JPH05235078A - 高電圧発生装置 - Google Patents

高電圧発生装置

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JPH05235078A
JPH05235078A JP3492092A JP3492092A JPH05235078A JP H05235078 A JPH05235078 A JP H05235078A JP 3492092 A JP3492092 A JP 3492092A JP 3492092 A JP3492092 A JP 3492092A JP H05235078 A JPH05235078 A JP H05235078A
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transformer
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Yukimasa Chiba
幸正 千葉
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8503Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は集積回路のワイヤボンディング装置
におけるような直流高電圧を発生する装置に関し、高電
圧回路をできるだけ少なくし、低耐圧の部品により構成
して比較的調整部分の少なくて済む高電圧発生回路を提
供することを目的とする。 【構成】 商用電源1を変圧整流回路3により変圧整流
し半導体素子14をオンオフしたときに発生する高電圧
を、端子8と接地16間に印加しその間で放電させる高
電圧発生装置において、本発明はパルス変圧器を具備
し、自励パルス発振器19の出力により半導体素子14
をオンオフした出力から高電圧出力を得る。またパルス
幅変調回路13を有し、その内には自励パルス発振回路
を有し、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8と接地16間の電気信号を帰還する構成とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路のワイヤボンデ
ィング装置におけるような直流高電圧を発生する回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路チップ上のパッドとリードフレ
ーム間は、ボンディングワイヤと称する金属細線(太さ
20〜30μmの「金」線を用いることが多い)で互いに接
続している。パッドと細線及び細線とリードフレームと
の接続手段はガスバーナまたはレーザによる熱圧着、超
音波を使用する圧着、及び両者を併用する超音波熱圧着
法を使用している。
【0003】熱圧着法によるとき、キャピラリと称する
中空の筒体を通してその先端から金線を外方へ引出し、
金線の先端を後述する放電装置により溶融して金球を作
る。この時の放電は金線と、高圧の印加されたタングス
テン棒との間でスパークを起こさせて得る。次にキャピ
ラリの直前に設けられているワイヤクランプを開きキャ
ピラリを下降して、チップのアルミニウム・パッド上に
金球を熱圧着する。圧着後に金線を内部に通過させてい
るキャピラリは、金線と一緒にチップから離れて上昇し
て一旦停止する。チップを載せているステージを少し動
かして、次にワイヤをボンディングすべき箇所、例えば
リードフレームの上にキャピラリが位置するまで動か
す。その後キャピラリを下降させ金線を圧着する。そし
てクランプを閉じてキャピラリのみを上昇させワイヤを
切断してから、先端に金球を作る。以上の動作を繰り返
す。
【0004】ワイヤボンディング装置は、作業者の熟練
度に影響されない製品を得るため自動化が進んでいる
が、放電を起こさせるように電気的に動作する部分の概
略ブロック図は図6に示すようになっている。即ち商用
電源1からの交流を変圧整流する高圧回路3を有し、そ
の変圧器の一次側には異常時一次切断回路2を挿入して
いる。高圧回路3の直流出力は約1kVとして2個のF
ETが直列接続されたトランジスタ開閉素子4を介して
高圧放電端子8と接続する。端子8は例えば負の高圧と
する。金線9はキャピラリ10を通って高圧放電端子8
に接近したり、離れたりする。瞬間的な負高電圧を得る
ためキックオフ電圧発生回路6を図示するように高圧回
路3の整流回路と接続し、トランジスタ素子4のオンオ
フは、オンオフ制御回路5により制御する。
【0005】制御回路12は放電を含め装置の動作を全
て制御する。放電ギャップ電圧・同電流などに関するデ
ータはギャップ検出回路11で検出されて制御回路12
を制御する。外部スタート信号7が制御回路12に印加
されたとき、直列トランジスタ素子4を共にオンとする
ように制御し、出力側に例えば1kVの直流高圧を発生
させる。トランジスタ素子4がオンとなったとき発生し
た負高圧に対し、キックオフ電圧発生回路6で得られた
微分電圧が重畳されて、約2.1kVとなり、図7に示
すようなパルス波形が発生している。
【0006】したがってパルス波形の当初部はキックオ
フ電圧発生回路6により発生され、極めて短時間(例え
ば0.8m秒)である。次に重畳電圧のない部分は放電
継続中であって例えば6m秒継続する。
【0007】ワイヤボンディング装置は既述したように
極度に自動化されていて、放電の開始・終了からステー
ジの移動位置検出まで、作業者が処理することは無く動
作を続行する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図6に示す装置は高圧
直流をオンオフ制御するためにトランジスタ素子を直列
接続しているから、高電圧に対しトランジスタやその他
の部品の定格を限度一杯に使用している。その結果装置
としては、湿度などのため使用経過時間と共に障害が発
生し易い欠点があった。耐圧の高い部品は一般に高価・
大型であるから、そのような部品を使用すると装置が大
型で重くなり、且つ高価になる欠点があった。
【0009】また回路が複雑であって、部品の点数が多
くなり、したがって調整箇所が多く調整が複雑となっ
た。例えばトランジスタ素子が直列に接続されている回
路が若し短絡すると、高圧が変圧器の高圧端子に常時現
れて危険であるから、ギャップ検出回路11などで検出
して異常信号を発生させ、異常時一次切断回路2を直ぐ
動作させなければならない。
【0010】本発明の目的は前述の欠点を改善し、高電
圧回路をできるだけ少なくし、低耐圧の部品により構成
して比較的調整部分の少なくて済む高電圧発生回路を提
供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
を示す図である。図1において、1は商用電源、3は変
圧整流回路、8は高電圧端子、13はパルス幅変調波発
生回路、14は半導体素子、15はパルス変圧器、16
は接地、17は電気信号取り出し部、18は帰還回路、
19は自励パルス発振器を示す。
【0012】商用電源1を変圧整流回路3により変圧整
流し半導体素子14をオンオフしたときに発生する高電
圧を、端子8と接地16間に印加しその間で放電させる
高電圧発生装置において、本発明は下記の構成とする。
即ち、自励パルス発振器19出力により半導体素子14
をオンオフした出力から高電圧出力を得るためのパルス
変圧器15と、前記自励パルス発振器19を内蔵し、発
振パルス幅を連続的に制御するように前記高電圧出力端
子8と接地16間の電気信号17が帰還18されるパル
ス幅変調波発生回路13とで構成する。
【0013】
【作用】図1において動作開始直後はパルス幅変調回路
13に内蔵されている自励パルス発振器19の出力が半
導体素子14に印加され、素子をオンオフ制御する。オ
ンオフされた出力はパルス変圧器15により昇圧され、
整流平滑される。したがって高電圧出力端子8の電圧は
直流高電圧である。また端子8と接地16間の電圧につ
いて電気信号取り出し部17から帰還用信号18を取り
出して、パルス幅変調回路13に帰還しているパルス幅
変調回路において出力パルス幅を変調し、前記高電圧印
加端子と接地間の出力が正常となるように半導体素子1
4のオンオフを制御している。そのため高電圧発生回路
を直接制御することではないため、制御がし易く、高電
圧発生装置としての動作が好適である。
【0014】
【実施例】本発明の実施例は半導体集積回路のワイヤボ
ンディング装置に使用することが適当な直流高電圧発生
装置について、そのパルス変圧器の部分と、パルス幅変
調回路の部分とに分けて以下説明する。
【0015】図2はパルス変圧器の部分で、3は商用電
源を変圧し整流する回路の電源端子、8は直流高電圧端
子、14-1,14-2 はトランジスタ、15はパルス変圧器、
16は接地端子、17は比較的低抵抗の素子で直流高圧
端子の電圧を取り出し帰還信号とするもの、20は全波
整流ブリッジ、21は平滑コンデンサ、22-1,22-2 はト
ランジスタのオンオフ用パルス印加端子、42は放電ギ
ャップを示す。
【0016】変圧整流回路3の端子に直流が印加されて
いて、後述する動作によってパルス印加端子22-1,22-2
にパルスが印加されたとき、トランジスタ14-1,14-2 が
オンオフする。そのためパルス変圧器15の二次側に高
圧パルスが発生するので、ブリッジ20で整流し、コン
デンサ21で平滑すると、端子8に得られる直流高圧で
放電ギャップ42において放電する。パルス変圧器15
の一次側と二次側の巻線比は上述の放電が開始できるよ
うに選定する。
【0017】このようにして本発明によると、従来技術
におけるキックオフ回路を特に使用することなく、放電
開始電圧が得られる。このときは未だ帰還信号が発生せ
ずパルス幅変調回路が動作を開始していないから、トラ
ンジスタ14-1,14-2 が当初にオンオフしたときに得られ
る電圧のみで、従来のように微分出力を重畳することな
く放電を開始するに十分な高電圧となる。ここで帰還信
号とはパルス出力として所定のエネルギーが得られるよ
うにパルス幅を制御させるための信号をいう。パルス幅
は以下に記述するように幅変調される。
【0018】次に図3はパルス幅変調回路の部分を示す
図である。図3において、19はパルス発生器、22-1,2
2-2 は後段のトランジスタ14-1,14-2 を駆動するための
パルス出力端子、23は三角波発生回路、24は帰還信
号印加端子、25は比較回路、26-1,26-2 はトランジス
タのオンオフ開始・停止信号、27はインバータ、28
はアンド回路、29はD型フリップフロップ、30はセ
ットリセット型フリップフロップ、31はT型フリップ
フロップ、32,33はオア回路、34-1,34-2は出力ト
ランジスタを示す。
【0019】図4は図3に示す回路の各部分の波形図で
ある。パルス発生器19から図4Aに示す矩形波が発生
しているとする。三角波発生回路23では図4Aに示す
矩形波と同期した三角波を図4Bのように発生させてい
る。図4Cに示す帰還信号が比較回路25において、図
4Bの三角波と比較されて、一致したときパルスを発生
させる。図2に示すトランジスタ14のオンオフ開始を
制御する信号が端子26-1に与えられているとき、図4C
の信号とアンド演算が回路28で行われ、フリップフロ
ップ29のD端子に図4Dのように与えられる。図4D
に示すD入力がフリップフロップ29の出力Qを制御
し、フリップフロップ30のリセット信号となる。
【0020】フリップフロップ30の反転Qは図4Eの
ようになる。したがってこの出力がT型フリップフロッ
プ31に与えられるので、出力Qと反転Qは三角波の一
つ置きに対応する。そして帰還回路18からの信号が除
々に大きくなる、即ち出力パルス幅が広く、直流放電端
子における放電出力の大きいことが続くと、帰還回路1
8を介して端子24へ帰還される信号も大きくなるか
ら、図4Cに示すように比較器出力が大きくなって、図
4Dに示すフリップフロップ29の入力Dが細くなる。
そのため図4Eに示すようにフリップフロップ30の反
転Q出力のパルス幅が徐々に細くなり、図4F,4Gに
示す出力パルス幅も細くなって幅変調されたこととな
る。ここで出力トランジスタ34-1,34-2 からの出力( 図
4F,4Gに示すもの)をパルス波形発振器出力とい
う。
【0021】図4F,4Gに示す出力パルス幅が所定値
より細くなり、端子24へ帰還される信号が小さくな
り、端子35に予め印加されていたパルス幅設定信号よ
り小さくなったことが増幅器36で判断されると、それ
以後比較器の出力25は右下りの直線となり、出力パル
ス幅は徐々に広くなる。
【0022】このようにして端子26-2に発振停止信号が
印加されるまで発振動作が引続き、パルス幅は細くなっ
たり広くなったりして安定出力を放電ギャップに印加し
続ける。そして放電電流を安定化することが出来、ワイ
ヤボンディング装置として使用するとき、金線の先端の
球として大きさの揃ったものを容易に得ることが出来
る。
【0023】図2に示す回路は所謂電流帰還型である
が、本発明の他の実施例として図5に示す電圧帰還型の
回路を使用することが出来る。図5において、36は端
子35に印加さる信号の増幅器、37は帰還電圧取り出
し用抵抗、38,39,40は抵抗素子、41はパルス
幅設定信号の信号源を示す。その他図2に示す符号と同
一の符号は同様のものを示す。抵抗37において放電ギ
ャップにおける出力の一部が取り出され、帰還回路18
を介して端子35へ帰還され、信号源41の出力と重畳
される。増幅器36において設定値と帰還信号とが増幅
され、抵抗37から取り出す出力を一定化し、パルス波
形発振器の出力パルス幅を一定化することは、図2の場
合と同様である。なお、この場合は放電ギャップに印加
する電圧(放電電圧)を安定化することが出来る。
【0024】なお、図3,図5における設定値信号源は
外部からディジタル的にセットするように構成し、高電
圧発生装置との間にD/A変換回路を挿入して、取り込
むことが適当である。
【0025】本発明に係る高電圧発生装置はワイヤボン
ディング装置以外に一般的な直流高電圧発生装置として
使用することが出来ることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】このようにして本発明によると、パルス
変圧器より後段において高電圧を発生することであり、
パルス発振回路の制御はすべてパルス変圧器の前段部分
において制御している。そのため使用する部品として高
耐圧のものは少量で良く、装置を安価に製造することが
できる。またパルス幅変調回路によって放電時の動作を
安定化することが容易に出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成を示す図である。
【図2】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図3】本発明の他の実施例の構成を示す図である。
【図4】図3に示す回路の各部分の波形を示す図であ
る。
【図5】本発明の他の実施例の構成を示す図である
【図6】従来のワイヤボンディング装置の概略ブロック
図である。
【図7】図6におけるパルス波形の図である。
【符号の説明】
1 商用電源 3 変圧整流回路 8 端子 13 パルス幅変調回路 14 半導体素子 15 パルス変圧器 16 接地 17 電気信号 18 帰還回路 19 自励パルス発振器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用電源(1) を変圧整流回路(3) により
    変圧整流し半導体素子(14)をオンオフしたときに発生す
    る高電圧を、端子(8) と接地(16)間に印加しその間で放
    電させる高電圧発生装置において、 自励パルス発振器(19)出力により半導体素子(14)をオン
    オフした出力から、高電圧出力を得るためのパルス変圧
    器(15)と、 前記自励パルス発振器(19)を内蔵し、発振パルス幅を連
    続的に制御するように前記高電圧出力端子(8) と接地(1
    6)間の電気信号(17)が帰還(18)されるパルス幅変調波発
    生回路(13)とで構成することを特徴とする高電圧発生装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のパルス変圧器はプッシュ
    プル型巻線とし、出力パルスを全波整流・平滑した電圧
    により当初の放電を開始する巻線比としたことを特徴と
    する高電圧発生装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のパルス幅変調波発生回路
    は、内蔵したパルス波発振器の出力と同期した三角波出
    力に対し高電圧出力端子からの帰還信号と波形比較する
    比較器を具備し、該比較器出力によりパルス波形発振器
    出力の発振パルス幅を制御することを特徴とする高電圧
    発生装置。
JP3492092A 1992-02-21 1992-02-21 高電圧発生装置 Expired - Lifetime JPH0770556B2 (ja)

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JPH05235078A true JPH05235078A (ja) 1993-09-10
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015122409A1 (ja) * 2014-02-13 2015-08-20 株式会社新川 ボール形成装置、ワイヤボンディング装置、およびボール形成方法

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JPWO2015122409A1 (ja) * 2014-02-13 2017-03-30 株式会社新川 ボール形成装置、ワイヤボンディング装置、およびボール形成方法
US10410992B2 (en) 2014-02-13 2019-09-10 Shinkawa Ltd. Ball forming device, wire-bonding apparatus, and ball formation method

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