CN202230987U - 软态键合铜丝的清洗退火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种软态键合铜丝的清洗退火装置，包括放丝轴、清洗槽、第一导线轮、编码器、第二导线轮、退火炉以及收丝器。需要进行清洗、退火的软态键合铜丝从所述放丝轴放丝，依次经过所述清洗槽、所述第一导线轮、所述编码器、所述第二导线轮、所述退火炉，由收丝器收集，从而实现了对软态键合铜丝清洗、退火的一体化操作。

Description

软态键合铜丝的清洗退火装置

技术领域

本实用新型涉及清洗退火装置，尤其涉及一种软态键合铜丝的清洗退火装置。

背景技术

引线键合以工艺实现简单、成本低廉、使用多种封装形式而在连接方式中占主导地位，目前所有封装管脚的90％以上采用键合连接。随着集成电路及半导体器件向封装多引线化、高集成度和小型化发展，要求线径更细、电学性能更好的键合丝进行窄间距、长距离的键合。此外，芯片密度的不断提高，对键合材料的导热性和可靠性提出了更高的要求。

传统的键合金丝、键合铝丝由于达到性能的极限而难以满足高密度、高集成度半导体元器件的键合引线要求，而键合铜丝由于其高的电导率、优良的力学性能和热学性能，在很大程度上提高了芯片频率和可靠性，适应了低成本、细间距、高引出端元器件封装的发展，成为替代传统键合丝的材料。例如，软态键合铜丝在丝的破断力和伸长率这两项指标上已经达到甚至超过软态键合金丝的标准，成为半导体器件键合用引线的首选材料之一。

软态键合铜丝的制备工艺主要包括拉丝与退火。由于软态键合铜丝线径仅为十几到几十微米，与宏观铜材料相比更易于在空气中被氧化，并且经过拉丝工序的软态键合铜丝表面会存在拉丝油剂残留，因此有必要在退火工序前对软态键合铜丝进行清洗，并且尽量减少清洗工序到退火工序之间的时间间隔。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种软态键合铜丝的清洗退火装置，实现对软态键合铜丝清洗、退火的一体化操作。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种软态键合铜丝的清洗退火装置，通过加装超声波清洗槽，在退火工序前清洗去除软态键合铜丝表面的拉丝油剂残留。并且，由于软态键合铜丝经过清洗工序后直接进入退火工序，有效降低了软态键合铜丝在退火工序前被氧化的可能性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种软态键合铜丝的清洗退火装置，其特征在于，包括放丝轴、清洗槽、第一导线轮、编码器、第二导线轮、退火炉以及收丝器；需要进行清洗、退火的所述软态键合铜丝从所述放丝轴放丝，依次经过所述清洗槽、所述第一导线轮、所述编码器、所述第二导线轮、所述退火炉，由所述收丝器收集。

进一步地，所述清洗槽包括内槽、进水管、进水阀、出水管、出水阀、水泵、超声振子、第一细丝进口以及第一细丝出口；所述第一细丝进口和所述第一细丝出口分别位于所述内槽的两端；所述内槽通过所述进水管、所述进水阀和所述水泵与外界的水箱相连；所述内槽通过所述出水管和所述出水阀与外界的排水管道相连；所述超声振子设置在所述内槽的底部。

进一步地，所述退火炉包括炉管、第一氮气入口、第二氮气入口、氢气入口、氢气出口、第二细丝进口以及第二细丝出口；所述第二细丝进口和所述第二细丝出口分别位于所述炉管的两端；所述第一氮气入口使所述第二细丝进口与外界的氮气源连通，所述第二氮气入口使所述第二细丝出口与外界的氮气源连通；所述氢气入口使所述炉管与外界的氢气源连通，所述氢气出口使所述炉管与外界的氢气收集器连通。

进一步地，所述收丝器包括收丝轴、步进电机、步进电机连接块、连接轴、第一滑轨、第二滑轨、丝杠以及连接螺母；所述收丝轴通过所述步进电机连接块固定在所述步进电机的一端；所述步进电机连接块的底座可移动地设置在所述第一滑轨和所述第二滑轨的轨道上；所述步进电机连接块底部的所述连接螺母穿在所述丝杠上。

进一步地，所述清洗槽位于所述退火炉的下方。

进一步地，所述清洗槽还包括溢流口，所述溢流口位于所述清洗槽的一端。

进一步地，所述退火炉的所述炉管为不锈钢炉管。

与现有技术相比，本实用新型的软态键合铜丝的清洗退火装置，通过加装超声波清洗槽，在退火工序前清洗去除软态键合铜丝表面的拉丝油剂残留，解决了同行业退火后键合铜丝存有污垢、封装时焊点不牢的缺点。并且，由于在本实用新型中软态键合铜丝经过清洗工序后直接进入退火工序，有效降低了软态键合铜丝在退火工序前被氧化的可能性，这使得退火工序参数更易于设置，软态键合铜丝的退火效果更均匀可靠。

本实用新型的软态键合铜丝的清洗退火装置并不仅限于对软态键合铜丝的清洗、退火工序的使用，本实用新型也适合于其他需要清洗、退火工序的金属丝或者非金属丝。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的软态键合铜丝的清洗退火装置的结构示意图。

图2是本实用新型的软态键合铜丝的清洗退火装置的清洗槽的结构示意图。

图3是本实用新型的软态键合铜丝的清洗退火装置的退火炉的结构示意图。

图4是本实用新型的软态键合铜丝的清洗退火装置的收丝器的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的软态键合铜丝的清洗退火装置包括放丝轴2、清洗槽3、第一导线轮4、编码器5、第二导线轮6、退火炉7以及收丝器8。需要进行清洗、退火的软态键合铜丝从放丝轴2放丝，依次经过清洗槽3、第一导线轮4、编码器5、第二导线轮6、退火炉7，由收丝器8收集。

以下对本实用新型的软态键合铜丝的清洗退火装置的各部分进行详细介绍。

放丝轴2是线轴，需要进行清洗、退火的软态键合铜丝1被绕在此线轴上，并从此线轴上放丝，送到清洗槽3的第一细丝进口12。

清洗槽3是对软态键合铜丝1进行超声波清洗的装置，如图2所示。清洗槽3包括内槽11、进水管16、进水阀18、出水管20、出水阀19、水泵17、超声振子14、第一细丝进口12以及第一细丝出口13。其中，第一细丝进口12和第一细丝出口13分别位于内槽11的两端；内槽11通过进水管16、进水阀18和水泵17与外界的水箱相连；内槽11通过出水管20和出水阀19与外界的排水管道相连；超声振子14设置在内槽11的底部。

软态键合铜丝1从第一细丝进口12进入清洗槽3的内槽11，内槽11中装有一定量的纯水。清洗时，内槽11下方的超声振子14工作，使内槽11中的纯水振荡，对纯水中的软态键合铜丝1进行超声清洗。完成清洗工序的软态键合铜丝1从第一细丝出口13离开清洗槽3。由于清洗过程中，会有少量纯水从第一细丝进口12和第一细丝出口13流入外界的排水管道，因此需要外界的水箱通过进水管16、进水阀18和水泵17与内槽11相连，源源不断地向内槽11供水，以在内槽11中保持一定量的纯水。清洗槽3还包括溢流口13，溢流口13位于清洗槽3的一端，可以控制内槽11中纯水的高度不致超过一定值。内槽11通过出水管20和出水阀19与外界的排水管道相连，结束清洗后或者需要换水时，可以打开出水阀19将内槽11中的纯水排放到外界的排水管道。

结束清洗工序的软态键合铜丝1从第一细丝出口13离开清洗槽3，经过第一导线轮4被送到编码器5。由于在整个清洗、退火的工序中，收丝器8以固定的速度收集软态键合铜丝，放丝轴2上的软态键合铜丝在被一层一层放丝时受到的拉力会发生变化，因此需要在中间设置能够调整细丝张力的装置。在本实施例中的编码器5是以角度调整张力的装置，它将来自于放丝轴2和收线器8的收放丝的信号送至微电脑处理，并且由此控制从放丝轴2上放丝的速度与方向。

软态键合铜丝1经过第二导线轮6被送到退火炉7的第二细丝进口24。

退火炉7是对软态键合铜丝1进行热处理的装置，如图3所示。退火炉7包括炉管21、第一氮气入口26、第二氮气入口27、氢气入口29、氢气出口28、第二细丝进口24以及第二细丝出口25；第二细丝进口24和第二细丝出口25分别位于炉管21的两端；第一氮气入口26使第二细丝进口24与外界的氮气源连通，第二氮气入口27使第二细丝出口25与外界的氮气源连通；氢气入口29使炉管21与外界的氢气源连通，氢气出口28使炉管21与外界的氢气收集器连通。

在本实施例中，退火炉7的炉管21采用不锈钢炉管，不锈钢炉管两端分别装有两个端盖22和23。高纯氮气从外界的氮气源通过第一氮气入口26和第二氮气入口27分别进入第二细丝进口24和第二细丝出口25，由于第二细丝进口24和第二细丝出口25分别位于炉管21的两个端盖22和23处，因此从第一氮气入口26和第二氮气入口27进入的高纯氮气封住了退火炉21的两端。高纯氢气从外界的氢气源通过氢气入口29进入炉管21，通过氢气出口28流出炉管21进入外界的氢气收集器。热处理过程中，软态键合铜丝1从退火炉7的第二细丝进口24进入被设定到一定温度的炉管21中，在高纯氢气的气氛下进行退火，恢复机械性能，去除表面氧化层。结束退火工序的软态键合铜丝1从第二细丝出口25离开退火炉7。

最后，完成清洗、退火工序的软态键合铜丝1被收丝器8收集。

收丝器8是把软态键合铜丝1绕在线轴上的装置，如图4所示。收丝器8包括收丝轴36、步进电机34、步进电机连接块39、连接轴31、第一滑轨32、第二滑轨(未图示)、丝杠37以及连接螺母38；收丝轴36通过步进电机连接块39固定在步进电机34的一端；所述步进电机连接块39的底座可移动地设置在所述第一滑轨32和所述第二滑轨的轨道上；所述步进电机连接块39底部的所述连接螺母38穿在所述丝杠37上。

步进电机34以设定的速度使连接轴31旋转的同时进动，推动步进电机连接块39。由于步进电机连接块39的底座可移动地设置在第一滑轨32和第二滑轨的轨道中，并且步进电机连接块39底部的连接螺母38穿在丝杠37上，所以步进电机连接块39可以在步进电机34的驱动下，沿第一滑轨32、第二滑轨以及丝杠37做稳定的往复运动。完成清洗、退火工序的软态键合铜丝1的丝头被固定在收丝器8的收丝轴36上，收丝轴36在连接轴31的控制下做绕轴旋转的同时，被步进电机连接块39推动做往复运动，从而实现软态键合铜丝1在收丝轴36上被一层一层整齐地收集。

在本实用新型中，清洗槽3位于退火炉7的位置的下方，这可以使整个清洗退火装置的结构更紧凑，并且也有利于清洗槽中溢出纯水的收集。

本实用新型的软态键合铜丝的清洗退火装置，通过加装超声波清洗槽，在退火工序前清洗去除软态键合铜丝表面的拉丝油剂残留，解决了同行业退火后键合铜丝存有污垢、封装时焊点不牢的缺点。并且，由于在本实用新型中软态键合铜丝经过清洗工序后直接进入退火工序，有效降低了软态键合铜丝在退火工序前被氧化的可能性，这使得退火工序参数更易于设置，软态键合铜丝的退火效果更均匀可靠。本实用新型软态键合铜丝的清洗退火装置的清洗槽位于退火炉的下方，可以使整个清洗退火装置的结构更紧凑，适合放置。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种软态键合铜丝的清洗退火装置，其特征在于，包括放丝轴(2)、清洗槽(3)、第一导线轮(4)、编码器(5)、第二导线轮(6)、退火炉(7)以及收丝器(8)；需要进行清洗、退火的所述软态键合铜丝从所述放丝轴(2)放丝，依次经过所述清洗槽(3)、所述第一导线轮(4)、所述编码器(5)、所述第二导线轮(6)、所述退火炉(7)后，由所述收丝器(8)收集。

2.如权利要求1所述的软态键合铜丝的清洗退火装置，其中所述清洗槽(3)包括内槽(11)、进水管(16)、进水阀(18)、出水管(20)、出水阀(19)、水泵(17)、超声振子(14)、第一细丝进口(12)以及第一细丝出口(13)；所述第一细丝进口(12)和所述第一细丝出口(13)分别位于所述内槽(11)的两端；所述内槽(11)通过所述进水管(16)、所述进水阀(18)和所述水泵(17)与外界的水箱相连；所述内槽(11)通过所述出水管(20)和所述出水阀(19)与外界的排水管道相连；所述超声振子(14)设置在所述内槽(11)的底部。

3.如权利要求1所述的软态键合铜丝的清洗退火装置，其中所述退火炉(7)包括炉管(21)、第一氮气入口(26)、第二氮气入口(27)、氢气入口(29)、氢气出口(28)、第二细丝进口(24)以及第二细丝出口(25)；所述第二细丝进口(24)和所述第二细丝出口(25)分别位于所述炉管(21)的两端；所述第一氮气入口(26)使所述第二细丝进口(24)与外界的氮气源连通，所述第二氮气入口(27)使所述第二细丝出口(25)与外界的氮气源连通；所述氢气入口(29)使所述炉管(21)与外界的氢气源连通，所述氢气出口(28)使所述炉管(21)与外界的氢气收集器连通。

4.如权利要求1所述的软态键合铜丝的清洗退火装置，其中所述收丝器(8)包括收丝轴(36)、步进电机(34)、步进电机连接块(39)、连接轴(31)、第一滑轨(32)、第二滑轨(未图示)、丝杠(37)以及连接螺母(38)；所述收丝轴(36)通过所述步进电机连接块(39)固定在所述步进电机(34)的一端；所述步进电机连接块(39)的底座可移动地设置在所述第一滑轨(32)和所述第二滑轨的轨道上；所述步进电机连接块(39)底部的所述连接螺母(38)穿在所述丝杠(37)上。

5.如权利要求1到4中任何一项所述的软态键合铜丝的清洗退火装置，其中所述清洗槽(3)位于所述退火炉(7)的下方。

6.如权利要求1到4中任何一项所述的软态键合铜丝的清洗退火装置，其中所述清洗槽(3)还包括溢流口(13)，所述溢流口(13)位于所述清洗槽(3)的一端。

7.如权利要求1到4中任何一项所述的软态键合铜丝的清洗退火装置，其中所述退火炉(7)的所述炉管(21)为不锈钢炉管。

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