KR20040090408A - Ball forming device in wire bonding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 와이어본딩 장치에서의 볼 형성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a ball forming apparatus in a wire bonding apparatus.
종래의 와이어본딩 장치에서의 볼 형성 장치는, 상용전원을 변압정류하는 변압정류 회로와, 직렬접속되어 자려 펄스 발진기의 출력에 의해 ON/OFF하는 트랜지스터 소자와, 이 트랜지스터 소자가 ON/OFF한 출력으로부터 고전압 출력을 얻는 펄스 변압기와, 상기 자려 펄스 발진기를 내장하고, 발진 펄스 폭을 연속적으로 제어하도록 고전압 출력 단자(방전 전극)와 접지(와이어) 사이의 전기신호가 귀환되는 펄스 변조파 발생 회로를 구비하고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1 및 2 참조.The ball forming apparatus in the conventional wire bonding apparatus includes a transformer rectifying circuit for transforming and rectifying a commercial power supply, a transistor element which is connected in series and is turned on and off by the output of a pulse oscillator, and an output which is turned on and off. A pulse transformer for generating a high voltage output from the pulse transformer, and a pulse modulated wave generator circuit in which the self-oscillating pulse oscillator is built-in and an electrical signal between the high voltage output terminal (discharge electrode) and the ground (wire) Equipped. See, for example, Patent Documents 1 and 2.
(특허문헌 1)(Patent Document 1)
일본 특개평 5-235078호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 5-235078
(특허문헌 2)(Patent Document 2)
일본 특개평 7-183322호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-183322
상기 종래 기술은, 트랜지스터 소자를 반복하여 ON/OFF 시켜서 펄스 변압기로부터 고전압 출력을 얻으므로, 방전 전극과 와이어 선단간에는, 도 3(a), 3(b)에 도시하는 바와 같이, 톱니모양의 방전전압 및 방전전류가 출력된다. 이 때문에,방전을 정지시키는 위치가 산부 또는 골짜기부가 되어, 형성되는 볼 직경이 안정하지 않아 불균일이 발생한다. 즉, 방전마다의 방전 시간과 방전전류의 안정성이 나쁘다. 특히, 예를 들면 와이어 직경의 1.5배 이하의 볼 직경을 형성하는 경우에는, 그 영향이 현저하게 나타난다.In the above conventional technique, the transistor element is repeatedly turned on and off to obtain a high voltage output from the pulse transformer, so that the sawtooth discharge is discharged between the discharge electrode and the wire tip as shown in Figs. 3 (a) and 3 (b). Voltage and discharge current are output. For this reason, the position which stops discharge becomes a mountain part or a valley part, and the ball diameter formed is not stable and a nonuniformity arises. That is, the discharge time for each discharge and the stability of the discharge current are poor. In particular, when forming a ball diameter of 1.5 times or less of the wire diameter, the influence is remarkable.
본 발명의 과제는, 균일한 볼 직경을 안정하게 형성할 수 있는 와이어본딩 장치에서의 볼 형성 장치를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a ball forming apparatus in a wire bonding apparatus capable of stably forming a uniform ball diameter.
도 1은 본 발명의 와이어본딩 장치에서의 볼 형성 장치의 1실시형태를 도시하는 블록도이다.1 is a block diagram showing one embodiment of a ball forming apparatus in the wire bonding apparatus of the present invention.
도 2는 전압지령 펄스, 방전전압, 전류지령 펄스, 방전전류의 파형 및 출력 타이밍 도면이다.2 is a waveform and output timing chart of a voltage command pulse, a discharge voltage, a current command pulse, and a discharge current.
도 3은 종래의 와이어본딩 장치에서의 볼 형성 장치의 방전전압 및 방전전류의 파형의 설명도이다.3 is an explanatory diagram of waveforms of the discharge voltage and the discharge current of the ball forming apparatus in the conventional wire bonding apparatus.
(부호의 설명)(Explanation of the sign)
1 캐필러리 2 와이어1 capillary 2 wire
2a 볼 3 방전 전극2a ball 3 discharge electrode
4 승압 트랜스 5 전류 검출 회로4 step-up transformer 5 current detection circuit
10 전압지령 펄스회로10 Voltage command pulse circuit
10a 전압지령 펄스 11 전류지령 펄스회로10a Voltage command pulse 11 Current command pulse circuit
11a 전류지령 펄스 12 펄스 폭 설정 회로11a Current command pulse 12 pulse width setting circuit
13 정전압 회로 14 방전전압 검출 회로13 Constant Voltage Circuit 14 Discharge Voltage Detection Circuit
15 정전류 회로 20 스위치 회로15 constant current circuit 20 switch circuit
21 드라이버 22 방전전류 검출 회로21 Driver 22 Discharge Current Detection Circuit
23 방전전류 검출 레벨 설정 회로23 Discharge current detection level setting circuit
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 1은, 캐필러리에 삽입통과된 와이어의 선단과 방전 전극간에 고전압을 인가하여 방전을 행하고, 와이어의 선단에 볼을 형성하는 와이어본딩 장치에서의 볼 형성 장치에 있어서, 전압지령 펄스를 출력하는 전압지령 펄스회로와, 전류지령 펄스를 미리 설정된 시간 출력하는 전류지령 펄스회로와, 상기 전압지령 펄스가 입력되어 승압하는 승압 트랜스와, 이 승압 트랜스의 방전전압을 피드백하여 정전압 제어하는 정전압 회로와, 방전시의 전류를 검출했을 때에 상기 전류지령 펄스를 상기 승압 트랜스에 입력하도록 전환하는 스위치 회로와, 상기 방전전류를 상기 전류지령 펄스 시간 출력하는 정전류 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.Claim 1 of this invention for solving the said subject is a ball forming apparatus in the wire bonding apparatus which discharges by applying a high voltage between the tip of the wire inserted into the capillary and the discharge electrode, and forms a ball in the tip of the wire. A voltage command pulse circuit for outputting a voltage command pulse, a current command pulse circuit for outputting a current command pulse for a predetermined time, a boost transformer for inputting and boosting the voltage command pulse, and a discharge voltage of the boost transformer. A constant voltage circuit for feedback constant voltage control, a switch circuit for switching the current command pulse to the boost transformer when the current at the time of discharge is detected, and a constant current circuit for outputting the discharge current to the current command pulse time; It is characterized by.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 2는, 상기 청구항 1에 있어서, 상기 승압 트랜스는 정전압 기능 및 정전류 기능의 양쪽 기능을 갖는 리니어 출력형 트랜스인 것을 특징으로 한다.Claim 2 of this invention for solving the said subject is characterized in that in the said claim 1, the said boost transformer is a linear output type transformer which has both a constant voltage function and a constant current function.
(발명의 실시형태)Embodiment of the Invention
본 발명의 와이어본딩 장치에서의 볼 형성 장치의 1실시형태를 도 1 및 도 2에 의해 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(1)에 삽입통과된 와이어(2)의 선단에 볼(2a)을 형성하기 위한 방전 전극(3)은, 승압 트랜스(4)의 출력측의 일방의 단자에 접속되어 있다. 승압 트랜스(4)의 출력측의 타방의 단자는 전류 검출 저항(R1)을 갖는 전류 검출 회로(5)에 접속되어 있다. 승압 트랜스(4)의 입력측의 일방의 단자에는, 일정한 전압(Vcc), 예를 들면 DC20V의 전압이 인가되어 있고, 승압 트랜스(4)의 입력측의 타방의 단자에는, 후기하는 회로를 통하여 전압지령 펄스회로(10) 및 전류지령 펄스회로(11)가 접속되어 있다.One embodiment of the ball forming apparatus in the wire bonding apparatus of this invention is demonstrated with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the discharge electrode 3 for forming the ball 2a at the tip of the wire 2 inserted into the capillary 1 is formed on one side of the output side of the boost transformer 4. It is connected to the terminal. The other terminal on the output side of the boost transformer 4 is connected to the current detection circuit 5 having the current detection resistor R1. A constant voltage (Vcc), for example, a voltage of DC20V, is applied to one terminal on the input side of the boost transformer 4, and a voltage command is provided to the other terminal on the input side of the boost transformer 4 via a circuit to be described later. The pulse circuit 10 and the current command pulse circuit 11 are connected.
전압지령 펄스회로(10)는, 승압 트랜스(4)로부터 고전압을 발생시키기 위한 전압지령 펄스(10a)를 출력한다. 전류지령 펄스회로(11)는, 승압 트랜스(4)로부터 일정한 정전류가 출력된 후에, 이 정전류를 일정시간 유지하기 위한 전류지령 펄스(11a)를 출력한다. 이 전류지령 펄스(11a)의 출력 시간, 즉 펄스 폭은, 펄스 폭 설정 회로(12)에 의해 설정된다. 펄스 폭의 설정은, 미리 와이어(2)의 직경, 와이어(2)의 재질, 형성하는 볼 직경(2a), 등에 의해 미리 실험에 의해 설정한다.The voltage command pulse circuit 10 outputs a voltage command pulse 10a for generating a high voltage from the boost transformer 4. The current command pulse circuit 11 outputs a current command pulse 11a for holding the constant current for a certain time after a constant constant current is output from the boost transformer 4. The output time of the current command pulse 11a, that is, the pulse width, is set by the pulse width setting circuit 12. The pulse width is set by experiment in advance by the diameter of the wire 2, the material of the wire 2, the ball diameter 2a to be formed, and the like.
전압지령 펄스회로(10)는, 정전압 회로(13)의 +측에 접속되고, 정전압 회로(13)의 -측에는, 상기 방전 전극(3)에 인가된 고전압을 검출하는 방전전압 검출 회로(14)의 분압 저항(R2)과 분압 저항(R3)에서 분압된 분압 전압이 입력된다. 전류지령 펄스회로(11)는 정전류 회로(15)의 +측에 접속되고, 정전류 회로(15)의 -측에는 상기 전류 검출 회로(5)에서 검출된 전류가 입력된다.The voltage command pulse circuit 10 is connected to the + side of the constant voltage circuit 13, and on the negative side of the constant voltage circuit 13, a discharge voltage detection circuit 14 for detecting the high voltage applied to the discharge electrode 3. The divided voltage R divided by the divided resistor R2 and the divided resistor R3 is input. The current command pulse circuit 11 is connected to the + side of the constant current circuit 15, and the current detected by the current detection circuit 5 is input to the-side of the constant current circuit 15.
정전압 회로(13)의 출력 단자는 스위치 회로(20)의 일방의 입력 단자(20a)에접속되고, 정전류 회로(15)의 입력 단자는 스위치 회로(20)의 타방의 입력 단자(20b)에 접속되어 있다. 스위치 회로(20)의 출력 단자(20c)는, 드라이버(21)를 통하여 상기 승압 트랜스(4)의 입력측의 타방의 단자에 접속되어 있다. 스위치 회로(20)의 전환은, 방전전류 검출 회로(22)의 출력에 의해 전환된다.The output terminal of the constant voltage circuit 13 is connected to one input terminal 20a of the switch circuit 20, and the input terminal of the constant current circuit 15 is connected to the other input terminal 20b of the switch circuit 20. It is. The output terminal 20c of the switch circuit 20 is connected to the other terminal on the input side of the boost transformer 4 via the driver 21. The switching of the switch circuit 20 is switched by the output of the discharge current detection circuit 22.
방전전류 검출 회로(22)의 +측에는, 방전전류 검출 레벨 설정 회로(23)가 접속되어 있고, 방전전류 검출 레벨 설정 회로(23)는, 미리 설정된 방전전류를 출력한다. 방전전류 검출 회로(22)의 -측에는, 전류 검출 회로(5)에서 검출된 전류가 입력된다. 상기 스위치 회로(20)는, 볼 형성전은 입력 단자(20a)가 출력 단자(20c)에 접속되어 있고, 방전전류 검출 회로(22)의 출력에 의해 입력 단자(20b)가 출력 단자(20c)에 접속된다.The discharge current detection level setting circuit 23 is connected to the + side of the discharge current detection circuit 22, and the discharge current detection level setting circuit 23 outputs a preset discharge current. The current detected by the current detection circuit 5 is input to the negative side of the discharge current detection circuit 22. In the switch circuit 20, before the ball is formed, the input terminal 20a is connected to the output terminal 20c, and the input terminal 20b is connected to the output terminal 20c by the output of the discharge current detection circuit 22. Is connected to.
다음에 작용에 대하여 설명한다. 와이어(2)의 선단에 볼(2a)을 형성할 때는, 전압지령 펄스회로(10)로부터 도 2(a)에 도시하는 예를 들면 5V의 전압지령 펄스(10a)가 정전압 회로(13)에 입력된다. 이것에 의해, 정전압 회로(13)의 출력은, 스위치 회로(20)의 입력 단자(20a)와 출력 단자(20c)로부터 드라이버(21)를 통하여 승압 트랜스(4)에 입력되고, 승압 트랜스(4)에 의해 승압된다. 이 승압된 고전압이 방전전압 검출 회로(14)의 분압 저항(R2)과 분압 저항(R3)으로 분압된 전압은, 정전압 회로(13)의 -측에 피드백 되어서 정전압 제어되어 승압 트랜스(4)에 의해 방전 전극(3)과 와이어(2)의 선단에 도 2(b)에 도시하는 예를 들면 5,000V의 고전압을 인가한다.Next, the operation will be described. When the ball 2a is formed at the tip of the wire 2, the voltage command pulse 10a of, for example, 5V shown in Fig. 2A from the voltage command pulse circuit 10 is applied to the constant voltage circuit 13. Is entered. Thereby, the output of the constant voltage circuit 13 is input into the boosting transformer 4 from the input terminal 20a and the output terminal 20c of the switch circuit 20 via the driver 21, and the boosting transformer 4 Step by step). The voltage at which the boosted high voltage is divided by the voltage dividing resistor R2 and the voltage dividing resistor R3 of the discharge voltage detection circuit 14 is fed back to the negative side of the constant voltage circuit 13 and is controlled to be constant voltage to the boost transformer 4. As a result, a high voltage of, for example, 5,000 V shown in Fig. 2B is applied to the distal ends of the discharge electrode 3 and the wire 2.
상기 고전압의 인가에 의해 방전 전극(3)과 와이어(2)의 선단과의 절연이 파괴되어 전류 검출 회로(5)에 전류가 흐른다. 이 전류 검출 회로(5)에 흐르는 전류는, 방전전류 검출 회로(22)의 -측에 입력되고, 이 전류가 방전전류 검출 레벨 설정 회로(23)에 의해 미리 설정된 설정 전류로 되면, 즉시 방전전류 검출 회로(22)로부터 출력 신호가 스위치 회로(20)에 입력되어, 스위치 회로(20)의 입력 단자(20b)가 출력 단자(20c)에 접속되게 한다. 이것에 의해, 전류지령 펄스회로(11)로부터 정전류 회로(15)에 입력되어 있는 도 2(c)에 도시하는 전류지령 펄스(11a)가 일정시간, 스위치 회로(20), 드라이버(21)를 통하여 승압 트랜스(4)에 입력된다. 그래서, 방전 전극(3)으로부터 와이어(2)에 정전류가 흐르고, 와이어(2)의 선단에 소정의 볼(2a)이 형성된다.By the application of the high voltage, the insulation between the discharge electrode 3 and the tip of the wire 2 is broken and a current flows in the current detection circuit 5. The current flowing through the current detection circuit 5 is input to the negative side of the discharge current detection circuit 22, and when the current reaches a preset current set by the discharge current detection level setting circuit 23, the discharge current is immediately discharged. The output signal from the detection circuit 22 is input to the switch circuit 20 so that the input terminal 20b of the switch circuit 20 is connected to the output terminal 20c. As a result, the current command pulse 11a shown in Fig. 2 (c) input from the current command pulse circuit 11 to the constant current circuit 15 turns off the switch circuit 20 and the driver 21 for a predetermined time. It is input to the boosting transformer 4 through. Thus, a constant current flows from the discharge electrode 3 to the wire 2, and a predetermined ball 2a is formed at the tip of the wire 2.
이와 같이, 전압지령 펄스(10a)를 승압 트랜스(4)에 입력하고, 승압 트랜스(4)의 방전전압을 피드백하여 정전압 회로(13)에서 정전압제어된 고전압을 방전 전극(3)과 와이어(2)의 선단 사이에 인가한다. 그리고, 방전 전극(3)과 와이어(2)의 선단과의 절연이 파괴되어 설정 전류가 흐르면, 즉시 전류지령 펄스(11a)가 승압 트랜스(4)에 입력되어 일정시간 정전류가 방전 전극(3)으로부터 와이어(2)에 흘러 볼(2a)을 형성하므로, 항상 균일한 소정 크기의 볼(2a)이 얻어진다. 이 경우, 도 2(b)에 도시하는 방전전압의 파고값(전압값)을 전압지령 펄스(10a)로 부여하고, 미리 설정된 방전전류가 흐른 후는, 정전류를 흘리는 시간을 전류지령 펄스(11a)의 입력 시간을 제어함으로써, 볼(2a) 직경을 자유롭게 제어할 수 있다. 특히, 본 실시형태에서는, 작은 볼을 형성하는 경우에 효과적이다.In this way, the voltage command pulse 10a is input to the boosting transformer 4, the discharge voltage of the boosting transformer 4 is fed back, and the high voltage controlled by the constant voltage circuit 13 is controlled by the discharge electrode 3 and the wire 2. Is applied between the ends. Then, when the insulation between the discharge electrode 3 and the tip of the wire 2 is broken and a set current flows, a current command pulse 11a is immediately input to the boost transformer 4 so that a constant current is discharged for a predetermined time. Since the ball 2a flows from the wire 2 to form a ball 2a, a ball 2a having a uniform predetermined size is always obtained. In this case, the crest value (voltage value) of the discharge voltage shown in Fig. 2B is given to the voltage command pulse 10a, and after the preset discharge current flows, the current command pulse 11a is given the time for passing the constant current. By controlling the input time of h), the diameter of the ball 2a can be freely controlled. In particular, in this embodiment, it is effective when forming a small ball.
또한, 승압 트랜스(4)로서는, 정전압 기능 및 정전류 기능 양쪽 기능을 갖는리니어 출력형 트랜스를 사용한다. 이것은, 지령에 대한 출력 특성이 상당히 리니어하고, 재현성도 좋기 때문에, 방전때마다 볼 직경의 안정성이 좋아 바람직하다.As the boost transformer 4, a linear output transformer having both a constant voltage function and a constant current function is used. This is preferable because the output characteristics to the command are considerably linear and the reproducibility is good, so that the stability of the ball diameter is good at each discharge.
본 발명은, 캐필러리에 삽입통과된 와이어의 선단과 방전 전극 사이에 고전압을 인가하여 방전을 행하여, 와이어의 선단에 볼을 형성하는 와이어본딩 장치에서의 볼 형성 장치에 있어서, 전압지령 펄스를 출력하는 전압지령 펄스회로와, 전류지령 펄스를 미리 설정된 시간 출력하는 전류지령 펄스회로와, 상기 전압지령 펄스가 입력되어 승압하는 승압 트랜스와, 이 승압 트랜스의 방전전압을 피드백하여 정전압제어하는 정전압 회로와, 방전시의 전류를 검출했을 때에 상기 전류지령 펄스를 상기 승압 트랜스에 입력하도록 전환하는 스위치 회로와, 상기 방전전류를 상기 전류지령 펄스 시간 출력하는 정전류 회로를 구비한 구성으로 이루어지므로, 균일한 볼 직경을 안정하게 형성할 수 있다.The present invention provides a ball forming apparatus in a wire bonding apparatus in which a high voltage is applied between a tip of a wire inserted into a capillary and a discharge electrode to perform discharge, thereby forming a ball at the tip of the wire. A voltage command pulse circuit configured to output a current command pulse for a predetermined time, a boost transformer for inputting and boosting the voltage command pulse, a constant voltage circuit for feeding back the discharge voltage of the boost transformer and performing constant voltage control; And a switch circuit for switching the current command pulse to input the boost transformer when the current at the time of discharge is detected, and a constant current circuit for outputting the discharge current to the current command pulse time. The diameter can be formed stably.
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