JPH1092863A - ボンディング装置用ワイヤクランパ - Google Patents

ボンディング装置用ワイヤクランパ

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JPH1092863A
JPH1092863A JP8265164A JP26516496A JPH1092863A JP H1092863 A JPH1092863 A JP H1092863A JP 8265164 A JP8265164 A JP 8265164A JP 26516496 A JP26516496 A JP 26516496A JP H1092863 A JPH1092863 A JP H1092863A
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JP
Japan
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clamp
pieces
clamp pieces
giant magnetostrictive
wire
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JP8265164A
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English (en)
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Yoshiharu Nakatomi
芳春 中富
Yasuhiro Matsui
康浩 松井
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Moritex Corp
Nidec Tosok Corp
Original Assignee
Moritex Corp
Tosok Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プッシュプルソレノイドで駆動する方式、ボ
イスコイル系リニアモータで駆動する方式、圧電素子で
駆動する方式の欠点を全て解消したボンディグ装置用ワ
イヤクランパを提供する。 【課題手段】 クランプ片2a,2bは、基端部4の内
側に形成された略コ字状の連結枠5により一体化され、
この連結枠5は、両クランプ片2a,2bに沿った方向
に延在し一端部が各クランプ片2a,2bの基端部4に
結合された一対の対向部5a,5bと、この対向部5
a,5bの他端部間に架橋された架橋部5cとを一体的
に有している。また、前記基端部4の外側には、ベース
部7が一体的に設けられ、ベース部7と前記対向部5
a,5b間には、この空間部8に連なるスリット9a,
9bが設けられている。空間部8内には、超磁歪アクチ
ュエータ10が収容配置されており、この超磁歪アクチ
ュエータ10は超磁歪合金を駆動源とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程の
一工程であるワイヤボンディング工程の終了後に、ワイ
ヤをボンディング点から引き千切る際にワイヤを挟持す
るボンディグ装置用ワイヤクランパに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程中のワイヤボンディング
工程は、図10に示すような方法で行われている。すな
わち、スプール50から繰り出した金、アルミ等の金属
細線であるワイヤ51を、ガイド52、ワイヤクランパ
53、キャピラリ54を通し、ワイヤ51の先端部をキ
ャピラリ54の先端から所定だけ突出させておき、ワイ
ヤ51の当該先端部をトーチ等でボール状にする。しか
る後に、キャピラリ54を降下させ、当該ボールをリー
ドフレームをのアイランド55上に固着されている半導
体素子56の電極57上に押し付けてボンディング(第
1ボンディング)する。次いで、キャピラリ54を移動
させその先端から突出しているワイヤ部分を外部リード
端子58のボンディング点59にボンディング(第2ボ
ンディング)した後、キャピラリ54を上昇させる。ワ
イヤクランパ53はキャピラリ54に固定されているの
で、該キャピラリ54と同時に上昇し、所定長上昇した
時点でワイヤクランパ53を閉じて、該ワイヤクランパ
53に設けられている一対のクランプ片53a,53b
間にワイヤ51をクランプする。これにより、ワイヤ5
1は第2ボンディング点直上で引き千切られ、当該部位
におけるワイヤボンディング作業が終了する。
【0003】従来、このワイヤボンディング作業に用い
られているワイヤクランパ53としては、両クランプ片
53a,53bをプッシュプルソレノイドで駆動する方
式、ボイスコイル系リニアモータで駆動する方式、圧電
素子で駆動する方式のものが用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プッシ
ュプルソレノイドで駆動する方式のワイヤクランパにあ
っては、応答速度が遅くボンディング作業の高速化には
限界があり、クランプ圧の微調整が困難であって、構造
が複雑となるという欠点を有する。また、ボイスコイル
系リニアモータで駆動する方式のものにあっては、同様
に構造が複雑となるとともに、その全体が大型化してし
まう。一方、圧電素子で駆動する方式のものにあって
は、小型化が可能となる反面、素子の材料を積層構造と
するため製作費が高く、駆動に高電圧を必要としこれら
に起因して破損率が高く且つ寿命が短く、さらには駆動
用電源回路が複雑となる等の欠点を有する。
【0005】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、従来の各方式における欠点を全て
解消したボンディグ装置用ワイヤクランパを提供するこ
とを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項1記載の発明にあっては、一対のクランプ片を
有し、この一対のクランプ片を駆動してその先端部間に
て、半導体素子の電極上にボンディグされるワイヤを挟
持するボンディグ装置用ワイヤクランパにおいて、超磁
歪合金と磁界形成手段とを設け、該磁界形成手段の磁界
形成に伴う前記超磁歪合金の変形により、前記一対のク
ランプ片の少なくとも一方を駆動するようにしてある。
かかる構成において、磁界形成手段により磁界を形成す
ると、超磁歪合金は磁界の中で磁界方向と平行に伸びる
正磁歪と反対に縮む負磁歪とのいずれかにより変形す
る。これによりクランプ片が駆動されて、その先端部間
にてワイヤを挟持することが可能となる。
【0007】また、請求項2記載の発明にあっては、前
記一対のクランプ片をその基端部にて一体化し、この一
体化された基端部に、前記一対のクランプ片に沿った方
向への押圧に伴って該クランプ片を駆動させる入力部と
該入力部に隣接する空間部とを形成するとともに、該空
間部内に、伸長変形に伴って前記入力部を前記方向へ押
圧するように前記超磁歪合金を収容配置してある。かか
る構成において、磁界を形成すると、この超磁歪合金は
磁界の中で磁界方向と平行に伸びる正磁歪により伸長変
形する。すると、この伸長変形した超磁歪合金により入
力部がクランプ片に沿った方向に押圧され、これにより
クランプ片が駆動されて、その先端部間にてワイヤを挟
持することが可能となる。また、一対のクランプ片は、
その基端部にて一体化されていることから、両者の先端
部にずれが生じにくく、所定の部位にて適性にワイヤを
クランプすることができる。
【0008】また、請求項3記載の発明にあっては、前
記一対のクランプ片をその基端部にて一体化するととも
に、該基端部に、前記一対のクランプ片に沿った方向に
延在しこれと交差する方向への押圧に伴って前記クラン
プ片を駆動させる一対の入力片を延設し、該一対の入力
片を伸長変形に伴って前記方向へ押圧するように前記超
磁歪合金を配置してある。つまり、この発明において
は、入力片を介してクランプ片が駆動することから、入
力片の長さにより超磁歪合金から発生する力を増大させ
て、十分なクランプ圧を発生させることができる。
【0009】また、請求項4記載の発明にあっては、前
記一対のクランプ片をその基端部にて一体化し、この一
体化した部位よりも先端部側に、圧接されて前記クラン
プ片を駆動させる同一角度からなる一対のテーパー面を
有する空間部を設け、該空間部内に、伸長変形に伴って
前記テーパー面に圧接するように前記超磁歪合金を収容
配置してある。つまり、この発明においては、一対のテ
ーパー面への圧接に伴ってクランプ片が駆動される構成
であることから、磁界を形成するに必要な電流の調整の
みならず、テーパー面の角度によっても、クランプ片の
動作速度を設定することが可能となる。
【0010】また、請求項5記載の発明にあっては、一
方のクランプ片には支点突起部を設け他方のクランプ片
には前記支点突起部を支持する支点突起部支持面を設
け、前記支点突起部を支点として前記先端部間を開閉可
能とし、各クランプ片の基端部に、当該クランプ片に沿
った方向に延在しこれと交差する方向への押圧に伴って
前記クランプ片を駆動させる入力片を延設するととも
に、該入力片を伸長変形に伴って前記方向へ押圧するよ
うに前記超磁歪合金を配置してある。また、請求項6記
載の発明にあっては、一方のクランプ片には支点突起部
を設け他方のクランプ片には前記支点突起部を支持する
支点突起部支持面を設け、前記支点突起部を支点として
前記先端部間を開閉可能とし、両クランプ片の基端部に
は、同一角度からなり圧接されて前記クランプ片を駆動
させるテーパー面を各々設けるとともに、両クランプ片
とは別体に、伸長変形に伴って該テーパー面に圧接する
ように前記超磁歪合金を配置したてある。さらに、請求
項7記載の発明にあっては、前記一対のクランプ片をそ
の基端部にて連結部材を介して結合するとともに、該基
端部に各クランプ片に沿った方向に延在しこれと交差す
る方向への押圧に伴って両クランプ片を駆動させる一対
の入力片を延設し、該入力片を伸長変形に伴って前記方
向へ押圧するように前記超磁歪合金を配置してある。
【0011】これら、請求項5から7に記載の発明にあ
っては、両クランプ片が別体であることから、一方のク
ランプ片に不具合が生じた場合には、当該不具合が生じ
たクランプ片のみを交換するのみにより、引き続き使用
可能となる。また、請求項6記載の発明においては、超
磁歪合金もクランプ片とは別体で配置させれていること
から、超磁歪合金や磁界形成手段を構成するコイルに不
具合が生じた際には、これを交換することにより、迅速
に対応が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
に従って説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態
を示すものであり、ボンディグ装置用ワイヤクランパ1
は、一対の略平行な長尺状のクランプ片2a,2bを有
しており、両クランプ片2a,2bの先端であって相対
向する部位には、セラミック製の挟持子3a,3bが取
り付けられている。両クランプ片2a,2bは、基端部
4の内側に形成された略コ字状の連結枠5により一体化
され、この連結枠5は、両クランプ片2a,2bに沿っ
た方向に延在し一端部が各クランプ片2a,2bの基端
部4に結合された一対の対向部5a,5bと、この対向
部5a,5bの他端部間に架橋され、本実施の形態にお
ける入力部である架橋部5cとを一体的に有している。
【0013】また、前記基端部4の外側には、ベース部
7が一体的に設けられている。該ベース部7には、前記
架橋部5cに隣接して矩形状の空間部8が設けられてお
り、また、ベース部7と前記対向部5a,5b間には、
この空間部8に連なるスリット9a,9bが設けられて
いる。ベース部7には、空間部8の端部近傍に両クラン
プ片2a,2bに対し直交する方向のスリット28と該
スリット28に連なる矩形状の窓部40とが形成されて
おり、これにより該窓部40と空間部8適宜撓み変形す
ることが可能な可撓部30が形成されている。さらにベ
ース部7には、その端面から窓部40に至るクランプ圧
調整ねじ6が螺合されており、該クランプ圧調整ねじ6
の先端部は、前記可撓部30に当接している。すなわ
ち、この第1の実施の形態においては、両クランプ片2
a,2bからベース部7までが、所定の金属を用いて一
体的に形成されており、また、前記連結枠5は、両クラ
ンプ片2a,2bの先端部を閉方向に弾持している。
【0014】前記空間部8内には、超磁歪アクチュエー
タ10が収容配置されている。この超磁歪アクチュエー
タ10は、図2に示すように、筒状のハウジング11を
有し、該ハウジング11の内部には、超磁歪合金17と
該超磁歪合金17に巻装されたコイル18とが収容され
ている。このコイル18の端部は、図外の電流供給部に
接続されており、前記超磁歪合金17はハウジング11
の中心部に位置しているとともに、その両端部17a,
17bはハウジング11の外部に突出している。
【0015】この超磁歪合金17は、ダイヤモンドカッ
ター、放電加工ないしはマルチワイヤソー加工等によっ
て、超磁歪合金インゴットから0.5〜3.0mm角×
5.0〜20.0mm長の極細角棒(望ましくは、0.
8〜1.2mm角×8.0〜12.0mm長の角棒)を
切り出して製作したものである。また、このアクチュエ
ータ10の出力は、例えば1.0mm角×10.0mm
長の角棒使用の場合、最大2.0kgfの力を発生する
性能を有する。超磁歪合金17の組成は、希土類元素R
と鉄Feの原子比で1:2(RFe2)であり、例えば
TbFe2,DyFe2,SmFe2,HoFe2,ErF
e2である。また、好ましい組成はTb0.3Dy0.7Fe2
であり、さらに好ましい組成はTb.27Dy0.73Fe1.9
であり、磁歪率≧2,000ppmである。
【0016】かかる超磁歪アクチュエータ10は、前記
空間部8内に収容されて適宜の固定手段により固定され
ているとともに、超磁歪合金17の両端部17a,17
bは前記架橋部5cと可撓部30の長手方向における中
央部に各々接着されている。
【0017】以上の構成にかかる本実施の形態におい
て、このボンディング装置用クランパ1は、ベース部7
にて、キャピラリ54(図8参照)を取り付けている本
体に固定されて、半導体製造工程中のワイヤボンディン
グ工程において使用される。そして、所定の電流をコイ
ル18に供給すると、このコイル18により形成される
磁界中において超磁歪合金17が伸長変形する。これに
より、架橋部5cの中央が押圧されて、この架橋部5c
からの押圧力は両対向部5a,5bを介して、基端部4
において両クランプ片2a,2bの内側から作用する。
その結果、両クランプ片2a,2bが、外側に押し広げ
られ、先端部の挟持子3a,3bが相互に離間する開方
向に駆動される。したがって、この状態においては、両
挟持子3a,3bに介挿されるワイヤ51(図8参照)
は、クランプされることなく自在に両挟持子3a,3b
にて移動することが可能である。
【0018】そして、ワイヤ51を前記第2ボンディン
グ点直上で引き千切るに際して、電流端子19からの電
流の供給を停止すると、超磁歪合金17は、磁界の消失
に伴って収縮する。これにより、架橋部5cに対する押
圧が解除されて、基端部4において両クランプ片2a,
2bの内側から作用していた力が消失し、両クランプ片
2a,2bは連結枠5の復元力等により、先端部を閉方
向に動作させ、これにより両挟持子3a,3b間が閉じ
る。
【0019】また、超磁歪合金17の両端部17a,1
7bは、架橋部5cと可撓部30とに結合されているこ
とから、架橋部5cには超磁歪合金17の収縮に伴って
力が引張力として作用する。したがって、両クランプ片
2a,2bの先端部は、前記復元力と前記引張力とによ
り閉方向に動作し、両挟持子3a,3b間にワイヤ51
が挟持される。したがって、キャピラリ54を上昇させ
つつ、両挟持子3a,3b間にワイヤ51を挟持するこ
とにより、ワイヤ51は第2ボンディング点直上で引き
千切られ、当該部位におけるワイヤボンディング作業が
終了する。
【0020】ここで、一対のクランプ片2a,2bは、
その基端部にて一体化されていることから、先端部間の
寸法に誤差が生じにくく、精度よく両挟持子3a,3b
を合致させてワイヤ51を確実にクランプすることがで
きる。また、クランプ圧調整ねじ6を螺進及び螺退させ
ることにより、両挟持子3a,3b間にワイヤ51が挟
持された際の圧力であるクランプ圧を調整することもで
きる。
【0021】なお、この実施の形態においては、超磁歪
合金17の両端部17a,17bを前記架橋部5cと可
撓部30とに結合させるようにしたが、結合させること
なく当接させる構成であってもよい。この場合、クラン
パ1のクランプ圧は連結枠5の復元力に依存することか
ら、所定のクランプ圧が得られるように対向部5a,5
bの角度、幅等を設定すればよい。
【0022】図3は、本発明の第2の実施の形態を示す
ものであり、クランプ片2a,2bが、基端部4におい
て連結枠5により一体化されている等、第1の実施の形
態と同一符号を付した部分は、同様の構成を有してい
る。さらに、この実施の形態においては、各クランプ片
2a,2bの基端部であってスリット9a,9bの外側
には、両クランプ片2a,2bに沿った方向に延在する
一対の入力片25a,25bが一体的に設けられ、この
入力片25a,25bの端末部は略コ字状の変形部41
により連結されていている。そして、この入力片25
a,25bの間には、一方の入力片25b側に変位した
状態で前記超磁歪アクチュエータ10が介装され、この
超磁歪アクチュエータ10の超磁歪合金17は、その両
端部17a,17bにて、一方の両入力片25b,25
aの内側面に当接している。
【0023】なお、この第2の実施の形態においては、
連結枠5は、挟持子3a,3b間が所定量開いてワイヤ
が移動可能な状態に両クランプ片2a,2bを弾持して
いる。また、他方の入力片25a側には、前述したクラ
ンプ圧調整ねじ6、スリット28、窓部40、可撓部3
0が設けられている。
【0024】したがって、この第2の実施の形態におい
ては、非クランプ時には、電流端子19からの電流の供
給を停止しておく。これにより、超磁歪合金17は収縮
しており、両入力片25a,25bは開駆動されること
なく、所定の初期状態を維持し、両クランプ片2a,2
bは、前述のように挟持子3a,3b間を所定量開いて
ワイヤが移動可能な状態を維持している。
【0025】そして、ワイヤを引き千切るに際して、電
流端子19から所定の電流をコイル18に供給すると、
このコイル18により形成される磁界中において超磁歪
合金17が伸長変形する。これにより、両入力片25
a,25bが開き方向に駆動されて、対向部5a,5b
の両クランプ片2a,2bとの結合部側端部を相近接さ
せる方向に変形し、これに伴って両クランプ片2a,2
bの先端部が閉方向に作動して、ワイヤを両挟持子3
a,3b間に挟持することができる。また、入力片25
a,25bを介してクランプ片2a,2bを駆動するこ
とから、該入力片25a,25bを長くすればこれに伴
って超磁歪合金17から発生する力が少なくても、十分
なクランプ圧を発生させることができる。
【0026】つまり、両クランプ片2a,2b間に10
0μmの変位を与えるには、この実施の形態に示す原理
による拡大機構の利用が不可欠となり、また、幸いにク
ランプ圧を適性な50g程度に低下させ得る。また、こ
の拡大機構は、てこの原理において腕の比が1:25で
あれば、クランプ片2a,2bの開きは25倍に拡大さ
れるが、クランプ圧は逆に1/7になる。超磁歪合金
は、変位が大きく出力も大きいので拡大比を小さくでき
るメリットもある。
【0027】図4は、本発明の第3の実施の形態を示す
ものであり、両クランプ片2a,2bは、その基端部4
に連設されたベース部26にて一体化されている。この
ベース部26は、両クランプ片2a,2bに連なりこれ
らに沿った方向に延在する可動部26a,26bと、こ
の可動部26a,26bの端末部間に架橋されたこれら
よりも遙かに幅広状のベース帯26cとで構成されてい
る。前記可動部26a,26b間には、空間部29が形
成されており、この空間部29のクランプ片26a,2
6b側の端部には、各クランプ片2a,2b毎にテーパ
ー面27a,27bが形成され、このテーパー面27
a,27bは同一角度からなる。また、前記ベース帯2
6cには、空間部29の近傍に両クランプ片2a,2b
に対し直交する方向の前記スリット28及び窓部40が
形成されており、これにより該窓部40と空間部29間
には、適宜撓み変形することが可能な可撓部30が形成
されているとともに、前記クランプ圧調整ねじ6が設け
られている。
【0028】空間部29内には、超磁歪アクチュエータ
42が収容されている。この超磁歪アクチュエータ42
は、図5に示すように、筒状のハウジング11を有し、
該ハウジング11の両端部は、リヤプレート12とフロ
ントプレート13とにより閉鎖されており、フロントプ
レート13の中央部には貫通孔13aが形成されてい
る。また、ハウジング11の内周面に沿って環状の永久
磁石16が配置され、この永久磁石16の中心部には超
磁歪合金17が配置されている。なお、この永久磁石1
6は、バイアス磁界を形成するために配置されており、
これを省略することも可能である。さらに、この超磁歪
合金17と前記永久磁石16との間には、磁界形成手段
としてのコイル18が配置されており、このコイル18
の端部はハウジング11に設けられた図示しない電流端
子に接続されている。
【0029】超磁歪合金17の端部には、アクチュエー
タロッド20が結合されている。該アクチュエータロッ
ド20の先端部20aは球面状であって、前記貫通孔1
3aより外部に突出しており、アクチュエータロッド2
0の基端部にはフランジ22が形成されている。該フラ
ンジ22と前記フロントプレート13との間には、皿ば
ね23が介装されており、この皿ばね23はフランジ2
2に圧接することにより、アクチュエータロッド20を
介して超磁歪合金17をリヤプレート12方向に付勢し
ている。
【0030】そして、この超磁歪アクチュエータ45は
リヤプレート12を可撓部30に当接させ、アクチュエ
ータロッド20の先端部20aを両テーパー面27a,
27bに均等に当接させて固定されている。なお、この
第3の実施の形態も前述した第1の実施の形態と同様
に、両クランプ片2a,2bはベース部26により先端
部が閉じる方向に弾持されている。
【0031】以上の構成にかかる本実施の形態におい
て、電流端子から所定の電流をコイル18に供給する
と、超磁歪合金17が伸長変形し、アクチュエータロッ
ド20が超磁歪合金17により押圧され、皿ばね23に
抗して外部方向に突出作動する。これにより、アクチュ
エータロッド20の先端部20aが両テーパー面27
a,27bに圧接し、両クランプ片2a,2b間が押し
広げられて、先端部の挟持子3a,3bが相互に離間す
る開方向に駆動される。したがって、この状態において
は、両挟持子3a,3bに介挿されるワイヤ51は、ク
ランプされることなく自在に両挟持子3a,3bにて移
動することが可能である。
【0032】そして、ワイヤ51を前記第2ボンディン
グ点直上で引き千切るに際して、電流端子からの電流の
供給を停止すると、超磁歪合金17は、磁界の消失に伴
って収縮する。すると、フランジ22にて皿ばね23に
より付勢されているアクチュエータロッド20も一体的
に移動して、前述した図2に示す初期位置に復帰する。
これにより、テーパー面27a,27bに対する圧接が
解除されて、両クランプ片2a,2bは復元力により、
先端部を閉方向に動作させ、これにより両挟持子3a,
3b間が閉じ、前記復元力に対応するクランプ圧力で、
ワイヤをクランプすることができる。このように、この
実施の形態においては、一対のテーパー面27a,27
bへの圧接に伴ってクランプ片2a,2bが駆動される
構成であることから、コイル18へ供給する電流の調整
のみならず、テーパー面27a,27bの角度によって
も、クランプ片2a,2bの動作速度を設定することが
可能となる。
【0033】図6は、本発明の第4の実施の形態を示す
ものであり、クランプ片2a,2bは別体で形成されて
いる。一方のクランプ片2aの基端部4には、当該クラ
ンプ片2aに沿った方向に延在する入力片25aが一体
的に設けられているとともに、先端が平面状の支点突起
部31がクランプ片2aと直交する方向に突設されてい
る。また、基端部4の表面側と裏面側には同一部位にピ
ン32,32が突設されており、該ピン32,32には
コイルスプリング33,33の一端部が係止されてい
る。
【0034】他方のクランプ片2bの基端部4にも、当
該クランプ片2bに沿った方向に延在する入力片25b
が一体的に設けられているとともに、前記支点突起部3
1が当接する先端が平面状の支点突起部支持面34が形
成されている。また、同様に基端部4の表面側と裏面側
には同一部位にピン32,32が突設されており、該ピ
ン32,32には前記コイルスプリング33,33の一
端部が係止されている。さらに、両入力片25a,25
bの端面にも、ピン44,44が突設され、この両ピン
44,44間には、引っ張り方向に付勢力を有するクラ
ンプ圧調整ばね45が着脱自在に架装されている。この
クランプ圧調整ばね45は、異なるばね力のものが予め
複数種用意されており、この複数種のばね力のものから
適宜を選択して架装することにより、クランプ圧を調整
できるようになっている。
【0035】前記入力片25a,25b間には超磁歪ア
クチュエータ46が介装されている。この超磁歪アクチ
ュエータ46は、図7に示すように、筒状のハウジング
11を有し、該ハウジング11の両端部は、リヤプレー
ト12とフロントプレート13とにより閉鎖されてお
り、フロントプレート13の中央部には貫通孔13aが
形成されている。また、ハウジング11の内周面に沿っ
て環状の永久磁石16が配置され、この永久磁石16の
中心部には超磁歪合金17が配置されている。なお、こ
の永久磁石16は、バイアス磁界を形成するために配置
されており、これを省略することも可能である。さら
に、この超磁歪合金17と前記永久磁石16との間に
は、磁界形成手段としてのコイル18が配置されてお
り、このコイル18の端部はハウジング11に設けられ
た図示しない電流端子に接続されている。超磁歪合金1
7の先端部17aは球面状であって、前記貫通孔13a
に嵌装されたリング状のスライドスペーサ21を挿通し
て外部に突出している。そして、この超磁歪アクチュエ
ータ46は、前記リヤプレート12にて一方の入力片2
5bの内側面に当接し、超磁歪合金17の先端部17a
にて他方の入力片25aの内側面に当接している。
【0036】かかる第4の実施の形態において、電流端
子からの電流の供給が停止していると、超磁歪合金17
は収縮している。したがって、両入力片25a,25b
は開駆動されることなく、クランプ圧調整ばね45の不
勢力により弾持されて支点突起部31の先端面が支点突
起部支持面3に全面的に当接した状態にある。この状態
においは、両クランプ片2a,2bは、挟持子3a,3
b間を所定量開いており、よってワイヤは移動可能であ
る。
【0037】そして、ワイヤを引き千切るに際して、電
流端子から所定の電流をコイル18に供給すると、この
コイル18により形成される磁界中において超磁歪合金
17が伸長変形し、該超磁歪合金17の先端部17aは
一方入力片25aを押圧するとともに、その反作用によ
り他方の入力片25bが押圧される。したがって、両入
力片25a,25bが開き方向に駆動され、これに伴っ
て両クランプ片2a,2bの先端部が閉方向に作動し
て、ワイヤを両挟持子3a,3b間に挟持することがで
きる。
【0038】図8は、本発明の第5の実施の形態を示す
ものであり、前述した第4の実施の形態と同様に、クラ
ンプ片2a,2bは別体で形成されており、同様に支点
突起部31、ピン32,32、コイルスプリング33,
33が設けられている。さらに、両クランプ片2a,2
bの基端部4には、前述した図4の実施の形態と同様の
テーパー面27a,27bが形成されているとともに、
図6に示した実施の形態と同様に、ピン44,44及び
クランプ圧調整ばね45が設けられている。
【0039】また、超磁歪アクチュエータ42は、前述
の図5に示した構成であって、これらクランプ片2a,
2bとは別部材であるベース部材35にリヤプレート1
2側にて支持されており、アクチュエータロッド20の
先端部20aは球面状であって、両テーパー面27a,
27bに均等に当接させている。
【0040】かかる第5の実施の形態において、電流端
子からの電流の供給が停止していると、アクチュエータ
ロッド20は皿ばね23の不勢力を受けて後退してい
る。したがって、両入力片25a,25bは開駆動され
ることなく、所定の初期状態を維持し、支点突起部31
の先端面が支点突起部支持面34に全面的に当接した状
態にある。この状態においは、両クランプ片2a,2b
は、挟持子3a,3b間を所定量開いており、よって挟
持子3a,3b間においてワイヤは移動可能である。
【0041】そして、ワイヤを引き千切るに際して、電
流端子から所定の電流をコイル18に供給すると、この
コイル18により形成される磁界中において超磁歪合金
17が伸長変形する。これにより、アクチュエータロッ
ド20が超磁歪合金17により押圧され、皿ばね23に
抗して外部方向に突出作動して、アクチュエータロッド
20の先端部20aが両テーパー面27a,27bに圧
接する。このとき、両クランプ片2a,2bの回転支点
である支点突起部31と支点突起部支持面34との当接
点は、テーパー面27a,27bよりも前方に設けられ
ていることから、アクチュエータロッド20の先端部2
0aが両テーパー面27a,27bに圧接するに伴っ
て、クランプ圧調整ばね45を引張しつつクランプ片2
a,2bは先端部を閉方向に動作させる。これにより両
挟持子3a,3b間が閉じ、該挟持子3a,3bにてワ
イヤがクランプされることとなる。
【0042】図9は、本発明の第6の実施の形態を示す
ものであり、前述した第4及び第5の実施の形態と同様
に、クランプ片2a,2bは別体で形成されている。両
クランプ片2a,2bの基端部4には、その内側に該ク
ランプ片2a,2bと直交する方向の平面部36a,3
6bが形成され、外側にクランプ片2a,2bに沿った
方向に延在する入力片25a,25bが延設されてい
る。両クランプ片2a,2bの平面部25a,25b間
には可撓性を有する連結部材37が架橋されており、該
連結部材37は各々ねじ38a,38bにより、平面部
25a,25bに固定されている。これにより、両クラ
ンプ片2a,2bは、連結部材37を介して連結されて
いるとともに、先端部の挟持子3a,3b間は、ワイヤ
51が移動可能な間隙が確保されている。そして、前記
入力片25a,25bの先端部間に前述の図7に示した
超磁歪アクチュエータ46が介装され、この超磁歪アク
チュエータ46は、前記リヤプレート12にて一方の入
力片25bの内側面に当接し、超磁歪合金17の先端部
17にて他方の入力片25aの内側面に当接している。
【0043】かかる第6の実施の形態において、電流端
子からの電流の供給が停止していると、超磁歪合金17
は収縮している。したがって、両入力片25a,25b
は開駆動されることなく、所定の初期状態を維持しこの
状態においは、両クランプ片2a,2bは、挟持子3
a,3b間を所定量開いており、よって挟持子3a,3
b間においてワイヤは移動可能である。
【0044】そして、ワイヤを引き千切るに際して、電
流端子から所定の電流をコイル18に供給すると、この
コイル18により形成される磁界中において超磁歪合金
17が伸長変形する。これにより、超磁歪合金17の先
端部17aは一方入力片25aを押圧するとともに、そ
の反作用により他方の入力片25bが押圧される。した
がって、両入力片25a,25bが開き方向に駆動さ
れ、これに伴って両クランプ片2a,2bの先端部が閉
方向に作動して、ワイヤを両挟持子3a,3b間に挟持
することができる。
【0045】また、電流端子からコイル18への電流供
給を停止させると、超磁歪合金17が収縮して、連結部
材37の復元力とクランプ圧調整ばね45の引張力によ
り、両クランプ片2a,2bは前述した挟持子3a,3
b間を所定量開いた初期状態に復帰する。
【0046】この第6の実施の形態、及び前述した第4
及び第5の実施の形態においては、両クランプ片2a,
2bが別体であることから、何れか一方に不具合が生じ
た場合には、当該不具合が生じたクランプ片のみを交換
すれば継続して使用することができ、よって、低コスト
にて継続的使用が可能となる。また、第6の実施の形態
にあっては、両クランプ片2a,2bが同一形状である
ことから、1種類のクランプ片のみを製造すれば、当該
ボンディグ装置用クランパを製作することができるとと
もに、不具合が生じたクランプ片の交換を行うことがで
き、これにより製造コスト及び管理維持コストの低減を
図ることができる。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ボンディ
グ装置用ワイヤクランパのクランプ片を磁界形成に伴う
超磁歪合金の変形により駆動するようにした。よって、
ワイヤクランパの小型、軽量化、及び構造の単純化が可
能となるとともに、製作の容易化を図ることができる。
また、応答速度を向上(圧電素子を用いた場合の1/1
0に短縮)させて作業効率の改善を図ることができ、低
電圧での駆動が可能となり作業環境の安全性の確保が可
能となるとともに、電源と超磁歪金属とは非接触である
ことから耐久性に優れ、また、駆動回路は磁界の形成す
れば足りるのであるから、駆動回路の製作が容易である
とともに耐久性を有するものにすることができる。さら
に、超磁歪金属のキュリー温度が高いため100°C程
度の高温雰囲気に耐えることができ、供給電流を制御す
ることによりワイヤクランプ圧を自由に変えることがで
きる。
【0048】加えて本発明は、一対のクランプ片をその
基端部にて一体化するようにしたことから、両者の先端
部にずれが生じにくく、所定の部位にて適性にワイヤを
クランプすることができる。また、クランプ片に沿った
方向に延在しこれと交差する方向への押圧に伴って前記
クランプ片を駆動させる一対の入力片を延設し、該一対
の入力片を伸長変形に伴って前記方向へ押圧するように
前記超磁歪合金を配置したことから、入力片を介してク
ランプ片が駆動されることとなり、入力片の長さにより
超磁歪合金から発生する力が少ない場合であっても、十
分なクランプ圧を発生させることができる。
【0049】また、一対のテーパー面への圧接に伴って
クランプ片が駆動される構成であることから、コイルへ
供給する電流の調整のみならず、テーパー面の角度によ
っても、クランプ片の動作速度を設定することが可能と
なる。さらに、両クランプ片を別体としたことから、一
方のクランプ片に不具合が生じた場合には、当該不具合
が生じたクランプ片のみを交換するのみにより、低コス
トで継続的使用が可能となり、超磁歪合金もクランプ片
と別体とすることにより容易に交換が可能となり、超磁
歪合金や磁界形成手段に不具合が生じた際の対応を迅速
に行うことができる。
【0050】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(D)は右側面図で
ある。
【図2】超磁歪アクチュエータの断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(D)は右側面図で
ある。
【図4】本発明の第3の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(D)は右側面図で
ある。
【図5】他の超磁歪アクチュエータの断面図である。
【図6】本発明の第4の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(D)は右側面図で
ある。
【図7】他の超磁歪アクチュエータの断面図である。
【図8】本発明の第5の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(D)は右側面図で
ある。
【図9】本発明の第6の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(D)は右側面図で
ある。
【図10】ワイヤボンディング工程を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 ボンディング装置用クランンパ 2a,2b クランプ片 4 基端部 8 空間部 10 超磁歪アクチュエータ 17 超磁歪金属 18 コイル 27a,27b テーパー面 37 連結部材 42 超磁歪アクチュエータ 46 超磁歪アクチュエータ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年10月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ボンディグ装置用ワイヤクランパ
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程の
一工程であるワイヤボンディング工程の終了後に、ワイ
ヤをボンディング点から引き千切る際にワイヤを挟持す
るボンディグ装置用ワイヤクランパに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程中のワイヤボンディング
工程は、図10に示すような方法で行われている。すな
わち、スプール50から繰り出した金、アルミ等の金属
細線であるワイヤ51を、ガイド52、ワイヤクランパ
53、キャピラリ54を通し、ワイヤ51の先端部をキ
ャピラリ54の先端から所定だけ突出させておき、ワイ
ヤ51の当該先端部をトーチ等でボール状にする。しか
る後に、キャピラリ54を降下させ、当該ボールをリー
ドフレームをのアイランド55上に固着されている半導
体素子56の電極57上に押し付けてボンディング(第
1ボンディング)する。次いで、キャピラリ54を移動
させその先端から突出しているワイヤ部分を外部リード
端子58のボンディング点59にボンディング(第2ボ
ンディング)した後、キャピラリ54を上昇させる。ワ
イヤクランパ53はキャピラリ54に固定されているの
で、該キャピラリ54と同時に上昇し、所定長上昇した
時点でワイヤクランパ53を閉じて、該ワイヤクランパ
53に設けられている一対のクランプ片53a,53b
間にワイヤ51をクランプする。これにより、ワイヤ5
1は第2ボンディング点直上で引き千切られ、当該部位
におけるワイヤボンディング作業が終了する。
【0003】従来、このワイヤボンディング作業に用い
られているワイヤクランパ53としては、両クランプ片
53a,53bをプッシュプルソレノイドで駆動する方
式、ボイスコイル系リニアモータで駆動する方式、圧電
素子で駆動する方式のものが用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プッシ
ュプルソレノイドで駆動する方式のワイヤクランパにあ
っては、応答速度が遅くボンディング作業の高速化には
限界があり、クランプ圧の微調整が困難であって、構造
が複雑となるという欠点を有する。また、ボイスコイル
系リニアモータで駆動する方式のものにあっては、同様
に構造が複雑となるとともに、その全体が大型化してし
まう。一方、圧電素子で駆動する方式のものにあって
は、小型化が可能となる反面、素子の材料を積層構造と
するため製作費が高く、駆動に高電圧を必要としこれら
に起因して破損率が高く且つ寿命が短く、さらには駆動
用電源回路が複雑となる等の欠点を有する。
【0005】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、従来の各方式における欠点を全て
解消したボンディグ装置用ワイヤクランパを提供する
ことを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項1記載の発明にあっては、一対のクランプ片を
有し、この一対のクランプ片を駆動してその先端部間に
て、半導体素子の電極上にボンディグされるワイヤを
挟持するボンディグ装置用ワイヤクランパにおいて、
超磁歪合金と磁界形成手段とを設け、該磁界形成手段の
磁界形成に伴う前記超磁歪合金の変形により、前記一対
のクランプ片の少なくとも一方を駆動するようにしてあ
る。かかる構成において、磁界形成手段により磁界を形
成すると、超磁歪合金は磁界の中で磁界方向と平行に伸
びる正磁歪と反対に縮む負磁歪とのいずれかにより変形
する。これによりクランプ片が駆動されて、その先端部
間にてワイヤを挟持することが可能となる。
【0007】また、請求項2記載の発明にあっては、前
記一対のクランプ片をその基端部にて一体化し、この一
体化された基端部に、前記一対のクランプ片に沿った方
向への押圧に伴って該クランプ片を駆動させる入力部と
該入力部に隣接する空間部とを形成するとともに、該空
間部内に、伸長変形に伴って前記入力部を前記方向へ押
圧するように前記超磁歪合金を収容配置してある。かか
る構成において、磁界を形成すると、この超磁歪合金は
磁界の中で磁界方向と平行に伸びる正磁歪により伸長変
形する。すると、この伸長変形した超磁歪合金により入
力部がクランプ片に沿った方向に押圧され、これにより
クランプ片が駆動されて、その先端部間にてワイヤを挟
持することが可能となる。また、一対のクランプ片は、
その基端部にて一体化されていることから、両者の先端
部にずれが生じにくく、所定の部位にて適性にワイヤを
クランプすることができる。
【0008】また、請求項3記載の発明にあっては、前
記一対のクランプ片をその基端部にて一体化するととも
に、該基端部に、前記一対のクランプ片に沿った方向に
延在しこれと交差する方向への押圧に伴って前記クラン
プ片を駆動させる一対の入力片を延設し、該一対の入力
片を伸長変形に伴って前記方向へ押圧するように前記超
磁歪合金を配置してある。つまり、この発明において
は、入力片を介してクランプ片が駆動することから、入
力片の長さにより超磁歪合金から発生する力を増大させ
て、十分なクランプ圧を発生させることができる。
【0009】また、請求項4記載の発明にあっては、前
記一対のクランプ片をその基端部にて一体化し、この一
体化した部位よりも先端部側に、圧接されて前記クラン
プ片を駆動させる同一角度からなる一対のテーパー面を
有する空間部を設け、該空間部内に、伸長変形に伴って
前記テーパー面に圧接するように前記超磁歪合金を収容
配置してある。つまり、この発明においては、一対のテ
ーパー面への圧接に伴ってクランプ片が駆動される構成
であることから、磁界を形成するに必要な電流の調整の
みならず、テーパー面の角度によっても、クランプ片の
動作速度を設定することが可能となる。
【0010】また、請求項5記載の発明にあっては、一
方のクランプ片には支点突起部を設け他方のクランプ片
には前記支点突起部を支持する支点突起部支持面を設
け、前記支点突起部を支点として前記先端部間を開閉可
能とし、各クランプ片の基端部に、当該クランプ片に沿
った方向に延在しこれと交差する方向への押圧に伴って
前記クランプ片を駆動させる入力片を延設するととも
に、該入力片を伸長変形に伴って前記方向へ押圧するよ
うに前記超磁歪合金を配置してある。また、請求項6記
載の発明にあっては、一方のクランプ片には支点突起部
を設け他方のクランプ片には前記支点突起部を支持する
支点突起部支持面を設け、前記支点突起部を支点として
前記先端部間を開閉可能とし、両クランプ片の基端部に
は、同一角度からなり圧接されて前記クランプ片を駆動
させるテーパー面を各々設けるとともに、両クランプ片
とは別体に、伸長変形に伴って該テーパー面に圧接する
ように前記超磁歪合金を配置したてある。さらに、請求
項7記載の発明にあっては、前記一対のクランプ片をそ
の基端部にて連結部材を介して結合するとともに、該基
端部に各クランプ片に沿った方向に延在しこれと交差す
る方向への押圧に伴って両クランプ片を駆動させる一対
の入力片を延設し、該入力片を伸長変形に伴って前記方
向へ押圧するように前記超磁歪合金を配置してある。
【0011】これら、請求項5から7に記載の発明にあ
っては、両クランプ片が別体であることから、一方のク
ランプ片に不具合が生じた場合には、当該不具合が生じ
たクランプ片のみを交換するのみにより、引き続き使用
可能となる。また、請求項6記載の発明においては、超
磁歪合金もクランプ片とは別体で配置させれていること
から、超磁歪合金や磁界形成手段を構成するコイルに不
具合が生じた際には、これを交換することにより、迅速
に対応が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
に従って説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態
を示すものであり、ボンディグ装置用ワイヤクランパ
1は、一対の略平行な長尺状のクランプ片2a,2bを
有しており、両クランプ片2a,2bの先端であって相
対向する部位には、セラミック製の挟持子3a,3bが
取り付けられている。両クランプ片2a,2bは、基端
部4の内側に形成された略コ字状の連結枠5により一体
化され、この連結枠5は、両クランプ片2a,2bに沿
った方向に延在し一端部が各クランプ片2a,2bの基
端部4に結合された一対の対向部5a,5bと、この対
向部5a,5bの他端部間に架橋され、本実施の形態に
おける入力部である架橋部5cとを一体的に有してい
る。
【0013】また、前記基端部4の外側には、ベース部
7が一体的に設けられている。該ベース部7には、前記
架橋部5cに隣接して矩形状の空間部8が設けられてお
り、また、ベース部7と前記対向部5a,5b間には、
この空間部8に連なるスリット9a,9bが設けられて
いる。ベース部7には、空間部8の端部近傍に両クラン
プ片2a,2bに対し直交する方向のスリット28と該
スリット28に連なる矩形状の窓部40とが形成されて
おり、これにより該窓部40と空間部8との間には適宜
撓み変形することが可能な可撓部30が形成されてい
る。さらにベース部7には、その端面から窓部40に至
るクランプ圧調整ねじ6が螺合されており、該クランプ
圧調整ねじ6の先端部は、前記可撓部30に当接してい
る。すなわち、この第1の実施の形態においては、両ク
ランプ片2a,2bからベース部7までが、所定の金属
を用いて一体的に形成されており、また、前記連結枠5
は、両クランプ片2a,2bの先端部を閉方向に弾持し
ている。
【0014】前記空間部8内には、超磁歪アクチュエー
タ10が収容配置されている。この超磁歪アクチュエー
タ10は、図2に示すように、筒状のハウジング11を
有し、該ハウジング11の内部には、超磁歪合金17と
該超磁歪合金17に巻装されたコイル1とが収容され
ている。このコイル1の端部は、図外の電流供給部に
接続されており、前記超磁歪合金17はハウジング11
の中心部に位置しているとともに、その両端部17a,
17bはハウジング11の外部に突出している。
【0015】この超磁歪合金17は、ダイヤモンドカッ
ター、放電加工ないしはマルチワイヤソー加工等によっ
て、超磁歪合金インゴットから0.5〜3.0mm角×
5.0〜20.0mm長の極細角棒(望ましくは、0.
8〜1.2mm角×8.0〜12.0mm長の角棒)を
切り出して製作したものである。また、このアクチュエ
ータ10の出力は、例えば1.0mm角×10.0mm
長の角棒使用の場合、最大2.0kgfの力を発生する
性能を有する。超磁歪合金17の組成は、希土類元素R
と鉄Feの原子比で1:2(RFe2)であり、例えば
TbFe2,DyFe2,SmFe2,HoFe2,ErF
2である。また、好ましい組成はTb0.3Dy0.7Fe2
であり、さらに好ましい組成はTb.27Dy0.73Fe1.9
であり、磁歪率≧2,000ppmである。
【0016】かかる超磁歪アクチュエータ10は、前記
空間部8内に収容されて適宜の固定手段により固定され
ているとともに、超磁歪合金17の両端部17a,17
bは前記架橋部5cと可撓部30の長手方向における中
央部に各々接着されている。
【0017】以上の構成にかかる本実施の形態におい
て、このボンディング装置用クランパ1は、ベース部7
にて、キャピラリ54(図10参照)を取り付けている
本体に固定されて、半導体製造工程中のワイヤボンディ
ング工程において使用される。そして、所定の電流をコ
イル18に供給すると、このコイル18により形成され
る磁界中において超磁歪合金17が伸長変形する。これ
により、架橋部5cの中央が押圧されて、この架橋部5
cからの押圧力は両対向部5a,5bを介して、基端部
4において両クランプ片2a,2bの内側から作用す
る。その結果、両クランプ片2a,2bが、外側に押し
広げられ、先端部の挟持子3a,3bが相互に離間する
開方向に駆動される。したがって、この状態において
は、両挟持子3a,3bに介挿されるワイヤ51(図
参照)は、クランプされることなく自在に両挟持子3
a,3bにて移動することが可能である。
【0018】そして、ワイヤ51を前記第2ボンディン
グ点直上で引き千切るに際して、図示しない電流端子
らの電流の供給を停止すると、超磁歪合金17は、磁界
の消失に伴って収縮する。これにより、架橋部5cに対
する押圧が解除されて、基端部4において両クランプ片
2a,2bの内側から作用していた力が消失し、両クラ
ンプ片2a,2bは連結枠5の復元力等により、先端部
を閉方向に動作させ、これにより両挟持子3a,3b間
が閉じる。
【0019】また、超磁歪合金17の両端部17a,1
7bは、架橋部5cと可撓部30とに結合されているこ
とから、架橋部5cには超磁歪合金17の収縮に伴って
力が引張力として作用する。したがって、両クランプ片
2a,2bの先端部は、前記復元力と前記引張力とによ
り閉方向に動作し、両挟持子3a,3b間にワイヤ51
が挟持される。したがって、キャピラリ54を上昇させ
つつ、両挟持子3a,3b間にワイヤ51を挟持するこ
とにより、ワイヤ51は第2ボンディング点直上で引き
千切られ、当該部位におけるワイヤボンディング作業が
終了する。
【0020】ここで、一対のクランプ片2a,2bは、
その基端部にて一体化されていることから、先端部間の
寸法に誤差が生じにくく、精度よく両挟持子3a,3b
を合致させてワイヤ51を確実にクランプすることがで
きる。また、クランプ圧調整ねじ6を螺進及び螺退させ
ることにより、両挟持子3a,3b間にワイヤ51が挟
持された際の圧力であるクランプ圧を調整することもで
きる。
【0021】なお、この実施の形態においては、超磁歪
合金17の両端部17a,17bを前記架橋部5cと可
撓部30とに結合させるようにしたが、結合させること
なく当接させる構成であってもよい。この場合、クラン
パ1のクランプ圧は連結枠5の復元力に依存することか
ら、所定のクランプ圧が得られるように対向部5a,5
bの角度、幅等を設定すればよい。
【0022】図3は、本発明の第2の実施の形態を示す
ものであり、クランプ片2a,2bが、基端部4におい
て連結枠5により一体化されている等、第1の実施の形
態と同一符号を付した部分は、同様の構成を有してい
る。さらに、この実施の形態においては、各クランプ片
2a,2bの基端部であってスリット9a,9bの外側
には、両クランプ片2a,2bに沿った方向に延在する
一対の入力片25a,25bが一体的に設けられ、この
入力片25a,25bの端末部は略コ字状の変形部41
により連結されていている。そして、この入力片25
a,25bの間には、一方の入力片25b側に変位した
状態で前記超磁歪アクチュエータ10が介装され、この
超磁歪アクチュエータ10の超磁歪合金17は、その両
端部17a,17bにて、一方の両入力片25b,25
aの内側面に当接している。
【0023】なお、この第2の実施の形態においては、
連結枠5は、挟持子3a,3b間が所定量開いてワイヤ
が移動可能な状態に両クランプ片2a,2bを弾持して
いる。また、他方の入力片25a側には、前述したクラ
ンプ圧調整ねじ6、スリット28、窓部40、可撓部3
0が設けられている。
【0024】したがって、この第2の実施の形態におい
ては、非クランプ時には、電流端子からの電流の供給を
停止しておく。これにより、超磁歪合金17は収縮して
おり、両入力片25a,25bは開駆動されることな
く、所定の初期状態を維持し、両クランプ片2a,2b
は、前述のように挟持子3a,3b間を所定量開いてワ
イヤが移動可能な状態を維持している。
【0025】そして、ワイヤを引き千切るに際して、
流端子から所定の電流をコイル18に供給すると、この
コイル18により形成される磁界中において超磁歪合金
17が伸長変形する。これにより、両入力片25a,2
5bが開き方向に駆動されて、対向部5a,5bの両ク
ランプ片2a,2bとの結合部側端部を相近接させる方
向に変形し、これに伴って両クランプ片2a,2bの先
端部が閉方向に作動して、ワイヤを両挟持子3a,3b
間に挟持することができる。また、入力片25a,25
bを介してクランプ片2a,2bを駆動することから、
該入力片25a,25bを長くすればこれに伴って超磁
歪合金17から発生する力が少なくても、十分なクラン
プ圧を発生させることができる。
【0026】つまり、両クランプ片2a,2b間に10
0μmの変位を与えるには、この実施の形態に示す原理
による拡大機構の利用が不可欠となり、また、幸いにク
ランプ圧を適性な50g程度に低下させ得る。また、こ
の拡大機構は、てこの原理において腕の比が1:25で
あれば、クランプ片2a,2bの開きは25倍に拡大さ
れるが、クランプ圧は逆に1/7になる。超磁歪合金
は、変位が大きく出力も大きいので拡大比を小さくでき
るメリットもある。
【0027】図4は、本発明の第3の実施の形態を示す
ものであり、両クランプ片2a,2bは、その基端部4
に連設されたベース部26にて一体化されている。この
ベース部26は、両クランプ片2a,2bに連なりこれ
らに沿った方向に延在する可動部26a,26bと、こ
の可動部26a,26bの端末部間に架橋されたこれら
よりも遙かに幅広状のベース帯26cとで構成されてい
る。前記可動部26a,26b間には、空間部29が形
成されており、この空間部29のクランプ片26a,2
6b側の端部には、各クランプ片2a,2b毎にテーパ
ー面27a,27bが形成され、このテーパー面27
a,27bは同一角度からなる。また、前記ベース帯2
6cには、空間部29の近傍に両クランプ片2a,2b
に対し直交する方向の前記スリット28及び窓部40が
形成されており、これにより該窓部40と空間部29間
には、適宜撓み変形することが可能な可撓部30が形成
されているとともに、前記クランプ圧調整ねじ6が設け
られている。
【0028】空間部29内には、超磁歪アクチュエータ
42が収容されている。この超磁歪アクチュエータ42
は、図5に示すように、筒状のハウジング11を有し、
該ハウジング11の両端部は、リヤプレート12とフロ
ントプレート13とにより閉鎖されており、フロントプ
レート13の中央部には貫通孔13aが形成されてい
る。また、ハウジング11の内周面に沿って環状の永久
磁石16が配置され、この永久磁石16の中心部には超
磁歪合金17が配置されている。なお、この永久磁石1
6は、バイアス磁界を形成するために配置されており、
これを省略することも可能である。さらに、この超磁歪
合金17と前記永久磁石16との間には、磁界形成手段
としてのコイル18が配置されており、このコイル18
の端部はハウジング11に設けられた図示しない電流端
子に接続されている。
【0029】超磁歪合金17の端部には、アクチュエー
タロッド20が結合されている。該アクチュエータロッ
ド20の先端部20aは球面状であって、前記貫通孔1
3aより外部に突出しており、アクチュエータロッド2
0の基端部にはフランジ22が形成されている。該フラ
ンジ22と前記フロントプレート13との間には、皿ば
ね23が介装されており、この皿ばね23はフランジ2
2に圧接することにより、アクチュエータロッド20を
介して超磁歪合金17をリヤプレート12方向に付勢し
ている。
【0030】そして、この超磁歪アクチュエータ4
リヤプレート12を可撓部30に当接させ、アクチュエ
ータロッド20の先端部20aを両テーパー面27a,
27bに均等に当接させて固定されている。なお、この
第3の実施の形態も前述した第1の実施の形態と同様
に、両クランプ片2a,2bはベース部26により先端
部が閉じる方向に弾持されている。
【0031】以上の構成にかかる本実施の形態におい
て、図示しない電流端子から所定の電流をコイル18に
供給すると、超磁歪合金17が伸長変形し、アクチュエ
ータロッド20が超磁歪合金17により押圧され、皿ば
ね23に抗して外部方向に突出作動する。これにより、
アクチュエータロッド20の先端部20aが両テーパー
面27a,27bに圧接し、両クランプ片2a,2b間
が押し広げられて、先端部の挟持子3a,3bが相互に
離間する開方向に駆動される。したがって、この状態に
おいては、両挟持子3a,3bに介挿されるワイヤ51
は、クランプされることなく自在に両挟持子3a,3b
にて移動することが可能である。
【0032】そして、ワイヤ51を前記第2ボンディン
グ点直上で引き千切るに際して、電流端子からの電流の
供給を停止すると、超磁歪合金17は、磁界の消失に伴
って収縮する。すると、フランジ22にて皿ばね23に
より付勢されているアクチュエータロッド20も一体的
に移動して、前述した図2に示す初期位置に復帰する。
これにより、テーパー面27a,27bに対する圧接が
解除されて、両クランプ片2a,2bは復元力により、
先端部を閉方向に動作させ、これにより両挟持子3a,
3b間が閉じ、前記復元力に対応するクランプ圧力で、
ワイヤをクランプすることができる。このように、この
実施の形態においては、一対のテーパー面27a,27
bへの圧接に伴ってクランプ片2a,2bが駆動される
構成であることから、コイル18へ供給する電流の調整
のみならず、テーパー面27a,27bの角度によって
も、クランプ片2a,2bの動作速度を設定することが
可能となる。
【0033】図6は、本発明の第4の実施の形態を示す
ものであり、クランプ片2a,2bは別体で形成されて
いる。一方のクランプ片2aの基端部4には、当該クラ
ンプ片2aに沿った方向に延在する入力片25aが一体
的に設けられているとともに、先端が平面状の支点突起
部31がクランプ片2aと直交する方向に突設されてい
る。また、基端部4の表面側と裏面側には同一部位にピ
ン32,32が突設されており、該ピン32,32には
コイルスプリング33,33の一端部が係止されてい
る。
【0034】他方のクランプ片2bの基端部4にも、当
該クランプ片2bに沿った方向に延在する入力片25b
が一体的に設けられているとともに、前記支点突起部3
1が当接する先端が平面状の支点突起部支持面34が形
成されている。また、同様に基端部4の表面側と裏面側
には同一部位にピン32,32が突設されており、該ピ
ン32,32には前記コイルスプリング33,33の一
端部が係止されている。さらに、両入力片25a,25
bの端面にも、ピン44,44が突設され、この両ピン
44,44間には、引っ張り方向に付勢力を有するクラ
ンプ圧調整ばね45が着脱自在に架装されている。この
クランプ圧調整ばね45は、異なるばね力のものが予め
複数種用意されており、この複数種のばね力のものから
適宜を選択して架装することにより、クランプ圧を調整
できるようになっている。
【0035】前記入力片25a,25b間には超磁歪ア
クチュエータ46が介装されている。この超磁歪アクチ
ュエータ46は、図7に示すように、筒状のハウジング
11を有し、該ハウジング11の両端部は、リヤプレー
ト12とフロントプレート13とにより閉鎖されてお
り、フロントプレート13の中央部には貫通孔13aが
形成されている。また、ハウジング11の内周面に沿っ
て環状の永久磁石16が配置され、この永久磁石16の
中心部には超磁歪合金17が配置されている。なお、こ
の永久磁石16は、バイアス磁界を形成するために配置
されており、これを省略することも可能である。さら
に、この超磁歪合金17と前記永久磁石16との間に
は、磁界形成手段としてのコイル18が配置されてお
り、このコイル18の端部はハウジング11に設けられ
た図示しない電流端子に接続されている。超磁歪合金1
7の先端部17aは球面状であって、前記貫通孔13a
に嵌装されたリング状のスライドスペーサ21を挿通し
て外部に突出している。そして、この超磁歪アクチュエ
ータ46は、前記リヤプレート12にて一方の入力片2
5bの内側面に当接し、超磁歪合金17の先端部17a
にて他方の入力片25aの内側面に当接している。
【0036】かかる第4の実施の形態において、電流端
子からの電流の供給が停止していると、超磁歪合金17
は収縮している。したがって、両入力片25a,25b
は開駆動されることなく、クランプ圧調整ばね45の
勢力により弾持されて支点突起部31の先端面が支点突
起部支持面34に全面的に当接した状態にある。この状
態においは、両クランプ片2a,2bは、挟持子3a,
3b間を所定量開いており、よってワイヤは移動可能で
ある。
【0037】そして、ワイヤを引き千切るに際して、電
流端子から所定の電流をコイル18に供給すると、この
コイル18により形成される磁界中において超磁歪合金
17が伸長変形し、該超磁歪合金17の先端部17aは
一方入力片25aを押圧するとともに、その反作用によ
り他方の入力片25bが押圧される。したがって、両入
力片25a,25bが開き方向に駆動され、これに伴っ
て両クランプ片2a,2bの先端部が閉方向に作動し
て、ワイヤを両挟持子3a,3b間に挟持することがで
きる。
【0038】図8は、本発明の第5の実施の形態を示す
ものであり、前述した第4の実施の形態と同様に、クラ
ンプ片2a,2bは別体で形成されており、同様に支点
突起部31、ピン32,32、コイルスプリング33,
33が設けられている。さらに、両クランプ片2a,2
bの基端部4には、前述した図4の実施の形態と同様の
テーパー面27a,27bが形成されているとともに、
図6に示した実施の形態と同様に、ピン44,44及び
クランプ圧調整ばね45が設けられている。
【0039】また、超磁歪アクチュエータ42は、前述
の図5に示した構成であって、これらクランプ片2a,
2bとは別部材であるベース部材35にリヤプレート1
2側にて支持されており、アクチュエータロッド20の
先端部20aは球面状であって、両テーパー面27a,
27bに均等に当接させている。
【0040】かかる第5の実施の形態において、電流端
子からの電流の供給が停止していると、アクチュエータ
ロッド20は皿ばね23の不勢力を受けて後退してい
る。したがって、両入力片25a,25bは開駆動され
ることなく、所定の初期状態を維持し、支点突起部31
の先端面が支点突起部支持面34に全面的に当接した状
態にある。この状態においは、両クランプ片2a,2b
は、挟持子3a,3b間を所定量開いており、よって挟
持子3a,3b間においてワイヤは移動可能である。
【0041】そして、ワイヤを引き千切るに際して、電
流端子から所定の電流をコイル18に供給すると、この
コイル18により形成される磁界中において超磁歪合金
17が伸長変形する。これにより、アクチュエータロッ
ド20が超磁歪合金17により押圧され、皿ばね23に
抗して外部方向に突出作動して、アクチュエータロッド
20の先端部20aが両テーパー面27a,27bに圧
接する。このとき、両クランプ片2a,2bの回転支点
である支点突起部31と支点突起部支持面34との当接
点は、テーパー面27a,27bよりも前方に設けられ
ていることから、アクチュエータロッド20の先端部2
0aが両テーパー面27a,27bに圧接するに伴っ
て、クランプ圧調整ばね45を引張しつつクランプ片2
a,2bは先端部を閉方向に動作させる。これにより両
挟持子3a,3b間が閉じ、該挟持子3a,3bにてワ
イヤがクランプされることとなる。
【0042】図9は、本発明の第6の実施の形態を示す
ものであり、前述した第4及び第5の実施の形態と同様
に、クランプ片2a,2bは別体で形成されている。両
クランプ片2a,2bの基端部4には、その内側に該ク
ランプ片2a,2bと直交する方向の平面部36a,3
6bが形成され、外側にクランプ片2a,2bに沿った
方向に延在する入力片25a,25bが延設されてい
る。両クランプ片2a,2bの平面部25a,25b間
には可撓性を有する連結部材37が架橋されており、該
連結部材37は各々ねじ38a,38bにより、平面部
25a,25bに固定されている。これにより、両クラ
ンプ片2a,2bは、連結部材37を介して連結されて
いるとともに、先端部の挟持子3a,3b間は、ワイヤ
51が移動可能な間隙が確保されている。そして、前記
入力片25a,25bの先端部間に前述の図7に示した
超磁歪アクチュエータ46が介装され、この超磁歪アク
チュエータ46は、前記リヤプレート12にて一方の入
力片25bの内側面に当接し、超磁歪合金17の先端部
17にて他方の入力片25aの内側面に当接している。
【0043】かかる第6の実施の形態において、電流端
子からの電流の供給が停止していると、超磁歪合金17
は収縮している。したがって、両入力片25a,25b
は開駆動されることなく、所定の初期状態を維持しこの
状態においは、両クランプ片2a,2bは、挟持子3
a,3b間を所定量開いており、よって挟持子3a,3
b間においてワイヤは移動可能である。
【0044】そして、ワイヤを引き千切るに際して、電
流端子から所定の電流をコイル18に供給すると、この
コイル18により形成される磁界中において超磁歪合金
17が伸長変形する。これにより、超磁歪合金17の先
端部17aは一方入力片25aを押圧するとともに、そ
の反作用により他方の入力片25bが押圧される。した
がって、両入力片25a,25bが開き方向に駆動さ
れ、これに伴って両クランプ片2a,2bの先端部が閉
方向に作動して、ワイヤを両挟持子3a,3b間に挟持
することができる。
【0045】また、電流端子からコイル18への電流供
給を停止させると、超磁歪合金17が収縮して、連結部
材37の復元力とクランプ圧調整ばね45の引張力によ
り、両クランプ片2a,2bは前述した挟持子3a,3
b間を所定量開いた初期状態に復帰する。
【0046】この第6の実施の形態、及び前述した第4
及び第5の実施の形態においては、両クランプ片2a,
2bが別体であることから、何れか一方に不具合が生じ
た場合には、当該不具合が生じたクランプ片のみを交換
すれば継続して使用することができ、よって、低コスト
にて継続的使用が可能となる。また、第6の実施の形態
にあっては、両クランプ片2a,2bが同一形状である
ことから、1種類のクランプ片のみを製造すれば、当該
ボンディグ装置用クランパを製作することができると
ともに、不具合が生じたクランプ片の交換を行うことが
でき、これにより製造コスト及び管理維持コストの低減
を図ることができる。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ボンディ
グ装置用ワイヤクランパのクランプ片を磁界形成に伴
う超磁歪合金の変形により駆動するようにした。よっ
て、ワイヤクランパの小型、軽量化、及び構造の単純化
が可能となるとともに、製作の容易化を図ることができ
る。また、応答速度を向上(圧電素子を用いた場合の1
/10に短縮)させて作業効率の改善を図ることがで
き、低電圧での駆動が可能となり作業環境の安全性の確
保が可能となるとともに、電源と超磁歪金属とは非接触
であることから耐久性に優れ、また、駆動回路は磁界の
形成すれば足りるのであるから、駆動回路の製作が容易
であるとともに耐久性を有するものにすることができ
る。さらに、超磁歪金属のキュリー温度が高いため10
0°C程度の高温雰囲気に耐えることができ、供給電流
を制御することによりワイヤクランプ圧を自由に変える
ことができる。
【0048】加えて本発明は、一対のクランプ片をその
基端部にて一体化するようにしたことから、両者の先端
部にずれが生じにくく、所定の部位にて適性にワイヤを
クランプすることができる。また、クランプ片に沿った
方向に延在しこれと交差する方向への押圧に伴って前記
クランプ片を駆動させる一対の入力片を延設し、該一対
の入力片を伸長変形に伴って前記方向へ押圧するように
前記超磁歪合金を配置したことから、入力片を介してク
ランプ片が駆動されることとなり、入力片の長さにより
超磁歪合金から発生する力が少ない場合であっても、十
分なクランプ圧を発生させることができる。
【0049】また、一対のテーパー面への圧接に伴って
クランプ片が駆動される構成であることから、コイルへ
供給する電流の調整のみならず、テーパー面の角度によ
っても、クランプ片の動作速度を設定することが可能と
なる。さらに、両クランプ片を別体としたことから、一
方のクランプ片に不具合が生じた場合には、当該不具合
が生じたクランプ片のみを交換するのみにより、低コス
トで継続的使用が可能となり、超磁歪合金もクランプ片
と別体とすることにより容易に交換が可能となり、超磁
歪合金や磁界形成手段に不具合が生じた際の対応を迅速
に行うことができる。
【0050】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図で
ある。
【図2】超磁歪アクチュエータの断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図で
ある。
【図4】本発明の第3の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図で
ある。
【図5】他の超磁歪アクチュエータの断面図である。
【図6】本発明の第4の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図で
ある。
【図7】他の超磁歪アクチュエータの断面図である。
【図8】本発明の第5の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図で
ある。
【図9】本発明の第6の実施の形態を示す図であって、
(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図で
ある。
【図10】ワイヤボンディング工程を示す説明図であ
る。
【符号の説明】 1 ボンディング装置用クランンパ 2a,2b クランプ片 4 基端部 8 空間部 10 超磁歪アクチュエータ 17 超磁歪金属 18 コイル 27a,27b テーパー面 37 連結部材 42 超磁歪アクチュエータ 46 超磁歪アクチュエータ
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対のクランプ片を有し、この一対のク
    ランプ片を駆動してその先端部間にて、半導体素子の電
    極上にボンディグされるワイヤを挟持するボンディグ装
    置用ワイヤクランパにおいて、超磁歪合金と磁界形成手
    段とを設け、該磁界形成手段の磁界形成に伴う前記超磁
    歪合金の変形により、前記一対のクランプ片の少なくと
    も一方を駆動するようにしたことを特徴とするボンディ
    グ装置用ワイヤクランパ。
  2. 【請求項2】 前記一対のクランプ片をその基端部にて
    一体化し、この一体化された基端部に、前記一対のクラ
    ンプ片に沿った方向への押圧に伴って該クランプ片を駆
    動させる入力部と該入力部に隣接する空間部とを形成す
    るとともに、該空間部内に、伸長変形に伴って前記入力
    部を前記方向へ押圧するように前記超磁歪合金を収容配
    置したことを特徴とする請求項1記載のボンディグ装置
    用ワイヤクランパ。
  3. 【請求項3】 前記一対のクランプ片をその基端部にて
    一体化するとともに、該基端部に、前記一対のクランプ
    片に沿った方向に延在しこれと交差する方向への押圧に
    伴って前記クランプ片を駆動させる一対の入力片を延設
    し、該一対の入力片を伸長変形に伴って前記方向へ押圧
    するように前記超磁歪合金を配置したことを特徴とする
    請求項1記載のボンディグ装置用ワイヤクランパ。
  4. 【請求項4】 前記一対のクランプ片をその基端部にて
    一体化し、この一体化された部位よりも先端部側に、圧
    接されて前記クランプ片を駆動させる同一角度からなる
    一対のテーパー面を有する空間部を設け、該空間部内
    に、伸長変形に伴って前記テーパー面に圧接するように
    前記超磁歪合金を収容配置したことを特徴とする請求項
    1記載のボンディグ装置用ワイヤクランパ。
  5. 【請求項5】 一方のクランプ片には支点突起部を設け
    他方のクランプ片には前記支点突起部を支持する支点突
    起部支持面を設け、前記支点突起部を支点として前記先
    端部間を開閉可能とし、各クランプ片の基端部に、当該
    クランプ片に沿った方向に延在しこれと交差する方向へ
    の押圧に伴って前記クランプ片を駆動させる入力片を延
    設するとともに、該入力片を伸長変形に伴って前記方向
    へ押圧するように前記超磁歪合金を配置したことを特徴
    とする請求項1記載のボンディグ装置用ワイヤクラン
    パ。
  6. 【請求項6】 一方のクランプ片には支点突起部を設け
    他方のクランプ片には前記支点突起部を支持する支点突
    起部支持面を設け、前記支点突起部を支点として前記先
    端部間を開閉可能とし、両クランプ片の基端部には、同
    一角度からなり圧接されて前記クランプ片を駆動させる
    テーパー面を各々設けるとともに、両クランプ片とは別
    体に、伸長変形に伴って前記テーパー面に圧接するよう
    に前記超磁歪合金を配置したことを特徴とする請求項1
    記載のボンディグ装置用ワイヤクランパ。
  7. 【請求項7】 前記一対のクランプ片をその基端部にて
    連結部材を介して結合するとともに、該基端部に各クラ
    ンプ片に沿った方向に延在しこれと交差する方向への押
    圧に伴って両クランプ片を駆動させる一対の入力片を延
    設し、該入力片を伸長変形に伴って前記方向へ押圧する
    ように前記超磁歪合金を配置したことを特徴とする請求
    項1記載のボンディグ装置用ワイヤクランパ。
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