JPS6161534B2 - - Google Patents

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JPS6161534B2
JPS6161534B2 JP13983280A JP13983280A JPS6161534B2 JP S6161534 B2 JPS6161534 B2 JP S6161534B2 JP 13983280 A JP13983280 A JP 13983280A JP 13983280 A JP13983280 A JP 13983280A JP S6161534 B2 JPS6161534 B2 JP S6161534B2
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ball
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forming
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Akira Sato
Motoji Taki
Satoshi Ogura
Tomio Iizuka
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規なAl線のボール形成法に係り、
特にAl線のボールボンデング用ボールの形成法
に関する。
リード線を端子に接合する場合、リード線を端
子面に垂直に接続できれば、リード線を接続部分
よりあらゆる方向に引き出すことができる。その
ためリード線の先端にボールを形成し、これを端
子に直接接合することが行われている。第１図は
ボール２を形成したリード線をキヤピラリチツプ
３によつて基板５の蒸着膜４に熱圧着した模式図
である。
従来、リード線に金細線が使用され、これを水
素火炎により加熱溶融して表面張力によつてその
先端にボールを形成していたが、金細線にかえて
Al細線１を使用することが考えられている。し
かし、Al細線を水素火炎により加熱溶融させる
と表面に酸化皮膜が形成され、溶融による表面張
力を阻害し、ボールが形成されない。
Al線の先端にボールを形成させる方法は、特
開昭51−147174号及び特開昭54−40570号公報に
記載されている。これらの方法は、いずれもAl
線自身に直接通電し、Al線と電極との間にアー
クを発生させ、そのアーク熱によつてAl細線を
溶融させるものである。しかし、この方法はAl
線に直接アークを発生させるので、常に安定して
所望の直径のボールを形成させることが難しい。
なぜなら、Al線の先端は個々に異なつた形状を
持つていること、さらに表面の酸化皮膜の形成状
況が異なつていることからアークの発生状況が個
個に異なり、その結果、ボール形成状況も異なつ
てくる。
さらに、特開昭51−52349号公報には、レーザ
光線によつてAl線を加熱溶融させる方法が記載
されているが、Al線を単に非酸化性雰囲気中で
溶融させても酸化に対する保護は十分でない。
以上の如く、Al線のボール形成が安定してで
きないこと及び酸化に対する保護が十分でないこ
とからAl線のボールボンデングにおいて安定し
た接合ができない。
本発明の目的は、所定の直径を有し金属光沢の
ある表面を有するボールを再現性よく形成するこ
とのできるAl線のボール形成法を提供するにあ
る。
本発明は、Al線の端部を溶融させて表面張力
によりボールを形成する方法において、前記Al
線の端部を一対の電極間に発生させたアーク中に
挿入して溶融し、且つ前記Al線をマイナス側に
接続して前記一対の電極のプラス側から前記アー
クを通して該Al線に電流を流すことを特徴とす
るAl線のボール形成法にある。
第２図ａ及びｂは熱源にアーク１５を用いてボ
ールを形成させる例を示すものである。アーク１
５中にAl線のボール形成に要する部分を挿入し
て溶融することによつてボール２を形成すること
ができる。
この際アーク１５よりAl線に負の電流すなわ
ちAl線をマイナス側に接続しアーク発生用電極
８Ａ，８Ｂのプラス側からアークを通してAl線
に電流を流すことによつて加熱溶融された部分の
表面はイオン衝撃を受けるためクリーニング作用
を受け金属光沢を有する表面となるので、溶融金
属の表面張力によつて安定して所望の直径を有す
るボールが形成される。流す電流値は金属線と熱
源との間でアークが出ない微弱な0.1〜100mAが
よい。これは所望の径のボールを安定して形成す
るのにそのコントロールが容易にできるためであ
る。
Al線の端部に所望の径のボールを形成させる
には、Al線端部の溶融すべき領域を熱源で被う
ことが必要であり、一対の電極間に発生させたア
ーク中にAl線の端部を挿入することによつて実
施できる。Al線に負の電流すなわちAl線をマイ
ナス側に接続して前記一対の電極のプラス側から
アークを通してAl線に電流を流すことによつ
て、Al線先端の加熱溶融部に酸化膜が形成する
のを防止できる。
加熱は非酸化性雰囲気中で行うことが好まし
い。もちろん、大気中でもよい。
アークによつて加熱溶融する場合に、アークの
電流が流れる方向をパルスによつて交互に変える
ことが好ましい。このアークの発生にはタングス
テン電極を用いる非消耗電極を用いるのが好まし
く、電極の偏つた消耗を防ぐために上述の如く電
流の流れる方向を変えるのが好ましい。
パルス電流によるアークによつてAl線端部を
溶融することは、ボールを非常に短時間で形成で
き、またその周波数を変えることによつて供給す
る電力量もコントロールできることから最も好ま
しい。
本発明の方法によつて形成されたボールは、他
の部品又は端子に接合することができる。
接合には、超音波振動又は熱圧着を用いること
ができる。
以下、図面によつて本発明の方法を詳細に説明
する。
第３図は、本発明のAl線のボール形成法を実
施する装置の回路図である。
直流電源６により切換えスイツチ７Ａ，７Ｂ，
７Ｃ及び７Ｄを通して電極８Ａ，８Ｂ間には第４
図に示すように電流の流れる方向が交互に変わる
方形波交流アーク１５が発生する。アーク１５は
不活性ガス導入口１０より送給された不活性ガス
によつて被われる。Al線１には、抵抗器１１を
介して所望の電流値の電流がアーク１５よりAl
線に流れ、通電部１２を通つて陰極に流れる。
リール１３に巻回されているAl線はアーク１５
内に送給され、溶融してボール２が形成される。
従つて、この際ボール２はアークよりAl線に流
れる電流によつてその加熱溶融部にイオン衝撃に
よるクリーニング作用を受け、酸化膜のない金属
光沢を有する面が得らるので、溶融中の表面張力
が外的作用を受けずに自由に起り、丸いボールが
Al線の先端に安定して形成される。
Al線に流れる電流値は抵抗器１１によつて自
由に制御できるので、所望のボール径を得るのが
容易である。
また、本発明の方法ではAl線の送給量によつ
ても形成するボール径を制御することができるの
で、より正確なボール径の制御ができる。
第３図において、アークは所定の電流値ＩPで
発生させればよいが、反転の際にアークが途切れ
るのを防止するためベース電流値ＩBにしてから
行うのがよい。図は電極８Ａの電流波形を示すも
のである。
第５図は、直流パルスアークを用いた場合の他
の例を示すものである。直流電源６より電極８
Ａ，８Ｂ間に第６図に示す如く波形の直流パルス
アークを発生させる。Al線にはマイナス側に接
続され抵抗器１１により制御された電流が通電部
１２を通してアークよりAl線１に流れる。この
電流によつてAl線は酸化膜が除去され、金属光
沢を有する所望の径のボールが先端に形成され
る。
Al線はその先端が所望のボール径が形成され
るに必要な長さについてアーク１５中に送給さ
れ、アーク１５中に被われた部分が溶融してボー
ルが形成される。この溶融に際してノズル９より
不活性ガスがアーク１５を被うように送給され
る。
電極８Ｂは電子衝撃を受けるので、電極８Ａよ
り消耗量が多い。従つて、電極８Ａより大きくし
て、熱容量を大きくしてそれ自体の温度上昇を防
止し、もつてその消耗をできるだけ防ぐようにし
ている。なお、この目的のために冷却（水冷）構
造とすることも好ましい。
金属線は熱源に垂直に挿入するのが好ましい。
実施例 １ 直径50μｍのAl線を用い、第３図に示す装置
を用い、Al線の先端の所定の長さを反転パルス
によつて溶融し、その先端に所望の直径を有する
ボールを形成させた。
電極には、ThO2入りタングステン電極よりな
り、直径が1.6mm、先端角が60度のものを用い
た。アークは、電流ＩP：30A，ＩB：10A及び周
波数100Hzで発生させ、シールドガスでアークを
被つた。シールドガスにはArを用い10／分流
した。Al線は、抵抗器１１の抵抗を５〜13KΩと
し、電流を約1mA流しながらその先端を所定の
長さ発生しているアークに入れて溶融させた。
Al線は軸に対してほぼ対称の丸いボールを形成
するために垂直に挿入した。
アークはAl線に対して直角になるように水平
に設置した。
以上の如く、溶融雰囲気、Al線のアーク中へ
の挿入量、Al線に流す電流値及び電極間のアー
ク電流、電圧、周波数のコントロールによつて
Al線直径の２〜４倍のボール直径を安定して得
ることができた。さらに、ボール表面は金属光沢
を有していた。
実施例 ２ 第５図に示す直流電源による一方向のパルス電
流のアークによつて、直径50μCmのAl線をアー
クに挿入して切断した。切断と同時にその端部に
ボールを形成させた。
第６図はアークの電流波形を示すものである。
アークは、電流ＩP：10A，ＩB：3A，ＩPとＩB
との時間比：１、周波数：100Hzの条件で発生さ
せた。ＩBは、パルス電流においてアーク発生中
の途切れをなくすため常にアークを発生させてお
くのに必要な電流を流すものである。雰囲気とし
てArガスを10／分流した。
Al線への電流は、電源のマイナス側に接続
してアーク側よりAl線に流すようにした。その
電流値は、約1mAである。
Al線は、ほぼ水平に発生させたアーク中にほ
ぼ垂直に挿入した。その結果、Al線を切断する
と同時にAl線の先端にAl線径の1.8〜３倍の直径
を有するボールが形成された。その表面は、いず
れも金属光沢を有していた。
第５図において、プラス側電極をマイナス側
電極より太くしているのは電極の熱容量を大きく
して温度上昇を小さくし、以てその消耗を小さく
するためである。さらに、プラス側の電極は冷却
装置１７によつて冷却している。
電極の先端はいずれもアーク集中を得るため先
端角60度の角度を有している。
実施例 ３ キヤピラリチツプ３に挿入されたAl線を上述
の実施例１によつてその先端にボールを形成した
後、ただちに、400℃前後に加熱した基板５上の
アルミニウム蒸着膜（又はアルミニウム−金蒸着
膜）４に第１図ｂに示すように従来法によつてボ
ール径を約30％減少させる程度に瞬時に加圧し、
熱圧着した。この圧着の結果、どの接合もほぼ同
程度の接合強度が得られ、安定した接合が得られ
た。
なお、切断から熱圧着するまでに要した時間は
0.3〜0.5秒で、従来法とほぼ同程度であつた。
以上の如く、本発明によれば酸化しやすいAl
線の端部に所定の直径を有し金属光沢を有するボ
ールを再現性よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は熱圧着によつて部品又は端子へのボー
ル接合を示す模式図、第２図は本発明の方法の一
例であるアークによつてボールを形成する模式
図、第３図は本発明の方法による反転パルスのア
ークによつてAl線の端部にボールを形成する装
置の回路図、第４図は反転パルスの波形図、第５
図は本発明の方法による直流パルスのアークによ
つてAl線を切断すと同時にその端部にボールを
形成する装置の回路図及び第６図は直流パルスの
波形図である。 １……Al線、２……ボール、３……キヤピラ
リチツプ、４……蒸着膜、５……基板、６……電
源、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ……切換スイツチ、
８Ａ，８Ｂ……電極、９……ノズル、１０……不
活性ガス導入口、１１……抵抗器、１２……通電
部、１３……リール、１４……冷却装置、１５…
…アーク。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ Al線の端部を溶融して表面張力によりボー
    ルを形成する方法において、前記Al線の端部を
    一対の電極間に発生させたアーク中に挿入して溶
    融し、且つ前記Al線をマイナス側に接続して前
    記一対の電極のプラス側から前記アークを通して
    該Al線に電流を流すことを特徴とするAl線のボ
    ール形成法。
JP13983280A 1980-10-08 1980-10-08 Forming and bonding methods for ball of metallic wire Granted JPS5764944A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13983280A JPS5764944A (en) 1980-10-08 1980-10-08 Forming and bonding methods for ball of metallic wire

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13983280A JPS5764944A (en) 1980-10-08 1980-10-08 Forming and bonding methods for ball of metallic wire

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5764944A JPS5764944A (en) 1982-04-20
JPS6161534B2 true JPS6161534B2 (ja) 1986-12-26

Family

ID=15254525

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