TWI385739B - Bonding device and joining method - Google Patents

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TWI385739B
TWI385739B TW097138369A TW97138369A TWI385739B TW I385739 B TWI385739 B TW I385739B TW 097138369 A TW097138369 A TW 097138369A TW 97138369 A TW97138369 A TW 97138369A TW I385739 B TWI385739 B TW I385739B
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TW
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bonding
gas
plasma
processing chamber
wire
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TW097138369A
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Toru Maeda
Tetsuya Utano
Akinobu Teramoto
Original Assignee
Shinkawa Kk
Univ Tohoku
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Description

接合裝置及接合方法
本發明係關於一種接合裝置之構造及使用該接合裝置之接合方法。
以金屬細線之導線來連接半導體晶片之電極部之焊墊與電路基板之電極之間的接合裝置中，在藉由超音波或熱壓接將導線連接於焊墊或電極時，焊墊或電極之表面狀態對接合品質極為重要。亦即，於焊墊或電極之金屬層表面若有污染、水分、或異物之附著時，則在焊墊或電極與導線之間將會產生無法進行良好之電氣接合且機械性接合強度亦會變弱的問題。因此，在進行接合處理前，大多會進行用以將焊墊或電極之污染、水分、或異物予以除去的表面處理。
以往，此種進行金屬表面之污染或異物之除去的表面處理，係使用一種濕式清洗，其係分別朝向所要接合之金屬表面噴灑水分除去溶劑、有機物污染除去溶劑之後，在惰性氣體環境氣氛中進行乾燥、除電。然而，由於進行此種濕式清洗之裝置必須要有清洗液之供應、排放、及廢液處理，因此有裝置整體會大型化而難以組裝於打線裝置的問題。
因此，不用溶劑而在乾燥狀態下進行金屬表面之清洗的方法，已有提出一種將電漿照射於金屬表面以進行清洗 之方法。例如，於專利文獻1，提出一種將氬氣之電漿照射於半導體晶片之焊墊表面來清洗金屬表面的方法。又，為了進行良好之接合，專利文獻1係提出一種在藉由放電(spark)將導線成形為球體時，調整放電電壓或電流而使晶粒直徑變大，並使球體軟化之後按壓於半導體晶片之焊墊而予以接合之方法。該方法係藉由將球體軟化以加大按壓於焊墊時球體之變形，並藉由變形來破壞在球體形成時形成於球體表面之氧化膜或附著物所形成之殼，以使金屬之新生面露出，並將該新生面按壓於經清洗之焊墊表面，藉此進行良好之接合。
又，於專利文獻2，係提出一種將半導體晶片以覆晶方式構裝於導線架或基板時，將氬氣之電漿照射於導線架或基板表面之電極，以進行清洗，且將雷射照射於形成在半導體晶片之電極上之植球(stud bump)的表面，使植球之晶粒直徑變大並將植球軟化後，將植球按壓於電極的方法。該方法，係加大植球被按壓於導線架或基板之電極時的變形，藉由該變形來破壞植球表面之氧化膜或附著物所形成之殼，以使金屬之新生面露出，並將該新生面按壓於經清洗之焊墊表面，藉此進行良好之接合。
又，於專利文獻3，係提出一種藉由微電弧將延伸至毛細管前端之導線成形為球體，在球體呈熔融狀態下接合於焊墊，藉此不使用超音波而以較小負重將導線接合於焊墊之方法、及一種將氬之微電漿電弧照射於電極之金屬表面以進行金屬表面之清洗後，將導線接合於電極之方法。
專利文獻1：日本特開2006－332152號公報專利文獻2：日本特開2006－332151號公報專利文獻3：日本特開2001－68500號公報
專利文獻1或專利文獻2所記載之習知技術，係屬於將球體或植球軟化，在球體或植球被按壓於電極面時，破壞表面之氧化膜或附著物之殼，以使金屬之新生面接觸於電極面，藉此進行良好之接合的方法，而非將表面之氧化膜或附著物除去。因此，專利文獻1或專利文獻2所記載之習知技術中，球體或植球表面之氧化膜或附著物之殼在接合時有時將會被包夾於金屬表面與球體或植球之間，而無法進行良好之接合。
又，專利文獻1至專利文獻3所記載之習知技術中，對半導體晶片之焊墊、導線架、或基板電極之表面，雖藉由電漿照射來進行清洗，不過卻無法進行接合於焊墊或電極之球體或導線的清洗，有時會因球體或導線表面之附著物而無法進行良好之接合。
本發明之目的，在於能有效地進行接合對象及初始球體(initial bowl)、導線兩者的表面處理。
本發明之接合裝置，係藉由插穿於接合工具之導線對接合對象進行接合處理，其特徵在於，具備：處理室，係將內部保持在惰性氣體環境氣氛中；第1電漿炬，係安裝於處理室，並將經電漿化之氣體照射於置放在處理室內之 接合對象，而進行接合對象之表面處理；第2電漿炬，係安裝於處理室，並將經電漿化之氣體照射於位在處理室內之接合工具前端之初始球體與導線之其中一者或兩者，而進行初始球體與導線之其中一者或兩者的表面處理；以及接合處理部，係在處理室內將經表面處理之初始球體與導線之其中一者或兩者接合於經表面處理之接合對象。
本發明之接合裝置中，適合於設成將處理室安裝於架座，接合處理部係包含使接合對象往沿接合對象之接合面之方向移動的載台、及使接合工具往與接合對象離合之方向移動的接合頭，亦適合於設成經電漿化之氣體係將稀有氣體與氫之混合氣體加以電漿化者，亦適合於設成具備用以將氫混入經電漿化之稀有氣體的混入噴嘴。
本發明之接合方法，係藉由插穿於接合工具之導線對接合對象進行接合處理，其特徵在於，具備：第1表面處理步驟，係藉由安裝於將內部保持在惰性氣體環境氣氛之處理室的第1電漿炬，將經電漿化之氣體照射於置放在處理室內之接合對象，而進行接合對象之表面處理；第2表面處理步驟，係藉由安裝於處理室的第2電漿炬，將經電漿化之氣體照射於位在處理室內之接合工具前端之初始球體與導線之其中一者或兩者，而進行初始球體與導線之其中一者或兩者的表面處理；以及接合步驟，在處理室內將經表面處理之初始球體與導線之其中一者或兩者接合於經表面處理之接合對象。又，本發明之接合方法中，適合於設成將稀有氣體與氫之混合氣體加以電漿化，亦適合於設 成第1、第2表面處理步驟係分別將氫混入經電漿化之稀有氣體，並照射於接合對象、及初始球體與導線之其中一者或兩者。
本發明，可達到能有效地進行接合對象及初始球體、導線兩者之表面處理的效果。
以下，針對本發明之較佳實施形態，一邊參照圖式一邊進行說明。如圖1所示，本實施形態之接合裝置10，係具備有：架座11；安裝於架座11之上的接合載台13；搬送路徑14，係朝向圖中之X方向搬送為接合對象之表面安裝有半導體晶片42的基板41；為接合工具之毛細管17；安裝有毛細管17之接合臂16；接合頭15，係固定於架座11用以驅動接合臂16；處理室12，係安裝於架座11並圍繞接合載台13與搬送路徑14；安裝於處理室12之第1電漿炬20；2個第2電漿炬30；用以將電漿用氣體供應至各電漿炬20,30之電漿用氣體供應部60；用以將電漿產生用之高頻電力供應至各電漿炬20,30之高頻電力供應部70，；控制部80，係連接有接合頭15、電漿用氣體供應部60、高頻電力供應部70、搬送路徑14、及接合載台13並一體控制各元件；如圖2所示，供應架53(supply stack)，係用以將表面安裝有半導體晶片42之基板41供應至搬送路徑14；以及產品架54，係用以儲存在接合載台13完成接合處理之基板41。
接合載台13具備有用以將基板41固定於所要進行接合之接合面之表面的真空吸附孔，並藉由未圖示之真空裝置將真空吸附孔抽成真空，藉此將基板41吸附固定於接合面。又，如圖1所示，接合載台13係構成為藉由XY方向驅動機構沿基板41之接合面移動於圖中之XY方向。搬送路徑14係以搬送方向之兩側支撐基板41，並將基板41從圖2所示之供應架53朝向產品架54往圖中之X方向搬送，且如圖1所示，使基板41停止於位在搬送路徑14之途中的清洗位置27，再使基板41從清洗位置27移動至接合載台13，或將基板41從接合載台13搬送至產品架54。
接合頭15設有Z方向馬達，係用以在內部擺動驅動接合臂16，並往吸附固定於接合載台13之基板41之離合方向的Z方向驅動接合臂16之前端。於接合臂16之朝向接合載台13的前端，設有為接合工具之毛細管17。毛細管17之前端側係呈朝向前端變細之錐形，底部側則呈圓筒形，並以圓筒部分安裝於接合臂16。毛細管17於其中心具有貫通孔，為金製細線之導線18係插穿於貫通孔。藉由放電等，將初始球體19形成於延伸自毛細管17前端之導線18的前端。接合頭15、接合臂16、毛細管17、及接合載台13，係構成以導線18連接基板41與安裝於基板41之半導體晶片42之間的接合處理部100。
如圖1及圖2所示，處理室12係安裝於架座11，為呈圍繞接合載台13與搬送路徑14之具有段差的箱形形狀，並於從供應架53供應至處理室12內部之搬送路徑14的基 板41所要進入之側之側板設有入口槽51，且於從處理室12之搬送路徑14將完成接合處理之產品送至產品架54之側之側板設有出口槽52。又，處理室12之圍繞接合載台13之側的上面板12a設有毛細管用孔55，該毛細管用孔55係設置於接合載台13與接合臂16之間，且安裝於接合臂16之毛細管17貫通上面板12a。覆蓋清洗位置27(較接合載台13更位於搬送路徑14之搬送方向上游側)的上面板12b，係配置成與上面板12a具有段差。
如圖1及圖2所示，於處理室12之清洗位置27側的上面板12b，用以將經電漿化之氣體照射於停止在清洗位置27之基板41的第1電漿炬20係安裝成相對於停止在清洗位置27之基板41呈大致垂直。第1電漿炬20係位於處理室12內，並具備具有用以噴出經電漿化之氣體之開口的前端部21、用以供應電漿氣體產生用之高頻電力的外部電極22、及用以導入電漿用氣體的氣體導入管23，氣體導入管23係貫通上面板12b並突出至處理室12外部，藉由連接於氣體導入管23之氣體配管24連接於電漿用氣體供應部60，外部電極22則藉由貫通上面板12b之電線25連接於高頻電力供應部70。
如圖1及圖2所示，於處理室12之接合載台13側的上面板12a，以與毛細管用孔55之兩側相對向的方式設有2個第2電漿炬30。各第2電漿炬30係在處理室12之內部大致平行於接合載台13之接合面，噴出經電漿化之氣體之前端部31係安裝成朝向成形於毛細管17前端之初始球體 19。又，第2電漿炬30具備用以供應電漿氣體產生用之高頻電力的外部電極32、及用以導入電漿用氣體的氣體導入管33。氣體導入管33係在處理室12之內部彎曲並貫通上面板12a而突出至處理室12之外部，藉由連接於氣體導入管33之氣體配管34連接於電漿用氣體供應部60，外部電極32則藉由貫通上面板12b之電線35連接於高頻電力供應部70。
於處理室12連接有未圖示之惰性氣體供應裝置，以將惰性氣體供應於處理室12內。惰性氣體係使用氮等。供應於處理室12內之惰性氣體係從入口槽51、出口槽52、或毛細管用孔55流出，以防止外界氣體從該等開口部侵入處理室12內，而將處理室12之內部保持於惰性氣體環境氣氛中。又，亦可構成為將蓋子安裝於入口、出口槽51,52以抑制惰性氣體之流出。
如圖3所示，第1電漿炬20係呈由絕緣體構成之圓筒形，且具備從前端之開口噴出經電漿化之氣體的前端部21、設於前端部21之外部的圓筒形外部電極22、連接於前端部21且以導電性材料構成的圓筒形氣體導入管23、及設於氣體導入管23之內部，一端接觸於氣體導入管23之內面而另一端延伸於前端部21之內部的內部電極28。氣體導入管23電氣上係接地。電漿用氣體供應部60具有供應構成電漿源之氣體的功能，具體而言，係具備有用以將還原處理用氣體混合於稀有氣體的混合箱61、填充有作為稀有氣體源之氬氣的氬氣鋼瓶62、填充有還原處理用之氫氣的 氫氣鋼瓶63、用以連接各氣體鋼瓶62,63與混合箱61的連接配管64,65、及用以供應電漿用氣體的電漿用氣體供應管66。電漿用氣體供應管66，係藉由氣體配管24連接於氣體導入管23。本實施形態中，雖然以使用氬氣作為稀有氣體來進行說明，但是亦可使用氮氣等。
如圖3所示，高頻電力供應部70，係供應用以維持電漿可產生於第1電漿炬20之外部電極22的高頻電力，具備有匹配電路71與高頻電源72。匹配電路71係一種將高頻電力供應於外部電極22時用以抑制電力反射的電路，例如可使用LCR諧振電路等。高頻電源72可使用例如從100MHz至500MHz等頻率之電源。所供應之電力的大小，係考量從電漿用氣體供應部60所供應之電漿用氣體的種類、流量、電漿之穩定性而決定。高頻電源72之控制係藉由控制部80來進行。高頻電源72與匹配電路71係藉由高頻電力連接線73連接，高頻電力係從匹配電路71通過高頻電力輸出線74輸出至電線25。
如圖3所示，第1電漿炬20係藉由將高頻電力施加於內部電極28、接地之氣體導入管23與外部電極22之間，以將從氣體導入管23所導入之氣體加以電漿化，並從前端部21之開口朝向基板41與安裝於基板上之半導體晶片42照射經電漿化之氣體。圖3中標示有交叉線之區域，係表示經電漿化之氣體的噴流26。如圖3所示，從前端部21所噴出之經電漿化之氣體的噴流26，係朝向基板41與半導體晶片42噴出擴散，並涵蓋形成於半導體晶片42表面之焊 墊43與形成於基板41上之電極44之所要接合的區域。因此，若使基板41停止於清洗位置27，並藉由第1電漿炬20照射經電漿化之氣體時，即可同時對半導體晶片42之各焊墊43與基板41之各電極44進行表面處理。本實施形態中，第1電漿炬20雖然以1支來涵蓋各焊墊43與電極44來進行說明，但是亦可設置複數支第1電漿炬20，亦可以構成為從第1電漿炬20朝向基板41、半導體晶片42照射經電漿化之氣體的狀態下，使基板41移動以進行各焊墊43、電極44之表面處理。
如圖4所示，與第1電漿炬20同樣地，第2電漿炬30係呈由絕緣體所構成之圓筒形，且具備從前端之開口噴出經電漿化之氣體之噴流36的前端部31、設於前端部31之外部的圓筒形外部電極32、連接於前端部31且以導電性材料構成的圓筒形氣體導入管33、及設於氣體導入管33之內部，一端接觸於氣體導入管33之內面而另一端延伸於前端部31之內部的內部電極38。氣體導入管33係連接於圖3所示之電漿用氣體供應部60，外部電極32則連接於高頻電力供應部70。又，氣體導入管33係接地。2個第2電漿炬30係藉由將高頻電力施加於內部電極38、接地之氣體導入管33與外部電極32之間，以將導入至氣體導入管33之電漿用氣體加以電漿化，並從前端部31之開口朝向延伸至毛細管17之前端的初始球體19照射經電漿化之氣體。
根據以上方式所構成之接合裝置10，針對基板41表面之電極44、半導體晶片42表面之焊墊43、初始球體19、 導線18之表面處理步驟與接合步驟作說明。
如圖2所示，儲存於供應架53之基板41係從入口槽51供應至搬送路徑14。在先前步驟已將半導體晶片42安裝於基板41。控制部80係藉由搬送路徑14將基板41導入至保持於惰性氣體環境氣氛之處理室12的內部，並移動至安裝有第1電漿炬20之清洗位置27。當使基板41移動至清洗位置27時，則控制部80即進行第1表面處理步驟。控制部80係從電漿用氣體供應部60將電漿用氣體供應至第1電漿炬20，並從高頻電力供應部70將高頻電力供應至外部電極22，在第1電漿炬20內部將電漿用氣體予以電漿化，如圖3所示，使經電漿化之氣體朝向基板41之電極44的表面與半導體晶片42之焊墊43的表面噴出，以進行焊墊43與電極44之表面處理。此時，可經常使經電漿化之氣體噴出，或亦可依各基板或半導體晶片而逐次噴出。經電漿化之氣體係在處理室12內部之惰性氣體環境氣氛中照射於焊墊43與電極44之表面，以除去焊墊43與電極44表面之污染、水分或異物而成為潔淨之表面。又，由於在電漿用氣體混合有作為還原氣體之氫，因此，亦同時進行焊墊43與電極44表面之氧化膜的去除。若在既定時間進行來自第1電漿炬20之經電漿化之氣體的照射，則控制部80即結束第1表面處理步驟。
控制部80，若結束第1表面處理步驟，則會藉由搬送路徑14將基板41搬送至接合載台13之上，並將接合載台13之真空吸附孔抽成真空，以將基板41吸附固定於接合載 台13之接合面。控制部80，係藉由未圖示之放電裝置將延伸自毛細管17前端之導線18成形為初始球體19。接著，驅動接合頭15內部之Z方向馬達，將所形成之初始球體19的位置調整至保持於惰性氣體環境氣氛之處理室12的內部且接觸到從第2電漿炬30所噴出之經電漿化之氣體的位置。
如圖5所示，初始球體19之高度調整結束後，控制部80即從電漿用氣體供應部60將電漿用氣體供應至2個第2電漿炬30，並從高頻電力供應部70將高頻電力供應至外部電極32，在第2電漿炬30內部將電漿用氣體予以電漿化，使經電漿化之氣體朝向初始球體19之側面噴出，以進行初始球體19表面之表面處理。經電漿化之氣體係在處理室12內部之惰性氣體環境氣氛中，從與初始球體19表面相對向之2方向照射，以除去初始球體19表面之污染、水分或異物而成為潔淨之表面。又，由於在電漿用氣體混合有作為還原氣體之氫，因此，藉由放電亦同時進行在使初始球體19成形時成形於表面之氧化膜的去除。若在既定時間進行來自第2電漿炬30之經電漿化之氣體的照射，則控制部80即結束第2表面處理步驟。
由於第1表面處理步驟、第2表面處理步驟皆在保持於惰性氣體環境氣氛之處理室12的內部進行，因此藉由經電漿化之氣體的照射，經表面處理後之焊墊43、電極44之表面或初始球體19之表面係保持潔淨之狀態。又，藉由照射經電漿化之氣體，金屬表面即被活性化而變成容易接合 之狀態。
如圖6所示，控制部80，若結束第2表面處理步驟，則開始進行接合步驟。將表面安裝有半導體晶片42之基板41吸附於接合面之接合載台13，係根據控制部80之指令往XY方向移動，以使毛細管17之中心來到即將進行第1次接合之焊墊43之上。接著，當焊墊43之位置到達毛細管17之中心位置後，控制部80即停止接合載台13之XY方向的移動，並驅動接合頭15之Z方向馬達，使接合臂16向下移動，以使毛細管17朝向接合載台13下降。接著，將毛細管17前端之初始球體19按壓於焊墊43。當初始球體19被按壓於焊墊43時，即產生變形而變成壓接球19a，以進行導線18與焊墊43之接合。該接合係在保持惰性氣體環境氣氛之處理室12中進行，由於焊墊43與初始球體19之各表面為潔淨且係在具有活性之狀態下進行，因此即使不使用超聲激發或焊墊43之加熱，亦可進行良好之接合。該接合步驟中，可繼續進行來自第2電漿炬30之經電漿化之氣體的照射，或亦可在接合步驟中予以停止。
如圖7所示，結束初始球體19接合於焊墊43後，控制部80即驅動接合頭15之Z方向馬達，一邊從毛細管17前端陸續拉出導線18，一邊上升至從第2電漿炬30所噴出之經電漿化之氣體能接觸到毛細管前端之導線18的高度。接著，控制部80即進行來自第2電漿炬30之經電漿化之氣體的照射，以進行所陸續拉出之導線18的表面處理。
如圖8所示，當毛細管17上升至既定高度後，即一邊 從毛細管17之前端陸續拉出導線18，一邊使接合載台13往XY方向移動，使毛細管17之中心來到即將進行第2次接合之電極44之上，以進行導線18之接線(looping)。接線時，由於陸續拉出至毛細管17前端之導線18，係呈通過從第2電漿炬30所噴出之經電漿化之氣體之中的狀態，因此所陸續拉出之導線18的表面即連續受到清洗、表面處理。
如圖9所示，當毛細管17之中心來到即將進行第2次接合之電極44之上時，則控制部80即停止接合載台13之移動，並驅動接合頭15之Z方向馬達，使接合臂16向下移動，以使毛細管17朝向接合載台13下降，並將陸續拉出至毛細管17前端之導線18按壓於電極44，以將導線18與電極44加以接合。該接合係在保持惰性氣體環境氣氛之處理室12中進行，由於係在電極44與導線18兩者之各表面皆為潔淨且具有活性之狀態下進行，因此即使不使用超聲激發或電極44之加熱，亦可進行良好之接合。
如以上所說明，由於本實施形態之接合裝置10，係在惰性氣體環境氣氛之處理室12中，藉由第1電漿炬20進行焊墊43與電極44之表面處理後，在處理室12中移動至接合載台13，並在處理室12中進行初始球體19之表面處理後，在處理室12中將經表面處理之初始球體19按壓於經表面處理之焊墊43而加以接合，因此可在潔淨且具有活性之狀態下，將焊墊43、及初始球體19兩者之表面加以接合，而可達到能進行良好接合之效果。又，由於係潔淨且具有活性之表面彼此的接合，因此即使不進行超聲激發或 加熱，亦可進行良好之接合，故可達到能抑制因超聲激發或加熱導致半導體晶片42所受之損傷的效果。
由於本實施形態之接合裝置10，係一邊藉由第2電漿炬30，從接合有初始球體19之焊墊43，對導線18進行表面處理，一邊接線至進行第2次接合之電極44之上，並將經過表面處理之導線18按壓於經過表面處理之電極44，然後加以接合，因此在將導線18接合於電極44時，亦將導線18之經表面處理之面接合於電極44之經表面處理之面，因此可在電極44、及導線18兩者之表面皆為潔淨且具有活性之狀態下，來進行接合，並達到能進行良好接合之效果。又，由於係潔淨且具有活性之表面彼此的接合，因此即使不進行超聲激發或加熱，亦可進行良好之接合，而可達到能簡單進行接合之效果。
又，本實施形態之接合裝置10中，由於在電漿用氣體混合有作為還原氣體之氫氣，因此藉由照射經電漿化之氣體，除了可去除表面之污染、水分或異物之外，亦可達到可同時進行表面之氧化皮膜之去除的效果。
如以上所述，本實施形態之接合裝置10，可有效進行接合對象及初始球體19、導線18兩者之表面處理，而能達到可進行良好之接合的效果。
本實施形態之第1、第2電漿炬20,30，雖以將混合氣體(係在混合箱61混合稀有氣體與氫氣而成)予以電漿化後照射於對象之態樣來進行說明，但亦可將氫氣混入經電漿化之稀有氣體。如圖10所示，亦可將稀有氣體導入至氣體 導入管23,33，並將高頻電力施加於內部電極28,38、導入管23,33與外部電極22,32之間，藉此將從氣體導入管23,33導入之稀有氣體加以電漿化，並使氫氣從設置於前端部21,31之氫混入噴嘴67混入於經電漿化之稀有氣體，再從前端部21,31之各開口使混入有氫氣之經電漿化之稀有氣體的氣體噴出。又，如圖10所示，亦可將氫混入噴嘴68設置成延伸至從各開口所噴出之經電漿化之稀有氣體的各噴流26,36且使氫氣混入於經電漿化之稀有氣體。
以上所說明之本實施形態，雖以使用氬等稀有氣體作為構成電漿源之氣體的態樣來進行說明，但亦可使用氮作為構成電漿源之氣體以取代稀有氣體。又，雖以將氫氣混合於稀有氣體後加以電漿化，或從氫混入噴嘴67,68使氫氣混入於經電漿化之稀有氣體的態樣來進行說明，但亦可混合或混入氧氣以取代氫氣。在使氧氣混入時，可從與圖10所說明之氫混入噴嘴67,68相同形狀之氧氣混入噴嘴，使氧混入於經電漿化之氣體。以此方式，藉由使氧氣混入，可提升所要進行表面處理之基板41表面之電極44、半導體晶片42表面之焊墊43、初始球體19、及導線18表面之有機污染物的去除效果。
又，本實施形態中，雖針對將導線18接合於基板41之電極44的情況來進行說明，但本發明亦可適用於將導線18接合於導線架之引線的情況。
本實施形態中，雖以在導線18之陸續拉出、及接線時藉由第2電漿炬30進行導線18之表面處理的態樣來進行 說明，但只要導線18之表面為潔淨之狀態時，亦可省略在導線18之陸續拉出、及接線時之導線18的表面處理。此時，導線18之陸續拉出高度，只要陸續拉出至低於接觸第2電漿炬30之經電漿化之氣體的高度即可，而可降低導線接線(wire loop)之高度。
10‧‧‧接合裝置
11‧‧‧架座
12‧‧‧處理室
12a,12b‧‧‧上面板
13‧‧‧接合載台
14‧‧‧搬送路徑
15‧‧‧接合頭
16‧‧‧接合臂
17‧‧‧毛細管
18‧‧‧導線
19‧‧‧初始球體
19a‧‧‧壓接球
20‧‧‧第1電漿炬
21,31‧‧‧前端部
22,32‧‧‧外部電極
23,33‧‧‧氣體導入管
24,34‧‧‧氣體配管
25,35‧‧‧電線
26,36‧‧‧噴流
27‧‧‧清洗位置
28,38‧‧‧內部電極
30‧‧‧第2電漿炬
41‧‧‧基板
42‧‧‧半導體晶片
43‧‧‧焊墊
44‧‧‧電極
51‧‧‧入口槽
52‧‧‧出口槽
53‧‧‧供應架
54‧‧‧產品架
55‧‧‧毛細管用孔
60‧‧‧電漿用氣體供應部
61‧‧‧混合箱
62‧‧‧氬氣鋼瓶
63‧‧‧氫氣鋼瓶
64,65‧‧‧連接配管
66‧‧‧電漿用氣體供應管
67,68‧‧‧氫混入噴嘴
70‧‧‧高頻電力供應部
71‧‧‧匹配電路
72‧‧‧高頻電源
73‧‧‧高頻電力連接線
74‧‧‧高頻電力輸出線
80‧‧‧控制部
100‧‧‧接合處理部
圖1，係顯示本發明之實施形態之接合裝置之構成的立體圖。
圖2，係顯示本發明之實施形態之接合裝置之構成的截面圖。
圖3，係顯示本發明之實施形態之接合裝置中第1電漿炬之構成與照射經電漿化之氣體的立體圖。
圖4，係顯示本發明之實施形態之接合裝置中以第2電漿炬將經電漿化之氣體照射於初始球體之狀態的立體圖。
圖5，係顯示本發明之實施形態之接合裝置中第2表面處理步驟的說明圖。
圖6，係顯示表示本發明之實施形態之接合裝置中對焊墊之接合步驟的說明圖。
圖7，係顯示本發明之實施形態之接合裝置中陸續放出導線的說明圖。
圖8，係顯示本發明之實施形態之接合裝置中導線接線的說明圖。
圖9，係顯示本發明之實施形態之接合裝置中對電極之 接合步驟的說明圖。
圖10，係顯示本發明之實施形態之接合裝置中具備氫混入噴嘴之電漿炬之構成與照射經電漿化之氣體的立體圖。
10‧‧‧接合裝置
11‧‧‧架座
12‧‧‧處理室
12a,12b‧‧‧上面板
13‧‧‧接合載台
14‧‧‧搬送路徑
15‧‧‧接合頭
16‧‧‧接合臂
17‧‧‧毛細管
18‧‧‧導線
19‧‧‧初始球體
20‧‧‧第1電漿炬
21,31‧‧‧前端部
22,32‧‧‧外部電極
23,33‧‧‧氣體導入管
24,34‧‧‧氣體配管
25,35‧‧‧電線
27‧‧‧清洗位置
30‧‧‧第2電漿炬
41‧‧‧基板
42‧‧‧半導體晶片
51‧‧‧入口槽
52‧‧‧出口槽
55‧‧‧毛細管用孔
60‧‧‧電漿用氣體供應部
70‧‧‧高頻電力供應部
80‧‧‧控制部
100‧‧‧接合處理部

Claims (13)

  1. 一種接合裝置，係藉由插穿於接合工具之導線對接合對象進行接合處理，其特徵在於，該接合裝置具備：毛細管，係作為接合工具；接合臂，用於藉由毛細管將導線接合至接合對象，毛細管係設置在接合臂的一端；處理室，係藉由將惰性氣體供應給處理室來將內部保持在惰性氣體環境氣氛，處理室係安裝於架座且具有圍繞接合載台與搬送路徑的箱形形狀；第1電漿炬，用於進行停止於清洗位置的接合對象之表面處理，以將經電漿化之氣體向接合對象照射，第1電漿炬係以大致垂直於接合對象的方式來安裝於在清洗位置上的處理室之上面板；第2電漿炬，用於進行位在處理室內之毛細管前端之初始球體與導線其中一者或兩者的表面處理，以將經電漿化之氣體向初始球體與導線其中一者或兩者照射，第2電漿炬係以大致平行於接合載台的接合表面的方式來安裝於在接合載台上的處理室之上面板；以及接合處理部，係在處理室內，將經表面處理之初始球體與導線其中一者或兩者接合於經表面處理之接合對象，接合處理部係包含驅動機構，其用於將毛細管沿接合對象的接合表面於XY方向上移動且在朝向接合載台和離開接合對象的Z方向上移動。
  2. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中，經電漿 化之氣體，係將稀有氣體與氫之混合氣體加以電漿化者。
  3. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其具備用以將氫混入經電漿化之稀有氣體的混入噴嘴。
  4. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其進一步包含控制部，用於控制接合裝置，該控制部具備：導入手段，用於將搬送路徑上之接合對象導入至保持於惰性氣體環境氣氛之處理室的內部，並接著將接合對象移動至安裝有第1電漿炬之清洗位置；第1表面處理手段，用於在處理室內，以控制部將氣體從氣體供應部供應到第1電漿炬以及將高頻電力從高頻電力供應部供應到第1電漿炬的方式來處理在惰性氣體環境氣氛下之接合對象，藉以在其內將氣體轉成電漿並將經電漿化之氣體施加到接合對象，從而完成接合對象上的表面處理；第2表面處理手段，用於在處理室內，以控制部將氣體從氣體供應部供應到第2電漿炬以及將高頻電力從高頻電力供應部供應到第2電漿炬的方式來處理在惰性氣體環境氣氛下之毛細管前端之初始球體，藉以在其內將氣體轉成電漿並將經電漿化之氣體側向地施加到初始球體，從而完成初始球體上的表面處理；第1接合手段，用於在完成接合對象和初始球體的表面處理之後，立即藉由以控制部驅動Z方向驅動機構以將接合臂往下移動並從而降低毛細管至第1接合位置的方式而造成毛細管進行下降的移動，而在處理室內將在毛細管 前端之經表面處理之初始球體接合於在惰性氣體環境氣氛下之第1接合位置，從而完成對第1接合位置的第1次接合；導線表面處理手段，用於在處理室內，以控制部驅動Z方向驅動機構以將毛細管上升直到在毛細管前端之導線被施加以經電漿化之氣體，同時從此饋送導線並接著將經電漿化之氣體從第2電漿炬施加到從毛細管前端饋送出來的導線，以及接著控制部驅動XY方向驅動機構以移動接合載台而進行導線之接線，使毛細管之中心來到第2次接合位置，同時從此饋送導線並接著將經電漿化之氣體從第2電漿炬施加到從毛細管前端饋送出來的導線之方式，來處理在惰性氣體環境氣氛下之導線表面，從而完成導線表面處理；以及第2接合手段，用於在完成導線表面處理之後，立即藉由以控制部驅動Z方向驅動機構以將接合臂往下移動並從而降低毛細管至第2接合位置的方式而造成毛細管進行下降的移動，而在處理室內將在毛細管前端所饋送出來的經表面處理之導線接合於在惰性氣體環境氣氛下之第2接合位置，從而完成對第2接合位置的第2次接合。
  5. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中，處理室具備：進入側，其具有用於輸入接合對象的入口槽，接合對象在處理室內從供應架供應到搬送路徑；出口側，其具有用於從處理室內之搬送路徑將完成接 合處理之產品送出去到產品架的出口槽；上面板，用於覆蓋接合載台和接合載台在搬送路徑的運送方向上游端上的清洗位置，上面板係設置於接合載台和接合臂之間，且設有毛細管用孔，且安裝於接合臂之毛細管貫通毛細管用孔；以及吸入口，用於將惰性氣體供應到處理室內來將其內部保持在惰性氣體環境氣氛。
  6. 如申請專利範圍第5項之接合裝置，其中，入口槽和出口槽分別設置有蓋子，以抑制惰性氣體從處理室流出。
  7. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中，處理室之上面板具備第1上面板和第2上面板，第1上面板用於覆蓋清洗位置且第2上面板用於覆蓋接合載台，第1上面板係配置成與第2上面板具有段差。
  8. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中，接合對象具備當作半導體晶片上的焊墊之第1接合位置和當作基板上的導線架之第2接合位置。
  9. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中，第1電漿炬具備：前端部，其具有用以噴出經電漿化之氣體之開口，前端部係置放於處理室內；外部電極，用以供應將氣體轉換成電漿之高頻電力，外部電極係透過貫通上面板之電線而連接到高頻電力供應部；以及 氣體導入管，用以導入氣體以將氣體轉換成電漿，氣體導入管係貫通上面板並突出至處理室外部，藉由連接於氣體導入管之氣體配管連接於氣體供應部。
  10. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中，第2電漿炬具備：前端部，其具有用以噴出經電漿化之氣體之開口，前端部係置放於處理室內，前端部係以朝向形成在毛細管前端之初始球體而延伸的方式來加以安裝；外部電極，用以供應將氣體轉換成電漿之高頻電力，外部電極係透過貫通上面板之電線而連接到高頻電力供應部；以及氣體導入管，用以導入氣體以將氣體轉換成電漿，氣體導入管係在處理室之內部彎曲並貫通上面板而突出至處理室之外部，藉由連接於氣體導入管之氣體配管連接於氣體供應部。
  11. 一種接合方法，係藉由插穿於接合工具之導線對接合對象進行接合處理，其特徵在於，該方法具備：惰性氣體填充步驟，將惰性氣體填充至接合裝置的處理室內來將其內部保持在惰性氣體環境氣氛；第1表面處理步驟，係在完成惰性氣體填充步驟後，藉由以大致垂直於接合對象的方式而安裝於在接合對象上的處理室之上部分的第1電漿炬來進行接合對象之表面處理，以將經電漿化之氣體照射於置放在保持於惰性氣體環境氣氛下的處理室內之接合對象； 第2表面處理步驟，係在完成第1表面處理步驟後，藉由以大致平行於接合載台的接合表面的方式而安裝於惰性氣體環境氣氛下的接合載台上的處理室之上部分的第2電漿炬來進行位在處理室內之接合工具前端之初始球體與導線其中一者或兩者的表面處理，以將經電漿化之氣體照射於初始球體與導線其中一者或兩者，而；以及接合步驟，係在完成第1和第2表面處理步驟後，立即以接合工具大致下降至經表面處理之接合對象的方式而在處理室內將經表面處理之初始球體與導線其中一者或兩者接合於在惰性氣體環境氣氛下的經表面處理之接合對象。
  12. 如申請專利範圍第11項之接合方法，其中，係將稀有氣體與氫之混合氣體加以電漿化。
  13. 如申請專利範圍第11項之接合方法，其中，第1、第2表面處理步驟，係分別將氫混入經電漿化之稀有氣體，並照射於接合對象、及初始球體與導線其中一者或兩者。
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