Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschmelzen von Kontaktkügelchen an Anschlussdrähte insbesondere für Halbleitervorrichtungen, wobei das Ende eines Anschlussdrahtes in einem elektrischen Lichtbogen zu einer Kugel geschmolzen wird, sowie ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens.
In der Halbleitertechnik werden die dünnen Anschlussdrähte die für sperrschichtfreie Kontakte üblicherweise aus Gold bestehen, an den Halbleitervorrichtungen befestigt, indem an den Anschlussdraht zunächst ein Kontaktkügelchen angeschmolzen und das Kontaktkügelchen dann auf das betreffende Gebiet der Halbleitervorrichtung auflegiert wird. Die Kontaktierung der Halbleitervorrichtungen erfolgt automatisch in Einrichtungen, in denen der von einer Vorrats rolle abgenommene Anschlussdraht durch eine Düse geführt ist und die Düse taktweise sich wiederholende Bewegungen für das Anschmelzen eines Kontaktkügelchens und zum Andrücken desselben an die von einer Fördervorrichtung zugeführte und genau positionierte Halbleitervorrichtung ausführt.
Hierbei erfolgt bei einem bekannten Verfahren das Anschmelzen von Kontaktkügelchen an den Anschlussdraht mittels einer Wasserstoff-Stichflamme, die im Takt quer über den durch die Düse geführten Anschlussdraht hinwegbewegt wird.
Obgleich die Verwendung von Wasserstoff-Flammen in der Fertigungstechnik wegen der erforderlichen Schutzmassnahmen ziemlich umständlich ist, haben sich solche Abflammgeräte im allgemeinen gut bewahrt, da mit einer stets gleichen und ungestörten Stichflamme Kontaktkügelchen praktisch gleicher Grösse und kompakter Konsistenz erhalten werden, die sich gut an den Halbleitervorrichtungen befestigen lassen. Abgesehen von dem für die Erhaltung solcher Stichflammen u. U. nicht unerheblichen Aufwand ist bei einem solchen Abflammen vor allem die verhältnismässig geringe Geschwindigkeit nachteilig. Mit den bekannten Abflammgeräten dieser Art lassen sich kaum mehr als ca. 400 Anschlüsse je Stunde herstellen.
Eine wesentlich grössere Arbeitsgeschwindigkeit für z. B.
B00 und mehr Anschlüsse je Stunde lässt sich mit vergleichsweise geringem Aufwand erreichen, wenn die Kontaktkügelchen an den Anschlussdraht elektrisch angeschmolzen werden, indem für jedes Kontaktkügelchen der Anschlussdraht in einem durch Entladung eines Kondensators über eine zwischen dem Anschlussdraht und einer Gegenelektrode vorgegebene Gasstrecke erhaltenen Lichtbogen abgeschmolzen wird, wobei der Kondensator wegen der erforderlichen kontaktfreien Zündung der Entladung auf Hochspannung von einigen z. B. 10 kV aufzuladen ist. Bei einem solchen einfachen Lichtbogen-Abschmelzverfahren kommen jedoch leicht fehlerhafte Drahtanschlüsse an den Halbleitervorrichtungen und durch Verstopfen der Düse bedingte Betriebsstörungen vor, was wie sich gezeigt hat, auf eine poröse Struktur der Schmelzkugel bzw. auf Verschweissen von Draht und Düse zurückzuführen ist.
Die Erfindung bezweckt, diese Mängel des an sich gegenüber dem üblichen Abflammverfahren mit einer Wasserstoff-Stichflamme vorteilhaften elektrischen Lichtbogen-Abschmelzverfahrens mit Kondensatorentladungen zu beheben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verjahren zum Anschmelzen von Kontaktkügelchen an An Ichlussdrähte mittels eines Lichtbogens anzugeben, mit dem, wie bei dem bekannten Abflammverfahren mit Wasserstoff Stichflamme, Kontaktkügelchen gleicher Grösse und kompak :er Konsistenz erzielt werden, sowie ein Gerät zur Durchfüh ung des Verfahrens zu schaffen, das mit geringem Aufwand Xin automatisches Abschmelzen eines Drahtes nach Mass Jabe von Taktsignalen ermöglicht.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Anschmelzen von Kontaktkügelchen an Anschlussdrähte ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Schmelzen am Anschlussdraht ein Gleichstrom-Lichtbogen erzeugt wird, wobei der Lichtbogenstrom auf eine bestimmte Stromstärke stabilisiert sowie die Lichtbogen-Brenndauer auf eine bestimmte Zeitspanne beschränkt wird.
Das Gerät zur Durchführung des Verfahrens enthält einen durch eine Ladevorrichtung auf Hochspannung aufgela- denen Speicherkondensator, in dessen Entladekreis die zwischen dem Anschlussdraht und einer Gegenelektrode vorgesehene Lichtbogenstrecke angeordnet ist, und zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass in den Entladekreis des Speicherkondensators in Reihe mit der Lichtbogenstrecke eine Elektronenröhre in Gitterbasisschaltung und ein Stromstabilisator geschaltet sind und zum Zünden und Löschen des Lichtbogens eine auf Taktsignale ansprechende Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, durch die der Widerstand des Entladekreises zum Zünden des Lichtbogens auf einen niedrigen und zum Löschen des Lichtbogens auf einen hohen Widerstandswert eingestellt wird.
Der Stromstabilisator kann einen als Stromquelle wirkenden Transistor enthalten, dessen Kollektor-Emitter-Strecke an die Kathode der Elektronenröhre angeschlossen und der durch die von einem Zeitgeber gesteuerte Umschaltvorrichtung ein- und ausschaltbar ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Aufbauschema für eine Einrichtung zum automatischen Anschmelzen von Kontaktkügelchen an einen Anschlussdraht mittels Lichtbogen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild für ein Gerät zur Erzeugung stromstabilisierter Lichtbögen mittels Kondensatorentladungen und
Fig. 3 ein Schaltbild für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gerätes der Fig. 2.
Zum automatischen Befestigen von Anschlussdrähten 3 (Fig. 1) an Elektrodengebieten von Halbleitervorrichtungen, z. B. Transistoren, werden die Halbleitervorrichtungen 2 auf einer Transportvorrichtung 1 taktweise in genauer Positionierung unter einer Düse 4 vorbeigeführt, mit der der Anschlussdraht von einer Vorratsrolle 5 abgenommen wird. In einer oberen Position der Düse 4 wird an das aus ihr herausragende Drahtende ein Kontaktkügelchen 6 angeschmolzen.
Hierauf wird die Düse 4 in eine untere Position gebracht, in der sie das Kontaktkügelchen 6 an das betreffende Elektrodengebiet der unter ihr befindlichen Halbleitervorrichtung 2 andrückt. Nach dem Anschmelzen des Kontaktkügelchens wird die Düse 4 wieder nach oben bewegt, wobei der angeheftete Anschlussdraht 3 üblicherweise beim Fortbewegen der Halbleitervorrichtung an einer auf dieser angeordneten Zuführung befestigt und dann abgerissen wird.
Zum Anschmelzen des Kontaktkügelchens 6 wird zwischen dem über die Düse 4 geerdeten Anschlussdraht 3 und einer Gegenelektrode 7 kontaktlos mittels einer Gasentladung durch die Gas- oder Funkenstrecke 8 ein Gleichstrom-Lichtbogen gezündet und während einer bestimmten Zeitspanne mit einem auf einen bestimmten Wert stabilisierten Lichtbogenstrom aufrechterhalten, wie dies in dem in Fig. 1 eingezeichneten Diagramm, in welchem der Lichtbogenstrom 1 in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen ist, angedeutet ist. Die Stromzeit und Stromstärke des Lichtbogens ist im wesentlichen durch das Material und die Stärke des Anschlussdrahtes sowie die Grösse des Kontaktkügelchens 6 bestimmt.
Zum Abschmelzen der üblichen Gold-Anschlussdrähte betragt beispielsweise der Lichtbogenstrom 1 bis 2 mA und die Stromzeit 50 bis 200 msec, wobei an die Gegenelektrode 7 und den Anschlussdraht 3 die Hochspannung von z. B. 10 kV so angelegt ist, dass die Gegenelektrode 7 die Anode mit der höheren Temperatur ist. Damit die Bewegung der Düse 4 durch die Gegenelektrode 7 bei einer verhältnismässig kurzen Funkenstrecke 8 von nur wenigen mm nicht behindert ist, wird die Gegenelektrode 7 als Pendel- oder Nickarm 13 ausgebildet. Der Lichtbogen wird gezündet, wenn die Spitze der Gegenelektrode 7 beim Schwenken des Pendelarmes dem Anschlussdraht 3 nahe kommt. Fühlerausführungen und Schaltungsanordnungen zur Gewinnung solcher positionsab.
hängiger Signale sind bekannt. Die Schaltungsanordnung zur Energieversorgung des stromstabilisierten Lichtbogens und zur zeitlichen Steuerung desselben sind in dem Lichtbogenge rät 9 zusammengefasst.
Fig. 2 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die wesentli chen Baueinheiten des Lichtbogengerätes 9. Ein Speicherkon.
densator C wird ständig von einer Ladevorrichtung 10, z. B.
einem Sperrschwinger auf Hochspannung von z. B. 10 kV aufgeladen. In den Entladekreis des Kondensators C sind in
Reihe geschaltet: ein Dämpfungswiderstand Rt, die zwischen der Gegenelektrode 7 und dem Anschlussdraht 3 vorgesehene Gasstrecke 8, eine Elektronenröhre V in Gitterbasisschaltung und zur Stabilisierung des Anodenstromes der
Röhre V eine gesteuerte Stromquelle 11. An der Gegenelek trode 7 liegt positives Potential und die mit dem Anschlussdraht 3 verbundene Anode A der Röhre V ist geerdet. Die Stromquelle 11 wird von einem Zeitgeber 12 ein- und ausgeschaltet, der seinerseits durch die über den Pendelarm 13 erhaltenen Befehlssignale ausgelöst wird. Ein solches Gerät kann auf verschiedene Weise realisiert werden.
Ein Schaltbild für eine bevorzugte Ausführungsvariante, die sich zur Fertigung mit gedruckten Schaltungen eignet, ist in Fig. 3 wiedergegeben.
Wie Fig. 3 zeigt, weist das Gerät als Ladevorrichtung 10 für den Speicherkondensator einen Sperrschwinger, für die Betriebsspannung einen Niederspannungsgenerator 14 und einen über den Pendelarm 13 gesteuerten Zeitgeber 12 auf, die im wesentlichen auf einer ersten Leiterplatte 15 zusammengefasst sind und von herkömmlicher Bauart sein können.
Die weiteren Schaltungsteile sind auf einer zweiten Leiterplatte 16 angeordnet, die mit einem Steckanschluss 17 zum Anschliessen der Gegenelektrode 7 über den Dämpfungswiderstand R1 ausgerüstet ist. Der Speicherkondensator Ct ist über eine Diode Dl an die Anschlussklemmen 18, 19 der Ladevorrichtung 10 angeschlossen. Die positive Elektrode des Speicherkondensators C, ist mit dem Steckanschluss 17 verbunden und an die negative Elektrode des Speicherkondensators C ist eine Sammelleitung 20 angeschlossen. Die über die Anschlussklemmen 21, 22 vom Niederspannungsgenerator 14 erhaltene Betriebsspannung wird in einem Gleichrichter G1, dessen negativer Gleichspannungsausgang an die Sammelleitung 20 angeschlossen ist, gleichgerichtet und durch einen Kondensator C2 geglättet.
Die Anode A der Elektronenröhre V liegt an der geerdeten Hülse des Steckanschlusses 17, ihr Gitter G an der an den positiven Gleichspannungsausgang des Gleichrichters G1 angeschlossenen Leitung 23 und ihr Heizstrom ist mittels einer üblichen Stromstabilisierungsschaltung, bestehend aus dem Transistor TH, dem einstellbaren Emitterwiderstand RH und dem die Zenerdiode ZH und den Widerstand R3 umfassenden Basis Spannungsteiler, stabilisiert Die gesteuerte Stromquelle 11 besteht hier aus dem npn-Transistor TK, dessen Kollektor an der Kathode K der Elektronenröhre V angeschlossen und dessen Emitter durch einen Festwiderstand R6 und einen regelbaren Widerstand RK mit dem negative Hochspannung führenden Leiter 20 verbunden ist. Die Basis des Transistors TK ist an den aus dem Widerstand R4 und der Zenerdiode ZK bestehenden und an Betriebsspannung liegenden Spannungsteiler angeschlossen.
Der Transistor TK ist somit ebenfalls in der üblichen Stromstabilisierungsschaltung geschaltet, wobei der Ausgangsstromwert an dem regelbaren Widerstand RK eingestellt werden kann. Zum Ein- und Ausschalten der gesteuerten Stromquelle 11, d. h. zum Ein- und Ausschalten des Transistors TK ist hier eine elektronische Schaltvorrichtung bestehend aus dem photoelektrischen Schaltelement 24 mit z. B. einer Galliumarsenid-Diode Dp und einem npn-Phototransistor Tp und aus dem Schalttransistor Ts. Die Galliumarsenid-Diode Dp erhält über die Anschlussklemmen 25, 26 Erregungsspannung vom Zeitgeber 12. Der Kollektor des Phototransistors Tp ist mit der Basis des Schalttransistors Ts und über einen Widerstand R5 mit dem positive Betriebsspannung führenden Leiter 23 verbunden.
Die Kollektor-Emitterstrecke des Schalttransistors Ts ist der Zenerdiode ZK parallel geschaltet, so dass der (Stell-) Transistor TK immer dann leitend ist, wenn infolge eines vom Zeitgeber 12 abgegebenen Signals der Schalttransistor Ts durch den leitenden Phototransistor Tp gesperrt ist. Die den Anschlussdraht 3 enthaltende Düse 4 ist geerdet und demzufolge über Masse und die geerdete Hülse des Steckanschlusses 17 mit der Anode A der Elektronenröhre V verbunden.
Zur Sicherheit kann zwischen Anode A und dem positive Hochspannung führenden Steckanschluss 17 eine Sicherheitsfunkenstrecke vorgesehen sein.
Das gegenüber dem Potential der negativen Klemme der Hochspannungsquelle positive Potential des Gitters der Elektronenröhre V ist fest vorgegeben. Die Gitter-Kathoden Spannung ist durch den Spannungsabfall an der Kollektor Emitter-Strecke des Transistors TK und den Widerständen R6 und RK abhängig. Bei gesperrtem Transistor TK fliesst der Reststrom des Transistors TK und zufolge dessen hohen Widerstandes ist die Gitter-Kathoden-Spannung negativ.
Wegen des hohen Widerstandes im Entladungskreis kann sich kein Lichtbogen in der Gasstrecke 8 entwickeln. Wird durch eine Signalspannung des Zeitgebers 12 der Transistor TK leitend geschaltet, so wird mit negativer werdendem Kathodenpotential die Gitter-Kathoden-Spannung positiver und wegen des nun wesentlich geringeren Widerstandes im Entladungskreis setzt in der Gasstrecke 8 der Lichtbogen ein. Mit steigendem Lichtbogenstrom nimmt die an den Widerständen R6 und RK auftretende Spannung zu und demzufolge neh- men die Basis-Emitter-Spannung bei dem Transistor TK sowie die Gitter-Kathoden-Spannung bei der Elektronenröhre ab. Der Lichtbogenstrom wird auf diese Weise auf den am Widerstand RK eingestellten Stromwert stabilisiert.
Schaltet der Zeitgeber 12 dann nach Ablauf der eingestellten Zeitspanne die Signalspannung ab, so wird mit dem schlagartig sperrenden Transistor TK der Widerstand im Entladungskreis plötzlich so hoch, dass auch der Lichtbogen erlischt. Wie sich in der Praxis gezeigt hat, sind bei diesem verhältnismässig einfachen Gerät die eingestellten Betriebsdaten auch für längere Zeiten so konstant, dass stets Kontaktkü gelchen kompakter Konsistenz und gleicher Grösse erhalten werden.
The invention relates to a method for melting contact balls onto connecting wires, in particular for semiconductor devices, the end of a connecting wire being melted into a ball in an electric arc, and to a device for carrying out the method.
In semiconductor technology, the thin connecting wires, which are usually made of gold for contacts without a barrier layer, are attached to the semiconductor devices by first melting a contact ball onto the connecting wire and then alloying the contact ball onto the relevant area of the semiconductor device. The contacting of the semiconductor devices takes place automatically in devices in which the connecting wire removed from a supply roll is passed through a nozzle and the nozzle executes cyclical repetitive movements for melting a contact ball and for pressing it against the precisely positioned semiconductor device supplied by a conveyor device .
In a known method, contact balls are melted onto the connecting wire by means of a hydrogen jet flame, which is moved in a cycle across the connecting wire passed through the nozzle.
Although the use of hydrogen flames in manufacturing technology is rather cumbersome because of the necessary protective measures, such flame scarfing devices have generally proven to be good, since with an always the same and undisturbed jet flame contact spheres of practically the same size and compact consistency are obtained, which fit well with the Have semiconductor devices attached. Apart from that for the maintenance of such flashes u. U. not inconsiderable effort is particularly disadvantageous in such a flaming the relatively low speed. With the known scarfing devices of this type, hardly more than approx. 400 connections per hour can be made.
A much higher working speed for z. B.
B00 and more connections per hour can be achieved with comparatively little effort if the contact balls are electrically fused to the connection wire by melting the connection wire for each contact ball in an arc obtained by discharging a capacitor over a gas path between the connection wire and a counter electrode , the capacitor because of the required non-contact ignition of the discharge to high voltage of some z. B. 10 kV is to be charged. In such a simple arc melting process, however, faulty wire connections to the semiconductor devices and malfunctions caused by clogging of the nozzle easily occur, which has been shown to be due to a porous structure of the melting ball or to welding of the wire and the nozzle.
The aim of the invention is to remedy these deficiencies in the electrical arc melting process with capacitor discharges, which is advantageous per se compared to the conventional flame process with a hydrogen jet flame.
The invention is therefore based on the object of specifying a period of time for melting contact balls on connection wires by means of an arc, with which, as in the known flame method with a hydrogen jet flame, contact balls of the same size and compact consistency are achieved, as well as a device for implementation to create the method that allows automatic melting of a wire to measure with little effort and clock signals.
The method according to the invention for melting contact balls onto connecting wires is characterized in that a direct current arc is generated for melting on the connecting wire, the arc current being stabilized to a certain current strength and the duration of the arc being limited to a certain period of time.
The device for carrying out the method contains a storage capacitor charged to high voltage by a charging device, in whose discharge circuit the arc path provided between the connecting wire and a counter electrode is arranged, and is characterized according to the invention in that in the discharge circuit of the storage capacitor in series with the Arc gap, an electron tube in a grid basis circuit and a current stabilizer are connected and a switching device responding to clock signals is provided for igniting and extinguishing the arc, through which the resistance of the discharge circuit is set to a low resistance value to ignite the arc and to a high resistance value to extinguish the arc.
The current stabilizer can contain a transistor acting as a current source, the collector-emitter path of which is connected to the cathode of the electron tube and which can be switched on and off by the switching device controlled by a timer.
In the following the invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawing. Show it:
1 shows a structural diagram for a device for automatically melting contact balls onto a connecting wire by means of an arc,
2 shows a block diagram for a device for generating current-stabilized arcs by means of capacitor discharges and
FIG. 3 shows a circuit diagram for a preferred exemplary embodiment of the device from FIG. 2.
For automatically attaching lead wires 3 (Fig. 1) to electrode areas of semiconductor devices, e.g. B. transistors, the semiconductor devices 2 are cycled past on a transport device 1 in precise positioning under a nozzle 4 with which the connecting wire is removed from a supply roll 5. In an upper position of the nozzle 4, a contact ball 6 is fused onto the wire end protruding from it.
The nozzle 4 is then brought into a lower position in which it presses the contact ball 6 against the relevant electrode area of the semiconductor device 2 located below it. After the contact ball has melted, the nozzle 4 is moved upwards again, the attached connecting wire 3 usually being attached to a feed arranged on the semiconductor device when it is moved forward and then being torn off.
In order to melt the contact ball 6, a direct current arc is ignited without contact by means of a gas discharge through the gas or spark gap 8 between the connection wire 3, which is earthed via the nozzle 4, and a counter electrode 7 and is maintained for a certain period of time with an arc current stabilized at a certain value. as indicated in the diagram drawn in FIG. 1, in which the arc current 1 is plotted as a function of the time t. The current time and current strength of the arc is essentially determined by the material and strength of the connecting wire and the size of the contact ball 6.
To melt the usual gold connecting wires, for example, the arc current is 1 to 2 mA and the current time is 50 to 200 msec. The high voltage of z. B. 10 kV is applied so that the counter electrode 7 is the anode with the higher temperature. So that the movement of the nozzle 4 is not hindered by the counter electrode 7 with a relatively short spark gap 8 of only a few mm, the counter electrode 7 is designed as a pendulum or pitch arm 13. The arc is ignited when the tip of the counter electrode 7 comes close to the connecting wire 3 when the pendulum arm is pivoted. Sensor designs and circuit arrangements for obtaining such positionsab.
pending signals are known. The circuit arrangement for supplying energy to the current-stabilized arc and for timing the same are combined in the Lichtbogenge device 9.
Fig. 2 shows in the form of a block diagram the essential components of the arc device 9. A memory con.
capacitor C is constantly from a charging device 10, z. B.
a blocking oscillator on high voltage of z. B. 10 kV charged. In the discharge circuit of capacitor C are in
Connected in series: a damping resistor Rt, the gas path 8 provided between the counter electrode 7 and the connecting wire 3, an electron tube V in a grid-based circuit and for stabilizing the anode current of the
Tube V is a controlled power source 11. At the opposite electrode 7 is positive potential and the anode A of the tube V connected to the connecting wire 3 is grounded. The current source 11 is switched on and off by a timer 12, which in turn is triggered by the command signals received via the pendulum arm 13. Such a device can be implemented in various ways.
A circuit diagram for a preferred embodiment variant which is suitable for production with printed circuits is shown in FIG.
As Fig. 3 shows, the device has a blocking oscillator as the charging device 10 for the storage capacitor, a low-voltage generator 14 for the operating voltage and a timer 12 controlled by the pendulum arm 13, which are essentially combined on a first printed circuit board 15 and are of conventional design can.
The other circuit parts are arranged on a second printed circuit board 16, which is equipped with a plug connection 17 for connecting the counter electrode 7 via the damping resistor R1. The storage capacitor Ct is connected to the connection terminals 18, 19 of the charging device 10 via a diode D1. The positive electrode of the storage capacitor C is connected to the plug-in connection 17 and a collecting line 20 is connected to the negative electrode of the storage capacitor C. The operating voltage obtained from the low-voltage generator 14 via the connection terminals 21, 22 is rectified in a rectifier G1, the negative DC voltage output of which is connected to the bus line 20, and smoothed by a capacitor C2.
The anode A of the electron tube V is connected to the grounded sleeve of the plug connector 17, its grid G to the line 23 connected to the positive DC voltage output of the rectifier G1 and its heating current is provided by a conventional current stabilization circuit consisting of the transistor TH, the adjustable emitter resistor RH and the Zener diode ZH and the resistor R3 comprising the base voltage divider, stabilized The controlled current source 11 consists of the npn transistor TK, whose collector is connected to the cathode K of the electron tube V and its emitter through a fixed resistor R6 and an adjustable resistor RK with the negative high voltage leading conductor 20 is connected. The base of the transistor TK is connected to the voltage divider consisting of the resistor R4 and the Zener diode ZK and connected to the operating voltage.
The transistor TK is thus also connected in the usual current stabilization circuit, it being possible to set the output current value at the controllable resistor RK. To switch the controlled current source 11 on and off, d. H. for switching the transistor TK on and off, an electronic switching device consisting of the photoelectric switching element 24 with z. B. a gallium arsenide diode Dp and an npn phototransistor Tp and from the switching transistor Ts. The gallium arsenide diode Dp receives via the terminals 25, 26 excitation voltage from the timer 12. The collector of the phototransistor Tp is connected to the base of the switching transistor Ts and over a resistor R5 is connected to the conductor 23 carrying positive operating voltage.
The collector-emitter path of the switching transistor Ts is connected in parallel with the Zener diode ZK, so that the (setting) transistor TK is always conductive when the switching transistor Ts is blocked by the conductive phototransistor Tp as a result of a signal emitted by the timer 12. The nozzle 4 containing the connecting wire 3 is grounded and consequently connected to the anode A of the electron tube V via ground and the grounded sleeve of the plug connection 17.
For safety, a safety spark gap can be provided between the anode A and the plug connection 17 carrying positive high voltage.
The positive potential of the grid of the electron tube V compared to the potential of the negative terminal of the high voltage source is fixed. The grid-cathode voltage is dependent on the voltage drop across the collector-emitter path of the transistor TK and the resistors R6 and RK. When the transistor TK is blocked, the residual current of the transistor TK flows and, as a result of its high resistance, the grid-cathode voltage is negative.
Because of the high resistance in the discharge circuit, no arc can develop in the gas path 8. If the transistor TK is switched on by a signal voltage of the timer 12, the grid-cathode voltage becomes more positive as the cathode potential becomes more negative and, because of the now significantly lower resistance in the discharge circuit, the arc starts in the gas path 8. As the arc current increases, the voltage appearing at resistors R6 and RK increases, and consequently the base-emitter voltage for the transistor TK and the grid-cathode voltage for the electron tube decrease. The arc current is stabilized in this way to the current value set at the resistor RK.
If the timer 12 then switches off the signal voltage after the set period of time has elapsed, the resistance in the discharge circuit suddenly becomes so high with the suddenly blocking transistor TK that the arc is also extinguished. As has been shown in practice, with this relatively simple device, the set operating data are so constant, even for longer periods, that contact balls of compact consistency and the same size are always obtained.