JP3024124B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤリングの際に、
光モジュールを構成する光作動部品（発光部品、受光部
品など）及びリードフレームをクランプするクランプ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光部品、受光部品等の光作動部品をワ
イヤで接続したリードフレームを金型に装着し、樹脂材
料を用いて一体成形する光モジュールの製造技術が提案
されている。図６は、リードフレームに光作動部品が接
続されたワークを示す斜視図である。リードフレームＬ
／Ｆは、図示のように、フレーム部、アイランド部、リ
ードピン部（インナリードピン部を含む。）を備えて構
成され、アイランド部上に実装された電子回路部品によ
り発光回路、受光回路などの電子回路Ｃが構成されてい
る。この電子回路に対して、発光部品Ｅ／Ｏ、受光部品
Ｏ／Ｅ及びインナリードピン部がワイヤＷを介して接続
されている。

【０００３】光モジュールは、一般的に、電子回路Ｃと
発光部品Ｅ／Ｏ、受光部品Ｏ／Ｅ、インナリードピン部
とをＡｌ製ワイヤＷで接続するワイヤリング工程、ワイ
ヤが接続されたワークを金型に装着する金型装着工程、
金型に樹脂材料を注入し、ワークを樹脂材料で一体的に
成型する成型工程を経て製造される。

【０００４】ワイヤリングの際に用いられてきたクラン
プ装置は、図７で示すように、ブロック体１０１とマス
ク部材１０２で構成されている。ブロック体１０１に
は、発光部品Ｅ／Ｏ及び受光部品Ｏ／Ｅを位置決めする
Ｖ溝１０１ａが形成されると共に、リードフレームＬ／
Ｆ、発光部品Ｅ／Ｏ及び受光部品Ｏ／Ｅのリードピンを
同一平面上に固定する固定面１０１ｂが形成されてい
る。マスク部材１０２には、ブロック体１０１のＶ溝１
０１ａと対応する位置に形成され発光部品Ｅ／Ｏ及び受
光部品Ｏ／Ｅを保持するＶ溝１０２ａ、ワイヤ接続部
（リードフレームのインナリードピン部、アイランド
部、光作動部品のリードピン端部）を露出する開口１０
２ｂが形成されている。リードフレームＬ／Ｆは、ブロ
ック体１０１とマスク部材１０２で挟持されて固定され
る。

【０００５】同一の固定面１０１ｂ上に固定されたリー
ドフレームＬ／Ｆのインナリードピン部と発光部品Ｅ／
Ｏ又は受光部品Ｏ／Ｅのリードピン１０３の端部は、超
音波を利用したワイヤボンダによりワイヤＷが接続され
る（図８（ａ））。ワイヤボンダは超音波振動エネルギ
を用いて接合面の酸化膜層を破壊し、ワイヤＷをリード
フレームＬ／Ｆおよびリードピン端部１０３に接続す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のクラン
プ装置は位置決め溝と平面の相対位置が固定されている
ので、発光部品Ｅ／Ｏ又は受光部品Ｏ／Ｅの組立時の光
学的調芯の結果リードピン１０３の端部がずれて溶着さ
れていた場合（図８（ｂ）、（ｃ））、正常な状態でク
ランプすることができず、ワイヤリングが不可能であっ
た。

【０００７】例えば、リードピン１０３の端部が上にず
れた場合（同図（ｂ））、リードピン１０３と固定面１
０１ｂとの間に隙間が生じるので、ワイヤボンダでワイ
ヤＷを打つことができない。また、リードピン１０３の
端部が下にずれた場合（同図（ｃ））、マスク部材１０
２で発光部品Ｅ／Ｏ又は受光部品Ｏ／Ｅを押え付けたと
きにリードピン１０３が曲がり、リードピン１０３の取
付固定部の破損又はワイヤＷを接続できないことがあっ
た。

【０００８】また、ワイヤＷで接続されたワーク（図６
参照）をクランプ装置から取り出す際、ワイヤＷに応力
がかかり、ワイヤＷを痛めるという欠点があった。

【０００９】さらに、リードフレームＬ／Ｆのワイヤ接
続部にワイヤボンダが接触する時、ワイヤボンダがマス
クに接触しないようにする為、マスク部材１０２でワイ
ヤ接続部の近傍を固定することができない。その為、ワ
イヤリングの際にはインナリードピン部の固定状態が弱
くなり、ワイヤボンダから発する超音波がワイヤの接合
面に効果的に伝わらず、ワイヤ接続の歩留りが低下する
という欠点があった。そこで、本発明はワイヤ接続部を
載置面（固定面、加工台表面）に密着させることによ
り、ワイヤ強度及び歩留りを向上させることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成する為
に、第１の発明はリードフレームを固定する固定面と、
リードフレームを固定面に固定する固定部材と、光作動
部品を固定面に対して位置決めする位置決め溝と、位置
決め溝により位置決めされた光作動部品を保持する保持
部材と、位置決め溝及び保持部材を一体的に回動するこ
とにより光作動部品のリードピン端部を固定面に押し付
ける回動機構とを有する。

【００１１】また、第２の発明はパレット部材、固定部
材および保持部材を有する。ここで、パレット部材はリ
ードフレームを固定する固定面、光作動部品を固定面に
対して位置決めする位置決め溝、および固定面より一段
高い位置に形成されリードフレームのインナリードピン
部、アイランド部、さらに光作動部品のリードピン端部
が配置される加工台を備え、固定部材はリードフレーム
を固定面に固定し、保持部材は位置決め溝により位置決
めされた光作動部品を保持する。

【００１２】

【作用】第１の発明によると、光作動部品のリードピン
端部は回動機構により固定面に押し付けられるので、光
作動部品のリードピン端部は固定面に密着する。

【００１３】また、第２の発明によると、ワイヤ接続部
（リードフレームのインナリードピン部、アイランド
部、光作動部品のリードピン端部）は固定部より一段高
い加工台上に配置されるので、これらの接続部は加工面
に密着し、特にリードフレームのインナリードピン部は
ボンディング位置により近い部分で固定することができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。なお、説明において同一要素には同一符号
を用い、重複する説明は省略する。

【００１５】図１は第１実施例に係るクランプ装置を示
す斜視図、図２はこのクランプ装置を搬送用パレットと
して用いた光モジュール製造装置の構成例を示す斜視図
である。

【００１６】このクランプ装置は、位置決め溝５１、固
定面５２、保持部材５３、回動機構５４、固定部材５５
を備えて構成されている。

【００１７】位置決め溝５１は例えばＶ溝で構成され、
発光部品Ｅ／Ｏ及び受光部品Ｏ／Ｅのピン部がそれぞれ
位置決めされる。また、固定面５２はリードフレームＬ
／Ｆを載置できる平面部で形成され、保持部材５３は断
面がＬ字形状になっており、その先端部には発光部品Ｅ
／Ｏ、受光部品Ｏ／Ｅのピン部が係合する半円溝５３ａ
が形成されている。そして、保持部材５３は、発光部品
Ｅ／Ｏ、受光部品Ｏ／Ｅを位置決め溝５１に押し付け、
ねじ５７により固定する。また、回動機構５４は位置決
め溝５１の中央部に取り付けられた固定軸５４ａ、位置
決め溝５１の下部に当接し位置決め溝５１を下方に附勢
する圧縮コイルスプリング５４ｂ、および位置決め溝５
１の端部に取り付けられ保持部材５３を接続する可動軸
５４ｃを含んで構成されている。圧縮コイルスプリング
５４ｂは固定軸５４ａに対し、位置決め溝５１の反対側
で下から附勢されているので、位置決め溝５１と保持部
材５３は一体的に時計方向に回動する。その結果、位置
決め溝５１及び保持部材５３により保持された発光部品
Ｅ／Ｏ及び受光部品Ｏ／Ｅのリードピン端部は固定面５
２に押し付けられる。

【００１８】ここで、発光部品Ｅ／Ｏ、受光部品Ｏ／Ｅ
のリードピン１０３は、固定面より若干高い位置になる
ように、固定面５２、位置決め溝５１が形成されている
ので、リードピン１０３の先端は常に固定面に接触す
る。

【００１９】固定部材５５は、リードフレームＬ／Ｆの
フレーム部を固定面５２上に押し付け、ねじ５６により
リードフレームＬ／Ｆを固定する。この固定部材５５に
は開口が形成されており、リードフレームＬ／Ｆのボン
ド位置が露出しているので、ワイヤボンダによるワイヤ
リングに支障がない。

【００２０】次に、上述したクランプ装置が組み込まれ
たパレットを搬送する光モジュール製造装置の一例を説
明する。

【００２１】この製造装置は、セッティング部１、ワー
ク自動クランプ部２、ワイヤボンダ１３、吸着部３、成
型機４と、これらの間を搬送する搬送装置６、７、８、
９を備えて構成され、搬送装置６、７、８を用いて上述
したワーク自動クランプ部２にパレット５を送り込み、
光作動部品とリードフレームの相対位置を維持した状態
で、光作動部品とリードフレームのワイヤボンディン
グ、ワイヤ接続されたワークの金型装着が実行される。

【００２２】ここで、搬送装置６、７、８には先端が細
くなった位置決めピンが載置面に対して直交する方向に
突出して形成され、パレット５には位置決めピンが嵌合
するピン孔が対応位置に形設されている。その為、搬送
装置６、７、８の位置決めピンをパレット５のピン孔に
嵌合することにより、パレット５は搬送装置６、７、８
上に位置決めすることができる。したがって、発光部品
Ｅ／Ｏ、受光部品Ｏ／ＥおよびリードフレームＬ／Ｆ
は、パレット５上で相対位置が維持された状態で搬送装
置６、７、８、９により搬送され、ワイヤボンド及び金
型への装着が可能となる。

【００２３】搬送装置６によりパレット５がセッティン
グ部１に搬送されると、パレット５は所定位置に固定さ
れ、パレット５上に光モジュールの構成部品が位置決め
される。ここで、セッティング部１でパレット５上に位
置決めされる光作動部品には受光素子、発光素子等の光
作動素子が既に内蔵されており、リードフレームＬ／Ｆ
を構成するアイランド部には光作動素子に接続される電
子回路（受信回路、発信回路）を構成する複数の電子回
路部品が既に実装されている。さらに、セッティング部
１ではリードフレームＬ／Ｆと発光部品Ｅ／Ｏ及び受光
部品Ｏ／Ｅはまだ接続されていない状態にある。

【００２４】発光部品Ｅ／Ｏ、受光部品Ｏ／Ｅ及びリー
ドフレームＬ／Ｆがセッティングされた後、パレット５
は搬送装置６により、ワーク自動クランプ部２に搬送さ
れる。ワーク自動クランプ部２では、パレット５上に位
置決めされたリードフレームＬ／Ｆ、発光部品Ｅ／Ｏ及
び受光部品Ｏ／Ｅに対しワイヤボンダ１３によってワイ
ヤの接続作業を行う。すなわち、リードフレームＬ／Ｆ
を構成するインナリードピン部とアイランド部とのワイ
ヤボンディング、アイランド部上に形成された電子回路
と発光部品Ｅ／Ｏ、受光部品Ｏ／Ｅとのワイヤボンディ
ングを実行する。 ワーク自動クランプ部２における接
続作業が終了すると、パレット５は搬送装置７、８によ
り吸着部３に搬送される。搬送装置８は搬送装置７より
一段高い位置にあるので、搬送装置７により搬送された
パレット５はリフト１０により搬送装置８の高さまで持
ち上げられる。その後、搬送装置８によりパレット５は
吸着部３に搬送され、リードフレームＬ／Ｆ及び発光部
品Ｅ／Ｏ、受光部品Ｏ／Ｅに対する成型機４への装着作
業が実行される。この装着作業の前に、保持部材５３は
持ち上げられ、固定部材５５は取り外され、ワーク（図
６参照）は吸着可能な状態になる。金型にワークが装着
された後、パレット５はリフト１１により下方に位置す
る回収用搬送装置１２に転置され、セッティング部１へ
と搬送される。なお、本実施例ではパレット機能とクラ
ンプ機能を兼用したクランプ装置を説明したが、このク
ランプ装置とは別体のパレットを使用できることはいう
までもない。この場合、上記クランプ装置でワイヤリン
グを施した後、ピンセットなどでワークを摘み、クラン
プ装置を組み込まないパレット５に装着させ、上記搬送
装置により吸着部３まで搬送する。

【００２５】次に、図３および図４を参照して、本発明
の第２実施例に係るクランプ装置を説明する。第１実施
例との差異は、クランプ装置とは別体のパレットを使用
している点である。図３は第２実施例に係るクランプ装
置を備えたワーク自動クランプ部２の要部を示す斜視
図、図４は第２実施例に係るクランプ装置に使用できる
パレットの構造例を示す斜視図である。

【００２６】まず、図４に基づき、パレットの構造を説
明する。このパレットは、位置決め溝５０１、固定面５
０２、加工部５０３を備えて構成される。固定面５０２
は、少なくともリードフレームＬ／Ｆのフレーム部（図
６参照）が置ける大きさの長方形平面部を有し、この中
に、位置決め溝５０１及び加工部５０３が形成されてい
る。位置決め溝５０１は一対のＶ溝で構成され、位置決
め溝５０１と加工部５０３の間には第１の矩形溝５０４
が形成されている。加工部５０３は第１の矩形溝５０４
に連通する第２の矩形溝５０５内に、独立した部品とし
て、ネジ５０６により着脱自在に固定されている。これ
ら矩形溝５０４、５０５の周囲には、リードフレームＬ
／Ｆの位置決め穴に挿入される４本の位置決めピン５０
７が形成されている。

【００２７】このように、ワイヤ接続部が配置される加
工部５０３のみを別の部品で構成し、ビスなどで組み付
ける構造とし、この加工部５０３を固定面５０２より突
出して形成したので、マスク部材はワイヤ接続位置に配
置されているが、ワイヤ接続部より近い位置で加工部５
０３に密着し、超音波の逃げが減り、歩留りが向上す
る。 また、ワイヤ接続部が配置される加工部５０３は
ワイヤボンダに押圧されるので傷み易いが、この部分を
小さく、単純な形状にすれば、部品交換用の費用をさら
に低減することができる。

【００２８】次に、第２実施例に係るクランプ装置を説
明する。クランプ装置は、Ｅ／Ｏクランパ２２、Ｏ／Ｅ
クランパ２３、リニアガイド２４、シリンダ２５、支持
部材２６及びシリンダ２７、圧縮コイルスプリング２
８、マスク部材２９を備え、パレット５が搬送装置６の
コンベヤベルト２１によって、クランプ装置を備えたワ
ーク自動クランプ部２に搬送される。そして、発光部品
Ｅ／Ｏ、受光部品Ｏ／ＥおよびリードフレームＬ／Ｆの
相対位置を維持した状態で固定して、ワイヤＷが接続さ
れる。

【００２９】シリンダ２５はＥ／Ｏクランパ２２及びＯ
／Ｅクランパ２３をリニアガイド２４に沿って昇降させ
る。その為、シリンダ２５の動作によりＥ／Ｏクランパ
２２及びＯ／Ｅクランパ２３の昇降量を制御することが
できる。また、圧縮コイルスプリング２８はシリンダ２
５に装着され、このバネ定数またはシリンダ２５の下降
量を変えることにより、発光部品Ｅ／Ｏ及び受光部品Ｏ
／Ｅのピン部を押圧するクランプ力が調整される。

【００３０】さらに、パレット５００の下方にはシリン
ダ２７により上下動するパレット５のピン穴と嵌合する
位置決めピンを形設された支持部材２６が配置され、パ
レット５００をマスク部材２９に押し付けることができ
る。マスク部材２９はワイヤ接続箇所が露出するように
開口２９ａが形成されており、この開口２９ａの上方
に、Ｅ／Ｏクランパ２２及びＯ／Ｅクランパ２３の先端
部が配置されている。また、このＥ／Ｏクランパ２２及
びＯ／Ｅクランパ２３の先端部は断面がＬ字形状になっ
ており、発光部品Ｅ／Ｏ及び受光部品Ｏ／Ｅの先端支持
部とピン支持部（加工部５０３）の間を押圧してピン部
を加工部５０３に押圧できるように構成されている。

【００３１】ワイヤリングの際には、まず、シリンダ２
７が作動し、支持部材２６を持ち上げる。支持部材２６
の上方にはマスク部材２９が配置されているので、リー
ドフレームＬ／Ｆはマスク部材２９に押し付けられ、パ
レット５００は支持部材２６に形設された位置決めピン
３０によって位置決めされ、固定される。

【００３２】次に、シリンダ２５が作動し、Ｅ／Ｏクラ
ンパ２２及びＯ／Ｅクランパ２３を下降させる。その結
果、発光部品Ｅ／Ｏ及び受光部品Ｏ／Ｅが固定される。

【００３３】図５は、リードフレームＬ／Ｆおよび発光
部品Ｅ／Ｏ及び受光部品Ｏ／Ｅが固定された状態を示す
側断面図である。ここで、重要なことはＥ／Ｏクランパ
２２が第１の矩形溝５０４に位置する発光部品Ｅ／Ｏの
ピン部を押圧している点である。その為、発光部品Ｅ／
Ｏには加工部５０３に向かってＡ点を支点として時計回
りのモーメントが作用し、発光部品Ｅ／Ｏのリードピン
端部は加工部５０３に押し付けられる。その結果、発光
部品Ｅ／Ｏのリードピン端部は加工部５０３に密着す
る。

【００３４】このように、第２実施例に係るクランプ装
置によると、クランプ装置にワークを直接取り付けるの
ではなく、ワークをのせたパレット５００をクランプ装
置に取り付ける構造にしているので、ワークの着脱と、
ワイヤリングが別の位置で行え、連続作業におけるタク
トタイムが大幅に縮めることができる。

【００３５】また、ワーク単体を取り出す必要がなくな
るので、発光部品Ｅ／Ｏ及び受光部品Ｏ／Ｅの重さで、
ワイヤＷにダメージを与えることがなくなる。その為、
ワイヤ切れ不良が低減する。その為、従来のＡｌワイヤ
より細径化あるいは細径のＡｕワイヤ（φ１００μｍ未
満）を使用することができ、コストの低減化および高信
頼性を図ることができる。

【００３６】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
発明の要旨を逸脱しない範囲で変形、改変が可能であ
る。

【００３７】例えば、本実施例では位置決め溝としてＶ
溝を使用しているが、Ｖ字形状に限定されるものではな
い。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明ではワイヤ接続部
を載置面（固定面、加工台表面）に密着させることによ
り、ワイヤ強度及び歩留りを向上させることができる。

【００３９】また、クランプ装置をパレットとして使用
し、搬送ラインに組み込めば、光作動部品とリードフレ
ームのワイヤ接続が自動的に実行され、搬送過程でワイ
ヤ破断を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るクランプ装置の概要
を示す斜視図である。

【図２】第１実施例に係るクランプ装置をパレットとし
て用いた光モジュール製造装置の構成を示す斜視図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例に係るクランプ装置の概要
を示す斜視図である。

【図４】第２実施例に係るクランプ装置に使用できるパ
レットの構造例を示す斜視図である。

【図５】第２実施例に係るクランプ装置によりリードフ
レーム、発光部品が固定された状態を示す側断面図であ
る。

【図６】リードフレームに光作動部品が接続されたワー
クを示す斜視図である。

【図７】ワイヤリングの際に用いられてきたクランプ装
置を示す分解斜視図である。

【図８】図７に示すクランプ装置の問題点を説明する為
の説明図である。

【符号の説明】

１…セッティング部、２…ワーク自動クランプ部、３…
吸着部、４…成形機、５…パレット、６、７、８、９…
搬送装置、１０、１１…リフト、１２…回収用搬送装
置、１３…ワイヤボンダ、Ｌ／Ｆ…リードフレーム、Ｅ
／Ｏ…発光部品、Ｏ／Ｅ…受光部品、Ｗ…ワイヤ、Ｃ…
電子回路、Ａ…Ｅ／Ｏ・Ｏ／Ｅリードピン固定モーメン
トの支点、２１…コンベヤベルト、２２…Ｅ／Ｏクラン
パ、２３…Ｏ／Ｅクランパ、２４…リニヤガイド、２
５、２７…シリンダ、２６…支持部材、２８…圧縮コイ
ルスプリング、２９…マスク部材、３０…パレット位置
決め用ピン、５１…位置決め部、５２…固定面、５３…
保持部材、５４…回動機構、５５…マスク部材、５６…
ねじ、５７…Ｅ／Ｏ・Ｏ／Ｅ固定ねじ、１０１…ブロッ
ク体、１０２…マスク部材、１０３…リードピン、５０
０…パレット、５０１…位置決め溝、５０２…固定面、
５０３…加工部、５０４、５０５…矩形溝、５０６…ネ
ジ、５０７…位置決めピン。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/00 G02B 6/42

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤリングの際に光モジュールを構成
   する光作動部品及びリードフレームをクランプするクラ
   ンプ装置において、 前記リードフレームを固定する固定面と、前記リードフ
   レームを前記固定面に固定する固定部材と、前記光作動
   部品を前記固定面に対して位置決めする位置決め溝と、
   前記位置決め溝により位置決めされた光作動部品を保持
   する保持部材と、前記位置決め溝及び前記保持部材を一
   体的に回動することにより前記光作動部品のリードピン
   端部を前記固定面に押し付ける回動機構とを有するクラ
   ンプ装置。
2. 【請求項２】 前記回動機構に、前記光作動部品のリー
   ドピン端部を前記固定面に押し付ける力を調節し、一定
   に保つ機構が装着されていることを特徴とする請求項１
   記載のクランプ装置。
3. 【請求項３】 ワイヤリングの際に光モジュールを構成
   する光作動部品及びリードフレームをクランプするクラ
   ンプ装置において、 前記リードフレームを固定する固定面、前記光作動部品
   を前記固定面に対して位置決めする位置決め溝、および
   前記固定面より一段高い位置に形成され、前記リードフ
   レームのインナリードピン部、アイランド部、さらに前
   記光作動部品のリードピン端部が配置される加工台を備
   えたパレット部材と、前記リードフレームを前記固定面
   に固定する固定部材と、前記位置決め溝により位置決め
   された光作動部品を保持する保持部材とを有するクラン
   プ装置。
4. 【請求項４】 前記保持部材に、前記光作動部品のリー
   ドピン端部を前記加工台に押し付ける力を調節し、一定
   に保つ機構が装着されていることを特徴とする請求項３
   記載のクランプ装置。