(57)【要約】【課題】放電ノイズの影響を大幅に低減させることができると共に、例えば昇圧トランスの二次側のショートなどにおいても安全性を確保できるように構成すること。【解決手段】昇圧トランスＴ１の二次側端子間に接続された抵抗素子Ｒ２と発光デバイスＬ１、前記発光デバイスによる光出力を伝達する光ファイバー１５、当該光ファイバーによる光信号を受ける受光デバイスＰＴ１からなる二次側電圧情報の伝達手段と、前記昇圧トランスＴ１の二次側端子間に前記放電ギャップＧＡＰを含むようにして直列接続された発光デバイスＬ２、前記発光デバイスによる光出力を伝達する光ファイバー１６、当該光ファイバーによる光信号を受ける受光デバイスＰＴ２からなる二次側電流情報の伝達手段が具備される。前記受光デバイスの出力が昇圧トランスＴ１の一次側にパルス信号を加える増幅器の負帰還信号として利用される。【選択図】図３
2010034437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャピラリから突出したワイヤの先端と放電電極との間に形成された放電ギャップに高電圧を印加することにより放電を起こし、放電エネルギーにより前記ワイヤの先端部分にボールを形成するワイヤボンダーにおけるボール形成装置であって、
前記放電ギャップに加わる出力電圧を生成する昇圧トランスの二次側端子間に直列接続された抵抗素子と発光デバイス、前記発光デバイスによる光出力を伝達する光ファイバー、当該光ファイバーによる光信号を受ける受光デバイスからなる二次側電圧情報の伝達手段と、
前記昇圧トランスの二次側端子間に前記放電ギャップを含むようにして直列接続された発光デバイス、前記発光デバイスによる光出力を伝達する光ファイバー、当該光ファイバーによる光信号を受ける受光デバイスからなる二次側電流情報の伝達手段と、
前記二次側電圧情報の伝達手段を構成する受光デバイスの出力および前記二次側電流情報の伝達手段を構成する受光デバイスの出力をそれぞれ負帰還信号として利用して、前記昇圧トランスの一次側に加えるパルス電流値を制御する負帰還増幅器と、
が具備されていることを特徴とするワイヤボンダーにおけるボール形成装置。
【請求項２】
前記二次側電圧情報の伝達手段を前記負帰還増幅器の負帰還ループとして利用することで、放電開始電圧制御手段を構成すると共に、前記二次側電流情報の伝達手段を前記負帰還増幅器の負帰還ループとして利用することで、放電電流制御手段を構成し、
前記放電開始電圧制御手段の動作に基づいて、前記放電ギャップに所定値以上の放電電流が流れたことを、前記二次側電流情報の伝達手段を介して検出した場合に、前記放電開始電圧制御手段による制御動作から前記放電電流制御手段による制御動作に切り換える切り換え制御手段が具備されていることを特徴とする請求項１に記載されたワイヤボンダーにおけるボール形成装置。
【請求項３】
前記切り換え制御手段には、前記二次側電流情報の伝達手段を構成する受光デバイスの出力を受ける積分回路と、当該積分回路からの出力レベルと所定の電圧値とを比較するコンパレータが具備され、前記コンパレータの反転出力により、前記切り換え制御手段における切り換え動作が実行されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載されたワイヤボンダーにおけるボール形成装置。
【請求項４】
前記切り換え制御手段には、前記昇圧トランスの二次側に高電圧を発生させる動作がなされる第１スイッチング手段および前記昇圧トランスの二次側に定電流を供給する動作がなされる第２スイッチング手段がさらに具備され、
スタート信号を受けて第１状態から第２状態に変化する前記第１スイッチング手段の出力が前記負帰還増幅器の入力端子に与えられることで、前記放電開始電圧制御手段が動作し、前記コンパレータの反転出力を受けて、前記第１スイッチング手段が第２状態から第１状態に復帰すると共に、第２スイッチング手段が第１状態から第２状態に変化するように構成され、前記第２スイッチング手段の第２状態の出力が前記負帰還増幅器の入力端子に与えられることで、前記放電電流制御手段が動作することを特徴とする請求項３に記載されたワイヤボンダーにおけるボール形成装置。
【請求項５】
前記第１スイッチング手段の第２状態における出力レベルを調整して前記負帰還増幅器の入力端子に与える第１ポテンションメータと、前記第２スイッチング手段の第２状態における出力レベルを調整して前記負帰還増幅器の入力端子に与える第２ポテンションメータとが具備されていることを特徴とする請求項４に記載されたワイヤボンダーにおけるボール形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば半導体デバイスの組み立て工程において、半導体チップ上の電極（ボンディングパッド）と、前記半導体チップが搭載されるパッケージ基板の端子（ボンディングリード）とをワイヤを用いて電気的に接続するワイヤボンダーにおいて利用され、特にキャピラリの先端におけるワイヤの端部にイニシャルボールを形成する場合のボール形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップ上のボンディングパッドと、パッケージ基板のボンディングリードとの間を接続するワイヤ（金属細線）は、一般的に３０μｍもしくはそれ以下の線径を有する金線が用いられている。そして、前記ワイヤをボンディングパッド上にボンディングするにあたっては、ボンディングツールとしてのキャピラリに挿通された前記ワイヤの先端部をボール状に形成させるステップが実行される。
【０００３】
前記ワイヤの先端部に形成させるボールは、イニシャルボールとも呼ばれている。このイニシャルボールはワイヤの先端部に対向して設けられた放電電極（トーチロッド）と、前記ワイヤとの間に高電圧を印加することで両者間に放電を起こし、その放電エネルギーによりワイヤの先端部を溶融し、ボール状に形成するようになされる。そして、このボールの直径は好ましくはワイヤの線径の２倍程度に成形される。
【０００４】
図１は、前記したイニシャルボールを形成する様子を模式的に示したものである。すなわち、図１における符号１はボンディングツールとしてのキャピラリの先端部を断面図で示したものであり、このキャピラリ１には前記ワイヤ２が挿通されて、その端部がキャピラリ１より突出した状態になされている。一方、キャピラリ１より突出したワイヤ２の先端部に対峙するようにして、例えばタングステン等の素材により構成されたトーチロッド３が配置されており、このトーチロッド３と前記ワイヤ２との間には、高圧電源４および放電制御用のスイッチ５が直列状態に接続されている。
【０００５】
図１に示す構成において、前記放電制御用のスイッチ５を図に示すようにオン状態に制御することで、前記ワイヤ２の先端部とトーチロッド３との間に形成されたギャップ間に高電圧が印加され、これにより両者間には放電によるスパークが発生する。このスパークにより発生する熱によりキャピラリ１より突出したワイヤ２の先端部は瞬時に溶融され、図２に示したようにキャピラリ１の先端部にイニシャルボール２Ｂが形成される。
【０００６】
図２は、前記のようにしてイニシャルボール２Ｂが形成された後においてなされるボンディングステップの一部を説明するものである。ボンディングテーブル６上にはパッケージ基板７が載置され、さらにパッケージ基板７上には半導体（ＬＳＩ）チップ８が搭載されて位置決めされている。ここで、半導体チップ８上に形成されたボンディングパッド９とパッケージ基板７上のボンディングリード（符号は同じく７で示す）とを前記ワイヤ２で接続する工程は２段階に分けて行なわれる。
【０００７】
まず、第１ボンディング点としての半導体チップ８上のボンディングパッド９の上に、前記したイニシャルボール２Ｂを先端部に保持するキャピラリ１が降下して、ボール２Ｂをボンディングパッド９に押し付ける。この状態で、ボール２Ｂ部分を加熱しつつ超音波エネルギーを加えることでボンディングパッド９に対してワイヤ２を接続する第１段階の接合工程が実行される。
【０００８】
そして、図２には示されていないが、所定のループコントロールにしたがってキャピラリ１を上昇させると共に、前記ボンディングテーブル６を水平方向に移動し、キャピラリ１を第２ボンディング点としてのパッケージ基板７上のボンディングリード上に位置させる。なお、前記したボンディングテーブル６の水平移動の過程において、キャピラリ１からは順次ワイヤ２が繰り出される。
【０００９】
続いて、キャピラリ１は再び降下して、キャピラリ１に挿通されたワイヤ２の一部をボンディングリード７上に押し付け、この状態で超音波エネルギーを加えることで、ボンディングリード７にワイヤ２を接続する第２段階の接合工程が終了する。続いて、キャピラリ１が上昇する過程で、図示せぬワイヤクランパが動作してキャピラリ１からのワイヤ２の繰り出しを停止させることで前記ワイヤ２は切断され、一回のボンディング工程が終了する。そして、以上の動作は半導体チップ８上の他のボンディングパッド９と、パッケージ基板上の他のボンディングリード７との接続にも同様に実行される。
【００１０】
前記したようにワイヤの先端部にイニシャルボールを形成させるにあたっては、ボールの大きさにばらつきを起こさせることなく常に同形状のボールを安定して形成させることが重要である。これを実現させるために、放電開始時にはワイヤの先端部とトーチロッドの間に印加する印加電圧を定電圧駆動し、放電開始後においては放電電流を定電流駆動するように切り換えることで、ボール形成の安定性を向上させたボール形成装置が次に示す特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開平２００４−３１９７５６号公報（特許第３８１３１３４号）
【００１１】
ところで、前記した特許文献１に示されたボール形成装置によると、ワイヤの先端部とトーチロッドとの間において放電を開始させる場合において、両者の放電ギャップに定電圧を加えるための電圧帰還回路が形成されている。この帰還回路を形成するために、昇圧トランスの二次側出力電圧を分圧抵抗により分圧し、その分圧出力を帰還信号として利用するように構成されている。
【００１２】
前記した構成によると、放電開始前における昇圧トランスの二次側出力、すなわち放電ギャップに加わる電圧が定電圧駆動されるために、何らかの要因で二次側がショートされた場合には、定電圧駆動が災いして過大な電流が流れ、これにより回路およびこれに付帯する素子等にダメージを与えるという問題が発生する。
【００１３】
また、昇圧トランスの二次側出力電圧を分圧抵抗により分圧し、その分圧出力を帰還信号として利用するために、分圧した電圧ラインに大量の放電ノイズが重畳し、これが言わばアンテナのような役割を果たして、周辺回路等にレベルの高いノイズをまき散らすという問題が生ずる。
【００１４】
さらに、昇圧トランスの二次側出力電圧を抵抗分割するために、必ず基準電位点（回路上のグランド）を設定して帰還電圧を取り出す必要があり、昇圧トランスの二次側をフローティングにすることができない。換言すれば帰還電圧を取り出すための回路上のグランドと、放電ギャップを含むループのグランドがそれぞれ形成されるため、帰還電圧ラインはなおさら放電ノイズを拾うことになり、この種のワイヤーボンダーにおける放電ノイズの対策は重要な課題となる。
【００１５】
一方、前記した特許文献１に示されたボール形成装置においては、定電圧駆動により放電が開始された後においては、放電電流を定電流駆動するように切り換えるように成されるものの、前記した放電ノイズの影響をまともに受けて、定電流駆動に切り換える切り換えスイッチがいわゆるチャタリングを起こし、不安定な動作を引き起こしてイニシャルボールの形成に障害を与えるという問題も含んでいる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
この発明は、前記した従来のボール形成装置における前記した問題点を解消するためになされたものであり、放電ノイズの影響を大幅に低減させることができると共に、例えば放電を開始させる初期段階において、昇圧トランスの二次側にショートなどの障害が発生している場合においては、前記した定電圧駆動を自動的に避けて安全性を確保することができるワイヤボンダーにおけるボール形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかるワイヤボンダーにおけるボール形成装置の基本構成は、キャピラリから突出したワイヤの先端と放電電極との間に形成された放電ギャップに高電圧を印加することにより放電を起こし、放電エネルギーにより前記ワイヤの先端部分にボールを形成するワイヤボンダーにおけるボール形成装置であって、前記放電ギャップに加わる出力電圧を生成する昇圧トランスの二次側端子間に直列接続された抵抗素子と発光デバイス、前記発光デバイスによる光出力を伝達する光ファイバー、当該光ファイバーによる光信号を受ける受光デバイスからなる二次側電圧情報の伝達手段と、前記昇圧トランスの二次側端子間に前記放電ギャップを含むようにして直列接続された発光デバイス、前記発光デバイスによる光出力を伝達する光ファイバー、当該光ファイバーによる光信号を受ける受光デバイスからなる二次側電流情報の伝達手段と、前記二次側電圧情報の伝達手段を構成する受光デバイスの出力および前記二次側電流情報の伝達手段を構成する受光デバイスの出力をそれぞれ負帰還信号として利用して、前記昇圧トランスの一次側に加えるパルス電流値を制御する負帰還増幅器とが具備されている点に特徴を有する。
【００１８】
この場合、前記二次側電圧情報の伝達手段を前記負帰還増幅器の負帰還ループとして利用することで、放電開始電圧制御手段を構成すると共に、前記二次側電流情報の伝達手段を前記負帰還増幅器の負帰還ループとして利用することで、放電電流制御手段を構成を構成し、前記放電開始電圧制御手段の動作に基づいて、前記放電ギャップに所定値以上の放電電流が流れたことを、前記二次側電流情報の伝達手段を介して検出した場合に、前記放電開始電圧制御手段による制御動作から前記放電電流制御手段による制御動作に切り換える切り換え制御手段が具備された構成にされる。
【００１９】
さらに、前記切り換え制御手段には、望ましくは前記二次側電流情報の伝達手段を構成する受光デバイスの出力を受ける積分回路と、当該積分回路からの出力レベルと所定の電圧値とを比較するコンパレータが具備され、前記コンパレータの反転出力により、前記切り換え制御手段における切り換え動作が実行されるように構成される。
【００２０】
そして、好ましい形態においては、前記切り換え制御手段には、前記昇圧トランスの二次側に高電圧を発生させる動作がなされる第１スイッチング手段および前記昇圧トランスの二次側に定電流を供給する動作がなされる第２スイッチング手段がさらに具備され、スタート信号を受けて第１状態から第２状態に変化する前記第１スイッチング手段の出力が前記負帰還増幅器の入力端子に与えられることで、前記放電開始電圧制御手段が動作し、前記コンパレータの反転出力を受けて、前記第１スイッチング手段が第２状態から第１状態に復帰すると共に、第２スイッチング手段が第１状態から第２状態に変化するように構成され、前記第２スイッチング手段の第２状態の出力が前記負帰還増幅器の入力端子に与えられることで、前記放電電流制御手段が動作するようになされる。
【００２１】
さらに好ましくは、前記第１スイッチング手段の第２状態における出力レベルを調整して前記負帰還増幅器の入力端子に与える第１ポテンションメータと、前記第２スイッチング手段の第２状態における出力レベルを調整して前記負帰還増幅器の入力端子に与える第２ポテンションメータとが具備される。
【発明の効果】
【００２２】
前記したワイヤボンダーにおけるボール形成装置によると、昇圧トランスの二次側端子間の電圧情報および二次側に流れる電流情報を、それぞれ発光デバイス、光ファイバー、受光デバイスからなる信号伝達手段を利用して帰還するように構成されているので、従来のように抵抗分割による分圧出力を帰還させる場合のように、放電ノイズが重畳された電圧ラインによるノイズの輻射を極端に低減させることができる。すなわちノイズの発生源である昇圧トランスの二次側からのアイソレーションを十分にとることが可能となる。
【００２３】
また、抵抗分割による分圧出力を帰還させる従来のもののように、分圧出力の基準電位としてのグランドを昇圧トランスの二次側に設ける必要もないので、前記二次側をフローティング状態にすることが可能である。これにより、前記したアイソレーションの効果と共にこの種のワイヤボンダーにおける特有の高レベルのノイズの影響を相乗的に低減させることができる。
【００２４】
さらに、二次側電圧情報の伝達手段として、昇圧トランスの二次側端子間に抵抗素子と発光デバイスによる直列回路が形成されているので、発光デバイスは昇圧トランスの二次側に発生する高電圧から保護されると共に、発光デバイスのスレッショルドレベル付近の動作を避けた直線領域において光変換動作がなされるように作用する。したがって、放電開始の初期段階においては、直線的な帰還動作による定電圧駆動がなされ、確実な放電開始動作を実現させることができる。
【００２５】
一方、昇圧トランスの二次側に例えばショートなどの障害が生じている場合には、二次側に流れる電流情報が同様に光ファイバーを介して帰還されるので、二次側出力は前記した定電圧駆動の作用により無理に昇圧されることはなく、装置の安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明にかかるボール形成装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図３はその全体構成をブロック図によって示したものであり、符号１１はスタート信号の入力端子を示している。すなわち、この実施の形態においては前記スタート信号が入力される度に、回路が起動してスパークにより１つのイニシャルボールを形成させるように動作する。
【００２７】
符号１２は第１スイッチング手段としてのモノマルチ（ワンショットマルチバイブレータ）を示しており、前記スタート信号はこのモノマルチ１２のトリガー入力端子に入力されるように構成されている。前記モノマルチ１２は周知のとおり、スタート信号を受けて第１状態から第２状態に変化（すなわち反転動作）する。その反転出力（第２状態の出力）はポテンションメータＶＲ１に印加され、当該ポテンションメータＶＲ１によりレベル調整された出力は、加算回路１４を介して負帰還増幅器を構成するオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に供給されるように構成されている。
【００２８】
前記オペアンプＯＰ１の出力端子と反転入力端子との間には、帰還抵抗Ｒ１が接続されると共に、この反転入力端子には後述する受光デバイスとしてのフォトトランジスタからの帰還信号が印加されて、オペアンプＯＰ１は非反転型の負帰還増幅器を構成している。前記オペアンプＯＰ１の出力端子は符号ＴＲ１で示すパワーＦＥＴのゲートに接続されており、このパワーＦＥＴのソースは回路の基準電位点（グランド）に接続されている。
【００２９】
一方、前記パワーＦＥＴのドレインは、昇圧トランス、すなわちステップアップ型パルストランスＴ１の一次側巻線における一端部に接続されている。また前記パルストランスＴ１の一次側巻線における他端部には、動作電源＋Ｖｃｃが供給されるように構成されている。
【００３０】
前記パルストランスＴ１の二次側端子間には、抵抗素子Ｒ２と発光デバイスとしてのＬＥＤ（Ｌ１）の直列回路が接続されている。すなわち、前記ＬＥＤ（Ｌ１）は、後で詳細に説明するとおり、パルストランスＴ１の二次側の電圧に依存してその光出力が発生するように作用する。
【００３１】
そして、前記ＬＥＤによる光出力は、光ファイバー１５に供給されるように構成されており、この光ファイバー１５を介したＬＥＤによる光出力は、受光デバイスとしてのフォトトランジスタＰＴ１により受光されるように構成されている。
【００３２】
前記フォトトランジスタＰＴ１は、コレクタが動作電源＋Ｖｃｃに直結され、エミッタに接続された抵抗素子Ｒ３の他端がグランドに接続されてエミッタフォロアを構成している。そして、フォトトランジスタＰＴ１のエミッタに一端が接続された帰還抵抗Ｒ４の他端は、前記オペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続されている。
【００３３】
すなわち、前記ＬＥＤ（Ｌ１）、光ファイバー１５、フォトトランジスタＰＴ１は、パルストランスＴ１の二次側電圧情報の伝達手段を構成しており、この二次側電圧情報の伝達手段を、前記オペアンプＯＰ１の負帰還ループとして利用することで、後でその作用を説明するとおり、放電開始電圧制御手段を構成している。
【００３４】
一方、前記パルストランスＴ１の二次側端子間には、図１に基づいて説明したキャピラリ１に挿通されたワイヤ２と、このワイヤ２の先端部に対峙するトーチロッド３からなる放電ギャップＧＡＰを含むようにして、この放電ギャップＧＡＰと直列に発光デバイスとしてのＬＥＤ（Ｌ２）が接続されている。すなわち、前記ＬＥＤ（Ｌ２）は、後で詳細に説明するとおり、パルストランスＴ１の二次側に流れる電流に依存してその光出力を発生するように作用する。
【００３５】
前記ＬＥＤ（Ｌ２）による光出力は、光ファイバー１６に供給されるように構成されており、この光ファイバー１６を介したＬＥＤ（Ｌ２）による光出力は、受光デバイスとしてのフォトトランジスタＰＴ２により受光されるように構成されている。
【００３６】
前記フォトトランジスタＰＴ２は、コレクタが動作電源＋Ｖｃｃに直結され、エミッタに接続された抵抗素子Ｒ５の他端がグランドに接続されてエミッタフォロアを構成している。そして、フォトトランジスタＰＴ２のエミッタに一端が接続された帰還抵抗Ｒ６の他端は、前記オペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続されている。
【００３７】
すなわち、前記ＬＥＤ（Ｌ２）、光ファイバー１６、フォトトランジスタＰＴ２は、パルストランスＴ１の二次側電流情報の伝達手段を構成しており、この二次側電流情報の伝達手段を、前記オペアンプＯＰ１の負帰還ループとして利用することで、後でその作用を説明するとおり、放電電流制御手段を構成している。
【００３８】
前記二次側電流情報の伝達手段を構成するフォトトランジスタＰＴ２のエミッタ出力は、抵抗素子Ｒ７とコンデンサＣ１からなる積分回路に供給されている。そして積分回路を介した直流成分は、コンパレータＣＰ１の非反転入力端に供給されるように構成されている。またコンパレータＣＰ１の反転入力端には、Ｅ１として示したロジック動作電源が基準電圧として供給されるように構成されている。
【００３９】
すなわち、前記コンパレータＣＰ１は前記基準電圧よりもレベルの高い直流出力が非反転入力端に供給された場合に出力を発生し、このコンパレータ出力は前記した第１スイッチング手段としてのモノマルチ１２のリセット端子に供給されるように構成されている。また、前記コンパレータ出力は第２スイッチング手段としてのモノマルチ１３に対して、トリガー入力として印加されるように構成されている。
【００４０】
前記モノマルチ１３は周知のとおり、すでに説明したモノマルチ１２と同様にトリガー信号を受けて第１状態から第２状態に変化（すなわち反転動作）する。その反転出力（第２状態の出力）はポテンションメータＶＲ２に印加され、当該ポテンションメータＶＲ２によりレベル調整された出力は、加算回路１４を介して負帰還増幅器を構成するオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に供給されるように構成されている。
【００４１】
以上説明した図３に示す回路構成についての作用を、図４に示したタイミングチャートと共に説明する。図４に（ａ）〜（ｆ）で示した各信号波形は、図３においてそれぞれ同一の符号で示した各部における動作波形に対応するものである。まず、図４（ａ）に示すスタート信号が入力端子１１に入力されると、このスタート信号の立上がり動作を受けて、モノマルチ１２は図４（ｂ）に示すようにセット状態になされる。
【００４２】
前記したセット状態におけるモノマルチ１２の出力は、第１のポテンションメータＶＲ１および加算回路１４を介して、前記したオペアンプＯＰ１にオープン電圧として供給される。この時の電圧波形が図４（ｃ）に示されている。すなわち、前記ポテンションメータＶＲ１は、回路の起動初期においてオペアンプＯＰ１に印加する前記オープン電圧を設定する機能を果たす。
【００４３】
前記オペアンプＯＰ１は、図４（ｃ）に示す信号を受けて、パワーＦＥＴ（ＴＲ１）のゲート電圧を制御し、パワーＦＥＴに瞬時に流す電流量、すなわちパルストランスＴ１の一次側巻線に供給される電流量が制御される。前記したパルス電流の入力により、パルストランスＴ１の二次側には昇圧電圧が発生する。この時の二次側端子間電圧は、一例として６ＫＶ程度になされる。
【００４４】
パルストランスＴ１の二次側端子間には、前記したとおり抵抗素子Ｒ２とＬＥＤ（Ｌ１）の直列回路が接続されており、この実施の形態においては前記抵抗素子Ｒ２として、数百ＫΩ程度のものが使用されている。それ故、前記ＬＥＤ（Ｌ１）には数十ｍＡ程度の電流が供給され、これによるＬＥＤの光出力が光ファイバー１５を介してフォトトランジスタＰＴ１に伝達される。そして、フォトトランジスタＰＴ１によるエミッタ出力は、帰還抵抗Ｒ４を介してオペアンプＯＰ１に対する負帰還信号として供給される。
【００４５】
すなわち、前記した負帰還動作によりパルストランスＴ１の二次側に発生する初期電圧は、前記ポテンションメータＶＲ１に設定したレベルに依存されることになる。この場合、パルストランスＴ１の二次側に接続されたＬＥＤ（Ｌ１）は、抵抗値が高い抵抗素子Ｒ２と直列に接続されており、したがってＬＥＤは定電流駆動され、直線的発光動作領域におかれると共にパルストランスＴ１の二次側に発生する高電圧から保護される。これにより、ＬＥＤのスレッショルドレベル付近の動作を避けた直線領域において光変換動作がなされるように作用する。
【００４６】
したがって、放電開始の初期段階においては、トランスＴ１の二次側電圧は直線的な帰還動作による定電圧駆動がなされ、確実な放電開始動作を実現させることができる。すなわち、ＬＥＤ（Ｌ１）、光ファイバー１５、フォトトランジスタＰＴ１を含む二次側電圧情報の伝達手段を、前記オペアンプＯＰ１の負帰還ループとして利用することで、前記した作用を呈する放電開始電圧制御手段を構成している。
【００４７】
前記した作用により放電ギャップＧＡＰにおいて放電が開始されると、トランスＴ１の二次側に放電電流がＬＥＤ（Ｌ２）を介して流れ、これによるＬＥＤ（Ｌ２）の光出力が光ファイバー１６を介してフォトトランジスタＰＴ２に伝達される。そして、フォトトランジスタＰＴ２によるエミッタ出力は、抵抗素子Ｒ７とコンデンサＣ１からなる積分回路を介してコンパレータＣＰ１に供給される。
【００４８】
前記コンパレータＣＰ１に供給される電圧波形の様子を図４（ｄ）に示している。前記放電ギャップＧＡＰにおける放電開始直後においては、電流値が瞬時にして大幅に変化するノイズ成分が重畳された放電電流になるものの、前記積分回路はこれを除去し、図４（ｄ）に示した直流成分をコンパレータＣＰ１に供給するように作用する。これによりコンパレータＣＰ１は図４（ｄ）にＶｃｆで示した電圧レベルにおいて反転動作する。したがって、前記した積分回路を備えることにより、前記Ｖｃｆ付近でコンパレータＣＰ１が反転および非反転を繰り返すような不安定な動作を避けることができる。
【００４９】
前記コンパレータＣＰ１より得られる図４（ｅ）に示す信号波形の立上がり電圧を受けて、モノマルチ１２はリセットされ、またモノマルチ１３はセット状態になされる。これによりモノマルチ１２からの出力は断たれ、モノマルチ１３からの図４（ｆ）に示すセット出力が、第２のポテンションメータＶＲ２および加算回路１４を介して負帰還増幅器を構成するオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に供給される。
【００５０】
これにより、前記オペアンプＯＰ１の非反転入力端子には、前記ポテンションメータＶＲ２で設定したレベルの電圧値が供給されることになる。この時、前記した放電ギャップＧＡＰにおいて持続的に放電が開始されるので、トランスＴ１の二次側電圧は低下し、したがって、フォトトランジスタＰＴ１のエミッタに生ずる信号電圧は低下する。
【００５１】
これに代わって、フォトトランジスタＰＴ２のエミッタに生ずる信号電圧、すなわちトランスＴ１の二次側電流に対応した信号電圧が、負帰還抵抗Ｒ６を介して前記オペアンプＯＰ１に負帰還電圧として供給される。したがって、前記した負帰還ループは放電電流制御手段を構成することになり、この状態において放電ギャップＧＡＰに流れる電流は、ポテンションメータＶＲ２で設定した電圧値に依存して、定電流駆動されることになる。
【００５２】
すなわち、前記したコンパレータＣＰ１およびモノマルチ１２および１３の組み合わせは、前記した放電開始電圧制御手段による制御動作から、前記した放電電流制御手段による制御動作に切り換える切り換え制御手段を構成することになる。
【００５３】
そして、モノマルチ１３において決められ時定数にしたがって、放電ギャップＧＡＰに流れる電流は定電流駆動され、この定電流駆動される電流値とモノマルチ１３において決められセット時間の積に対応した放電エネルギーにより、イニシャルボールが形成されることになる。
【００５４】
なお、前記した構成によると、例えば放電開始電圧の印加が開始される初期状態において、昇圧トランスの二次側に例えばショートなどの障害が生じた場合には、二次側に流れる電流情報が光ファイバー１６を介して帰還され、これがオペアンプＯＰ１の反転入力端子に供給される。したがって、二次側出力は初期段階の定電圧駆動の作用により無理に昇圧されることはなく、自動的に定電流駆動に切り換えられることになり、装置の安全性を確保することができる。
【００５５】
そして、この発明に斯かるボール形成装置によると、昇圧トランスの二次側端子間の電圧情報および二次側に流れる電流情報を、それぞれ発光デバイス、光ファイバー、受光デバイスからなる信号伝達手段を利用して帰還するように構成されているので、ノイズの発生源である昇圧トランスの二次側からのアイソレーションを十分にとることができる。
【００５６】
また前記した構成によると、例えば抵抗分割により二次側から帰還信号を得る必要もないので、抵抗分割による帰還信号を得るために基準電位点を二次側に設ける必要はなく、これにより高レベルのノイズの影響を相乗的に低減させることができるなど、前記した発明の効果の欄に記載した独自の作用効果をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ワイヤボンダーにおいてイニシャルボールを形成する様子を示した模式図である。
【図２】イニシャルボールが形成された後においてなされるボンディングステップの一部を説明する模式図である。
【図３】この発明にかかるボール形成装置の構成例を示したブロック図である。
【図４】図３に示すボール形成装置における各部の信号波形を示したタイミング図である。
【符号の説明】
【００５８】
１              キャピラリ
２              ワイヤ
２Ｂ            イニシャルボール
３              トーチロッド（放電電極）
６              ボンディングテーブル
７              ボンディングリード
８              半導体チップ
９              ボンディングパッド
１１            入力端子
１２，１３      モノマルチ（第１、第２スイッチング手段）
１４            加算回路
１５，１６      光ファイバー
ＣＰ１          コンパレータ
ＧＡＰ          放電ギャップ
Ｌ１，Ｌ２      ＬＥＤ（発光デバイス）
ＯＰ１          オペアンプ（負帰還増幅器）
ＰＴ１，ＰＴ２  フォトトランジスタ（受光デバイス）
Ｔ１            パルストランス（昇圧トランス）
ＶＲ１，ＶＲ２  ポテンションメータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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