TWI578468B - 打線裝置及打線方法 - Google Patents

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Description

打線裝置及打線方法
本發明係有關一種打線技術，尤指一種能排除不良銲線之打線裝置及打線方法。
早期半導體封裝件的打線作業(wire bond)，通常係將金線(Au wire)由鋼嘴形成最初球體在半導體晶片之銲墊上，以進行球端加壓(1st ball bond)作業，使該銲墊與球端相互固接，再由該球體延伸線體至如導線架或封裝基板之承載件之銲墊上，以進行另一加壓(2nd bond)作業，最後再以鋼嘴將多餘之銲線剪斷。然而，金材之價格極高，因而增加打線製程的材料成本，故近期遂改用價格較便宜的銅線進行打線製程。
如第1圖所示，習知打線設備之打線裝置1係包括：一包含轉送輪100之輸線器10、一接續該輸線器10設置之導引管11、以及一接續該導引管11設置之銲件15，且該銲件15係包括一銲嘴150以及一線夾151。
進行打線作業時，如第1圖所示，先將一銅材之銲線9捲繞於該輸線器10上，再利用該轉送輪100輸送至該導引管11，如第1圖所示之箭頭方向，並經由該導引管11 傳送至該銲件15，再由該銲嘴150形成球體9a於一如半導體晶片之電子元件3之銲墊30上，其中，該電子元件3係設於打線設備之機台之承載座4上。
惟，由於銅材相較於金材的化學性質活潑，故輸送至該銲件15前的銲線9在長期暴露於空氣中之下，其會與空氣中的氧反應而於表面形成氧化銅90，如第1’圖所示，因而成為不良之銲線9’，致使該氧化銅90不僅會影響該銲線9’的機械特性，且該氧化銅90亦會阻絕該球體9a與該銲墊30之間的結合作用，因而降低銲接的強度。
再者，目前業界遂有使用銅鈀合金材取代銅材作為銲線9”，如第1”圖所示，並於該銅鈀合金之外表面鍍上一層金材91，以避免氧化之問題，但使用銅鈀合金與金材91將會提高材料成本。
另外，亦有廠商提出一種概念，係於具有銅材銲線9之環境周遭佈滿惰性氣體，以避免銅材氧化，但依據此概念，該銅材之銲線9需時時刻刻處於惰性氣體中，因而於實際生產狀況中，並無法有效實施。
因此，如何克服上述習知技術之種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。
鑑於上述習知技術之缺失，本發明係揭露一種打線裝置，係包括：輸線器，係用以輸送銲線；銲件，係連結該輸線器；以及清理器，係設於該輸線器與該銲件之間，以清理來自該輸線器之銲線，並供該銲件輸出經由該清理器 清理後之銲線。
本發明復揭露一種使用前述打線裝置之打線方法，係包括：透過該輸線器輸送該銲線，其中，該銲線具有至少一不良處；透過該清理器清理該銲線之不良處；以及透過該銲件輸出經由該清理器清理後之銲線。
前述之打線方法中，該銲線之不良處係為金屬氧化處。
前述之打線裝置及打線方法中，該清理器係包含利用電漿清洗該銲線之電漿機。例如，該清理器復包含用以操控該電漿機之控制主機。該打線裝置又包括用以操控該控制主機之控制器
前述之打線裝置及打線方法中，該銲件係包括：銲嘴，係用以輸出經由該清理器清理後之銲線；以及線夾，係用以固定經由該清理器清理後之銲線。
前述之打線裝置及打線方法中，該打線裝置復包括用以感測該銲線移動的感測器。
前述之打線裝置及打線方法中，該打線裝置復包括設於該輸線器與該清理器之間的導引管，以將來自該輸線器之銲線輸送至該清理器。
前述之打線裝置及打線方法中，該打線裝置復包括設於該清理器與該銲件之間用以偵測該銲線清理狀況的偵測器。例如，該打線裝置復包括用以接收及執行該偵測器所發出之訊號的警示器。該打線裝置又包括控制器，以操控該警示器執行該偵測器所發出之訊號。
由上可知，本發明之打線裝置及打線方法，係藉由該清理器設於該輸線器與該銲件之間，使不良之銲線經由該清理器清理後而成為良好之銲線，以確保該銲件所輸出之銲線為良好之銲線，故相較於習知技術，於打線過程中，使用本發明之打線裝置所形成於銲墊上之銲線不會因線材氧化而影響該銲線之機械特性，且該打線裝置所形成之銲線之球體係無氧化材質，因而不會阻絕該球體與該銲墊之間的結合作用，進而能符合銲接的強度。
1,2,2’‧‧‧打線裝置
10,20‧‧‧輸線器
100,200‧‧‧轉送輪
11,21‧‧‧導引管
15,25‧‧‧銲件
150,250‧‧‧銲嘴
151,251‧‧‧線夾
22‧‧‧感測器
23‧‧‧清理器
230‧‧‧電漿機
231‧‧‧控制主機
24‧‧‧偵測器
26‧‧‧警示器
27‧‧‧控制器
3‧‧‧電子元件
30‧‧‧銲墊
4‧‧‧承載座
9,9’,9”‧‧‧銲線
9a,9b‧‧‧球體
90‧‧‧氧化銅
91‧‧‧金材
第1圖係為習知打線裝置之架構示意圖；第1’圖係為第1圖之局部放大圖；第1”圖係為第1’圖之另一實施例；第2圖係為本發明之打線裝置之架構示意圖；第2A圖係為第2圖之A處之局部放大圖；第2B圖係為第2圖之B處之局部放大圖；以及第2’圖係為第2圖之另一實施例。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例 關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
第2圖係為本發明之打線裝置2之架構示意圖。如第2圖所示，該打線裝置2係包括：一輸線器20、一清理器23以及一銲件25。
所述之輸線器20係用以輸送一銲線9，其中，該銲線9係為金屬線，如銅線。
於本實施例中，該輸線器20係為捲軸結構，以令該銲線9捲繞於該輸線器20上。
再者，該輸線器20包含至少一轉送輪200，以配合該打線裝置2之構件佈設將該銲線9之傳送方向轉移，以朝向預定方向傳送該銲線9。
所述之清理器23係用以清理來自該輸線器20之銲線9，其包含一利用電漿清洗該銲線9之電漿機230、以及一用以操控該電漿機230之控制主機231。
於實施時，該電漿機230之種類繁多，可依據不同的功用、特性、及需求成本等作選擇，且該電漿機230所使用的氣體亦可選擇氧氣、氫氣、氬氣、氮氣、含氟氣體及其混合氣體等。例如，於本實施例中，該電漿機230可選 用成本較低的大氣電漿(Atmospheric pressure plasma)。
再者，該打線裝置2復包括一設於該輸線器20與該清理器23之間的導引管21，其用以導引來自該輸線器20(或該轉送輪200)之銲線9輸送至該清理器23。
又，該打線裝置2復包括一設於該導引管21與該清理器23之間的感測器22，其用以感測輸送該銲線9之速度。
所述之銲件25係用以收納經由該清理器23清理後之銲線9。
於本實施例中，該銲件25係包括：一用以輸出該銲線9至一銲墊30上之銲嘴250、以及一設於該銲嘴250上方以固定該銲線9之線夾251。
再者，所述之銲墊30係設於一電子元件3上，且該電子元件3係為導線架、封裝基板、半導體晶片、中介板、經封裝或未經封裝之半導體元件，並設於打線設備之機台之承載座4上。
又，該打線裝置2亦包括一設於該清理器23與該銲件25之間的偵測器24，其用以偵測該銲線9之清理狀況。例如，該偵測器24具有電荷耦合裝置(Charge-coupled Device，簡稱CCD)，以具備光學感測功能。
另外，該打線裝置2復包括一用以接收及執行來自該偵測器24之訊號的警示器26。例如，該警示器26可採用聲音或光線等方式進行警示。
以下說明使用該打線裝置2進行打線作業。
首先，將一銅材之銲線9捲繞於該輸線器20上，該輸 線器20利用該轉送輪200輸送該銲線9至該導引管21，如第2圖所示之箭頭方向，並經由該導引管21導引該銲線9朝該清理器23方向輸送。
於本實施例中，該銲線9於輸送過程中會產生不良處。具體地，如第2A圖所示，該銲線9’之外表面形成有氧化銅90(即不良處)。
接著，該銲線9’進入該清理器23中，以藉由該電漿機230清理該銲線9’，使電漿與該氧化銅90氣化，以消除該銲線9’之氧化銅90，而恢復預定之銲線9之狀態，如第2B圖所示。
於本實施例中，當該感測器22感測到該銲線9開始移動時，該控制主機231會控制該電漿機230開始作動。
再者，該控制主機231亦可依據該感測器22感測該銲線9行進的速度，操控該電漿機230之電漿產生的時間、溫度、電漿量等參數。
之後，該銲件25收納經由該清理器23清理後之銲線9，再藉由該銲嘴250形成一球體9b於該電子元件3之銲墊30上。
於本實施例中，該銲線9穿過該銲嘴250後，該線夾251夾固該銲線9，再利用該銲嘴250使該銲線9形成該球體9b於該銲墊30上。
再者，當該銲線9經過電漿清洗後，若仍殘存氧化物或其它汙漬時，該偵測器24會發出訊號，該警示器26會接收該訊號並依照不同髒汙狀態而發出不同之警示、或該 警示器26會控制該打線裝置2停止動作。
於打線作業之後續步驟中，加壓該球體9b，使該球體9b固接於該銲墊30上，再拉伸該銲線9至另一電子元件(圖略)之銲墊(圖略)上。
因此，經由該清理器23清理後，不良之銲線9’會成為良好之銲線9，故相較於習知技術，打線過程中之銲線9不會因該氧化銅90之緣故而影響該銲線9之機械特性，且該球體9b係不會含有該氧化銅90，因而不會阻絕該球體9b與該銲墊30之間的結合作用，進而能符合銲接的強度。
另外，於其它實施例中，如第2’圖所示，該打線裝置2’復包括至少一連接該偵測器24與該清理器23之控制器27，以操控該控制主機231與該警示器26。具體地，該感測器22會發出訊號至該控制器27，再由該控制器27操控該控制主機231，且該偵測器24會發出訊號至該控制器27，再由該控制器27操控該警示器26。
綜上所述，本發明之打線裝置及打線方法，主要藉由該清理器之設計，以確保該銲件所輸出之銲線為良好之銲線。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
2‧‧‧打線裝置
20‧‧‧輸線器
200‧‧‧轉送輪
21‧‧‧導引管
22‧‧‧感測器
23‧‧‧清理器
230‧‧‧電漿機
231‧‧‧控制主機
24‧‧‧偵測器
25‧‧‧銲件
250‧‧‧銲嘴
251‧‧‧線夾
26‧‧‧警示器
3‧‧‧電子元件
30‧‧‧銲墊
4‧‧‧承載座
9,9’‧‧‧銲線
9b‧‧‧球體

Claims (19)

  1. 一種打線裝置，係包括：輸線器，係用以輸送銲線；銲件，係連結該輸線器；清理器，係設於該輸線器與該銲件之間，以清理來自該輸線器之銲線，並供該銲件輸出經由該清理器清理後之銲線；以及偵測器，係設於該清理器與該銲件之間，以偵測該銲線的清理狀況。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之打線裝置，其中，該清理器係包含利用電漿清洗該銲線之電漿機。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之打線裝置，其中，該清理器復包含用以操控該電漿機之控制主機。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之打線裝置，復包括用以操控該控制主機之控制器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之打線裝置，其中，該銲件係包括：銲嘴，係用以輸出經由該清理器清理後之銲線；以及線夾，係用以固定經由該清理器清理後之銲線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之打線裝置，復包括用以感測該銲線移動的感測器。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之打線裝置，復包括設於該輸線器與該清理器之間的導引管。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之打線裝置，復包括用以接收及執行該偵測器所發出之訊號的警示器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之打線裝置，復包括控制器，係操控該警示器執行該偵測器所發出之訊號。
  10. 一種打線方法，係包括：提供一如申請專利範圍第1項所述之打線裝置；透過該輸線器輸送該銲線，其中，該銲線具有至少一不良處；透過該清理器清理該銲線之不良處；以及透過該銲件輸出經由該清理器清理後之銲線。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之打線方法，其中，該銲線之不良處係為金屬氧化處。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之打線方法，其中，該清理器係包含利用電漿清洗該銲線之電漿機。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之打線方法，其中，該清理器復包含用以操控該電漿機之控制主機。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之打線方法，其中，該打線裝置復包括用以操控該控制主機之控制器。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之打線方法，其中，該銲件係包括：銲嘴，係用以輸出經由該清理器清理後之銲線；以及線夾，係用以固定經由該清理器清理後之銲線。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之打線方法，其中，該打 線裝置復包括用以感測該銲線移動的感測器。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之打線方法，其中，該打線裝置復包括設於該輸線器與該清理器之間的導引管，以將來自該輸線器之銲線輸送至該清理器。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之打線方法，其中，該打線裝置復包括用以接收及執行該偵測器所發出之訊號的警示器。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之打線方法，其中，該打線裝置復包括控制器，以操控該警示器執行該偵測器所發出之訊號。
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