CN104335338B - 氧化防止气体吹出单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氧化防止气体吹出单元，所述氧化防止气体吹出单元具备:中空板状的基体部(20)，其于内部形成有氧化防止气体流路(30)；孔(24)，其以焊针可抽出插入的方式设置于基体部(20)，并与氧化防止气体流路(30)连通；以及多个电极(75a)、(75b)，其埋入于孔(24)附近的基体部(20)的壁(21w)中，将氧化防止气体等离子体化。由此，能在打线接合装置中使接合品质更加提升。

Description

氧化防止气体吹出单元
技术领域
本发明涉及一种安装于打线接合装置的氧化防止气体吹出单元的构造。
背景技术
在打线接合装置中，多数情况下进行球接合，即，通过火花(spark)使自作为接合工具的焊针(capillary)的前端伸出的线尾(wire tail)形成为无空气球(free airball)，并将无空气球于焊针的前端接合于半导体组件、或基板的电极上。
从前，在打线接合中，多使用金线，而现在则使用较廉价且电特性优异的铜线进行接合。然而，铜线与金不同，易氧化，因此于通过火花形成无空气球时，导致于球的表面形成氧化皮膜。此氧化皮膜有时会使球与电极的附着性降低而引起接合不良的情形。因此，提出如下方法：例如于使用铜线进行接合时，在氮气或氩气等惰性气体中形成无空气球，从而抑制无空气球表面发生氧化(例如参照专利文献1)。
另一方面，存在如下问题：存在若接合时的无空气球的表面温度降低则无空气球与电极的接合强度降低、或于形成无空气球时若无空气球的表面温度降低则无空气球会发生异形化(不为圆状)的情形。因此，提出有如下方案：通过将经加热的还原性气体于无空气球形成的前后及无空气球形成中流通于其周边而将无空气球的温度保持得较高，从而确保接合强度(例如参照专利文献2)。
另外，提出有如下方法：在流通经加热的惰性气体的状态下形成无空气球，由此，抑制无空气球表面的氧化，并且将无空气球的温度保持得较高而进行接合(例如参照专利文献3)。
然而，如专利文献2、3所记载的现有技术，在将经加热之惰性气体从气体喷嘴喷出的构造的情况下，为了维持惰性气体环境，必需加大惰性气体的流量。因此，存在如下问题：用于对惰性气体进行加温的加热器也必需为大型，从而接合装置变为大型、或动作变慢，导致不易高速地接合。
另外，提出有如下方法：在使用铜线的打线接合装置，为了确保良好的连接状态，必须使铜的表面以洁净的状态接合于电极。因此，在进行接合前，使等离子体接触于铜线的表面而进行洗净，将附着于线表面的有机杂质除去后，向铜线喷吹还原性气体或稀有气体以抑制线表面的氧化，将洁净表面的线供给至接合工具(例如参照专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007-294975号公报
专利文献2：日本专利特开昭63-164230号公报
专利文献3：日本专利特开昭63-266845号公报
专利文献4：日本专利特表2008-535251号公报
发明内容
[发明所欲解决的问题]
此外，通过火花于线形成无空气球时必须对火炬电极(torch electrode)施加数kV的高放电电压。若施加于火炬电极的放电电压变高，则在火花时会于金属制的火炬电极表面产生构成线的金属、例如铜、银、金等成为细小粒附着于表面的溅镀现象。溅镀现象会导致火炬电极的脏污，而有无法形成良好的无空气球的情形。
另外，在使用铜线的接合中，将铜线在惰性气体环境中形成为无空气球时，虽能抑制表面的氧化覆膜的形成，但有于表面形成若干的氧化覆膜的情形，而有使电极与无空气球的附着性降低，导致接合品质降低的情形。
因此，本发明的目的在于在打线接合装置中使接合品质更加提升。
[解决问题的技术手段]
本发明的氧化防止气体吹出单元，其具备：中空板状的基体部，其于内部形成有氧化防止气体流路；孔，其以焊针可抽出插入的方式设置于基体部，并与氧化防止气体流路连通；以及多个电极，埋入于孔附近的基体部的壁中，将氧化防止气体等离子体化。
在本发明的氧化防止气体吹出单元中，较佳为：多个电极是对向配置的至少一个电极对，电极对是埋入于构成氧化防止气体流路的基体部的壁中
在本发明的氧化防止气体吹出单元中，较佳为：氧化防止气体流路具备向孔的中心吹出氧化防止气体的至少一个吹出口；电极对是埋入于吹出口周缘的基体部的壁中。
在本发明的氧化防止气体吹出单元中，较佳为：进一步具备安装于基体部的外表面、且加热氧化防止气体的加热器；且较佳为：氧化防止气体流路具有：第一流路，设于基体部的安装加热器的外表面附近；以及第二流路，设于第一流路与孔之间，且较第一流路深；电极对是埋入于基体部的构成第二流路的壁中。
在本发明的氧化防止气体吹出单元中，较佳为：氧化防止气体流路具备将氧化防止气体的流动方向至少变更两次的迷宫(labyrinth)；且较佳为：在设置于孔的侧面的贯通孔中配置有火炬电极。
[发明的效果]
本发明能在打线接合装置中使接合品质更加提升。
附图说明
图1是表示安装有本发明的实施方式中的氧化防止气体吹出单元的打线接合装置的立体图。
图2是图1所示的A部的放大立体图。
图3是表示本发明的实施方式中的氧化防止气体吹出单元的构成的立体图。
图4(a)、图4(b)是表示本发明的实施方式中的氧化防止气体吹出单元的氧化防止气体流路与电极的配置的剖面图与俯视图。
图5是示意性地表示本发明的实施方式中的氧化防止气体吹出单元的剖面的说明图。
图6(a)、图6(b)是表示本发明的实施方式中的氧化防止气体吹出单元的其他电极的配置的剖面图与俯视图。
图7是表示安装有本发明的其他实施方式中的氧化防止气体吹出单元的打线接合装置的立体图。
图8是表示本发明的其他实施方式中的氧化防止气体吹出单元的内部构成的立体图。
图9是表示本发明的其他实施方式中的氧化防止气体吹出单元的剖面的立体图。
图10是示意性地表示本发明的其他实施方式中的氧化防止气体吹出单元的剖面的说明图。
图11(a)、图11(b)是表示本发明的其他实施方式中的氧化防止气体吹出单元的剖面的立体图。
图12是表示安装有本发明的其他实施方式中的氧化防止气体吹出单元的打线接合装置的立体图。
图13是示意性地表示本发明的其他实施方式中的氧化防止气体吹出单元的剖面的说明图。
图14是表示本发明的其他实施方式中的氧化防止气体吹出单元的构成的立体图。
图15是表示安装有本发明的其他实施方式中的氧化防止气体吹出单元的打线接合装置的立体图。
图16是示意性地表示本发明的其他实施方式中的氧化防止气体吹出单元的剖面的说明图。
符号说明
11 超声波变幅杆
12 焊针
13 线尾
14 无空气球
20 基体部
21 本体
21a 第一部分
21b 第二部分
21w，221a，221b 壁
22 盖
22a，23a，50a 缺口
23，223 盖板
24，224，224a，224b 孔
24c，224c 中心
25，225 氧化防止气体供给管
26 氧化防止气体供给孔
30，230 氧化防止气体流路
30A 第一流路
30B 第二流路
30a 上游侧流路
30b 下游侧流路
31，33，60 槽
32 山部
34 连接流路
35，36a，36b，37a，37b，38a，38b，232a～232d，235a，235b 突起
39a，39b 阶部
40，231a，231b 凹部
41 底面
42 侧面
45a，45b，45c，245 吹出口
50，250 加热器
50b 发热电阻体
51，251 电极
61 槽型流路
70，270 火炬电极
71，271 贯通孔
75A，75B 电极对
75a，75b 电极
76，276，276a 连接线
77，277，277a 连接线
78，278 直流脉冲电源
85，285 氧化防止气体等离子体区域
85a，85b 氧化防止气体等离子体
100，200 氧化防止气体吹出单元
220 盒体
220a 上半盒体
220b 下半盒体
233a，233b 凸座
234a，234b 前端面
275a，275b 等离子体产生用电极
具体实施方式
以下，一面参照图式一面对本发明的实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式的氧化防止气体吹出单元100具备：中空板状的基体部20，其于内部形成有氧化防止气体流路30；孔24，其以焊针12可抽出插入的方式设置于基体部20，并与氧化防止气体流路30连通；及加热器50，其安装于基体部20的外表面。
如图1所示，基体部20具备：本体21，其表面形成有形成氧化防止气体流路30的槽(在后文进行说明)；较薄的平板状盖22，其安装于本体21上并将形成于本体21的槽的开放端封闭，且与该槽一同形成氧化防止气体流路30。因此，盖22的与本体21相反侧的表面(上面)成为基体部20的外表面。于作为基体部20外表面的盖22的上面安装有与盖22具有相同平面形状的膜状加热器50，且于加热器50上安装有与盖22具有相同平面形状的盖板23。在盖板23露出加热器50的电极51。另外，本体21连接有供给氧化防止气体的氧化防止气体供给管25。
如图2所示，在与氧化防止气体流路30连通的孔24的侧面设置有贯通孔71，且在该贯通孔71中配置有火炬电极70。火炬电极70是通过于与自焊针12的前端伸出的线尾13之间进行放电而使线尾13的前端形成为无空气球14。
在接合动作时，图1所示的焊针12是通过安装于未图示的接合臂的超声波变幅杆(Ultrasonic Horn)11而于上下方向(Z方向)上移动从而将形成于线尾13的前端的无空气球14向半导体晶片或基板的电极推压，从而将线与电极接合(bond)。氧化防止气体吹出单元100是安装于安装有超声波变幅杆11的接合头(未图示)上，且与超声波变幅杆11、焊针12一同于XY方向上移动。氧化防止气体也可为氮气或氩气等惰性气体，例如，也可使用混合有氢等还原性气体的气体。
如图3所示，本体21具备：大致梯形的第一部分21a，其宽度自安装有氧化防止气体供给管25的根部分朝向前端变小；及圆头长方形的第二部分21b，其包含供焊针12贯通的孔24。于第一部分21a的表面设置有弯折且较浅的槽31、及各槽31间的带状山部32。于第一部分21a的根侧的槽31中，设置有与氧化防止气体供给管25连通的氧化防止气体供给孔26。另外，在第二部分21b的外周侧的表面设置有槽33，该槽33具有与槽31连接的直线状部分、及沿着第二部分21b的前端的半圆形状的月牙型部分。如图5所示，于本实施方式中，上游侧流路30a、下游侧流路30b的深度(图3所示的槽31与槽33的深度)同为深度H1。
在第二部分21b的中央形成有较槽31、33深的凹部40。槽33与凹部40是通过连接流路34而连通。如图5所示，凹部40的深度为H2。于凹部40中，设置有多个突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b。如图3、图4(b)所示，突起35是自凹部40的底面41突出，且连接流路34侧为凹部的半圆筒型突起；突起36a、36b是自凹部40的左右的侧面42朝向突起35的侧面分别突出的板型突起；突起37a、37b是于突起35与突起36a、36b之间的各间隙的孔24侧自凹部40的底面41突出的板状突起；突起38a、38b是自凹部40的底面41突出，且沿着孔24的周围彼此相离地设置的圆弧状突起。如图3所示，于突起38a、38b的孔24侧设置有较凹部40的底面41高的阶部39a、39b。
在凹部40的孔24侧的本体21中，设置有较凹部40浅的槽60。槽60的自本体21表面起的深度是如图5所示为深度H3。另外，如图5所示，阶部39a、39b的自本体21表面起的深度也为深度H3。
如图5所示，山部32、各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b的上面、与本体21的安装有盖22的表面为相同高度。另外，如图3所示，盖22是自与本体21外形相同的外形将槽60的部分、及孔24的周围部分以U字型切除的形状，且该U字型缺口22a的圆弧部分的半径略微小于突起38a、38b的孔24侧的圆弧面的半径。因此，如图3所示，若将平板的盖22安装于本体21上，则槽31、33的周围的本体21的表面、山部32的上面、及各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b的上面密接于盖22的底面，且盖22、槽31、33、与山部32构成较浅的第一流路30A。第一流路30A包含：上游侧流路30a，其为形成于本体21的第一部分21a的表面附近的弯曲流路；及下游侧流路30b，其为形成于本体21的第二部分21b的表面附近且接续于直线流路的月牙型流路。另外，盖22、凹部40与各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b构成与孔24连通的第二流路30B。第一流路30A与第二流路30B是通过连接流路34而连通。因此，氧化防止气体流路30是由包含上游侧流路30a与下游侧流路30b的第一流路30A、及第一流路与孔24之间的第二流路30B构成。
如图3所示，第一流路30A的下游侧流路30b的直线状部分是与第二流路30B平行地配置，且下游侧流路30b的月牙型部分是沿着第二流路30B的外周而配置于其与第二部分21b的外表面之间。因此，下游侧流路30b包围第二部分21b的前端侧的第二流路30B的周围。
相当于盖22的U字型缺口22a的区域的孔24的周围与槽60的部分未被盖22覆盖，而处于开放的状态，因此可自盖22的表面侧看到孔24。另外，槽60构成使盖22侧开放的槽型流路61，并构成于超声波变幅杆11下降时超声波变幅杆11不会与本体21碰撞的退避部。
如图3所示，膜状加热器50、盖板23的形状也分别为与盖22相同，并分别具有形状与盖22的U字型的缺口22a相同的缺口50a、23a。因此，若使盖22、加热器50、及盖板23重合于本体21的表面，则各U字型缺口50a、23a也不会覆盖于孔24的周围与槽60的部分，而如图1所示，焊针12可通过各U字型缺口22a、50a、23a的部分而插通于孔24。于本实施方式中，本体21、盖22、及盖板23分别为陶瓷制，且如图3所示，以本体21、盖22、加热器50、及盖板23的顺序重合而烧结形成、或以接着剂组装。
如图3、图4(a)、图4(b)所示，以盖22、槽31及山部32所构成的折返型上游侧流路30a的流路剖面面积是随着朝向下游而变窄，自第一部分21a朝向第二部分21b的最下游的直线状流路的流路剖面面积变得最小。上游侧流路30a的上述直线状的部分是与设置于本体21的第二部分21b的下游侧流路30b的直线状部分相连。关于以盖22、槽33及槽33周围的本体21的表面所构成、且包含直线状部分与月牙型部分的下游侧流路30b的直线状部分，其流路剖面面积于下游侧流路30b中变得最小。下游侧流路30b的月牙型部分的流路剖面面积是随着朝向第二部分21b的前端而变大，且当越过第二部分21b的前端后，流路剖面面积逐渐变窄，且延伸至第二部分21b的与第一部分21a为相反侧的位置。与上游侧流路30a的折返部分的流路剖面面积相比，下游侧流路30b的月牙型部分的流路剖面面积较小。
如图4(b)所示，在下游侧流路30b的直线状部分的下侧部分的第二部分21b的壁21w中，埋入有将流动于第二流路30B中的氧化防止气体等离子化的电极75b。另外，在位于相对孔24成对称的位置的第二部分21b的壁21w也埋入有电极75a。
如图4(a)所示，电极75a，75b，是以对向的两片作为一对的方式分别埋入构成第二流路30B的以凹部40的侧面42作为表面的壁21w中。各上侧的电极75a，75b通过连接线76连接于直流脉冲电源78，各下侧的电极75a，75b通过连接线77连接于直流脉冲电源78。如图4(a)所示，于图中左侧的壁21w中在上下对向配置的两片电极75a是一个电极对75A，于图中右侧的壁21w中在上下对向配置的两片电极75b是一个电极对75B。因此，本实施方式的氧化防止气体吹出单元100具备两个电极对。
如图4(a)所示，在对各电极对75A，75B的各电极75a，75b之间分别施加高压脉冲电压后，如以云标记显示，在各电极对75A，75B所埋入的附近各壁21w的第二流路30B侧表面、即凹部40的侧面42与各突起38a，38b之间氧化防止气体被等离子化，成为氧化防止气体等离子体85a，85b。
如图5所示，上游侧流路30a与下游侧流路30b是配置在本体21的表面附近的较浅的流路，且盖22为较薄的平板，如图3所示，加热器50是遍及盖22的上游侧流路30a、下游侧流路30b的整个区域而配置，因此氧化防止气体可通过加热器50而有效地加热。如先前说明，连接上游侧流路30a与下游侧流路30b的直线状部分为流路剖面面积最小的部分，而氧化防止气体的流速于该部分中为最快。另外，下游侧流路30b的月牙型部分的流路剖面面积小于上游侧流路30a的折返部分的流路剖面面积，因此流入至月牙型部分中的氧化防止气体的流速略微慢于上述直线状部分的流速。由于配置于越过第二部分21b的前端的区域(下游侧)内的下游侧流路30b的月牙型部分的前端被封闭，因此氧化防止气体滞留于内部。
如图3、4(b)所示，氧化防止气体自设置于本体21的第一部分21a的槽31中的氧化防止气体供给孔26流入至上游侧流路30a中，并一面如图中的箭头所示般改变流动方向，一面于较浅的上游侧流路30a的折返部分中流动。自上游侧流路30a至下游侧流路30b的月牙型部分中，由于槽31较浅，因此氧化防止气体有效率地吸收加热器的热。在流经较长的折返部分时，氧化防止气体的温度缓慢上升。而且，若氧化防止气体流入连接上游侧流路30a与下游侧流路30b的直线状部分中，则温度进一步上升。进而，即便于配置在第二部分21b的前端之前的区域(上游侧)内的下游侧流路30b的月牙型部分中，氧化防止气体的温度也逐渐上升。若表示本实施方式中的氧化防止气体的温度上升的一例，则于膜状加热器50的厚度为0.015mm、输入电力为1W的情况下，可使0.3l/min的氧化防止气体自常温上升至130℃左右。此时，加热器50的温度为150℃左右。另外，由于配置于越过第二部分21b的前端的区域(下游侧)内的下游侧流路30b的月牙型部分的前端被封闭，因此温度已上升的氧化防止气体滞留于内部。
高温的氧化防止气体自连接流路34流入至第二流路30B中。如先前所述，第二流路30B是由盖22、深度为H2的凹部40、及各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b所构成，因此与由盖22、深度为H1的较浅的槽31、33所构成的第一流路30A相比，流路剖面面积非常大。因此，于第二流路30B内，氧化防止气体的流速与第一流路30A的流速相比非常慢。因此，虽未通过加热器50进行使温度上升的加热，但可通过加热器50保持为高温状态。
另外，如先前所述，第一流路30A的下游侧流路30b的直线状部分是与第二流路30B平行地配置，且下游侧流路30b的月牙型部分是沿着第二流路30B的外周而配置于其与第二部分21b的外表面之间，因此第二流路30B是由成为高温之氧化防止气体流动或滞留的下游侧流路30b包围其一部分。因此，可抑制第二流路30B中的氧化防止气体的温度降低，且与来自加热器50的热输入相结合而将第二流路30B中的氧化防止气体的温度保持为高温状态。
如图4(b)所示，流入至第二流路30B中的高温的氧化防止气体是通过各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b而变更其方向。自连接流路34流入的氧化防止气体是通过突起35而将流动方向变更为朝向凹部40的侧面42；通过突起36a、36b而将流动方向变更为向凹部40的中心侧；通过突起37a、37b将流动方向变更为向左右方向；通过突起38a、38b将流动方向变更为向孔24的中心24c的方向；并流入突起38a、38b之间及突起38a、38b与凹部40的侧面42之间的吹出口45a、45b、45c。即，各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b是构成将高温的氧化防止气体的流动至少变更2次的迷宫，且高温氧化防止气体均等地流入突起38a、38b之间及突起38a、38b与凹部40的侧面42之间的吹出口45a、45b、45c。
其中，流入突起38a，38b与凹部40的侧面42之间的高温的氧化防止气体，通过以如图4(a)所示的直流脉冲电源78施加有高压脉冲电压的各电极对75A，75B而被等离子化，成为高温的氧化防止气体等离子体85a，85b。高温的氧化防止气体等离子体85a，85b从各吹出口45a，45b往孔24的中心24c吹出。另外，流入突起38a与38b之间的高温的氧化防止气体不被等离子化而从吹出口45c往孔24的中心24c吹出。
从吹出口45a，45b往孔24的中心24c吹出的高温的氧化防止气体等离子体85a，85b的一部分及从吹出口45c往孔24的中心24c吹出的高温的氧化防止气体的一部分，如图5所示通过孔24而从本体21下面往下方流出，另一部分则通过以槽60构成的槽型流路61于水平方向流出。
第二流路30B是于将自配置于本体21的表面附近的第一流路30A流入的高温氧化防止气体保持为高温状态的情况下，使其于本体21的高度方向上扩散，因此可于高度方向的较广范围内，吹出高温的氧化防止气体。另外，能通过设于吹出口45a、45b前方的电极对将高温的氧化防止气体作为高温的氧化防止气体等离子体85a、85b从吹出口45a、45b吹出。另外，由于孔24是设置于凹部40的底面41，因此不会产生由于外部空气的流动而导致自吹出口45a、45b、45c吹出的高温的氧化防止气体等离子体、氧化防止气体的流动被扰乱的现象，而且突起38a、38b于孔24的周围形成为壁，且如图5所示，突起38a、38b的各阶部39a、39b延伸至与槽60的底面相同的高度，因此如图5的云标记所示，可于孔24的周围形成高温的氧化防止气体的浓度较高的氧化防止气体等离子体区域85。于本实施方式中，即便为先前所述的0.3l/min的较少的氧化防止气体的流量，也可形成温度为130℃左右且氧化防止气体的浓度大致100％的氧化防止气体等离子体区域85。
如图5所示，将焊针12的中心对准孔24的中心24c，并以使焊针12的前端的线尾13进入氧化防止气体的氧化防止气体等离子体区域85之中的方式调整超声波变幅杆11的高度后，使配置在设置于孔24的侧面上的贯通孔71中的火炬电极70与线尾13之间产生放电，从而使线尾13形成为无空气球14。
此时，形成无空气球14的氧化防止气体等离子体区域85被高温高浓度的氧化防止气体等离子体覆盖。由于在等离子体中粒子会电离，因此在形成无空气球14时的放电电压，能以远低于为了在未等离子体化的氧化防止气体中使放电产生所必须的电压的电压进行。因此，可抑制火炬电极70表面的溅镀现象的产生，不产生因火炬电极70的脏污导致的放电特性降低，能稳定地形成良好的无空气球14。
另外，由于氧化防止气体等离子体区域85的温度被保持于高温，因此能在高温高浓度的氧化防止气体中进行无空气球14的形成。因此可抑制无空气球14的异型化(不为球形)，进而，于等离子体气体导入H2时，通过氧化防止气体等离子体的洗净力除去所形成的无空气球14表面的氧化覆膜，而能使无空气球14表面成为洁净的状态。
而且，通过向已形成的无空气球14均等地喷附130℃左右的高温氧化防止气体，可有效地将具有洁净表面的无空气球14保持为高温而进行接合，因此可进行保持充分的接合强度的接合。通过将无空气球的温度保持为高温，可于无空气球较软的状态下进行接合，能抑制构成线的铜等的金属材料的加工硬化，且通过抑制无空气球的温度的急遽降低而减少内部的杂质，并可抑制无空气球变硬等，由此，可使接合时的推压力、基板的加热温度变少，因此可进行无损伤的接合(几乎不会因接合而使基板等产生损伤的接合)。由此，可使接合品质提高。进而，若无空气球的温度上升，则接合时的金属接合时的扩散也变好，因此可较少地施加超声波振动，进而可使接合品质提高。
另外，本实施方式的氧化防止气体吹出单元100通过配置于安装有加热器50的本体21的表面附近的较浅的第一流路30A使氧化防止气体的温度有效地上升，并通过较第一流路30A深的第二流路30B使氧化防止气体于高度方向扩散，并且使其自孔24的周围朝向无空气球14均等地吹出，由此，可利用较少流量的氧化防止气体对无空气球14有效地进行加温或保温，可进行具有充分接合强度的接合，有效地使接合品质提高。
再者，由于可通过少量的氧化防止气体对无空气球14有效地进行加温或保温，因此可缩小氧化防止气体流路30，并可使全体构成小型化。
进而，由于第二流路30B是由高温的氧化防止气体流动或滞留的下游侧流路30b包围其周围的一部分，因此可将第二流路30B中的氧化防止气体的温度有效地保持为高温状态，并将高温的氧化防止气体等离子体及氧化防止气体喷附于无空气球14。
本实施方式中，虽说明通过加热器50加热氧化防止气体，但例如也可取代加热器50或与加热器50一起地沿上游侧流路30a配置电极使等离子体产生，以加热流动于上游侧流路30a的氧化防止气体。
另外，本实施方式中，虽说明了从直流脉冲电源78对各电极对75A，75B施加高压脉冲电压后使氧化防止气体等离子化，但只要电源是将高压脉冲电压对各电极对75A，75B施加而能使氧化防止气体等离子化者，则不限于直流脉冲电源78，例如也可使用使入射波与反射波匹配的匹配箱、或者具备整合装置的高频电源，将高频电源的高频电极与接地电极连接于电极对75A的各电极75a及电极对75B的各电极75b。
其次参照图6(a)、图6(b)说明本实施方式的氧化防止气体吹出单元100的其他电极配置。首先，对与参照图1至图5所说明者相同的部分赋予相同符号，省略说明。
本实施方式的氧化防止气体吹出单元100，是于先前说明的参照图1至图5所说明的实施方式中，将配置于凹部40中的突起38a，38b作成较大形状，在图中左侧的第二部分21b的侧面42附近的壁21w中埋入电极对75A的一方电极75a，在突起38a的侧面42侧内部埋入电极对75A的另一方电极75a，于图中右侧的第二部分21b的侧面42附近的壁21w中埋入电极对75B的一方电极75b，在突起38b的侧面42侧内部埋入电极对75B的另一方电极75b。此外，突起38a，38b是从设于本体21的第二部分21b的凹部40的底面41突出，而与本体21一体成型。因此突起38a，38b相当于基体部20的壁。
与先前参照图1至图5所说明的实施方式同样地，本实施方式中，流入突起38a与凹部40的侧面42之间的吹出口45a的氧化防止气体通过电极对 75A而被等离子化，流入突起38b与凹部40的侧面42之间的吹出口45b的氧化防止气体通过电极对75B而被等离子化。
本实施方式可发挥与先前参照图1至图5所说明的实施方式相同的效果。
其次，参照图7至图10说明本发明的其他实施方式。对与参照图1至图5所说明者相同的部分赋予相同符号，省略说明。如图7所示，氧化防止气体吹出单元200的基体部即盒体220，是将陶瓷制的上半盒体220a与下半盒体220b组合而成者，于各盒体220a，220b上下的壁221a，221b分别同轴设有固定于超声波变幅杆11的焊针12所贯通的孔224a，224b。各孔224a，224b构成孔224。于上半盒体220a的上侧表面(盒体220的外表面)安装有与上半盒体220a相同大小的膜状加热器250，于加热器250上安装有陶瓷制的盖板223。在上半盒体220a设有对加热器250进行通电的两个电极251与对埋入于内部的将氧化防止气体等离子化的电极供给直流脉冲电压的电极279a。另外，在下半盒体220b，也设有对埋入于内部的将氧化防止气体等离子化的电极供给直流脉冲电压的电极279b(未图示)。另外，在盒体220的根本侧安装有供给氧化防止气体的氧化防止气体供给管225，于下半盒体220b的下面侧(盒体220的下面侧)，配置有将自焊针12的前端伸出的线尾13形成为无空气球14的火炬电极270。
如图8所示，在上下半的各盒体220a，220b内侧，形成有在将上下半的各盒体220a，220b组合时于内部形成图9所示的氧化防止气体流路230的凹部231a，231b，在孔224a，224b周围，有于内部埋入有圆环状的等离子体产生用电极275a，275b的凸座233a，233b突出。凸座233a，233b的各前端面234a，234b，构成为较各盒体220a，220b的重合面低，在重合上下半的各盒体220a，220b时于各凸座233a，233b的各前端面234a，234b之间形成间隙。
在上下半的各盒体220a，220b的与设有各孔224a，224b侧相反侧的端部(根元侧的端部)分别设有半圆形剖面的各凹口235a，235b。此半圆形剖面的各凹口235a，235b，在组合上下半的各盒体220a，220b后，则形成安装氧化防止气体供给管225的圆筒形的孔。另外，于凹部231a，231b配置有突起232a，232b，232c，232d，突起232a，232b，232c，232d用以变更从氧化防止气体供给管225流入的氧化防止气体的流动方向，促进安装于盒体220表面的加热器250与氧化防止气体之间的热交换。突起232a，232b设于凹部231a，231b的宽度方向中央部，在其两端与凹部231a，231b侧面之间具有间隙。另外，突起232c，232d从凹部231a，231b的各侧面往凹部中心方向延伸，凹部231a，231b的宽度方向长度较凹部宽度短，于从凹部231a，231b的两侧面延伸的各突起232c，232d的前端之间具有间隙。突起232a，232b与突起232c，232d是从氧化防止气体供给管225往各孔224a，224b交互配置。如此，通过突起232a，232b，232c，232d与凹部231a，231b构成的氧化防止气体流路230，可在从氧化防止气体供给管225流往孔224时数次变更其流动方向。即，突起232a，232b，232c，232d形成将氧化防止气体的流动方向至少变更两次以上的迷宫。
参照图9说明组合以上述方式构成的上半盒体220a与下半盒体220b时的构成。在将上半盒体220a与下半盒体220b重合成各凹部231a，231b面向彼此后，上下半的各盒体220a，220b周围的重合面彼此密接，且各突起232a～232d的各表面彼此密接，于内部形成具有折返的氧化防止气体流路230。另外，各凸座233a，233b的各前端面234a，234b由于高度较上下半的各盒体220a，220b的重合面低，因此在组合上下半的各盒体220a，220b后的情形，在各前端面234a，234b之间形成间隙。此间隙成为将氧化防止气体向由各孔224a，224b构成的孔224中心吹出的吹出口245。设于上下半的各盒体220a，220b的各壁221a，221b的各孔224a，224b，在组合上下半的各盒体220a，220b时同心配置于对向的位置，各凸座233a，233b与各孔224a，224b形成为同心状。各凸座233a，233b的各前端面234a，234b成为彼此对向的位置。因此，由于各等离子体产生用电极275a，275b是对向配置的一对电极，各凸座233a，233b分别是上下半的各盒体220a，220b的壁221a，221b的一部分，因此各等离子体产生用电极275a，275b分别埋入于上下半的各盒体220a，220b的壁221a，221b中。
如图9所示，埋入于上下半的各盒体220a，220b的壁221a，221b的各电极279a，279b的一部分从上下半的各盒体220a，220b的各壁221a，221b的表面露出。另外，各电极279a，279b与埋入于各凸座233a，233b的各电浆产生用电极275a，275b之间，是通过埋入于各壁221a，221b中的连接线276a，277b连接。
参照图10说明以上述方式构成的氧化防止气体吹出单元200的动作。氧化防止气体从图7所示的氧化防止气体供给管225沿如图10所示箭头流入氧化防止气体流路230。氧化防止气体也可为氮气或氩气等惰性气体，也可混合氢等还原性气体。等离子体产生用电极275a，275b通过连接线276，277而连接于直流脉冲电源278。最初，在对等离子体产生用电极275a，275b通电前，氧化防止气体从氧化防止气体流路230流动于凸座233a，233b周围，从各凸座233a，233b的各前端面234a，234b外周侧往内侧的孔224a，224b水平流动，通过孔224a，224b分别往上下方向流出。因此，氧化防止气体流路230的压力为较大气压高些许的压力，大气不会从各孔224a，224b流入氧化防止气体流路230，氧化防止气体吹出单元200的氧化防止气体流路230保持于氧化防止气体所充满的氧化防止气体环境。
另外，在安装于盒体220上面的加热器250被从未图标的电源供给电力，其温度逐渐上升。如图9所示，从氧化防止气体供应管225流入氧化防止气体流路230的氧化防止气体，随着在通过突起232a～232d构成的折返流路往孔224流动而被加热，其温度逐渐上升。接着，成为高温的氧化防止气体通过孔224a，224b分别往上下方向流出。
在从直流脉冲电源278供给的直流脉冲电力对各等离子体产生用电极275a，275b通电后，在各凸座233a，233b的各前端面234a，234b之间的吹出口245产生氧化防止气体的等离子体。氧化防止气体的等离子体在圆环状的等离子体产生用电极275a，275b间产生，其后，沿氧化防止气体的流动往各孔224a，224b中心流动，在各孔224a，224b中往上下流动。接着，于各孔224a，224b的内部及各凸座233a，233b间的吹出口245形成高温的氧化防止气体浓度高且等离子化的氧化防止气体等离子体滞留的氧化防止气体等离子体区域285。
如图10所示，使焊针12的中心对齐于各孔224a，224b中心即孔224的中心，通过超声波变幅杆11使焊针12降下至从焊针12前端延伸的线尾13前端来到氧化防止气体等离子体区域285中心的盒体220中央后，对配置于盒体220下侧的火炬电极270通电，在火炬电极270与线尾13之间使放电产生，将线尾13形成为无空气球14。
本实施方式的氧化防止气体吹出单元200，与先前参照图1至图5所说明的实施方式同样地，能以远低于为了在未等离子化的氧化防止气体中使放电产生所必须的放电电压的放电电压使火花产生，而可抑制火炬电极270表面的溅镀现象的产生，不产生因火炬电极270的脏污导致的放电特性降低，能稳定地形成良好的无空气球14。另外，由于氧化防止气体等离子体区域285的温度被保持于高温，因此能在高温高浓度的氧化防止气体中进行无空气球14的形成，除了可抑制无空气球14的异型化(不为球形)外，进而能使无空气球14表面成为洁净的状态。
再者，本实施方式的氧化防止气体吹出单元200，由于是在大气不进入盒体220中的吹出口245的状态下使等离子体产生，因此所产生的等离子体不会成为氧化等离子体。是以，由于能将无空气球14的表面在不使其氧化的状态下进行洗净，能通过具有温度高且洁净的表面的无空气球14进行接合，因此能使接合品质提升。
本实施方式中，虽说明了从直流脉冲电源278使高压脉冲电压对各等离子体产生用电极275a，275b通电后使氧化防止气体等离子化的情形，但只要电源是将高压脉冲电压对各等离子体产生用电极275a，275b通电而能使氧化防止气体等离子化者，则不限于直流脉冲电源78，例如也可使用使入射波与反射波匹配的匹配箱、或者具备整合装置的高频电源，将高频电源的高频电极与接地电极连接于各等离子体产生用电极275a，275b。
其次，参照图11说明本发明的其他实施方式。对与参照图7至图10所说明实施方式相同的部分赋予相同符号，省略说明。如图11的(a)所示，本实施方式，是于先前参照图7至图10所说明的实施方式的下半盒体220b的孔224b的侧面形成贯通壁221b的贯通孔271，于该贯通孔271中配置火炬电极270者。另外，于上下半的各盒体220a，220b的各凸座233a，233b的表面分别各设有四个扇形的突起235a，235b。如图11的(b)所示，各突起235a，235b构成朝向孔224的中心224c吹出氧化防止气体的四个吹出口245。
本实施方式，除了先前参照图7至图10所说明的实施方式的效果以外，能较先前说明的实施方式将氧化防止气体往孔224的中心更均等地吹出，能发挥更有效地使接合品质提升的效果。
其次，参照图12、图13说明本发明的其他实施方式。对与参照图1至图6(a)、图6(b)所说明实施方式相同的部分赋予相同符号，省略说明。本实施方式如图13所示，加热器50的大小略小于盖22、盖板23的外形，且于盖板23的周围设置有覆盖加热器50的端部的突起。因此，如图12所示，加热器50的端面未露出于外部，自外部无法看到加热器50。
本实施方式中，由于加热器50的端面未露出于外部，因此可更有效地对流路内的氧化防止气体进行加热。再者，于膜加热器50非常薄的情况下，如图13所示，也可为不在盖板23的周围设置突起的构成。
参照图14对本发明的另一实施方式进行说明。对与先前已说明的实施方式相同的部分标注相同符号并省略说明。如图14所示，本实施方式中，代替先前已说明的实施方式的膜加热器50。本实施方式发挥与先前已说明的实施方式相同的效果。
参照图15、图16说明本发明的其他实施方式。对与参照图7至图10所说明实施方式相同的部分赋予相同符号，省略说明。本实施方式与先前参照图12、图13所说明的实施方式同样地，如图16所示，加热器50的大小略小于盒体220、盖板223的外形，且于盖板223的周围设置有覆盖加热器250的端部的突起。因此，如图15所示，加热器250的端面未露出于外部，自外部无法看到加热器250。本实施方式，除了先前参照图7至图10所说明的实施方式的效果以外，由于加热器250的端面未露出于外部，因此可更有效地对流路内的氧化防止气体进行加热。此外，于膜加热器250非常薄的情况下，也可为不在盖板223的周围设置突起的构成。
本发明并非限定于以上说明的实施方式，是包含权利要求所限定的本发明技术范围或不脱离其本质的所有变更及修正。

Claims (9)

1.一种氧化防止气体吹出单元，其具备：
中空板状的基体部，其于内部形成有氧化防止气体流路；
孔，其以焊针可抽出插入的方式设置于所述基体部，并与所述氧化防止气体流路连通；
多个电极，其埋入于所述孔附近的所述基体部的壁中，且产生使氧化防止气体等离子化的氧化防止气体等离子体；以及
火炬电极，配置于与自所述焊针的前端伸出的线之间产生放电的位置，且在所述氧化防止气体等离子体的区域内，在所述线的前端形成无空气球。
2.根据权利要求1所述的氧化防止气体吹出单元，其中所述多个电极是对向配置的至少一个电极对，所述电极对埋入于构成所述氧化防止气体流路的所述基体部的壁中。
3.根据权利要求2所述的氧化防止气体吹出单元，其中所述氧化防止气体流路具备向所述孔的中心吹出氧化防止气体的至少一个吹出口；
所述电极对埋入于所述吹出口周缘的所述基体部的壁中。
4.根据权利要求2所述的氧化防止气体吹出单元，其进一步具备安装于所述基体部的外表面、且加热氧化防止气体的加热器。
5.根据权利要求3所述的氧化防止气体吹出单元，其进一步具备安装于所述基体部的外表面、且加热氧化防止气体的加热器。
6.根据权利要求4所述的氧化防止气体吹出单元，其中所述氧化防止气体流路具有：
第一流路，设于所述基体部的安装所述加热器的外表面附近；以及
第二流路，设于所述第一流路与所述孔之间，且较所述第一流路深；
所述电极对埋入于所述基体部的构成所述第二流路的壁中。
7.根据权利要求5所述的氧化防止气体吹出单元，其中所述氧化防止气体流路具有：
第一流路，设于所述基体部的安装所述加热器的外表面附近；以及
第二流路，设于所述第一流路与所述孔之间，且较所述第一流路深；
所述电极对埋入于所述基体部的构成所述第二流路的壁中。
8.根据权利要求1所述的氧化防止气体吹出单元，其中所述氧化防止气体流路具备将氧化防止气体的流动方向至少变更两次的迷宫。
9.根据权利要求1所述的氧化防止气体吹出单元，其中在设置于所述孔的侧面的贯通孔中配置有火炬电极。
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