JPH0611497Y2 - 監視手段付ワイヤボンデイング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔概要〕 ボビンに回捲されたシグナルワイヤとは別のワイヤによ
る誤配線の検出を高信頼度で監視するように改良された
監視手段付ワイヤボンデイング装置に関し、前記シグナ
ルワイヤとは別のワイヤによる誤配線の検出と、接地回
路の接触不良等による印加電圧通電回路の障害を検出し
て高信頼度のボンデイング監視ができる監視手段付ワイ
ヤボンデイング装置を提供することを目的とし、 所要の接合端を結んで電気接続配線を行うに際し、前記
シグナルワイヤの一端に電圧を印加し、他の一端を前記
接合端に電気接続することにより接地して、その電圧変
化から電気接続の正誤を確認する監視手段付きプリント
配線板用ワイヤボンデイング装置において、前記接合端
の誤配線を検出する誤配線検出回路と、前記シグナルワ
イヤの一端と接地間の不導通を検出する不導通検出回路
とを付設して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本考案は電子回路素子を搭載した基板に微細なワイヤで
配線を行うワイヤボンデイング装置に係り、特に基板上
の所定の位置に所定のワイヤ以外のものをボンデイング
した場合を高信頼度で検出するように改良された監視手
段付ワイヤボンデイング装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来の監視手段付ワイヤボンデイング装置の模
式図であって、本願発明者の前回の提案（実公平３-106
71号）の原理図を書き直したものである。また、第５図
は従来のＸ−Ｙテーブルへの配線基板実装側面図であ
る。以下第５図を参照しながら第４図の説明をする。な
お、構成，動作の説明を理解し易くするために全図を通
じて同一部分には同一符号を付してその重複説明を省略
する。

第４図に示すように、従来のワイヤボンデイング装置は
ワイヤ１を回捲するボビン２と、プリント板３を載置し
てＸ−Ｙ方向に移動させ、プリント板３の所定の接合端
（以後パッドと記す）上にヒータチップ５を位置付けす
るＸ−Ｙテーブル４と、プリント板３上を上、下運動し
てワイヤ１をパッドにボンデイングするヒータチップ５
とが主構成となっている。

そのＸ−Ｙテーブル４は、第５図に示すようにテーブル
上にプリント板３を載置し、プリント板３上に形成され
たグランドパッド14に接続される接地回路15を、押さえ
金具4aと接続端子16を介して装置フレーム等に接地して
いる。

また、第４図に示すように、ボビン２は両側面を２本の
支え６で保持され回転可能な構造をなしている。支え６
は金属部６−１と絶縁部６−２で構成され、ボビン２に
回捲されたワイヤ１の一端が金属部６−１を介してコン
パレータ７の一方の入力端子に接続されている。

監視手段は、ワイヤ１に電圧Vcclを印加する電源16と、
コンパレータ７とアンド回路のゲート８と、警報回路９
とから構成している。ワイヤ１の一端には電源16からプ
ルアップ抵抗ｒを介して電圧Vcclが印加され、コンパレ
ータ７の入力端子の一方に入力されている。この入力端
子に対する入力電圧の値をEcとする。従ってワイヤ１が
接地されるとこの入力電圧は低電圧となる。また、コン
パレータ７の他の入力端子には規定電圧Eb（但しVccl＞
Eb）が印加されている。

パッドへの配線は、ボビン２に回捲されたワイヤ１の他
の一端がワイヤスプリッタ10とワイヤフィードローラ11
とフィーダパイプ12を通ってプリント板３上に送り込ま
れる。一方、Ｘ−Ｙテーブル４は配線プログラムに従っ
て、プリント板３上の配線すべきパッドの位置がヒータ
チップ５の真下にくるように所定量だけ移動する。次に
作業者が上記のプリント板３上に送り込まれたワイヤ１
の他の一端をピンセット等を用いて所望のパッドに位置
づけした後、ヒータチップ５を図示しない駆動装置によ
り降下圧接し通電加熱して所望のパッドとワイヤ１との
ボンデイングを行う。

第６図は従来の監視手段の信号波形図を示しており、第
７図はツイン線によるシグナルパッドおよびグランドパ
ッドの配線例を示しており、以下第７図を参照しながら
第６図の説明を行う。

第６図Ａはパッドに対する接続タイミングの説明図であ
って、横軸は時間、縦軸は上下運動の距離を示す。Ａ１
の時間帯はヒータチップ５が降下する時間とパッドとワ
イヤが接触している時間帯（下死点）の合計時間帯を示
し、Ａ１の時間帯以外の全ての時間帯Ａ３はヒータチッ
プ５がパッドから離れて上昇している時間帯（上死点）
を示す。

Ａ２はヒータチップを加熱するための通電時間帯（斜線
で示す）を示しており、この間に半田付けを行う。な
お、下死点に降下している時間帯と通電時間帯Ａ２の差
はボンデイング後の冷却時間帯となっている。なお、符
号〜は第７図で説明するボンデイングの手順を示し
ている。

第６図Ｂ〜Ｅは第６図Ａのタイミングに対応するコンパ
レータ７の入力電圧Ecの波形図を示し、第６図Ｂは一般
的にワイヤ１が単線の場合で異なるシグナルパッドのみ
に連続して接続する際におけるコンパレータ７の入力電
圧Ecの電圧波形図を示し、ワイヤ１にヒータチップ５が
圧接する下死点の時間帯のみ電圧降下が発生し基準電圧
Ebより低電圧になることを示している。

第６図Ｃは一般的にワイヤ１が単線の場合で異なるグラ
ンドパッドのみに連続して接続する際における入力電圧
Ecの電圧波形図を示し、最初の接続で基準電圧Ebより低
電圧Ecとなり、以後手順でワイヤ１がカットされるま
でその低電圧に変化がないことを示している。

ワイヤ１がツイン線（熱昇華性の絶縁被覆付の平行２芯
線）の場合は、信号線（以下赤線と呼称する）とグラン
ド線（以下青線と呼称する）とからなり、赤線の一端に
は電源16よりプルアップ抵抗ｒを介して電圧Vcclが印加
され、コンパレータ７の入力端子の一方に入力されると
共に、青線は両端が無接続（開放端状態）となってい
る。

第７図はツイン線によるシグナルパッドおよびグランド
パッドの配線例を示しており、符号〜は正常な配線
手順を示している。配線順序はまず始めに手順で始点
側のシグナルパッド13に赤線の半田付けを行なった後、
手順で始点側のグランドパッド14に青線の半田付けを
行い、手順で終点側のグランドパッド14に青線を、手
順で終点側のシグナルパッド13に赤線の半田付けを行
う順序とする。実際のボンデイング工程においては、こ
の他に前記ワイヤ１以外のワイヤを用いてボンデイング
を行う手順の場合もある。

次にツイン線を用いたボンデイングの場合を説明する。
電源16より印加される電圧Vcclは、赤線をシグナルパッ
ド13にボンデイングした時には第６図Ｄに示すようにヒ
ータチップ５の上，下移動に対応して下死点の時間帯の
み赤線がヒータチップ５との接触により接地されるた
め、コンパレータ７の入力電圧Ecはプルアップ抵抗ｒを
通って電圧降下し、規定電圧Ebより低い電圧となるた
め、コンパレータ７はその間Ｈレベルを出力する。

また、赤線を手順で誤ってグランドパッド14にボンデ
イングした時には、その赤線はグランドパッド14の接地
回路15に接続されるため、ヒータチップ５が上昇しても
第６図Ｅに示すように手順以降は低い電圧Ec(Eb>Ec)
となる。

即ち、この半田付け手順〜によりパッド間に正常な
半田付けが行われた場合のツイン線（赤線）の電圧Ecの
電圧波形図は第６図Ｄのごとくなり、赤線と青線の接続
が終点側で間違って逆接続となった場合には第６図Ｅの
波形となる。

このようにボンデイング時における電圧Ecは、コンパレ
ータ７によって規定電圧Ebと比較され、赤線が接地され
ると電圧Eb＞Ecとなってコンパレータ７はＨレベルを出
力する。このＨレベルは赤線が下死点のタイミングのみ
で発生することが正常状態を示し、それ以外のタイミン
グで発生すれば異常接続を示すことになる。

そこで赤線が正常状態の時に下死点で出力するコンパレ
ータ７のＨレベルを警報信号としないために、この期間
にマスキング信号を入力するゲート８が利用される。ゲ
ート８はアンド回路で構成され、その入力端子の一方に
はコンパレータ７の出力が接続され、他方の入力端子に
は図示しないヒータチップ制御部から第６図Ａの上死点
Ａ３以外の時間帯Ａ１をＬレベル（マスキング信号）、
即ち上死点Ａ３の時間帯はＨレベル（ゲート開放信号）
とする検出タイミング信号が入力される。

従ってツイン線の接続が予め定めた手順通り正常に行わ
れた場合、赤線のヒータチップによる接地期間はゲート
８は出力せず、警報回路９は動作しない。逆に予め定め
た終点側の手順とが逆接続となった場合のように赤
線がグランドパッド14に接続された際には、ヒータチッ
プが上昇しても赤線の接地状態が継続し、従ってゲート
８は次の検出タイミング信号の上死点に対応するゲート
開放信号の期間で出力して警報回路９を駆動し、警報回
路に図示しないブザーによる警報やランプ表示で異常を
知らせる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記の監視手段付ワイヤボンデイング装置においては、
ボビン２に回捲されている赤線グランドパッドに誤接続
した場合を監視することができるが、異なった赤線、例
えばボビン２に回捲されているワイヤ１の赤線とは別の
既に配線済みのワイヤの一部分の誤って捕捉して接続す
るといった誤配線があっても従来の検出信号に変化がな
いため、例えばこの誤配線が第６図Ａの手順と手順
で発生した場合には検出できない欠点がある。

また、従来の監視手段は作業中にグランドパッド14の接
地回路15が基板表面にコーデングしたフラックス膜や接
続端子16の挿入不良やＸ−Ｙテーブル４のグリスの付着
等で非接地となるグランドパッド14とワイヤ１との半田
付け状態の検出が不可能となることがある。従って誤配
線を見落としてしまい、配線の信頼性を低下させてい
る。

本考案はこのような点に鑑みて創作されたもので、ボビ
ンに回捲された赤線とは別のワイヤによる誤配線の検出
と、接地回路の接続不良等による印加電圧通電回路の障
害を検出して高信頼度のボンデイング監視ができる監視
手段付ワイヤボンデイング装置を提供することを目的と
している。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために第２図に示すように、絶縁
されたボビン２に回捲したワイヤ１を繰り出すワイヤ供
給手段と、常時アースされたボンデイング用のヒータチ
ップ５と、プリント板３上の所要のボンデイング位置を
割り出すＸ−Ｙテーブル４を有し、前記ワイヤ供給手段
からワイヤ１を引き出して前記プリント板３上の所要の
パッドの間を結んで前記ヒータチップ５により電気接続
配線を行ない、かつ、前記ボビン２のワイヤ１にプルア
ップ抵抗ｒを介して電圧Vcclを印加し、前記ボンデイン
グ時に前記ワイヤ１が接地側に接触することを検出する
監視手段７を設けてなる装置において、前記ボンデイン
グ位置がシグナルパッドとグランドパッドの何れかを選
択して半田付け信号を出力するボンダ制御回路20の出力
と、前記ヒータチップ５のボンデイング時に所要のパル
ス信号を発生させ、かつ所要時間だけ遅延させるパルス
信号発生回路18-2の出力と、前記監視手段の出力との３
信号のアンドをとる合成器18-1とからなる誤配線検出回
路18を設け、更に、前記前記プリント板３上の接地回路
15と接地間の導通を検出する導通検出回路17を設け、前
記監視手段と前記誤配線検出回路18と前記導通検出回路
17の各出力からアラーム信号を形成する警報回路９を設
けて構成する。

〔作用〕

従来のゲート８は赤線をグランドパッドに誤配線した場
合に警報回路９を介して検出する。これに加え、誤配線
検出回路18はボビン２に回捲されたワイヤ１がパッドに
半田付けされるタイミングでパルス信号を発生し、所定
時間遅延させて合成器18-1に入力する。そして接合する
ワイヤ１の赤線がヒータチップ５で接地されていないか
どうかの識別信号となるコンパレータ７の出力と、ボン
ダ制御回路20が出力するボンデイング位置がシグナルパ
ッドとグランドパッドの何れかを選択する信号のグラン
ドパッド側をマスキング信号としてこの３系統の信号を
合成器18-1でアンドを取り、その合成器18-1が出力する
パルス信号を警報信号として警報回路９を駆動し、警報
回路９はその入力信号を図示しない保持回路を介して所
要時間だけ警報を出力する。これによって異なったワイ
ヤによるシグナルパッドへの誤配線が検出される。

また、導通検出回路１７はＸ−Ｙテーブル４の接地回路
15の導通状態を調べて断線や接触異常があると導通異常
信号を出力し、警報回路９を介して導通異常を知らせる
ことにより警報情報の信頼性を向上する。

〔実施例〕

第１図は本考案の監視手段付ワイヤボンデイング装置の
原理模式図である。この図のＸ−Ｙテーブルの側面図が
従来例の第５図と異なる点は、プリント板３の接地回路
15の一方を接地する接地回路15′を設けると共に、同じ
接地回路15の他方側にプルアップ抵抗ｒを介して電圧VC
C2を印加する導通検出回路17を設けた点にある。また、
第４図に示す従来のコンパレータ７の出力を利用し、こ
の信号と組み合わせる判断回路を有する誤配線検出回路
18の出力と前記導通検出回路17の出力とをそれぞれ警報
回路９に追加入力させるようにした点にある。

第２図は一実施例の監視手段付ワイヤボンデイング装置
の構成図を示す。

導通検出回路17はプリント板３の接地回路15の一方を接
地する接地回路15′を設けると共に、同じ接地回路15の
他方側にプルアップ抵抗ｒを介して電圧VCC2を印加し、
かつその接地回路15の他方側をコンパレータ17-1の一方
の入力端子に接続し、他方の入力端子には規定電圧Ebが
印加されてた構成になっている。

誤配線検出回路18は、図示しない上位装置から受けるボ
ンデイングのタイミング信号に基づき、ボンデイング位
置がシグナルパッドとグランドパッドの何れかを選択し
て半田付け処理時間に対応する半田付け信号を出力する
ボンダ制御回路20の出力と、同じく上位装置から受ける
ボンデイングのタイミング信号に基づき、ヒータチップ
５のボンデイング時に所要のパルス信号を発生させ、か
つ所要時間だけ遅延させるパルス信号発生回路18-2の出
力と、従来のコンパレータ７の出力を反転する反転器18
-3の出力との３信号のアンドをとる合成器18-1とから構
成されている。

導通検出回路17は、回路が正常であると電圧Vcc2はプル
アップ抵抗ｒによる電圧降下を発生し、コンパレータ17
-1の入力端子は低電圧となる。

一方、接地の回路が断線，接触不良となると電圧Vcc2の
電圧のままとなる。この両電圧はコンパレータ17-1にお
いて規定電圧Ebと比較され、電圧Vcc2のままの時はコン
パレータ17-1は異常と判断して異常信号を警報回路９に
出力し、警報回路９より異常ブザー、ランプ等の手段で
通知する。

第３図は一実施例の合成器印加信号波形図を示してお
り、波形Ａはパルス信号発生回路18-2の出力波形、波形
Ｂは従来のコンパレータ７の出力の反転波形、波形Ｃは
ボンダ制御回路20の出力波形をそれぞれ示している。

誤配線の説明を容易にするために第３図ＡのＷ区間はボ
ビンに回捲したワイヤ１以外のワイヤによる配線タイミ
ングを示している。なお、波形Ａの横軸と縦軸は第６図
Ａと同じであるが、パルス信号Ａ４の縦軸だけは電圧を
示している。

パルス信号発生回路18-2は第３図Ａに示すように、ワイ
ヤ１とパッドとの半田付け通電時間Ａ２の終わりより所
定時間遅れたタイミング（ヒータチップの下死点期間内
における冷却期間内）でパルス信号Ａ４を発生して合成
器18-1にゲート開放信号として入力する。

このタイミングは図示しない上位装置より供給されるボ
ンデイングのタイミング信号に基づいて形成される。こ
のようにパルス信号Ａ４の発生時間を冷却期間内に規定
する理由は通電時間Ａ２の期間には雑音の発生があるた
め、この期間を避けてパルス信号Ａ４の検出を確実にす
るためである。

第３図Ｂはコンパレータ７の出力を反転して合成器18-1
に入力する波形図であって、第６図Ｄに同期した波形即
ち、ボンデイングしたワイヤ（ボビン２に回捲した赤
線）がヒータチップで接地された時にコンパレータ７は
Ｈレベルを出力し、この信号を反転器18-3を介して反転
した波形を示し、合成器18-1にマスク信号として入力す
る。

この場合、波形Ａにおける手順との期間を異なるワ
イヤで接続するＷ区間とする時には、前述のように赤線
が接地されないためにコンパレータ７に出力がなく、即
ち波形ＡのＷ区間に対応する波形Ｂの期間にマスク信号
が発生しないことになる。

従って波形Ａと波形Ｂのアンドをとる場合には、異なる
ワイヤによる接続が正常な場合であってもパルス信号Ａ
４は合成器18-1から警報駆動信号として出力される。こ
の不都合を解消するために次に説明するボンダ制御回路
20が設けられている。

第３図Ｃはボンダ制御回路20が出力するマスク信号波形
であって、接続対象パッドがシグナルパッドとグランド
パッドの区別を表す処理タイミング期間である半田付け
信号であって、そのグランドパッド期間をマスク信号と
して合成器18-1に入力されている。

図中Ｃ１の期間はワイヤがシグナルパッドにボンデイン
グされるタイミングであり、合成器18-1に対してゲート
開放信号（Ｈレベル）となる。図中Ｃ２はワイヤがグラ
ンドパッドにボンデイングされるタイミングであり、合
成器18-1に対してゲートのマスク信号（Ｌレベル）とな
る。

合成器18-1は第３図の波形Ａ（Ａ４の各パルス信号の
み）と波形Ｂおよび波形Ｃの各波形のアンドをとってい
る。ここで合成器18-1の作用をまず正常配線の場合につ
いて説明する。まず、ワイヤ１の赤線をシグナルパッド
13にボンデイングする手順と手順の下死点期間にお
いては、赤線がヒータチップで接地され、コンパレータ
７の反転信号が出力する波形Ｂのマスク信号のためパル
ス信号Ａ４は合成器18-1から出力されず警報はでない。

次に手順との場合、即ちワイヤ１の赤線以外のワイ
ヤを配線した場合でこの時はコンパレータ７の出力に変
化がないため、接続パッドがグランドパッドでもシグナ
ルパッドでも波形ＢはＨレベルを保持するがボンダ制御
回路20の出力信号Ｃ２が波形ＡのＷ区間の全期間をマス
クするため、合成器18-1の出力はなく警報は出ない。ま
た、波形ＡのＷ区間がボビン２に回捲された青線の場合
でも同じ結果となる。

次に誤配線の場合を説明する。まず手順または手順
の期間において配線済みの他のワイヤを誤ってシグナル
パッドにボンデイングした場合、コンパレータ７の出力
に変化がないため波形ＢはＨレベルのままであり、かつ
波形Ｃもシグナルパッドを指定してゲート開放信号とな
っているため、パルス信号Ａ４が合成器18-1から出力さ
れる。この出力を警報回路９において図示しない保持回
路を介して所要時間だけ警報を出力する。

また、ボンデイングすべき位置を誤ってワイヤ１の赤線
をグランドパッドにボンデイングした場合は、従来例通
りの機能でゲート８と警報回路９を介して警報が出力さ
れる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、ボビンに回捲され
た赤線以外のワイヤによるシグナルパッドへの誤配線が
検出されると共に、ブリント板のグランドパターンが常
に接地され、シグナルワイヤ（赤線）が常に電源に接続
されていることが確認され、高信頼度のボンデイング接
続の監視が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の監視手段付ワイヤボンデイング装置の
原理模式図、 第２図は本考案の一実施例の監視手段付ワイヤボンデイ
ング装置の構成図、 第３図は一実施例の合成器印加信号波形図、 第４図は従来の監視手段付ワイヤボンデイング装置の模
式図、 第５図はＸ−Ｙテーブルへの配線基板実装側面図、 第６図は従来の監視手段の信号波形図、 第７図はツイン線による配線例図である。 図において、１はワイヤ、２はボビン、３はプリント
板、４はＸ−Ｙテーブル、５はヒータチップ、６は支
え、６−１は金属部、６−２は絶縁部、７と17-1はコン
パレータ、８はゲート、９は警報回路、10はワイヤスプ
リッタ、はワイヤフィードローラ、12はフィーダパイ
プ、13はシグナルパッド、14はグランドパッド、15は接
地回路、16は接続端子、16は電源、17は導通検出回路、
18は誤配線検出回路、18-1は合成器、18-2はパルス信号
発生回路、18-3は反転器、20はボンダ制御回路を示して
いる。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁されたボビン(2)に回捲したワイヤ(1)
   を繰り出すワイヤ供給手段と、常時アースされたボンデ
   イング用のヒータチップ(5)と、プリント板(3)上の所要
   のボンデイング位置を割り出すＸ−Ｙテーブル(4)を有
   し、前記ワイヤ供給手段からワイヤ(1)を引き出して前
   記プリント板(3)上の所要のパッドの間を結んで前記ヒ
   ータチップ(5)により電気接続配線を行ない、かつ、前
   記ボビン（２）のワイヤ（１）にプルアップ抵抗（ｒ）
   を介して電圧(Vccl)を印加し、前記ボンデイング時に前
   記ワイヤ(1)が接地側に接触することを検出する監視手
   段を設けてなる装置において、 前記ボンデイング位置がシグナルパッドとグランドパッ
   ドの何れかを選択して半田付け信号を出力するボンダ制
   御回路(20)の出力と、前記ヒータチップ(5)のボンデイ
   ング時に所要のパルス信号を発生させ、かつ所要時間だ
   け遅延させるパルス信号発生回路(18-2)の出力と、前記
   監視手段の出力との３信号のアンドをとる合成器(18-1)
   とからなる誤配線検出回路(18)を設け、 更に、前記前記プリント板(3)上の接地回路(15)と接地
   間の導通を検出する導通検出回路(17)を設け、 前記監視手段と前記誤配線検出回路(18)と前記導通検出
   回路(17)の各出力からアラーム信号を形成する警報回路
   (9)を設けたことを特徴とする監視手段付ワイヤボンデ
   イング装置。