KR20140129247A - 산화 방지 가스 취출 유닛 - Google Patents

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미츠아키 사카쿠라
토루 마에다
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

내부에 산화 방지 가스 유로(30)가 형성된 중공판 형상의 기체부(20)와, 캐필러리(12)가 꽂히고 뽑히도록 기체부(20)에 설치되고, 산화 방지 가스 유로(30)에 연통하는 구멍(24)과, 기체부(20)의 외표면에 부착되는 히터(50)를 구비하고, 산화 방지 가스 유로(30)는 기체부(20)의 히터(50)가 부착되는 외표면의 근방에 설치되는 제1 유로를 포함한다. 이것에 의해, 와이어 본딩 장치에 부착되는 산화 방지 가스 취출 유닛에 있어서 컴팩트한 구조로 효과적으로 프리 에어 볼을 가온한다.

Description

산화 방지 가스 취출 유닛{ANTIOXIDANT GAS BLOW-OFF UNIT}
본 발명은 와이어 본딩 장치에 부착되는 산화 방지 가스 취출 유닛의 구조에 관한 것이다.
와이어 본딩 장치에서는 본딩 툴인 캐필러리의 선단으로부터 연장시킨 와이어 테일을 스파크에 의해 프리 에어 볼로 형성하고, 프리 에어 볼을 캐필러리의 선단에서 반도체 소자 또는 기판의 전극 상에 본딩하는 볼 본딩이 많이 행해지고 있다.
종래, 와이어 본딩에 있어서는, 금 와이어가 사용된 것이 많았지만, 보다 저렴하며 전기 특성이 우수한 구리 와이어를 사용한 본딩이 행해지고 있다. 그러나 금과 상이하게 구리 와이어는 산화하기 쉽기 때문에, 스파크에 의해 프리 에어 볼을 형성할 때에 볼의 표면에 산화 피막이 생겨버린다. 이 산화 피막은 볼과 전극의 부착성을 저하시켜, 본딩 불량을 야기하는 경우가 있었다. 그래서, 구리 와이어를 사용하여 본딩을 행할 때는 예를 들면, 질소 가스나 아르곤 가스 등의 불활성 가스 중에서 프리 에어 볼을 형성하고, 볼 표면이 산화하는 것을 억제하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
한편, 본딩시의 프리 에어 볼의 표면 온도가 저하되면 프리 에어 볼과 전극의 접합 강도가 저하되거나, 프리 에어 볼을 형성할 때에 프리 에어 볼의 표면 온도가 저하되면 프리 에어 볼의 이형화(둥글게 되지 않음)가 발생하거나 하는 경우가 있다는 문제가 있었다. 이 때문에, 가열한 환원성 가스를 프리 에어 볼 형성의 전후 및 프리 에어 볼 형성 중에 그 주변에 흘림으로써 프리 에어 볼의 온도를 높게 유지하고, 본딩 강도를 확보하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 또, 가열한 불활성 가스를 흘린 상태에서 프리 에어 볼의 형성을 행함으로써, 볼 표면의 산화를 억제함과 아울러 프리 에어 볼의 온도를 높게 유지하여 본딩하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).
그러나, 특허문헌 2, 3에 기재된 종래기술과 같이, 가스 노즐로부터 가열한 불활성 가스를 분출하는 구조의 경우, 불활성 가스 분위기를 유지하기 위해서 불활성 가스의 유량을 크게 하는 것이 필요하게 된다. 이 때문에, 불활성 가스를 가온(加溫)하기 위한 히터도 큰 것이 필요하게 되어, 본딩 장치가 대형이 되어버리거나, 동작이 느려 고속 본딩이 어려워져버리거나 한다는 문제가 있었다.
일본 공개특허공보 2007-294975호 일본 공개특허공보 소63-164230호 일본 공개특허공보 소63-266845호
그래서, 본 발명은 컴팩트한 구조로 효과적으로 프리 에어 볼을 가온할 수 있는 산화 방지 가스 취출 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 산화 방지 가스 취출 유닛은 내부에 산화 방지 가스 유로가 형성된 중공판 형상의 기체부와, 캐필러리가 꽂히고 뽑히도록 기체부에 설치되고, 산화 방지 가스 유로에 연통하는 구멍과, 기체부의 외표면에 부착되는 히터를 구비하는 산화 방지 가스 취출 유닛으로서, 산화 방지 가스 유로는 기체부의 히터가 부착되는 외표면의 근방에 설치되는 제1 유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 산화 방지 가스 취출 유닛에 있어서, 산화 방지 가스 유로는 제1 유로와 구멍 사이에 설치되고, 제1 유로보다 깊은 제2 유로를 가지고, 제1 유로는 제2 유로의 적어도 일부를 둘러싸고 있는 것으로 해도 적합하다.
본 발명의 산화 방지 가스 취출 유닛에 있어서, 제2 유로는 구멍의 중심을 향하여 산화 방지 가스를 취출하는 복수의 취출구와, 제1 유로로부터 각 취출구까지의 사이에, 산화 방지 가스의 흐름의 방향을 적어도 2회 변경하는 래버린스를 구비하고 있는 것으로 해도 적합하다.
본 발명의 산화 방지 가스 취출 유닛에 있어서, 구멍의 측면에 설치된 관통 구멍 중에 토치 전극이 배치되어 있는 것으로 해도 적합하다.
본 발명은 컴팩트한 구조로 효과적으로 프리 에어 볼을 가온할 수 있는 산화 방지 가스 취출 유닛을 제공할 수 있다는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 산화 방지 가스 취출 유닛이 부착된 와이어 본딩 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 A부의 확대 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 산화 방지 가스 취출 유닛의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 있어서의 산화 방지 가스 취출 유닛의 산화 방지 가스 유로를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 있어서의 산화 방지 가스 취출 유닛의 단면을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 산화 방지 가스 취출 유닛이 부착된 와이어 본딩 장치를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 산화 방지 가스 취출 유닛의 단면을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 산화 방지 가스 취출 유닛의 구성을 나타내는 사시도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 산화 방지 가스 취출 유닛(100)은 내부에 산화 방지 가스 유로(30)가 형성된 중공판 형상의 기체부(基體部)(20)와, 캐필러리(12)가 꽂히고 뽑히도록 기체부(20)에 설치되고, 산화 방지 가스 유로(30)에 연통하는 구멍(24)과, 기체부(20)의 외표면에 부착되는 히터(50)를 구비하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기체부(20)는 산화 방지 가스 유로(30)를 형성하는 홈(나중에 설명함)이 표면에 형성된 본체(21)와, 본체(21) 상에 부착되어 본체(21)에 형성된 홈의 개방단을 막고, 이 홈과 함께 산화 방지 가스 유로(30)를 형성하는 얇은 평판 형상의 덮개(22)를 구비하고 있다. 따라서, 덮개(22)의 본체(21)와 반대측의 표면(상면)은 기체부(20)의 외표면이 된다. 기체부(20)의 외표면인 덮개(22)의 상면에는, 덮개(22)와 동일한 평면 형상의 필름 형상의 히터(50)가 부착되고, 히터(50) 상에는 덮개(22)와 동일한 평면 형상의 커버 플레이트(23)가 부착되어 있다. 커버 플레이트(23)에는 히터(50)의 전극(51)이 노출되어 있다. 또, 본체(21)에는 산화 방지 가스가 공급되는 산화 방지 가스 공급관(25)이 접속되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 산화 방지 가스 유로(30)에 연통하는 구멍(24)의 측면에는 관통 구멍(71)이 설치되고, 이 관통 구멍(71) 중에는, 토치 전극(70)이 배치되어 있다. 토치 전극(70)은 캐필러리(12)의 선단으로부터 연장되는 와이어 테일(13)과의 사이에서 방전을 행함으로써 와이어 테일(13)의 선단을 프리 에어 볼(14)로 형성한다.
본딩 동작시에는 도 1에 나타내는 캐필러리(12)는 도시하지 않는 본딩 암에 부착된 초음파 혼(11)에 의해 상하 방향(Z방향)으로 이동하여 와이어 테일(13)의 선단에 형성한 프리 에어 볼(14)을 반도체 다이 또는 기판의 전극에 눌러 와이어를 전극에 접합(본드)한다. 산화 방지 가스 취출 유닛(100)은 초음파 혼(11)이 부착되어 있는 본딩 헤드(도시하지 않음)에 부착되고, 초음파 혼(11), 캐필러리(12)와 함께 XY방향으로 이동한다. 산화 방지 가스는 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스여도 되고, 예를 들면, 수소 등의 환원성의 가스를 혼합한 가스를 사용해도 된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본체(21)는 산화 방지 가스 공급관(25)이 부착되어 있는 근원 부분으로부터 선단을 향하여 폭이 작아지는 대략 사다리꼴 형상의 제1 부분(21a)과, 캐필러리(12)가 관통하는 구멍(24)을 포함하는 끝이 둥근 직사각형의 제2 부분(21b)을 구비하고 있다. 제1 부분(21a)의 표면에는 얕은 절곡된 홈(31)과, 각 홈(31) 사이의 띠형상의 융기부(山部)(32)가 설치되어 있다. 제1 부분(21a)의 근원측의 홈(31)에는 산화 방지 가스 공급관(25)에 연통하는 산화 방지 가스 공급 구멍(26)이 설치되어 있다. 또, 제2 부분(21b)의 외주측의 표면에는, 홈(31)에 연결되는 직선 형상 부분과 제2 부분(21b)의 선단의 반원 형상을 따른 초승달형의 부분을 가지는 홈(33)이 설치되어 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 홈(31)과 홈(33)의 깊이는 깊이 H1로 동일하다.
제2 부분(21b)의 중앙에는 홈(31, 33)보다 깊은 오목부(40)가 형성되어 있다. 홈(33)과 오목부(40)는 접속 유로(34)에 의해 연통하고 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이 오목부(40)의 깊이는 H2이다. 오목부(40) 중에는 도 4에 나타내는 바와 같이 복수의 돌기(35, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b)가 설치되어 있다. 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 돌기(35)는 오목부(40)의 바닥면(41)으로부터 돌출되고, 접속 유로(34)측이 오목부로 되어 있는 반원통형의 돌기이며, 돌기(36a, 36b)는 오목부(40)의 좌우의 측면(42)으로부터 돌기(35)의 측면을 향하여 각각 돌출된 판형의 돌기이며, 돌기(37a, 37b)는 돌기(35)와 돌기(36a, 36b) 사이의 각 간극의 구멍(24)측으로 오목부(40)의 바닥면(41)으로부터 돌출된 판 형상의 돌기이며, 돌기(38a, 38b)는 오목부(40)의 바닥면(41)으로부터 돌출되고, 구멍(24)의 주위를 따라 서로 이간하여 설치된 원호 형상의 돌기이다. 돌기(38a, 38b)의 구멍(24)측에는 오목부(40)의 바닥면(41)보다 높게 되어 있는 단차부(39a, 39b)가 설치되어 있다.
오목부(40)의 구멍(24)측의 본체(21)에는 오목부(40)보다 얕은 홈(60)이 설치되어 있다. 홈(60)의 본체(21)의 표면으로부터의 깊이는 도 5에 나타내는 바와 같이 깊이 H3이다. 또, 도 5에 나타내는 바와 같이, 단차부(39a, 39b)의 본체(21)의 표면으로부터의 깊이도 깊이 H3이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 각 돌기(35, 37a, 37b, 38a, 38b)의 상면과, 본체(21)의 덮개(22)가 부착되는 표면은 동일한 높이로 되어 있다. 도 4에 나타내는 융기부(32), 각 돌기(36a, 36b)도 마찬가지이다. 또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 덮개(22)는 본체(21) 외형과 동일한 외형으로부터 홈(60)의 부분과, 구멍(24)의 주위 부분을 U자형으로 절결한 형상이며, 이 U자형의 절결(22a)의 원호 부분의 반경은 돌기(38a, 38b)의 구멍(24)측의 원호면의 반경보다 조금 작은 반경으로 되어 있다. 이 때문에, 도 3에 나타내는 바와 같이, 본체(21) 상에 평판의 덮개(22)를 부착하면, 홈(31, 33)의 주위의 본체(21)의 표면과, 융기부(32)의 상면과, 각 돌기(35, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b)의 상면이 덮개(22)의 바닥면에 밀착하고, 덮개(22)와 홈(31, 33), 융기부(32)는 얕은 제1 유로(30A)를 구성한다. 제1 유로(30A)는 본체(21)의 제1 부분(21a)의 표면 근방에 형성되는 절곡 유로인 상류측 유로(30a)와 본체(21)의 제2 부분(21b)의 표면 근방에 형성되는 직선 유로로 이어지는 초승달형의 유로인 하류측 유로(30b)를 포함한다. 또, 덮개(22)와 오목부(40)와 각 돌기(35, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b)는 구멍(24)에 연통하는 제2 유로(30B)를 구성한다. 제1 유로(30A)와 제2 유로(30B)는 접속 유로(34)에 의해 연통하고 있다. 따라서, 산화 방지 가스 유로(30)는 상류측 유로(30a)와 하류측 유로(30b)를 포함하는 제1 유로(30A)와, 제1 유로와 구멍(24)과의 사이의 제2 유로(30B)에 의해 구성된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 유로(30A)의 하류측 유로(30b)의 직선 형상의 부분은 제2 유로(30B)와 평행하게 배치되고, 하류측 유로(30b)의 초승달형의 부분은 제2 유로(30B)의 외주를 따라 제2 부분(21b)의 외면과의 사이에 배치되어 있다. 따라서, 하류측 유로(30b)는 제2 부분(21b)의 선단측의 제2 유로(30B)의 주위를 둘러싸고 있다.
덮개(22)의 U자형의 절결(22a)의 영역에 닿는 구멍(24)의 주위와 홈(60)의 부분은 덮개(22)가 씌워지지 않고 개방된 상태가 되므로, 덮개(22)의 표면측으로부터는 구멍(24)을 들여다 볼 수 있다. 또, 홈(60)은 덮개(22)의 측이 개방된 홈형 유로(61)를 구성함과 아울러, 초음파 혼(11)이 강하했을 때에 초음파 혼(11)이 본체(21)에 부딪치지 않도록 하는 릴리프부를 구성한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 필름 형상의 히터(50), 커버 플레이트(23)도 각각 덮개(22)와 동일한 형상이며, 각각 덮개(22)의 U자형의 절결(22a)과 동일한 형상의 절결(50a, 23a)을 가지고 있다. 따라서, 본체(21)의 표면에 덮개(22), 히터(50), 커버 플레이트(23)를 중첩하면, 각 U자형의 절결(50a, 23a)도 구멍(24)의 주위와 홈(60)의 부분에 씌워지지 않고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 캐필러리(12)는 각 U자형의 절결(22a, 50a, 23a)의 부분을 통과하여 구멍(24)에 삽입통과할 수 있다. 본 실시형태에서는 본체(21), 덮개(22), 커버 플레이트(23)는 각각 세라믹제이며, 도 3에 나타내는 바와 같이, 본체(21), 덮개(22), 히터(50), 커버 플레이트(23)의 순서대로 중첩되어 소결 형성되거나, 접착제로 조립되거나 한다.
도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 덮개(22)와 홈(31)과 융기부(32)로 구성되는 되꺾임형의 상류측 유로(30a)는 하류를 향함에 따라 점차 유로 단면적이 좁아지고, 제1 부분(21a)으로부터 제2 부분(21b)을 향하는 최하류의 직선 형상의 유로는 유로 단면적이 가장 작게 되어 있다. 상류측 유로(30a)의 상기 직선 형상의 부분은 본체(21)의 제2 부분(21b)에 설치되어 있는 하류측 유로(30b)의 직선 형상의 부분에 연결되어 있다. 덮개(22)와 홈(33)과 홈(33)의 주위의 본체(21)의 표면으로 구성되고, 직선 형상의 부분과 초승달형의 부분을 포함하는 하류측 유로(30b)의 직선 형상의 부분은 하류측 유로(30b) 중에서 유로 단면적이 가장 작게 되어 있다. 하류측 유로(30b)의 초승달형의 부분은 제2 부분(21b)의 선단을 향함에 따라 점차 유로 단면적이 커지고, 제2 부분(21b)의 선단을 넘으면 점차 유로 단면적이 좁아져 제2 부분(21b)의 제1 부분(21a)과 반대측의 위치까지 연장되어 있다. 하류측 유로(30b)의 초승달형의 부분의 유로 단면적은 상류측 유로(30a)의 되꺾임 부분보다 유로 단면적이 작게 되어 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 상류측 유로(30a)와 하류측 유로(30b)는, 본체(21)의 표면 근방에 배치된 얕은 유로이며, 덮개(22)는 얇은 평판이며, 도 3에 나타내는 바와 같이, 히터(50)는 덮개(22)의 상류측 유로(30a), 하류측 유로(30b)의 전영역에 걸쳐 배치되어 있으므로, 산화 방지 가스는 히터(50)에 의해 효과적으로 가열된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상류측 유로(30a)와 하류측 유로(30b)를 접속하는 직선 형상의 부분은 유로 단면적이 가장 작게 되어 있는 부분이며, 산화 방지 가스는 이 부분에서 가장 유속이 빨라진다. 또, 하류측 유로(30b)의 초승달형의 부분의 유로 단면적은 상류측 유로(30a)의 되꺾임 부분보다 유로 단면적이 작게 되어 있으므로, 초승달형의 부분에 유입한 산화 방지 가스는 상기한 직선 형상의 부분보다 조금 느린 정도의 유속이 된다. 제2 부분(21b)의 선단을 넘은 영역(하류측)에 배치되어 있는 하류측 유로(30b)의 초승달형의 부분은 선단이 닫혀 있으므로, 산화 방지 가스는 내부에 체류하고 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 산화 방지 가스는 본체(21)의 제1 부분(21a)의 홈(31)에 설치된 산화 방지 가스 공급 구멍(26)으로부터 상류측 유로(30a) 중에 유입하고, 도면 중의 화살표로 나타내는 바와 같이 흐름의 방향을 바꾸면서 얕은 상류측 유로(30a)의 되꺾임 부분을 흘러간다. 상류측 유로(30a)로부터 하류측 유로(30b)의 초승달형의 부분은 홈(31)이 얕으므로 산화 방지 가스가 히터의 열을 효율적으로 흡수한다. 긴 되꺾임 부분을 흐르는 동안에 산화 방지 가스의 온도는 서서히 상승해간다. 그리고, 산화 방지 가스는 상류측 유로(30a)와 하류측 유로(30b)를 접속하는 직선 형상의 부분에 유입하면 더욱 온도가 상승해간다. 또한, 산화 방지 가스는 제2 부분(21b)의 선단의 앞측의 영역(상류측)에 배치되어 있는 하류측 유로(30b)의 초승달형의 부분에서도 점차 온도가 상승해간다. 본 실시형태에 있어서의 산화 방지 가스의 온도 상승의 일례를 나타내면, 필름 형상의 히터(50)의 두께가 0.015mm, 입력 전력이 1W인 경우, 0.3리터/min의 산화 방지 가스를 상온으로부터 130℃ 정도까지 상승시킬 수 있다. 이 때, 히터(50)의 온도는 150℃ 정도이다. 또, 제2 부분(21b)의 선단을 넘은 영역(하류측)에 배치되어 있는 하류측 유로(30b)의 초승달형의 부분은 선단이 닫혀 있으므로, 온도가 상승한 산화 방지 가스가 내부에 체류한다.
고온의 산화 방지 가스는 접속 유로(34)로부터 제2 유로(30B)에 유입한다. 앞서 서술한 바와 같이, 제2 유로(30B)는 덮개(22)와 깊이 H2의 오목부(40)와 각 돌기(35, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b)에 의해 구성되어 있으므로, 덮개(22)와 깊이 H1의 얕은 홈(31, 33)으로 구성되는 제1 유로(30A)보다 유로 단면적이 각별히 커지고 있다. 따라서, 제2 유로(30B) 내에서는 산화 방지 가스의 유속은 제1 유로(30A)의 유속에 비해 매우 느려진다. 이 때문에, 히터(50)에 의해 온도를 상승시킬 정도의 가열은 되지 않지만, 히터(50)에 의해 고온 상태가 유지된다.
또, 앞서 서술한 바와 같이, 제1 유로(30A)의 하류측 유로(30b)의 직선 형상의 부분은 제2 유로(30B)와 평행하게 배치되고, 하류측 유로(30b)의 초승달형의 부분은 제2 유로(30B)의 외주를 따라 제2 부분(21b)의 외면과의 사이에 배치되어 있으므로, 제2 유로(30B)는 고온이 된 산화 방지 가스가 흐르는 또는 체류하는 하류측 유로(30b)에 의해 그 일부가 둘러싸여 있다. 이 때문에, 제2 유로(30B) 중에서의 산화 방지 가스의 온도의 저하가 억제되어, 히터(50)로부터의 입열과 더불어 제2 유로(30B) 중의 산화 방지 가스의 온도가 고온 상태로 유지된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 유로(30B)에 유입한 고온의 산화 방지 가스는 각 돌기(35, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b)에 의해 그 방향이 변경된다. 접속 유로(34)로부터 유입한 산화 방지 가스는 돌기(35)에 의해 흐름의 방향이 오목부(40)의 측면(42)을 향하여 변경되고, 돌기(36a, 36b)에 의해 흐름의 방향이 오목부(40)의 중심측으로 변경되며, 돌기(37a, 37b)에 의해 흐름의 방향이 좌우 방향으로 변경되고, 돌기(38a, 38b)에 의해 흐름의 방향이 구멍(24)의 중심(24c)의 방향으로 변경되고, 돌기(38a, 38b) 사이 및 돌기(38a, 38b)와 오목부(40)의 측면(42) 사이의 취출구(45a, 45b, 45c)로부터 구멍(24)의 중심(24c)을 향하여 취출된다. 즉, 각 돌기(35, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b)는 고온의 산화 방지 가스의 흐름을 적어도 2회 변경하는 래버린스를 구성하고, 고온의 산화 방지 가스는 돌기(38a, 38b) 사이 및 돌기(38a, 38b)와 오목부(40)의 측면(42)과의 사이의 취출구(45a, 45b, 45c)로부터 균등하게 구멍(24)의 중심(24c)을 향하여 취출된다. 취출구(45a, 45b, 45c)로부터 균등하게 구멍(24)의 중심(24c)을 향하여 취출된 산화 방지 가스의 일부는, 도 5에 나타내는 바와 같이 구멍(24)을 통과하여 본체(21)의 하면으로부터 하방향으로 유출되고, 다른 일부는 홈(60)에 의해 구성되는 홈형 유로(61)를 통과하여 수평 방향으로 유출된다.
제2 유로(30B)는 본체(21)의 표면 근방에 배치된 제1 유로(30A)로부터 유입한 고온의 산화 방지 가스를 고온 상태로 유지한 채 본체(21)의 높이 방향으로 확산시키므로, 높이 방향의 넓은 범위에 고온의 산화 방지 가스를 취출할 수 있다. 구멍(24)은 오목부(40)의 바닥면(41)에 설치되어 있으므로, 외부의 공기의 흐름에 의해 취출구(45a, 45b, 45c)로부터 취출되는 산화 방지 가스의 흐름이 흐트러지지 않을 뿐만아니라, 돌기(38a, 38b)가 구멍(24)의 주위에 벽을 형성하고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 돌기(38a, 38b)의 각 단차부(39a, 39b)가 홈(60)의 바닥면과 동일한 높이까지 연장되어 있으므로, 도 5의 구름 마크로 나타내는 바와 같이 구멍(24)의 주위에 고온의 산화 방지 가스의 농도가 높은 고온 고농도 영역(80)을 형성할 수 있다. 본 실시형태에서는 앞서 서술한 0.3리터/min와 같은 적은 산화 방지 가스의 유량에서도 온도가 130℃ 정도에서 산화 방지 가스의 농도가 거의 100%인 고온 고농도 영역(80)을 형성할 수 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 구멍(24)의 중심(24c)에 캐필러리(12)의 중심을 맞추고, 산화 방지 가스의 고온 고농도 영역(80) 중에 캐필러리(12)의 선단의 와이어 테일(13)이 들어가도록 초음파 혼(11)의 높이를 조정한 후, 구멍(24)의 측면에 설치된 관통 구멍(71) 중에 배치된 토치 전극(70)과 와이어 테일(13) 사이에 방전을 발생시켜, 와이어 테일(13)을 프리 에어 볼(14)로 형성한다. 즉, 고온 고농도의 산화 방지 가스 중에서 프리 에어 볼(14)이 형성되므로, 프리 에어 볼(14)의 이형화(구형이 되지 않음) 또는 표면의 산화를 억제할 수 있다. 또한, 불활성 가스 분위기에서 방전이 행해지기 때문에, 토치 전극(70)의 산화 등에 의한 열화를 억제할 수 있다.
그리고, 형성한 프리 에어 볼(14)에 130℃ 정도의 고온의 산화 방지 가스를 균등하게 내뿜음으로써, 프리 에어 볼(14)의 온도를 효과적으로 고온으로 유지하여 본딩할 수 있으므로, 충분한 접합 강도를 가지는 본딩을 행할 수 있다. 프리 에어 볼의 온도를 고온으로 유지함으로써, 프리 에어 볼이 부드러운 상태에서 본딩을 하는 것이 가능하게 되는 것, 와이어를 구성하는 구리 등의 금속 재료의 가공 경화가 억제되는 것, 프리 에어 볼의 온도의 급격한 저하를 억제하는 것에 의해 내부의 불순물이 저감되어, 프리 에어 볼이 딱딱해지는 것을 억제할 수 있는 것 등에 의해, 본딩시의 압압력, 기판의 가열 온도를 적게 할 수 있는 점에서, 데미지 프리 본딩(본딩에 의해 기판 등에 손상이 발생하는 일이 거의 없는 본딩)을 행할 수 있다. 이것에 의해, 본딩 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 프리 에어 볼의 온도를 높이면, 본딩시의 금속 접합시의 확산도 좋아지므로, 초음파 진동의 인가가 적어도 되며, 또한 본딩 품질을 향상시킬 수 있다.
이상 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 산화 방지 가스 취출 유닛(100)은 히터(50)가 부착된 본체(21)의 표면 근방에 배치한 얕은 제1 유로(30A)에 의해 효과적으로 산화 방지 가스의 온도를 상승시키고, 제1 유로(30A)보다 깊은 제2 유로(30B)에 의해 높이 방향으로 산화 방지 가스를 확산시킴과 아울러 구멍(24)의 주위로부터 프리 에어 볼(14)을 향하여 균등하게 취출시킴으로써, 적은 유량의 산화 방지 가스에 의해 프리 에어 볼(14)을 효과적으로 가온 또는 보온할 수 있고, 충분한 접합 강도를 가지는 본딩을 행할 수 있다.
또, 소량의 산화 방지 가스에 의해 프리 에어 볼(14)을 효과적으로 가온 또는 보온할 수 있으므로, 산화 방지 가스 유로(30)를 작게 할 수 있고, 전체적인 구성을 컴팩트하게 할 수 있다.
또한, 제2 유로(30B)는 고온의 산화 방지 가스가 흐르는 또는 체류하는 하류측 유로(30b)에 의해 그 주위의 일부가 둘러싸여 있으므로, 제2 유로(30B) 중의 산화 방지 가스의 온도를 효과적으로 고온 상태로 유지할 수 있고, 고온의 산화 방지 가스를 프리 에어 볼(14)에 내뿜을 수 있다.
본 실시형태에서는 히터(50)는 덮개(22)와 동일한 형상의 필름 형상의 히터로서 설명했지만, 박형의 히터이면, 필름 형상이 아니어도 된다. 또, 얕은 제1 유로(30A)를 흐르는 산화 방지 가스를 가열할 수 있으면, 덮개(22)와 동일 형상이 아니어도 되고, 덮개(22)의 표면에 복수의 히터를 분할하여 배치해도 된다.
도 6, 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다. 본 실시형태는 도 7에 나타내는 바와 같이, 히터(50)의 크기가 덮개(22), 커버 플레이트(23)의 외형보다 조금 작고, 커버 플레이트(23)의 주위에 히터(50)의 단부를 덮는 돌기를 설치하도록 한 것이다. 따라서, 도 6에 나타내는 바와 같이 히터(50)의 단면은 외부에 노출되지 않고, 외부로부터 히터(50)는 보이지 않게 되어 있다.
본 실시형태는 히터(50)의 단면이 외부에 노출되어 있지 않으므로, 보다 효과적으로 유로 내의 산화 방지 가스를 가열할 수 있다. 또한, 필름 히터(50)가 매우 얇은 경우에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 커버 플레이트(23)의 주위에 돌기를 설치하지 않는 구성으로 해도 된다.
도 8을 참조하면서 본 발명의 또 하나의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 앞서 설명한 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태는 앞서 설명한 실시형태의 필름 히터(50) 대신에, 덮개(22)의 표면에 발열 저항체(50b)의 패턴을 부착한 것이다. 본 실시형태는 앞서 설명한 실시형태와 동일한 효과를 나타낸다.
본 발명은 이상 설명한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 청구의 범위에 의해 규정되어 있는 본 발명의 기술적 범위 내지 본질로부터 일탈하지 않는 모든 변경 및 수정을 포함하는 것이다.
11…초음파 혼 12…캐필러리
13…와이어 테일 14…프리 에어 볼
20…기체부 21…본체
21a…제1 부분 21b…제2 부분
22…덮개 22a, 23a, 50a…절결
23…커버 플레이트 24…구멍
24c…중심 25…산화 방지 가스 공급관
26…산화 방지 가스 공급 구멍 30…산화 방지 가스 유로
30A…제1 유로 30B…제2 유로
30a…상류측 유로 30b…하류측 유로
31, 33, 60…홈 32…융기부
34…접속 유로
35, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b…돌기
39a, 39b…단차부 40…오목부
41…바닥면 42…측면
45a, 45b, 45c…취출구 50…히터
50b…발열 저항체 51…전극
61…홈형 유로 70…토치 전극
71…관통 구멍 80…고온 고농도 영역
100…산화 방지 가스 취출 유닛

Claims (6)

  1. 산화 방지 가스 취출 유닛으로서,
    내부에 산화 방지 가스 유로가 형성된 중공판 형상의 기체부;
    캐필러리가 꽂히고 뽑히도록 상기 기체부에 설치되고, 상기 산화 방지 가스 유로에 연통하는 구멍; 및
    상기 기체부의 외표면에 부착되는 히터;를 구비하고,
    상기 산화 방지 가스 유로는 상기 기체부의 상기 히터가 부착되는 외표면의 근방에 설치되는 제1 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화 방지 가스 취출 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화 방지 가스 유로는, 상기 제1 유로와 상기 구멍 사이에 설치되고 상기 제1 유로보다 깊은 제2 유로를 가지고,
    상기 제1 유로는 상기 제2 유로의 적어도 일부를 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 산화 방지 가스 취출 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 유로는, 상기 구멍의 중심을 향하여 산화 방지 가스를 취출하는 복수의 취출구, 및 상기 제1 유로로부터 상기 각 취출구까지의 사이에, 산화 방지 가스의 흐름의 방향을 적어도 2회 변경하는 래버린스를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 산화 방지 가스 취출 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구멍의 측면에 설치된 관통 구멍 중에 토치 전극이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 산화 방지 가스 취출 유닛.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 구멍의 측면에 설치된 관통 구멍 중에 토치 전극이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 산화 방지 가스 취출 유닛.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 구멍의 측면에 설치된 관통 구멍 중에 토치 전극이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 산화 방지 가스 취출 유닛.
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