(57)【要約】【課題】繰り出しスプールから繰り出される極細線の振動や振れを、安価に、極細線に影響を与えず、装置振動の影響を受けず、安定して検出する方法を提供する。【解決手段】極細線の製造装置に取り付けられる極細線の振れ検出器において、極細線の有無を非接触で検出する光学センサと、センサによるワイヤ検出回数を積算する積算器と、積算結果を記憶し、その履歴情報からワイヤ振れやワイヤ振動を判定する判定器とを具備することを特徴とする極細線の振動検出方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極細線の製造装置に取り付けられる極細線の振れ検出器において、極細線の有無を非接触で検出する光学センサと、センサによるワイヤ検出回数を積算する積算器と、積算結果を記憶し、その履歴情報からワイヤ振れやワイヤ振動を判定する判定器とを具備することを特徴とする極細線の振動検出方法。
【請求項２】
極細線の製造装置において、繰り出しスプールから繰り出された極細線が、巻き取りスプールまたはガイドプーリーに到達する間で、極細線の繰り出し方向に対して直角方向に、極細線から一定距離だけ離した位置に極細線の有無を非接触で検出する光学センサを具備することを特徴とする請求項１に記載の極細線の振動検出方法。
【請求項３】
光学センサによるワイヤ検出回数を積算する積算器において、積算時間設定器により与えられる一定時間毎のワイヤ検出回数を積算する積算器と、積算回数の上限値設定器と、積算回数が上限値を超過したかを判定する判定器とを具備することを特徴とする請求項１から２に記載の極細線の振動検出方法。
【請求項４】
積算回数が上限値を超過したかの判定結果を記憶する装置において、判定結果の記憶個数の設定器と、記憶個数内における超過判定個数の上限設定器と、その上限値を超過した場合を１次検出として判定する判定器を具備することを特徴とする請求項１から３に記載した極細線の振動検出方法。
【請求項５】
請求項４に記載の１次検出について、１次検出個数を積算する積算器と、１次検出個数が予め設定された１次検出個数上限設定個数以上となった場合に異常と判断する判定器を具備することを特徴とする請求項１から４に記載の極細線の振動検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣやトランジスタのボンディング等に使用される金、銀、銅、アルミニウム、はんだ等の極細線の製造装置に取り付けられる極細線の振れ検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＣやトランジスタのボンディングに使用されるボンディングワイヤの製造工程中の巻取り工程では、前工程でボンディングワイヤを巻き取った繰出しスプールから、ボンディングワイヤを繰り出し、巻取りスプールに巻き取って、半導体製造ラインで使用する。
【０００３】
該巻取り工程で使用するボンディングワイヤの巻取り装置では、水平の固定軸に、前記繰出しスプールを回転可能に取り付ける。空の巻取りスプールは、前記固定軸の下方に位置し、回転速度が制御可能な水平の回転軸に取り付ける。そして、繰出しスプールからボンディングワイヤの先端を、回転自在な複数のプーリーの溝を経由させて、前記巻取りスプールに止める。
【０００４】
さらに、ボンディングワイヤがプーリーから脱線しないように、繰出しスプールの回転軸に対し、プーリーおよび巻取りスプールの回転軸は、平面視で直交の関係にある。
【０００５】
回転軸により回転する巻取りスプールが、ボンディングワイヤを引っ張ることにより、ボンディングワイヤが繰出しスプールから繰り出される。繰り出す際にワイヤ表面に傷がつかないよう、適度に張力をかけるが、巻回されたスプールに極細線の食い込み等があると、繰り出し時に傷つくことがある。その際、極細線は振れるため、極細線の振動を検出することで、極細線の傷などの損傷状態を推測することができる。
【０００６】
他にも、繰出しスプール上で、一巻き後のボンディングワイヤ（本ワイヤー）が、繰り出されているボンディングワイヤ（末端ワイヤー）を跳び越えること、すなわちくぐりがあった場合には、繰出しスプールと、最初に経由するプーリーとの間のボンディングワイヤが激しく振れる現象を起こす。
【０００７】
ボンディングワイヤの振れとは、特に、繰出しスプールから最初に経由するプーリーまでのボンディングワイヤが、弾かれた弦のように振動する様子である。ボンディングワイヤの振れは、繰り出しスプールでの食い込み、くぐりの状態や、プーリーでの接触角などにより程度が異なる。高速で繰り出されるボンディングワイヤが振れを起こすと、容易に識別可能であるが、程度によっては、ワイヤの振れとワイヤの安定が交互に繰り返す場合もあり、この不連続で特徴的な振れの場合は検出が難しいことがある。
【０００８】
程度の大きい振れを起こして巻取りスプールに巻き取られたボンディングワイヤは、蛇行した形状となる。該蛇行部分は、ボンディング装置の送り出し経路に引っかかって、ボンディング装置を停止させたり、隣接するボンディングワイヤと接触してショートさせる原因となる。
【０００９】
巻取り工程中は、ボンディングワイヤの振れが起きていないことを、オペレータが目で確認し、振れが確認されれば、繰り出されたボンディングワイヤの状態、および巻き取られたボンディングワイヤの状態を確認し、巻取り工程の合否判定を行っていた。振れが周期的に発生することもあるので、特許文献１のように、ガイドプーリーの固定部品にひずみゲージなどのセンサを取り付け、そのひずみを測定することで極細線の異常振動、特徴的な振れを自動で検出する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−５４８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１による極細線の振動検出方法は、繰り出しスプールから巻き取りスプール間の経路上にあるガイドプーリーにひずみゲージなどのセンサを取り付け、そのひずみを測定することで極細線の振動、振れを検出するものである。しかし、近年、極細線は直径２０μｍ未満の細線化が主流となり、極細線にかける張力も小さくなっている。これにより極細線の振動エネルギーが小さくなり、検出されるひずみも小さくなった。また、コストダウンのための装置の高速化により、装置振動が、極細線の振動よりも大きくひずみセンサに影響し、ひずみセンサによる極細線の振動検出は困難となってきた。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、直径２０μｍ未満の極細線においても、繰り出しスプールから繰り出される極細線の特徴的な振動や振れを、安価に、極細線に影響を与えず、装置振動の影響を受けず、安定して検出する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、極細線の巻き取り工程中の振れを定量的に検出することを鋭意研究した結果、本発明をするに至った。
【００１４】
すなわち本発明の第一は、極細線の製造装置に取り付けられる極細線の振れ検出器において、極細線の有無を非接触で検出する光学センサと、センサによるワイヤ検出回数を積算する積算器と、積算結果を記憶し、その履歴情報からワイヤ振れやワイヤ振動を判定する判定器とを具備することを特徴とする極細線の振動検出方法である。
【００１５】
本発明の第二は、極細線の製造装置において、繰り出しスプールから繰り出された極細線が、巻き取りスプールまたはガイドプーリーに到達する間で、極細線の繰り出し方向に対して直角方向に、極細線から一定距離だけ離した位置に極細線の有無を非接触で検出する光学センサを具備することを特徴とする請求項１に記載の極細線の振動検出方法である。
【００１６】
本発明の第三は、光学センサによるワイヤ検出回数を積算する積算器において、積算時間設定器により与えられる一定時間毎のワイヤ検出回数を積算する積算器と、積算回数の上限値設定器と、積算回数が上限値を超過したかを判定する判定器とを具備することを特徴とする請求項１から２に記載の極細線の振動検出方法である。
【００１７】
本発明の第四は、積算回数が上限値を超過したかの判定結果を記憶する装置において、判定結果の記憶個数の設定器と、記憶個数内における超過判定個数の上限設定器と、その上限値を超過した場合を１次検出として判定する判定器を具備することを特徴とする請求項１から３に記載した極細線の振動検出方法である。
【００１８】
本発明の第五は、請求項４に記載の１次検出について、１次検出個数を積算する積算器と、１次検出個数が予め設定された１次検出個数上限設定個数以上となった場合に異常と判断する判定器を具備することを特徴とする請求項１から４に記載の極細線の振動検出方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、繰り出しスプールから繰り出される直径２０μｍ未満の極細線の特徴的な振動を、安価に、極細線に影響を与えず、装置振動の影響を受けず、安定して検出することができ、振動に起因する極細線の異常発生を検知することができる。また、直径２０μｍ以上の極細線についても、同様の方法にて、従来のひずみセンサによる方法よりも、安価に、装置振動に影響を受けず、安定して特徴的な振動を検出することが可能となり、傷等の疑いのある極細線を確実に識別することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の特徴的微少振動検出方法を採用した巻き替え装置の正面図。および、極細線の振動状態説明図である。
【図２】本発明の特徴的微少振動検出方法を採用した巻き替え装置の側面図である。
【図３】特徴的振動検出演算器実施例を示す制御回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    繰り出しスプール
２    極細線
２Ｖ  極細線の振動発生状態説明図
３    光学センサヘッド
３Ｄ  光学センサヘッドの発光部
３Ｒ  光学センサヘッドの受光部
４    ガイドプーリー
５    巻き替えスプール
１０  特徴的振動検出演算器
１１  センサアンプ
１２  一定時間検出回数積算器
１３  積算回数判定器
１４  積算判定結果記憶装置
１５  積算判定超過個数判定器
１６  １次検出個数積算器
１７  １次検出個数判定器
１８  特徴的振動後処理機
２１  積算時間設定器
２２  積算回数上限値設定器
２３  積算判定結果記憶個数設定器
２４  積算判定超過個数上限設定器
２５  １次検出個数上限設定器
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は微少振動検出方法を採用した巻き替え装置の正面図の一例および、極細線の振動状態説明図の一例を示しており、図２は微少振動検出方法を採用した巻き替え装置の側面図の一例を示しており、図３は振動検出演算器の一例を示す制御回路ブロック図である。
【００２３】
前述の目的を達成するために、繰り出しスプール１から繰り出された極細線２が、巻き取りスプール５またはガイドプーリー４に到達する間で、極細線の繰り出し方向に対して直角方向に、極細線から一定距離だけ離した位置に極細線の有無を非接触で検出する光学センサ３を有し、積算時間設定器２１により与えられる一定時間毎にセンサ検出回数を積算する積算器１２と、積算回数上限値設定器２２と、積算判定結果記憶個数設定器２３と、積算判定超過個数上限設定器２４と、１次検出個数上限の設定器２５とを具備し、積算器１２の検出回数が２２の設定上限回数以上となったことを判断する積算回数判定器１３により超過判定され、その結果は、２３で設定された個数分、積算判定結果記憶装置１４へ記憶され、かつ、記憶装置１４内の超過判定個数が予め２４で設定された上限以上の場合に１次検出と判断する積算判定超過個数判定器１５を具備し、１次検出個数を積算する積算器１６にて積算される。かつ、１次検出積算個数が、予め２５で設定された１次検出個数上限設定個数以上となった場合に異常と判断する１次検出個数判定器１７を具備することを特徴とする極細線の特徴的振動検出方法を採用するものである。
【００２４】
ここで、極細線の有無を非接触で検出する透過型光学センサは、直径１０μｍの極細線が、検出領域を高速に横切っても検出可能であるものを選択する。極細線の繰り出し方向に対して、直角方向に、かつ極細線の振動が起こりやすい繰り出しスプールの回転方向に、極細線から一定距離位置にセンサの検出部３（発光部３Ｄ、受光部３Ｒ）を固定する。センサ検出部は透過型の光学センサを使う場合、発光部３Ｄ、受光部３Ｒを一体型の強固な部品で固定することにより、装置の振動による影響を受けにくくなり、高速運転時の振動下でも実用可能である。
【００２５】
センサアンプ１１より出力信号として、検出、非検出状態が一定時間検出回数積算器１２に入れられ、検出回数を積算時間設定器２１により設定された一定時間毎に積算する。この積算器１２により積算さられた検出積算数は、予め積算回数上限値設定器２２で設定された設定値以上であるかを積算回数判定器１３にて判定する。判定結果は、予め積算判定結果記憶個数設定器２３で設定された個数分、積算判定結果記憶装置１４へ記憶される。設定個数を超過した古い結果は破棄される。積算回数判定器１３の結果が超過判定の場合、積算判定結果記憶装置１４の結果を参照し、記憶されている超過個数が、予め積算判定超過個数上限設定２４で設定された個数以上の場合は、一次検出として判定し、１次検出個数積算器１６により積算される。１６の積算個数が、予め１次検出個数上限設定器２５にて設定された上限以上の場合、特徴的振動検出と判断し、特徴的振動検出後処理器１８にて警報発報などの振動検出後対応が行われる。
【００２６】
なお、センサアンプ１１からの信号を積算する一定時間検出回数積算器１２から、特徴的振動検出後処理機１８まで、および設定器２１〜２５に関する機能は、全て単一の特徴的振動検出演算器１０のソフトウェアとして実装される。そのため、演算器１０の範囲においては機能の追加、変更は柔軟に行うことが可能である。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。但し、本発明は以下実施例によってのみ限定されるものではない。
繰り出しスプールから、巻き取りスプールへ巻き替えされる巻き替え機を例にする。
繰り出しスプール１から繰り出された極細線２は、巻き取りスプール５へ巻き返される前に、折り返し用のプーリー４にて送り方向が変えられる。繰り出しスプール１は固定されていることが多く、また、長く極細線を巻回するために、繰り出しスプール１は幅広になっている。極細線２が繰り出される際に、繰り出しスプール１にて極細線同志が擦れないよう繰り出しスプール１から折り返し用のプーリー４までは比較的長い距離がとられる。極細線２の振動は、主に基本振動として現れ、繰り出しスプール１とガイドプーリー４の中央で最も振幅が大きくなる。また、振動は、主に繰り出しスプール１から繰り出す際に極細線どうしが擦れることにより発生するため、その振動は繰り出しスプール１の回転方向で大きくなる。以上から、効果的に振動する極細線を検知するために、透過型光学センサ３を、極細線２の繰り出し方向と直角に、かつ繰り出しスプール１の回転方向とも直角に、かつ繰り出しスプール１とガイドプーリー４の中央付近に、極細線２の通過位置から少し離して設置する。極細線の振動が小さい場合には検知せず、極細線の振動が大きい場合には検知する位置とする。例えば、実施例の巻き替え機では、極細線の通過位置からセンサの検知位置までの距離を約１．５ｍｍとし、繰り出しスプール１の回転方向に設置する。
【００２８】
極細線の有無を非接触で検出する透過型光学センサは、レーザー型、または光ファイバー型を使用し、発光側素子３Ｄと受光側素子３Ｒの距離は６０ｍｍ以上とし、事前に直径約１０μｍの極細線を安定して検出できるよう、センサヘッド３、センサアンプ１１は選定、および設定される必要がある。
【００２９】
光学センサヘッド３の信号はセンサアンプ１１にて処理され、検出状態、または非検出状態が出力され、その信号は特徴的振動検出演算器１０に入れられる。演算器１０の内部回路例として、まず、センサアンプ１１の検出信号を一定時間検出回数積算器１２にて非検出から検出に変化した時点で１個カウントする。積算器１２は、積算時間設定器２１にて設定した時間毎に検出状態変化個数を積算し、積算回数判定器１３にて、積算回数が積算回数上限値設定器２２の設定個数以上かを判定する。実施例では、積算時間設定器２１の時間を１秒とし、積算回数上限値設定器２２の上限値を６カウントとした。ここで、積算器１２は、できるだけ高速にセンサアンプ１１の信号を判断することが必要であり、経験的に１０００回／秒以上の信号判断処理能力が望ましい。この処理能力は比較的高速な一般的な工業用演算器により十分実現可能である。
【００３０】
判定器１３の判定結果は、積算判定結果記憶装置１４にて記憶される。記憶個数は、積算判定結果記憶個数設定器２３にて設定され、記憶個数超過時は、古い判定結果が削除され、新しい２３で設定された個数の判定結果が記憶装置１４に保存される。
【００３１】
判定器１３にて積算回数が２２の設定回数以上の場合は、さらに積算判定超過個数判定器１５により、記憶装置１４の判定結果のうち、積算回数の超過個数が、積算判定超過個数上限設定器２４で設定された上限値以上であるかを判定する。上限値以上の場合は、１次検出と判定し、１次検出個数積算器１６により１カウントされる。
【００３２】
さらに、１次検出個数判定器１７において、１次検出積算個数が、１次検出個数上限設定器２５の設定個数以上となった場合、特徴的振動を検出したと判断される。
【００３３】
特徴的振動検出時は、特徴的振動検出後処理機１８により、警報ランプ、ブザーなどで検出事態を周知し、必要な対策を講じる。
【００３４】
個々の積算値は、巻き替え機の動作開始時に零にリセットされる。
【００３５】
次に、本発明の極細線巻き替え装置を用いた実験例について説明する。
（実施例１）  直径約１５μｍの極細線を約１５０ｍ／分速度で巻き替えし、極細線と光学センサアンプ３の検出領域との距離を約１．５ｍｍとし、積算時間設定器２１の時間を１秒、積算回数上限設定器２２の回数を６回、積算判定結果記憶個数設定器２３の個数を６個とし、積算判定超過個数上限設定器２４の個数を２個とし、１次検出個数上限設定器２５の個数を５個としたところ、極細線に傷等が発生する要因となる、比較的大きな連続的な振動時に異常を検出し、また、極細線に振動がない場合、または偶発的に発生する連続でない振動状態、または小さな振動状態の場合は検出せず、特徴的な振動のみ、装置振動の影響を受けずに検出するという良好な結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明にかかる極細線の振動検出方法は、ＩＣやトランジスタのボンディング等に使用される金、銀、銅、アルミニウム、はんだ等の極細線を予め巻回された繰り出しスプールから巻き取りスプールに巻き替えする巻き替え装置等に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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