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1. (WO2019008803) WINDING SPOOL, BONDING WIRE WOUND STRUCTURE AND SPOOL CASE FOR WINDING SPOOL
Document

明 細 書

発明の名称 巻取スプール、ボンディングワイヤの巻回構造および巻取スプール用スプールケース

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011  

先行技術文献

特許文献

0012  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0013  

課題を解決するための手段

0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029  

発明の効果

0030  

図面の簡単な説明

0031  

発明を実施するための形態

0032   0033   0034   0035   0036  

実施例

0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063  

産業上の利用可能性

0064  

符号の説明

0065  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18  

図面

1   2   3   4   5   6  

明 細 書

発明の名称 : 巻取スプール、ボンディングワイヤの巻回構造および巻取スプール用スプールケース

技術分野

[0001]
本発明は、太い線径のボンディングワイヤ用巻取スプール、巻回構造、スプールケースおよび当該スプールに巻かれたボンディングワイヤの巻取方法および接合方法に関し、特にアルミニウム(Al)合金製ボンディングワイヤに関するものである。

背景技術

[0002]
初期の合成樹脂製のボンディングワイヤ用巻取スプールは、タングステン、モリブデン等の金属線を巻取るために用いられる巻取スプールに関するものが実全昭58-151154号公報(後述する特許文献1)に記載されている。昭和57年(1982年)当時は、第1図に示すような、円筒形の胴部2の両端部にフランジ部3,3′を設けた巻取スプールが一般的であった。ところが、このような巻取スプールでは第2図(a)、(b)に示すようにフランジ部3,3′の内側面付近(胴部2の端部)で巻厚が乱れることが多いため、フランジ部内側面付近で巻くずれや下層部への線の食い込みによる線のもつれが生じやすいことが明細書に記載されている。 
[0003]
このため上述した実全昭58-151154号公報(後述する特許文献1)では、同公報の図3に示すように、「フランジ部内側面の軸方向に対する傾斜角度が、20度乃至45度である(実用新案登録請求の範囲(2)参照)」金属細線用巻板スプールが示されている。すなわち、横断面の仰角が20度乃至45度である金属細線用巻板スプールが示されていることがわかる。 
[0004]
同様な傾斜角度を設けることは、金線からなる半導体ボンディングワイヤの巻き取り用スプールにもみられる。たとえば、特開2001-85462号公報(後述する特許文献2)の請求項1には、「胴とその両端に設けられたフランジからなる半導体ボンディングワイヤー巻き取り用スプールにおいて、前記胴の外周面に、両端から中央部に向けて傾斜する傾斜側面を設けたことを特徴とする半導体ボンディングワイヤー巻き取り用スプール」が開示されている。同公報の図1には横断面の仰角が約60度の平面上傾斜側面(5)を有するフランジ(2)が例示されている。 
[0005]
特開2004-87536号公報(後述する特許文献3)の請求項1には、「ワイヤーの巻き取り、巻きほぐしのために使用するボンディングワイヤー用スプールであり、ワイヤーを巻き取るための巻き胴部とその両端に設けられたフランジ部とからなり、巻き胴部が、フランジ隣接の巻き胴部と中央部の巻き胴部とが径が異なる同心円筒状であり、フランジ隣接の巻き胴部と中央部の巻き胴部とが滑らかな斜面にて一体化されており、フランジ隣接の巻き胴部の径が中央部の巻き胴部の径より大きく、フランジの径より小さく、かつ中央部の巻き胴部と上記滑らかな斜面との成す角度を10~60度とすることを特徴とするボンディングワイヤー用スプール」が開示されている。同公報の図2には俯角が約30度の角度(6)を有するなめらかな斜面(4)が図示されている。同公報0019段落には「直径25μm、長さ2,000mのAuワイヤー」について記載があり、このスプールがAu極細線用のボンディングワイヤ用スプールであることがわかる。 
[0006]
他方、特許2679697号公報(後述する特許文献4)の請求項1には、「筒状スプールを嵌合せしめる上向膨出状の嵌合隆を一体に備えた合成樹脂製の容器本体と、該容器本体の外縁周壁隆に嵌合する蓋体からなるスプールケースであって、上記容器本体における嵌合隆のスプールと接触し支える部分の平面形状を多角形とし、そのコーナー部を丸く縁取りしたことを特徴とするボンデイングワイヤー用のスプールケース」が開示され、図1に例示されている。同公報の0021段落には、「本発明のスプールケースは、多角形柱の各辺でコーナー部を支えるため、コーナー部の反発力が増し、コーナー部が強固にスプールに圧接して確実且つ堅固にスプールを保持する」ことが記載されている。 
[0007]
同様のスプール密着効果を奏する発明は、特許3533658号公報(後述する特許文献5)にも開示されている。すなわち、同公報の請求項1には、「筒状スプールの内周面と嵌合する上向き膨出状の嵌合隆と、蓋体と嵌合する外縁周壁隆とを一体に備えた容器本体と、該容器本体の外縁周壁隆に嵌合する蓋体とからなる巻取スプール用スプールケースにおいて、該容器本体の嵌合隆の周囲に、筒状スプールのフランジを外周より嵌合させる溝が円周状に形成されていることを特徴とする巻取スプール用スプールケース」が開示され、図2などに例示されている。このスプールケースは、「スプール内周面とフランジ外周面の2箇所で支えるために、スプールを堅固に固定することができる…(中略)…。このためスプール取り出し時に強い力で引き抜くことを余儀なくされてワイヤーに誤って接触したり、スプールと容器本体との固定が不十分でスプールケースの蓋を開封した時に誤ってスプールを落下させてしまう等の事故を防ぐ効果があり、繰り返し使用に十分耐え得る。(同公報0024段落)」とされる。 
[0008]
従来のボンディングワイヤ用スプールケースは、比重の大きな純金極細線が巻回されたスプールをスプールケースに収容し、世界各地の半導体装置メーカーへ運ばれることを前提としてきた。この極細線は通常30μm以下のボンディングワイヤをいう。純金ボンディングワイヤ用スプールケースは、移動距離が長く、その間の振動や衝撃に耐えるため、純金極細線が巻回された巻取スプールとスプールケースとを密着・固定させるのが一般的であった。 
[0009]
ところが、アルミニウム(Al)金属またはアルミニウム合金のボンディングワイヤは、一般的に直径が75~600μmのものが多用される。この線径のボンディングワイヤを太線ボンディングワイヤと称する。太線ボンディングワイヤの場合は純金極細線で使用されるボンディングマシンとは異なるボンディング装置が用いられる。しかも、このアルミニウム(Al)等ボンディングワイヤは、太線であるにもかかわらず巻きテンションを緩くして巻かれる。このため比重が軽いアルミニウム(Al)等の太線ボンディングワイヤは、純金(Au)極細線のボンディングワイヤよりも最上層の巻線が移動しやすい傾向にある。さらにグローバル化の進展に伴って日本国から国外の半導体装置メーカーへ輸送する場合など、輸送距離が長くなっている。それにもかかわらず、太線ボンディングワイヤでも純金(Au)極細線のボンディングワイヤと同様のスプール構造のものを用いていたため、その輸送途中に巻崩れたり巻厚が乱れたりする課題が頻発した。 
[0010]
このような課題は、純金(Au)極細線用の巻取スプールや巻取スプール用スプールケースを太線のアルミニウム(Al)等のボンディングワイヤに用いていることが原因であると本発明者らは考えた。すなわち、これまでのスプールケースでは線接触ないし面接触で巻取スプールをスプールケースに密着・固定させているため、スプールケースに振動や衝撃等が加わると、スプールケースと密着・固定された巻取スプールを介して巻回されたボンディングワイヤまで振動や衝撃等が直接伝わってしまう。このため比較的巻きテンションが緩いアルミニウム(Al)等の太線ボンディングワイヤの巻厚が乱れたりする事故が多くなっているものと考えた。 
[0011]
また、直径が75~600μmのものが多用されるアルミニウム(Al)合金の太線ボンディングワイヤでは、500m巻きが一般的である。アルミニウム(Al)合金の場合は巻き数が少ないので、他の貴金属合金や銅合金のボンディングワイヤよりも巻取スプールの交換頻度が多くなる。このため合成樹脂製巻取スプール、例えば実全昭58-151154号公報(後述する特許文献1)の第1図に示されるポリカーボネート製の巻取スプールを用いた場合、巻取スプールを繰り返して使用していくうちにフランジ(3)周縁部が広がってしまう。フランジ(3)周縁部が広がると、上層部のボンディングワイヤに隙間ができたり、余分のワイヤが食い込んだりして最上層の整列を乱すことも巻厚が乱れたりする課題の原因であると考えられる。この課題は、ABS樹脂、エチレン酢酸ビニル(EVA)、ポリエチレン(LDPE)、ポリスチレン(PS)などの他の樹脂でも同様に生じる課題と考えられる。なお、以下の先行技術文献に開示された技術は、本発明における先行技術の一部をなす。

先行技術文献

特許文献

[0012]
特許文献1 : 実全昭58-151154号公報
特許文献2 : 特開2001-85462号公報
特許文献3 : 特開2004-87536号公報
特許文献4 : 特許2679697号公報
特許文献5 : 特許3533658号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0013]
本発明は、上記の課題にかんがみてなされたものであり、国境を越えた距離の輸送によっても、また、移送中に大きな衝撃が加えられても巻崩れしない、太線用の巻取スプール、ボンディングワイヤの巻回構造および巻取スプール用スプールケースを提供することにある。また、本発明は繰り返し再利用してもフランジ周縁部が疲労しにくい合成樹脂製の巻取スプールを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0014]
本発明は、スプールケースに加わる振動や衝撃等を2種類に大別し、大きな衝撃を主に巻取スプール用スプールケースに吸収させ、小さな振動等を太線用の巻取スプールに吸収・分散させ、かつ、巻回されたボンディングワイヤ自身で吸収させることにした。これまでは外部の衝撃や振動等が直接密着された巻取スプールの左右フランジ部に伝わり、最上層のボンディングワイヤの整列を崩していたからである。本発明の巻取スプールおよび巻取スプール用スプールケースをわかりやすくするため、例として、以下に図番を付して本発明を説明する。 
[0015]
本発明の巻取スプールは、中心軸にガイド穴17を有する胴部12およびフランジ部13からなる合成樹脂製のボンディングワイヤ42用の巻取スプール10において、当該胴部12と当該フランジ部13の仰角19が77度以上86度以下であり、かつ、当該ボンディングワイヤ42の直径を1とした場合に対する当該胴部12の巻幅長さの割合が50以上550以下であることを特徴とする。 
[0016]
また、本発明のボンディングワイヤの巻回構造は、中心軸にガイド穴17を有する胴部12およびフランジ部13からなる合成樹脂製巻取スプール10に巻かれたボンディングワイヤ42の巻回構造において、当該胴部12と当該フランジ部13の仰角19が77度以上86度以下であり、かつ、当該ボンディングワイヤ42の直径を1とした場合に、当該胴部12の巻幅長さの割合が50以上550以下であり、他方、当該ボンディングワイヤ42の巻回構造の長手断面形状は、中央部の高さよりも少なくとも一方の端部の高さの方が高くなっていることを特徴とする。    
[0017]
また、本発明の巻取スプール用スプールケースは、ふた体21および合成樹脂製の本体31とからなる巻取スプール用スプールケース20において、当該本体31の形状は、上面のない略逆四角錘台であって、当該巻取スプール10の左右フランジ部13に面する両側面の各々に複数本の波溝34を有し、当該複数本の波溝34のうちの少なくとも1本の波溝34が当該巻取スプール10の左右フランジ部13の各々の側面の直径の1/4以下の長さで当接している。 
[0018]
ここで、上記の巻取スプールおよび巻回構造における「合成樹脂製」は、一般的に合成樹脂で射出成型されたプラスチック樹脂を意味する。合成樹脂の成型加工には、射出成型加工や型押し加工やエンボス加工や真空成形法などで行うことができる。射出成型加工用の合成樹脂には、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、耐衝撃性ポリスチレンなどがある。 
[0019]
また、上記の巻取スプールにおける「フランジ部13の仰角19が77度以上86度以下」としたのは次の理由である。すなわち、フランジ部13の仰角19が86度を超える場合には、ボンディングワイヤから受ける水平方向
の振動等を吸収、分散させることができなくなるため、巻き崩れが生じやすくなり、フランジ部13の仰角19が77度未満の場合には、巻回構造においてワイヤが層状に高く積み重なると、傾斜面において上層のワイヤの重さによって、下層のワイヤにズレや食い込みが生じ、水平方向の振動等とあいまってフランジ部13と胴部12の境界に隙間ができてしまい、ワイヤ操出時の引っ掛かりの不具合が顕著に見られるからである。 
[0020]
また、上記の巻取スプールにおける「当該ボンディングワイヤ42の直径に対する当該胴部12の巻幅長さの割合が50以上550以下」としたのは、太線ボンディングワイヤの巻き取りが実用的であることを意味するものである。すなわち、アルミニウム(Al)金属またはアルミニウム合金のボンディングワイヤは、一般的に直径が75~600μmのものが多用されている。 
[0021]
また、太線ボンディングワイヤ用のボンディング装置に取り付けられる巻取スプールの左右フランジ部13の最外面間の幅は一般的に35~40mmの物に適用できるように設計されている。また、巻取スプールの直径は88mmのものが一般的であるが、最大150mm直径のものまで可能である。これらのことから、実用的な範囲としてボンディングワイヤ42の直径に対する当該胴部12の巻幅長さの割合を50以上550以下とした。 
[0022]
また、上記のボンディングワイヤの巻回構造における「ボンディングワイヤ42の長手断面形状は、中央部の高さよりも少なくとも一方の端部の高さの方が高くなっていること」としたのは、巻取スプールから受ける水平方向の振動等を不均一に分散・吸収させるためである。たとえば、水平方向へ5~10列および上方向へ3~5層とすることができ、これ以上にすることもできる。最小単位は太線ボンディングワイヤ42の1列と2列とからなる2層構造である。この高くなっている部分を設けたことにより、ボンディングワイヤ42が1,2本ずれていてもほどくことができるようになるとともに、整列されたボンディングワイヤ42間およびボンディングワイヤ42とフランジ部13との隙間を埋めることができ、隙間へのボンディングワイヤ42の落ち込みによるワイヤ操出時の引っ掛かりの不具合を防止することができる。 
[0023]
また、上記の巻取スプール用スプールケースにおける「少なくとも1本の波溝34が当該巻取スプール10の左右フランジ部13の直径の1/4以下の長さで当接していること」にしたのは、大きな衝撃を防ぐとともに、小さな衝撃や振動等は巻回された巻取スプール10の揺動に委ねるためである。 
[0024]
ここで、「フランジ13の直径の1/4以下の長さ」の下限値は、フランジ13の直径の直線に対峙する両波溝34の底面における間隔が当該巻取スプール10の左右フランジ部13の幅に等しい1点接触の場合をいう。これは、巻取スプールケース20に形成された波溝34の最も狭い空隙幅が巻取スプール10の左右フランジ部13の外側の幅に等しく、かつ、最も狭い空隙幅を構成する二つの波溝34の位置が巻取スプール10の直径をなす線上にあるということを意味する。すなわち、少なくとも側面の1点ずつ当接すれば、巻取スプール10の左右フランジ部13を支えることができる。本発明のスプールケース20では、外部の大きな衝撃に対応するため巻取スプール10とスプールケース20のあいだに巻取スプール10の遊びを持たせている。具体的には、巻取スプール10とスプールケース20のあいだに前後および左右方向にそれぞれ1mm以下、好ましくは0.5mm以下の空隙を持たせるのが良い。 
[0025]
本発明のボンディングワイヤ用巻取スプールの実施態様は以下のとおりである。上記胴部12の両側に3個以上6個以下の把持リブ16が内設されていることが好ましい。特に3個以上5個以下の把持リブ16がより好適である。また、上記ボンディングワイヤ用巻取スプール10およびスプールケース20が透明体であることが好ましい。スプールケース20の外部から肉眼で巻取スプール10上の最表層のボンディングワイヤ42が巻崩れ等しているかどうかという課題が認識できるからである。また、上記左右フランジ部13の当該フランジ部13の仰角19が79度以上83度以下を有することがより好ましい。80度近辺の仰角19を有すると、実験的に最も振動に耐えられることがわかったからである。 
[0026]
また、本発明の合成樹脂製巻取スプールに巻かれたボンディングワイヤの巻回構造の実施態様は以下のとおりである。上記端部が瘤形状であることが好ましい。ここで、瘤形状とは、巻取スプール10の長手方向の断面外形が三角形や放物線形状や双曲線形状などの一般的な幾何学形状だけでなく、矩形や扇形や楕円の一部分の形状なども含まれる。従来の巻線の巻回構造の最外周の片隅に瘤形状のボンディングワイヤ42の積層体があると、振動等による水平方向の揺れを吸収することができるからである。このようなボンディングワイヤ42の巻回構造における盛り上がった端部は、図4の模式図に示すように、巻取スプール10の両壁に形成することができる。 
[0027]
また、上記ボンディングワイヤ42がアルミニウム(Al)金属またはアルミニウム(Al)合金であることが好ましい。本発明のボンディングワイヤ42の材質としては、純銀(Ag)または銀合金や純銅(Cu)またはパラジウム被覆銅合金などがあるが、比重の軽いアルミニウム(Al)合金の太線ボンディングワイヤ42用巻取スプール10で巻崩れ等の課題が多いからである。  
[0028]
本発明の巻取スプール用スプールケース20において、上記ふた体が酸素および水分を透過させず、かつ、剥離可能なフィルムであることが好ましい。巻取スプール10に巻かれたボンディングワイヤ42にとって大きな衝撃を吸収して小さな衝撃に変えるからである。たとえば、東洋紡株式会社製の「エコシアール(登録商標)」VE504やジェイフィルム株式会社製のIMXフィルム(商品名称)などがある。 
[0029]
また、上記ふた体21が外周縁22の内側に略逆四角錘台形状の嵌合隆23を有し、当該嵌合隆23はその中央部に円弧溝24およびその側壁に係合片25を有し、当該円弧溝24の形状はボンディングワイヤ用巻取スプール10の左右フランジ部13の外周端に沿った形状であることが好ましい。当該フィルムと同様に大きな衝撃を吸収して小さな衝撃に変えるからである。

発明の効果

[0030]
本発明の巻取スプールによれば、ボンディングワイヤが巻取スプールから受ける水平方向の振動等を吸収・分散させることができるので、長期間および長距離の輸送にも耐えることができる。また、ボンディングワイヤがフランジ周縁部を疲労しにくくするため、繰り返し使用しても合成樹脂製の巻取スプールの劣化を防ぐことができる。また、本発明のボンディングワイヤの巻回構造によれば、図4に示すように、整列されたボンディングワイヤ間およびボンディングワイヤとフランジ部との隙間が埋まり、水平方向の振動等を吸収・分散させることができる。この効果は、太い線径ほど隙間ができないので、太い線径ほど巻回されたボンディングワイヤが崩れるスペースがなくなる効果がある。さらにフランジ周縁部が従来のようにたわむことがなくなる効果もある。また、本発明の巻取スプール用スプールケースによれば、スプールケースに加わる大きな衝撃力がスプールケース内の巻取スプールに伝わりにくくようになっているので、巻取スプールに巻かれたボンディングワイヤの巻崩れを防ぐことができる。

図面の簡単な説明

[0031]
[図1] 図1は、本発明のボンディングワイヤ用巻取スプールの実施形態を示す斜視図である。
[図2] 図2は、本発明のスプールケースの本体とふた体の実施形態を示す斜視図である。
[図3] 図3は、ワイヤボンデイング装置のモータ回転軸に取り付けられた巻取スプールの装着状態を示す概略図である。
[図4] 図4は、本発明のボンディングワイヤの巻回構造の長手方向断面における端部および仰角19を示す模式図である。
[図5] 図5は、従来例のボンディングワイヤの巻回構造を示す平面図である。
[図6] 図6は、ボンディングワイヤの巻きほどき試験を示す模式図である。

発明を実施するための形態

[0032]
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図1および図2は本発明の実施形態を示す。図1に示す巻取スプール10は、射出成型された透明な耐衝撃性ポリスチレン樹脂製の一体品である。巻取スプール10の基本的な構成は、胴部12、左右フランジ部13および挿入部14からなり、挿入部14には中心線上にガイド穴17が開いている。ガイド穴17は鍵状にしてワイヤボンデイング装置のモータ回転軸(図示せず)に固定することができる。胴部12から左右フランジ部13への中空円板状支持部15の表裏面には4個の左右把持リブ16が十字状に内設され、図1上は左把持リブ16が図示されている。左把持リブ16の両端は挿入部14および胴部12と一体的に連なっている。また、左把持リブ16の高さは左フランジ部13の外周面の高さと同じである。なお、図面上は判読困難であるが、左右フランジ部13には81度の仰角19を有しており、左右フランジ部13の外周面の幅は内周面の幅より広くなっている。なお、巻取スプール10の左右フランジ部13にはボンディングワイヤの始端と終端を止めるための切溝18が設けられている。 
[0033]
図2に示すスプールケース20は請求項8の実施形態を示す。図2に示すスプールケース20は合成樹脂製のふた体21および本体31とから構成される。ふた体21および本体31は、それぞれ真空成形法等により成形加工されたものである。ふた体21は、外周縁22の内側に略逆四角錘台形状の嵌合隆23を膨出させ、嵌合隆23の中央部に巻取スプール10を収容する円弧溝24を形成する。また、嵌合隆23の側壁には2個ずつ合計4個の係合片25を有する。円弧溝24の底部は突脚溝26を有している。円弧溝24の形状は巻取スプール10の左右フランジ13の外周端に沿った形状で、長さ対高さの比が略7対2(長さ:高さ≒7:2)の円弧を切り取った形状である。この円弧溝24の深さは突脚溝26の高さと略同じである。なお、図示していないが、請求項7に係るふた体の場合は、スプールケース20と当接する箇所でふた体が線接触して大きな衝撃を吸収する効果がある。 
[0034]
本体31は、上周縁32の内側に略逆四角錘台形状の周壁隆33を膨出させ、周壁隆33の相対向する側壁2面にはそれぞれ薄い側壁を補強するための3本の波溝34を設けている。また、ふた体21の係合片25に対応して本体31の側壁にはそれぞれ2個ずつ合計4個の係止片35を有する。周壁隆33の両側にある3本の波溝34は先端でスプールケース20と当接し固定する。 
[0035]
ふた体21の嵌合隆23は本体31の周壁隆33と嵌合し、ふた体21の係合片25と本体31の係止片35とが嵌着してスプールケース20を構成する。このスプールケース20内に収容された巻取スプール10は、本体31の周壁隆33の底面と巻取スプール10が点接触し、ふた体21の円弧溝24と巻取スプール10が線接触することによって保持されている。スプールケース20のふた体21および本体31の幅および長さは、巻取スプール10の幅および長さよりも大きく、本体31の波溝34が巻取スプール10の大きな横揺れを防止している。また、円弧溝24は突脚溝26の高さと略同じになっている。このため巻取スプール10は本体31の周壁隆33の狭い間隙のあいだで揺動可能になっている。 
[0036]
半導体メーカーへ移送された後、ボンディングワイヤ用巻取スプール10は、図3に示すように、ボンディングワイヤ42のボンディング装置40のモータ回転軸41に取り付けられる。その後、巻取スプール10を回転させて所定長さだけボンディングワイヤ42の繰り出しを行う。この繰り出されたボンディングワイヤ42は、エアテンションをかけられ、ワイヤクランプ43に保持されてキャピラリ44から繰り出され、アルミニウム(Al)、ニッ
ケル(Ni)、銅(Cu)、ケイ素(Si)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、スズ(Sn)、鉄(Fe)およびマグネシウム(Mg)などから選ばれた1種または2種以上からなる元素を主成分とする電極用部材、電極接続ユニット、半導体チップまたは回路基板等に超音波接合やスポット接合やボールボンディングなどされる。
実施例
[0037]
(実施例1)図1に示すような、Al-0.5質量%Ni合金ボンディングワイヤ(直径400μm)の500m巻の巻取スプール10について説明する。透明なポリカーボネート製の樹脂で巻取スプール10を作製した。11mmのガイド穴17が開いている挿入部14の肉厚は約1.5~2.5mm、胴部12の直径は50mmおよび幅は37mmである(ボンディングワイヤの直径に対する当該胴部12の巻幅長さの割合は62.5である)。左右フランジ部13の直径は88mmおよび内幅は25mmである。把持リブ16の個数は胴部12の両側に各4個、1個の把持リブ16の長さおよび高さは17mmである(フランジ部13の仰角19は81度)。また、1個の切溝18の長さは5mmおよび深さは2mmである。 
[0038]
巻取スプール10にAl-0.5質量%Ni合金ボンディングワイヤを、平均値で、巻取速度1300rpm、巻取張力73gで500m巻回した。特に問題なく巻回しすることができた。最表面のボンディングワイヤは約77本(最下層は約61本)整列している。また、ボンディングワイヤの長手断面形状は、一方の端部の高さの方が底辺12列および高さ7層の断面三角形状で中央部の高さよりも高くなっている。 
[0039]
(実施例2)アルミニウム(Al)合金ボンディングワイヤの500μmの1,000m巻の巻取スプール10について説明する。巻取スプール10の左右フランジ部13の直径を150mmおよび内幅を40mm、胴部12の直径を62mmとした以外は実施例1と同様の仰角19が81度である巻取スプール10を用いた。最表面のボンディングワイヤは約68(最下層は約49本)本整列している。 
[0040]
(実施例3)仰角19が85度である巻取スプール10に直径100μmのAl-0.5質量%Ni合金ボンディングワイヤを用いた以外は、実施例1と同一の条件により巻回した。 
[0041]
(実施例4)仰角19が78度である巻取スプール10に直径600μmのAl-0.5質量%Ni合金ボンディングワイヤを用いた以外は、実施例1と同一の条件により巻回した。 
[0042]
(比較例1)仰角19が87度である巻取スプール10を用いた以外は実施例1と同様の巻取スプール10にAl-0.5質量%Ni合金ボンディングワイヤを、実施例1と同一の条件により巻回した。 
[0043]
(比較例2)仰角19が75度である巻取スプール10に直径100μmのAl-0.5質量%Ni合金ボンディングワイヤを用いた以外は、実施例1と同一の条件により巻回した。 
[0044]
(比較例3)仰角19が90度である巻取スプール10に直径600μmのAl-0.5質量%Ni合金ボンディングワイヤを用いた以外は、実施例1と同一の条件により巻回した。 
[0045]
試験結果を表1に示す。「衝撃試験」および「大衝撃試験」の数字は各項目で異常が見られたスプールの個数である。「総合判定」については、全ての項目で異常が見られなかったスプールのみ「○」とし、それ以外は「×」とした。 大衝撃試験における括弧内の数字はふた体21でふたをして試験したときの異常がみられたスプールの個数である。 
[0046]
表1


(衝撃試験) 
[0047]
この巻取スプール10に巻き取ったボンディングワイヤの巻回構造体の20個について、フランジ部13を水平方向にして350mmの高さから4回落下させたところ、実施例1、2、3および4においては、すべての巻取スプール10の巻回構造体でボンディングワイヤの巻崩れはみられなかった。しかしながら、比較例1については3個、比較例2は4個、および比較例3は8個について巻取スプール10の巻回構造体でボンディングワイヤの巻崩れがみられた。(回転式ほどき試験) 
[0048]
衝撃試験後の20個の巻回構造体についてそのガイド穴17を1,600mmの高さにあるガイドピン(図示せず)に挿入した。そして、巻取スプール10の切溝18で固定されたボンディングワイヤを切断して巻回構造体からボンディングワイヤ42を巻きほどいた。概略図を図6に示す。この時、巻取スプール10から繰り出されたボンディングワイヤ42の不具合の有無をフランジ部13から離れる位置によって観察した。具体的には、図6のフランジ部13の右側から繰り出されたボンディングワイヤ42が左側のフランジ部13を超えて繰り出された場合(図の「c」を超える範囲)を「重繰出し不良」とし、繰り出されたボンディングワイヤ42がフランジ部13の半分を超えて繰り出された場合(図の「b」~「c」の範囲)を「軽繰出し不良」とし、図の「a」~「b」の範囲を「良」とした。また、繰り出されたボンディングワイヤ42が引っ掛かって繰出しが止まりそうになった場合を「弱い折れ不良」とした。 
[0049]
実施例1、2、3および4において、衝撃試験後の20個の巻回構造体について回転式ほどき試験を行って上記の不具合の有無を観察したところ、「重繰出し不良」、「軽繰出し不良」および「弱い折れ不良」のものは皆無であった。 
[0050]
比較例1において、衝撃試験後の20個の巻回構造体について回転式ほどき試験を行って上記の不具合の有無を観察したところ、「重繰出し不良」が2個あり、「軽繰出し不良」が3個あり、「弱い折れ不良」が2個あった。 
[0051]
比較例2において、衝撃試験後の20個の巻回構造体について回転式ほどき試験を行って上記の不具合の有無を観察したところ、「重繰出し不良」が1個あり、「軽繰出し不良」が1個あり、「弱い折れ不良」が3個あった。 
[0052]
比較例3において、衝撃試験後の20個の巻回構造体について回転式ほどき試験を行って上記の不具合の有無を観察したところ、「重繰出し不良」が4個あり、「軽繰出し不良」が4個あり、「弱い折れ不良」が3個あった。(大衝撃試験) 
[0053]
この巻取スプール10に巻き取ったボンディングワイヤの巻回構造体をポリエチレンテレフタレート樹脂製のスプールケース本体31に挿入した。この本体31は、深さが84mm、底面が90mm×46mmおよび上面の空間が92mm×48mmの略逆四角錘台形状をなし、上面全周に3mmの上周縁32がついている。また巻取スプール10の左右フランジ部13に面する両側面に3本の波溝34、長さ70mmの半円柱状形状を有している。中央の波溝34の先端は、本体31の底面と接しており、かつ、巻取スプール10の左右フランジ部13の幅と等しくなって巻取スプール10と左右フランジ部13で接触している。この本体31に巻取スプール10を挿入してからジェイフィルム株式会社製のIMXフィルム(商品名称)のふた体でシールした。 
[0054]
実施例1、2、3および4の巻取スプール10について、この巻取スプール用スプールケースを20個用意し、フランジ部13を水平方向にして1,000mmの高さから4回落下させたところ、すべての巻取スプール10の巻回構造体でボンディングワイヤの巻崩れはみられなかった。なお、実施例1、2、3および4の巻取スプール10について、本体31に巻取スプール10を挿入し、ふた体21でふたをした巻取スプール用スプールケース20についても同様の試験を実施したが、ボンディングワイヤの巻崩れはみられなかった。 
[0055]
比較例1の巻取スプール10について、この巻取スプール用スプールケースを20個用意し、フランジ部13を水平方向にして1,000mmの高さから4回落下させたところ、3個の巻取スプール10の巻回構造体でボンディングワイヤの巻崩れがみられた。ふた体21でふたをした巻取スプール用スプールケース20についても同様の試験を実施した結果、ボンディングワイヤの巻崩れは2個でみられた。 
[0056]
比較例2の巻取スプール10について、この巻取スプール用スプールケースを20個用意し、フランジ部13を水平方向にして1,000mmの高さから4回落下させたところ、3個の巻取スプール10の巻回構造体でボンディングワイヤの巻崩れがみられた。ふた体21でふたをした巻取スプール用スプールケース20についても同様の試験を実施した結果、ボンディングワイヤの巻崩れは2個でみられた。 
[0057]
比較例3の巻取スプール10について、この巻取スプール用スプールケースを20個用意し、フランジ部13を水平方向にして1,000mmの高さから4回落下させたところ、7個の巻取スプール10の巻回構造体でボンディングワイヤの巻崩れがみられた。ふた体21でふたをした巻取スプール用スプールケース20についても同様の試験を実施した結果、ボンディングワイヤの巻崩れは5個でみられた。図5に比較例3の巻取スプール10での大衝撃試験後の巻回されたボンディングワイヤの緩んだ個所を「X」で、隙間が発生した個所を「Y」で示す。 
[0058]
実施例1、2、3および4の巻取スプール10について、大衝撃試験後の20個の巻回構造体について回転式ほどき試験を行って上記の不具合の有無を観察したところ、「重繰出し不良」、「軽繰出し不良」および「弱い折れ不良」のものは皆無であった。また、ふた体21でふたをした巻取スプール用スプールケース20についても同様の試験を実施した結果、「重繰出し不良」、「軽繰出し不良」および「弱い折れ不良」のものは皆無であった。 
[0059]
比較例1の巻取スプール10について、大衝撃試験後の20個の巻回構造体について回転式ほどき試験を行って上記の不具合の有無を観察したところ、「重繰出し不良」が1個あり、「軽繰出し不良」が2個あり、「弱い折れ不良」が1個あった。また、ふた体21でふたをした巻取スプール用スプールケース20についても同様の試験を実施した結果、「重繰出し不良」は無く、「軽繰出し不良」は1個、「弱い折れ不良」は無かった。 
[0060]
比較例2の巻取スプール10について、大衝撃試験後の20個の巻回構造体について回転式ほどき試験を行って上記の不具合の有無を観察したところ、「重繰出し不良」が1個あり、「軽繰出し不良」が1個あり、「弱い折れ不良」が2個あった。また、ふた体21でふたをした巻取スプール用スプールケース20についても同様の試験を実施した結果、「重繰出し不良」は1個、「軽繰出し不良」は1個、「弱い折れ不良」は1個であった。 
[0061]
比較例3の巻取スプール10について、大衝撃試験後の20個の巻回構造体について回転式ほどき試験を行って上記の不具合の有無を観察したところ、「重繰出し不良」が3個あり、「軽繰出し不良」が2個あり、「弱い折れ不良」が3個あった。また、ふた体21でふたをした巻取スプール用スプールケース20についても同様の試験を実施した結果、「重繰出し不良」は2個、「軽繰出し不良」は1個、「弱い折れ不良」は1個であった。 
[0062]
上記の実施例および比較例の結果から明らかなように、本発明による巻取スプールおよびボンディングワイヤの巻回構造によれば、巻取スプール上に整列されたボンディングワイヤの構造がそのまま維持されていることがわかる。また、巻取スプール上に巻回されたボンディングワイヤが巻取スプール用スプールケースに挿入されると、大きな衝撃力がスプールケースに加わっても、巻取スプールに巻かれたボンディングワイヤの巻崩れを防ぐことができることがわかる。 
[0063]
なお、実施例1と同様にAl-0.5質量%Ni合金ボンディングワイヤ(直径400μm)が500m巻かれた巻取スプール10を0036段落の方法でボンディングワイヤ42のボンディング装置40に設置して繰り出しおよび超音波接合、スポット接合等をしたところ、特に問題はみられなかった。

産業上の利用可能性

[0064]
本発明のボンディングワイヤ用巻取スプールおよびスプールケースは、アルミニウム(Al)合
金のボンディングワイヤだけでなく、純銀(Ag)または銀合金や純銅(Cu)またはパラジウム被覆銅合金などの各種ボンディングワイヤやボンディングリボンなどに幅広く利用することができる。

符号の説明

[0065]
10……巻取スプール12……胴部13……フランジ部14……挿入部15……中空円板状支持部16……把持リブ17……ガイド穴18……切溝19……フランジ部の仰角20……スプールケース21……ふた体22……外周縁23……嵌合隆24……円弧溝25……係合片26……突脚溝31……本体32……上周縁33……周壁隆34……波溝35……係止片40……ボンディング装置41……モータ回転軸42……ボンディングワイヤ43……ワイヤクランプ44……キャピラリ

請求の範囲

[請求項1]
中心軸にガイド穴を有する胴部およびフランジ部からなる合成樹脂製のボンディングワイヤ用の巻取スプールにおいて、当該胴部と当該フランジ部の仰角が77度以上86度以下であり、かつ、当該ボンディングワイヤの直径を1とした場合に対する当該胴部の巻幅長さの割合が50以上550以下であることを特徴とする巻取スプール。
[請求項2]
上記胴部の両側に3個以上6個以下の把持リブが内設されていることを特徴とする請求項1に記載の巻取スプール。
[請求項3]
中心軸にガイド穴を有する胴部およびフランジ部からなる合成樹脂製巻取スプールに巻かれたボンディングワイヤの巻回構造において、当該胴部と当該フランジ部の仰角が77度以上86度以下であり、かつ、当該ボンディングワイヤの直径を1とした場合に対する当該胴部の巻幅長さの割合が50以上550以下であり、当該ボンディングワイヤの巻回構造の長手断面形状は、中央部の高さよりも少なくとも一方の端部の高さの方が高くなっていることを特徴とするボンディングワイヤの巻回構造。
[請求項4]
上記端部が瘤形状であることを特徴とする請求項3に記載のボンディングワイヤの巻回構造。
[請求項5]
上記ボンディングワイヤがアルミニウム(Al)金属またはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の巻取スプール、または、請求項3または請求項4に記載のボンディングワイヤの巻回構造。
[請求項6]
ふた体および合成樹脂製の本体とからなる巻取スプール用スプールケースにおいて、当該本体の形状は、上面のない略逆四角錘台であって、当該巻取スプールの左右フランジ部に面する両側面の各々に複数本の波溝を有し、当該複数本の波溝のうちの少なくとも1本の波溝が当該巻取スプールの左右フランジ部の各々の側面の直径の1/4以下の長さで当接していることを特徴とする巻取スプール用スプールケース。
[請求項7]
上記ふた体が酸素および水分を透過させず、かつ、剥離可能なフィルムであることを特徴とする請求項6に記載の巻取スプール用スプールケース。
[請求項8]
上記ふた体が合成樹脂製であり、外周縁の内側に略逆四角錘台形状の嵌合隆を有し、当該嵌合隆はその中央部に円弧溝およびその側壁に係合片を有し、当該円弧溝の形状はボンディングワイヤ用巻取スプールの左右フランジ部の外周端に沿った形状であることを特徴とする請求項6に記載の巻取スプール用スプールケース。
[請求項9]
中心軸にガイド穴を有する胴部およびフランジ部からなる合成樹脂製のボンディングワイヤ用の巻取スプールにボンディングワイヤを巻く巻取方法において、当該胴部と当該フランジ部の仰角が77度以上86度以下であり、かつ、当該ボンディングワイヤの直径を1とした場合に対する当該胴部の巻幅長さの割合が50以上550以下であることを特徴とする巻取スプールにボンディングワイヤを巻く巻取方法。
[請求項10]
上記胴部の両側に3個以上6個以下の把持リブが内設されていることを特徴とする請求項9に記載の巻取スプールにボンディングワイヤを巻く巻取方法。
[請求項11]
中心軸にガイド穴を有する胴部およびフランジ部からなる合成樹脂製巻取スプールに巻かれたボンディングワイヤの巻回構造にてボンディングワイヤを巻く巻取方法において、当該胴部と当該フランジ部の仰角が77度以上86度以下であり、かつ、当該ボンディングワイヤの直径を1とした場合に対する当該胴部の巻幅長さの割合が50以上550以下であり、当該ボンディングワイヤの巻回構造の長手断面形状は、中央部の高さよりも少なくとも一方の端部の高さの方が高くなっていることを特徴とするボンディングワイヤの巻回構造となる巻取スプールにボンディングワイヤを巻く巻取方法。
[請求項12]
上記端部が瘤形状であることを特徴とする請求項11に記載の巻回構造となる巻取スプールにボンディングワイヤを巻く巻取方法。
[請求項13]
上記ボンディングワイヤがアルミニウム(Al)金属またはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項9、請求項10、請求項11または請求項12に記載の巻回構造となる巻取スプールにボンディングワイヤを巻く巻取方法。
[請求項14]
中心軸にガイド穴を有する胴部およびフランジ部からなる合成樹脂製のボンディングワイヤ用の巻取スプールからボンディングワイヤを繰り出して接合する接合方法において、当該胴部と当該フランジ部の仰角が77度以上86度以下であり、かつ、当該ボンディングワイヤの直径を1とした場合に対する当該胴部の巻幅長さの割合が50以上550以下であり、当該巻取スプールをボンディングワイヤのボンディング装置に取り付けて、電極用部材、電極接続ユニット、半導体チップまたは回路基板に接合することを特徴とする接合方法。
[請求項15]
上記胴部の両側に3個以上6個以下の把持リブが内設されていることを特徴とする請求項14に記載の接合方法。
[請求項16]
中心軸にガイド穴を有する胴部およびフランジ部からなる合成樹脂製のボンディングワイヤ用の巻取スプールからボンディングワイヤを繰り出して接合する接合方法において、当該胴部と当該フランジ部の仰角が77度以上86度以下であり、かつ、当該ボンディングワイヤの直径を1とした場合に対する当該胴部の巻幅長さの割合が50以上550以下であり、当該ボンディングワイヤの巻回構造の長手断面形状は、中央部の高さよりも少なくとも一方の端部の高さの方が高くなっていることを特徴とする請求項14に記載の接合方法。
[請求項17]
上記端部が瘤形状であることを特徴とする請求項16に記載の接合方法。
[請求項18]
上記ボンディングワイヤがアルミニウム(Al)金属またはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項14、請求項15、請求項16または請求項17に記載の接合方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]