクタンス素子の形成方法特に超音波ボン
ディング装置を用いて絶縁巻線を巻回して形成するイン
ダクタンス素子の形成方法に関する。

(ロ)従来の技術 最近チップ部品の進歩に伴い、電子回路の混成集積回路
化が著しく発展して来た。混成集積回路は半導体集積回
路の他にその外付部品であるコンデンサ、抵抗、コイル
等を１パッケージに収容することにより、電子機器の部
品点数を大巾に低減でき且つ組立の簡素化や保守点検の
容易化が図れる利点を有する。

しかしインダクタンス素子に関しては小型チップ化が大
巾に遅れている状況にある。これは導体を巻回して形成
するコイルでは、チップ部品として基板に実装する場合
のハンダ・ディップにおいて導体を被覆する絶縁体の耐
熱性と導体と外部端子との接続に解決できない問題点が
残っているからである。

従来の小型インダクタンス素子としては第４図及び第５
図に示すものを挙げることができる（例えば特開昭５７
−９２８０７号公報参照）。第４図は磁性体、例えばド
ラム型コア(20)に巻線(21)を施し、巻線端末(22)(22)を
コア(20)の両端鍔部(23)(23)の端面に形成された銀電極
(24)(24)の表面に折り曲げた後、半田(25)(25)を介して
巻線端末、電極及びリード線(26)(26)を電気的に接続し
てなる小型インダクタンス素子である。第５図は、予じ
め鍔部(23)底面にリード線(26)(26)を突設したドラム型
コア(20)の巻回部に巻線(21)を施し、巻線端末(22)(22)
をそれぞれリード線(26)(26)に絡げて半田(25)(25)によ
り接続した小型インダクタンス素子である。いずれの小
型インダクタンス素子もリード線(26)(26)、半田(25)(2
5)を必要とし、チップ抵抗やチップコンデンサの様に小
型化できないのである。

そこで第６図に示すチップインダクタンス素子が特開昭
５９−４３５１３号公報に提案されている。第６図では
ドラム型コア(20)に巻線(21)を施し、コア(20)の鍔部(2
3)底面に離間した銀電極(24)(24)を設け、巻線端末を銀
電極(24)(24)表面まで折り曲げた後半田(25)(25)で銀電
極(24)(24)に接続されている。斯るチップインダクタン
ス素子は銀電極(24)(24)上の半田(25)(25)を用いて所望
の電極に固着される。

(ハ)発明が解決しようとする問題点 しかしながら上述した小型インダクタンス素子およびチ
ップインダクタンス素子では個別部品として個々に形成
した後、絶縁基板に必要個数だけ半田付けして組み込む
必要があるため、所望の値を有する小型インダクタンス
素子等を予じめ用意しておかなければならず組立上その
取扱いが極めて煩雑となる欠点があった。

また何種類もの値の異なる小型インダクタンス素子およ
びチップインダクタンス素子を準備する必要上、絶縁基
板に小型インダクタンス素子等を組込むことは却ってコ
ストアップとなる欠点もあつた。

(ニ)問題点を解決するための手段 本発明は斯点に鑑みてなされ、絶縁巻線を超音波ボンデ
ィング装置を用いて直接絶縁基板上に異なる値のインダ
クタンス素子を連続して形成することにより、従来の欠
点を完全に除去するものである。

(ホ)作用 本発明に依れば、絶縁巻線が直接導電路上に超音波ボン
ディングを行なえる点に着目し、超音波ボンディング装
置でボンディングワイヤーを巻回してインダクタンス素
子を直接形成し且つ複数個所に連続して複数のインダク
タンス素子を形成している。

(ヘ)実施例 本発明の一実施例を第１図(イ)乃至第１図(ト)を参照して
詳述する。

本発明の第１の工程は回路基板(1)上に複数の導電路
（２）（２′）（３）（３′）を形成し且つ第１の位置
および第２の位置に複数の巻枠体(4)(5)を配置すること
にある（第１図(イ)参照）。

回路基板(1)は支持基板として働き、セラミック基板、
ガラスエポキシ樹脂等より成るプリント基板、あるいは
表面をアルマイト処理したアルミニウム基板等を用い
る。斯る回路基板(1)上にはその一主面に全面に銅箔を
貼り付けた後、選択的に銅箔をエッチングして所望のパ
ターンの複数の導電路（２）（２′）（３）（３′）を
形成する。この導電路（２）（２′）（３）（３′）に
はインダクタンス素子の巻線を接続するパッドのみなら
ず、混成集積回路の形成に必要な導電路を同時に形成す
るのが望ましい。

巻枠体(4)(5)はインダクタンス素子を形成する絶縁巻線
を巻回させる役目を有し、形成するインダクタンス素子
のリアクタンスの値によりフェライト等の磁性体やプラ
スチック等の絶縁物を用いても良い。なお巻枠体(4)(5)
の形状は図示した筒状でも良いが、その他に棒状あるい
はＩ型形状でも良い。巻枠体(4)(5)は接着剤(6)により
導電路（２）（２′）（３）（３′）に近接した回路基
板(1)上に複数個固定配置されている。

本発明の第２の工程は超音波ボンディング装置を用いて
一方の巻枠体(4)を設けた第１の位置の一の導電路(2)上
に巻線(7)の一端を超音波ボンディングすることにある
（第１図(ロ)参照）。

本発明に用いる絶縁巻線は第２図に示す如く、５０〜８
００μφの銅細線(8)とその表面を被覆するウレタンあ
るいは弗化エチレンより成る絶縁被膜(9)で形成されて
いる。絶縁被膜(9)は銅細線(8)をウレタンあるいは弗化
エチレン溶液中を通して10〜５０μ厚（平均的には２０
μ厚）に付着され、インダクタンス素子を形成する各巻
線の絶縁をしている。

本発明に用いる超音波ボンディング装置は第３図に示す
如く、テーブル(10)、キャピラリチップ(11)、超音波振
動源(12)、クランプ(13)、リール(14)および絶縁巻線
(7)より構成されている。斯る超音波ボンディング装置
は既知のものであり、半導体装置の組立に広く利用され
ている。簡単に動作を説明すると、テーブル(10)上に載
置したトランジスタ等の電極にキャピラリチップ(11)の
中央の孔より導出されるボンディング細線の一端を２０
Ｋ〜６０ＫHzの超音波振動を与えて固着し、然る後キャ
ピラリチップ(11)を移動して他のリードにボンディング
細線の他端を超音波振動を与えて固着する様に作業す
る。本発明に用いる超音波ボンディング装置は斯る半導
体装置の組立に用いるものにいくつかの改良を加えてい
る。第１にリール(14)にはインダクタンス素子の形成の
ため絶縁巻線(7)が貯蔵されている。第２に超音波振動
源は半導体装置の組立用よりは若干パワーアップしてい
る。第３にテーブル(10)にはＸＹ軸移動装置(15)とＺ軸
移動装置(16)が設けられ、テーブル(10)をＸ・Ｙ・Ｚ方
向に自在に可動できる構造となっている。第４にテーブ
ル(10)は回転装置(17)が設けられ、テーブル(10)をＸＹ
の任意の座標を中心に回転できる。

本工程では斯上の超音波ボンディング装置のテーブル(1
0)上に回路基板(1)を真空の吸引力を利用して固定し、
一方の巻枠体(4)を設けた第１の位置の一の導電路(2)が
キャピラリチップ(11)の真下に来る様にテーブル(10)を
ＸＹ軸移動装置(15)で移動させる。続いてキャピラリチ
ップ(11)を下降してこの一の導電路(2)に絶縁巻線(7)の
一端を超音波振動により固着する。絶縁巻線(7)は断面
円形の銅細線を用いているので、導電路(2)との接点に
超音波振動のエネルギーが集中して絶縁被膜(9)が破れ
て銅細線が露出される。そして銅細線と銅の導電路(2)
との同一材料の結合により超音波ボンディングが実現で
きる。

本発明の第３の工程は回路基板(1)を回転させて絶縁巻
線(7)を一方の巻枠体(4)に巻回させることにある（第１
図(ハ)参照）。

本工程では一方の巻枠体(4)に所定のターン数だけ絶縁
巻線(7)を巻回し、所望の値の第１のインダクタンス素
子を形成できる。前工程で絶縁巻線(7)の一端は一の導
電路(2)に固着されているので、ＸＹ軸移動装置(15)に
より回路基板(1)を移動して巻枠体(4)に絶縁巻線(7)が
からむ様にする。続いてＸＹ軸移動装置(15)を用いて巻
枠体(4)の中心あるいは中心近傍の回転の中心が設定さ
れる様に移動する。然る後超音波ボンディング装置の回
転装置(17)を作動させて巻枠体(4)を回転させてリール
(14)より給送される絶縁巻線(7)を巻枠体(4)に均一に所
定のターン数だけ巻回する。なお巻枠体(4)に均一な厚
みに絶縁巻線(7)を巻回するためにＺ軸移動装置(16)を
用いてテーブルを上下動させて巻枠体(4)の位置を上下
動させることにより均一な巻回を実現できる。更に本発
明では巻枠体(4)を回転させることにより絶縁巻線(7)を
一定の張力で巻回でき、且つターン数が多くても全く任
意に設定できる。

本発明で秀れた点は巻枠体(4)としてＥ型のものでもＩ
型のものでも絶縁巻線(7)を巻回できることにある。即
ちＩ型の巻枠体(4)においてはキャピラリチップ(11)の
高さをＩ型の巻枠体(4)に対応する様に配置すれば良い
からである。またＥ型のコアではキャピラリチップ(11)
をＥ型のすき間に配置すれば良いからである。

本発明の第４の工程は絶縁巻線(7)の他端を一方の巻枠
体(4)を設けた第１の位置の他の導電路(2′)に超音波ボ
ンディングすることにある（第１図(ニ)参照）。

本工程では超音波ボンディング装置のテーブル(10)をＸ
Ｙ軸移動装置(15)で移動させ、キャピラリチップ(11)を
一方の巻枠体(4)を設けた第１の位置の他の導電路
（２′）上に持って来る。続いてキャピラリチップ(11)
を下降させてこの他の導電路（２′）と当接させて超音
波振動を加え、絶縁巻線(7)の他端を超音波ボンディン
グする。なお絶縁巻線(7)はキャピラリチップ(11)の上
昇時にカッター等を用いて切断する。

本工程に於いて第１のインダクタンス素子を完成する。

本発明の第５の工程は連続してテーブル(10)を移動して
他の巻枠体(5)を設けた第２の位置の一の導電路(3)上に
絶縁巻線(7)の一端を超音波ボンディングすることにあ
る（第１図(ホ)参照）。

本工程では超音波ボンディング装置のテーブル(10)をＸ
Ｙ軸移動装置(15)で移動し、他の巻枠体(5)を設けた第
２の位置の一の導電路(3)上にキャピラリチップ(11)が
来るようにする。続いてキャピラリチップ(11)を下降さ
せてこの導電路(3)に絶縁巻線(7)の一端を超音波振動に
より固着する。

本工程の特徴は第１のインダクタンス素子を完成した後
直ちに連続して本工程に入ることである。これにより複
数のインダクタンス素子を連続して形成できるのであ
る。

本発明の第６の工程は、回路基板(1)を回転させて絶縁
巻線(7)を他の巻枠体(5)に巻回させることにある（第１
図(ヘ)参照）。

本工程では前述した第３の工程と同様に他の巻枠体(5)
に第３の工程のターン数とは異なるターン数だけ絶縁巻
線(7)を巻回し、第１のインダクタンス素子と異なる値
の第２のインダクタンス素子を形成できる。

本工程での特徴は回路基板(1)の回転数を制御すること
により第２のインダクタンス素子のリアクタンス値を自
由に設定できる点にあ。これによりリアクタンス値の異
なる複数のインダクタンス素子を全く任意に連続して形
成できるのである。

本発明の第７の工程は絶縁巻線(7)の他端を他の巻枠体
(5)を設けた第２の位置の他の導電路（３′）上に持っ
て来る。続いてキャピラリチップ(11)を下降させてこの
他の導電路（３′）に超音波ボンディングすることにあ
る（第１図(ト)参照）。

本工程では前述した第４の工程と同様に、超音波ボンデ
ィング装置のテーブル(10)をＸＹ軸移動装置(15)で移動
させ、キャピラリチップ(11)を第２の位置の他の導電路
（３′）上に持って来る。続いてキャピラリチップ(11)
を上降させてこの他の導電路（３′）と当接させて超音
波振動を加え、絶縁巻線(7)の他端を超音波ボンディン
グする。なお、絶縁巻線(7)はキャピラリチップ(11)上
昇時に切断する。

本工程に於いて第２のインダクタンス素子を完成する。

以上に詳述した如く本発明に依れば超音波ボンディング
装置のテーブル(10)の移動により複数のインダクタンス
素子を連続して回路基板(1)の所望の位置に形成できる
ことが明らかである。またテーブル(10)の回転装置(17)
の制御により回路上必要な値のインダクタンス素子を全
く任意の順番で回路基板(1)上に形成できる。

(ト)発明の効果 本発明の第１の効果はインダクタンス素子を回路基板
(1)上の任意の位置に連続して形成できることにある。
即ち超音波ボンディング装置のテーブル(10)をＸＹ軸移
動装置(15)で移動させて所定の位置を選択しインダクタ
ンス素子の形成工程を繰り返せば良い。この結果回路基
板(1)の上に回路構成上必要なインダクタンス素子を直
接に形成できるのである。

本発明の第２の効果はインダクタンス素子を任意の値に
設定できることにある。即ち各インダクタンス素子の形
成工程に於いて絶縁巻線(7)のターン数をプログラムす
れば良い。この結果多種のインダクタンスを必要とする
チューナー回路等ではきわめて利用価値が高い。

本発明の第３の効果はインダクタンス素子の形成工程で
加熱工程を不要としたことにある。即ち本発明では絶縁
巻線(7)と導電路（２）（２′）（３）（３′）との接
続を超音波ボンディングで行うので、加熱により絶縁被
膜(9)が溶けてレアシュートを発生することが皆無とな
る。

本発明の第４の効果は超音波ボンディング装置にパター
ン認識およびプログラム可能なメモリを付加することに
よってインダクタンス素子を自動的に形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図(イ)乃至第１図(ト)は本発明に依るインダクタンス
素子の形成方法を説明する断面図、第２図は本発明に用
いる絶縁巻線を説明する断面図、第３図は本発明に用い
る超音波ボンディング装置を説明するブロツク図、第４
図乃至第６図は従来の小型インダクタンス素子およびチ
ップインダクタンス素子を説明する断面図である。 主な図番の説明 (1)は回路基板、（２）（２′）（３）（３′）は導電
路、(4)(5)は巻枠体、(7)は絶縁巻線、(11)はキャピラ
リチップ、(14)はリール、(17)は回転装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波ボンディング装置のリールに金属細
   線の表面を絶縁膜で被覆した絶縁巻線を内蔵し、該絶縁
   巻線の一端を回路基板上に設けた一の導電路に超音波ボ
   ンディングして、前記絶縁膜を破り前記金属細線と前記
   一の導電路とを接続後、前記リールより前記絶縁巻線を
   給送して巻回しインダクタンス素子を形成した後、前記
   絶縁巻線の他端を前記回路基板上の他の導電路に超音波
   ボンディングすることにより、前記絶縁膜を破り前記金
   属細線と前記他の導電路とを接続し、回路基板上に直接
   組み込まれるインダクタンス素子の形成方法に於いて、
   前記インダクタンス素子を前記回路基板上に複数個順次
   連続して形成するとともに、前記インダクタンス素子の
   前記絶縁巻線のターン数を異ならしめて複数の値を有す
   るインダクタンス素子を得られるようにすることを特徴
   としたインダクタンス素子の形成方法。