JP2004319756A - ワイヤボンディング装置におけるボール形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】均一なボール径を安定して形成することができる。
【解決手段】キャピラリ１に挿通されたワイヤ２の先端と放電電極３間に高電圧を印加して放電を行い、ワイヤ２の先端にボール２ａを形成する装置で、電圧指令パルス１０ａを出力する電圧指令パルス回路１０と、電流指令パルス１１ａを予め設定された時間出力する電流指令パルス回路１１と、電圧指令パルス１０ａが入力されて昇圧する昇圧トランス４と、昇圧トランス４の放電電圧をフィードバックして定電圧制御する定電圧回路１３と、放電時の電流を検出した時に電流指令パルス１１ａを昇圧トランス４に入力するように切り替えるスイッチ回路２０と、放電電流を電流指令パルス時間出力する定電流回路１５とを備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】キャピラリ１に挿通されたワイヤ２の先端と放電電極３間に高電圧を印加して放電を行い、ワイヤ２の先端にボール２ａを形成する装置で、電圧指令パルス１０ａを出力する電圧指令パルス回路１０と、電流指令パルス１１ａを予め設定された時間出力する電流指令パルス回路１１と、電圧指令パルス１０ａが入力されて昇圧する昇圧トランス４と、昇圧トランス４の放電電圧をフィードバックして定電圧制御する定電圧回路１３と、放電時の電流を検出した時に電流指令パルス１１ａを昇圧トランス４に入力するように切り替えるスイッチ回路２０と、放電電流を電流指令パルス時間出力する定電流回路１５とを備えている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディング装置におけるボール形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のワイヤボンディング装置におけるボール形成装置は、商用電源を変圧整流する変圧整流回路と、直列接続され自励パルス発振器の出力によりオンオフするトランジスタ素子と、このトランジスタ素子がオンオフした出力から高電圧出力を得るパルス変圧器と、前記自励パルス発振器を内蔵し、発振パルス幅を連続的に制御するように高電圧出力端子（放電電極）と接地（ワイヤ）間の電気信号が帰還されるパルス変調波発生回路とを備えている。例えば、特許文献１及び２参照。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２３５０７８号公報
【特許文献２】
特開平７−１８３３２２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、トランジスタ素子を繰り返しオンオフさせてパルス変圧器より高電圧出力を得るので、放電電極とワイヤ先端間には、図３（ａ）（ｂ）に示すように、ギザギザの放電電圧及び放電電流が出力される。このため、放電を停止させる位置が山部又は谷部になり、形成されるボール径が安定しなくバラツキが生じる。即ち、放電毎の放電時間と放電電流の安定性が悪い。特に、例えばワイヤ径の１．５倍以下のボール径を形成する場合には、その影響が顕著に表れる。
【０００５】
本発明の課題は、均一なボール径を安定して形成することができるワイヤボンディング装置におけるボール形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１は、キャピラリに挿通されたワイヤの先端と放電電極間に高電圧を印加して放電を行い、ワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置におけるボール形成装置において、電圧指令パルスを出力する電圧指令パルス回路と、電流指令パルスを予め設定された時間出力する電流指令パルス回路と、前記電圧指令パルスが入力されて昇圧する昇圧トランスと、この昇圧トランスの放電電圧をフィードバックして定電圧制御する定電圧回路と、放電時の電流を検出した時に前記電流指令パルスを前記昇圧トランスに入力するように切り替えるスイッチ回路と、前記放電電流を前記電流指令パルス時間出力する定電流回路とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の請求項２は、上記請求項１において、前記昇圧トランスは、定電圧機能及び定電流機能の両機能を有するリニア出力型トランスであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のワイヤボンディング装置におけるボール形成装置の一実施の形態を図１及び図２により説明する。図１に示すように、キャピラリ１に挿通されたワイヤ２の先端にボール２ａを形成するための放電電極３は、昇圧トランス４の出力側の一方の端子に接続されている。昇圧トランス４の出力側の他方の端子は、電流検出抵抗Ｒ１を有する電流検出回路５に接続されている。昇圧トランス４の入力側の一方の端子には、一定の電圧Ｖｃｃ、例えばＤＣ２０Ｖの電圧が印加されており、昇圧トランス４の入力側の他方の端子には、後記する回路を介して電圧指令パルス回路１０及び電流指令パルス回路１１が接続されている。
【０００９】
電圧指令パルス回路１０は、昇圧トランス４より高電圧を発生させるための電圧指令パルス１０ａを出力する。電流指令パルス回路１１は、昇圧トランス４より一定の定電流が出力した後に、この定電流を一定時間維持するための電流指令パルス１１ａを出力する。この電流指令パルス１１ａの出力時間、即ちパルス幅は、パルス幅設定回路１２により設定される。パルス幅の設定は、予めワイヤ２の径、ワイヤ２の材質、形成するボール径２ａ等によって予め実験により設定する。
【００１０】
電圧指令パルス回路１０は、定電圧回路１３の＋側に接続され、定電圧回路１３の−側には、前記放電電極３に印加された高電圧を検出する放電電圧検出回路１４の分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３で分圧された分圧電圧が入力される。電流指令パルス回路１１は、定電流回路１５の＋側に接続され、定電流回路１５の−側には、前記電流検出回路５で検出された電流が入力される。
【００１１】
定電圧回路１３の出力端子はスイッチ回路２０の一方の入力端子２０ａに接続され、定電流回路１５の入力端子はスイッチ回路２０の他方の入力端子２０ｂに接続されている。スイッチ回路２０の出力端子２０ｃは、ドライバ２１を介して前記昇圧トランス４の入力側の他方の端子に接続されている。スイッチ回路２０の切り換えは、放電電流検出回路２２の出力によって切り換えられる。
【００１２】
放電電流検出回路２２の＋側には、放電電流検出レベル設定回路２３が接続されており、放電電流検出レベル設定回路２３は、予め設定された放電電流を出力する。放電電流検出回路２２の−側には、電流検出回路５で検出された電流が入力される。前記スイッチ回路２０は、ボール形成前は入力端子２０ａが出力端子２０ｃに接続されており、放電電流検出回路２２の出力によって入力端子２０ｂが出力端子２０ｃに接続される。
【００１３】
次に作用について説明する。ワイヤ２の先端にボール２ａを形成する時は、電圧指令パルス回路１０より図２（ａ）に示す例えば５Ｖの電圧指令パルス１０ａが定電圧回路１３に入力される。これにより、定電圧回路１３の出力は、スイッチ回路２０の入力端子２０ａと出力端子２０ｃよりドライバ２１を通して昇圧トランス４に入力され、昇圧トランス４によって昇圧される。この昇圧された高電圧が放電電圧検出回路１４の分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３で分圧された電圧は、定電圧回路１３の−側にフィードバックされて定電圧制御して昇圧トランス４により放電電極３とワイヤ２の先端に図２（ｂ）に示す例えば５，０００Ｖの高電圧を印加する。
【００１４】
前記高電圧の印加によって放電電極３とワイヤ２の先端との絶縁が破壊して電流検出回路５に電流が流れる。この電流検出回路５に流れる電流は、放電電流検出回路２２の−側に入力され、この電流が放電電流検出レベル設定回路２３により予め設定された設定電流になると、即座に放電電流検出回路２２より出力信号がスイッチ回路２０に入力され、スイッチ回路２０の入力端子２０ｂが出力端子２０ｃに接続させる。これにより、電流指令パルス回路１１より定電流回路１５に入力されている図２（ｃ）に示す電流指令パルス１１ａが一定時間、スイッチ回路２０、ドライバ２１を通して昇圧トランス４に入力される。そこで、放電電極３よりワイヤ２に定電流が流れ、ワイヤ２の先端に所定のボール２ａが形成される。
【００１５】
このように、電圧指令パルス１０ａを昇圧トランス４に入力し、昇圧トランス４の放電電圧をフィードバックして定電圧回路１３で定電圧制御された高電圧を放電電極３とワイヤ２の先端間に印加する。そして、放電電極３とワイヤ２の先端との絶縁が破壊して設定電流が流れると、即座に電流指令パルス１１ａが昇圧トランス４に入力して一定時間定電流が放電電極３よりワイヤ２に流れてボール２ａを形成するので、常に均一な所定の大きさのボール２ａが得られる。この場合、図２（ｂ）に示す放電電圧の波高値（電圧値）を電圧指令パルス１０ａで与え、予め設定された放電電流が流れた後は、定電流を流す時間を電流指令パルス１１ａの入力時間を制御することにより、ボール２ａ径を自由に制御できる。特に、本実施の形態においては、小ボールを形成する場合に効果的である。
【００１６】
なお、昇圧トランス４としては、定電圧機能及び定電流機能の両機能を有するリニア出力型トランスを使用する。これは、指令に対する出力特性が非常にリニアであり、再現性も良いため、放電毎におけるボール径の安定性が良く好ましい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、キャピラリに挿通されたワイヤの先端と放電電極間に高電圧を印加して放電を行い、ワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置におけるボール形成装置において、電圧指令パルスを出力する電圧指令パルス回路と、電流指令パルスを予め設定された時間出力する電流指令パルス回路と、前記電圧指令パルスが入力されて昇圧する昇圧トランスと、この昇圧トランスの放電電圧をフィードバックして定電圧制御する定電圧回路と、放電時の電流を検出した時に前記電流指令パルスを前記昇圧トランスに入力するように切り替えるスイッチ回路と、前記放電電流を前記電流指令パルス時間出力する定電流回路とを備えた構成よりなるので、均一なボール径を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイヤボンディング装置におけるボール形成装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】電圧指令パルス、放電電圧、電流指令パルス、放電電流の波形及び出力タイミング図である。
【図３】従来のワイヤボンディング装置におけるボール形成装置の放電電圧及び放電電流の波形の説明図である。
【符号の説明】
１ キャピラリ
２ ワイヤ
２ａ ボール
３ 放電電極
４ 昇圧トランス
５ 電流検出回路
１０ 電圧指令パルス回路
１０ａ 電圧指令パルス
１１ 電流指令パルス回路
１１ａ 電流指令パルス
１２ パルス幅設定回路
１３ 定電圧回路
１４ 放電電圧検出回路
１５ 定電流回路
２０ スイッチ回路
２１ ドライバ
２２ 放電電流検出回路
２３ 放電電流検出レベル設定回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディング装置におけるボール形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のワイヤボンディング装置におけるボール形成装置は、商用電源を変圧整流する変圧整流回路と、直列接続され自励パルス発振器の出力によりオンオフするトランジスタ素子と、このトランジスタ素子がオンオフした出力から高電圧出力を得るパルス変圧器と、前記自励パルス発振器を内蔵し、発振パルス幅を連続的に制御するように高電圧出力端子（放電電極）と接地（ワイヤ）間の電気信号が帰還されるパルス変調波発生回路とを備えている。例えば、特許文献１及び２参照。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２３５０７８号公報
【特許文献２】
特開平７−１８３３２２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、トランジスタ素子を繰り返しオンオフさせてパルス変圧器より高電圧出力を得るので、放電電極とワイヤ先端間には、図３（ａ）（ｂ）に示すように、ギザギザの放電電圧及び放電電流が出力される。このため、放電を停止させる位置が山部又は谷部になり、形成されるボール径が安定しなくバラツキが生じる。即ち、放電毎の放電時間と放電電流の安定性が悪い。特に、例えばワイヤ径の１．５倍以下のボール径を形成する場合には、その影響が顕著に表れる。
【０００５】
本発明の課題は、均一なボール径を安定して形成することができるワイヤボンディング装置におけるボール形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１は、キャピラリに挿通されたワイヤの先端と放電電極間に高電圧を印加して放電を行い、ワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置におけるボール形成装置において、電圧指令パルスを出力する電圧指令パルス回路と、電流指令パルスを予め設定された時間出力する電流指令パルス回路と、前記電圧指令パルスが入力されて昇圧する昇圧トランスと、この昇圧トランスの放電電圧をフィードバックして定電圧制御する定電圧回路と、放電時の電流を検出した時に前記電流指令パルスを前記昇圧トランスに入力するように切り替えるスイッチ回路と、前記放電電流を前記電流指令パルス時間出力する定電流回路とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の請求項２は、上記請求項１において、前記昇圧トランスは、定電圧機能及び定電流機能の両機能を有するリニア出力型トランスであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のワイヤボンディング装置におけるボール形成装置の一実施の形態を図１及び図２により説明する。図１に示すように、キャピラリ１に挿通されたワイヤ２の先端にボール２ａを形成するための放電電極３は、昇圧トランス４の出力側の一方の端子に接続されている。昇圧トランス４の出力側の他方の端子は、電流検出抵抗Ｒ１を有する電流検出回路５に接続されている。昇圧トランス４の入力側の一方の端子には、一定の電圧Ｖｃｃ、例えばＤＣ２０Ｖの電圧が印加されており、昇圧トランス４の入力側の他方の端子には、後記する回路を介して電圧指令パルス回路１０及び電流指令パルス回路１１が接続されている。
【０００９】
電圧指令パルス回路１０は、昇圧トランス４より高電圧を発生させるための電圧指令パルス１０ａを出力する。電流指令パルス回路１１は、昇圧トランス４より一定の定電流が出力した後に、この定電流を一定時間維持するための電流指令パルス１１ａを出力する。この電流指令パルス１１ａの出力時間、即ちパルス幅は、パルス幅設定回路１２により設定される。パルス幅の設定は、予めワイヤ２の径、ワイヤ２の材質、形成するボール径２ａ等によって予め実験により設定する。
【００１０】
電圧指令パルス回路１０は、定電圧回路１３の＋側に接続され、定電圧回路１３の−側には、前記放電電極３に印加された高電圧を検出する放電電圧検出回路１４の分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３で分圧された分圧電圧が入力される。電流指令パルス回路１１は、定電流回路１５の＋側に接続され、定電流回路１５の−側には、前記電流検出回路５で検出された電流が入力される。
【００１１】
定電圧回路１３の出力端子はスイッチ回路２０の一方の入力端子２０ａに接続され、定電流回路１５の入力端子はスイッチ回路２０の他方の入力端子２０ｂに接続されている。スイッチ回路２０の出力端子２０ｃは、ドライバ２１を介して前記昇圧トランス４の入力側の他方の端子に接続されている。スイッチ回路２０の切り換えは、放電電流検出回路２２の出力によって切り換えられる。
【００１２】
放電電流検出回路２２の＋側には、放電電流検出レベル設定回路２３が接続されており、放電電流検出レベル設定回路２３は、予め設定された放電電流を出力する。放電電流検出回路２２の−側には、電流検出回路５で検出された電流が入力される。前記スイッチ回路２０は、ボール形成前は入力端子２０ａが出力端子２０ｃに接続されており、放電電流検出回路２２の出力によって入力端子２０ｂが出力端子２０ｃに接続される。
【００１３】
次に作用について説明する。ワイヤ２の先端にボール２ａを形成する時は、電圧指令パルス回路１０より図２（ａ）に示す例えば５Ｖの電圧指令パルス１０ａが定電圧回路１３に入力される。これにより、定電圧回路１３の出力は、スイッチ回路２０の入力端子２０ａと出力端子２０ｃよりドライバ２１を通して昇圧トランス４に入力され、昇圧トランス４によって昇圧される。この昇圧された高電圧が放電電圧検出回路１４の分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３で分圧された電圧は、定電圧回路１３の−側にフィードバックされて定電圧制御して昇圧トランス４により放電電極３とワイヤ２の先端に図２（ｂ）に示す例えば５，０００Ｖの高電圧を印加する。
【００１４】
前記高電圧の印加によって放電電極３とワイヤ２の先端との絶縁が破壊して電流検出回路５に電流が流れる。この電流検出回路５に流れる電流は、放電電流検出回路２２の−側に入力され、この電流が放電電流検出レベル設定回路２３により予め設定された設定電流になると、即座に放電電流検出回路２２より出力信号がスイッチ回路２０に入力され、スイッチ回路２０の入力端子２０ｂが出力端子２０ｃに接続させる。これにより、電流指令パルス回路１１より定電流回路１５に入力されている図２（ｃ）に示す電流指令パルス１１ａが一定時間、スイッチ回路２０、ドライバ２１を通して昇圧トランス４に入力される。そこで、放電電極３よりワイヤ２に定電流が流れ、ワイヤ２の先端に所定のボール２ａが形成される。
【００１５】
このように、電圧指令パルス１０ａを昇圧トランス４に入力し、昇圧トランス４の放電電圧をフィードバックして定電圧回路１３で定電圧制御された高電圧を放電電極３とワイヤ２の先端間に印加する。そして、放電電極３とワイヤ２の先端との絶縁が破壊して設定電流が流れると、即座に電流指令パルス１１ａが昇圧トランス４に入力して一定時間定電流が放電電極３よりワイヤ２に流れてボール２ａを形成するので、常に均一な所定の大きさのボール２ａが得られる。この場合、図２（ｂ）に示す放電電圧の波高値（電圧値）を電圧指令パルス１０ａで与え、予め設定された放電電流が流れた後は、定電流を流す時間を電流指令パルス１１ａの入力時間を制御することにより、ボール２ａ径を自由に制御できる。特に、本実施の形態においては、小ボールを形成する場合に効果的である。
【００１６】
なお、昇圧トランス４としては、定電圧機能及び定電流機能の両機能を有するリニア出力型トランスを使用する。これは、指令に対する出力特性が非常にリニアであり、再現性も良いため、放電毎におけるボール径の安定性が良く好ましい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、キャピラリに挿通されたワイヤの先端と放電電極間に高電圧を印加して放電を行い、ワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置におけるボール形成装置において、電圧指令パルスを出力する電圧指令パルス回路と、電流指令パルスを予め設定された時間出力する電流指令パルス回路と、前記電圧指令パルスが入力されて昇圧する昇圧トランスと、この昇圧トランスの放電電圧をフィードバックして定電圧制御する定電圧回路と、放電時の電流を検出した時に前記電流指令パルスを前記昇圧トランスに入力するように切り替えるスイッチ回路と、前記放電電流を前記電流指令パルス時間出力する定電流回路とを備えた構成よりなるので、均一なボール径を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイヤボンディング装置におけるボール形成装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】電圧指令パルス、放電電圧、電流指令パルス、放電電流の波形及び出力タイミング図である。
【図３】従来のワイヤボンディング装置におけるボール形成装置の放電電圧及び放電電流の波形の説明図である。
【符号の説明】
１ キャピラリ
２ ワイヤ
２ａ ボール
３ 放電電極
４ 昇圧トランス
５ 電流検出回路
１０ 電圧指令パルス回路
１０ａ 電圧指令パルス
１１ 電流指令パルス回路
１１ａ 電流指令パルス
１２ パルス幅設定回路
１３ 定電圧回路
１４ 放電電圧検出回路
１５ 定電流回路
２０ スイッチ回路
２１ ドライバ
２２ 放電電流検出回路
２３ 放電電流検出レベル設定回路
Claims (2)
- キャピラリに挿通されたワイヤの先端と放電電極間に高電圧を印加して放電を行い、ワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置におけるボール形成装置において、電圧指令パルスを出力する電圧指令パルス回路と、電流指令パルスを予め設定された時間出力する電流指令パルス回路と、前記電圧指令パルスが入力されて昇圧する昇圧トランスと、この昇圧トランスの放電電圧をフィードバックして定電圧制御する定電圧回路と、放電時の電流を検出した時に前記電流指令パルスを前記昇圧トランスに入力するように切り替えるスイッチ回路と、前記放電電流を前記電流指令パルス時間出力する定電流回路とを備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置におけるボール形成装置。
- 前記昇圧トランスは、定電圧機能及び定電流機能の両機能を有するリニア出力型トランスであることを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング装置におけるボール形成装置。
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