TWI500093B - Oxidation prevention gas blowing unit - Google Patents

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TWI500093B
TWI500093B TW101148619A TW101148619A TWI500093B TW I500093 B TWI500093 B TW I500093B TW 101148619 A TW101148619 A TW 101148619A TW 101148619 A TW101148619 A TW 101148619A TW I500093 B TWI500093 B TW I500093B
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oxidation
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Toru Maeda
Mitsuaki Sakakura
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Shinkawa Kk
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Description

氧化防止氣體吹送單元
本發明係關於一種安裝於引線接合裝置之氧化防止氣體吹送單元之構造。
引線接合裝置大多進如下之球形接合：藉由火花使自作為引線接合工具之毛細管之前端伸出之線尾形成為接合球，利用毛細管之前端將接合球接合於半導體元件、或基板之電極上。
先前，於引線接合中大多使用金線，但現在正逐步使用更廉價且電氣特性優異之銅線進行接合。然而，與金不同，銅線易氧化，因此當藉由火花形成接合球時，導致於球之表面形成氧化皮膜。存在如下情形，即，該氧化皮膜使接合球與電極之附著性降低，引起接合不良。因此，已提出有如下方法：當使用銅線進行接合時，例如於氮氣體或氬氣體等惰性氣體中形成接合球，從而抑制接合球表面氧化(例如參照專利文獻1)。
然而，存在如下問題：當如專利文獻1所記載之接合裝置般，自一個方向將惰性氣體噴射至形成接合球之區域時，存在如下情形，即惰性氣流所形成之接合球產生偏心，或因空氣捲入至接合球之形成區域而發生氧化。因此，已提出有如下方法：於形成接合球之空腔之周圍配置多孔質構件，以該多孔質構件之細孔減慢惰性氣體之速度，使惰性氣體於空腔中均勻地擴散(例如參照專利文獻2)。
另一方面，存在如下問題：若接合時之接合球之表面溫度降低，則存在接合球與電極之接合強度降低之情形、或接合球發生異形化(例如不變圓)之情形。因此，已提出有如下方法：於接合球形成之前後及接合球形成過程中，使已加熱之還原性氣體流動至該接合球之周邊，藉此，將接合球之溫度保持於高溫度，確保接合強度(例如參照專利文獻3)。又，於使已加熱之惰性氣體流動之狀態下形成接合球，藉此，抑制球表面之氧化，並且將接合球之溫度保持於高溫度並進行接合(例如參照專利文獻4)。
然而，如專利文獻3、4所記載之先前技術般，於自氣體噴嘴噴出已加熱之惰性氣體之構造之情形時，為了維持惰性氣體環境，必需增加惰性氣體之流量。因此，存在如下問題：用於對惰性氣體進行加溫之加熱器亦需要較大者，導致接合裝置變為大型裝置，或導致動作遲緩而難以進行高速之接合。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
[專利文獻1]日本專利特開2007-294975號公報
[專利文獻2]日本專利特開2008-130825號公報
[專利文獻3]日本專利特開昭63-164230號公報
[專利文獻4]日本專利特開昭63-266845號公報
因此，本發明之目的在於提供一種可利用緊湊之構造有效果 地對接合球進行加溫之氧化防止氣體吹送單元。
本發明之氧化防止氣體吹送單元之特徵在於具備：中空板狀之基體部，其於內部形成有氧化防止氣體流路；貫通孔，其以可拔插毛細管之方式貫通基於體部之厚度方向，且與氧化防止氣體流路連通而使氧化防止氣體流出；及薄膜加熱器，其安裝於貫通孔周圍之基體部的外面。
於本發明之氧化防止氣體吹送單元中，較佳為氧化防止氣體流路具備複數個吹送口，該複數個吹送口朝向貫通孔之中心吹出氧化防止氣體；具備使氧化防止氣體流入至氧化防止氣體流路之氧化防止氣體入口；且較佳為氧化防止氣體流路具備迷路，該迷路使流動方向於自氧化防止氣體入口至各吹送口為止之間至少變更2次。
又，於本發明之氧化防止氣體吹送單元中，較佳為迷路具備：複數個內周側塊體，其配置於貫通孔之周緣，且其間之周方向之各間隙形成各吹送口；及複數個外周側塊體，其處於各內周側塊體之外周側，且其間之周方向之各間隙與內周側塊體之各間隙在周方向上錯開地配置。
又，於本發明之氧化防止氣體吹送單元中，較佳為薄膜加熱器安裝於配置有迷路之區域之基體部的外面；炬電極較佳為配置於基體部之外側，亦較佳為配置於基體部之內側，該炬電極與自毛細管之前端伸出之線尾之間產生火花，將尾線形成為接合球。
本發明發揮如下效果：可提供一種可利用緊湊之構造有效果地對接合球進行加溫之氧化防止氣體吹送單元。
10‧‧‧基體部
11‧‧‧本體
12‧‧‧蓋
13‧‧‧蓋板
20‧‧‧氧化防止氣體入口
21‧‧‧氣體孔
22‧‧‧氧化防止氣體導入管
30‧‧‧貫通孔
31‧‧‧孔
32‧‧‧孔
34‧‧‧孔
35‧‧‧氧化防止氣體吹送口
35a~35e‧‧‧氧化防止氣體吹送口
40‧‧‧薄膜加熱器
41‧‧‧孔
50‧‧‧迷路
51‧‧‧內周側塊體
51a‧‧‧內周側塊體
51b‧‧‧內周側塊體
51c‧‧‧內周側塊體
51d‧‧‧內周側塊體
51e‧‧‧內周側塊體
52‧‧‧外周側塊體
52a‧‧‧外周側塊體
52b‧‧‧外周側塊體
52c‧‧‧外周側塊體
52d‧‧‧外周側塊體
52e‧‧‧外周側塊體
53‧‧‧氧化防止氣體流路
53a~53e‧‧‧氧化防止氣體流路
54‧‧‧氧化防止氣體流路
54a~54e‧‧‧氧化防止氣體流路
56‧‧‧第2入口側塊體
57‧‧‧第1入口側塊體
58‧‧‧突起
60‧‧‧凹部
61‧‧‧入口區域
62‧‧‧中間部
63‧‧‧迷路區域
65‧‧‧氧化防止氣體區域
71‧‧‧接合臂
72‧‧‧毛細管
73‧‧‧線尾
74‧‧‧接合球
80‧‧‧炬電極
90‧‧‧基板
100‧‧‧氧化防止氣體吹送單元
511a~511e‧‧‧內面
512a~512e‧‧‧側面
513a~513e‧‧‧角部
514a~514e‧‧‧外面
523a~523e‧‧‧右端部
524a~524e‧‧‧左端部
圖1係表示安裝有本發明之實施形態中的氧化防止氣體吹送單元之引線接合裝置的立體圖。
圖2係表示本發明之實施形態中的氧化防止氣體吹送單元之構成的立體圖。
圖3係表示本發明之實施形態中的氧化防止氣體吹送單元之氧化防止氣體流路的說明圖。
圖4係圖3所示之氧化防止氣體流路的放大圖。
圖5係表示本發明之實施形態中的氧化防止氣體吹送單元之氧化防止氣體之吹送狀態的說明圖。
圖6係表示本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹送單元之氧化防止氣體流路的說明圖。
圖7係表示本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹送單元之構成的立體圖。
圖8係表示本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹送單元之氧化防止氣體之吹送狀態的說明圖。
以下，一面參照圖式一面對本發明之實施形態進行說明。如圖1所示，本實施形態之氧化防止氣體吹送單元100具備：中空板狀之基體部10，其於內部形成有氧化防止氣體流路53、54；氧化防止氣體入口20，其使氧化防止氣體流入至氧化防止氣體流路53、54；貫通孔30，其以可拔 插毛細管72之方式貫通於基體部10之厚度方向，且與氧化防止氣體流路53、54之連通而使氧化防止氣體流出；及薄膜加熱器40，其安裝於貫通孔30周圍之基體部10的外面。氧化防止氣體流路53具備朝向貫通孔30之中心吹出氧化防止氣體之複數個吹送口35。而且，氧化防止氣體流路53、54具備迷路50，該迷路50使流動方向於自氧化防止氣體入口20至各吹送口35為止之間至少變更2次。迷路50包括：配置於貫通孔30之周緣之複數個內周側塊體51、及複數個外周側塊體52，各塊體51、52之周方向之間隙分別構成氧化防止氣體流路53、54。又，於基體部10之配置有迷路50之區域的外面安裝有薄膜加熱器40，該薄膜加熱器40對在氧化防止氣體流路53、54中流動之氧化防止氣體進行加熱。又，於基體部10之下側安裝有炬電極80，於該炬電極80與自毛細管72之前端至伸出之線尾73之間產生火花，將線尾73形成為接合球。
於進行接合動作時，毛細管72藉由接合臂71於上下方向上移動，將形成於毛細管72之前端之接合球推壓至半導體晶片或基板之電極，將線接合(bond)於電極。氧化防止氣體吹送單元100係安裝於接合頭(未圖示)，且與接合臂71、毛細管72一併於XY方向上移動，上述接合頭安裝有接合臂71。氧化防止氣體可為氮或氬等惰性氣體，亦可使用例如混合有氫等還原性氣體之氣體。
一面參照圖2一面詳細地對氧化防止氣體吹送單元100進行說明。基體部10具備：本體11，其於內部具備凹部60；及蓋12，其安裝於本體11上且於與本體11內部之凹部60之間，形成氧化防止氣體所流經之中空部。於基體部10之蓋12上安裝有薄膜加熱器40，於該薄膜加熱器 40上安裝有蓋板13。於蓋12上設置有氧化防止氣體入口20，該氧化防止氣體入口20使氧化防止氣體流入至本體11之凹部60，於蓋板13中，在與蓋12之氧化防止氣體入口20相對應之位置設置有氣體孔21，該氣體孔21與氧化防止氣體入口20連通。將氧化防止氣體導入之氧化防止氣體導入管22安裝於蓋板13之氣體孔21。又，於本體11、蓋12、薄膜加熱器40、及蓋板13中，分別設置有由毛細管72貫通之各孔31、32、41、34。於本實施形態中，本體11、蓋12、蓋板13分別為陶瓷製，如圖2所示，將本體11、蓋12、薄膜加熱器40、蓋板13依序疊合併燒結形成，或利用接著劑進行組裝。
設置於本體11內部之凹部60具備入口區域61、中間部62、及迷路區域63該3個區域，上述入口區域61與蓋12之氧化防止氣體入口20連通且寬度窄，上述中間部62之自兩側朝寬度方向延伸之突起58之氧化防止氣體入口20側的寬度變大，上述迷路區域63較突起58更靠孔31側。於凹部60之迷路區域63中設置有可拔插毛細管72之孔31，且設置有自凹部60之底面立起之複數個內周側塊體51、複數個外周側塊體52、長方體之第1入口側塊體57、及長方體之第2入口側塊體56，上述複數個外周側塊體52設置於內周側塊體51之外周側且自凹部60之底面立起，上述長方體之第1入口側塊體57與突起58串聯地配置且自凹部60底面立起，上述長方體之第2入口側塊體56與第1入口側塊體57平行地配置，且其長度大於第1入口側塊體57之長度。
如圖3所示，於本實施形態中，配置於孔31之周緣之內周側塊體51包括第1內周側塊體51a至第5內周側塊體51e該5個塊體，外 周側塊體52包括第1外周側塊體52a至第5外周側塊體52e該5個塊體。
如圖4所示，第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e為於大致梯形形狀之斜邊部分設置有朝外周方向突出之小突起的形狀。更詳細而言，第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e具備：內面511a~內面511e，其為沿著孔31之外周之部分圓筒面；左右之側面512a~側面512e，其自各內面511a~內面511e朝外周側延伸；與各內面511a~內面511e相對向之平面狀之外面514a~外面514e；及角部513a~角部513e，其較外面514a~外面514e更朝外周側突出。第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e之各側面512a~側面512e相互平行，且形成自第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e之外周側朝向孔31之氧化防止氣體流路53a~氧化防止氣體流路53e。又，各氧化防止氣體流路53a~氧化防止氣體流路53e之孔31側之端面分別形成第1吹送口35a~第5吹送口35e，第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e之各內面511a~內面511e與設置於本體11、蓋12之各孔31、孔32形成將基體部10貫通之貫通孔30。
於第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e之外周側設置有圓弧狀之第1外周側塊體52a~第5外周側塊體52e。第1外周側塊體52a~第5外周側塊體52e為使各左端部524a~左端部524e與各右端部523a~右端部523e分別朝向第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e之外面514a~外面514e的曲率，於各左端部524a~左端部524e、各右端部523a~右端部523e與第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e之各角部513a~角部513e之間形成有使氧化防止氣體流動之流路。第1外周側塊體52a~第5外周側塊體52e各自之間的間隙形成氧化防止氣體流路54a~氧化防止氣體流 路54e。而且，氧化防止氣體流路54a~氧化防止氣體流路54e之周方向位置係與氧化防止氣體流路53a~氧化防止氣體流路53e之周方向位置錯開地配置，該氧化防止氣體流路53a~氧化防止氣體流路53e為自第1內周側塊體51a至第5內周側塊體51e各自之間的間隙。於本實施形態中，各氧化防止氣體流路53a~氧化防止氣體流路53e與各氧化防止氣體流路54a~氧化防止氣體流路54e於周方向上相互錯開且以相等中心角度配置。
圖2所示之自氧化防止氣體導入管22經由氣體孔21、氧化防止氣體入口20導入至本體11之凹部60之入口區域61的氧化防止氣體如圖3之箭頭所示，流入至凹部60之中間部62，自中間部62經由突起58與第1入口側塊體57之間進入至凹部60之迷路區域63。進入至迷路區域63之氧化防止氣體與第2入口側塊體56發生碰撞，或流動方向因第2入口側塊體56而改變為本體11之寬度方向，沿著第2入口側塊體56流動，自第2入口側塊體56與凹部60之寬度方向之側面之間流出，逐步流向包含第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e與第1外周側塊體52a~第5外周側塊體52e之迷路50。
繼而，如圖3所示，氧化防止氣體經由氧化防止氣體流路54a~氧化防止氣體流路54e朝孔31流動，分別與自第1內周側塊體51a至第5內周側塊體51e之各外面514a~外面514e發生碰撞而將流動方向改變為與朝向孔31之方向相反的方向後(第1次流動方向之變更)，圍繞圖4所示之角部513a~角部513e，進入至氧化防止氣體流路53a~氧化防止氣體流路53e(第2次流動方向之變更)，經由氧化防止氣體流路53a~氧化防止氣體流路53e自第1吹送口35a~第5吹送口35e朝孔31之中心吹出，上述 氧化防止氣體流路54a~氧化防止氣體流路54e為自第1外周側塊體52a至第5外周側塊體52e各自之間的間隙，上述氧化防止氣體流路53a~氧化防止氣體流路53e為自第1內周側塊體51a至第5內周側塊體51e各自之間的間隙。
如圖2、圖3所示，於蓋12之與本體11之凹部60的迷路區域63相對應之區域安裝有薄膜加熱器40，因此，進入至迷路區域63之氧化防止氣體藉由薄膜加熱器40而逐步被加熱。於迷路區域63中，設置有包含第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e、與第1外周側塊體52a~第5外周側塊體52e之迷路50，且由於對氧化防止氣體進行加熱之面變大，因此，氧化防止氣體藉由迷路50而有效果地被加熱並達到適當之溫度，自第1吹送口35a~第5吹送口35e朝孔31之中心吹出。
如圖5所示，自第1吹送口35a~第5吹送口35e吹送之氧化防止氣體經由本體11之孔31朝氧化防止氣體吹送單元100之下側(基板90側)流出，並且經由蓋12、薄膜加熱器40、蓋板13之各孔32、孔41、孔34朝氧化防止氣體吹送單元100之上側流出。繼而，形成朝向氧化防止氣體吹送單元100之貫通孔30之內部、及氧化防止氣體吹送單元100之上側與下側擴大之氧化防止氣體區域65。繼而，使炬電極80與自毛細管72之前端突出之線尾73之間產生火花，一面抑制線尾73之氧化，一面形成接合球74。
如參照圖2至圖4所說明般，迷路50可將氧化防止氣體之流動方向至少變更2次，藉此，使流入至凹部60之迷路區域63之氧化防止氣體的自氧化防止氣體入口20朝向孔31之方向的速度成分減少，使該流動 方向與自第1吹送口35a~第5吹送口35e朝向孔31之中心的方向一致，並且使自第1吹送口35a~第5吹送口35e吹出之氧化防止氣體之流量均等，因此，圖5所示之朝氧化防止氣體吹送單元100之上側、下側延伸之氧化防止氣體區域65係沿著毛細管72之軸方向而處於大致垂直之方向。因此，使線尾73或接合球74朝與毛細管72之軸呈直角之水平方向移動的流體力受到抑制，從而可抑制接合球74之偏心，且提高接合之品質。
又，本實施形態之氧化防止氣體吹送單元100為薄板狀之構造，可將氧化防止氣體均等地自第1吹送口35a~第5吹送口35e吹出，因此，即便氧化防止氣體之流量少，亦可良好地形成氧化防止氣體區域65，且可藉由迷路50確保充分的熱交換面積，因此，可藉由小容量之薄膜加熱器40使氧化防止氣體之溫度上升至100℃左右為止。藉此，可將接合球74適度地加熱而確保接合品質。又，由於可設為緊湊之構成，因此，可容易地裝入至引線接合裝置，而且可形成輕量構造，因此，可朝XY方向高速移動，發揮可提高接合速度之效果。
又，於本實施形態中，將炬電極80配置於薄板狀之氧化防止氣體吹送單元100之下側，因此，氧化防止氣流不會因炬電極80而偏移，故而可將氧化防止氣體更均勻地自第1吹送口35a~第5吹送口35e吹出，從而可良好地形成氧化防止氣體區域65。
參照圖6對本發明之其他實施形態進行說明。對與參照圖1至圖5所說明之實施形態相同之部分標注相同符號並省略說明。於先前說明之實施形態中，將第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e設為於大致梯形形狀之斜邊部分設置有朝外周方向突出之小角部513a~角部513e的形 狀而進行了說明，但亦可根據氧化防止氣體之流量，不設置角部513a~角部513e，而如圖6所示，將上述第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e設為大致梯形狀。又，於先前說明之實施形態中，說明了第1外周側塊體52a~第5外周側塊體52e為使各左端部524a~左端部524e與各右端部523a~右端部523e分別朝向第1內周側塊體51a~第5內周側塊體51e之外面514a~外面514e的曲率，但可不為如此大之曲率，亦可設為如圖6所示之等間隔地配置有單純的部分圓環之構成。
進而，將迷路50設為內周側塊體51與外周側塊體52之2段之構成而進行了說明，但亦可將3段或3段以上之段數之塊體配置於孔31之周圍，薄膜加熱器40只要為薄型加熱器，則其可並非為薄膜狀，亦可將複數個薄型加熱器分散地配置於蓋12上。本實施形態發揮與先前參照圖1至圖5所說明之實施形態相同之效果。
其次，參照圖7、圖8，對本發明之其他實施形態進行說明。對與參照圖1至圖6所說明之實施形態相同之部分標注相同符號並省略說明。本實施形態如圖7、圖8所示，將炬電極80配置於氧化防止氣體吹送單元100之內側。如圖7、圖8所示，於本實施形態中，炬電極80係以如下方式配置，即，與本體之表面平行地自本體11之端面插入，經由凹部60之入口區域61，將第1入口側塊體57、第2入口側塊體56、外周側塊體52中之一者貫通後，經由內周側塊體51之間的氧化防止氣體流路53到達孔31之上面。又，如圖8所示，炬電極80於本體11之凹部60內部配置於較上下方向之中央更靠下側處，當毛細管72前端之接合球74於本體11之厚度方向的中央位於貫通孔30之中心時，該炬電極80位於較接合球74稍靠 下側且較接合球74更偏向貫通孔30之周邊的位置。藉由將炬電極80配置於該位置，可良好地形成接合球74。炬電極80係以可自外部拔插且可調整其前端位置之方式安裝於本體11。
本實施形態除了發揮與先前參照圖1至圖6所說明之實施形態相同之效果以外，由於將炬電極80配置於氧化防止氣體區域65中，因此，本實施形態亦發揮如下效果，即，抑制炬電極80表面之氧化，從而可長時間地進行穩定之放電。
本發明並不限定於以上說明之實施形態，其包含申請專利範圍所規定之本發明之技術範圍至不脫離本質之全部的變更及修正。
10‧‧‧基體部
11‧‧‧本體
12‧‧‧蓋
13‧‧‧蓋板
20‧‧‧氧化防止氣體入口
22‧‧‧氧化防止氣體導入管
30‧‧‧貫通孔
35‧‧‧吹送口
40‧‧‧薄膜加熱器
50‧‧‧迷路
51‧‧‧內周側塊體
52‧‧‧外周側塊體
53‧‧‧氧化防止氣體流路
54‧‧‧氧化防止氣體流路
71‧‧‧接合臂
72‧‧‧毛細管
73‧‧‧線尾
80‧‧‧炬電極
100‧‧‧氧化防止氣體吹送單元
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向

Claims (8)

  1. 一種氧化防止氣體吹送單元，其具備：中空板狀之基體部，其於內部形成有氧化防止氣體流路；貫通孔，其以可拔插毛細管之方式貫通於上述基體部之厚度方向，且與上述氧化防止氣體流路連通而使氧化防止氣體流出；及薄膜加熱器，其安裝於上述貫通孔周圍之上述基體部的外面。
  2. 如申請專利範圍第1項之氧化防止氣體吹送單元，其中上述氧化防止氣體流路具備複數個吹送口，該複數個吹送口朝向上述貫通孔之中心吹出氧化防止氣體。
  3. 如申請專利範圍第2項之氧化防止氣體吹送單元，其中具備使氧化防止氣體流入至氧化防止氣體流路之氧化防止氣體入口，上述氧化防止氣體流路具備迷路，該迷路使流動方向於自上述氧化防止氣體入口至各吹送口為止之間至少變更2次。
  4. 如申請專利範圍第3項之氧化防止氣體吹送單元，其中上述迷路具備：複數個內周側塊體，其配置於上述貫通孔之周緣，且其間之周方向之各間隙形成上述各吹送口；及複數個外周側塊體，其處於上述各內周側塊體之外周側，且其間之周方向之各間隙與上述內周側塊體之各間隙在周方向上錯開地配置。
  5. 如申請專利範圍第3項之氧化防止氣體吹送單元，其中上述薄膜加熱器係安裝於配置有上述迷路之區域之上述基體部的外面。
  6. 如申請專利範圍第4項之氧化防止氣體吹送單元，其中上述薄膜加熱器係安裝於配置有上述迷路之區域之上述基體部的外面。
  7. 如申請專利範圍第3或6項中任一項之氧化防止氣體吹送單元，其中炬電極係配置於基體部之外側，該炬電極與自上述毛細管之前端伸出之線尾之間產生火花，將上述線尾形成為接合球。
  8. 如申請專利範圍第3或6項中任一項之氧化防止氣體吹送單元，其中炬電極係配置於基體部之內側，該炬電極與自上述毛細管之前端伸出之線尾之間產生火花，將上述線尾形成為接合球。
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