JPH02246188A - ボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 レーザビームがシャッタ機構の開閉によって照射される
ことで被線材が所定のパッドにボンディングされるよう
に形成されたボンディング装置に関し、 被線材が所定のパッド確実に融着されることで品質の向
上を図ることを目的とし、 シャッタ機構の開放によるレーザビームの照射に際して
、被線材の加熱温度を検出するようティップと該被線材
との圧接部により熱電対を形成することで該加熱温度の
検出が行える検出信号を制御部に出力する検出部を設け
ると共に、該制御部は該検出信号により該加熱温度が所
定の温度に達することでシャッタ機構の閉塞を指令する
ように、また、該レーザビームの出力レベルが該レーザ
出力部によって切り替えられるように形成され、該制御
部は該検出信号による該加熱温度に応じて該レーザ出力
部に該レーザビームの出力レベルの切り替えを指令する
ように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はレーザビームがシャッタ機構の開閉によって照
射されることで被線材が所定のパッドにボンディングさ
れるように形成されたボンディング装置に関する。

電子機器に用いられるプリント基板では、ワイヤを接続
することでディスクリート配線が行われる場合があり、
このようなディスクリート配線は通常、プリント基板に
設けられた所定のパッド間に線材を張架し、線材をそれ
ぞれのパッドにボンディングすることで行われる。

また、このようなプリント基板は、最近では、高密度実
装化が図られているため、このような線材のボンディン
グにはレーザビームが使用されるようになった。

そこで、このようなボンディングは、ディスクリート配
線を行う被線材を所定のパッドに重ね合わせることで押
圧し、その被線材にレーザビームを照射させ、被線材を
パッドに溶着させることで行われる。

したがって、このようなボンディングではレーザビーム
の照射による加熱によって確実に被線材がパッドに溶着
されることが重要である。

（従来の技術〕 従来は第６図の従来の構成図、および、第７図の従来の
フローチャート図に示すよう構成されていた。

第６図に示すように、プリント基板などの基板４に形成
されたパッド３には被線材ｌが重ね合わされ、被線材１
は昇降機構１１によって矢印２方向に昇降されるティッ
プ２の先端２Ａにより所定の圧力Ｐによって押圧され、
一方、レーザ出力部９から出力されたレーザビーム６が
シャッタ機構５を介して、対物レンズ１２によって集束
され、ティップ２の貫通穴２Ｂを通過し、被線材１が照
射されるように構成され、レーザビーム６の照射によっ
て被線材ｌが溶融され、パッド３に溶着されるように形
成されている。

この場合のシャッタ機構５の開閉は、常時は閉塞され、
被線材１を照射する時、開放が行われる。

また、制御部１０は昇降機構１１からの降下信号↑によ
ってシャッタ機構５に開閉指令を出力し、シャッタ機構
５では遮光板５Ａを矢印に示すように駆動させ、レーザ
ビーム６を通過または遮光することが行われる。

したがって、第７図に示すように、被線材１がパッド３
に重ね合わされることでスタートが指令され、先づ、昇
降機構１１によるティップ２の降下が行われる。この降
下が最下端に達することで、例えば、マイクロスイッチ
（図示されていない）などの駆動により、昇降機構１１
から制御部１０に降下信号Ｔが出力され、昇降機構１１
の降下が停止される。この場合、昇降機構１１から降下
信号Ｔが出力される迄、ティップ２の降下が行われる。

次に、シャッタ機構５の開放によってレーザビーム６の
照射を行い、所定の時間が経過後、シャッタ機構５が閉
塞され、昇降機構１１の上昇によってティップ２がホー
ムポジションに位置する迄上昇され、ボンディングが終
了し、次のステップに移行される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このようなレーザビーム６を所定の時間だけ照
射させることによって被線材１を溶融させることは、実
際には、レーザビーム６の出力レベルの「バラツキ」、
および、被線材１とパッド３との熱伝導率の「バラツキ
」などにより確実に被線材１の溶融が行われない場合が
生じる。

特に、被線材１に被覆材が施しである場合はレーザビー
ム６の照射による加熱によって被覆材の昇華と同時に被
線材１の溶融が行われることになり、パッド３に対する
被線材１の溶着が阻害されることになる。

したがって、レーザビーム６を所定時間照射しても、実
際には、被線材１がパッド３に融着されなかったり、ま
た、不完全な融着となる問題を有していた。

そこで、本発明では、被線材が所定のパッド確実に融着
されることで品質の向上を図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

第１図に示すように、シャッタ機構５の開放によるレー
ザビーム６の照射に際して、被線材工の加熱温度を検出
するようティップ２と該被線材１との圧接部りにより熱
電対を形成することで該加熱温度の検出が行われる検出
信号Ｓを制御部８に出力する検出部７を設けると共に、
該制御部８は該検出信号Ｓにより、該加熱温度が所定の
温度に達することでシャッタ機構５の閉塞を指令するよ
うに、また、該レーザビーム６の出力レベルが該レーザ
出力部９によって切り替えられるように形成され、該制
御部８は該検出信号Ｓによる該加熱温度に応じてレーザ
出力部９に該レーザビーム６の出力レベルの切り替えを
指令するように構成する。

このように構成することによって前述の課題は解決され
る。

〔作用〕

即ち、ティップ２と被線材１との圧接部りにより熱電対
を形成することで加熱温度を検出する検出部７を設け、
検出部７からの検出信号Ｓによって制御部８は加熱温度
が所定の温度に達することを確認し、シャッタ機構５に
閉塞の指令を行うようにしたものである。

したがって、レーザビーム６の照射に際して、該加熱温
度によって該被線材ｌの溶融が確認され、該被線材１の
溶融によってレーザビーム６の遮光が行われことになり
、確実な融着が行われる。

また、この検出部７による加熱温度に応じて、該制御部
８はレーザ出力部９にレーザビーム６のレベルの切り替
えを指令するようにすることで、特に、該被線材１に被
覆が施されている場合は、最初はレベルの低いレーザビ
ーム６の照射によって該被覆を除去し、次に、レーザビ
ーム６のレベルをアップさせ、該被線材１の導体金属を
溶融させることが行われ、確実な融着が行われる。

したがって、従来のようなレーザビーム６または被線材
１とパッド３との圧接部りにおける条件の「バラツキ」
による融着の不良を防止することができ、被線材１のボ
ンディングが確実となり、ディスクリート配線の信顛性
の向上が図れる。

〔実施例〕

以下本発明を第２図〜第５図を参考に詳細に説明する。

第２図は本発明による一実施例の説明図で、（ａ）は構
成図、（ｂ）は被線材の溶融グラフ、第３図は本発明に
よる一実施例のフローチャート図。

第４図は本発明の他の実施例の説明図で、（ａ）は構成
図、（ｂ）は被線材の溶融グラフ、第５図は本発明の他
の実施例のフローチャート図である。全図を通じて、同
一符号は同一対象物を示す。

第２図の（ａ）に示すように、昇降機構１１によって矢
印Ｚのように昇降されるティップ２と、ティップ２の先
端２Ａによってパッド３に押圧される被線材１との間に
電流を流すことで、電流値の変化によって被線材１にレ
ーザビーム６が照射された時の加熱温度を検出する検出
部７を設け、検出部７によって検出された加熱温度の情
報が検出信号Ｓによって制御部８に送出されるようにし
たもので、その他は前述と同じ構成である。

また、制御部８は検出部７の検出信号Ｓによって加熱温
度が被線材１の融点に達することでシャッタ機構５を駆
動させ、レーザビーム６を遮光板５Ａによって遮光する
閉塞が行われるように形成されている。

このような検出部７によるティップ２と、被線材１との
圧接部りにおける加熱温度は、（ｂ）の縦軸を温度（℃
）、横軸を時間（−／５ｅｃ）とたグラフに示すように
レーザビーム６Φ照射によりｔ１℃〜ｔ２℃に上昇し、
被線材１の融点である点Ｐ１まで上昇される。

そこで、制御部８は点Ｐ１の検出後、５〜６■／ｓｅｃ
遅延した点Ｐ２でシャッタ機構５の閉塞を指令し、被線
材１の溶融を確認し、５確実に被線材１が溶融されるこ
とでレーザビーム６の照射を遮光させるようにすること
が行える。

したがって、従来のような実際に、被線材１が溶融され
いないのに、レーザビーム６の照射を遮光することがな
くなり、パッド３に被線材１を融着させることが確実に
行える。

また、この場合のボンディングは第３図のフローチャー
ト図に示す順序で行われる。

先づ、昇降機構１１の降下によりティップ２の先＠ｌＡ
によって被線材ｌが押圧されることで昇降機構１１から
降下信号Ｔが出力される。この降下信号Ｔによってシャ
ッタ機構５の開放が行われ、被線材１にレーザビーム６
が照射される。

次に、検出部７の加熱温度が検出され点Ｐ１が検出され
、被線材ｌが溶融されたことが確認られたら、制御部８
は所定の時間の例えば、５〜６ｍｍ八ｅｃ遅へた点Ｐ２
の個所でシャッタ機構５の閉塞を行う。

シャッタ機構５の閉塞後は、昇降機構１１の上昇により
ティップ２をホームポジションに戻し、次のボンディン
グに備えられる。

また、この被線材１には被覆が施されている場合がある
ため、このような場合は第４図に示すように構成すると
良い。

第４図の（ａ）に示すように、ティップ２と被線材１と
の圧接部りに所定の電流を流すことで電流の変化による
圧接部りに於ける加熱温度を検出し、検出した検出信号
Ｓによって制御部８はレーザ出力部９にレーザビーム６
の出力レベルを切り替えように指令信号りを送出するよ
うに構成したものである。

このような被線材１に被覆ＩＡが施されている場は、先
づ、低いレベルのレーザビーム６によって被線材１を照
射し、被覆ＩＡの除去を行う０通常、被覆ＩＡは加熱に
よって昇華される合成樹脂材により形成されており、従
って、被覆ＩＡの除去は加熱することで容易に除去され
る。

次に、高いレベルのレーザビーム６によって被線材１の
導電金属を溶融させるようにしたものである。

この場合の加熱温度は（ｂ）の縦軸を温度（’Ｃ）、横
軸を時間（ａｍ／５ｅｅ）とたグラフに示すようにレー
ザビーム６の照射によりｔ３°Ｃに上昇する間の点２３
〜点Ｐ４の間で被覆ＩＡの除去が行われ、それ以降被線
材１の導体金属の融点である点Ｐ１まで上昇される。

そこで、制御部８はｔ３°Ｃの点Ｐ４の検出によってレ
ーザビーム６のレベルの切り替えを指令し、レーザビー
ム６のレベルをアップさせ、次に、ｔ２°Ｃの点Ｐ１の
検出後、前述と同様に、５〜６　ｗａ／ｓｅｃ遅延した
点Ｐ２でシャッタ機構５の閉塞を指令する。

したがって、被線材１に被覆ＩＡが施されていても、被
線材１の被覆ＩＡを除去した後、導体金属を溶融させる
ことで確実に、パッド３に被線材１を融着させることで
レーザビーム６の照射を遮光させるようにすることが行
える。

また、この場合のボンディングは第５図のフローチャー
ト図に示す順序で行われる。

先づ、昇降機構１１の降下によりティップ２の先端ＩＡ
によって被線材１が押圧されることで昇降機構１１から
降下信号Ｔが出力される。この降下信号↑によってシャ
ッタ機構５の開放が行われ、被線材１にはレベルの低い
レーザビーム６によって照射が行われる。

この時、検出部７による加熱温度によって点Ｐ４を検出
し、被線材１の被覆１＾の除去が確認され、被覆ＩＡの
除去が確認されることでレーザビーム６のアップを行う
。

次に、検出部７の加熱温度の検出により点Ｐ１が検出さ
れ、被線材１．が熔融されたことが確認られたら、以下
は前述と同様に、制御部８は所定の時間の例えば、５〜
６ｍｍ八ｅｃ遅へた点Ｐ２の個所でシャッタ機構５の閉
塞を行う。

更に、シャッタ機構５の閉塞後は、昇降機構１１の上昇
によりティップ２をホームボジシッンに戻し、次のボン
ディングに備えられる。

したがって、従来のような被線材１の溶融が被覆ＩＡと
導体金属と同時に行われることがないため、被線材１に
被覆ｌ＾が施されていても、被線材１をパッド３に確実
にボンディングさせることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ティップと被線
材との圧接部を熱電対としてレーザビームによる加熱温
度を検出部によって検出し、加熱温度が被線材の融点に
達することでレーザビームによる照射をカットし、また
、被線材に被覆が施されている場合は、先づ、低いレベ
ルのレーザビームによる照射を行い、その被覆の除去を
加熱温度によって検出し、次に、高いレベルのレーザビ
ームの照射によって被線材の溶融を行うことができ、被
線材のボンディングを確実にすることが行える。

したがって、従来のようなレーザビームの出力の「バラ
ツキ」によって実際に、被線材が溶融されないために、
パッドに融着されないようなことがなく、被線材を所定
のバッドに確実に融着させることが行え、ディスクリー
ト配線の信頼性の向上が図れ、実用的効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図。 第２図は本発明による一実施例の説明図で、（ａ）は構
成図、（ｂ）は被線材の溶融グラフ。 第３図は本発明による一実施例のフローチャート図。 第４図は本発明の他の実施例の説明図で、（ａ）は構成
図、（ｂ）は被線材の溶融グラフ。 第５図は本発明の他の実施例のフローチャート図。 第６図は従来の構成図。 第７図は従来のフローチャート図を示す。 図において、 は被線材、　　　　　２はティップ。 はバッド、　　　　　４は基板。 はシャッタ機構、　　６はレーザビーム。 は検出部、　　　　　８は制御部。 はレーザ出力部を示す。 本発明の原理戴朗図 ％１圓 不発明によニー突鎗例の説明回 Ｍｇ２ →時開 （４憎ｅｃ） 下層θ月の位の夫才色伊１の言え８月図第４（２１ 不老明１：よ）−炙１ｆ！例のフロー九−Ｆ図１’＋３
　　図 従来ｎ糧爪図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕　基板（４）に形成されたパッド（３）にボンデ
   ィングすべき被線材（１）と、該パッド（３）に該被線
   材（１）を重ね合わせることで押圧するティップ（２）
   と、該被線材（１）を照射するレーザビーム（６）を出
   力するレーザ出力部（９）と、シャッタ機構（５）の開
   閉を制御する制御部（８）とを備え、該制御部（８）の
   制御によってシャッタ機構（５）の開閉が行われ、該レ
   ーザビーム（６）による該被線材（１）の照射により該
   被線材（１）が所定の温度に加熱されることで該パッド
   （３）に該被線材（１）がボンディングされるボンディ
   ング装置であって、 前記シャッタ機構（５）の開放による前記レーザビーム
   （６）の照射に際して、前記被線材（１）の加熱温度を
   検出するよう前記ティップ（２）と該被線材（１）との
   圧接部（Ｄ）により熱電対を形成することで該加熱温度
   の検出が行える検出信号（Ｓ）を前記制御部（８）に出
   力する検出部（７）を設けると共に、該制御部（８）は
   該検出信号（Ｓ）により、該加熱温度が所定の温度に達
   することで前記シャッタ機構（５）の閉塞を指令するこ
   とを特徴とするボンディング装置。 〔２〕　請求項１記載の前記レーザビーム（６）の出力
   レベルが前記レーザ出力部（９）によって切り替えられ
   るように形成され、前記制御部（８）は前記検出信号（
   Ｓ）による前記加熱温度に応じて該レーザ出力部（９）
   に該レーザビーム（６）の出力レベルの切り替えを指令
   することを特徴とするボンディング装置。