JPH05226815A

JPH05226815A - ワイヤ位置決め装置

Info

Publication number: JPH05226815A
Application number: JP2539492A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Komoriya; 均小森谷; Akihiko Yabuki; 彰彦矢吹; Koichi Oikawa; 浩一及川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】基板に被覆除去されたワイヤをボンディング
する際に使用されるワイヤ位置決め装置に関し、高精度
に位置ずれを検出して補正することを目的とする。【構成】一部被覆除去されたワイヤ部分２２ａの両端
付近に光センサ２５ａ，２５ｂより光を照射し、反射光
によりワイヤ部分２２ａ又は被覆部分を検出して位置ず
れを検出する。そして、位置ずれに応じて第１及び第２
のハンド２３ａ，２３ｂを所定量移動させて、ワイヤ部
分２２ａの位置決めを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板に被覆除去された
ワイヤをボンディングする際に使用されるワイヤ位置決
め装置に関する。

【０００２】近年、コンピュータ等の電子機器は、演算
速度の高速化に伴い、使用されるプリント基板の高密度
配線化や多層化が進んでいる。このプリント基板の配線
部の欠陥を発見したり、設計変更を行う場合、新らしく
作り直すことは高価となることから、該プリント基板上
に微細ワイヤを用いて修正を行う。そのため、確実な作
業の自動化が望まれている。

【０００３】

【従来の技術】従来、プリント基板の修正におけるワイ
ヤ配線作業は人手によることが多かったが、自動化が行
われるようになってきている。この場合、プリント板の
高密度化、多ピンによるピン間隔の短縮化に伴い、扱う
ワイヤの径が0.1 mm以下の細いワイヤが使用され、ワイ
ヤの位置決め精度が数十μm を必要となってきている。

【０００４】また、ノイズ対策のために、ワイヤが信号
用とグランド用のツインワイヤが使用され、ワイヤ同士
の接触やパッドとの接触を避けるためにワイヤは被覆さ
れている。

【０００５】さらに、プリント板の多層化により、絶縁
層、金属パターンが共に薄くなり、絶縁層等の破壊を防
止するために、プリント板への押付け力を数kg/mm²以下
にしなければならないという条件を満たす必要がある。

【０００６】ここで、図６に、従来用いられている位置
決め方法を説明するための図を示す。図６において、被
覆ワイヤ１１が供給手段１２より一部被覆が除去されて
供給される。供給は、第１のハンド１３により把持され
て、被覆が除去されたワイヤ１１ａ部分がプリント板１
４の0.1 mm角程度のパッド１５の上方に位置するように
行われ、第２のハンド１６で把持することにより位置固
定を行う。

【０００７】そして、ワイヤ１１ａ部分を挟むように鉗
子１７ａ，１７ｂで押圧固定し、ボンダ１８によりパッ
ド１５上にワイヤ１１ａをボンディングするものであ
る。

【０００８】ワイヤ１１をボンディングするためにプリ
ント板１４のパッド１５の0.1 mm程度上の位置に位置決
めするには、ハンド１３，１６でワイヤ１１を把持する
と、ハンド１３，１６のワイヤ１１の把持点から下の部
分の長さを0.1 mm以下に抑える必要があり、ハンド１
３，１６を精密な機構とする必要があって、実現は難し
い。そこで、図６に示す状態でワイヤ１１をプリント板
１４からの高さ数mmの位置で数１０mmの距離の両側をハ
ンド１３，１６で把持し、ワイヤ１１の軸方向に移動し
力制御を掛けておく。そして、ボンディング点の近傍を
鉗子１７ａ，１７ｂで上から抑えて下に移動してプリン
ト板１４のパッド１５上0.1 mmに位置決めするものであ
る。

【０００９】この方法はハンド１３，１６のワイヤ把持
点から下の距離を２mm程度とれるため機構の実現が容易
になり、鉗子１７ａ，１７ｂを用いるので位置決めが可
能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、被覆したツイ
ンワイヤを用いた場合、被覆除去処理とその後のパッド
への位置決めではワイヤの軸方向の位置精度が数１０μ
m が要求される。また、ワイヤが細く引っ張り力の弾性
限界も小さいので、引っ張り力の制御の精度が弾性限界
より大きい時にはワイヤが塑性変形することがある。さ
らに、ワイヤが細く被覆は滑り易いのでワイヤが把持し
ているハンドに対して滑ることがある。このようなワイ
ヤの塑性変形や滑りにより、ワイヤの軸方向の位置精度
数１０μmを実現出来ない問題がある。

【００１１】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、高精度に位置ずれを検出して補正するワイヤ位
置決め装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、把持手段で
把持されて供給される２本の密着している被覆ワイヤを
分離し、一方の被覆ワイヤの一部被覆除去されたワイヤ
部分を、基板上で固定してボンディングする場合に、該
ワイヤ部分の軸方向の位置決めを行うワイヤ位置決め装
置において、前記一方の被覆ワイヤの被覆除去された前
記ワイヤ部分の両端付近に光を照射し、反射光により該
ワイヤ部分の軸方向の位置を検出する検出手段と、前記
把持手段を移動させると共に、該検出手段により位置検
出された該ワイヤ部分が、前記基板の所定位置上に位置
されていない場合に、該把持手段を補正移動させる移動
制御手段とを有する構成とすることにより解決される。

【００１３】

【作用】上述のように、把持手段で供給される２本の密
着している被覆ワイヤのうち、分離された一方の一部分
で被覆除去したワイヤ部分の両端付近に、検出手段によ
り光を照射し、その反射光によりワイヤ部分を検出す
る。すなわち、被覆部分とワイヤ部分では、その反射率
が異なることから、反射光により何れの部分であるかを
検出することができる。

【００１４】従って、検出手段で反射光によりワイヤ部
分の両端が共に検出されないうちはワイヤ軸方向に位置
ずれを生じていることを示しており、ワイヤ部分の両端
が共に検出されるまで、移動制御手段により把持手段を
その都度補正移動させるものである。

【００１５】これにより、ワイヤ部分の位置ずれを検出
して補正し、高精度に位置決めを行うことが可能とな
る。

【００１６】

【実施例】図１に、本発明の一実施例の構成図を示す。
図１のワイヤ位置決め装置２１は、２本の密着している
被覆ワイヤであるツインワイヤ２２が把持手段である第
１及び第２のハンド２３ａ，２３ｂにより、供給手段
（図示せず）より供給される。この場合、供給手段の出
口付近でツインワイヤ２２の一方の被覆ワイヤの所定部
分がレーザ光等により、例えば長さ100 μm で被覆除去
され、ワイヤ部分２２ａが露出される。

【００１７】そして、ツインワイヤ２２のうち、一方の
被覆ワイヤのワイヤ部分２２ａがプリント基板のパッド
（図２において説明する）の上方付近に、第１及び第２
のハンド２３ａ，２３ｂにより移動され、分離手段（図
示せず）により分離される。分離されたそれぞれの被覆
ワイヤが上下動する鉗子２４ａ，２４ｂでそれぞれ固定
される。また、各鉗子２４ａ，２４ｂ付近に、検出手段
である光センサ２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂが配置
される（図２において詳述する）。

【００１８】第１のハンド２３ａはボールネジ２７ａを
介してモータ２８ａにより水平移動し、また、第２のハ
ンド２３ｂはボールネジ２７ｂを介してモータ２８ｂに
より水平移動する。また、各モータ２８ａ，２８ｂに
は、第１及び第２のハンド２３ａ，２３ｂの位置検出を
行うために、モータ２８ａ，２８ｂの回転数を検出する
エンコーダ２９ａ，２９ｂが設けられる。

【００１９】一方、コントローラ３０には光センサ２５
ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂからの検出信号が入力し、
ワイヤ部分２２ａの位置ずれの方向等を演算し、指令値
をサーボ制御部３１ａ，３１ｂに出力する。サーボ制御
部３１ａ，３１ｂは、エンコーダ２９ａ，２９ｂからの
検出値によりアンプ３２ａ，３２ｂを介して電流により
モータ２８ａ，２８ｂを駆動制御する。

【００２０】これらボールネジ２７ａ，２７ｂ，モータ
２８ａ，２８ｂ，エンコーダ２９ａ，２９ｂ，コントロ
ーラ３０，サーボ制御部３１ａ，３１ｂ，及びアンプ３
２ａ，３２ｂにより移動制御手段を構成する。

【００２１】ここで、図２に、図１の一部拡大図を示
す。図２（Ａ）はツインワイヤ２２部分を上方より観た
図であり、図２（Ｂ）は側方より観た図である。図２
（Ａ），（Ｂ）において、鉗子２４ａ，２４ｂは、それ
ぞれ２つの固定部４１ａ₁，４１ａ₂，４１ｂ₁，４１
ｂ₂を有し、それぞれに嵌合部４２ａ₁，４２ａ₂，４
２ｂ₁，４２ｂ₂が形成されて、分離された被覆ワイヤ
のそれぞれを固定する。この場合、鉗子２４ａにおける
固定部４１ａ₁，４１ａ₂間にワイヤ部分２２ａが位置
される。また、このワイヤ部分２２ａは、当初、プリン
ト基板４３のパッド４４の上方に位置する。

【００２２】そして、光センサ２５ａ，２５ｂ，２６
ａ，２６ｂが鉗子２４ａ，２４ｂの下方に位置され、該
鉗子２４ａ，２４ｂの幅方向に、かつプリント基板４３
に水平に光を出射する。光センサ２５ａ，２５ｂ，２６
ａ，２６ｂで照射される光は、ミラー４５ａ，４５ｂ，
４６ａ，４６ｂにより反射されて、ツインワイヤ２２に
照射され、その反射光が該ミラー４５ａ，４５ｂ，４６
ａ，４６ｂを介して光センサ２５ａ，２５ｂ，２６ａ，
２６ｂにより受光される。この場合、光センサ２５ａと
２５ｂ，及び２６ａと２６ｂからの出射光同士の幅は、
略ワイヤ部分２２ａの長さで、位置決めの目標位置の両
端の長さに設定される。

【００２３】上述のように、光センサ２５ａ，２５ｂ，
２６ａ，２６ｂからの出射光をプリント基板４３に水平
としたのは、他の部分（例えばプリント基板４３のパッ
ド４４）からの反射を避けるためである。この場合、他
方の被覆ワイヤにはワイヤ部分２２ａが露出されていな
いことから、出射光上に他方の被覆ワイヤが存在してい
ても問題はない。

【００２４】次に、図３に、図７の位置検出の原理図を
示す。図３は長さ100 μm のワイヤ部分２２ａを露出さ
せた一本の被覆ワイヤを示しており、ワイヤ部分２３ａ
の両端で許容誤差αを１０μm とする。

【００２５】被覆ワイヤ２２の被覆材料は主に合成樹脂
であり、ワイヤ部分２２ａの材料は銅等の金属であっ
て、光の反射率を異にする。従って、光センサ２５ａ，
２５ｂの位置関係から、共に反射光によりワイヤ部分２
２ａと判別した場合には、ワイヤ部分２２ａは許容誤差
αの範囲内で目標位置に位置することを意味する。そし
て、ワイヤ部分２２ａとパッド４４とをボンダ（図６参
照）によりボンディングを行う。

【００２６】また、ワイヤ部分２２ａが位置ずれを生じ
て、例えば、光センサ２５ａが被覆部分からの受光であ
り、光センサ２５ｂがワイヤ部分２２ａからの受光であ
る場合には、ワイヤ部分２２ａは、図面上右側に位置ず
れを生じていることになる。この場合、第１及び第２の
ハンド２３ａ，２３ｂにより左方向に微小量（例えば１
０μm ）移動させて補正する。また、光センサ２５ａ，
２５ｂの受光状態が逆の場合は、ワイヤ部分２２ａが図
面上左側に位置ずれしていることであり、右方向に微小
量移動させて補正する。

【００２７】さらに、光センサ２５ａ，２５ｂが共に被
覆からの受光のときは、ワイヤ部分２２ａが大きく位置
ずれを生じている場合であり、左右の何れかを順次大き
く（例えばワイヤ部分２２ａの長さ部分100 μm ）移動
させる。そして、上述のように微小量の移動で最終的に
補正するものである。

【００２８】そこで、図４及び図５に、図１の動作のフ
ローチャートを示す。図４はワイヤ部分が目標位置より
微小に位置ずれしている場合のものであり、図５は大き
く位置ずれしている場合のものである。これらは、コン
トローラ３０が光センサ２５ａ，２５ｂからの信号によ
りサーボ制御部３１ａ，３１ｂを介して、エンコーダ２
９ａ，２９ｂからの現在値を基準にアンプ３２ａ，３２
ｂによりモータ２８ａ，２８ｂを電流制御し、ボールネ
ジ２７ａ，２７ｂを介して第１及び第２のハンド２３
ａ，２３ｂを移動させるものである。

【００２９】図４において、まず、光センサ２５ａ，２
５ｂが両方共に金属部分（ワイヤ部分２２ａ）を検出し
ているか否かを判断する（ステップ（ＳＴ）１）。両方
共に検出していれば、ワイヤ部分２２ａは目標位置に許
容範囲α（例えば１０μm ）で位置していることであ
り、この位置でボンディングが行われる。

【００３０】また、両方共に検出していなければ、左側
の光センサ２５ａが金属部分を検出しているか否かを判
断する（ＳＴ２）。検出していれば、第１及び第２のハ
ンド２３ａ，２３ｂを右側に移動させる（ＳＴ３）。移
動量は、許容する位置精度分αであり、例えば１０μm
である。

【００３１】続いて、光センサ２５ａ，２５ｂが共に金
属部分を検出しているか否かを判断する（ＳＴ４）。検
出していれば終了し、検出していなければＳＴ２に戻
る。

【００３２】また、ＳＴ２において、左側の光センサ２
５ａが金属部分を検出していなければ、右側の光センサ
２５ｂが金属部分を検出しているか否かを判断し（ＳＴ
５）、検出していれば第１及び第２のハンド２３ａ，２
３ｂをα（１０μm ）だけ左側に移動させる（ＳＴ
６）。そして、光センサ２５ａ，２５ｂが共に金属部分
を検出しているか否かを判断する（ＳＴ７７）。検出し
ていれば終了し、検出していなければＳＴ５に戻る。

【００３３】一方、ＳＴ５において、右側の光センサ２
５ｂが金属部分を検出していなければ、図５のＢに移行
する。図５において、第１及び第２のハンド２３ａ，２
３ｂを被覆除去長（ワイヤ部分２２ａの長さで、例えば
100 μm ）だけ右側に移動させる（ＳＴ８）。

【００３４】そして、右側の光センサ２５ｂが金属部分
を検出したか否かを検出し（ＳＴ９）、検出していれば
図４のＡに戻る。検出していなければ第１及び第２のハ
ンド２３ａ，２３ｂが移動限界値（適宜設定される値）
まで移動したか否かを判断し（ＳＴ１０）、移動してい
なければＳＴ８に戻る。限界値に達していれば第１及び
第２のハンド２３ａ，２３ｂを最初の位置に戻し（ＳＴ
１１）、続いて左側に被覆除去長だけ移動させる（ＳＴ
１２）。

【００３５】そして、左側の光センサ２５ａが金属部分
を検出したか否かを判断し（ＳＴ１３）、検出していれ
ば図４のＡに戻る。検出していなければ第１及び第２の
ハンド２３ａ，２３ｂが移動限界値まで移動したか否か
を判断し（ＳＴ１４）、移動していなければＳＴ１２に
戻る。

【００３６】また、移動していれば、位置ずれ修正不能
と判断して停止し（ＳＴ１５）、終了する。

【００３７】このように、ワイヤ部分２２ａが引っ張り
力を受けた事による塑性変形や、第１及び第２のハンド
２３ａ，２３ｂとの滑りにより目標位置からずれた場合
に２つの光センサ２５ａ，２５ｂの検出信号を用いてワ
イヤ部分２２ａの軸方向の位置ずれを補正することがで
き、これによりワイヤボンディングの成功率を向上させ
ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、把持手段
で供給される２本の密着している被覆ワイヤのうち、分
離された一方の一部分で被覆除去したワイヤ部分の両端
付近に、検出手段により光を照射し、その反射光により
ワイヤ部分を検出することにより、ワイヤ部分の位置ず
れを検出して補正し、高精度に位置決めを行うことがで
き、これによりボンディングの成功率を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】図１の一部拡大図である。

【図３】図２の位置検出の原理図である。

【図４】図１の動作のフローチャートである。

【図５】図１の動作のフローチャートである。

【図６】従来用いられている位置決め方法を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

２１ワイヤ位置決め装置２２ツインワイヤ２３ａ第１のハンド２３ｂ第２のハンド２４ａ，２４ｂ鉗子２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ光センサ２７ａ，２７ｂボールネジ２８ａ，２８ｂモータ２９ａ，２９ｂエンコーダ３０コントローラ３１ａ，３１ｂサーボ制御部３２ａ，３２ｂアンプ４３プリント基板４４パッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】把持手段（２３ａ，２３ｂ）で把持され
て供給される２本の密着している被覆ワイヤ（２２）を
分離し、一方の被覆ワイヤの一部被覆除去されたワイヤ
部分（２２ａ）を、基板（４３）上で固定してボンディ
ングする場合に、該ワイヤ部分（２２ａ）の軸方向の位
置決めを行うワイヤ位置決め装置において、前記一方の被覆ワイヤの被覆除去された前記ワイヤ部分
（２２ａ）の両端付近に光を照射し、反射光により該ワ
イヤ部分（２２ａ）の軸方向の位置を検出する検出手段
（２５ａ，２５ｂ）と、前記把持手段（２３ａ，２３ｂ）を移動させると共に、
該検出手段（２５ａ，２５ｂ）により位置検出された該
ワイヤ部分（２２ａ）が、前記基板（４３）の所定位置
（４４）上に位置されていない場合に、該把持手段（２
３ａ，２３ｂ）を補正移動させる移動制御手段（２７
ａ，２７ｂ〜３２ａ，３２ｂ）と、を有することを特徴とするワイヤ位置決め装置。