CN107078070B - 打线接合用球形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种打线接合用球形成装置,可自由变更球的形成过程中的放电电压值。在金属线(31)的前端部与用于流通绝缘破坏后的放电电流的放电继续用电源(3)的其中一电极之间,配置对放电电流进行控制的第1电流控制电路(4),在放电电极与放电继续用电源(3)的另一电极之间,配置对放电电流的分流进行控制的第2电流控制电路(10),在第2电流控制电路(10)并联连接作为分流器的固定电阻(11),且控制流通至第2电流控制电路(10)的电流而自由变更放电电压值。由此,即便放电状态产生变化,也可将放电电压值维持在固定状态,从而可稳定地形成初始球。
Description
技术领域
本发明是涉及一种利用放电能量(energy)在金属线(wire)的前端形成球(ball)的打线接合(wire bonder)用球形成装置,尤其是涉及一种可自由变更球的形成过程中的放电电压值的打线接合用球形成装置。
背景技术
在现有上,在使用包含金线、铜等的金属线,将成为第1接合点的集成电路(Integrated Circuit,IC)芯片(chip)上的电极(衬垫(pad))与成为第2接合点的引线(lead)连接的打线接合(打线接合装置)中,首先,通过对自瓷嘴(capillary)送出的金属线的前端与放电电极之间施加高电压而产生放电,利用该放电能量使金属线的前端部熔融而在插通于瓷嘴内的金属线的前端形成球。另外,将利用放电而形成于金属线的前端的球称为初始球(initial ball)。
图8是以方块图表示用于对自瓷嘴送出的金属线的前端与放电电极之间施加高电压而在瓷嘴的前端形成球的现有的打线接合用球形成装置的构成。
如图8所示,现有的打线接合用球形成装置45包括:绝缘破坏用电源54,产生用于将金属线31与放电电极33之间的绝缘破坏的高电压;高电压产生部50,产生用于流通绝缘破坏后的放电电流的高电压;以及定电流开闭器51,对位于瓷嘴32的前端的金属线31与放电电极33之间流动的放电电流进行控制。
绝缘破坏用电源54产生用于将金属线31与放电电极33之间的绝缘破坏的高电压,在绝缘破坏后,以“断开(off)”的方式进行动作。另外,高电压产生部50在金属线31与放电电极33之间的绝缘破坏时与绝缘破坏用电源54同时地“导通(on)”,且在绝缘破坏后也以产生高电压的方式进行动作。
高电压产生部50的正极端子(+)经由定电流开闭器51自夹持器(clamper)30对插通于作为接合工具(bonding tool)的瓷嘴32内的金属线31施加正极电压。
另一方面,高电压产生部50的负极端子(-)对放电电极33施加负极电压。另外,在高电压产生部50的负极端子(-)与放电电极33之间,插入有用于使放电稳定的放电稳定化电阻34。另外,图8所示的端子c与夹持器30之间、以及端子d与包含放电稳定化电阻34的放电电极33之间是以缆线(cable)连接。
在图8所示的定电流开闭器51中,连接有定时器电路(timer circuit)52,所述定时器电路52用于进行内置于定电流开闭器51的开关电路(switch circuit)(未图示)的开闭控制,且该定时器电路52被施加作为放电开始信号的触发信号(trigger signal)Tr。
定时器电路52构成为具有设定放电时间的定时器,利用来自外部的触发信号Tr而启动定时器。利用该触发信号Tr,定时器电路52进行“导通”动作,定电流开闭器51的开关电路关闭,在金属线31与放电电极33之间的绝缘破坏后电流流动,经过规定的放电时间后,利用定时器电路52的“断开”动作,开关电路打开而阻断电流。在该定时器电路52进行“导通”的期间,定电流开闭器51以使放电电极33与金属线31之间流通定电流的方式进行控制。
放电电极33与金属线31之间流通的电流(以下,称为放电电流)的大小是通过连接于定电流开闭器51的电流设定器53而设定。电流设定器53包含例如微调整器(trimmer)等可变电阻器等,事先规定相对于电阻值的放电电流值,定电流开闭器51以基于电流设定器53的电阻值而流通规定的放电电流的方式进行控制。
即,利用定电流开闭器51,以自绝缘破坏后至放电结束为止由电流设定器53所设定的固定值的放电电流在放电电极33与金属线31之间流动的方式进行控制。
现有的打线接合用球形成装置45是由操作人员(operator)根据金属线的直径而选择电流设定器53的放电电流值及定时器电路52的放电时间的最佳值,通过所选择的放电电流值、放电时间而形成规定大小的初始球。
另外,专利文献1中,揭示有如下的打线接合用球形成装置:为了谋求初始球的稳定化,将金属线与放电电极之间流动的电流的自放电开始至放电结束为止的放电时间分割成至少一个以上的区段(block),利用根据放电时间的各区段中的开始电流值、结束电流值及放电持续时间所指定的函数进行运算而运算出每一区段的放电电流分布(profile),在放电时基于计算的各区段的放电电流分布,对放电电流进行控制。
另外,专利文献2中,揭示有如下的打线接合用球形成装置:将设于炬(torch)电极与电炬电源之间的用于放电稳定化的固定电阻器靠近炬电极而设置,以使放电的稳定化提升。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2009-277813号公报
专利文献2:日本专利特开2001-156102号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而,现有的球形成装置第一是利用单独的定电流开闭器仅控制放电电流,因此,放电电压会因铜线的球形成时的抗氧化用惰性气体的风压而产生变化,无法维持火花(spark),初始球不稳定。
另外,第二是在初始球的形成时,利用放电使金属线熔融且作为初始球进行成长,但在放电时,初始球会一面摇摆一面成长,因此,进行一面通过火花用参数(parameter)使放电中的电流值衰减,一面结束放电而防止初始球的摇摆,抑制初始球的偏心。然而,伴随电流的衰减,电压也下降,因此,无法维持放电至最后,在中途放电便结束,其结果,有初始球不稳定的情况。
另外,第三是打线接合的金属线不仅使用金线,也使用银线及铜线,因此,为了针对金属线的每一种类获得与火花用参数相应的最佳放电电压等,必须更换置入有放电稳定化电阻的缆线,另外,为了应对金属线直径不同的多品种的接合,也必须更换成高输出的球形成装置。
根据这些状况,要求即便放电电压因抗氧化用惰性气体的风压或放电电流的减少等而产生变化,也维持火花以稳定地形成初始球。
另外,要求即便变更金属线的种类,也无须更换置入有放电稳定化电阻的缆线,进而,在不更换球形成装置的情况下应对各种金属线或多品种的接合。
因此,本发明的目的在于提供一种打线接合用球形成装置,在金属线的前端部与用于流通绝缘破坏后的放电电流的放电继续用电源的其中一电极之间,配置对放电电流进行控制的第1电流控制电路,在放电电极与放电继续用电源的另一电极之间,配置对放电电流的分流进行控制的第2电流控制电路,在第2电流控制电路,并联连接作为分流器的固定电阻,通过控制流通至第2电流控制电路的电流而自由变更放电电压值,可稳定地形成初始球,另外,除可应对金线以外,也可应对银线及铜线。
解决问题的技术手段
为了达成所述目的,本发明是一种打线接合用球形成装置,通过对自瓷嘴前端送出的金属线的前端部与放电电极之间施加高电压而产生放电,利用该放电的能量使所述金属线的前端部熔融而形成球,所述打线接合用球形成装置,在所述金属线的前端部与用于流通绝缘破坏后的放电电流的放电继续用电源的其中一电极之间,配置对放电电流进行控制的第1电流控制电路,在所述放电电极与所述放电继续用电源的另一电极之间,配置对放电电流的分流进行控制的第2电流控制电路,且在该第2电流控制电路,并联连接有作为分流器的固定电阻。
另外,本发明的所述打线接合用球形成装置,通过减少流通至所述第2电流控制电路的电流,可提高所述金属线的前端部与所述放电继续用电源的另一电极之间的放电电压值,通过增加所述电流,可降低所述放电电压值。
另外,本发明的所述打线接合用球形成装置,通过控制流通至所述第2电流控制电路的电流,而将自绝缘破坏后至放电结束为止的所述放电电压值设为固定。
另外,本发明的所述打线接合用球形成装置,在放电中一面使所述金属线的前端部与所述放电电极之间的放电电流值衰减,一面将所述金属线的前端部与所述放电继续用电源的另一电极之间的放电电压值控制为固定,由此维持所述放电。
发明的效果
针对第1课题,本发明在既存的电流控制电路的基础上,在放电电极侧也设置并联连接有固定电阻的第2电流控制电路。在要将放电电压值设定得高的情况下,通过减少流通至第2电流控制电路的电流,放电电流的大部分流动至固定电阻,而可将放电电压值设定得高。另外,在要将放电电压值设定得低的情况下,通过增加流通至第2电流控制电路的电流,放电电流不流动至固定电阻,而可将放电电压值设为现有方式的电压值。由此,可自由变更放电电压值。
由此,本发明的打线接合用球形成装置可始终选择最佳放电电压值,故即便在吹送惰性气体的环境下也可放电,且可稳定地形成初始球。
另外,针对第2课题,本发明的打线接合用球形成装置即便放电中的电流值产生变化,也将放电电压值设为固定,由此,利用电流进行衰减的参数也可防止伴随电流衰减的电压的下降而维持放电至最后,且可抑制初始球的偏心,形成稳定的初始球。
另外,针对第3课题,本发明的打线接合用球形成装置是在金属线的前端部与放电继续用电源的其中一电极之间,配置对放电电流进行控制的第1电流控制电路,进而,在放电电极与放电继续用电源的另一电极之间,配置对放电电流的分流进行控制的第2电流控制电路,由此,来自电路的电流所引起的发热被分散,而缓和发热所引起的电流限制,故可实现高输出化。
因此,火花用参数的设定范围广,即便变更金属线的材质,也可不更换缆线地进行接合,进而,在不更换球形成装置的情况下便可应对多品种的接合。
附图说明
图1是表示本发明的打线接合用球形成装置的构成的方块图。
图2是表示打线接合用球形成装置中的第2电流控制电路的构成的方块图。
图3是表示与打线接合用球形成装置相关的第1电流控制电路及第2电流控制电路中的各控制部的构成的方块图。
图4是表示球形成的条件设定的流程图。
图5是表示球形成时的放电电压的控制的流程图。
图6(a)是以曲线表示初始球形成时的放电电流相对于放电时间的设定值的图,图6(b)是表示放电电压值相对于放电时间的变化的图。
图7是球形成时的与图6(a)及图6(b)中的放电电压的控制相关的流程图。
图8是表示现有的打线接合用球形成装置的构成的方块图。
[符号的说明]
1:打线接合用球形成装置
2:绝缘破坏用电源
3:放电继续用电源
4:第1电流控制电路
5:电流分布控制部
10:第2电流控制电路
11:固定电阻
12:电流控制元件(FET)
14:电阻
15:比较器
16:D/A转换器
17:电流控制部
20:控制部
21:数据输入部
22:数据显示部
30:夹持器
31:金属线
32:瓷嘴
33:放电电极
34:放电稳定化电阻
45:打线接合用球形成装置
50:高电压产生部
51:定电流开闭器
52:定时器电路
53:电流设定器
54:绝缘破坏用电源
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的打线接合用球形成装置的形态进行说明。再者,本发明的打线接合用球形成装置是在金属线的前端部与放电继续用电源的其中一电极之间,配置对放电电流进行控制的第1电流控制电路,在放电电极与放电继续用电源的另一电极之间,配置对放电电流的分流进行控制的第2电流控制电路,且在第2电流控制电路,并联连接作为分流器的固定电阻,通过控制流通至第2电流控制电路的电流而自由变更放电电压值,可稳定地形成初始球,另外,除可应对金线以外,也可应对银线及铜线。
图1是表示本发明的打线接合用球形成装置的构成的方块图,图2是表示打线接合用球形成装置中的第2电流控制电路的构成的方块图,图3是表示与打线接合用球形成装置相关的第1电流控制电路及第2电流控制电路中的各控制部的构成的方块图。再者,对与图8所示的现有的装置具有同一功能及构成者标注同一参照符号而表示,并省略其详细说明。
[打线接合用球形成装置的构成]
如图1所示,打线接合用球形成装置1包括:绝缘破坏用电源2,产生用于将金属线31与放电电极33之间的绝缘破坏的高电压;放电继续用电源3,产生用于流通绝缘破坏后的放电电流的高电压;第1电流控制电路4,对位于瓷嘴32的前端的金属线31与放电电极33之间流动的放电电流进行控制;第2电流控制电路10,经由放电稳定化电阻34而位于放电继续用电源3的另一电极与放电电极33之间;以及固定电阻11,并联连接于第2电流控制电路10。
绝缘破坏用电源2产生用于将金属线31与放电电极33之间的绝缘破坏的高电压,在绝缘破坏后,以“断开”的方式进行动作。另外,放电继续用电源3在金属线31与放电电极33之间的绝缘破坏时与绝缘破坏用电源2同时地“导通”,且在绝缘破坏后也以产生高电压的方式进行动作。再者,用于将金属线31与放电电极33之间的绝缘破坏的高电压的产生是并用绝缘破坏用电源2与放电继续用电源3而进行,但也可不使用绝缘破坏用电源2,仅利用放电继续用电源3进行。
第1电流控制电路4在金属线31的前端与放电电极33之间的绝缘破坏后,以使规定的放电电流在金属线31与放电电极33之间流通的方式进行控制。
另一方面,第2电流控制电路10控制放电电流,以流通规定大小的电流。第2电流控制电路10的电流的控制范围是自不流通电流的状态(零,最小值)至在金属线31与放电电极33之间流动的放电电流值(最大值)。
另外,在第2电流控制电路10,并联连接有作为分流器的固定电阻11。再者,所谓分流器是指并联连接于第2电流控制电路10,利用第2电流控制电路10使放电电流分流,而流通分流后的电流的固定电阻11。
由此,放电电流分流至第2电流控制电路10与固定电阻11而流动,在第2电流控制电路10流动经控制后的电流,在固定电阻11流动放电电流的剩余电流。例如,若将放电电流设为30mA,以在第2电流控制电路10流动10mA的方式进行控制,则在固定电阻11流动经分流后的电流20mA。
继而,使用图2对第2电流控制电路的构成进行说明。图2是表示打线接合用球形成装置中的第2电流控制电路的构成的方块图。
如图2所示,第2电流控制电路10包含:电流控制元件12,对流动至其电路本身的放电电流的大小进行控制;电阻14,探测流经第2电流控制电路10的电流;比较器15,将由电阻14探测出的电流与自电流控制部17(图3所示)输出的电流数据(data)的模拟(analog)值进行比较,并将其差分输出至电流控制元件12;以及数字/模拟(D/A)转换器16,将来自电流控制部17的电流数据转换成模拟值并输出至比较器15。再者,作为电流控制元件12,例如使用场效晶体管(Field Effect Transistor,FET)等。
由此,流动至第2电流控制电路10的电流值是基于来自电流控制部17的电流数据而控制。
以下,使用图3,对与打线接合用球形成装置相关的第1电流控制电路及第2电流控制电路中的各控制部的构成及动作进行说明。
如图3所示,打线接合用球形成装置1包括:电流分布控制部5,对第1电流控制电路4进行控制;以及电流控制部17,对第2电流控制电路10进行控制。电流分布控制部5及电流控制部17由控制部20控制。控制部20包含具有运算装置、存储装置等的计算机(computer),且在存储装置中存储有控制程序(program)。
在控制部20,连接有数据显示部22及数据输入部21。数据显示部22显示用于制作放电电流分布等的选单(menu)、所输入的数据,数据输入部21输入用于制作放电电流分布的数据、金属线31的材质、初始球直径的数据等。
另外,控制部20针对金属线31的每种材质以表格(table)形式存储有与初始球直径相应的放电电流、放电时间、放电电压值。另外,也存储有用于制作放电电流分布的数据,该放电电流分布是用于对放电电流进行控制。
[放电电流的计算]
金属线31与放电电极33之间流动的放电电流是基于放电电流分布而计算。所计算的放电电流自电流分布控制部5输出。放电电流分布是利用根据放电开始电流值、放电结束电流值及放电持续时间事先所指定的函数,表示放电电流相对于放电时间的关系。
例如,在所指定的函数为一次函数的情况下,放电电流分布是以通过放电开始时的放电开始电流值与放电结束时的放电结束电流值的直线的方程式而求出。方程式表示放电电流相对于放电时间的关系,各放电时间下的放电电流值可根据方程式而求出。
控制部20根据放电电流分布计算放电电流,并将在自放电开始至放电结束为止的放电时间的每一阶段(step)(例如,每0.1msec)所计算的放电电流的数据存储于电流分布控制部5的存储器(memory)中。
电流分布控制部5内置有:存储器,存储放电电流的数据;D/A转换器,将自存储器逐次输出的放电电流值的数字数据(digital data)转换成模拟信号;以及计数器(counter),依次读出定时器与存储器的数据。
由此,第1电流控制电路4基于来自电流分布控制部5的数据,逐次对位于瓷嘴32的前端的金属线31与放电电极33之间流动的放电电流进行控制。
第1电流控制电路4内置有开关电路(未图示),开关电路用于经由夹持器30将放电继续用电源3的高电压施加于金属线31。
另外,第1电流控制电路4中也具有电流检测部(未图示),在开关电路进行动作而对金属线31施加高电压之后,检查是否金属线31与放电电极33之间的绝缘被破坏而有放电电流流动。
利用电流检测部检测出电流之后,以流通基于来自电流分布控制部5的数据的电流的方式进行控制。再者,在来自电流分布控制部5的数据为“零”时,第1电流控制电路4以使金属线31与放电电极33之间不流通电流的方式进行控制。
另外,控制部20根据由数据输入部21所输入的金属线31的材质、初始球直径的大小等数据而检索表格,并计算放电电流的大小、放电时间、放电电压值等。
由控制部20计算的放电电流的大小、放电时间、放电电压值等被输出至对第2电流控制电路10进行控制的电流控制部17。电流控制部17具有运算单元及存储单元(存储器),根据放电电流的大小、放电时间、放电电压值而计算流通至第2电流控制电路10的电流。另外,电流控制部17具有对图3所示的a-b间的端子电压进行测定的单元。
[球形成的条件设定]
继而,使用图3及图4对球形成的条件设定及放电电流的控制进行说明。图4是表示球形成的条件设定的流程图。
[关于放电电压值]
关于放电,在特性上内置于缆线的放电稳定化电阻34的电阻值越大,则放电越容易进行。即,在流通相同电流值的放电电流的情况下,包含放电稳定化电阻34与第2电流控制电路10的固定电阻11的电阻值越大,则放电越容易维持,越可进行稳定的放电。
如上所述,通过始终使放电电压值(也称为放电维持电压值)保持得大,放电的持续能力高。再者,所谓放电电压值是指将通过放电电流流动而在放电稳定化电阻34产生的电压(图3所示的Vr)、金属线31的前端部与放电电极33之间的电压(图3所示的Vs)、以及在固定电阻11产生的电压(图3所示的Vc)相加所得的电压值。
继而,使用图4对球形成的条件设定进行说明。首先,自数据输入部21输入初始球的条件(步骤S1)。例如,输入金属线31的材质、初始球直径的大小等。
控制部20根据自数据输入部21输入的初始球的条件,计算放电电流的大小、放电时间、放电电压值等(步骤S2)。例如,检索针对金属线31的每种材质以表格形式事先制作与初始球直径相应的放电电流、放电时间、放电电压值所得的表格而计算。再者,将根据初始球的条件所计算的放电电压值设为Vss。
根据放电电流、放电时间、放电电压值,计算流通至第2电流控制电路10、固定电阻11的电流(步骤S3)。流通至第2电流控制电路10、固定电阻11的电流是按以下所示的顺序而计算。
图3所示的a-b间的端子电压是将金属线31的前端部与放电电极33之间的电压值Vs、以及在放电稳定化电阻34产生的电压值Vr相加所得的电压值。
由此,第2电流控制电路10的电压值(在固定电阻11产生的电压Vc)是自放电电压值Vss减去a-b间的端子电压所得的值。根据所计算的第2电流控制电路10的电压值而计算流通至第2电流控制电路10与固定电阻11的电流。
作为一例,例如将固定电阻11的电阻值设为20KΩ,将放电电流设为30mA,将图3所示的a-b间的端子电压设为500V,将放电电压值Vss设为700V。自放电电压值Vss减去图3所示的a-b间的端子电压所得的值即固定电阻11的电压为200V。
由此,电流控制部17以使20mA流通至第2电流控制电路10的方式进行控制,从而使10mA的电流流通至固定电阻11。通过使10mA的电流流通至固定电阻11,而在固定电阻11产生200V的电压。
继而,电流控制部17根据所计算的固定电阻11的电流值,设定第2电流控制电路10的电流数据(步骤S4)。所述例中,对第2电流控制电路10设定20mA的电流数据。
另外,控制部20根据放电电流分布计算放电电流,并将在自放电开始至放电结束为止的放电时间的每一阶段所计算的放电电流的数据存储于电流分布控制部5的存储器中(步骤S5)。
通过以上所述,决定流通至用于维持放电中的放电电压值的第2电流控制电路10的电流。
[放电电压值的控制]
继而,使用图5对球形成时的放电电流的控制进行说明。图5是表示球形成时的放电电压的控制的流程图。如图5所示,打线接合的控制部(未图示)将用于形成球的放电开始信号即触发信号输出至打线接合用球形成装置的控制部20(步骤S10)。
控制部20在接收触发信号后,首先,将绝缘破坏用电源2及放电继续用电源3的高电压施加于保持有金属线31的夹持器30与放电电极33(步骤S11)。再者,放电继续用电源3的高电压是通过将内置于第1电流控制电路4的开关电路进行“导通”而施加。
继而,第1电流控制电路4利用电流检测部检查是否通过绝缘破坏用电源2及放电继续用电源3的高电压将金属线31与放电电极33之间的绝缘破坏而有电流流动(步骤S12)。
利用电流检测部确认到通过绝缘破坏而有放电电流流动之后,将绝缘破坏用电源2进行“断开”。另一方面,放电继续用电源3继续施加高电压。另外,电流分布控制部5利用定时器的时脉信号(clock signal)将存储器地址(memory address)的计数器启动,每隔规定的时间间隔读出存储于存储器中的放电电流相对于放电时间的数据并输出至内置的D/A转换器(步骤S13)。
如上所述,施加高电压而产生金属线31的前端部与放电电极33的绝缘破坏,在绝缘破坏后,基于第1电流控制电路4中所设定的放电电流的数据而流动放电电流。
继而,电流控制部17进行放电中的放电电压值的计算(步骤S14)。放电电压值的计算首先是测定图3所示的a-b间的端子电压。端子电压的测定是在图3所示的a-b间串联连接高电阻与低电阻(未图示),利用模拟/数字(A/D)转换器(未图示)将在低电阻产生的电压转换成数字值,并读出数字值。根据所读出的数字值,基于高电阻与低电阻的比率而计算a-b间的电压。
继而,根据图4所示的步骤S3中所计算的流动至固定电阻11的电流,计算在固定电阻11产生的电压,将所计算的固定电阻11的电压与a-b间的端子电压相加,而计算放电电压值。再者,将测定图3所示的a-b间的端子电压所计算的放电电压值设为Vsc。
将所计算的放电电压值Vsc与图4所示的条件设定中所规定的放电电压值Vss的大小进行比较(步骤S15)。在所计算的放电电压值为规定的放电电压值以上时(步骤S16中为是(Yes)),增加流通至第2电流控制电路10的电流(步骤S17)。由此,流动至固定电阻11的电流减少,在固定电阻11产生的电压下降。
因此,放电电压值Vsc下降,以成为规定的放电电压值Vss的方式被修正。在增加流通至第2电流控制电路10的电流后转移至步骤S19。
另一方面,在所计算的放电电压值Vsc小于规定的放电电压值Vss时(步骤S16中为否(No)),减少流通至第2电流控制电路10的电流(步骤S18)。由此,流动至固定电阻11的电流增加,在固定电阻11产生的电压上升。因此,放电电压值Vsc上升,以成为规定的放电电压值Vss的方式被修正。
继而,确认放电时间是否结束(步骤S19)。在放电时间未结束时(步骤S19中为否(No)),重复自步骤S14开始的动作。
另一方面,在放电时间结束时(步骤S19中为是(Yes)),停止放电动作而结束。
如上所述,在放电中进行放电电压值的检查,因此,即便放电电压值产生变动,也通过利用第2电流控制电路10改变流动至固定电阻11的电流值,而以将放电电压值维持为固定的方式进行控制。
[放电电流的衰减时的放电电压值的控制]
另外,本发明的打线接合用球形成装置在放电中一面使金属线的前端部与放电电极之间的放电电流值衰减,一面也将金属线的前端部与放电继续用电源的另一电极之间的放电电压值控制为固定,而可稳定地维持放电。
继而,使用图6(a)、图6(b)及图7对该放电电流的衰减进行说明,即,对在放电时间的前半部分维持固定的放电电流,在放电时间的后半部分缓缓减少放电电流的控制进行说明。图6(a)是以曲线表示初始球形成时的放电电流相对于放电时间的设定值的图,图6(b)是表示放电电压值相对于放电时间的变化的图。图7是球形成时的与图6(a)中的放电电压的控制相关的流程图。
如图6(a)所示,放电电流在放电时间t1至放电时间t2维持固定值,在放电时间t2至放电时间t3,放电电流缓缓减少。将图6(a)中的放电时间t1至放电时间t2的范围设为区段1,将区段1的放电持续期间设为T1,进而,将放电时间t2至放电时间t3的范围设为区段2,将区段2的放电持续期间设为T2。
图6(a)中的放电动作是在放电时间经过区段1的放电持续期间T1之后,使用区段2的放电电流分布进行放电电流的控制。区段2的放电电流分布是以减少流通至第1电流控制电路4的电流的方式进行控制。
金属线31与放电电极33之间流动的放电电流是利用由电流分布控制部5基于放电电流分布所计算的放电电流的数据而决定。
放电电流分布是将自放电开始至放电结束为止的时间分割成多个区段(图6(a)中分割成两个区段),且表示各区段的放电电流相对于放电时间的关系。放电电流分布中的各区段的关系式是利用根据各区段的开始电流值、结束电流值及放电持续时间事先所指定的函数而计算。
例如,在所指定的函数为一次函数的情况下,放电电流分布是以放电时间的各区段中通过放电持续时间开始时的开始电流值与放电持续时间结束时的结束电流值的直线的方程式而求出。各区段的方程式表示放电电流相对于放电时间的关系,各放电时间下的放电电流值可根据与放电时间相符的区段的方程式而求出。
控制部20针对金属线31的每种材质以表格形式存储有与初始球直径相应的放电电流、放电时间、放电电压值。另外,也存储有用于制作放电电流分布的数据,该放电电流分布是用于对放电电流进行控制。根据由数据输入部21输入的金属线31的材质、初始球直径的大小等数据而检索表格,并计算放电电流的大小、放电时间、放电电压值等。
利用控制部20所计算的放电电流的大小、放电时间、放电电压值等被输出至对第2电流控制电路10进行控制的电流控制部17。再者,由于放电电流的大小并非固定值,故在第2电流控制电路10的存储器中存储每一放电时间的放电电流的数据。
另外,控制部20根据各区段的放电电流分布而计算放电电流,且针对自放电开始至放电结束为止的放电时间的每一阶段(例如,每0.1msec)而计算,并将所计算的放电电流的数据存储于电流分布控制部5的存储器中。
继而,使用图7的流程图对球形成时的图6(a)中的放电电流的控制进行说明。如图7所示,打线接合的控制部(未图示)将用于形成球的放电开始信号即触发信号输出至打线接合用球形成装置的控制部20,控制部20接收放电开始信号(步骤S30)。
控制部20在接收触发信号后,首先,将绝缘破坏用电源2及放电继续用电源3的高电压施加于保持有金属线31的夹持器30与放电电极33(步骤S31)。再者,放电继续用电源3的高电压是通过将内置于第1电流控制电路4的开关电路进行“导通”而施加。
继而,第1电流控制电路4利用电流检测部检查是否通过绝缘破坏用电源2及放电继续用电源3的高电压将金属线31与放电电极33之间的绝缘破坏而有电流流动(步骤S32)。
利用电流检测部确认到通过绝缘破坏而有放电电流流动之后,将绝缘破坏用电源2进行“断开”。另一方面,放电继续用电源3继续施加高电压。另外,电流分布控制部5利用定时器的时脉信号将存储器地址用的计数器启动,每隔规定的时间间隔读出存储于存储器中的放电电流相对于放电时间的数据,并输出至内置的D/A转换器(步骤S33)。
如上所述,施加高电压而产生金属线31的前端部与放电电极33的绝缘破坏,在绝缘破坏后,基于第1电流控制电路4中所设定的放电电流的数据而流动放电电流。
继而,电流控制部17进行放电中的放电电压值Vsc的计算(步骤S34)。放电电压值Vsc的计算首先是测定图3所示的a-b间的端子电压。再者,端子电压的测定与图5所示的步骤S14相同,而省略说明。
将所计算的放电电压值Vsc与图4所示的条件设定中所规定的放电电压值Vss进行比较(步骤S35)。在所计算的放电电压值Vsc为规定的放电电压值Vss以上时(步骤S36中为是(Yes)),增加流通至第2电流控制电路10的电流(步骤S37)。由此,流动至固定电阻11的电流减少,在固定电阻11产生的电压下降。
另一方面,在所计算的放电电压值Vsc小于规定的放电电压值Vss时(步骤S36中为否(No)),减少流通至第2电流控制电路10的电流(步骤S38)。由此,流动至固定电阻11的电流增加,在固定电阻11产生的电压上升。
继而,检查放电时间是否结束(步骤S39)。在放电时间结束时(步骤S39中为是(Yes)),停止放电而结束。
另一方面,在放电时间未结束时(步骤S39中为否(No)),检查放电时间是否超过放电持续期间T1(步骤S40)。如图6(a)所示,放电电流在经过放电持续期间T1后自区段2的放电时间t2起在放电持续期间T2中减少,所述情况是确认放电时间是否处于区段2的范围。
在放电时间超过放电持续期间T1时(步骤S40中为是(Yes)),将用于计算流通至第2电流控制电路10的电流的放电电流变更为放电持续期间T2的各放电时间的放电电流值(步骤S41)。
再者,在步骤S41中,读出第2电流控制电路10的存储于存储器中的各放电时间的放电电流的数据。之后,转移至步骤S34。
另一方面,在未超过放电持续期间T1时(步骤S40中为否(No)),转移至步骤S34。
图6(b)是表示放电电压值相对于放电时间的变化的图。如图6(b)所示,放电时间t0至放电时间t1为产生放电破坏之前的放电电压值,区段1中的放电时间t1至放电时间t2的放电电压值为固定,区段2中的放电时间t2至放电时间t3的放电电压值是尽管放电电流衰减,但如实线所示般保持固定值。
再者,区段2中的粗虚线表示现有的球形成装置的放电电压值的变化,随着放电电流减少,放电电压值也减少。
如上所述,即便放电电流减少,电流控制部17也以维持放电电压值的方式进行控制。例如,因放电电流减少,图3所示的a-b间的端子电压也下降。
因此,减少流通至第2电流控制电路10的电流,使流动至固定电阻11的电流增加,而使在固定电阻11产生的电压上升。由此,可维持放电电压值,通过使放电电压值固定、即始终保持得大,可提高放电的持续能力。
如以上所述,根据本发明,在既存的电流控制电路的基础上,在放电电极侧也设置并联连接有固定电阻的第2电流控制电路。在要将放电电压值设定得高的情况下,通过减少流通至第2电流控制电路的电流,放电电流的大部分流动至固定电阻,而可将放电电压值设定得高。
另外,在要将放电电压值设定得低的情况下,通过增加流通至第2电流控制电路的电流,放电电流不流动至固定电阻,而可将放电电压值设为现有方式的电压值。由此,可自由变更放电电压值。
如上所述,本发明的打线接合用球形成装置可始终选择最佳放电电压值,因此,即便在吹送惰性气体的环境下也可放电,而可稳定地形成初始球。
另外,本发明的打线接合用球形成装置即便放电中的电流值产生变化,也将放电电压值设为固定,由此,即便利用电流进行衰减的参数,也可防止伴随电流衰减的电压的下降而维持放电至最后,且可抑制初始球的偏心,形成稳定的初始球。
另外,本发明的打线接合用球形成装置是在金属线的前端部与放电继续用电源的其中一电极之间,配置对放电电流进行控制的第1电流控制电路,进而,在放电电极与放电继续用电源的另一电极之间,配置对放电电流的分流进行控制的第2电流控制电路,由此,来自电路的电流所引起的发热被分散,而缓和发热所引起的电流限制,故可实现高输出化。
因此,火花用参数的设定范围广,即便变更金属线的材质,也可不更换缆线地进行接合,进而,在不更换球形成装置的情况下便可应对多品种的接合。
本发明在不脱离其本质特性的情况下能以多种形式具体化。因此,所述实施方式是专门为了说明,当然并不限制本发明。
Claims (4)
1.一种打线接合用球形成装置,通过对自瓷嘴前端送出的金属线的前端部与放电电极之间施加高电压而产生放电,利用所述放电的能量使所述金属线的所述前端部熔融而形成球,所述打线接合用球形成装置的特征在于,
在所述金属线的所述前端部与用于流通绝缘破坏后的放电电流的放电继续用电源的其中一电极之间,配置对所述放电电流进行控制的第1电流控制电路,
在所述放电电极与所述放电继续用电源的另一电极之间,配置对所述放电电流的分流进行控制的第2电流控制电路,且
在所述第2电流控制电路,并联连接有作为分流器的固定电阻。
2.根据权利要求1所述的打线接合用球形成装置,其特征在于,所述打线接合用球形成装置通过减少流通至所述第2电流控制电路的电流,提高所述金属线的所述前端部与所述放电继续用电源的所述另一电极之间的放电电压值,通过增加所述电流,降低所述放电电压值。
3.根据权利要求2所述的打线接合用球形成装置,其特征在于,通过控制流通至所述第2电流控制电路的电流,而将自所述绝缘破坏后至放电结束为止的所述放电电压值设为固定。
4.根据权利要求1或2所述的打线接合用球形成装置,其特征在于,所述打线接合用球形成装置在放电中一面使所述金属线的所述前端部与所述放电电极之间的放电电流值衰减,一面将所述金属线的所述前端部与所述放电继续用电源的所述另一电极之间的放电电压值控制为固定,由此维持所述放电。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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