JPS6125249Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、発熱部の全長に対して均熱長の長い
ボンデイングツールの形状を提供することを目的
とする。

従来のボンデイングツール（以下ツールと略
す）１の形状を第１図に示す。この図において
２，３は給電端子であり、４は図示しないがボン
デイング装置に取付けるための穴である。５は発
熱部で６は発熱部５を支持するためのシヤンクで
ある。通常給電端子２，３、発熱部５、シヤンク
６は１体で形成される。７は図示しないが配線
部、すなわち複数のリードとリード、あるいは複
数のリードと半導体のバンプ等を押圧し、一括同
時ボンデイングする押圧面である。押圧面７の背
面８は押圧面７を下に見て上方に凸となるよう形
成され、端部９よりも中央部１０が中高となり、
しかも中央部１０と端部９の間も中高となるよう
構成されている。また１１はシヤンク６と発熱部
５の接合部の断面積を小さくするために設けらた
切欠きである。１２は発熱部５の温度を検出して
所定の温度となるよう発熱部に流す電流を制御す
るための熱電対である。

第１図に示すツールは通常パルス通電加熱方式
と称する一般に２〜５秒間電流を通じて加熱する
方式のボンデイングに用いられる。

この方式のボンデイング手順はまず押圧面７で
配線部を押圧して次に給電端子２，３間に電圧を
印加して発熱部５の抵抗により発熱せしめ、その
熱で配線部のボンデイングを行なう。発熱部５の
熱容量は小さいので短時間で温度は所定の温度ま
で上昇する。所定の温度まで上昇すると熱電対１
２と図示しない電流制御手段により発熱部５の温
度は２〜５秒間一定に保たれる。この間にボンデ
イングが行なわれ、その後電流が断たれる。

電流が断たれると前記と同様に発熱部５の熱容
量は小さいのですみやかに温度は降下し、また配
線部の温度も降下する。次にツール１を上昇せし
めて配線部から押圧面７を離間させるとボンデイ
ング操作は終了する。

この時発熱部５の中央部１０および中央部１０
と端部９の間は中高となつているので中央部の断
面積は大きくしたがつて中央部の抵抗は小さい。
そのため端部９よりも中央部１０の発熱量は少な
いが端子２，３から遠いので熱は端子へ逃げにく
く温度は上りやすい。また端部は逆に発熱量は多
いが端子２，３に近いのでシヤンク６を通つて熱
は大量に端子２，３方向へ逃げるので温度は上り
にくい。第１図に示すように背面８がほぼ全体に
わたつて押圧面７を下に見て上方に凸となつてい
る従来のツールの押圧面７の温度分布は第２図の
ようになり、、押圧面７の全長に対する均熱長は
かなり短くなる。E₁，E₂は押圧面端部、Ｃは押
圧面中央部である。

均熱長を長くするために端部９の発生熱量をさ
らに大きくし、シヤンク６及び端子２，３への熱
の逃げを小さくするために切欠１１を大きくし、
端部９の断面積を小さくすることが行なわれる。

端部９に抵抗を極端に大きくすると通電開始時
には発熱部５の温度は小さく抵抗も小さいので大
きな突入電流が流れ、その突入電流により部分的
に抵抗の大きくなつた端部９の切欠部１１の近傍
１３（第１図の黒塗部）のみが瞬間的に急激に加
熱される。その加熱によりさらに抵抗が大きくな
りより一層高温に加熱され、赤熱することすら発
生する。一方中央部１０は端部９に比較して温度
の上り方はゆるやかであり、所定の温度に達した
後は電流は制御され、所定の温度に保たれる。

中央部１０が所定の温度に達した後は前記と同
様な理由で端部９は中央部に比較して熱が逃げや
すいので中央部よりも低い温度におちつく。

第３図に温度の時間的変化を示す。

第３図においてＦは切欠１１が大きい場合の
E₁，E₂の温度変化、Ｇは切欠１１が小さい場合
のE₁，E₂の温度変化、ＨはＣの温度変化であ
る。温度コントロールのための熱電対１２はＣ部
近傍に固定されているのでＣ部の温度は切欠１１
が大きい場合も小さい場合も差はない。従つて切
欠１１を大くすると均熱長は若干改善されるがオ
ーバシユートが大きくなり赤熱する。赤熱すると
ツールの酸化、ツールの結晶粒子の粗大化による
機械的性質の劣化等によりツール寿命が著しく短
かくなる。また切欠１１を大きくすることにより
強度も劣化する等の欠点を有する。したがつて第
１図に示す構成で背面８を押圧面７を下に見て上
方に凸とし、切欠１１により中央部１０よりも端
部９の発熱量を大きくし、端部の熱が端子２，３
へ逃げにくくする方式においては均熱長を長くす
ることには限度があり大巾に改善することは困難
である。

本考案は従来と異なり、中央部１０における熱
伝導と放熱が、端部９におけるシヤンク６への熱
伝導と放熱の状態に近い状態となるように中央部
を構成することによつて、中央部１０の熱を端部
９と同様に逃がすことにより均熱長を長くしよう
とするものである。その一例の形状を第４図に示
す。なお第１図と同一参照数字は同一部分を示
す。第４図に示すように押圧面７の背面８の中央
部に突起１４を設け、その突起１４と端部９とを
結ぶ背面８の部分１５の形状を押圧面７を下に見
て下方に凸とすることにより、中央部１０に、端
部９とシヤンク６との接続部分に近いような構造
部分が構成されて、端部９とシヤンク６との結合
による伝熱効果と同様の伝熱効果が中央部１０に
も生ずるので、中央部１０の熱を突起１４に効果
的に逃がすことができ長い均熱長を得ることがで
きる。第５，６，７図は本考案による他の実施例
の形状である。いずれも突起１４と押圧面７を下
に見て下方に凸なる背面８の部分１５とにより構
成されている。通電時間、通電電流の大きさ、設
定温度等の条件により第４，５，６，７図のうち
最も適した形状を選択することができる。第８図
に本考案のツールの温度分布を示す。

突起１４への熱の逃げを大きくするほど分布は
Ｋ，Ｌ，Ｍの順に変化し、ＭのようにＣ部の温度
が許容温度下限にくるような形状の時、均熱長は
最大となり、均熱長を著しく長くすることができ
る。

第５図のツールは第４図のものよりも突起１４
の熱容量が小さくなつている。したがつて第５図
のツールは通電時間が短かく熱の逃げによる温度
低下の影響が比較的小さい場合に適する。

第４図、第５図のツールの温度分布は第８図の
Ｋのようになる。

第６図のツールは突起１４を前記シヤンク６と
同様な形状としたものであり、シヤンク６に熱が
逃げるのと同様に突起６に熱が逃げるので温度分
布は第８図のＬのようになる。

第７図は第６図よりもさらに突起１４の熱容量
を大きくしたものであるが、中央部１０と突起１
４との連結部の構造が端部９とシヤンク６との連
結部の構造と同様となり、放熱面積も大きいの
で、その温度分布は第８図のＭにのようになる。

第９図は本考案による他の実施例であり、第９
図に示すように突起１４の他に１４−１，１４−
２を形成すると第８図Ｍの高温部Ｐは破線M′の
ように温度を下げることができ、より広い均熱長
が得られる。

したがつて部分１５が微視的に見て押圧面７を
下に見て上方に凸となる部分があつても部分１５
を巨視的に見て押圧面を下に見て下方に凸となつ
ていれば目的は果される。

以上のように、本考案においてはツールの押圧
面の背面中央部に突起を設け、その突起と背面の
端部を結ぶ形状を前記押圧面を下に見て下方に凸
としたことにより、従来に比較して (1) 中央に突起１４を設け、そのとつき１４と端
部９とを結ぶ部分１５の形状を、押圧面７を下
に見て下方に凸とすることにより、中央部１０
に、端部９とシヤンク６との連結部と同様の構
造部分を形成することができ、熱伝導および放
熱の状態を端部９とシヤンク６の連結部におけ
ると同様にすることができるから、中央部の熱
を有効に突起に逃がすことができるので、均熱
長を大巾に長くすることができる。

したがつて従来のツールに比較して小型に構
成でき、高密度実装においてもツールが他の配
線部と干渉することはない。また小型ゆえ電源
のパワーも小さくすることができる。

(2) 部分的に断面積を小さくして高抵抗にする必
要がないので温度のオーバシユートがなく赤熱
することもない。

したがつて熱に弱い半導体実装においても半
導体に熱損傷を与えることなくボンデイングす
ることができ、またツールの機械的強度も大き
く寿命も長い、等多大の効果を奏することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のボンデイングツールの斜視図、
第２図は従来のボンデイングツールの温度分布
図、第３図は従来のボンデイングツールの各部の
温度の時間的変化を示す図、第４図は本考案の一
実施例の正面図、第５，６，７，９図は本考案の
他の実施例の正面図、第８図は本考案のボンデイ
ングツールの温度分布図である。 １……ツール、２，３……給電端子、５……発
熱部、６……シヤンク、７……押圧面、８……背
面、１４……突起。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 給電端子を両端に有し、長手方向に沿つて配線
   部を押圧する押圧面を形成されて導体により構成
   され、前記給電端子に電力を供給することにより
   導体を発熱せしめ、前記導体の押圧面に押圧され
   た配線部を加熱してその配線部を接続するボンデ
   イングツールにおいて、 前記押圧面の背面の中央部に突起を設け、その
   突起と前記背面の端部を結ぶ形状を前記押圧面を
   下に見て下方に凸とし、 前記導体の中央部の熱を前記突起に逃すことに
   より、前記押圧面の均熱長を長くしたことを特徴
   とするボンデイングツール。