JPH05327193A - ワイヤボンデイング方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、回路基板へのワイヤボンデイ
ング方法とその装置に関し、次のボンデイングに備えて
ワイヤ切断時にワイヤ先端を自動的にボンデイングヘッ
ドの端面に副わせる。 【構成】 回路基板の要所間をワイヤによりボンデ
イング接続するワイヤボンデイング方法において、ボン
デイング接続後のワイヤ１を切断するワイヤカッタ７が
ワイヤの供給側からボンデイングヘッド３の下面に入り
込むようにして該ワイヤカッタ７によって該ワイヤ１を
切断するとともに次のボンデイングに備えて該切断され
たワイヤ先端部１ａを該ワイヤカッタがさらに前進する
ことにより該ワイヤカッタの上面によって該ボンデイン
グヘッドの下端面１２に副わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、次のボンデイングに備
えてワイヤ切断時にワイヤ先端を自動的にボンデイング
ヘッドの下端面に副わせることを可能とした、回路基板
へのワイヤボンデイング方法とその装置に関する。

【０００２】プリント板などの回路基板には機能回路が
導体パターンによって形成され、ここに各種の電子部品
が搭載され半田付けによって実装される。このような機
能回路が回路基板完成後、あるいは製造の途中において
回路変更や回路パターンの不都合などで別の経路によっ
て配線接続することを求められることがある。

【０００３】このような場合、半田と半田こてとを用い
てワイヤを半田付け接続することが行なわれるが、狭隘
な箇所などへの適用は作業が困難で熟練を要する。そこ
でワイヤを用いたワイヤボンデイング装置によるワイヤ
接続が確実容易なことから実用的なことである。

【０００４】

【従来の技術】上記ワイヤボンデイング装置により回路
基板の要所間をワイヤ接続すると、最後のボンデイング
箇所で連続しているワイヤを切断する必要があるが、周
囲に実装されている部品の存在により狭隘な場所でのワ
イヤ切断が自動化して行なえないために、ワイヤを引き
延ばして最後のボンデイング部分でニッパのような工具
を用いて手作業で切断し、切断されたワイヤの残りをワ
イヤの供給手段へ巻き戻すとともに、次のボンデイング
のためにワイヤの先端をボンデイングヘッドの端面に副
わせることが必要であった。このような作業は全て人手
による手作業で行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ワイヤボンデイングでは全ての作業が人手を煩わすこと
できわめて非能率的であった。このような問題点を解決
して自動的にワイヤボンデイングが行なえるようなワイ
ヤボンデイング方法およびそのワイヤボンデイング装置
を提供することを本発明の課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明手段方法の構成要旨は、回路基板の要所間をワ
イヤによりボンデイング接続するワイヤボンデイング方
法において、ボンデイング接続後のワイヤを切断するワ
イヤカッタがワイヤの供給側からボンデイングヘッドの
下面に入り込むようにして該ワイヤカッタによって該ワ
イヤを切断するとともに次のボンデイングに備えて該切
断されたワイヤ先端部を該ワイヤカッタがさらに前進す
ることにより該ワイヤカッタの上面によって該ボンデイ
ングヘッドの下端面に副わせるワイヤボンデイング方法
である。

【０００７】また、そのための装置としては、回路基板
の要所間をワイヤによりボンデイング接続するワイヤボ
ンデイング装置において、上記要所に供給される接続ワ
イヤ供給手段と、該ワイヤ供給手段とともに上昇下降す
る加熱形のボンデイングヘッドと、該ボンデイング接続
後のワイヤを該ワイヤの供給側から進退して切断するワ
イヤ切断用のワイヤカッタとを備えてなり、上記ボンデ
イングヘッドの上昇にともなってボンデイング部分とボ
ンデイングヘッドとの間に展長されたワイヤを上記ワイ
ヤカッタが前進して切断するとともにさらに前進して該
ワイヤカッタの上面によって切断されたワイヤ先端部を
ボンデイングヘッドの下端面に副わせた後に退避するよ
うに構成されたものである。

【０００８】

【作用】上記本発明の構成要旨によると、所要の接続間
がワイヤボンデイング接続された後、ボンデイングヘッ
ドの上昇とともにワイヤが展張されると、待機していた
ワイヤ切断用のワイヤカッタがワイヤに向けて前進し、
ワイヤを切断するとともにさらに前進する。

【０００９】これによって切断されて垂れ下がっている
ワイヤの先端部をボンデイングヘッドの下端面に副うよ
うにワイヤカッタの上面でボンデイングヘッドの側面か
ら下面に副わせて折り曲げる。その後ワイヤカッタは元
の待機位置へと退避する。

【００１０】このようにしてワイヤの先端部がボンデイ
ングヘッドの下端面に副わされることにより、次のワイ
ヤボンデイングの開始位置ではそのままボンデイングヘ
ッドを下降させればよいのでワイヤボンデイングが連続
して次々に繰り返して行なえる。したがって、従来のよ
うな人手による手作業を要しない。

【００１１】

【実施例】上記本発明のワイヤボンデイング方法および
その装置について構成要旨にもとづき、図を参照して具
体的実施例で詳細に説明する。

【００１２】図２を除き、図１ないし図８は本発明にか
かる一実施例の要部側面図である。図１において本発明
装置は、ボンデイング用のワイヤ１の巻かれたリール２
と、下部のボンデイングヘッド３と、このボンデイング
ヘッド３を上下動させるためのエアーシリンダ５と、ボ
ンデイングヘッド３の下側面に配置され水平動し得るエ
アーシリンダ６と、その先端に取り付けられたワイヤ切
断用のワイヤカッタ７と、ボンデイングヘッド３に所定
時間電流を供給するための電源８と、からなる。なお、
符号の１０はボンデイングヘッド３と電源８との間を接
続している電線である。

【００１３】ボンデイングヘッド３の下部側面にはワイ
ヤ１を小孔に通してガイドするためのワイヤガイド９が
取り付けられており、このワイヤガイド９とリール２と
の間にはワイヤ１を左右から挟んで適時固定可能なクラ
ンパ１１が設けられている。

【００１４】ワイヤ１は上方のリール２から引き出され
クランパ１１内を経てワイヤガイド９の小孔内を通さ
れ、ボンデイングヘッド３の側面から下端面１２に副わ
されて供給されている。ワイヤカッタ７はこのワイヤ２
の供給側側面下方となるように配置されている。

【００１５】これらの下方には正確に制御されて水平動
し任意位置に停止し得るＸ−Ｙ動可能なＸ−Ｙテーブル
１５が設けられており、この上に部品２１の搭載実装さ
れたプリント板でなる回路基板２２が載置固定されてい
る。

【００１６】回路基板２２上の導体パターン２３にはフ
ラックスを含むクリーム状半田が供給され、その上に表
面実装形の部品（この例はＩＣ装置）２１のリード２４
が搭載されてリフロ炉内でクリーム状半田が溶融されて
形成された半田２５によってパターン２３とリード２４
とが接合固定されている。

【００１７】この一方のリード２４の半田付け部分の上
に上記ボンデイングヘッド３がＸ−Ｙテーブル１５の制
御によって位置された状態が図１に示される。すなわ
ち、この一方のリード２４がワイヤボンデイングの始端
である。

【００１８】ここで、本発明のワイヤボンデイングに使
用されるワイヤ１は直径が０．１ｍｍ程度の銅線に、電
気絶縁のための薄いポリウレタン樹脂の絶縁被覆が形成
されたものである。

【００１９】ボンデイングヘッド３は図２の（ａ）図の
斜視図に示されるように、ほぼＵ字形をなすタングステ
ン材からなり、上端から下端へかけて中央部に深い溝２
８が形成され、下端面１２にはこの深い溝２８に対応す
るように浅い溝２９が形成されている。この浅い溝２９
にワイヤ１が副わされ嵌め込まれている。そうして、ワ
イヤ１の下側は浅い溝２９の側壁よりも十分に突出して
いる。

【００２０】深い溝２８と浅い溝２９との底面で形成さ
れる壁は適当に薄く、ここで大きな電気抵抗を有してい
るので、深い溝２８を挟む両側に印加される電流により
短時間で局部的な高温となる。

【００２１】クランパ１１は図２の（ｂ）図に示される
ように、ワイヤ１の両側に一対配置され、これが図示省
略の駆動手段によって矢印方向に駆動されることにより
接近されてワイヤ１をここに挟持固定する。

【００２２】以上の構成で図３に示すように上下動する
エアーシリンダ５を作動させてボンデイングヘッド３を
下降させる。この時クランパ１１も駆動してワイヤ１を
挟持固定しておく。下降にしたがってリール２からワイ
ヤが引き出される。

【００２３】部品２１のリード２４の上面にワイヤ１が
ボンデイングヘッド３とともに所定圧力で押し付けられ
る。この状態で電源８から所定の電流を供給しボンデイ
ングヘッド３の下端面１２を高温に加熱する。この加熱
は数秒間の短時間印加されることによりワイヤ１の被覆
樹脂は昇華して銅線が露出するとともに、下部のリード
２４をも高温状態とする。

【００２４】これによって導体パターン２３上の半田２
５が溶融されて流動状態となり、その表面張力によって
リード２４の表面に流出し、リード２４表面と露出され
て新鮮な銅線表面を取り囲むようにしてこれらに被着す
る。これによりリード２４とワイヤ１とが半田付け接続
されることになる。導体パターン２３とリード２４との
半田付けも維持されることは勿論のことである。

【００２５】電流の印加を停止して半田２５が固化状態
となると次の工程に移る。ボンデイングヘッド３の加熱
は局部的で、きわめて短時間に高温度状態になりリード
２４も局部的であって短時間の印加であるため全体の高
温度状態とはならないので部品２１への影響はほとんど
ない。

【００２６】図４に示されるように、クランパ１１の挟
持固定を解除してボンデイングヘッド３を上昇させると
ともにＸ−Ｙテーブル１５を制御移動させる。図の状態
は図面の左側に移動させている途中が示されている。

【００２７】部品２１のリード２４に端部が固定された
ワイヤ１はワイヤガイド９から延びた状態となり、Ｘ−
Ｙテーブル１５の移動にしたがってこの間がさらに延ば
され、その分リール２から引き出される。なお、図３お
よび図４では都合でワイヤカッタ７を図示省略して示し
てある。

【００２８】ついで、次にワイヤ１をボンデイング接続
すべき位置の近傍までＸ−Ｙテーブル１５を移動制御さ
せ、図５に示されるようにここでエアーシリンダを動作
させてボンデイングヘッド３を下降させるとともにクラ
ンパ１１を駆動させ、ワイヤ１を挟持固定するようにし
て部品３１のリード３４上にボンデイングヘッド３を正
確に位置させる。

【００２９】この部品３１のリード３４も前述の部品２
１と同様に回路基板２２上の導体パターン３３上に半田
３５で接続固定されている。ワイヤ１は部品２１のリー
ド２４に固定されて引っ張られた状態であるから、自動
的にボンデイングヘッド３の下端面１２の溝２９内に副
わされている。この状態でエアーシリンダの押圧力で所
定圧に押し付けてボンデイングヘッド３に電源８を作動
させて電流を印加することで、図３で説明したことと全
く同じ状態でワイヤ１をリード３４上に半田付け接続固
定することが行なわれる。この状態が図５に示されてい
る。なお、図５においてもワイヤカッタ７は図示省略さ
れている。

【００３０】このようにしてワイヤ１が部品３１のリー
ド３４上に半田付け接続固定されると、クランパ１１を
解除し続けて図６に示されるようにボンデイングヘッド
３を上昇させる。この上昇位置においてクランパ１１を
駆動してワイヤ１を再び挟持固定させる。ワイヤ１は部
品３１のリード３４とワイヤガイド９との間垂直状態に
展張される。この状態で側面に待機しているワイヤカッ
タ７を前進させるようにエアーシリンダ６を作動させ
る。

【００３１】図７に示されるようにワイヤカッタ７がエ
アーシリンダ６によって前進され、垂直状態に展張され
ているワイヤ１をワイヤカッタ７が切断するのである
が、この切断位置はボンデイングヘッド３の下端面１２
よりも所定長下位置に設定されている。このように切断
位置が下位置に設定されているために、切断されたワイ
ヤ１のワイヤガイド９側のワイヤ１ａはボンデイングヘ
ッド３の側面に副って垂れ下がるようになる。勿論ボン
デイング接続された側のワイヤ１ｂは垂直状態に直立し
て残される。

【００３２】ワイヤカッタ７の刃は片刃状に形成されて
いる。したがって、ボンデイングヘッド３の下端面１２
よりも所定長下側で切断することができる。ここでさら
に重要なことは、ワイヤカッタ７がエアーシリンダ６に
よってなお前進される。これにより、ワイヤカッタ７の
上面が垂れ下がっているワイヤ１ａを図示のように下端
面１２に副うようにボンデイングヘッド３の側面から水
平状態に折り曲げる。

【００３３】このようにワイヤカッタ７の上面によりワ
イヤ１ａの部分は下端面１２の溝２９内に副わされる。
すなわちワイヤカッタ７の位置はこのような切断と折り
曲げとがボンデイングヘッド３と協働して一ストローク
で行なえる位置関係となるように設定されているのであ
る。

【００３４】以上で、図８に示されるようにワイヤカッ
タ７を待機位置に引き戻す。即ち人手を介することなく
図１に示された初期状態に設定されるから、Ｘ−Ｙテー
ブル１５を制御移動させて次々とワイヤボンデイングを
必要とする位置に回路基板２２を移動させ、以上説明の
ワイヤボンデイング工程を繰り返す。ボンデイング接続
側に残されたワイヤ１ｂはさして長いものでなく、しか
も絶縁被覆されていることからそのままの状態として何
ら問題はない。

【００３５】以上のようであるが、本発明は上記実施例
に限るものではなくたとえば、エアーシリンダについて
は他の駆動手段であってもよい。ワイヤカッタについて
も直接エアーシリンダによる水平駆動でなくリンク機構
による間接駆動とすることにより、さらに部品面に接近
させた位置での切断が可能となる。水平動でなく振子式
に切断することも可能であるが、ワイヤカッタの上面で
切断ワイヤ端部をボンデイングヘッドの端面に押し曲げ
副わせるようにすることで達せられる。

【００３６】Ｘ−Ｙテーブルは必ずしも自動制御機構を
行なうものでなく、手動形であってもよいものである。
また、テーブル側は固定であってワイヤボンデイング装
置側がＸ−Ｙ方向に移動されるようにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に述べたように、本発明のワイ
ヤボンデイング方法およびその装置によれば、ワイヤボ
ンデイング後のワイヤをワイヤカッタで切断するすると
ともに、さらにその切断ワイヤの端部をワイヤカッタに
よって次のワイヤボンデイングがそのまま行なえるよう
に、ボンデイングヘッドの下端面に押し曲げて副わせる
ものであって、その作業を人手を要することなく行なえ
るのできわめて能率的である。

【００３８】Ｘ−Ｙ移動機構などの位置決め制御機構を
用いることにより、プログラム制御による連続したワイ
ヤボンデイングを行なうことができる。また、配線の修
正のためだけでなく汎用的な配線に適用可能なことは勿
論のことである。

【００３９】以上のようであって、本発明はワイヤボン
デイングに適用してその実用上の効果はきわめて著しい
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ワイヤボンデイングの初期状態

【図２】ボンデイングヘッドおよびクランパの概略図

【図３】図１に続く第２の工程

【図４】図３に続く第３の工程

【図５】図４に続く第４の工程

【図６】図５に続く第５の工程

【図７】図６に続く第６の工程

【図８】図７に続く第７の（最終）工程

【符号の説明】

１ ワイヤ １ａ，１ｂ 切断されたワイヤ端部 ２ リール ３ ボンデイングヘッド ５，６ エアーシリンダ ７ ワイヤカッタ ８ 電源 ９ ワイヤガイド １０ 電線 １１ クランパ １２ 端面 １５ Ｘ−Ｙテーブル ２１，３１ 部品 ２２ 回路基板 ２３，３３ 導体パターン ２４，３４ リード ２５，３５ 半田 ２８，２９ 溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路基板の要所間をワイヤによりボンデ
   イング接続するワイヤボンデイング方法において、 ボンデイング接続後のワイヤ（１）を切断するワイヤカ
   ッタ（７）がワイヤの供給側からボンデイングヘッド
   （３）の下面に入り込むようにして該ワイヤカッタ
   （７）によって該ワイヤ（１）を切断するとともに次の
   ボンデイングに備えて該切断されたワイヤ先端部（１
   ａ）を該ワイヤカッタ（７）がさらに前進することによ
   り該ワイヤカッタの上面によって該ボンデイングヘッド
   の下端面（１２）に副わせることを特徴とするワイヤボ
   ンデイング方法。
2. 【請求項２】 回路基板の要所間をワイヤによりボンデ
   イング接続するワイヤボンデイング装置において、 上記要所に供給される接続ワイヤ供給手段（２）（９）
   （１１）と、 該ワイヤ供給手段とともに上昇下降する加熱形のボンデ
   イングヘッド（３）と、 該ボンデイング接続後のワイヤを該ワイヤの供給側から
   進退して切断するワイヤ切断用のワイヤカッタ（７）と
   を備えてなり、 上記ボンデイングヘッド（３）の上昇にともなってボン
   デイング部分（２４）とボンデイングヘッド（３）との
   間に展長されたワイヤ（１）を上記ワイヤカッタ（７）
   が前進して切断するとともにさらに前進して該ワイヤカ
   ッタの上面によって切断されたワイヤ先端部（１ａ）を
   ボンデイングヘッドの下端面（１２）に副わせた後に退
   避するように構成されたことを特徴とするワイヤボンデ
   イング装置。