JPH0570140U - 高圧発生装置の二次側遮断回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は高圧発生装置の異常時に電源変圧器
の二次側回路を有効に遮断する回路に関し、高圧発生装
置に異常が発生したとき、半導体素子の直流電源回路を
的確に遮断するように且つ、復旧のときも簡易に出来る
ように二次側回路を構成した高圧発生装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 パルス発生源１３からのパルス信号によりオ
ンオフさせる半導体素子１４と、該半導体素子１４の出
力を昇圧させるパルス変圧器１５と、該パルス変圧器１
５の出力を整流平滑させる平滑回路１６とを具備し、前
記パルス発生源１３に対しパルスを半導体素子１４へ印
加することの開始・停止を制御する回路１８と、半導体
素子１４と電源変圧器二次側の直流電源回路１９との間
に挿入された可溶片２０とで構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は高圧発生装置の異常時に電源変圧器の二次側回路を有効に遮断する回 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を金の細線で接続するため、パ ッドと細線及び細線とリードフレームとの接続を熱圧着により行うワイヤボンデ ィング装置が開発された。その処理はマイコン動作による完全自動化装置になっ て来た。細線の熱圧着に際し、予め細線の先端に球を作って置くことは圧着処理 に極めて有効であることが判った。その球を作るため直流高電圧をかけたギャッ プ間で放電を起こすことが最適である。

【０００３】 その目的に使用するためトランジスタのような半導体素子を使用する直流高電 圧発生装置は図４にブロック図で示すものが知られている。図５において、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。高電圧回路３の直流出力は約１ｋＶとして ２個のＦＥＴ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。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 タート信号が制御回路１２に印加されたとき、直列トランジスタ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、放電用パルス波形が得 られる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

図４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 に使用しいてる。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、こ のような部品を使用すると装置が重くなり、且つ高価になる欠点があった。

【０００５】 また回路が複雑であるため、高電圧の箇所について短絡などの障害が発生し易 かった。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、トランジスタ 素子の両端で短絡すると、高電圧が高圧端子８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。そのための回路構成特に、一次切断回路２の 内部構成が複雑であるから、障害復旧の後に再起動させるときの処理もまた複雑 となった。

【０００６】 本考案の目的は前述の欠点を改善し、高圧発生装置に異常が発生したとき、半 導体素子の直流電源回路を的確に遮断するように且つ、復旧のときも簡易に出来 るように二次側回路を構成した高圧発生装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

図１は本考案の原理構成を示す図である。図１において、１３はパルス発生源 、１４は半導体素子、１５はパルス変圧器、１６は整流平滑回路、１７は高圧端 子、１８は直流高圧回路の開始・停止制御回路、１９は直流電源、２０は可溶片 を示す。

【０００８】 本考案は下記の構成とする。即ち、 パルス発生源１３からのパルス信号によりオンオフさせる半導体素子１４と、 該半導体素子１４の出力を昇圧させるパルス変圧器１５と、該パルス変圧器１５ の出力を整流平滑させる平滑回路１６とを具備し、 前記パルス発生源１３に対しパルスを半導体素子１４へ印加することの開始・ 停止を制御する回路１８と、半導体素子１４と電源変圧器二次側の直流電源回路 １９との間に挿入された可溶片２０とで構成したことである。

【０００９】

【作用】

パルス発生元１３からのパルスがパルス制御回路１８により制御されて半導体 素子１４に印加されると、パルス変圧器１５の二次側において高電圧が得られる 。整流平滑回路１６により直流とし、端子１７に取り出す。パルス発生源１３か らのパルスについて制御回路１８は半導体素子１４への印加開始と停止とを制御 する。パルス変圧器１５の出力などの高電圧や動作に異常を生じたとき、或いは パルス発生源からのパルス発生を停止出来ず、半導体素子１４がオン状態を続け たとき半導体素子１４へは正常時よりも余計の電流が流れ続けるため、電源変圧 器二次側の直流電源１９と半導体素子との間に挿入された可溶片２０が断となる 。異常の原因を取り除き、可溶片２０を新品と差換えるのみで動作再開ができる 。

【００１０】

【実施例】

図２は本考案の実施例として、半導体チップに対するボンディングワイヤの先 端に球を作るための直流放電装置に適用する場合のパルスを、半導体素子１４へ 印加することの開始・停止を制御する回路１８の構成を示す図である。図２にお いて、２１はパルス発生源を起動させる信号、２２は発生したパルスにより直流 放電を継続する時間幅に比例する大きさの信号の印加端子、２３は放電電流値を 設定する信号の印加端子、２４は直流放電を継続する最大時間幅（例えば３０ミ リ秒）を設定する単安定マルチバイブレータ、２５は積分回路、２６は信号比較 回路、２７はナンド回路、２８はパルス発生発生源１３のパルスと同期した三角 波を発生させる回路、２９は三角波と放電電流を設定する信号との比較回路、３ ０はアンド回路、３１はフリップフロップ、32-1,32-2 はオア回路を示す。なお 、図２において、１３はパルス発生源、14-1,14-2 はプッシュプル接続された半 導体素子、１５は直流電源回路を示す。

【００１１】 図３は、図２における動作波形図を示す。図３を用いて、図２の動作を説明す る。図３の各波形図に示す記号は図２に示す同一記号を付した点の波形図である ことを示している。図２に１３と示すパルス発生源からは図３Ｇと示すパルスが 常に発生しているが、半導体素子14-1,14-2 と示す所には図３Ａに示す起動の位 置から、図３Ｄに示す時間幅設定信号の値までの間だけ半導体素子に到達するよ うに制御する。図３Ｂは単安定マルチバイブレータ２４の出力信号を示し、例え ば３０ミリ秒間続くものとする。図２に示す積分回路２５の出力Ｃは上記単安定 マルチバイブレータ２４の出力を反転したものについて積分して得る。比較器２ ６の出力（図３Ａ）はナンド回路２７において反転Ｂと演算される。その結果図 ３Ｆに示す波形が得られ、図３Ｇに示すパルス波形は図３Ｆの時間だけ発生して いる。このとき図３Ｇの各パルス幅は同一に描いてあるが、放電電流について端 子２３に設定があれば、放電電流値を一定に維持するように発生したパルス幅を 幅変調することが出来る。幅変調のための具体的構成は、高圧端子（図１に示す 端子１７）と接地間のギャップに並列的に帰還信号取出し用抵抗素子を挿入し、 その電圧を帰還し、図２の端子２３の放電電流設定端子に重畳印加すれば良い。

【００１２】 なお、帰還信号取出し用抵抗素子の両端の電圧を監視することにより、放電の 異常有無をチェックすることが出来る。即ち、放電が正常に発生したとき、流れ た放電電流により抵抗の両端には電圧降下が発生するから、予定放電時間だけ電 圧降下が発生すれば放電が正常であり、予定放電時間は電圧降下が生じないとき 端子はオープン状態が続いて異常であると判断する。

【００１３】 次に図１の可溶片２０について説明する。可溶片２０は電源変圧器の二次側に おける半導体素子１４への直流電源回路と素子１４との間に挿入する。半導体素 子１４はパルスによってオンオフ動作を繰り返すから直流電源回路からの平均電 流は大きくない。若し半導体素子１４へのオンオフ停止信号が確実でなく、オン オフ動作を繰り返したとき、或いは高圧端子と接地間が短絡するなどの異常時は 半導体素子の直流電流は巨大になるから、可溶片２０は直ぐ溶断する。

【００１４】 以上の高圧電源装置はワイヤボンディング装置のみでなく、一般的な装置とし て適用することが出来る。

【００１５】

【考案の効果】

このようにして本考案によると、パルス駆動される半導体素子の直流電源回路 として電源変圧器の二次側回路に挿入した可溶片が、異常時に直ぐ作動して溶断 するから、高圧発生装置として有効である。また回路素子として使用しているか ら、異常発生のとき点検した回路の障害除去を行ったのち、可溶片を取り替える のみで直ぐ動作が再開できる。更に本考案によるときは、半導体素子のオンオフ 動作時間を規定するように制御回路が動作しているから、半導体素子のオンオフ 動作に対し十分に予備的制御を行い、それでも動作不備が発生したとき可溶片を 遮断するように動作する。調整箇所としては比較的低電圧の場所について実施し ているから調整時の危険性が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の原理構成を示す図である。

【図２】本考案の実施例の構成を示す図てある。

【図３】図２の動作波形を示す図である。

【図４】従来の直流電圧発生装置を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１３ パルス発生源 １４ 半導体素子 １５ パルス変圧器 １６ 平滑回路 １８ パルス印加の開始・停止制御回路 １９ 直流電源回路 ２０ 可溶片

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】パルス発生源(13)からのパルス信号により
   オンオフさせる半導体素子(14)と、 該半導体素子(14)の出力を昇圧させるパルス変圧器(15)
   と、 該パルス変圧器(15)の出力を整流平滑させる平滑回路(1
   6)とを具備し、 前記パルス発生源(13)に対しパルスを半導体素子(14)へ
   印加することの開始・停止を制御する回路(18)と、 半
   導体素子(14)と電源変圧器二次側の直流電源回路(19)と
   の間に挿入された可溶片(20)とで構成したことを特徴と
   する高圧発生装置の二次側遮断回路。