JP2013172086A - ダイボンダ及びダイボンディング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大気中で線はんだの表面に形成された酸化膜を除去することによりボイドの発生を抑え、常に一定の量のはんだを安定的に供給することを可能にする。
【解決手段】、被接続部材上に線状のはんだを供給して溶融させるはんだ供給工程と、供給された線状のはんだが溶融した状態の被接続部材上に半導体チップを搭載するチップ搭載工程とを所定の雰囲気中で行うダイボンディング方法において、はんだ供給工程において、線はんだの表面の同じ領域を複数の個所でプラズマ処理してから被接続部材上に供給して溶融させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップを基板に接続するダイボンダに関するものであり、特に線状のはんだを接合材として基板に供給してその上に半導体チップを搭載してはんだ接続するダイボンダ及びダイボンディング方法に関する。

半導体チップ(ダイ)を回路基板上に実装する手段の一つとして、回路基板の電極上にはんだを供給して半導体チップを回路基板にはんだ接続するダイボンディングがある。はんだ接続が使われる半導体デバイスは、一般的にパワー半導体、パワーモジュールの用途が多く、エアコン、パソコンなどの家電用途の半導体装置の他に、自動車機器、鉄道、産業機器などにも用いられ、性能、信頼性に影響するはんだ接合部の品質が非常に重要となっている。

ダイボンディングにおける接続の品質を低下させる原因の一つに、はんだ材料の表面に形成される酸化膜が原因となって発生するボイドの影響がある。

このボイドの発生を抑える方法として、従来の半導体素子をダイボンディングする装置であるダイボンダでは、空間を窒素等の不活性なガスで充填し、その中で基板を加熱し、はんだを供給し、基板に半導体素子を搭載することが行われる。不活性ガスを充填した空間で行うのは、高温下で基板などの酸化を抑制するためである。

特許文献１では、半導体素子の装着装置において、はんだを供給するための経路を有しながら密閉性を確保することで、酸素が密閉空間に入り込むのを抑えて基板などの酸化を防止することが開示されている。

また、特許文献２には、窒素と水素の混合ガスが充填されたルツボ内に線はんだを供給して溶融し、溶融させたはんだの表面に形成された酸化膜を真空吸引してルツボから排除し、酸化膜が除去されたはんだをルツボのノズルから吐出するはんだ酸化物除去装置が記載されている。

特開２００３−１３３３４２号公報 特開２００８−９８３６４号公報

一般に、ダイボンダに供給する線状のはんだ（以下、線はんだと記す）は、大気中にさらされているために表面が大気中の酸素と反応して薄い酸化膜が形成されている。

このダイボンダに供給する線はんだの表面に形成された酸化膜がはんだ接続部のボイド発生の原因となり、はんだ接続の品質を低下させる原因の一つとなってしまう。

特許文献１に記載されている方法では、基板やはんだを加熱するときに、空気中の酸素による酸化を抑制することはできる。しかしながら、前述したように、供給する線はんだの表面に形成された酸化膜を除去することについては配慮されておらず、表面に酸化膜が形成された線はんだを用いることではんだ接続部に酸化膜による酸素が持ち込まれ、基板の酸化やはんだ中のボイド発生の原因となってしまう。

また、特許文献２には、表面に酸化膜が形成された線はんだを一旦るつぼの内部で溶融して酸化膜を溶融したはんだの表面に浮かせ真空吸着して排出しながらルツボ内部のガス圧力を調整することによりルツボの先端のノズルからリードフレームに一定の量供給することが記載されているが、リードフレームに供給したはんだの表面に酸化膜が形成されるのを防止することについては記載されていない。また、ルツボ内部で、溶融したはんだの表面に浮かんだ酸化膜を吸引してルツボの外に排出しながらルツボ内の圧力を制御してノズルから一定の量の溶融したはんだをリードフレームに供給するように圧力を制御することは、かなりの困難が伴う。

本願発明は、上記した従来技術の課題を解決して、大気中で線はんだの表面に形成された酸化膜を除去することによりボイドの発生を抑え、常に一定の量のはんだを安定的に供給することが可能な、ダイボンダ及びダイボンディング方法を提供するものである。

上記した課題を解決するために、本発明では、被接続部材上に線状のはんだを供給するはんだ供給ユニットと、該供給され溶融したはんだ上に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載ユニットと、前記被接続部材を搬送する搬送ユニットと、前記被接続部材が前記はんだ供給ユニットによりはんだを供給される位置及び前記半導体チップ搭載ユニットにより半導体チップを搭載される位置を所定の雰囲気中に維持する雰囲気維持ユニットとを備えたダイボンダにおいて、前記はんだ供給ユニットは、前記線状のはんだを送り出す線状はんだ送り出し部と、前記線状はんだ送り出し部により送り出された線状のはんだをガイドするガイド部と、該ガイド部の内部で前記線状はんだを送り出す方向の複数の個所でプラズマを発生させるプラズマ発生部とを有するプラズマ処理部とを備えて構成した。

また、上記した課題を解決するために、本発明では、被接続部材上に線状のはんだを供給して溶融させるはんだ供給工程と、前記供給された線状のはんだが溶融した状態の前記被接続部材上に半導体チップを搭載するチップ搭載工程とを所定の雰囲気中で行うダイボンディング方法において、前記はんだ供給工程において、前記線はんだの表面の同じ領域を複数の個所でプラズマ処理してから前記被接続部材上に供給して溶融させるようにした。

本発明によれば、線切れを起こすことなく線はんだの表面に形成された酸化膜を除去してはんだを安定に基板へ供給することができ、これによって品質の高い接合を行うことができるようになった。

本発明に係るダイボンダの全体の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１の原理を説明するダイレクト式大気圧プラズマ処理部を含む線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例１の原理を説明する線はんだ供給ユニットのダイレクト式大気圧プラズマ処理部における電圧印加電極の端部の拡大断面図である。 本発明の実施例１の原理を説明する線はんだ供給ユニットのダイレクト式大気圧プラズマ処理部において、図２における面１６の断面図である。 本発明の実施例１の原理を説明する線はんだ供給ユニットのダイレクト式大気圧プラズマ処理部において、交流高圧電源の周波数に対する線はんだ表面のスズ酸化膜の除去速度の関係を示すグラフである。 本発明の実施例１の原理を説明する線はんだ供給ユニットのダイレクト式大気圧プラズマ処理部において、プラズマ処理開始時の線はんだとプラズマ処理部との位置関係を示すダイレクト式大気圧プラズマ処理部の先端部付近の断面図である。 本発明の実施例１の原理を説明するプラズマ発生領域において線はんだが切断するメカニズムを説明するための線はんだ供給ユニットの正面断面図である。 本発明の実施例１の原理を説明する線はんだ供給ユニットのダイレクト式大気圧プラズマ処理部において、交流高圧電源の印加電圧に対する線はんだ表面のスズ酸化膜の除去速度の関係を示すグラフである。 本発明の実施例１に係る複数の電極を有するダイレクト式大気圧プラズマ処理部を備えた線はんだ供給ユニットの正面断面図である。 本発明の実施例１の変形例１に係る複数の電極を有するダイレクト式大気圧プラズマ処理部を備えた線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例１の変形例１に係る線はんだ供給ユニットにおいて、スプールに巻かれた線はんだの冷却装置の拡大正面断面図である。 本発明の実施例１の変形例１に係る線はんだ供給ユニットにおいて、スプールに巻かれた線はんだの冷却装置の拡大正面断面図である。 本発明の実施例１の変形例２に係る線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例１の変形例３に係る線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例１の変形例４に係る線はんだ供給ユニットのダイレクト式大気圧プラズマ処理部において、ガス流れを説明するためのダイレクト式大気圧プラズマ処理部の拡大正面断面図である。 本発明の実施例１の変形例４に係る線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例１の変形例５における電流式接触検知部の原理を説明する線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例１の変形例５に係る線はんだ供給ユニットのダイレクト式大気圧プラズマ処理部において、電気フィルタ回路を含む電流式接触検知部を備えた線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例１の変形例６に係る線はんだ供給ユニットのダイレクト式大気圧プラズマ処理部の原理を説明するための、線はんだがプラズマ処理部の中心軸から外れた状態を示す線はんだ供給ノズルの断面図である。 本発明の実施例１の変形例６に係る線はんだ供給ユニットのダイレクト式大気圧プラズマ処理部の正面の断面図である。 本発明の実施例１の変形例６に係る線はんだ供給ユニットのダイレクト式大気圧プラズマ処理部の線はんだ位置補正部品を含むプラズマ処理部の一部を拡大した正面の断面図である。 本発明の実施例２の原理を説明する線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例２の原理を説明する線はんだ供給ユニットのリモート式大気圧プラズマ処理部９０１の構成を示す正面図である。 本発明の実施例２の原理を説明する線はんだ供給ユニットのリモート式大気圧プラズマ処理部９０２の構成を示す正面図である。 本発明の実施例２の原理を説明する線はんだ供給ユニットのリモート式大気圧プラズマ処理部９０３の構成を示す正面図である。 本発明の実施例２の原理を説明する線はんだ供給ユニットのリモート式大気圧プラズマ処理部９０４の構成を示す正面図である。 本発明の実施例２の原理を説明する線はんだ供給ユニットのリモート式大気圧プラズマ処理部を一対備えた構成を示す正面図である。 本発明の実施例２の原理を説明する線はんだ供給ユニットの平行平板型のリモート式大気圧プラズマ処理部の構成を示す正面図である。 本発明の実施例２の原理を説明する線はんだ供給ユニットの平行平板型のリモート式大気圧プラズマ処理部の構成を示す平面図である。 本発明の実施例２に係る線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例２の変形例１に係る線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例２の変形例１に係る線はんだ供給ユニットにおいて、スプールに巻かれた線はんだの冷却装置の拡大正面断面図である。 本発明の実施例２の変形例１に係る線はんだ供給ユニットにおいて、スプールに巻かれた線はんだの冷却装置の拡大正面断面図である。 本発明の実施例２の変形例２に係る線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例２の変形例３に係る線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施例２の変形例４に係る線はんだ供給ユニットの概略の構成を示す正面断面図である。

図１を用いて、本発明によるダイボンダの１実施形態の概略の構成を説明する。
ダイボンダ５０は、基板４を搬入する基板搬入部５０１、基板４にはんだ２を供給して基板４上にはんだ部５を形成するはんだ供給部５０２、基板４に形成したはんだ部５を成形するはんだ成形部５０３、基板４上の成形されたはんだ部５に半導体チップ６０を搭載してはんだ接続するチップ搭載部５０４、チップ６０を搭載した基板４を搬出する基板搬出部５０５を備えて構成され、はんだ供給部５０２とはんだ成形部５０３、及びチップ搭載部５０４は外気を遮断する壁５１に覆われており、図示していないガス供給手段及びガス排出手段により、壁５１で覆われた空間の内部に窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスや水素などの還元ガスが混合して充填された雰囲気に維持されている。また、基板４は、基板搬入部５０１、はんだ供給部５０２、はんだ成形部５０３、チップ搭載部５０４、基板搬出部５０５の間をガイドレール５２に沿って図示していない駆動手段により駆動されて間欠的に移動する。

５４ａ、５４ｂ、５４ｃは、それぞれはんだ供給部５０２、はんだ成形部５０３、チップ搭載部５０４に対応して壁５１に設けられた開口窓である。壁５１で覆われた室内をシュート３と称し、シュート３には入り口５５及び出口５６が備わっている。

次に、はんだ供給部５０２、はんだ成形部５０３、チップ搭載部５０４で行われる工程を順番に説明する。

はんだ供給部５０２では、線はんだ供給ユニット５１１により線はんだ２が巻かれたスプール６から、送り装置７により線はんだ２を窓５４ａを介して基板４へと供給する。線はんだ２は、線はんだ供給ノズル８により基板４上の所定の位置に線はんだ２が移動するよう誘導される。基板４は、シュート３に入って以降ヒータ５７により加熱されている為、線はんだ供給ノズル８から供給された線はんだ２が基板４に接触した状態で溶融し、その結果、基板４上にはんだ部５が形成される。

次のはんだ成形部５０３では、はんだ成形ユニット５１２により窓５４ｂを介してはんだ成形棒５８を基板４上のはんだ部５に押圧することによりはんだ部５を、所望の範囲まで基板４に濡れ広がらせる。この目的は、次のチップ搭載部５０４において、半導体チップ６０をはんだ部５に搭載しやすくするためである。

最後の、チップ搭載部５０４では、チップ搭載ユニット５１３により窓５４ｃを介してコレット５９を使って、図示していない手段により供給された半導体チップ６０を保持したまま、はんだ成形部５０３で成形して濡れ広がらせたはんだ面に押し付ける。これにより、半導体チップ６０と基板４とが、はんだ接合される。

すなわち本発明では、ダイボンダを、被接続部材上に線状のはんだを供給するはんだ供給ユニットと、供給され溶融したはんだ上に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載ユニットと、被接続部材を搬送する搬送ユニットと、被接続部材がはんだ供給ユニットによりはんだを供給される位置及び半導体チップ搭載ユニットにより半導体チップを搭載される位置を所定の雰囲気中に維持する雰囲気維持ユニットとを備えて構成し、はんだ供給ユニットは、線状のはんだを送り出す線状はんだ送り出し部と、線状はんだ送り出し部により送り出された線状のはんだをガイドするガイド部と、ガイド部の内部で前記線状はんだを送り出す方向の複数の個所でプラズマを発生させるプラズマ発生部とを有するプラズマ処理部とを備えて構成した。

また、本発明では、ダイボンディング方法を、被接続部材上に線状のはんだを供給して溶融させるはんだ供給工程と、供給された線状のはんだが溶融した状態の被接続部材上に半導体チップを搭載するチップ搭載工程とを所定の雰囲気中で行うようにし、はんだ供給工程において、線はんだの表面の同じ領域を複数の個所でプラズマ処理してから被接続部材上に供給して溶融させるようにした。

以下に、本発明においてダイボンダ５０に搭載するはんだ供給部５０２の実施形態を、図面を用いて説明する。

本実施例におけるダイボンダの線はんだ供給ユニット５１１は、ダイレクト式プラズマ処理部を分割して複数の個所に設け、比較的短時間で酸化膜除去を行えるようにすると共に、供給する線はんだを切断させることなく安定に供給できるようにしたものである。

まず、図２乃至図８を用いて、本実施例１におけるダイレクト式プラズマ処理部を用いた線はんだの表面の酸化膜を除去する原理を説明する。

図２は、本実施例の原理を説明するダイレクト式大気圧プラズマ処理部９をダイボンダ５０の線はんだ供給ユニット１（図１の線はんだ供給ユニット５１１に相当）に搭載し、シュート３内の基板４に線はんだ２を所定の量ずつ供給する線はんだ供給ユニット１の様子を示す正面の断面図である。

線はんだ供給ユニット１は、線はんだ２をシュート３に送り出す。シュート３に送り出された線はんだ２は、線はんだ供給ユニット１の下へ搬送された基板４と接触する。基板４は搬送中にヒータ５７で加熱されて高温になっているため、線はんだ２が基板４に接触した段階で溶解し、基板４上にはんだ部５が形成される。

ここで、基板４は、例えば銅（Ｃｕ）、または銅の表面に銀（Ａｇ）やニッケル（Ｎｉ）をめっきしたような金属である一般的には導体と呼ばれる導電性の高い材質からなる物体である場合もあるし、また、セラミクスのような導電性の低い材質からなる物体である場合もある。

線はんだ供給ユニット１は、スプール６、送り機構部７、線はんだ供給ノズル８、ダイレクト式大気圧プラズマ処理部９を有する。スプール６は、線はんだ２を糸巻き様に収納する。送り機構部７は、スプール６にある線はんだ２をノズル８へと送り出す。ダイレクト式大気圧プラズマ処理部９は、ノズル８を通して送られる線はんだ２の表面にあるスズ酸化膜などの酸化膜を還元除去する。

ダイレクト式大気圧プラズマ処理部９は、絶縁体１０、高電圧電極１１、誘電体１２、大気圧プラズマ発生領域１３、交流高圧電源１４、を有する。

本実施例の原理を説明する線はんだ供給ユニット１のダイレクト式大気圧プラズマ処理部９は、線形状はんだ２が基板４に供給されるまでの途中経路に搭載される。図２に示した構成ではダイレクト式大気圧プラズマ処理部９は、シュート３の外に搭載されているが、シュート３の内部、またはシュート３の内部から外部のスプール６側にわたる領域に搭載してもよい。

次に、図２を用いて、実施例１の原理を説明する線はんだ供給ユニット１のダイレクト式大気圧プラズマ処理部９の構成及びその作用を詳しく説明する。

１１は第１の電極であり、交流高圧電源１４の一端に接続されて高周波電力が印加される電圧印加電極である。交流高圧電源１４の他端は、接地されている。電圧印加電極１１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）またはステンレススティールのような金属で形成され、一般的には導体と呼ばれる導電性の高い材質からなり、ノズル８の外周部を囲むように円筒状に形成されている。

ノズル８の内部に供給された線はんだ２は、第２の電極として、電圧印加電極１と対向して設けられた接地電極として作用する。また、線はんだ２は、プラズマ処理の対象となる被処理物でもある。線はんだ２は、一般的にははんだと呼ばれるスズを含む合金からなる棒状の物体である。本実施例では、線はんだ２はスズを主体とする２００〜３００℃程度の融点を有する材料で構成されていることを想定している。

１２は、電圧印加電極１１に設けられた誘電体である。誘電体１２は、アルミナ、ガラス、またはポリイミドなどの絶縁体からなり、ノズル８の外周部を囲むように形成された円筒状の物体である。誘電体１２の厚みは、誘電体バリア放電を実現するために、好ましくは０．１〜５ｍｍとする。厚みが薄すぎると誘電体バリア放電が不十分になり、ストリーマ、またはアーク放電が起こりやすくなる。厚すぎると、電圧印加電極１１と線はんだ２間の空間に発生する電界が減少し、プラズマを発生させる為に必要な印加電圧が増大してしまう。

次に、電圧印加電極１１、誘電体１２、線はんだ２の位置関係の詳細を説明する。図３は、図２の領域１５における拡大図である。電圧印加電極１１の長さは、その端部が誘電体１２より短くするのが好ましい。電圧印加電極１１が誘電体１２より外側に出ると、外側に出た端部において誘電体によるバリアがされない。その場合、電圧印加電極１１と線はんだ２間にてアークまたはストリーマ放電が発生してしまう。また、電圧印加電極１１と誘電体１２との端部が同じ程度の位置にあっても、わずかな隙間を経由して、電圧印加電極１１と線はんだ２間にアークまたはストリーマ放電が発生することがある。

図４は、図２の面１６での断面図である。線はんだ２と誘電体１２とのギャップｔ１は、好ましくは０．５〜５ｍｍとする。ｔ１が０．５ｍｍより小さい場合、交流高圧電源１４の出力電圧が増加側に変動する、または線はんだ２が曲がった状態でダイレクト式大気圧プラズマ処理部９に供給される条件が重なると、誘電体１２と線はんだ２間に発生する電界が更に高くなる。結果として、誘電体１２と線はんだ２間にストリーマまたはアーク放電が発生することがある。ｔ１が５ｍｍより大きい場合、誘電体１２と線はんだ２間の空間に発生する電界が減少し、プラズマを発生させる為に必要な印加電圧が増大してしまう。

１０は、プラズマ発生領域１３に対向する面を除き、高電圧印加電極１１の周囲に設けられた絶縁体である。絶縁体１０は、誘電体１２と同様に、アルミナ、ガラス、またはポリイミドなどの絶縁体からなる物体であるが、厚みについては好ましくは１０ｍｍ以上とする。これは、厚みを十分大きくすることにより電気絶縁性を高め、絶縁体１０の周囲に高い電界が発生しないようにするためである。その結果、高電圧印加電極１１と線はんだ２との間の空間、すなわちプラズマ発生領域１３のみに高い電界を発生させることができ、プラズマが発生する領域を限定することができる。

１４は、電圧印加電極１１と線はんだ２との間に、１ｋＶ以上の高電圧を印加できる交流高圧電源であり、電圧印加部である。交流高圧電源１４の周波数は、３０ｋＨｚ以上１０００ｋＨｚ未満が好ましい。

３０ｋＨｚ未満の場合、発生するプラズマの密度が低い為に、線はんだ２の表面に形成された酸化膜の除去速度が低い。ここで、電源周波数が酸化膜除去速度へ与える影響を、実験結果により説明する。図２に示した本実施例１の原理を説明する構成における線はんだ供給ユニット１のダイレクト式大気圧プラズマ処理部９において、交流高圧電源１４の出力周波数を３０ｋＨｚ以下にした場合の線はんだ２の酸化膜除去速度を評価した。

評価条件は以下の通りである。処理試料の線はんだ２は、ＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５からなる外径１ｍｍの棒とした。誘電体１２は、パイレックス（登録商標）ガラスからなる内径４ｍｍ、外径５ｍｍの円筒体とした。電圧印加電極は、銅（Ｃｕ）からなる内径φ５．１ｍｍの円筒体とした。処理ガスは、窒素（Ｎ２）＋水素（Ｈ２）（４％）とし、ガス流量は、２ｓｌｍとした。電源１４は、サイン半波状の電圧波を出力する交流高圧電源とし、その出力周波数は１２〜３０ｋＨｚとした。電源による印加電圧は、ストリーマ、またはアーク放電が起こらない範囲において、高い電圧を印加するようにした。プラズマ処理前後での線はんだ２のスズ酸化膜（ＳｎＯｘ）厚をＳＥＲＡ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ）法により測定し、その膜厚差を処理時間で除算することによりスズ酸化膜の除去速度を求めた。

図５に、スズ酸化膜除去速度の電源周波数依存性を示す。図５に示すように、酸化膜除去速度は、電源周波数が３０ｋＨｚ未満の場合、０．０１〜０．０２ｎｍ／ｓであり、一方、３０ｋＨｚの場合、０．４ｎｍ／ｓだった。この結果は、周波数が３０ｋＨｚであれば自然酸化膜２ｎｍを約５秒で完全に除去でき、周波数が３０ｋＨｚ未満であれば、１００〜２００秒程度必要であることを意味する。

電源周波数が１０００ｋＨｚ以上となると、電源及び電力供給経路について、電力整合を考慮して設計及び作成する必要が生じる。その結果、電源の他にインピーダンス整合器を使用せねばならず、電源系統の費用が増大してしまう。

次に、プラズマ発生領域１３へのプロセスガス導入について説明する。図２のガス導入口１７は、ガス導入管（図示せず）、ガス供給源（図示せず）に接続されている。プロセスガスは、ガス導入口１７経て、スプール６及び送り装置７の側から大気圧プラズマ処理部１のプラズマ発生領域１３へ導入される。プロセスガスの構成は、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの希ガス、または窒素（Ｎ２）を主とする。処理コストの低減の観点から、窒素を使用することが好ましい。主たるガスに加え、線はんだ２の酸化膜を還元処理するために、水素等の解離した原子が還元性活性種となりうる反応性ガスを混合する。

図６は、第１実施形態の原理を説明する線はんだ供給ユニット１のダイレクト式大気圧プラズマ処理部９において、線はんだ２のプラズマ処理を開始する際の、ダイレクト式大気圧プラズマ処理部９の下部分の正面断面図である。

まず、図６に示すように、電圧印加電極１１の下端と線はんだ２の先端との距離ｔ２が１０ｍｍ以下となるように配置し、線はんだ２を固定した状態で、交流高圧電源１４により電圧印加電極１１に電圧印加し、プラズマ発生領域１３にプラズマを発生させてプラズマ処理を開始する。

プラズマ処理を開始すると、線はんだ２の電圧印加電極１１と対向する部分に、水素原子（Ｈ）を含むプラズマが照射される。加えて、プロセスガスが上部のスプール６側からシュート３側に流れる為、水素原子もその方向に流される。ｔ２が１０ｍｍ以下であれば、プラズマで生成する水素原子を、誘電体１２にてあまり失活をさせることなく、線はんだ２の先端まで供給できる。その結果、プラズマ処理開始時において、線はんだ２の先端の酸化膜を除去できる。線はんだ２の先端の酸化膜を除去した後、プラズマ処理を継続したまま、送り機構部７を駆動して線はんだ２の供給を開始する。

スプール６にある線はんだ２がなくなる等して、プラズマ処理を終了するときは、電圧印加電極１１への電圧印加を停止して、プラズマ放電を停止する。その後、スプール６に線はんだ２を再充填し、図６の状態からプラズマ処理を再開する。

ところで、実施例１の原理の説明として図２に示した線はんだ供給ユニット１のダイレクト式大気圧プラズマ処理部９の構成では、線はんだ２をプラズマ処理する際、線はんだ２が切断してしまう場合がある。

図７を用いて、線はんだ切断のメカニズムを説明する。線はんだ２は、プラズマ発生領域１３においてプラズマで加熱される。加熱により線はんだ２の温度が高くなり、その温度がある点Ｍにおいて融点まで増加する。融点になると点Ｍにて線はんだが軟化し、また同時に点Ｍよりシュート３側の線はんだ２（部分Ｎ）の自重により線はんだ２が引っ張られるため、線はんだ２が点Ｍより切断される。

線はんだ２の切断を防ぐ方法の一つは、線はんだ２の温度が融点まで増加しないようにすることである。そのためには、線はんだ２に対する熱の流入を低減し、熱の流出を促進することが有効である。

以下に、線はんだ２への熱の流入及び流出のメカニズムを説明する。
熱の流入機構は、高温のプラズマに線はんだ２が接触することによる熱伝導である。この熱の流入は、プラズマ発生領域１３を通過中の線はんだ２に対して起こる。

一方、熱の流出機構は２つある。１つ目は、線はんだ２自身の熱伝導である。高温であるプラズマ発生領域１３に存在する線はんだ２から、それに比べて低温である両端方向へ熱が流出する。

２つ目は、プラズマ発生領域１３に供給するプロセスガスによる冷却である。プロセスガスの一部はプラズマ発生領域１３内ではプラズマとなり高温になるが、プラズマ発生領域１３外の部分では低温である。低温のプロセスガスが線はんだ２と接触するため、線はんだ２から熱を奪う。プロセスガスによる線はんだ２からの熱の流出は、プロセスガスと接触する線はんだ２において起こる。但し、ガス導入口１７から供給されたプロセスガスはプラズマ発生領域１３を通過するに従いガス温度が増加するため、図７の構成ではプロセスガスがシュート３側に移動するほどガス温度が高くなり、その結果、シュート３側ほど線はんだ２の熱の流出効果が低減する。

また、熱の流出を促進する方法として、プロセスガス流量を増加する方法も考えられる。プロセスガス流量が増加するに従い、線はんだ２とプロセスガスとの熱交換が促進されるため、線はんだ２の熱の流出が促進される。しかし、処理コストの低減の観点から、プロセスガスの流量はできるかぎり低減した方が好ましいため、この方法を主として用いることは難しい。

次に、熱の流入を低減する、及び熱の流出を促進するいくつかの方法を説明する。
熱の流入を低減する方法の一つが、プラズマの放電電圧（電力）を低くすることである。これにより、プラズマ発生領域１３での発熱が低減し、結果的に線はんだ２への熱の流入が低減する。しかし、プラズマの放電電圧を低減する方法には２つの短所がある。

１つ目の短所は、プラズマ放電電圧の減少に従い、酸化膜除去速度が低減することである。図８に、酸化膜除去速度の放電電圧依存性を示す。評価条件は、電源周波数が３０ｋＨｚであり、その他の条件は図５で示したスズ酸化膜除去速度の電源周波数依存性を評価したものと同じである。図８に示すように、プラズマ放電電圧が減少するに従い、酸化膜除去速度は顕著に減少した。また、印加電圧が７０Ｖ以下の場合は、プラズマ放電が起こらなかった。

酸化膜除去速度が減少する場合、除去すべき酸化膜厚は変わらないため、代わりに処理時間を増加しなければならない。処理時間を増加するには、線はんだ２の送り速度を低くするか、またはプラズマ処理領域１３の長さを増加する方法がある。前者はダイボンダのチップ処理速度に影響するので、低くすることが難しい。そのため、後者のプラズマ発生領域１３を長くする必要がある。しかし、プラズマ発生領域１３を長くすると、線はんだ２への熱の流入が増加するため、効果的に熱の流入を低減することができない。

２つ目の短所は、プラズマ放電電圧を低減しすぎるとプラズマ放電が維持できなくなることである。図８の例では、電圧値が７０Ｖ以下ではプラズマ放電の維持ができなかった。すなわち、設定できる電圧範囲が狭いため、プラズマ処理条件及びダイボンダの周囲環境に応じて、電圧を変えることで熱の流入の度合いを制御することが難しい。

上記した検討結果に基づいて、本実施例では、プラズマ発生領域を分割して複数の個所で発生させ、その間のプラズマ処理を行わない領域においてプロセスガスでプラズマにより加熱された線はんだを一旦冷却し、この冷却された線はんだを再びプラズマ発生領域を通過させてるようにすることで、酸化膜除去処に伴う理線はんだの温度上昇を抑えるようにした。

本実施例１における線はんだへの熱の流入を低減する構造を備えた線はんだ供給ユニット１０１の構成を、図９を用いて説明する。図９に示した構成は、図２で本実施例の原理として説明した供給ユニット１と比べて、ダイレクト式大気圧プラズマ処理部９１の電極の構造及び配置が異なる。他は図２の構成と同じであるので、説明を省略する。

電極１１は複数あり（図では２つ）、それぞれ距離をあけて配置される。電極１１への交流高電圧（高周波電力）印加のために、交流高圧電源（高周波電源）１４からの配線を分岐して接続する。複数の電極１１は、同じ交流高圧電源１４に接続されており、同じ位相の交流電圧が印加される。複数の電極１１に対して共通の交流高圧電源１４から印加される交流電圧が同位相なので、複数の電極１１の間では放電が発生しない。また、複数の電極に対して同数の電源を用意し、電源から電極へ１対１で高圧線を接続してもよい。この場合、複数の電源間の交流電圧の位相を一致させるような位相調整手段(図示せず)を設けると、安定して放電させることができる。なお、図９に示した構成では、電極１１を２つに分割した構成を示したが、本実施例ではこれに限らず、３つ以上に分割してもよい。

複数の電極の半径方向内側にプラズマが生成し、それぞれのプラズマ発生領域１３において線はんだがプラズマ処理される。複数あるプラズマ領域１３の合計の長さが、図２で示した１つのプラズマ領域１３と同じ長さになるように設定すれば、図２の場合と同じ処理時間（プラズマ発生領域を通過する時間の合計）で酸化膜を除去できる。

プラズマ発生領域１３の間にある長さｔ３の領域１８では、線はんだ２からの熱の流出だけ起こる。そのため、図２で示したプラズマ領域１３が１つだけの場合に比べて、線はんだ２の最高温度を低減させることができ、その結果、線はんだ２の溶融を防止できる。

領域１８の長さｔ３は、供給するはんだの熱伝導率や熱容量、ガス供給口１７から供給するプロセスガスの流量などに応じて設定すればよい。

本実施例に拠れば、表面の酸化膜が除去された線はんだを線切れを起こすことなく、基板４に安定して供給することが可能になった。

[実施例１の変形例１］
実施例１の変形例として、線はんだからの熱の流出を促進する構造を備えた線はんだ供給ユニット１０２の線はんだ供給ユニット５１１の構成を、図１０Ａを用いて説明する。図１０Ａに示した構成では、図９を用いて説明した実施例１の線はんだ供給ユニット１０１の構成に対して、スプール６近傍に冷却装置１９が設けられたことが相違点であり、その他は図９で説明した実施例１の構成と同じであるので、説明を省略する。

冷却装置１９により、スプール６に巻かれた線はんだ２を冷却する。図１０Ｂ及び図１０Ｃを用いて、冷却方法の詳細を説明する。

図１０Ｂには、冷却装置１９がスプール６及びスプール６に巻かれた線はんだ２に対して矢印に向きで冷媒を循環させることで、線はんだ２を冷却する構成を示す。冷媒は、空気、窒素などの気体、または、水、液体窒素などの液体から構成される。冷媒の循環の仕方として、スプール６及びスプール６に巻かれた線はんだ２に直接冷媒を接触させてもよいし、冷媒との接触で線はんだ２が汚染されたり、酸化したりする恐れがあれば、スプール６周囲に遮蔽物を設けて、間接的に冷媒を接触させてもよい。

図１０Ｃには、冷却装置１９の一部である軸１９ｂをスプール６と接触させ、更に軸１９ｂと放熱板１９ｃとを接触させ、線はんだ２を冷却する構成を示す。この例では、スプール６を金属等の熱伝導性の高い材質にして、スプール６から軸１９ｂへの熱伝導性を高めることが好ましい。

冷却装置１９によりスプール６に巻かれた線はんだ２の温度が減少すると、プラズマ発生領域１３付近の線はんだ２とスプール６に巻かれた線はんだ２との温度差が増加する。温度差の増加により、プラズマ発生領域１３付近の線はんだ２におけるスプール６の側への熱の流出が促進され、線はんだ２の温度が減少し、その結果、線はんだ２の溶融を防止できる。

[実施例１の変形例２]
実施例１の第２の変形例として、線はんだ２からの熱の流出を促進する構造を備えた線はんだ供給ユニット１０３のダイレクト式大気圧プラズマ処理部９２の構成を、図１１を用いて説明する。図１１に示した構成では、図９で説明した実施例１の線はんだ供給ユニット１０１のダイレクト式大気圧プラズマ処理部９１の構成に対して、電極１１および誘電体１２の周囲に冷媒を循環させるための筐体２０が絶縁体１０の代わりに設けられたことが相違点であり、その他は図９で説明した実施例１の線はんだ供給ユニット１０１の構成と同じであるので、説明を省略する。

筐体２０は、ガラス、セラミクスのような導電性の低い絶縁体と呼ばれる材質からなる。筐体２０は、電極１１および誘電体１２の周囲に冷媒が循環されるよう、内部が空洞になっている。また、筐体２０には、冷媒の出入り口となる穴２０ａ及び２０ｂが設けられる。冷媒は、導電性の低い、一般的に絶縁体と呼ばれる材質からなる物体であり、空気、窒素などの気体、または、水、液体窒素などの液体を用いることができる。

冷媒の循環により、電極１１及び誘電体１２の温度が低下する。これにより、プロセスガスと誘電体１２及び電極１１との温度差が増加する。温度差の増加により、プロセスガスから誘電体１２及び電極１１への熱の伝導が促進され、プロセスガスの温度が減少する。そのため、プロセスガスによる線はんだ２の熱の流出が促進され、線はんだ２の温度が減少し、その結果、線はんだ２の溶融を防止できる。

[実施例１の変形例３]
実施例１の第３の変形例として、本変形例では、線はんだ２が自重により引っ張られる現象に着目した、線はんだ２の切断を防ぐ手段について説明する。

線はんだに引っ張り及び押し込みの力が加わりにくい構造を備えた線はんだ供給ユニット１０４の構成を、図１２を用いて説明する。図１２に示した構成では、図９を用いて説明した実施例１の線はんだ供給ユニット１０１の構成に対して、送り機７ｂがダイレクト式大気圧プラズマ処理部９１のシュート３側にも設けられているのが相違点であり、その他は図９で説明した実施例１の構成と同じであるので、説明を省略する。

大気圧プラズマ処理部９１のスプール６側およびシュート３側にそれぞれ送り機７ａ及び７ｂを設ける。それら送り機７ａ及び７ｂには、送り速度を指示する制御部２１が接続される。

送り機７ｂは送り機７ａの送り速度と略同じ速度で運転するように制御部２１より指示を出す。これにより送り機７ａと送り機７ｂの間の線はんだＬｐに印加される引っ張り及び押し込みの力は大幅に減少される。その結果、プラズマ処理領域１３かその近傍の線はんだ２のある点において、線はんだ２が溶融しても、線はんだ２の切断は起こらず、線はんだ２の供給を続けることができる。

[実施例１の変形例４]
実施例１で説明した大気圧プラズマ処理部９１の断面図である図９に関して、ガスの流れを記載した拡大断面図を図１３に示す。図１３のガス導入口１７から導入されたプロセスガスは、破線矢印の向きで表される経路Ｐｇのように、プラズマ処理領域１３、シュート３側にある線はんだ導入ノズル８へと流れ、最終的にノズル８の穴と中央を通る線はんだ２との隙間Ｇからノズル８の外へと放出される。

線はんだ導入ノズル８は、線はんだ２をシュート３の中の基板４の所定の位置へ精度よく供給するためのものである。そこで、ノズル８の穴と線はんだ２との間でがたつきが少なくなるよう、ノズル８の穴の径は、線はんだ２の外径に対してわずかに大きい程度に設定される。

上記理由で隙間Ｇが狭いため、プロセスガスが隙間Ｇを通る際のガスコンダクタンスは比較的小さくなる。ガスコンダクタンスが小さいため、経路Ｐｇには少ないガス流量しか流せなくなる、または、プラズマ処理に寄与しない、例えば、スプール６側の隙間から外気へのガスが流れやすくなる。前者の場合は、プロセスガスによる線はんだ２の熱の流出が低減するため、線はんだ２が溶融しやすくなるし、後者の場合は、不要なガスの使用が増大して処理コストが増大してしまう。

上記の理由から、プラズマ処理領域１３に効率的にプロセスガスを導入する手段を提案する。
図１４は、実施例１の変形例４に係る大気圧プラズマ処理部９１を含む、線はんだ供給ユニット１０５の正面断面図である。実施例１の変形例４では、図９を用いて説明した実施例１で線はんだ供給ユニット１０１の構成に対して、大気圧プラズマ処理装置９１のシュート３側の線はんだ供給ノズル８にプロセスガス導出口２２が設けてあるのが相違点である。その他は第１実施形態の図９を用いて説明した構成と同じにあるので、説明を省略する。

図示していないプロセスガス供給手段によりガス導入口１７から供給されたプロセスガスは、プラズマ領域１３を流れてガス導出口２２より外気へ流れ出る、ガスコンダクタンスの大きい経路が形成される。その結果、導入口１７から導入したプロセスガスを効率的にプラズマ処理に利用できる。なお、ガス導出口２２は、大気圧プラズマ処理装置９内のシュート３よりの絶縁体１０を貫通させるように設けてもよいし、シュート３内に入っている線はんだ供給ノズル８に設けてもよい。

[実施例１の変形例５］
ところで、図９に示した実施例１のはんだダイボンダの線はんだ供給ユニット１０１において、基板４へのはんだ供給量を精度よく所定の量にするためには、線はんだ２と基板４との接触状態を検知する必要がある。

図１５は、線はんだ供給ユニット１０１に組み込む線はんだ２と基板４との接触を検知する原理を説明する図である。電流式接触検知部１８０の線はんだ２と基板４との接触を検知するためのものであって、電流式接触検知部１８０は、直流電源１１９、過電流保護用抵抗１２０、接触検知回路１２１、送り機制御部１２２を備えている。直流電源１１９から印加される直流電圧は、スプール６、送り機構部７を通して、線はんだ２に印加される。また、シュート３内の基板４は電気的に接地されている。

以下に、電流式接触検知部１８０における接触検知、及び所定量の線はんだ供給の動作を説明する。直流電源１１９により線はんだ２に数１０Ｖ程度の所定の直流電圧が印加されている。線はんだ２がシュート３内の基板４に接触しない限り、電流は流れない。線はんだ２が基板４と接触すると、直流電源１１９から基板４の経路で直流電流が流れ、接触検知回路１２１が電流を検知する。電流検知のタイミングに基づき、送り機構制御部１２２は送り機構部７に所定量（所定の長さ）の線はんだ２を送る。このようにして、線はんだ２が基板４に接触した時から基板４に対して、所定量の線はんだ２を送る。

上記のような電流による接触検知をするため、本変形例で用いる基板４は、例えば銅（Ｃｕ）、または銅の表面に銀（Ａｇ）やニッケル（Ｎｉ）をめっきしたような金属である一般的には導体と呼ばれる導電性の高い材質からなる物体である。

図１５に示した電流式接触検知部１８０を組み込んだダイボンダに、実施例１の図９で示したダイレクト式大気圧プラズマ処理部９１を搭載する場合、以下の問題が起こる。

１つ目は、電気的に接地されている箇所が電流検知回路である為、交流高圧電源１４からの交流高電圧が、線はんだ２から電流検知回路１２１までの電流式接触検知部１８０の各部品に印加されることである。電流式接触検知部１８０の各部品は、交流高圧電源１４からの数ｋＶの電圧印加には耐えられないので、各部品が損傷してしまう。２つ目は、線はんだ２に対して、電流式接触検知部１８０により数１０Ｖの直流電圧が印加されるが、同時に、交流高圧電源１４により数ｋＶの交流高電圧が印加され、その結果、接触検知の為の直流電圧を安定に印加できないことである。

上記２つの問題を解決するために、大気圧プラズマ放電のための交流高電圧が電流式接触検知部１８０に印加されず、かつ線はんだ２に所定の直流電圧を印加されるようにするための構成を、以下に説明する。

図１６は、実施例１の変形例５に係る線はんだ供給ユニット１００の正面断面図である。図１６に示した本変形例５に係る線はんだ供給ユニット１０６では、図９を用いて説明した実施例１の線はんだ供給ユニット１０１に対して、電気フィルタ回路１２３を含む電流式接触検知部１８１が設けられている点が相違点である。その他は実施例１で説明した構成と同じであり、同じ番号を付してあるので、説明を省略する。

電気フィルタ回路１２３は、コイル１２４、コンデンサ１２５、１２６を備えている。ここで、コイル１２４は、交流高圧電源１４により印加される交流電圧に対して、１００Ω以上の高インピーダンスを有し、一方、コンデンサ１２５、１２６のインピーダンスは１Ω以下の、コイル１２４のインピーダンスに対して１／１００以下小さいことが好ましい。以下に、電気フィルタ回路の働きを説明する。

交流高圧電源１４からの交流高電圧は、電圧印加電極１１からスプール６までの電気経路に印加されるが、コンデンサ１２５が低インピーダンスのため、コンデンサ１２５を通じて交流的に接地されている状態になる。コンデンサ１２５が低インピーダンスであり、かつコイル１２４が高インピーダンスである為、交流高電圧は電流式接触検知部１８１にほとんど印加されない。なお、コンデンサ１２６は、コンデンサ１２５、コイル１２４によるフィルタ特性を更に高める為に付属されてものである。

一方、直流電源１１９から出力される直流電圧に対して、コイル１２４が電気的に短絡、及びコンデンサ１２４、１２５が電気的に開放となるため、線はんだに所定の直流電圧が印加される。

なお、上記電気フィルタ回路１２３は、コイル１２４、コンデンサ１２５、１２６からなる電気回路としたが、コイル１２４の代わりに抵抗を用いる、コンデンサ１２６を省略するなどの適宜変更可能である。

なお、本変形例を、実施例１の変形例として説明したが、上記に説明した実施例１の変形例１乃至４で説明した構成に対しても適用することができる。

また、電流式接触検知部１８１で接触検知した信号を用いて、交流高圧電源（高周波電源）１４から複数の電圧印加電極１１に印加する交流高電圧（高周波電力）のオン・オフを制御することもできる。

すなわち、電流式接触検知部１８１で線はんだ２と基板４との接触を検知した場合には、送り機構制御部１２２で制御して送り機構部７で所定量（所定の長さ）の線はんだ２を送るとともに、交流高圧電源（高周波電源）１４から複数の電圧印加電極１１に交流高電圧（高周波電力）を印加して、送られている線はんだの表面をプラズマ処理する。一方、電流式接触検知部１８１で線はんだ２と基板４との接触を検知しなくなった場合には、送り機構制御部１２２で制御して送り機構部７による線はんだ２の送りを停止するとともに、交流高圧電源（高周波電源）１４から複数の電圧印加電極１１に交流高電圧（高周波電力）を印加を停止して、線はんだ３の表面のプラズマ処理を停止する。

このように線はんだ３の送りとプラズマの発生を連動させることにより、シュート３の内部で基板４が搬送されている間は、送りが停止中の線はんだ３がプラズマにさらされ続けることが無いので、送りが停止中に線はんだ３の温度が上昇して線切れを発生することを防止できる。

[実施例１の変形例６]
図１７に、実施例１及びその変形例１乃至５で説明したダイレクト式大気圧プラズマ処理部９，９１，９２の構成に関して、線はんだ２の位置が電圧印加電極１１の中心に対してずれた場合の断面図を示す。図１７に示すように、線はんだ２が電圧印加電極１１の内側の誘電体１２で囲まれたプラズマ発生領域１３の中心軸からずれて、外周の点Ａと誘電体１２との間のギャップｔ３が狭まくなった場合、線はんだ２の点Ａと反対側の点Ｂと誘電体１２とのギャップｔ４は広くなる。実施例１で説明したように、線はんだ２と誘電体１２とのギャップは、電界および放電処理に影響を与える。そのため、図１７の場合、線はんだ２の点Ａと点Ｂとでは、プラズマ処理、すなわちスズ酸化膜除去速度において不均一になってしまう。

上記の理由から、線はんだ２を外周全体に渡って均一にプラズマ処理するには、線はんだ２がダイレクト式大気圧プラズマ処理部９１又は９２の内部を通過する時に、誘電体１２で囲まれたプラズマ発生領域１３の中心軸上を通過するようにすることが望ましい。そこで、実施例１の変形例６として、線はんだ２が誘電体１２で囲まれたプラズマ発生領域１３の中心軸上を通過するようにする装置を提案する。

図１８は、実施例１の変形例６に係るダイレクト式大気圧プラズマ処理部９１の正面断面図である。本変形例では、実施例１で説明した図９に示した線はんだ供給ユニット１０１の構成に対して、線はんだ位置補正部品２７が設けられている点が相違点である。その他は実施例１及びその変形例１乃至５と同じであるので、説明を省略する。

線はんだ位置補正部品２７は、高電圧印加電極１１の上下端に設けられている。線はんだ位置補正部品２７は、絶縁体１０と同様に、アルミナ、ガラス、またはポリイミドなどの絶縁体からなる物体である。図１８に示した構成では、線はんだ位置補正部品２７を高電圧印加電極１１の上下端に設けた構成を示したが、上下に分割した電圧印加電極１１に挟まれる中間位置に更に１つ追加して設けてもよい。

図１９に、線はんだ位置補正部品２７の配置、形状の詳細を説明する。線はんだ位置補正部品２７は、線はんだ２の供給方向(図１７の矢印方向)に対して勾配を有し、その勾配の角度はαとする。角度αは４５°より大きく８５°以下が好ましい。４５°より小さい場合、線はんだ２が線はんだ位置補正部品２７と当たった後に、線はんだ２の先端が供給方向の反対に向き、線はんだ２の供給が適切にできなくなることが起こりやすいためである。

線はんだ位置補正部品２７は、中空を有し、その内径はｄ１とする。内径ｄ１は、線はんだ２の外径よりも０．１〜１ｍｍ大きくする。０．１ｍｍより小さいと線はんだが通過し難くなり、１ｍｍより大きいと線はんだのがたつきが大きくなり、中心軸に補正する効果が小さくなる。

なお、上記線はんだ位置補正部品２７は、断面形状が台形状としたが、線はんだ２と当たる角度αが上記角度範囲内であれば、断面形状が半円状のものなどに適宜変更可能である。

なお、上記した実施例では線はんだを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば帯状に成型したリボンはんだを供給する場合にも適用できる。

本実施例２では、線はんだ供給ノズル８の外部でプラズマを発生させ、この発生させたプラズマを線はんだ供給ノズル８の内部に搬送して線はんだをプラズマ処理するリモート式大気圧プラズマ処理部９００を線はんだ供給ノズル８の複数の個所に設置した線はんだ供給ユニット１３０の例を説明する。まず、本実施例の原理を説明を図２０乃至２７を用いて説明する。

図２０は、本実施例２におけるリモート式大気圧プラズマ処理装置の原理を説明する図で、リモート式大気圧プラズマ処理部９００をダイボンダの線はんだ供給ユニット１３０に搭載し、シュート３の内部の基板４に線はんだ２を供給する構成を示す正面断面図である。本実施例２におけるリモート式大気圧プラズマ処理装置は、実施例１で示したダイレクト式大気圧プラズマ処理部９の代わりに、リモート式大気圧プラズマ処理部９００を搭載している点が相違点であり、その他は実施例１で図９を用いて説明した構成と同じであるので、説明を省略する。

図２０に示した構成において、ガス導入口１７よりガス導入ノズル３０に導入されるプロセスガスを原料として、リモート式大気圧プラズマ処理部９００のプラズマ生成部２８内にてプラズマが生成される。プラズマ内で発生した活性種２９は、ガス導入口１７から供給されるガス流により押し出され、ガス導入ノズル３０に沿って流れて線はんだ供給ノズル８の内部に導入されて線はんだ２へと吹き付けられる。吹き付けられる領域４３にて、活性種２９が線はんだ２の酸化膜を還元し、酸化膜が除去される。

ここで、ガス導入ノズル３０は、ガラス、セラミクスのような導電性の低い、一般的に絶縁体と呼ばれる材質からなる物体である。但し、ガス導入ノズル３０の内、プラズマ生成部２８と接していない部分の一部を、ステンレススティール、アルミニウム（Ａｌ）といった一般的に導体と呼ばれる金属にしてもよい。ガス導入ノズル３０の形状は、中央部にガスを導入する為に管状であり、その断面は円形の場合もあるし、矩形の場合もある。

本実施例の特徴の一つは、リモート式大気圧プラズマ処理部９００のプラズマ生成部２８と線はんだ２及び線はんだ供給ノズル８とが電気的に絶縁されていることである。これにより、実施例１の変形例５で説明したような、線はんだ２と基板４との接触検知手段を設ける際、図１６を用いて説明したような電気フィルタ回路１２３を必要とせず、図１５を用いて説明した電流式接触検知部１８０のような比較的簡単な構成を備えればよい。

図２０には、線はんだ２と基板４との接触を検知するための電流式接触検知部１８を備えた構成を、また、図２１乃至図２７には、本実施例に係るリモート式大気圧プラズマ処理部９００の種々の構成の原理を示す。

図２１は、図２０におけるリモート式大気圧プラズマ処理装置の原理で説明したリモート式大気圧プラズマ処理部９００の第１の構成例として、リモート式大気圧プラズマ処理部９０１の原理の構成を示す。ガス導入口１７に対して、近い方から高電圧電極３１、接地電極３２が配置され、それら高電圧電極３１と接地電極３２とに交流高圧電源１４が接続され、接地電極３２は接地されている。絶縁体３３は、高電圧電極３１と接地電極３２との間でガス導入ノズル３０の外側に配置される。高電圧電極３１と接地電極３２との間のガス導入ノズル３０の内部に高電界が発生し、その高電界中にてプラズマおよび活性種２９が生成される。高電圧電極３１および接地電極３２間のガス導入ノズル３０外側は、絶縁体３３で覆われているため、高電界が発生せず、プラズマが生成されないようになっている。高電圧電極３１と接地電極３２とはガス導入ノズル３０に対して覆うように接している為、それらの形状は管状であり、またそれらの材質は、ステンレススティール、アルミニウム（Ａｌ）といった一般的に導体と呼ばれる金属である。なお、高電圧電極３１と接地電極３２との配置を入れ替えても良い。

図２２は、図２０におけるリモート式大気圧プラズマ処理装置の原理で説明したリモート式大気圧プラズマ処理部９００の原理の第２の構成例として、リモート式大気圧プラズマ処理部９０２の構成を示す。ガス導入ノズル３０の半径方向外側に接地電極３４、ガス導入ノズル３０の半径方向内側にガス導入ノズル３０とギャップを設けて高電圧電極３５が配置され、それら接地電極３４と高電圧電極３５とに交流高圧電源１４が接続され、接地電極３４が接地されている。接地電極３４と高電圧電極３５との間のギャップに高電界が発生し、その中にてプラズマおよび活性種２９が生成される。接地電極３４はガス導入ノズル３０に対して覆うように接している為、それらの形状は管状である。一方、高電圧電極３５の形状は棒状、または管状である。接地電極３４と高電圧電極３５の材質は、それぞれステンレススティール、アルミニウム（Ａｌ）といった一般的に導体と呼ばれる金属である。また、高電圧電極３５の表面をアルミナ、ガラス、またはポリイミドなどの絶縁体にて覆ってもよい。なお、接地電極３４と高電圧電極３５との配置を入れ替えても良い。

図２３は、図２０におけるリモート式大気圧プラズマ処理装置の原理で説明したリモート式大気圧プラズマ処理装置９００の原理の第３の構成例として、リモート式大気圧プラズマ処理部９０３の構成を示す。ガス導入ノズル３０の外側に巻きつくように、コイル３６が配置され、コイル３６の両端は、交流高圧電源１４に接続されており、コイル３６の一端は接地されている。なお、交流高圧電源１４の高電圧側と接地側の配置向きは順不同である。コイル３６およびガス導入ノズル３０の内側に高交番磁界が発生し、その中に誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）が発生する。ＩＣＰによりガス導入ノズル３０の内部空間に活性種２９が生成される。コイル３６は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）といった一般的に導体と呼ばれる金属である。また、コイル３６の表面をアルミナ、ガラス、またはポリイミドなどの絶縁体にて覆ってもよい。

図２４は、図２０におけるリモート式大気圧プラズマ処理装置の原理で説明したリモート式大気圧プラズマ処理部９００の原理の第４の構成例として、リモート式大気圧プラズマ処理部９０４の構成を示す。１組の平行平板電極３８と３９が配置され、それら電極間のギャップ部にガス導入口１７からガスを導入されるように導入管４０が接続される。導入管４０のうち平行平板電極３８と３９とのギャップ部よりガス経路の下流にある部分４１は、ガス導入ノズル３０と接続される。平行平板電極３８と３９には、互いが対向する面に誘電体板３７が配置される。平行平板電極３８には交流高圧電源１４が接続され、平行平板電極３９は接地されている。なお、一組の電極３８，３９に対して、どちらを交流高圧電源１４の高電圧側か、または接地側とするかの向きは、順不同である。平行平板電極３７と３８との間のギャップに高電界が発生し、その中にプラズマおよび活性種２９が発生する。

図２５に、図２０におけるリモート式大気圧プラズマ処理装置の原理で用いて説明したリモート式大気圧プラズマ処理装置９００の原理として、線はんだ２および線はんだ供給ノズル８を挟んで対向して設けた例を示す。図２５に示すように、リモート式大気圧プラズマ処理装置９０５を線はんだ供給ノズル８の左右に１台ずつ対向して配置することにより、供給ノズル８内の線はんだ２に対して左右の両方向から活性種２９を吹き付けられるようにしてある。これにより、線はんだ２の円形の外周に対して、なるべく広い面に活性種２９が吹き付けられ、線はんだ２の酸化膜の内、除去されない部分が生じるのを抑制できる。なお、図２５ではリモート式大気圧プラズマ処理部９０５を線はんだ供給ノズル８に対して２台を左右に配置した構成を示したが、それ以上の台数を等間隔に並べて配置させても良い。リモート式大気圧プラズマ処理部９０５の配置台数を増加させることにより、線はんだ２の酸化膜の除去速度の増加、および除去の均一性が向上することが期待できる。

図２６および図２７は、それぞれ、図２４に示したリモート式大気圧プラズマ処理部９０４の配置を変えた場合の、正面図および上面図である。図２４に示した一組の平行平板電極３８、３９の代わりに、線はんだ供給ノズル８に対して取り囲むように、中空のある一組の平行円板電極４１、４２が配置されている。図２４で説明した誘電体板３７に対して、その働きをガス導入ノズル３０により代替される。以上の配置により、図２７に示すように４か所に配置したガス導入口１７から平行円板電極４１，４２間に配置したガス導入ノズル３０の内部に生成される活性種２９が、線はんだ供給ノズル８の内部の線はんだ２の外周に対して均一に吹き付けられる。その結果、線はんだ２の酸化膜を均一に処理することが可能となる。

ところで、実施例２に係るリモート式大気圧プラズマ処理装置の原理を説明した図２０乃至図２７に示したリモート式大気圧プラズマ処理装置９００乃至９０６では、プラズマ生成部２８内から線はんだ２へ向かって流れるガス及び活性種２９は高温になる。そのため、プラズマ生成部２８の状態によっては、実施例１で述べた場合と同じメカニズムにより、ガス及び活性種２９が線はんだ２へ照射することに伴う線はんだ２への熱の流入が顕著になり、線はんだ２が切断することがある。

この対策として、実施例１で提案した線はんだ２の溶融及び切断を防止する手段、及びガスを有効に使用する手段を、実施例２に係るリモート式大気圧プラズマ処理装置９００において適用した例を以下に説明する。

例えば、図２０で説明した実施例２の原理を説明するリモート式大気圧プラズマ処理装置の構成において、酸化膜除去速度を増加するためにリモート大気圧プラズマ処理部９００の印加電圧（電力）を高くし、かつ使用ガスの節約のため、ガス流量を減少させるか変えないとする。その場合、ガス及び活性種２９による線はんだ２への熱の流入だけが顕著になり、かつ熱の流出は変わらないか低減するため、線はんだ２の溶融リスクが増加する。

図２８を用いて、実施例２における線はんだ２への熱の流入を低減する構造を有するリモート式大気圧プラズマ処理部９００を複数備えた線はんだ供給ユニット１３１について説明する。図２８に示した構成では、図２０でその原理を説明したリモート式大気圧プラズマ処理装置を２式９００−１と９００−２と備えており、それらが線はんだ２の供給方向に距離をあけて配置される点が異なる。他は図２０で説明した構成と同じであるので、説明を省略する。また、図２０で説明した線はんだ２と基板４との接触を検知するための電流式接触検知部１８も備えているが、その記載を省略している。

図２８に示した構成のようにリモート式大気圧プラズマ処理装置を２式備えた構成とすることにより、線はんだ２が２つの大気圧プラズマ処理部９００−１と９００−２とによるそれぞれのプラズマ処理領域４３を通過してプラズマ処理される時間が長くなる。このプラズマ処理される時間が長くなった分プラズマ処理速度を低減させるために、それぞれの大気圧プラズマ処理部９００−１と９００−２とへの印加電圧を減少させることができる。このように大気圧プラズマ処理部９００−１と９００−２とへの印加電圧を減少させることにより、２つあるプラズマ処理領域４３における線はんだ２への熱の流入を低減させることができる。実施例１で説明したメカニズムと同様に、大気圧プラズマ処理部９００−１と９００−２との間の活性種２９が照射されない長さｔ４の領域４４では、線はんだ２から熱の流出だけ起こる。そのため、図２０で説明したようにプラズマ処理部９００を１つだけ備えた構成で熱の流入が大きい場合に比べて、線はんだ２の最高温度が減少し、その結果、線はんだ２の溶融を防止できる。

[実施例２の変形例１］
実施例２の第１の変形における線はんだ２からの熱の流出を促進する構造を備えた線はんだ供給ユニット１３２の構成を、図２９Ａを用いて説明する。図２９Ａに示した構成では、実施例１の変形例１で図１０を用いて説明した構成に対して、ダイレクト式大気圧プラズマ処理部９の代わりに実施例２で説明した２つのリモート式大気圧プラズマ処理部９００−１と９００−２とが設けられたとことが相違点であり、その他は実施例１の変形例１の図１０と同じであるので、説明を省略する。

図１０で説明した場合と同様に、図２９Ｂ及び図２９Ｃに示した冷却装置１９（１９ａ、１９ｂ，１９ｃ）の働きにより、スプールに巻かれた線はんだ２の温度が減少する。そのため、高温になる活性種２９の照射領域４３における線はんだ２の熱の流出が促進され、線はんだ２の温度が減少し、その結果、線はんだ２の溶融を防止できる。

[実施例２の変形例２]
実施例２の第２の変形における線はんだ２からの熱の流出を促進する構造を備えた線はんだ供給ユニット１３３の構成を、図３０を用いて説明する。図３０に示した構成では、実施例１の変形例２で図１１を用いて説明した構成に対して、ダイレクト式大気圧プラズマ処理部９２の代わりにリモート式大気圧プラズマ処理部９０６が設けられたことが相違点であり、その他は実施例１の変形例２の図１１に示した構成と同じであるので、説明を省略する。

筐体２０内での冷媒の循環により、線はんだ供給ノズル８、リモート式大気圧プラズマ処理部９０６のプラズマ生成部２８、ガス導入ノズル３０の温度が低下する。これにより、リモート式大気圧プラズマ処理部９０６から線はんだ２へ流れてくるガス及び活性種２９の温度、及び線はんだ供給ノズル内を流れるガスの温度が低下する。そのため、プロセスガスによる線はんだ２の熱の流出が促進され、線はんだ２の温度が減少し、その結果、線はんだ２の溶融を防止できる。

[実施例２の変形例３]
実施例２の第３の変形例における線はんだ２に引っ張り及び押し込みの力が加わりにくい構造を備えた線はんだ供給ユニット線はんだ送り部９の構成を、図３１を用いて説明する。図３１に示した構成においては、実施例１の変形例３で図１２を用いて説明した構成に対して、ダイレクト式大気圧プラズマ処理部９１の代わりにリモート式大気圧プラズマ処理部９００−１と９００−２とが設けられたことが相違点であり、その他は実施例１の変形例３の図１２に示した構成と同じであるので、説明を省略する。

大気圧プラズマ処理部９のスプール側およびシュート３側にそれぞれ送り機７ａ及び７ｂを設け、それぞれの送り機７ａ及び７ｂは送り速度を指示する制御部２１と接続される。

送り機７ａ及び７ｂが線はんだ２を略同速度で移動させることにより、線はんだＬｐに印加される引っ張り及び押し込みの力は大幅に減少される。その結果、活性種２９の照射領域４３かその付近のある点において、線はんだ２が溶融しても、線はんだ２の切断は起こらず、線はんだ２の供給を続けることができる。

[実施例２の変形例４]
図３２は、実施例２の変形例４に係る大気圧プラズマ処理部９０の正面断面図である。
実施例２の変形例４では、実施例１の変形例４で図１４を用いて説明した構成に対して、ダイレクト式大気圧プラズマ処理部９１の代わりにリモート式大気圧プラズマ処理部９００−１と９００−２とが設けられたことが相違点であり、その他は実施例１の変形例４の図１４に示した構成と同じであるので、説明を省略する。

ガス導出口４４を設けることにより、ガス導入口１７、ガス導入ノズル３０、プラズマ生成部２８、線はんだ供給ノズル８、ガス導出口３５というガスコンダクタンスの大きい経路にてプロセスガスが流れる。このようにすると、線はんだ供給ノズル８のある一部分に滞留することなくガスが流れるため、プロセスガスの流れによる線はんだ２からの熱の流出が促進され、その結果、線はんだ２の溶融を防止できる。

なお、実施例２の変形例１乃至３の説明において複数のリモート式大気圧プラズマ処理部として９００−１と９００−２とを用いて例を説明したが、９００−１と９００−２とを、図２１乃至図２７で説明したようなリモート式大気圧プラズマ処理部９０１乃至９０６と置き換えて、それらを９００−１及び９００−２に対応するそれぞれの位置に設置してもよい。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

２…線はんだ ３…シュート ４…基板 ６…スプール ７、７ａ、７ｂ…送り装置 ８…線はんだ供給ノズル ９１，９２…ダイレクト式大気圧プラズマ処理装置 １０…絶縁体 １１…高電圧電極 １２…誘電体 １４…交流高圧電源 １７…ガス導入口 １９・・冷却装置 ２０・・冷媒循環用筐体 ２１…制御部 ２２…ガス導出口 ２８…プラズマ生成部 ３０…ガス導入ノズル ５０…ダイボンダ ５０１…基板搬入部 ５０２…はんだ供給部 ５０３…はんだ成型部 ５０４…チップ搭載部 ５０５…基板搬出部 １０１〜１０６、１３１〜１３５、５１１…線はんだ供給ユニット ５１２…はんだ成形ユニット ５１３…チップ搭載ユニット ９１、９２…ダイレクト式大気圧プラズマ処理部 ９００−１，９００−２…リモート式大気圧プラズマ処理装置 １１９…直流電源 １２０…過電流保護用抵抗 １２１…接触検知回路 １２２…送り機制御器 １２３…電気フィルタ回路 １２４…コイル １２５、１２６…コンデンサ １８０，１８１…電流式接触検知部。

Claims (13)

1. 被接続部材上に線状のはんだを供給するはんだ供給ユニットと、
   該供給され溶融したはんだ上に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載ユニットと、
   前記被接続部材を搬送する搬送ユニットと、
   前記被接続部材が前記はんだ供給ユニットによりはんだを供給される位置及び前記半導体チップ搭載ユニットにより半導体チップを搭載される位置を所定の雰囲気中に維持する雰囲気維持ユニットと
   を備えたダイボンダであって、
   前記はんだ供給ユニットは、
   前記線状のはんだを送り出す線状はんだ送り出し部と、
   前記線状はんだ送り出し部により送り出された線状のはんだをガイドするガイド部と、該ガイド部の内部で前記線状はんだを送り出す方向の複数の個所でプラズマを発生させるプラズマ発生部とを有するプラズマ処理部と、
   を備えたことを特徴とするダイボンダ。
2. 前記プラズマ処理部は、前記ガイド部の内部を窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスと水素などの還元ガスが混合されたガスの雰囲気にした状態で前記複数の個所に発生させたプラズマ中を前記線状はんだ送り出し部から送り出された線状のはんだを通過させることにより、前記線状はんだの表面を処理することを特徴とする請求項１記載のダイボンダ。
3. 前記プラズマ処理部は高周波電源を有し、該高周波電源から前記複数の個所に高周波電力を印加することにより前記複数の個所に高周波プラズマを発生することを特徴とする請求項１又は２に記載のダイボンダ。
4. 前記高周波電源は、前記複数の個所に同じ位相の高周波電力を印加して前記複数の個所に高周波プラズマを発生させることを特徴とする請求項３記載のダイボンダ。
5. 前記プラズマ処理部は、内部に空洞部分を有して該空洞部分を前記線状はんだ送り出し部から送り出された線状のはんだを通過させる誘電体と、該誘電体の外周部を囲むように前記線状のはんだの送り方向の複数の個所に配置した複数の電極とを有し、該複数の電極に前記高周波電源から高周波電力を印加することにより前記誘電体の内部の空洞部分の複数の個所にプラズマを発生させることを特徴とする請求項４記載のダイボンダ。
6. 前記プラズマ処理部は、前記ノズルの外部の複数の個所にプラズマ発生部を有し、該複数の個所のプラズマ発生部に前記高周波電源から高周波電力を印加することにより発生させたプラズマを前記ノズルの内部の複数の個所に搬送することを特徴とする請求項４記載のダイボンダ。
7. 前記はんだ供給ユニットは前記線状はんだが前記被接続部材に接触していることを電気的に検知する接触状態検知部を更に備え、前記線状はんだ送り出し部は、前記接触状態検知部により前記線状はんだが前記被接続部材に接触していることを検知した信号に基づいて前記はんだの送り出し量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のダイボンダ。
8. 被接続部材上に線状のはんだを供給して溶融させるはんだ供給工程と、
   前記供給された線状のはんだが溶融した状態の前記被接続部材上に半導体チップを搭載するチップ搭載工程と、
   を所定の雰囲気中で行うダイボンディング方法であって、
   前記はんだ供給工程において、前記線はんだの表面の同じ領域を複数の個所でプラズマ処理してから前記被接続部材上に供給して溶融させることを特徴とするダイボンディング方法。
9. 前記線はんだの表面の同じ領域を複数の個所でプラズマ処理することを、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスと水素などの還元ガスが混合されたガスの雰囲気中で前記線はんだの送り方向に沿った複数の個所にプラズマを発生させ、該発生させたプラズマ中を前記線状はんだを通過させることにより行うことを特徴とする請求項８記載のダイボンディング方法。
10. 前記線はんだの表面の同じ領域を複数の個所でプラズマ処理することを、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスと水素などの還元ガスが混合されたガスの雰囲気中で前記線はんだの送り方向に沿った複数の個所の前記線はんだを送る領域から離れた位置で発生させたプラズマを前記線はんだを送る領域に搬送し、前記複数の個所のそれぞれに搬送したプラズマを中を前記線状はんだを通過させることにより行うことを特徴とする請求項８記載のダイボンディング方法。
11. 前記プラズマ中を線はんだを通過させる複数の個所の間の前記プラズマが発生していない個所において、前記混合されたガスにより前記線はんだを冷却することを特徴とする請求項９又は１０に記載のダイボンディング方法。
12. 前記複数の個所に発生させるプラズマは、同じ高周波電源から前記複数の個所に同じ位相の高周波電力を印加することにより発生させたプラズマであることを特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載のダイボンディング方法。
13. 前記はんだ供給工程において、前記線状はんだが前記被接続部材に接触していることを電気的に検知し、前記線状はんだが前記被接続部材に接触していることを検知した信号に基づいて前記はんだの送り出し量を制御することを特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載のダイボンディング方法。

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