TWI517275B - Oxidation prevention gas blowing unit - Google Patents

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TWI517275B
TWI517275B TW102113252A TW102113252A TWI517275B TW I517275 B TWI517275 B TW I517275B TW 102113252 A TW102113252 A TW 102113252A TW 102113252 A TW102113252 A TW 102113252A TW I517275 B TWI517275 B TW I517275B
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TW102113252A
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Inventor
Toru Maeda
Original Assignee
Shinkawa Kk
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Description

氧化防止氣體吹出單元
本發明係關於一種安裝於打線接合裝置之氧化防止氣體吹出單元的構造。
於打線接合裝置中,多數情況下進行球接合,即,藉由火花(spark)使自作為接合工具之毛細管之前端伸出之尾端線(wire tail)形成為無空氣球(free air ball),並將無空氣球於毛細管之前端接合於半導體元件、或基板之電極上。
先前,於打線接合中,多使用金線,而現在則使用較廉價且電特性優異之銅線進行接合。然而,銅線與金不同,易氧化,因此於藉由火花形成無空氣球時,導致於球之表面形成氧化皮膜。此氧化皮膜有時會使球與電極之附著性降低而引起接合不良之情形。因此,提出如下方法:例如於使用銅線進行接合時,在氮氣或氬氣等惰性氣體中形成無空氣球,從而抑制無空氣球表面發生氧化(例如參照專利文獻1)。
另一方面,存在如下問題:存在若接合時之無空氣球之表面溫度降低則無空氣球與電極之接合強度降低、或於形成無空氣球時若無空氣球之表面溫度降低則無空氣球會發生異形化(不為圓狀)之情形。因此,提出有如下方案:藉由將經加熱之還原性氣體於無空氣球形成之前後及無空氣球形成中流通於其周邊而將無空氣球之溫度保持得較高,從而確保接 合強度(例如參照專利文獻2)。
又,提出有如下方法:於流通經加熱之惰性氣體之狀態下形成無空氣球,藉此,抑制無空氣球表面之氧化,並且將無空氣球之溫度保持得較高而進行接合(例如參照專利文獻3)。
然而,如專利文獻2、3所記載之先前技術般,於將自氣體噴嘴加熱之惰性氣體噴出的構造下,為了維持惰性氣體環境,必需加大惰性氣體之流量。因此,存在如下問題:用於對惰性氣體進行加溫之加熱器亦必需為大型,從而接合裝置變為大型、或動作變慢,導致不易高速地接合。
又,提出有如下方法:在使用銅線之打線接合裝置,為了確保良好之連接狀態,必須使銅之表面以清淨之狀態接合於電極。因此,在進行接合前,使電漿接觸於銅線之表面以洗淨,將附著於線表面之有機雜質除去後,將還原性氣體或稀有氣體噴吹於線以抑制線表面之氧化,將清淨表面之線供給至接合工具(例如參照專利文獻4)。
[先前技術文獻] [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]日本專利特開昭63-164230號公報
[專利文獻3]日本專利特開昭63-266845號公報
[專利文獻4]日本專利特表2008-535251號公報
此外,藉由火花於線形成無空氣球時必須對火炬電極施加數kV之高放電電壓。若施加於火炬電極之放電電壓變高,則在火花時會於金屬製之火炬電極表面產生構成線之金屬、例如銅、銀、金等成為細小粒附著於表面之濺鍍現象。濺鍍現象會導致火炬電極之髒污,而有無法形成良好之無空氣球之情形。
又,在使用銅線之接合中,將銅線在惰性氣體環境中形成為無空氣球時,雖能抑制表面之氧化覆膜之形成,但有於表面形成若干之氧化覆膜之情形,而有使電極與無空氣球之附著性降低,導致接合品質降低之情形。
因此,本發明之目的在於在打線接合裝置中使接合品質更加提昇。
本發明之氧化防止氣體吹出單元,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;孔,其以毛細管可抽出插入之方式設置於基體部,並與氧化防止氣體流路連通;以及複數個電極,埋入於孔附近之基體部之壁中,將氧化防止氣體電漿化。
於本發明之氧化防止氣體吹出單元中,較佳為:複數個電極係對向配置之至少一個電極對,電極對埋入於構成氧化防止氣體流路之基體部之壁中
於本發明之氧化防止氣體吹出單元中,較佳為:氧化防止氣體流路具備往孔之中心吹出氧化防止氣體之至少一個吹出口;電極對,埋入於吹出口周緣之基體部之壁中。
於本發明之氧化防止氣體吹出單元中,較佳為:進一步具備安裝於基體部之外表面、加熱氧化防止氣體之加熱器;且較佳為:氧化防止氣體流路具有:第一流路,設於基體部之安裝加熱器之外表面附近;以及第二流路,設於第一流路與孔之間,較第一流路深;電極對,埋入於基體部之構成第二流路之壁中。
於本發明之氧化防止氣體吹出單元中,較佳為:氧化防止氣體流路具備將氧化防止氣體之流動方向至少變更兩次之迷宮;且較佳為:於設置於孔之側面之貫通孔中配置有火炬電極。
本發明能在打線接合裝置中使接合品質更加提昇。
11‧‧‧超音波變幅器
12‧‧‧毛細管
13‧‧‧尾端線
14‧‧‧無空氣球
20‧‧‧基體部
21‧‧‧本體
21a‧‧‧第一部分
21b‧‧‧第二部分
21w,221a,221b‧‧‧壁
22‧‧‧蓋
22a,23a,50a‧‧‧缺口
23,223‧‧‧蓋板
24,224,224a,224b‧‧‧孔
24c,224c‧‧‧中心
25,225‧‧‧氧化防止氣體供給管
26‧‧‧氧化防止氣體供給孔
30,230‧‧‧氧化防止氣體流路
30A‧‧‧第一流路
30B‧‧‧第二流路
30a‧‧‧上游側流路
30b‧‧‧下游側流路
31,33,60‧‧‧槽
32‧‧‧山部
34‧‧‧連接流路
35,36a,36b,37a,37b,38a,38b‧‧‧突起
232a~232d,235a,235b‧‧‧突起
39a,39b‧‧‧階部
40,231a,231b‧‧‧凹部
41‧‧‧底面
42‧‧‧側面
45a,45b,45c,245‧‧‧吹出口
50,250‧‧‧加熱器
50b‧‧‧發熱電阻體
51,251‧‧‧電極
61‧‧‧槽型流路
70,270‧‧‧火炬電極
71,271‧‧‧貫通孔
75A,75B‧‧‧電極對
75a,75b‧‧‧電極
76,276,276a‧‧‧連接線
77,277,277a‧‧‧連接線
78,278‧‧‧直流脈衝電源
85,285‧‧‧氧化防止氣體電漿區域
85a,85b‧‧‧氧化防止氣體電漿
100,200‧‧‧氧化防止氣體吹出單元
220‧‧‧盒體
220a‧‧‧上半盒體
220b‧‧‧下半盒體
233a,233b‧‧‧凸座
234a,234b‧‧‧前端面
275a,275b‧‧‧電漿產生用電極
圖1係表示安裝有本發明之實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之打線接合裝置的立體圖。
圖2係圖1所示之A部的放大立體圖。
圖3係表示本發明之實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之構成的立體圖。
圖4係表示本發明之實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之氧化防止氣體流路與電極之配置之剖面圖與俯視圖。
圖5係示意性地表示本發明之實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之剖面的說明圖。
圖6係表示本發明之實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之其他電極 之配置之剖面圖與俯視圖。
圖7係表示安裝有本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之打線接合裝置的立體圖。
圖8係表示本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之內部構成的立體圖。
圖9係表示本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之剖面的立體圖。
圖10係示意性地表示本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之剖面的說明圖。
圖11係表示本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之剖面的立體圖。
圖12係表示安裝有本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之打線接合裝置的立體圖。
圖13係示意性地表示本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之剖面的說明圖。
圖14係表示本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之構成的立體圖。
圖15係表示安裝有本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之打線接合裝置的立體圖。
圖16係示意性地表示本發明之其他實施形態中之氧化防止氣體吹出單元之剖面的說明圖。
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出單元100具備:中空板狀之基體部20,其於內部形成有氧化防止氣體流路30;孔24,其係以毛細管12可抽出插入之方式設置於基體部20,並與氧化防止氣體流路30連通;及加熱器50,其安裝於基體部20之外表面。
如圖1所示,基體部20具備:本體21,其表面形成有形成氧化防止氣體流路30之槽(於後文進行說明);較薄之平板狀蓋22,其安裝於本體21之上並將形成於本體21的槽之開放端封閉,且與該槽一同形成氧化防止氣體流路30。因此,蓋22之與本體21相反側的表面(上面)成為基體部20的外表面。於作為基體部20外表面的蓋22之上面安裝有與蓋22具有相同平面形狀的膜狀加熱器50,且於加熱器50上安裝有與蓋22具有相同平面形狀之蓋板23。於蓋板23露出加熱器50之電極51。又,供給氧化防止氣體之氧化防止氣體供給管25連接於本體21。
如圖2所示,於與氧化防止氣體流路30連通之孔24的側面設置有貫通孔71,且於該貫通孔71中配置有火炬電極70。火炬電極70係藉由於與自毛細管12之前端伸出之尾端線13之間進行放電而使尾端線13之前端形成為無空氣球14。
於接合動作時,圖1所示之毛細管12係藉由安裝於未圖示之接合臂的超音波變幅器(Ultrasonic Horn)11而於上下方向(Z方向)上移動從而將形成於尾端線13之前端的無空氣球14向半導體晶粒或基板之電極推壓,從而將線與電極接合。氧化防止氣體吹出單元100係安裝於安裝有超音波變幅器11之接合頭(未圖示)上,且與超音波變幅器11、毛細管 12一同於XY方向上移動。氧化防止氣體亦可為氮氣或氬氣等惰性氣體,例如,亦可使用混合有氫等還原性氣體的氣體。
如圖3所示,本體21具備:大致梯形之第一部分21a,其寬度自安裝有氧化防止氣體供給管25之根部分朝向前端變小;及圓頭長方形之第二部分21b,其包含供毛細管12貫通之孔24。於第一部分21a之表面設置有彎折且較淺的槽31、及各槽31間之帶狀山部32。於第一部分21a之根側之槽31中,設置有與氧化防止氣體供給管25連通之氧化防止氣體供給孔26。又,於第二部分21b之外周側之表面設置有槽33,該槽33具有與槽31連接之直線狀部分、及沿著第二部分21b之前端之半圓形狀的月牙型部分。如圖5所示,於本實施形態中,上游側流路30a、下游側流路30b之深度(圖31所示之槽31與槽33之深度)同為深度H1
於第二部分21b之中央形成有較槽31、33深的凹部40。槽33與凹部40係藉由連接流路34而連通。如圖5所示,凹部40之深度為H2。於凹部40中,設置有複數個突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b。如圖3、圖4(b)所示,突起35係自凹部40之底面41突出,且連接流路34側為凹部之半圓筒型突起;突起36a、36b係自凹部40之左右之側面42朝向突起35之側面分別突出的板型突起;突起37a、37b係於突起35與突起36a、36b之間的各間隙之孔24側自凹部40之底面41突出的板狀突起;突起38a、38b係自凹部40之底面41突出,且沿著孔24之周圍彼此相離地設置的圓弧狀突起。如圖3所示,於突起38a、38b之孔24側設置有較凹部40之底面41高的階部39a、39b。
於凹部40之孔24側的本體21中,設置有較凹部40淺的槽 60。槽60的自本體21表面起的深度係如圖5所示為深度H3。又,如圖5所示,階部39a、39b的自本體21表面起的深度亦為深度H3
如圖5所示,山部32、各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b之上面、與本體21之安裝蓋22之表面為相同高度。又,如圖3所示,蓋22係自與本體21外形相同之外形將槽60之部分、及孔24之周圍部分以U字型切除的形狀,且該U字型缺口22a之圓弧部分的半徑略微小於突起38a、38b之孔24側之圓弧面的半徑。因此,如圖3所示,若將平板之蓋22安裝於本體21上,則槽31、33之周圍的本體21之表面、山部32之上面、及各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b之上面密接於蓋22之底面,且蓋22、槽31、33、與山部32構成較淺的第一流路30A。第一流路30A包含:上游側流路30a,其為形成於本體21之第一部分21a的表面附近的彎曲流路;及下游側流路30b,其為形成於本體21之第二部分21b的表面附近且接續於直線流路的月牙型流路。又,蓋22、凹部40與各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b構成與孔24連通的第二流路30B。第一流路30A與第二流路30B係藉由連接流路34而連通。因此,氧化防止氣體流路30係由包含上游側流路30a與下游側流路30b之第一流路30A、及第一流路與孔24之間的第二流路30B構成。
如圖3所示第一流路30A之下游側流路30b的直線狀部分係與第二流路30B平行地配置,且下游側流路30b之月牙型部分係沿著第二流路30B之外周而配置於其與第二部分21b之外表面之間。因此,下游側流路30b包圍第二部分21b之前端側的第二流路30B的周圍。
相當於蓋22之U字型缺口22a之區域的孔24之周圍與槽 60之部分未被蓋22覆蓋,而處於開放的狀態,因此可自蓋22之表面側看到孔24。又,槽60係構成使蓋22側開放之槽型流路61,並構成於超音波變幅器11下降時超音波變幅器11不會與本體21碰撞之退避部。
如圖3所示,膜狀加熱器50、蓋板23的形狀亦分別為與蓋22相同,並分別具有形狀與蓋22之U字型之缺口22a相同的缺口50a、23a。因此,若使蓋22、加熱器50、及蓋板23重疊於本體21之表面,則各U字型缺口50a、23a亦不會覆蓋於孔24之周圍與槽60之部分,而如圖1所示,毛細管12可通過各U字型缺口22a、50a、23a之部分而插通於孔24。於本實施形態中,本體21、蓋22、及蓋板23分別為陶瓷製,且如圖3所示,以本體21、蓋22、加熱器50、及蓋板23之順序重疊而燒結形成、或以接著劑組裝。
如圖3、圖4(a)、圖4(b)所示,以蓋22、槽31及山部32所構成之翻折型上游側流路30a的流路剖面面積係隨著朝向下游而變窄,自第一部分21a朝向第二部分21b的最下游之直線狀流路的流路剖面面積變得最小。上游側流路30a之上述直線狀之部分係與設置於本體21之第二部分21b的下游側流路30b之直線狀部分相連。關於以蓋22、槽33及槽33周圍之本體21之表面所構成、且包含直線狀部分與月牙型部分的下游側流路30b之直線狀部分,其流路剖面面積於下游側流路30b中變得最小。下游側流路30b之月牙型部分的流路剖面面積係隨著朝向第二部分21b之前端而變大,且當越過第二部分21b之前端後,流路剖面面積逐漸變窄,且延伸至第二部分21b的與第一部分21a為相反側之位置。與上游側流路30a之翻折部分的流路剖面面積相比,下游側流路30b之月牙型部分之流路剖面面積 較小。
如圖4(b)所示,於下游側流路30b之直線狀部分之下側部分之第二部分21b之壁21w中,埋入有將流動於第二流路30B中之氧化防止氣體電漿化之電極75b。又,在位於相對孔24成對稱之位置之第二部分21b之壁21w亦埋入有電極75a。
如圖4(a)所示,電極75a,75b,係以對向之兩片作為一對之方式分別埋入構成第二流路30B之以凹部40之側面42作為表面之壁21w中。各上側之電極75a,75b藉由連接線76連接於直流脈衝電源78,各下側之電極75a,75b藉由連接線77連接於直流脈衝電源78。如圖4(a)所示,於圖中左側之壁21w中在上下對向配置之兩片電極75a係一個電極對75A,於圖中右側之壁21w中在上下對向配置之兩片電極75b係一個電極對75B。因此,本實施形態之氧化防止氣體吹出單元100具備兩個電極對。
如圖4(a)所示,在對各電極對75A,75B之各電極75a,75b之間分別施加高壓脈衝電壓後,如以雲標記顯示,在各電極對75A,75B所埋入之附近各壁21w之第二流路30B側表面、亦即凹部40之側面42與各突起38a,38b之間氧化防止氣體被電漿化,成為氧化防止氣體電漿85a,85b。
如圖5所示,上游側流路30a與下游側流路30b係配置在本體21之表面附近的較淺的流路,且蓋22為較薄的平板,如圖3所示,加熱器50係遍及蓋22之上游側流路30a、下游側流路30b之整個區域而配置,因此氧化防止氣體可藉由加熱器50而有效地加熱。如先前說明般,連接上游側流路30a與下游側流路30b之直線狀部分為流路剖面面積最小的部分,而氧化防止氣體的流速於該部分中為最快。又,下游側流路30b之月牙型 部分之流路剖面面積小於上游側流路30a之翻折部分的流路剖面面積,因此流入至月牙型部分中之氧化防止氣體之流速略微慢於上述直線狀部分的流速。由於配置於越過第二部分21b之前端之區域(下游側)內的下游側流路30b的月牙型部分之前端被封閉,因此氧化防止氣體滯留於內部。
如圖3、4(b)所示,氧化防止氣體自設置於本體21之第一部分21a之槽31中的氧化防止氣體供給孔26流入至上游側流路30a中,並一面如圖中之箭頭所示般改變流動方向,一面於較淺之上游側流路30a之翻折部分中流動。自上游側流路30a至下游側流路30b之月牙型部分中,由於槽31較淺,因此氧化防止氣體有效率地吸收加熱器的熱。於流經較長之翻折部分時,氧化防止氣體之溫度緩慢上升。而且,若氧化防止氣體流入連接上游側流路30a與下游側流路30b之直線狀部分中,則溫度進一步上升。進而,即便於配置在第二部分21b之前端之前的區域(上游側)內的下游側流路30b之月牙型部分中,氧化防止氣體的溫度亦逐漸上升。若表示本實施形態中之氧化防止氣體之溫度上升的一例,則於膜狀加熱器50之厚度為0.015mm、輸入電力為1W的情況下,可使0.3l/min之氧化防止氣體自常溫上升至130℃左右。此時,加熱器50之溫度為150℃左右。又,由於配置於越過第二部分21b之前端之區域(下游側)內的下游側流路30b之月牙型部分之前端被封閉,因此溫度已上升之氧化防止氣體滯留於內部。
高溫之氧化防止氣體自連接流路34流入至第二流路30B中。如先前所述般,第二流路30B係由蓋22、深度為H2之凹部40、及各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b所構成,因此與由蓋22、深度為H1之較淺的槽31、33所構成之第一流路30A相比,流路剖面面積非常大。因此, 於第二流路30B內,氧化防止氣體之流速與第一流路30A之流速相比非常慢。因此,雖未藉由加熱器50進行使溫度上升的加熱,但可藉由加熱器50保持為高溫狀態。
又,如先前所述,第一流路30A之下游側流路30b的直線狀部分係與第二流路30B平行地配置,且下游側流路30b的月牙型部分係沿著第二流路30B之外周而配置於其與第二部分21b之外表面之間,因此第二流路30B係藉由流過或滯留為高溫之氧化防止氣體的下游側流路30b而包圍其一部分。因此,可抑制第二流路30B中之氧化防止氣體之溫度降低,且與來自加熱器50之熱輸入相結合而將第二流路30B中之氧化防止氣體的溫度保持為高溫狀態。
如圖4(b)所示,流入至第二流路30B中之高溫的氧化防止氣體係藉由各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b而變更其方向。自連接流路34流入之氧化防止氣體係藉由突起35而將流動方向朝向凹部40之側面42變更;藉由突起36a、36b而將流動方向變更為凹部40之中心側;藉由突起37a、37b將流動方向變更為左右方向;藉由突起38a、38b將流動方向變更為孔24之中心24c的方向;並流入突起38a、38b之間及突起38a、38b與凹部40之側面42之間的吹出口45a、45b、45c。即,各突起35、36a、36b、37a、37b、38a、38b係構成將高溫的氧化防止氣體之流動至少變更2次的迷宮,且高溫氧化防止氣體均等地流入突起38a、38b之間及突起38a、38b與凹部40之側面42之間的吹出口45a、45b、45c。
其中,流入突起38a,38b與凹部40之側面42之間之高溫之氧化防止氣體,藉由以如圖4(a)所示之直流脈衝電源78被施加高壓脈衝電 壓之各電極對75A,75B而被電漿化,成為高溫之氧化防止氣體電漿85a,85b。高溫之氧化防止氣體電漿85a,85b從各吹出口45a,45b往孔24之中心24c吹出。又,流入突起38a與38b之間之高溫之氧化防止氣體不被電漿化而從吹出口45c往孔24之中心24c吹出。
從吹出口45a,45b往孔24之中心24c吹出之高溫之氧化防止氣體電漿85a,85b之一部分及從吹出口45c往孔24之中心24c吹出之高溫之氧化防止氣體之一部分,如圖5所示通過孔24而從本體21下面往下方流出,另一部分則通過以槽60構成之槽型流路61於水平方向流出。
第二流路30B係於將自配置於本體21之表面附近的第一流路30A流入之高溫氧化防止氣體保持為高溫狀態的情況下,使其於本體21之高度方向上擴散,因此可於高度方向之較廣範圍內,吹出高溫之氧化防止氣體。又,能藉由設於吹出口45a、45b前方之電極對將高溫之氧化防止氣體作為高溫之氧化防止氣體電漿85a、85b從吹出口45a、45b吹出。又,由於孔24係設置於凹部40之底面41,因此不會產生由於外部空氣之流動而導致自吹出口45a、45b、45c吹出之高溫之氧化防止氣體電漿、氧化防止氣體的流動被擾亂的現象,而且突起38a、38b於孔24之周圍形成為壁,且如圖5所示,突起38a、38b之各階部39a、39b延伸至與槽60之底面相同之高度,因此如圖5之雲標記所示,可於孔24之周圍形成高溫之氧化防止氣體之濃度較高的氧化防止氣體電漿區域85。於本實施形態中,即便為先前所述之0.3l/min之較少的氧化防止氣體之流量,亦可形成溫度為130℃左右且氧化防止氣體之濃度大致100%的氧化防止氣體電漿區域85。
如圖5所示,將毛細管12之中心對準孔24之中心24c,並 以使毛細管12之前端的尾端線13進入氧化防止氣體之氧化防止氣體電漿區域85之中的方式調整超音波變幅器11之高度後,使配置在設置於孔24之側面上的貫通孔71中的火炬電極70與尾端線13之間產生放電,從而使尾端線13形成為無空氣球14。
此時,形成無空氣球14之氧化防止氣體電漿區域85被高溫高濃度之氧化防止氣體電漿覆蓋。由於在電漿中粒子會電離,因此在形成無空氣球14時之放電電壓,能以遠低於為了在未電漿化之氧化防止氣體中使放電產生所必須之電壓之電壓進行。因此,可抑制火炬電極70表面之濺鍍現象之產生,不產生因火炬電極70之髒污導致之放電特性降低,能穩定地形成良好之無空氣球14。
又,由於氧化防止氣體電漿區域85之溫度被保持於高溫,因此能在高溫高濃度之氧化防止氣體中進行無空氣球14之形成。因此可抑制無空氣球14之異型化(不為球形),進而,於電漿氣體導入H2時,藉由氧化防止氣體電漿之洗淨力除去所形成之無空氣球14表面之氧化覆膜,而能使無空氣球14表面成為清淨之狀態。
而且,藉由向已形成之無空氣球14均等地噴附130℃左右的高溫氧化防止氣體,可有效地將具有清淨表面之無空氣球14保持為高溫而進行接合,因此可進行保持充分的接合強度之接合。藉由將無空氣球之溫度保持為高溫,可於無空氣球較軟之狀態下進行接合,能抑制構成線之銅等之金屬材料之加工硬化,且藉由抑制無空氣球之溫度之急遽降低而減少內部之雜質,並可抑制無空氣球變硬等,藉此,可使接合時之推壓力、基板之加熱溫度變少,因此可進行無損傷的接合(幾乎不會因接合而使基 板等產生損傷的接合)。藉此,可使接合品質提高。進而,若無空氣球之溫度上升,則接合時之金屬接合時的擴散亦變好,因此可較少地施加超音波振動,進而可使接合品質提高。
又,本實施形態之氧化防止氣體吹出單元100藉由配置於安裝有加熱器50的本體21之表面附近的較淺的第一流路30A使氧化防止氣體之溫度有效地上升,並藉由較第一流路30A深的第二流路30B使氧化防止氣體於高度方向擴散,並且使其自孔24之周圍朝向無空氣球14均等地吹出,藉此,可利用較少流量的氧化防止氣體對無空氣球14有效地進行加溫或保溫,可進行具有充分接合強度的接合,有效地使接合品質提高。
再者,由於可藉由少量的氧化防止氣體對無空氣球14有效地進行加溫或保溫,因此可縮小氧化防止氣體流路30,並可使全體構成小型化。
進而,由於第二流路30B係藉由流過或滯留有高溫之氧化防止氣體的下游側流路30b而包圍其周圍之一部分,因此可將第二流路30B中之氧化防止氣體之溫度有效地保持為高溫狀態,並將高溫的氧化防止氣體電漿及氧化防止氣體噴附於無空氣球14。
本實施形態中,雖說明藉由加熱器50加熱氧化防止氣體,但例如亦可取代加熱器50或與加熱器50一起地沿上游側流路30a配置電極使電漿產生,以加熱流動於上游側流路30a之氧化防止氣體。
又,本實施形態中,雖說明了從直流脈衝電源78對各電極對75A,75B施加高壓脈衝電壓後氧化防止氣體被電漿化,但只要電源係將高壓脈衝電壓對各電極對75A,75B施加以將氧化防止氣體電漿化者,則不 限於直流脈衝電源78,例如亦可使用使入射波與反射波匹配之匹配箱、或者具備整合裝置之高頻電源,將高頻電源之高頻電極與接地電極連接於電極對75A之各電極75a及電極對75B之各電極75b。
其次參照圖6說明本實施形態之氧化防止氣體吹出單元100之其他電極配置。首先,對與參照圖1至圖5所說明者相同之部分賦予相同符號,省略說明。
本實施形態之氧化防止氣體吹出單元100,係於先前說明之參照圖1至圖5所說明之實施形態中,將配置於凹部40中之突起38a,38b作成較大形狀,於圖中左側之第二部分21b之側面42附近之壁21w中埋入電極對75A之一方電極75a,於突起38a之側面42側內部埋入電極對75A之另一方電極75a,於圖中右側之第二部分21b之側面42附近之壁21w中埋入電極對75B之一方電極75b,於突起38b之側面42側內部埋入電極對75B之另一方電極75b。此外,突起38a,38b係從設於本體21之第二部分21b之凹部40之底面41突出,而與本體21一體成型。因此突起38a,38b相當於基體部20之壁。
與先前參照圖1至圖5所說明之實施形態同樣地,本實施形態中,流入突起38a與凹部40之側面42之間之吹出口45a之氧化防止氣體藉由電極對75A而被電漿化,流入突起38b與凹部40之側面42之間之吹出口45b之氧化防止氣體藉由電極對75B而被電漿化。
本實施形態可發揮與先前參照圖1至圖5所說明之實施形態相同之效果。
其次,參照圖7至圖10說明本發明之其他實施形態。對與 參照圖1至圖5所說明者相同之部分賦予相同符號,省略說明。如圖7所示,氧化防止氣體吹出單元200之基體部即盒體220,係將陶瓷製之上半盒體220a與下半盒體220b組合而成者,於各盒體220a,220b上下之壁221a,221b分別同軸設有固定於超音波變幅器11之毛細管12所貫通之孔224a,224b。各孔224a,224b構成孔224。於上半盒體220a之上側表面(盒體220之外表面)安裝有與上半盒體220a相同大小之膜狀加熱器250,於加熱器250上安裝有陶瓷製之蓋板223。於上半盒體220a設有對加熱器250進行通電之兩個電極251與對埋入於內部之將氧化防止氣體電漿化之電極供給直流脈衝電壓之電極279a。又,於下半盒體220b,亦設有對埋入於內部之將氧化防止氣體電漿化之電極供給直流脈衝電壓之電極279b(未圖示)。又,於盒體220之根本側安裝有供給氧化防止氣體之氧化防止氣體供給管225,於下半盒體220b之下面側(盒體220之下面側),配置有將自毛細管12之前端伸出之尾端線13形成為無空氣球14之火炬電極270。
如圖8所示,於上下半之各盒體220a,220b內側,形成在將上下半之各盒體220a,220b組合時於內部形成圖9所示之氧化防止氣體流路230之凹部231a,231b,於孔224a,224b周圍,有於內部埋入有圓環狀之電漿產生用電極275a,275b之凸座233a,233b突出。凸座233a,233b之各前端面234a,234b,構成為較各盒體220a,220b之配合面低,在配合上下半之各盒體220a,220b時於各凸座233a,233b之各前端面234a,234b之間形成間隙。
於上下半之各盒體220a,220b之與設有各孔224a,224b之側相反側之端部(根元側之端部)分別設有半圓形剖面之各凹口235a,235b。此半圓形剖面之各凹口235a,235b,在組合上下半之各盒體220a,220b後,則 形成安裝氧化防止氣體供給管225之圓筒形之孔。又,於凹部231a,231b配置有突起232a,232b,232c,232d,用以變更從氧化防止氣體供給管225流入之氧化防止氣體之流動方向,促進安裝於盒體220表面之加熱器250與氧化防止氣體之間之熱交換。突起232a,232b設於凹部231a,231b之寬度方向中央部,於其兩端與凹部231a,231b側面之間具有間隙。又,突起232c,232d從凹部231a,231b之各側面往凹部中心方向延伸,凹部231a,231b之寬度方向長度較凹部寬度短,於從凹部231a,231b之兩側面延伸之各突起232c,232d之前端之間具有間隙。突起232a,232b與突起232c,232d係從氧化防止氣體供給管225往各孔224a,224b交互配置。如此,藉由突起232a,232b,232c,232d與凹部231a,231b構成之氧化防止氣體流路230,可在從氧化防止氣體供給管225流往孔224時數次變更其流動方向。亦即,突起232a,232b,232c,232d形成將氧化防止氣體之流動方向至少變更兩次以上之迷宮。
參照圖9說明組合以上述方式構成之上半盒體220a與下半盒體220b時之構成。在將上半盒體220a與下半盒體220b疊合成各凹部231a,231b面向彼此後,上下半之各盒體220a,220b周圍之配合面彼此密接,且各突起232a~232d之各表面彼此密接,於內部形成具有翻折之氧化防止氣體流路230。又,各凸座233a,233b之各前端面234a,234b由於高度較上下半之各盒體220a,220b之配合面低,因此在組合上下半之各盒體220a,220b後之情形,於各前端面234a,234b之間形成間隙。此間隙成為將氧化防止氣體往藉由各孔224a,224b構成之孔224中心吹出之吹出口245。設於上下半之各盒體220a,220b之各壁221a,221b之各孔224a,224b,在組合上下半之各盒體220a,220b時同心配置於對向之位置,各凸座233a,233b與各孔224a,224b 形成為同心狀。各凸座233a,233b之各前端面234a,234b成為彼此對向之位置。因此,由於各電漿產生用電極275a,275b係對向配置之一對電極,各凸座233a,233b分別係上下半之各盒體220a,220b之壁221a,221b之一部分,因此各電漿產生用電極275a,275b分別埋入於上下半之各盒體220a,220b之壁221a,221b中。
如圖9所示,埋入於上下半之各盒體220a,220b之壁221a,221b之各電極279a,279b之一部分從上下半之各盒體220a,220b之各壁221a,221b表面露出。又,各電極279a,279b與埋入於各凸座233a,233b之各電漿產生用電極275a,275b之間,係藉由埋入於各壁221a,221b中之連接線276a,277b連接。
參照圖10說明以上述方式構成之氧化防止氣體吹出單元200之動作。氧化防止氣體從圖7所示之氧化防止氣體供給管225沿如圖10所示箭頭流入氧化防止氣體流路230。氧化防止氣體亦可為氮氣或氬氣等惰性氣體,亦可混合氫等還原性氣體。電漿產生用電極275a,275b藉由連接線276,277而連接於直流脈衝電源278。最初,在對電漿產生用電極275a,275b通電前,氧化防止氣體從氧化防止氣體流路230流動於凸座233a,233b周圍,從各凸座233a,233b之各前端面234a,234b外周側往內側之孔224a,224b水平流動,通過孔224a,224b分別往上下方向流出。因此,氧化防止氣體流路230之壓力為較大氣壓高些許之壓力,大氣不會從各孔224a,224b流入氧化防止氣體流路230,氧化防止氣體吹出單元200之氧化防止氣體流路230保持於氧化防止氣體所充滿之氧化防止氣體環境。
又,於安裝於盒體220上面之加熱器250被從未圖示之電源 供給電力,其溫度逐漸上升。如圖9所示,從氧化防止氣體供應管225流入氧化防止氣體流路230之氧化防止氣體,隨著在藉由突起232a~232d構成之翻折流路往孔224流動而被加熱,其溫度逐漸上升。接著,成為高溫之氧化防止氣體通過孔224a,224b分別往上下方向流出。
在從直流脈衝電源278供給之直流脈衝電力對各電漿產生用電極275a,275b通電後,於各凸座233a,233b之各前端面234a,234b之間之吹出口245產生氧化防止氣體之電漿。氧化防止氣體之電漿在圓環狀之電漿產生用電極275a,275b間產生,其後,沿氧化防止氣體之流動往各孔224a,224b中心流動,在各孔224a,224b中往上下流動。接著,於各孔224a,224b之內部及各凸座233a,233b間之吹出口245形成高溫之氧化防止氣體濃度高且電漿化之氧化防止氣體電漿所滯留之氧化防止氣體電漿區域285。
如圖10所示,使毛細管12之中心對齊於各孔224a,224b中心亦即孔224之中心,藉由超音波變幅器11使毛細管12降下至從毛細管12前端延伸之尾端線13前端來到氧化防止氣體電漿區域285中心之盒體220中央後,對配置於盒體220下側之火炬電極270通電,在火炬電極270與尾端線13之間使放電產生,將尾端線13形成為無空氣球14。
本實施形態之氧化防止氣體吹出單元200,與先前參照圖1至圖5所說明之實施形態同樣地,能以遠低於為了在未電漿化之氧化防止氣體中使放電產生所必須之放電電壓之放電電壓使火花產生,而可抑制火炬電極270表面之濺鍍現象之產生,不產生因火炬電極270之髒污導致之放電特性降低,能穩定地形成良好之無空氣球14。又,由於氧化防止氣體電漿區域285之溫度被保持於高溫,因此能在高溫高濃度之氧化防止氣體中 進行無空氣球14之形成,除了可抑制無空氣球14之異型化(不為球形)外,進而能使無空氣球14表面成為清淨之狀態。
再者,本實施形態之氧化防止氣體吹出單元200,由於係在大氣不進入盒體220中之吹出口245之狀態下使電漿產生,因此所產生之電漿不會成為氧化電漿。是以,由於能將無空氣球14之表面在不使其氧化之狀態下進行洗淨,能藉由具有溫度高且清淨之表面之無空氣球14進行接合,因此能使接合品質提昇。
本實施形態中,雖說明了從直流脈衝電源278使高壓脈衝電壓對各電漿產生用電極275a,275b通電後使氧化防止氣體被電漿化之情形,但只要電源係將高壓脈衝電壓對各電漿產生用電極275a,275b通電以將氧化防止氣體電漿化者,則不限於直流脈衝電源78,例如亦可使用使入射波與反射波匹配之匹配箱、或者具備整合裝置之高頻電源,將高頻電源之高頻電極與接地電極連接於各電漿產生用電極275a,275b。
其次,參照圖11說明本發明之其他實施形態。對與參照圖7至圖10所說明實施形態相同之部分賦予相同符號,省略說明。如圖11(a)所示,本實施形態,係於先前參照圖7至圖10所說明之實施形態之下半盒體220b之孔224b之側面形成貫通壁221b之貫通孔271,於該貫通孔271中配置火炬電極270者。又,於上下半之各盒體220a,220b之各凸座233a,233b之表面分別各設有四個扇形之突起235a,235b。如圖11(b)所示,各突起235a,235b構成朝向孔224之中心224c吹出氧化防止氣體之四個吹出口245。
本實施形態,除了先前參照圖7至圖10所說明之實施形態之效果以外,能較先前說明之實施形態將氧化防止氣體往孔224之中心更 均等地吹出,能發揮更有效地使接合品質提昇之效果。
其次,參照圖12、圖13說明本發明之其他實施形態。對與參照圖1至圖6所說明實施形態相同之部分賦予相同符號,省略說明。本實施形態如圖13所示,加熱器50之大小略小於蓋22、蓋板23之外形,且於蓋板23之周圍設置有覆蓋加熱器50之端部的突起。因此,如圖12所示,加熱器50之端面未露出於外部,自外部無法看到加熱器50。
本實施形態中,由於加熱器50之端面未露出於外部,因此可更有效地對流路內之氧化防止氣體進行加熱。再者,於膜加熱器50非常薄的情況下,如圖13所示,亦可為不在蓋板23之周圍設置突起的構成。
參照圖14對本發明之另一實施形態進行說明。對與先前已說明之實施形態相同之部分標注相同符號並省略說明。如圖14所示,本實施形態係代替先前已說明之實施形態之膜加熱器50,而於蓋22之表面安裝有發熱電阻體50b之圖案。本實施形態發揮與先前已說明之實施形態相同之效果。
參照圖15、圖16說明本發明之其他實施形態。對與參照圖7至圖10所說明實施形態相同之部分賦予相同符號,省略說明。本實施形態與先前參照圖12、圖13所說明之實施形態同樣地,如圖16所示,加熱器50之大小略小於盒體220、蓋板223之外形,且於蓋板223之周圍設置有覆蓋加熱器250之端部的突起。因此,如圖15所示,加熱器250之端面未露出於外部,自外部無法看到加熱器250。本實施形態,除了先前參照圖7至圖10所說明之實施形態之效果以外,由於加熱器250之端面未露出於外部,因此可更有效地對流路內之氧化防止氣體進行加熱。此外,於膜加 熱器250非常薄的情況下,亦可為不在蓋板223之周圍設置突起的構成。
本發明並非限定於以上說明之實施形態,係包含申請專利範圍所限定之技術範圍或不脫離其本質之所有變更及修正。
20‧‧‧基體部
21‧‧‧本體
21a‧‧‧第一部分
21b‧‧‧第二部分
21w,221a,221b‧‧‧壁
22‧‧‧蓋
23‧‧‧蓋板
24‧‧‧孔
24c‧‧‧中心
26‧‧‧氧化防止氣體供給孔
30‧‧‧氧化防止氣體流路
30A‧‧‧第一流路
30B‧‧‧第二流路
30a‧‧‧上游側流路
30b‧‧‧下游側流路
34‧‧‧連接流路
35,36a,36b,37a,37b,38a,38b‧‧‧突起
39a,39b‧‧‧階部
40‧‧‧凹部
41‧‧‧底面
42‧‧‧側面
45a,45b,45c‧‧‧吹出口
50‧‧‧加熱器
60‧‧‧槽
61‧‧‧槽型流路
75A,75B‧‧‧電極對
75a,75b‧‧‧電極
76‧‧‧連接線
77‧‧‧連接線
78‧‧‧直流脈衝電源
85a,85b‧‧‧氧化防止氣體電漿
100‧‧‧氧化防止氣體吹出單元

Claims (9)

  1. 一種氧化防止氣體吹出單元,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;孔,其以毛細管可抽出插入之方式設置於上述基體部,並與上述氧化防止氣體流路連通;以及複數個電極,埋入於上述孔附近之上述基體部之壁中,將氧化防止氣體電漿化。
  2. 如申請專利範圍第1項之氧化防止氣體吹出單元,其中上述複數個電極係對向配置之至少一個電極對,上述電極對埋入於構成上述氧化防止氣體流路之上述基體部之壁中。
  3. 如申請專利範圍第2項之氧化防止氣體吹出單元,其中上述氧化防止氣體流路具備往上述孔之中心吹出氧化防止氣體之至少一個吹出口;上述電極對,埋入於上述吹出口周緣之上述基體部之壁中。
  4. 如申請專利範圍第2項之氧化防止氣體吹出單元,其進一步具備安裝於上述基體部之外表面、加熱氧化防止氣體之加熱器。
  5. 如申請專利範圍第3項之氧化防止氣體吹出單元,其進一步具備安裝於上述基體部之外表面、加熱氧化防止氣體之加熱器。
  6. 如申請專利範圍第4項之氧化防止氣體吹出單元,其中上述氧化防止氣體流路具有:第一流路,設於上述基體部之安裝上述加熱器之外表面附近;以及第二流路,設於上述第一流路與上述孔之間,較上述第一流路深;上述電極對,埋入於上述基體部之構成上述第二流路之壁中。
  7. 如申請專利範圍第5項之氧化防止氣體吹出單元,其中上述氧化防止氣體流路具有:第一流路,設於上述基體部之安裝上述加熱器之外表面附近;以及第二流路,設於上述第一流路與上述孔之間,較上述第一流路深;上述電極對,埋入於上述基體部之構成上述第二流路之壁中。
  8. 如申請專利範圍第1項之氧化防止氣體吹出單元,其中上述氧化防止氣體流路具備將氧化防止氣體之流動方向至少變更兩次之迷宮。
  9. 如申請專利範圍第1項之氧化防止氣體吹出單元,其中於設置於上述孔之側面之貫通孔中配置有火炬電極。
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