TWI613029B - 打線接合用球形成裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可自由變更球的形成過程中的放電電壓值的打線接合用球形成裝置。於金屬線31的前端部與用於流通絕緣破壞後的放電電流的放電繼續用電源3的其中一電極之間，配置對放電電流進行控制的第1電流控制電路4，於放電電極與放電繼續用電源3的另一電極之間，配置對放電電流的分流進行控制的第2電流控制電路10，於第2電流控制電路10並聯連接作為分流器的固定電阻11，且控制流通至第2電流控制電路10的電流而自由變更放電電壓值。藉此，即便放電狀態產生變化，亦可將放電電壓值維持在固定狀態，從而可穩定地形成初始球。

Description

打線接合用球形成裝置
本發明是有關於一種利用放電能量(energy)於金屬線(wire)的前端形成球(ball)的打線接合(wire bonder)用球形成裝置，尤其是有關於一種可自由變更球的形成過程中的放電電壓值的打線接合用球形成裝置。
在習知上，於使用包含金線、銅等的金屬線，將成為第1接合點的積體電路(Integrated Circuit，IC)晶片(chip)上的電極(焊點(pad))與成為第2接合點的引線(lead)連接的打線接合(打線接合裝置)中，首先，藉由對自瓷嘴(capillary)送出的金屬線的前端與放電電極之間施加高電壓而產生放電，利用該放電能量使金屬線的前端部熔融而在插通於瓷嘴內的金屬線的前端形成球。另外，將利用放電而形成於金屬線的前端的球稱為初始球(initial ball)。
圖8是以方塊圖表示用於對自瓷嘴送出的金屬線的前端與放電電極之間施加高電壓而於瓷嘴的前端形成球的習知的打線 接合用球形成裝置的構成。
如圖8所示，習知的打線接合用球形成裝置45包括：絕緣破壞用電源54，產生用於將金屬線31與放電電極33之間的絕緣破壞的高電壓；高電壓產生部50，產生用於流通絕緣破壞後的放電電流的高電壓；以及定電流開閉器51，對位於瓷嘴32的前端的金屬線31與放電電極33之間流動的放電電流進行控制。
絕緣破壞用電源54產生用於將金屬線31與放電電極33之間的絕緣破壞的高電壓，於絕緣破壞後，以「斷開(off)」的方式進行動作。而且，高電壓產生部50於金屬線31與放電電極33之間的絕緣破壞時與絕緣破壞用電源54同時地「導通(on)」，且於絕緣破壞後亦以產生高電壓的方式進行動作。
高電壓產生部50的正極端子(+)經由定電流開閉器51自夾持器(clamper)30對插通於作為接合工具(bonding tool)的瓷嘴32內的金屬線31施加正極電壓。
另一方面，高電壓產生部50的負極端子(-)對放電電極33施加負極電壓。而且，於高電壓產生部50的負極端子(-)與放電電極33之間，插入有用於使放電穩定的放電穩定化電阻34。另外，圖8所示的端子c與夾持器30之間、以及端子d與包含放電穩定化電阻34的放電電極33之間是以纜線(cable)連接。
於圖8所示的定電流開閉器51中，連接有定時器電路(timer circuit)52，所述定時器電路52用於進行內置於定電流開閉器51的開關電路(switch circuit)(未圖示)的開閉控制，且該 定時器電路52被施加作為放電開始信號的觸發信號(trigger signal)Tr。
定時器電路52構成為具有設定放電時間的定時器，利用來自外部的觸發信號Tr而啟動定時器。利用該觸發信號Tr，定時器電路52進行「導通」動作，定電流開閉器51的開關電路關閉，於金屬線31與放電電極33之間的絕緣破壞後電流流動，經過規定的放電時間後，利用定時器電路52的「斷開」動作，開關電路打開而阻斷電流。於該定時器電路52進行「導通」的期間，定電流開閉器51以使放電電極33與金屬線31之間流通定電流的方式進行控制。
放電電極33與金屬線31之間流通的電流(以下，稱為放電電流)的大小是藉由連接於定電流開閉器51的電流設定器53而設定。電流設定器53包含例如微調整器(trimmer)等可變電阻器等，事先規定相對於電阻值的放電電流值，定電流開閉器51以基於電流設定器53的電阻值而流通規定的放電電流的方式進行控制。
即，利用定電流開閉器51，以自絕緣破壞後至放電結束為止由電流設定器53所設定的固定值的放電電流於放電電極33與金屬線31之間流動的方式進行控制。
習知的打線接合用球形成裝置45是由操作人員(operator)根據金屬線的直徑而選擇電流設定器53的放電電流值及定時器電路52的放電時間的最適值，藉由所選擇的放電電流 值、放電時間而形成規定大小的初始球。
另外，專利文獻1中，揭示有如下的打線接合用球形成裝置：為了謀求初始球的穩定化，將金屬線與放電電極之間流動的電流的放電開始至放電結束為止的放電時間分割成至少一個以上的區段(block)，利用根據放電時間的各區段中的開始電流值、結束電流值及放電持續時間所指定的函數進行運算而運算出每一區段的放電電流分佈(profile)，於放電時基於算出的各區段的放電電流分佈，對放電電流進行控制。
另外，專利文獻2中，揭示有如下的打線接合用球形成裝置：將設於炬(torch)電極與電炬電源之間的用於放電穩定化的固定電阻器靠近炬電極而設置，以使放電的穩定化提昇。
現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2009-277813號公報
專利文獻2：日本專利特開2001-156102號公報
然而，習知的球形成裝置第一是利用單獨的定電流開閉器僅控制放電電流，因此，放電電壓會因銅線的球形成時的抗氧化用惰性氣體的風壓而變化，無法維持火花(spark)，初始球不穩定。
另外，第二是於初始球的形成時，利用放電使金屬線熔融且作為初始球進行成長，但於放電時，初始球會一面搖擺一面 成長，因此，進行一面藉由火花用參數(parameter)使放電中的電流值衰減，一面結束放電而防止初始球的搖擺，抑制初始球的偏心。然而，伴隨電流的衰減，電壓亦下降，因此，無法維持放電至最後，於中途放電便結束，結果為有初始球不穩定的情況。
另外，第三是打線接合的金屬線不僅使用金線，亦使用銀線及銅線，因此，為了針對金屬線的每一種類獲得與火花用參數相應的最適放電電壓等，必須更換置入有放電穩定化電阻的纜線，而且，為了應對金屬線直徑不同的多品種的接合，亦必須更換成高輸出的球形成裝置。
根據該些狀況，要求即便放電電壓因抗氧化用惰性氣體的風壓或放電電流的減少等而變化，亦維持火花以穩定地形成初始球。
另外，要求即便變更金屬線的種類，亦無須更換置入有放電穩定化電阻的纜線，進而，於不更換球形成裝置的情況下應對各種金屬線或多品種的接合。
因此，本發明的目的在於提供一種打線接合用球形成裝置，於金屬線的前端部與用於流通絕緣破壞後的放電電流的放電繼續用電源的其中一電極之間，配置對放電電流進行控制的第1電流控制電路，於放電電極與放電繼續用電源的另一電極之間，配置對放電電流的分流進行控制的第2電流控制電路，於第2電 流控制電路，並聯連接作為分流器的固定電阻，藉由控制流通至第2電流控制電路的電流而自由變更放電電壓值，可穩定地形成初始球，而且，除可應對金線以外，亦可應對銀線及銅線。
為了達成所述目的，本發明是一種打線接合用球形成裝置，藉由對自瓷嘴前端送出的金屬線的前端部與放電電極之間施加高電壓而產生放電，利用該放電的能量使所述金屬線的前端部熔融而形成球，所述打線接合用球形成裝置的特徵在於，在所述金屬線的前端部與用於流通絕緣破壞後的放電電流的放電繼續用電源的其中一電極之間，配置對放電電流進行控制的第1電流控制電路，在所述放電電極與所述放電繼續用電源的另一電極之間，配置對放電電流的分流進行控制的第2電流控制電路，且於所述第2電流控制電路，並聯連接有作為分流器的固定電阻。
另外，本發明的所述打線接合用球形成裝置的特徵在於，藉由減少流通至所述第2電流控制電路的電流，可提高所述金屬線的前端部與所述放電繼續用電源的另一電極之間的放電電壓值，藉由增加所述電流，可降低所述放電電壓值。
另外，本發明的所述打線接合用球形成裝置的特徵在於，藉由控制流通至所述第2電流控制電路的電流，而使絕緣破壞後至放電結束為止的所述放電電壓值固定。
另外，本發明的所述打線接合用球形成裝置的特徵在於，在放電中一面使所述金屬線的前端部與所述放電電極之間的 放電電流值衰減，一面將所述金屬線的前端部與所述放電繼續用電源的另一電極之間的放電電壓值控制為固定，藉此維持所述放電。
針對第1課題，本發明於既存的電流控制電路的基礎上，在放電電極側亦設置並聯連接有固定電阻的第2電流控制電路。於要將放電電壓值設定得高的情況下，藉由減少流通至第2電流控制電路的電流，放電電流的大部分流動至固定電阻，而可將放電電壓值設定得高。另外，於要將放電電壓值設定得低的情況下，藉由增加流通至第2電流控制電路的電流，放電電流不流動至固定電阻，而可將放電電壓值設為習知方式的電壓值。藉此，可自由變更放電電壓值。
藉此，本發明的打線接合用球形成裝置可始終選擇最適放電電壓值，故即便於吹送惰性氣體的環境下亦可放電，且可穩定地形成初始球。
另外，針對第2課題，本發明的打線接合用球形成裝置即便放電中的電流值產生變化，亦將放電電壓值設為固定，藉此，利用電流進行衰減的參數亦可防止伴隨電流衰減的電壓的下降而維持放電至最後，且可抑制初始球的偏心，形成穩定的初始球。
另外，針對第3課題，本發明的打線接合用球形成裝置是於金屬線的前端部與放電繼續用電源的其中一電極之間，配置對放電電流進行控制的第1電流控制電路，進而，於放電電極與 放電繼續用電源的另一電極之間，配置對放電電流的分流進行控制的第2電流控制電路，藉此，來自電路的電流所引起的發熱被分散，而緩和發熱所引起的電流限制，故可實現高輸出化。
因此，火花用參數的設定範圍廣，即便變更金屬線的材質，亦可不更換纜線地進行接合，進而，於不更換球形成裝置的情況下便可應對多品種的接合。
1‧‧‧打線接合用球形成裝置
2‧‧‧絕緣破壞用電源
3‧‧‧放電繼續用電源
4‧‧‧第1電流控制電路
5‧‧‧電流分佈控制部
10‧‧‧第2電流控制電路
11‧‧‧固定電阻
12‧‧‧電流控制元件(FET)
14‧‧‧電阻
15‧‧‧比較器
16‧‧‧D/A轉換器
17‧‧‧電流控制部
20‧‧‧控制部
21‧‧‧資料輸入部
22‧‧‧資料顯示部
30‧‧‧夾持器
31‧‧‧金屬線
32‧‧‧瓷嘴
33‧‧‧放電電極
34‧‧‧放電穩定化電阻
45‧‧‧打線接合用球形成裝置
50‧‧‧高電壓產生部
51‧‧‧定電流開閉器
52‧‧‧定時器電路
53‧‧‧電流設定器
54‧‧‧絕緣破壞用電源
a、b、c、d‧‧‧端子
S1~S5、S10~S19、S31~S41‧‧‧步驟
t0、t1、t2、t3‧‧‧放電時間
T1、T2‧‧‧放電持續期間
Tr‧‧‧觸發信號
Vc、Vr、Vs‧‧‧電壓
圖1是表示本發明的打線接合用球形成裝置的構成的方塊圖。
圖2是表示打線接合用球形成裝置中的第2電流控制電路的構成的方塊圖。
圖3是表示與打線接合用球形成裝置相關的第1電流控制電路及第2電流控制電路中的各控制部的構成的方塊圖。
圖4是表示球形成的條件設定的流程圖。
圖5是表示球形成時的放電電壓的控制的流程圖。
圖6(a)是以曲線表示初始球形成時的相對於放電時間的放電電流的設定值的圖，圖6(b)是表示放電電壓值相對於放電時間的變化的圖。
圖7是球形成時的與圖6(a)及圖6(b)中的放電電壓的控制相關的流程圖。
圖8是表示習知的打線接合用球形成裝置的構成的方塊圖。
以下，參照圖式對用於實施本發明的打線接合用球形成裝置的形態進行說明。再者，本發明的打線接合用球形成裝置是於金屬線的前端部與放電繼續用電源的其中一電極之間，配置對放電電流進行控制的第1電流控制電路，於放電電極與放電繼續用電源的另一電極之間，配置對放電電流的分流進行控制的第2電流控制電路，且於第2電流控制電路，並聯連接作為分流器的固定電阻，藉由控制流通至第2電流控制電路的電流而自由變更放電電壓值，可穩定地形成初始球，而且，除可應對金線以外，亦可應對銀線及銅線。
圖1是表示本發明的打線接合用球形成裝置的構成的方塊圖，圖2是表示打線接合用球形成裝置中的第2電流控制電路的構成的方塊圖，圖3是表示與打線接合用球形成裝置相關的第1電流控制電路及第2電流控制電路中的各控制部的構成的方塊圖。再者，對與圖8所示的習知的裝置具有同一功能及構成者標註同一參照符號而表示，並省略其詳細說明。
[打線接合用球形成裝置的構成]
如圖1所示，打線接合用球形成裝置1包括：絕緣破壞用電源2，產生用於將金屬線31與放電電極33之間的絕緣破壞的高電壓；放電繼續用電源3，產生用於流通絕緣破壞後的放電電流的高 電壓；第1電流控制電路4，對位於瓷嘴32的前端的金屬線31與放電電極33之間流動的放電電流進行控制；第2電流控制電路10，經由放電穩定化電阻34而位於放電繼續用電源3的另一電極與放電電極33之間；以及固定電阻11，並聯連接於第2電流控制電路10。
絕緣破壞用電源2產生用於將金屬線31與放電電極33之間的絕緣破壞的高電壓，於絕緣破壞後，以「斷開」的方式進行動作。另外，放電繼續用電源3於金屬線31與放電電極33之間的絕緣破壞時與絕緣破壞用電源2同時地「導通」，且於絕緣破壞後亦以產生高電壓的方式進行動作。再者，用於將金屬線31與放電電極33之間的絕緣破壞的高電壓的產生是併用絕緣破壞用電源2與放電繼續用電源3而進行，但亦可不使用絕緣破壞用電源2，僅利用放電繼續用電源3進行。
第1電流控制電路4於金屬線31的前端與放電電極33之間的絕緣破壞後，以使規定的放電電流於金屬線31與放電電極33之間流通的方式進行控制。
另一方面，第2電流控制電路10控制放電電流，以流通規定大小的電流。第2電流控制電路10的電流的控制範圍是自不流通電流的狀態(零，最小值)至在金屬線31與放電電極33之間流動的放電電流值(最大值)。
另外，於第2電流控制電路10，並聯連接有作為分流器的固定電阻11。再者，所謂分流器是指並聯連接於第2電流控制 電路10，利用第2電流控制電路10使放電電流分流，而流通分流後的電流的固定電阻11。
藉此，放電電流分流至第2電流控制電路10與固定電阻11而流動，於第2電流控制電路10流動經控制後的電流，於固定電阻11流動放電電流的剩餘電流。例如，若將放電電流設為30mA，以於第2電流控制電路10流動10mA的方式進行控制，則於固定電阻11流動經分流後的電流20mA。
繼而，使用圖2對第2電流控制電路的構成進行說明。圖2是表示打線接合用球形成裝置中的第2電流控制電路的構成的方塊圖。
如圖2所示，第2電流控制電路10包含：電流控制元件12，對流動至其電路本身的放電電流的大小進行控制；電阻14，偵測流經第2電流控制電路10的電流；比較器15，將由電阻14偵測出的電流與自電流控制部17(圖3所示)輸出的電流資料(data)的類比(analog)值進行比較，並將其差分輸出至電流控制元件12；以及數位/類比(D/A)轉換器16，將來自電流控制部17的電流資料轉換成類比值並輸出至比較器15。再者，作為電流控制元件12，例如使用場效電晶體(Field Effect Transistor，FET)等。
藉此，流動至第2電流控制電路10的電流值是基於來自電流控制部17的電流資料而控制。
以下，使用圖3，對與打線接合用球形成裝置相關的第 1電流控制電路及第2電流控制電路中的各控制部的構成及動作進行說明。
如圖3所示，打線接合用球形成裝置1包括：電流分佈控制部5，對第1電流控制電路4進行控制；以及電流控制部17，對第2電流控制電路10進行控制。電流分佈控制部5及電流控制部17由控制部20控制。控制部20包含具有運算裝置、記憶裝置等的電腦(computer)，且於記憶裝置中記憶有控制程式(program)。
於控制部20，連接有資料顯示部22及資料輸入部21。資料顯示部22顯示用於製作放電電流分佈等的選單(menu)、所輸入的資料，資料輸入部21輸入用於製作放電電流分佈的資料、金屬線31的材質、初始球直徑的資料等。
另外，控制部20針對金屬線31的每種材質以表格(table)形式記憶有與初始球直徑相應的放電電流、放電時間、放電電壓值。另外，亦記憶有用於製作放電電流分佈的資料，該放電電流分佈是用於對放電電流進行控制。
[放電電流的計算]
金屬線31與放電電極33之間流動的放電電流是基於放電電流分佈而算出。算出的放電電流自電流分佈控制部5輸出。放電電流分佈是利用根據放電開始電流值、放電結束電流值及放電持續時間事先所指定的函數，表示放電電流相對於放電時間的關係。
例如，於所指定的函數為一次函數的情況下，放電電流分佈是以通過放電開始時的放電開始電流值與放電結束時的放電 結束電流值的直線的方程式而求出。方程式表示放電電流相對於放電時間的關係，各放電時間下的放電電流值可根據方程式而求出。
控制部20根據放電電流分佈算出放電電流，並將於放電開始至放電結束為止的放電時間的每一階段(step)(例如，每0.1msec)所算出的放電電流的資料記憶於電流分佈控制部5的記憶體(memory)中。
電流分佈控制部5內置有：記憶體，記憶放電電流的資料；D/A轉換器，將自記憶體逐次輸出的放電電流值的數位資料(digital data)轉換成類比信號；以及計數器(counter)，依次讀出定時器與記憶體的資料。
藉此，第1電流控制電路4基於來自電流分佈控制部5的資料，逐次對位於瓷嘴32的前端的金屬線31與放電電極33之間流動的放電電流進行控制。
第1電流控制電路4內置有開關電路(未圖示)，開關電路用於經由夾持器30將放電繼續用電源3的高電壓施加於金屬線31。
另外，第1電流控制電路4中亦具有電流檢測部(未圖示)，於開關電路進行動作而對金屬線31施加高電壓之後，檢查是否金屬線31與放電電極33之間的絕緣被破壞而有放電電流流動。
利用電流檢測部檢測出電流之後，以流通基於來自電流 分佈控制部5的資料的電流的方式進行控制。再者，於來自電流分佈控制部5的資料為「零」時，第1電流控制電路4以使金屬線31與放電電極33之間不流通電流的方式進行控制。
另外，控制部20根據由資料輸入部21所輸入的金屬線31的材質、初始球直徑的大小等資料而檢索表格，並算出放電電流的大小、放電時間、放電電壓值等。
由控制部20算出的放電電流的大小、放電時間、放電電壓值等被輸出至對第2電流控制電路10進行控制的電流控制部17。電流控制部17具有運算單元及記憶單元(記憶體)，根據放電電流的大小、放電時間、放電電壓值而算出流通至第2電流控制電路10的電流。另外，電流控制部17具有對圖3所示的a-b間的端子電壓進行測定的單元。
[球形成的條件設定]
繼而，使用圖3及圖4對球形成的條件設定及放電電流的控制進行說明。圖4是表示球形成的條件設定的流程圖。
[關於放電電壓值]
關於放電，於特性上內置於纜線的放電穩定化電阻34的電阻值越大，則放電越容易進行。即，於流通相同電流值的放電電流的情況下，包含放電穩定化電阻34與第2電流控制電路10的固定電阻11的電阻值越大，則放電越容易維持，越可進行穩定的放電。
如上所述，藉由始終使放電電壓值(亦稱為放電維持電 壓值)保持得大，放電的持續能力高。再者，所謂放電電壓值是指將藉由放電電流流動而於放電穩定化電阻34產生的電壓(圖3所示的Vr)、金屬線31的前端部與放電電極33之間的電壓(圖3所示的Vs)、以及於固定電阻11產生的電壓(圖3所示的Vc)相加所得的電壓值。
繼而，使用圖4對球形成的條件設定進行說明。首先，自資料輸入部21輸入初始球的條件(步驟S1)。例如，輸入金屬線31的材質、初始球直徑的大小等。
控制部20根據自資料輸入部21輸入的初始球的條件，算出放電電流的大小、放電時間、放電電壓值等(步驟S2)。例如，檢索針對金屬線31的每種材質以表格形式事先製作與初始球直徑相應的放電電流、放電時間、放電電壓值所得的表格而算出。再者，將根據初始球的條件所算出的放電電壓值設為Vss。
根據放電電流、放電時間、放電電壓值，算出流通至第2電流控制電路10、固定電阻11的電流(步驟S3)。流通至第2電流控制電路10、固定電阻11的電流是按以下所示的順序而算出。
圖3所示的a-b間的端子電壓是將金屬線31的前端部與放電電極33之間的電壓值Vs、以及於放電穩定化電阻34產生的電壓值Vr相加所得的電壓值。
藉此，第2電流控制電路10的電壓值(於固定電阻11產生的電壓Vc)是自放電電壓值Vss減去a-b間的端子電壓所得的值。根據所算出的第2電流控制電路10的電壓值而算出流通至 第2電流控制電路10與固定電阻11的電流。
作為一例，例如將固定電阻11的電阻值設為20KΩ，將放電電流設為30mA，將圖3所示的a-b間的端子電壓設為500V，將放電電壓值Vss設為700V。自放電電壓值Vss減去圖3所示的a-b間的端子電壓所得的值即固定電阻11的電壓為200V。
藉此，電流控制部17以使20mA流通至第2電流控制電路10的方式進行控制，從而使10mA的電流流通至固定電阻11。藉由使10mA的電流流通至固定電阻11，而於固定電阻11產生200V的電壓。
繼而，電流控制部17根據所算出的固定電阻11的電流值，設定第2電流控制電路10的電流資料(步驟S4)。所述例中，對第2電流控制電路10設定20mA的電流資料。
另外，控制部20根據放電電流分佈算出放電電流，並將於放電開始至放電結束為止的放電時間的每一階段所算出的放電電流的資料記憶於電流分佈控制部5的記憶體中(步驟S5)。
藉由以上所述，決定流通至用於維持放電中的放電電壓值的第2電流控制電路10的電流。
[放電電壓值的控制]
繼而，使用圖5對球形成時的放電電流的控制進行說明。圖5是表示球形成時的放電電壓的控制的流程圖。如圖5所示，打線接合的控制部(未圖示)將用於形成球的放電開始信號即觸發信號輸出至打線接合用球形成裝置的控制部20(步驟S10)。
控制部20於接收觸發信號後，首先，將絕緣破壞用電源2及放電繼續用電源3的高電壓施加於保持有金屬線31的夾持器30與放電電極33(步驟S11)。再者，放電繼續用電源3的高電壓是藉由將內置於第1電流控制電路4的開關電路進行「導通」而施加。
繼而，第1電流控制電路4利用電流檢測部檢查是否藉由絕緣破壞用電源2及放電繼續用電源3的高電壓將金屬線31與放電電極33之間的絕緣破壞而有電流流動(步驟S12)。
利用電流檢測部確認到藉由絕緣破壞而有放電電流流動之後，將絕緣破壞用電源2進行「斷開」。另一方面，放電繼續用電源3繼續施加高電壓。另外，電流分佈控制部5利用定時器的時脈信號(clock signal)將記憶體位址(memory address)的計數器啟動，每隔規定的時間間隔讀出記憶於記憶體中的相對於放電時間的放電電流的資料並輸出至內置的D/A轉換器(步驟S13)。
如上所述，施加高電壓而產生金屬線31的前端部與放電電極33的絕緣破壞，於絕緣破壞後，基於第1電流控制電路4中所設定的放電電流的資料而流動放電電流。
繼而，電流控制部17進行放電中的放電電壓值的計算(步驟S14)。放電電壓值的計算首先是測定圖3所示的a-b間的端子電壓。端子電壓的測定是於圖3所示的a-b間串聯連接高電阻與低電阻(未圖示)，利用類比/數位(A/D)轉換器(未圖示)將於低電阻產生的電壓轉換成數位值，並讀出數位值。根據所讀出 的數位值，基於高電阻與低電阻的比率而算出a-b間的電壓。
繼而，根據圖4所示的步驟S3中所算出的流動至固定電阻11的電流，算出於固定電阻11產生的電壓，將所算出的固定電阻11的電壓與a-b間的端子電壓相加，而算出放電電壓值。再者，將測定圖3所示的a-b間的端子電壓所算出的放電電壓值設為Vsc。
將所算出的放電電壓值Vsc與圖4所示的條件設定中所規定的放電電壓值Vss的大小進行比較(步驟S15)。於所算出的放電電壓值為規定的放電電壓值以上時(步驟S16中為是)，增加流通至第2電流控制電路10的電流(步驟S17)。藉此，流動至固定電阻11的電流減少，於固定電阻11產生的電壓下降。
因此，放電電壓值Vsc下降，以成為規定的放電電壓值Vss的方式被修正。於增加流通至第2電流控制電路10的電流後轉移至步驟S19。
另一方面，於所算出的放電電壓值Vsc小於規定的放電電壓值Vss時(步驟S16中為否)，減少流通至第2電流控制電路10的電流(步驟S18)。藉此，流動至固定電阻11的電流增加，於固定電阻11產生的電壓上昇。因此，放電電壓值Vsc上昇，以成為規定的放電電壓值Vss的方式被修正。
繼而，確認放電時間是否結束(步驟S19)。於放電時間未結束時(步驟S19中為否)，重覆自步驟S14開始的動作。
另一方面，於放電時間結束時(步驟S19中為是)，停 止放電動作而結束。
如上所述，於放電中進行放電電壓值的檢查，因此，即便放電電壓值產生變動，亦藉由利用第2電流控制電路10改變流動至固定電阻11的電流值，而以將放電電壓值維持為固定的方式進行控制。
[放電電流的衰減時的放電電壓值的控制]
另外，本發明的打線接合用球形成裝置於放電中一面使金屬線的前端部與放電電極之間的放電電流值衰減，一面亦將金屬線的前端部與放電繼續用電源的另一電極之間的放電電壓值控制為固定，而可穩定地維持放電。
繼而，使用圖6(a)、圖6(b)及圖7對該放電電流的衰減進行說明，即，對在放電時間的前半部分維持固定的放電電流，在放電時間的後半部分緩緩減少放電電流的控制進行說明。圖6(a)是以曲線表示初始球形成時的相對於放電時間的放電電流的設定值的圖，圖6(b)是表示放電電壓值相對於放電時間的變化的圖。圖7是球形成時的與圖6(a)中的放電電壓的控制相關的流程圖。
如圖6(a)所示，放電電流於放電時間t1至放電時間t2維持固定值，於放電時間t2至放電時間t3，放電電流緩緩減少。將圖6(a)中的放電時間t1至放電時間t2的範圍設為區段1，將區段1的放電持續期間設為T1，進而，將放電時間t2至放電時間t3的範圍設為區段2，將區段2的放電持續期間設為T2。
圖6(a)中的放電動作是於放電時間經過區段1的放電持續期間T1之後，使用區段2的放電電流分佈進行放電電流的控制。區段2的放電電流分佈是以減少流通至第1電流控制電路4的電流的方式進行控制。
金屬線31與放電電極33之間流動的放電電流是利用由電流分佈控制部5基於放電電流分佈所算出的放電電流的資料而決定。
放電電流分佈是將自放電開始至放電結束為止的時間分割成多個區段(圖6(a)中分割成兩個區段)，且表示各區段的放電電流相對於放電時間的關係。放電電流分佈中的各區段的關係式是利用根據各區段的開始電流值、結束電流值及放電持續時間事先所指定的函數而算出。
例如，於所指定的函數為一次函數的情況下，放電電流分佈是以放電時間的各區段中通過放電持續時間開始時的開始電流值與放電持續時間結束時的結束電流值的直線的方程式而求出。各區段的方程式表示放電電流相對於放電時間的關係，各放電時間下的放電電流值可根據與放電時間相符的區段的方程式而求出。
控制部20針對金屬線31的每種材質以表格形式記憶有與初始球直徑相應的放電電流、放電時間、放電電壓值。另外，亦記憶有用於製作放電電流分佈的資料，該放電電流分佈是用於對放電電流進行控制。根據由資料輸入部21輸入的金屬線31的 材質、初始球直徑的大小等資料而檢索表格，並算出放電電流的大小、放電時間、放電電壓值等。
利用控制部20所算出的放電電流的大小、放電時間、放電電壓值等被輸出至對第2電流控制電路10進行控制的電流控制部17。再者，由於放電電流的大小並非固定值，故於第2電流控制電路10的記憶體中記憶每一放電時間的放電電流的資料。
另外，控制部20根據各區段的放電電流分佈而算出放電電流，且針對自放電開始至放電結束為止的放電時間的每一階段(例如，每0.1msec)而算出，並將所算出的放電電流的資料記憶於電流分佈控制部5的記憶體中。
繼而，使用圖7的流程圖對球形成時的圖6(a)中的放電電流的控制進行說明。如圖7所示，打線接合的控制部(未圖示)將用於形成球的放電開始信號即觸發信號輸出至打線接合用球形成裝置的控制部20，控制部20接收放電開始信號(步驟S30)。
控制部20於接收觸發信號後，首先，將絕緣破壞用電源2及放電繼續用電源3的高電壓施加於保持有金屬線31的夾持器30與放電電極33(步驟S31)。再者，放電繼續用電源3的高電壓是藉由將內置於第1電流控制電路4的開關電路進行「導通」而施加。
繼而，第1電流控制電路4利用電流檢測部檢查是否藉由絕緣破壞用電源2及放電繼續用電源3的高電壓將金屬線31與放電電極33之間的絕緣破壞而有電流流動(步驟S32)。
利用電流檢測部確認到藉由絕緣破壞而有放電電流流動之後，將絕緣破壞用電源2進行「斷開」。另一方面，放電繼續用電源3繼續施加高電壓。另外，電流分佈控制部5利用定時器的時脈信號將記憶體位址用的計數器啟動，每隔規定的時間間隔讀出記憶於記憶體中的相對於放電時間的放電電流的資料，並輸出至內置的D/A轉換器(步驟S33)。
如上所述，施加高電壓而產生金屬線31的前端部與放電電極33的絕緣破壞，於絕緣破壞後，基於第1電流控制電路4中所設定的放電電流的資料而流動放電電流。
繼而，電流控制部17進行放電中的放電電壓值Vsc的算出(步驟S34)。放電電壓值Vsc的算出首先是測定圖3所示的a-b間的端子電壓。再者，端子電壓的測定與圖5所示的步驟S14相同，而省略說明。
將所算出的放電電壓值Vsc與圖4所示的條件設定中所規定的放電電壓值Vss進行比較(步驟S35)。於所算出的放電電壓值Vsc為規定的放電電壓值Vss以上時(步驟S36中為是)，增加流通至第2電流控制電路10的電流(步驟S37)。藉此，流動至固定電阻11的電流減少，於固定電阻11產生的電壓下降。
另一方面，於所算出的放電電壓值Vsc小於規定的放電電壓值Vss時(步驟S36中為否)，減少流通至第2電流控制電路10的電流(步驟S38)。藉此，流動至固定電阻11的電流增加，於固定電阻11產生的電壓上昇。
繼而，檢查放電時間是否結束(步驟S39)。於放電時間結束時(步驟S39中為是)，停止放電而結束。
另一方面，於放電時間未結束時(步驟S39中為否)，檢查放電時間是否超過放電持續期間T1(步驟S40)。如圖6(a)所示，放電電流於經過放電持續期間T1後自區段2的放電時間t2起於放電持續期間T2中減少，所述情況是確認放電時間是否處於區段2的範圍。
於放電時間超過放電持續期間T1時(步驟S40中為是)，將用於算出流通至第2電流控制電路10的電流的放電電流變更為放電持續期間T2的各放電時間的放電電流值(步驟S41)。
再者，於步驟S41中，讀出第2電流控制電路10的記憶於記憶體中的各放電時間的放電電流的資料。之後，轉移至步驟S34。
另一方面，於未超過放電持續期間T1時(步驟S40中為否)，轉移至步驟S34。
圖6(b)是表示放電電壓值相對於放電時間的變化的圖。如圖6(b)所示，放電時間t0至放電時間t1為產生放電破壞之前的放電電壓值，區段1中的放電時間t1至放電時間t2的放電電壓值為固定，區段2中的放電時間t2至放電時間t3的放電電壓值是儘管放電電流衰減，但如實線所示般保持固定值。
再者，區段2中的粗虛線表示習知的球形成裝置的放電電壓值的變化，隨著放電電流減少，放電電壓值亦減少。
如上所述，即便放電電流減少，電流控制部17亦以維持放電電壓值的方式進行控制。例如，因放電電流減少，圖3所示的a-b間的端子電壓亦下降。
因此，減少流通至第2電流控制電路10的電流，使流動至固定電阻11的電流增加，而使於固定電阻11產生的電壓上昇。藉此，可維持放電電壓值，藉由使放電電壓值固定、即始終保持得大，可提高放電的持續能力。
如以上所述，根據本發明，於既存的電流控制電路的基礎上，在放電電極側亦設置並聯連接有固定電阻的第2電流控制電路。於要將放電電壓值設定得高的情況下，藉由減少流通至第2電流控制電路的電流，放電電流的大部分流動至固定電阻，而可將放電電壓值設定得高。
另外，於要將放電電壓值設定得低的情況下，藉由增加流通至第2電流控制電路的電流，放電電流不流動至固定電阻，而可將放電電壓值設為習知方式的電壓值。藉此，可自由變更放電電壓值。
如上所述，本發明的打線接合用球形成裝置可始終選擇最適放電電壓值，因此，即便於吹送惰性氣體的環境下亦可放電，而可穩定地形成初始球。
另外，本發明的打線接合用球形成裝置即便放電中的電流值產生變化，亦將放電電壓值設為固定，藉此，即便利用電流進行衰減的參數，亦可防止伴隨電流衰減的電壓的下降而維持放 電至最後，且可抑制初始球的偏心，形成穩定的初始球。
另外，本發明的打線接合用球形成裝置是於金屬線的前端部與放電繼續用電源的其中一電極之間，配置對放電電流進行控制的第1電流控制電路，進而，於放電電極與放電繼續用電源的另一電極之間，配置對放電電流的分流進行控制的第2電流控制電路，藉此，來自電路的電流所引起的發熱被分散，而緩和發熱所引起的電流限制，故可實現高輸出化。
因此，火花用參數的設定範圍廣，即便變更金屬線的材質，亦可不更換纜線地進行接合，進而，於不更換球形成裝置的情況下便可應對多品種的接合。
本發明於不脫離其本質特性的情況下能以多種形式具體化。因此，所述實施方式是專門為了說明，當然並不限制本發明。
1‧‧‧打線接合用球形成裝置
2‧‧‧絕緣破壞用電源
3‧‧‧放電繼續用電源
4‧‧‧第1電流控制電路
10‧‧‧第2電流控制電路
11‧‧‧固定電阻
30‧‧‧夾持器
31‧‧‧金屬線
32‧‧‧瓷嘴
33‧‧‧放電電極
34‧‧‧放電穩定化電阻

Claims (4)

  1. 一種打線接合用球形成裝置，藉由對自瓷嘴前端送出的金屬線的前端部與放電電極之間施加高電壓而產生放電，利用所述放電的能量使所述金屬線的所述前端部熔融而形成球，所述打線接合用球形成裝置的特徵在於，在所述金屬線的所述前端部與用於流通絕緣破壞後的放電電流的放電繼續用電源的其中一電極之間，配置對所述放電電流進行控制的第1電流控制電路，在所述放電電極與所述放電繼續用電源的另一電極之間，配置對所述放電電流的分流進行控制的第2電流控制電路，且於所述第2電流控制電路，並聯連接有作為分流器的固定電阻。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的打線接合用球形成裝置，其中所述打線接合用球形成裝置藉由減少流通至所述第2電流控制電路的電流，提高所述金屬線的所述前端部與所述放電繼續用電源的所述另一電極之間的放電電壓值，或藉由增加所述電流，降低所述放電電壓值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的打線接合用球形成裝置，其中藉由控制流通至所述第2電流控制電路的電流，而將自所述絕緣破壞後至放電結束為止的所述放電電壓值設為固定。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的打線接合用球形成裝置，其中所述打線接合用球形成裝置於放電中一面使所述 金屬線的所述前端部與所述放電電極之間的放電電流值衰減，一面將所述金屬線的所述前端部與所述放電繼續用電源的所述另一電極之間的放電電壓值控制為固定，藉此維持所述放電。
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