WO2014054306A1 - 酸化防止ガス吹き出しユニット - Google Patents

酸化防止ガス吹き出しユニット Download PDF

Info

Publication number
WO2014054306A1
WO2014054306A1 PCT/JP2013/061155 JP2013061155W WO2014054306A1 WO 2014054306 A1 WO2014054306 A1 WO 2014054306A1 JP 2013061155 W JP2013061155 W JP 2013061155W WO 2014054306 A1 WO2014054306 A1 WO 2014054306A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antioxidant gas
flow path
hole
blowing unit
channel
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/061155
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
坂倉　光昭
前田　徹
Original Assignee
株式会社新川
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社新川 filed Critical 株式会社新川
Priority to KR1020147026447A priority Critical patent/KR101643244B1/ko
Priority to CN201380026062.3A priority patent/CN105122434B/zh
Publication of WO2014054306A1 publication Critical patent/WO2014054306A1/ja
Priority to US14/678,094 priority patent/US9362251B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/002—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating specially adapted for particular articles or work
    • B23K20/004—Wire welding
    • B23K20/005—Capillary welding
    • B23K20/007—Ball bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/08—Auxiliary devices therefor
    • B23K3/082—Flux dispensers; Apparatus for applying flux
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/741—Apparatus for manufacturing means for bonding, e.g. connectors
    • H01L24/742—Apparatus for manufacturing bump connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/781—Means for controlling the bonding environment, e.g. valves, vacuum pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/78253—Means for applying energy, e.g. heating means adapted for localised heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/78268—Discharge electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/78268—Discharge electrode
    • H01L2224/78269—Shape of the discharge electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8503—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector
    • H01L2224/85035—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball"
    • H01L2224/85045—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball" using a corona discharge, e.g. electronic flame off [EFO]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85053—Bonding environment
    • H01L2224/85054—Composition of the atmosphere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/36—Material effects
    • H01L2924/365—Metallurgical effects

Definitions

  • the present invention relates to the structure of an antioxidant gas blowing unit attached to a wire bonding apparatus.
  • a wire tail extended from the tip of a capillary which is a bonding tool, is formed into a free air ball by a spark, and the free air ball is bonded to a semiconductor element or a substrate electrode at the tip of the capillary. A lot of bonding is done.
  • an object of the present invention is to provide an antioxidant gas blowing unit capable of effectively heating a free air ball with a compact structure.
  • the antioxidant gas blowing unit of the present invention is provided in the base portion so that the hollow plate-like base portion in which the antioxidant gas passage is formed and the capillary is inserted and removed, and communicates with the antioxidant gas passage.
  • An antioxidant gas blowing unit comprising a hole and a heater attached to the outer surface of the base portion, wherein the antioxidant gas flow path is a first flow provided near the outer surface to which the heater of the base portion is attached. Including a road.
  • the antioxidant gas flow path is provided between the first flow path and the hole, and has a second flow path deeper than the first flow path, It is also preferable that the first channel surrounds at least a part of the second channel.
  • the second flow path has an antioxidant between a plurality of blowing holes for blowing the antioxidant gas toward the center of the hole and between the first flow path and each blowing hole. And a labyrinth that changes the direction of gas flow at least twice.
  • a torch electrode is disposed in a through hole provided on the side surface of the hole.
  • the present invention has an effect of providing an antioxidant gas blowing unit that can effectively heat a free air ball with a compact structure.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the wire bonding apparatus with which the antioxidant gas blowing unit in embodiment of this invention was attached. It is an expansion perspective view of the A section shown in FIG. It is a perspective view which shows the structure of the antioxidant gas blowing unit in embodiment of this invention. It is explanatory drawing which shows the antioxidant gas flow path of the antioxidant gas blowing unit in embodiment of this invention. It is explanatory drawing which showed typically the cross section of the antioxidant gas blowing unit in embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the wire bonding apparatus with which the antioxidant gas blowing unit in other embodiment of this invention was attached. It is explanatory drawing which showed typically the cross section of the antioxidant gas blowing unit in other embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the structure of the antioxidant gas blowing unit in other embodiment of this invention.
  • the antioxidant gas blowing unit 100 of this embodiment includes a hollow plate-like base portion 20 having an antioxidant gas flow path 30 formed therein, and a base portion so that the capillary 12 can be inserted and removed. 20 is provided with a hole 24 communicating with the antioxidant gas flow path 30 and a heater 50 attached to the outer surface of the base portion 20.
  • the base portion 20 is formed on the main body 21 by being attached on the main body 21 having a groove (to be described later) that forms an antioxidant gas flow path 30 formed on the surface thereof.
  • a thin flat lid 22 that closes the open end of the groove and forms the antioxidant gas flow path 30 together with the groove. Therefore, the surface (upper surface) of the lid 22 opposite to the main body 21 is the outer surface of the base body portion 20.
  • a film-like heater 50 having the same planar shape as the lid 22 is attached to the upper surface of the lid 22, which is the outer surface of the base portion 20, and a cover plate 23 having the same planar shape as the lid 22 is mounted on the heater 50. Is attached. The electrode 51 of the heater 50 is exposed on the cover plate 23.
  • the main body 21 is connected to an antioxidant gas supply pipe 25 to which an antioxidant gas is supplied.
  • a through hole 71 is provided in a side surface of the hole 24 communicating with the antioxidant gas flow path 30, and a torch electrode 70 is disposed in the through hole 71.
  • the torch electrode 70 forms a distal end of the wire tail 13 on the free air ball 14 by performing a discharge with the wire tail 13 extending from the distal end of the capillary 12.
  • the capillary 12 shown in FIG. 1 is moved in the vertical direction (Z direction) by an ultrasonic horn 11 attached to a bonding arm (not shown) to form a free air ball 14 formed at the tip of the wire tail 13.
  • the wire is bonded (bonded) to the electrode by pressing against the electrode of the semiconductor die or substrate.
  • the antioxidant gas blowing unit 100 is attached to a bonding head (not shown) to which the ultrasonic horn 11 is attached, and moves in the XY direction together with the ultrasonic horn 11 and the capillary 12.
  • the antioxidant gas may be an inert gas such as nitrogen or argon.
  • a gas mixed with a reducing gas such as hydrogen may be used.
  • the main body 21 has a substantially trapezoidal first portion 21 a that decreases in width from the root portion to which the antioxidant gas supply pipe 25 is attached toward the tip, and a hole 24 through which the capillary 12 passes. And a second portion 21b having a rounded rectangular shape.
  • a shallow bent groove 31 and a band-like peak portion 32 between the grooves 31 are provided on the surface of the first portion 21 a.
  • the groove 31 on the base side of the first portion 21 a is provided with an antioxidant gas supply hole 26 communicating with the antioxidant gas supply pipe 25.
  • a groove 33 having a linear portion connected to the groove 31 and a crescent-shaped portion along the semicircular shape at the tip of the second portion 21b is provided on the outer peripheral surface of the second portion 21b. As shown in FIG. 5, in this embodiment, the depth of the groove 31 and the groove 33 is the same as the depth H 1 .
  • a concave portion 40 deeper than the grooves 31 and 33 is formed in the center of the second portion 21b.
  • the groove 33 and the recess 40 are communicated with each other by a connection channel 34.
  • the depth of the recess 40 is H 2 .
  • a plurality of protrusions 35, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b are provided in the recess 40. As shown in FIGS.
  • the protrusion 35 is a semi-cylindrical protrusion that protrudes from the bottom surface 41 of the recess 40 and has a recess on the connection flow path 34 side, and the protrusions 36 a and 36 b are on the left and right sides of the recess 40.
  • the projections 37a and 37b project from the side surface 42 toward the side surface of the projection 35, and the projections 37a and 37b are formed from the bottom surface 41 of the recess 40 to the hole 24 side of each gap between the projection 35 and the projections 36a and 36b.
  • the protrusions 38 a and 38 b are arc-shaped protrusions that protrude from the bottom surface 41 of the recess 40 and are spaced apart from each other along the periphery of the hole 24. Steps 39a and 39b that are higher than the bottom surface 41 of the recess 40 are provided on the hole 24 side of the protrusions 38a and 38b.
  • a groove 60 shallower than the recess 40 is provided in the main body 21 on the hole 24 side of the recess 40.
  • the depth of the groove 60 from the surface of the main body 21 is a depth H 3 as shown in FIG.
  • the depth of the step portions 39a and 39b from the surface of the main body 21 is also the depth H 3 .
  • each projection 35, 37a, 37b, 38a, 38b and the surface to which the lid 22 of the main body 21 is attached have the same height.
  • the lid 22 has a shape in which the groove 60 and the peripheral portion of the hole 24 are cut out in a U shape from the same outer shape as the main body 21.
  • the radius of the arc portion of the notch 22a is slightly smaller than the radius of the arc surface on the hole 24 side of the protrusions 38a and 38b. Therefore, as shown in FIG.
  • the lid 22, the recess 40, and the protrusions 35, 36 a, 36 b, 37 a, 37 b, 38 a, 38 b constitute a second flow path 30 B that communicates with the hole 24.
  • the first flow path 30 ⁇ / b> A and the second flow path 30 ⁇ / b> B communicate with each other through the connection flow path 34. Therefore, the antioxidant gas channel 30 includes a first channel 30A including an upstream channel 30a and a downstream channel 30b, and a second channel 30B between the first channel and the hole 24. It is comprised by.
  • the linear part of the downstream flow path 30b of the first flow path 30A is arranged in parallel with the second flow path 30B, and the crescent-shaped part of the downstream flow path 30b is
  • the second channel 21B is disposed between the outer surface of the second portion 21b along the outer periphery of the second channel 30B. Therefore, the downstream flow path 30b surrounds the second flow path 30B on the distal end side of the second portion 21b.
  • the periphery of the hole 24 corresponding to the region of the U-shaped cutout 22 a of the lid 22 and the groove 60 are not covered with the lid 22, so that the hole 24 can be seen from the surface side of the lid 22.
  • the groove 60 constitutes a groove-type flow path 61 with the lid 22 open, and forms an escape so that the ultrasonic horn 11 does not hit the main body 21 when the ultrasonic horn 11 is lowered.
  • the film-like heater 50 and the cover plate 23 have the same shape as the lid 22, and have notches 50 a and 23 a having the same shape as the U-shaped notch 22 a of the lid 22. is doing. Therefore, when the lid 22, the heater 50, and the cover plate 23 are overlaid on the surface of the main body 21, the U-shaped cutouts 50a and 23a do not cover the periphery of the hole 24 and the groove 60, as shown in FIG. Thus, the capillary 12 can be inserted into the hole 24 through the portions of the U-shaped cutouts 22a, 50a, and 23a.
  • the main body 21, the lid 22, and the cover plate 23 are each made of ceramic, and as shown in FIG. 3, the main body 21, the lid 22, the heater 50, and the cover plate 23 are stacked and sintered in this order. Or assembled with adhesive.
  • the folded upstream side flow passage 30 a composed of the lid 22, the groove 31, and the peak portion 32 gradually decreases in cross-sectional area as it goes downstream.
  • the most downstream linear channel from 21a to the second portion 21b has the smallest channel cross-sectional area.
  • the linear portion of the upstream flow path 30a is connected to the linear portion of the downstream flow path 30b provided in the second portion 21b of the main body 21.
  • the linear portion of the downstream flow path 30b including the lid 22, the groove 33, and the surface of the main body 21 around the groove 33, including the linear portion and the crescent-shaped portion, is included in the downstream flow path 30b.
  • the channel cross-sectional area is the smallest.
  • the crescent-shaped portion of the downstream flow passage 30b gradually increases in cross-sectional area as it goes to the tip of the second portion 21b, and becomes narrower as the tip of the second portion 21b is exceeded.
  • the second portion 21b extends to a position opposite to the first portion 21a.
  • the cross-sectional area of the crescent-shaped portion of the downstream flow path 30b is smaller than that of the folded portion of the upstream flow path 30a.
  • the upstream channel 30a and the downstream channel 30b are shallow channels arranged near the surface of the main body 21, and the lid 22 is a thin flat plate, as shown in FIG. Since the heater 50 is disposed over the entire region of the upstream flow path 30a and the downstream flow path 30b of the lid 22, the antioxidant gas is effectively heated by the heater 50. As described above, the linear part connecting the upstream flow path 30a and the downstream flow path 30b is the part having the smallest flow path cross-sectional area. The flow speed is the fastest.
  • the antioxidant gas flowing into the crescent-shaped portion is The flow rate is a little slower than the linear part. Since the crescent-shaped portion of the downstream channel 30b disposed in the region (downstream side) beyond the tip of the second portion 21b is closed, the antioxidant gas stays inside.
  • the antioxidant gas flows into the upstream flow path 30a from the antioxidant gas supply hole 26 provided in the groove 31 of the first portion 21a of the main body 21, and is indicated by an arrow in the figure. While flowing in the direction of flow, it flows through the folded portion of the shallow upstream flow path 30a. Since the groove 31 is shallow in the crescent-shaped portion from the upstream channel 30a to the downstream channel 30b, the antioxidant gas efficiently absorbs the heat of the heater. The temperature of the antioxidant gas gradually rises as it flows through the long folded portion. When the antioxidant gas flows into a linear portion connecting the upstream flow path 30a and the downstream flow path 30b, the temperature further increases.
  • the temperature of the antioxidant gas gradually increases in the crescent-shaped portion of the downstream flow path 30b disposed in the region (upstream side) before the tip of the second portion 21b.
  • An example of the temperature rise of the antioxidant gas in the present embodiment is shown.
  • the thickness of the film heater 50 is 0.015 mm and the input power is 1 W
  • the antioxidant gas of 0.3 liter / min is changed from room temperature to 130 ° C.
  • the temperature can be raised to about ° C.
  • the temperature of the heater 50 is about 150 ° C.
  • the tip of the crescent-shaped portion of the downstream channel 30b arranged in the region (downstream side) beyond the tip of the second portion 21b is closed, the antioxidant gas whose temperature has risen is contained inside. Stays on.
  • the high-temperature antioxidant gas flows from the connection channel 34 into the second channel 30B.
  • the cross-sectional area of the flow path is significantly larger than that of the first flow path 30A formed by the shallow grooves 31 and 33 having the depth H 1 . Therefore, the flow rate of the antioxidant gas in the second flow path 30B is much slower than the flow speed of the first flow path 30A. For this reason, the heater 50 is not heated so as to raise the temperature, but the heater 50 maintains a high temperature state.
  • the linear portion of the downstream flow path 30b of the first flow path 30A is arranged in parallel with the second flow path 30B, and the crescent type of the downstream flow path 30b. Since the portion is arranged between the outer surface of the second portion 21b along the outer periphery of the second flow path 30B, the second flow path 30B is a downstream where the high-temperature antioxidant gas flows or stays. A part thereof is surrounded by the side channel 30b. For this reason, the fall of the temperature of antioxidant gas in the 2nd flow path 30B is suppressed, and the temperature of antioxidant gas in the 2nd flow path 30B is a high temperature state combined with the heat input from the heater 50. To be kept.
  • the direction of the high-temperature antioxidant gas flowing into the second flow path 30B is changed by the protrusions 35, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b.
  • the antioxidant gas that has flowed in from the connection flow path 34 is changed in the flow direction toward the side surface 42 of the recess 40 by the protrusion 35, and the flow direction is changed to the center side of the recess 40 by the protrusions 36a and 36b.
  • the flow direction is changed to the left-right direction
  • the projections 38a, 38b change the flow direction to the direction of the center 24c of the hole 24, and between the projections 38a, 38b and the side surfaces 42 of the projections 38a, 38b and the recess 40.
  • each protrusion 35, 36a, 36b, 37a, 37b, 38a, 38b constitutes a labyrinth that changes the flow of the high-temperature antioxidant gas at least twice, and the high-temperature antioxidant gas passes between the protrusions 38a, 38b and The air is blown out uniformly from the air outlets 45a, 45b, 45c between the protrusions 38a, 38b and the side surface 42 of the recess 40 toward the center 24c of the hole 24.
  • the second flow path 30B diffuses the high-temperature antioxidant gas flowing in from the first flow path 30A disposed near the surface of the main body 21 in the height direction of the main body 21 while maintaining the high temperature state.
  • High-temperature antioxidant gas can be blown out over a wide range in the vertical direction. Since the hole 24 is provided on the bottom surface 41 of the recess 40, the flow of the antioxidant gas blown out from the blowing ports 45a, 45b, 45c is not disturbed by the flow of the external air, and the projections 38a, 38b are not formed.
  • a wall is formed around the hole 24. As shown in FIG. 5, the step portions 39a and 39b of the projections 38a and 38b extend to the same height as the bottom surface of the groove 60.
  • the high temperature and high concentration region 80 having a high concentration of the high temperature antioxidant gas can be formed around the hole 24.
  • the high-temperature high-concentration region 80 in which the temperature is about 130 ° C. and the concentration of the antioxidant gas is almost 100% is formed even when the flow rate of the antioxidant gas is as low as 0.3 liter / min. be able to.
  • the height of the ultrasonic horn 11 is adjusted so that the center of the capillary 12 is aligned with the center 24c of the hole 24 and the wire tail 13 at the tip of the capillary 12 enters the high-temperature and high-concentration region 80 of the antioxidant gas.
  • a discharge is generated between the torch electrode 70 disposed in the through hole 71 provided on the side surface of the hole 24 and the wire tail 13, thereby forming the wire tail 13 on the free air ball 14. . That is, since the free air ball 14 is formed in the high-temperature and high-concentration antioxidant gas, the free air ball 14 can be atypical (not spherical) or the surface can be prevented from being oxidized. Furthermore, since the discharge is performed in an inert gas atmosphere, deterioration due to oxidation or the like of the torch electrode 70 can be suppressed.
  • Damage-free bonding (bonding in which the substrate or the like is hardly damaged by bonding) can be performed. Thereby, bonding quality can be improved. Further, when the temperature of the free air ball is increased, diffusion during metal bonding during bonding is improved, so that application of ultrasonic vibration can be reduced and bonding quality can be further improved.
  • the antioxidant gas blowing unit 100 of the present embodiment effectively increases the temperature of the antioxidant gas by the shallow first flow path 30A disposed near the surface of the main body 21 to which the heater 50 is attached.
  • the antioxidant gas By allowing the antioxidant gas to diffuse in the height direction by the second flow path 30B deeper than the first flow path 30A and to blow out uniformly from the periphery of the holes 24 toward the free air balls 14, a small flow rate is obtained.
  • the free air ball 14 can be effectively heated or kept warm by the antioxidant gas, and bonding with sufficient bonding strength can be performed.
  • the antioxidant gas flow path 30 can be made small, and the overall configuration can be made compact.
  • the antioxidant gas in the second flow path 30B can be effectively maintained at a high temperature, and a high-temperature antioxidant gas can be sprayed onto the free air ball 14.
  • the heater 50 has been described as a film-like heater having the same shape as that of the lid 22; Further, as long as the antioxidant gas flowing through the shallow first flow path 30 ⁇ / b> A can be heated, the shape may not be the same as that of the lid 22, and a plurality of heaters may be divided and arranged on the surface of the lid 22.
  • the size of the heater 50 is slightly smaller than the outer shape of the lid 22 and the cover plate 23, and a protrusion that covers the end of the heater 50 is provided around the cover plate 23. Is. Therefore, as shown in FIG. 6, the end face of the heater 50 is not exposed to the outside, and the heater 50 is not visible from the outside.
  • the antioxidant gas in the flow path can be more effectively heated.
  • the projection may not be provided around the cover plate 23.
  • FIG. 8 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Parts similar to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • a pattern of the heating resistor 50 b is attached to the surface of the lid 22 instead of the film heater 50 of the embodiment described above. This embodiment has the same effects as the previously described embodiments.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)

Abstract

　内部に酸化防止ガス流路（３０）が形成された中空板状の基体部（２０）と、キャピラリ（１２）が抜き差しされるように基体部（２０）に設けられ、酸化防止ガス流路（３０）に連通する孔（２４）と、基体部（２０）の外表面に取り付けられるヒータ（５０）と、を備え、酸化防止ガス流路（３０）は、基体部（２０）のヒータ（５０）が取り付けられる外表面の近傍に設けられる第一の流路を含む。これにより、ワイヤボンディング装置に取り付けられる酸化防止ガス吹き出しユニットにおいてコンパクトな構造で効果的にフリーエアボールを加温する。

Description

酸化防止ガス吹き出しユニット
　本発明は、ワイヤボンディング装置に取り付けられる酸化防止ガス吹き出しユニットの構造に関する。
　ワイヤボンディング装置では、ボンディングツールであるキャピラリの先端から延出させたワイヤテールをスパークによってフリーエアボールに形成し、フリーエアボールをキャピラリの先端で半導体素子あるいは、基板の電極の上にボンディングするボールボンディングが多く行われている。
　従来、ワイヤボンディングにおいては、金ワイヤが用いられることが多かったが、より安価で電気特性の優れる銅ワイヤを用いたボンディングが行われるようになってきている。しかし、金と異なり、銅ワイヤは酸化しやすいため、スパークによってフリーエアボールを形成する際にボールの表面に酸化皮膜ができてしまう。この酸化皮膜はボールと電極の付着性を低下させ、ボンディング不良を引き起こす場合があった。そこで、銅ワイヤを用いてボンディングを行う際には例えば、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスの中でフリーエアボールを形成し、ボール表面が酸化することを抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　一方、ボンディングの際のフリーエアボールの表面温度が低下するとフリーエアボールと電極との接合強度が低下したり、フリーエアボールを形成する際にフリーエアボールの表面温度が低下するとフリーエアボールの異形化（丸くならない）が発生したりする場合があるという問題があった。このため、加熱した還元性ガスをフリーエアボール形成の前後及びフリーエアボール形成中にその周辺に流すことによってフリーエアボールの温度を高く保ち、ボンディング強度を確保する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、加熱した不活性ガスを流した状態でフリーエアボールの形成を行うことによって、ボール表面の酸化を抑制すると共にフリーエアボールの温度を高く保ってボンディングする方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
　しかし、特許文献２，３に記載された従来技術のように、ガスノズルから加熱した不活性ガスを噴出する構造の場合、不活性ガス雰囲気を維持するために不活性ガスの流量を大きくすることが必要となる。このため、不活性ガスを加温するためのヒータも大きなものが必要となり、ボンディング装置が大型となってしまったり、動作が遅く高速でのボンディングが難しくなってしまったりするという問題があった。
特開２００７－２９４９７５号公報 特開昭６３－１６４２３０号公報 特開昭６３－２６６８４５号公報
　そこで、本発明は、コンパクトな構造で効果的にフリーエアボールを加温することができる酸化防止ガス吹き出しユニットを提供することを目的とする。
　本発明の酸化防止ガス吹き出しユニットは、内部に酸化防止ガス流路が形成された中空板状の基体部と、キャピラリが抜き差しされるように基体部に設けられ、酸化防止ガス流路に連通する孔と、基体部の外表面に取り付けられるヒータと、を備える酸化防止ガス吹き出しユニットであって、酸化防止ガス流路は、基体部のヒータが取り付けられる外表面の近傍に設けられる第一の流路を含むこと、を特徴とする。
　本発明の酸化防止ガス吹き出しユニットにおいて、酸化防止ガス流路は、第一の流路と孔との間に設けられ、第一の流路よりも深い第二の流路と、を有し、第一の流路は第二の流路の少なくとも一部を囲んでいること、としても好適である。
　本発明の酸化防止ガス吹き出しユニットにおいて、第二の流路は、孔の中心に向かって酸化防止ガスを吹き出す複数の吹き出し口と、第一の流路から各吹き出し口までの間に、酸化防止ガスの流れの方向を少なくとも２回変更するラビリンスと、を備えていること、としても好適である。
　本発明の酸化防止ガス吹き出しユニットにおいて、孔の側面に設けられた貫通穴の中にトーチ電極が配置されていること、としても好適である。
　本発明は、コンパクトな構造で効果的にフリーエアボールを加温することができる酸化防止ガス吹き出しユニットを提供することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態における酸化防止ガス吹き出しユニットが取り付けられたワイヤボンディング装置を示す斜視図である。 図１に示すＡ部の拡大斜視図である。 本発明の実施形態における酸化防止ガス吹き出しユニットの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態における酸化防止ガス吹き出しユニットの酸化防止ガス流路を示す説明図である。 本発明の実施形態における酸化防止ガス吹き出しユニットの断面を模式的に示した説明図である。 本発明の他の実施形態における酸化防止ガス吹き出しユニットが取り付けられたワイヤボンディング装置を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態における酸化防止ガス吹き出しユニットの断面を模式的に示した説明図である。 本発明の他の実施形態における酸化防止ガス吹き出しユニットの構成を示す斜視図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の酸化防止ガス吹き出しユニット１００は、内部に酸化防止ガス流路３０が形成された中空板状の基体部２０と、キャピラリ１２が抜き差しされるように基体部２０に設けられ、酸化防止ガス流路３０に連通する孔２４と、基体部２０の外表面に取り付けられるヒータ５０と、を備えている。
　図１に示すように、基体部２０は、酸化防止ガス流路３０を形成する溝（後で説明する）が表面に形成された本体２１と、本体２１の上に取り付けられて本体２１に形成された溝の開放端を塞ぎ、該溝と共に酸化防止ガス流路３０を形成する薄い平板状の蓋２２と、を備えている。したがって、蓋２２の本体２１と反対側の表面（上面）は基体部２０の外表面となる。基体部２０の外表面である蓋２２の上面には、蓋２２と同一の平面形状のフィルム状のヒータ５０が取り付けられ、ヒータ５０の上には、蓋２２と同一の平面形状のカバープレート２３が取り付けられている。カバープレート２３には、ヒータ５０の電極５１が露出している。また、本体２１には酸化防止ガスが供給される酸化防止ガス供給管２５が接続されている。
　図２に示すように、酸化防止ガス流路３０に連通する孔２４の側面には、貫通穴７１が設けられ、この貫通穴７１の中には、トーチ電極７０が配置されている。トーチ電極７０は、キャピラリ１２の先端から延出するワイヤテール１３との間で放電を行うことによってワイヤテール１３の先端をフリーエアボール１４に形成する。
　ボンディング動作の際には、図１に示すキャピラリ１２は図示しないボンディングアームに取り付けられた超音波ホーン１１によって上下方向（Ｚ方向）に移動してワイヤテール１３の先端に形成したフリーエアボール１４を半導体ダイあるいは基板の電極に押し付けてワイヤを電極に接合（ボンド）する。酸化防止ガス吹き出しユニット１００は、超音波ホーン１１が取り付けられているボンディングヘッド（図示せず）に取り付けられ、超音波ホーン１１、キャピラリ１２と共にＸＹ方向に移動する。酸化防止ガスは窒素あるいはアルゴンなどの不活性ガスであってもよいし、例えば、水素などの還元性のガスを混合したガスを用いてもよい。
　図３に示す様に、本体２１は、酸化防止ガス供給管２５が取り付けられている根元部分から先端に向って幅が小さくなる略台形状の第一部分２１ａと、キャピラリ１２が貫通する孔２４を含む先丸長方形の第二部分２１ｂとを備えている。第一部分２１ａの表面には浅い折れ曲がった溝３１と、各溝３１の間の帯状の山部３２が設けられている。第一部分２１ａの根元側の溝３１には、酸化防止ガス供給管２５に連通する酸化防止ガス供給穴２６が設けられている。また、第二部分２１ｂの外周側の表面には、溝３１につながる直線状部分と第二部分２１ｂの先端の半円形状に沿った三日月型の部分とを有する溝３３が設けられている。図５に示すように、本実施形態では、溝３１と溝３３との深さは深さＨ1で同一である。
　第二部分２１ｂの中央には、溝３１，３３よりも深い凹部４０が形成されている。溝３３と凹部４０とは接続流路３４によって連通している。図５に示す様に凹部４０の深さはＨ2である。凹部４０の中には、図４に示すように、複数の突起３５，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂが設けられている。図３、図４に示すように、突起３５は、凹部４０の底面４１から突出し、接続流路３４側が凹部となっている半円筒型の突起であり、突起３６ａ，３６ｂは凹部４０の左右の側面４２から突起３５の側面に向ってそれぞれ突出した板型の突起であり、突起３７ａ，３７ｂは、突起３５と突起３６ａ，３６ｂとの間の各隙間の孔２４側に凹部４０の底面４１から突出した板状の突起であり、突起３８ａ，３８ｂは、凹部４０の底面４１から突出し、孔２４の周囲に沿って互いに離間して設けられた円弧状の突起である。突起３８ａ，３８ｂの孔２４側には凹部４０の底面４１よりも高くなっている段部３９ａ，３９ｂが設けられている。
　凹部４０の孔２４側の本体２１には、凹部４０よりも浅い溝６０が設けられている。溝６０の本体２１の表面からの深さは図５に示すように深さＨ3である。また、図５に示すように、段部３９ａ，３９ｂの本体２１の表面からの深さも深さＨ3である。
　図５示すように、各突起３５，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂの上面と、本体２１の蓋２２が取り付けられる表面とは同一の高さとなっている。図４に示す山部３２、各突起３６ａ，３６ｂも同様である。また、図３に示すように、蓋２２は、本体２１外形と同一の外形から溝６０の部分と、孔２４の周囲部分をＵ字型に切り欠いた形状であり、このＵ字型の切り欠き２２ａの円弧部分の半径は、突起３８ａ，３８ｂの孔２４側の円弧面の半径よりも少し小さい半径となっている。このため、図３に示すように、本体２１の上に平板の蓋２２を取り付けると、溝３１，３３の周囲の本体２１の表面と、山部３２の上面と、各突起３５，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂの上面とが蓋２２の底面に密着し、蓋２２と溝３１、３３、山部３２とは浅い第一の流路３０Ａを構成する。第一の流路３０Ａは、本体２１の第一部分２１ａの表面近傍に形成される折れ曲がり流路である上流側流路３０ａと本体２１の第二部分２１ｂの表面近傍に形成される直線流路に続く三日月型の流路である下流側流路３０ｂとを含む。また、蓋２２と凹部４０と各突起３５，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂとは孔２４に連通する第二の流路３０Ｂを構成する。第一の流路３０Ａと第二の流路３０Ｂとは接続流路３４によって連通している。したがって、酸化防止ガス流路３０は、上流側流路３０ａと下流側流路３０ｂを含む第一の流路３０Ａと、第一の流路と孔２４との間の第二の流路３０Ｂと、によって構成される。
　図３に示すように、第一の流路３０Ａの下流側流路３０ｂの直線状の部分は、第二の流路３０Ｂと平行して配置され、下流側流路３０ｂの三日月型の部分は、第二の流路３０Ｂの外周に沿って第二部分２１ｂの外面との間に配置されている。したがって、下流側流路３０ｂは第二部分２１ｂの先端側の第二の流路３０Ｂの周囲を取り囲んでいる。
　蓋２２のＵ字型の切り欠き２２ａの領域にあたる孔２４の周囲と溝６０の部分は蓋２２が被さらず、開放された状態となるので、蓋２２の表面側からは孔２４が見通せる。また、溝６０は蓋２２の側が開放された溝型流路６１を構成すると共に、超音波ホーン１１が降下した際に超音波ホーン１１が本体２１にぶつからないような逃げを構成する。
　図３に示すように、フィルム状のヒータ５０、カバープレート２３もそれぞれ蓋２２と同様の形状であり、それぞれ蓋２２のＵ字型の切り欠き２２ａと同様の形状の切り欠き５０ａ，２３ａを有している。従って、本体２１の表面に蓋２２、ヒータ５０、カバープレート２３を重ね合わせると、各Ｕ字型の切り欠き５０ａ，２３ａも孔２４の周囲と溝６０の部分に被さらず、図１に示すように、キャピラリ１２は、各Ｕ字型の切り欠き２２ａ，５０ａ，２３ａの部分を通して孔２４に挿通できる。本実施形態では、本体２１、蓋２２、カバープレート２３はそれぞれセラミック製であり、図３に示すように、本体２１、蓋２２、ヒータ５０、カバープレート２３の順に重ね合わせて焼結形成されたり、接着剤で組み立てられたりする。
　図３、図４に示すように、蓋２２と溝３１と山部３２とで構成される折り返し型の上流側流路３０ａは、下流に向かうにつれてしだいに流路断面積が狭くなり、第一部分２１ａから第二部分２１ｂに向かう最下流の直線状の流路は流路断面積が一番小さくなっている。上流側流路３０ａの上記直線状の部分は、本体２１の第二部分２１ｂに設けられている下流側流路３０ｂの直線状の部分につながっている。蓋２２と溝３３と溝３３の周囲の本体２１の表面とで構成され、直線状の部分と三日月型の部分を含む下流側流路３０ｂの直線状の部分は下流側流路３０ｂの中で流路断面積が一番小さくなっている。下流側流路３０ｂの三日月型の部分は、第二部分２１ｂの先端に向うに従ってしだいに流路断面積が大きくなり、第二部分２１ｂの先端を越えるとしだいに流路断面積が狭くなって第二部分２１ｂの第一部分２１ａと反対側の位置まで延びている。下流側流路３０ｂの三日月型の部分の流路断面積は上流側流路３０ａの折り返し部分よりも流路断面積が小さくなっている。
　図５に示す様に、上流側流路３０ａと下流側流路３０ｂとは、本体２１の表面近傍に配置された浅い流路であり、蓋２２は薄い平板であり、図３に示すように、ヒータ５０は、蓋２２の上流側流路３０ａ、下流側流路３０ｂの全領域にわたって配置されているので、酸化防止ガスはヒータ５０によって効果的に加熱される。先に説明したように、上流側流路３０ａと下流側流路３０ｂとを接続する直線状の部分は、流路断面積が一番小さくなっている部分であり、酸化防止ガスは、この部分でもっとも流速が早くなる。また、下流側流路３０ｂの三日月型の部分の流路断面積は上流側流路３０ａの折り返し部分よりも流路断面積が小さくなっているので、三日月型の部分に流入した酸化防止ガスは上記の直線状の部分よりも少し遅い程度の流速となる。第二部分２１ｂの先端を越えた領域（下流側）に配置されている下流側流路３０ｂの三日月型の部分は、先端が閉じられているので、酸化防止ガスは内部に滞留している。
　図４に示すように、酸化防止ガスは、本体２１の第一部分２１ａの溝３１に設けられた酸化防止ガス供給穴２６から上流側流路３０ａの中に流入し、図中の矢印で示すように流れの方向を変えながら浅い上流側流路３０ａの折り返し部分を流れていく。上流側流路３０ａから下流側流路３０ｂの三日月型の部分は、溝３１が浅いので酸化防止ガスがヒータの熱を効率よく吸収する。長い折り返し部分を流れるうちに酸化防止ガスの温度は徐々に上昇していく。そして、酸化防止ガスは上流側流路３０ａと下流側流路３０ｂとを接続する直線状の部分に流入するとさらに温度が上昇していく。更に、酸化防止ガスは、第二部分２１ｂの先端の手前の領域（上流側）に配置されている下流側流路３０ｂの三日月型の部分でもしだいに温度が上昇していく。本実施形態における酸化防止ガスの温度上昇の一例を示すと、フィルム状のヒータ５０の厚さが０．０１５ｍｍ、入力電力が１Ｗの場合、０．３リットル／ｍｉｎの酸化防止ガスを常温から１３０℃程度まで上昇させることができる。この際、ヒータ５０の温度は１５０℃程度である。また、第二部分２１ｂの先端を越えた領域（下流側）に配置されている下流側流路３０ｂの三日月型の部分は、先端が閉じられているので、温度の上昇した酸化防止ガスが内部に滞留する。
　高温の酸化防止ガスは、接続流路３４から第二の流路３０Ｂに流入する。先に述べたように、第二の流路３０Ｂは、蓋２２と深さＨ2の凹部４０と各突起３５，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂによって構成されているので、蓋２２と深さＨ1の浅い溝３１，３３とで構成される第一の流路３０Ａよりも流路断面積が格段に大きくなっている。したがって、第二の流路３０Ｂ内では酸化防止ガスの流速は第一の流路３０Ａの流速に比べて非常に遅くなる。このため、ヒータ５０によって温度を上昇させるほどの加熱はされないが、ヒータ５０によって高温状態が保持される。
　また、先に述べたように、第一の流路３０Ａの下流側流路３０ｂの直線状の部分は、第二の流路３０Ｂと平行して配置され、下流側流路３０ｂの三日月型の部分は、第二の流路３０Ｂの外周に沿って第二部分２１ｂの外面との間に配置されているので、第二の流路３０Ｂは高温となった酸化防止ガスが流れるあるいは滞留する下流側流路３０ｂによってその一部を取り囲まれている。このため、第二の流路３０Ｂの中での酸化防止ガスの温度の低下が抑制され、ヒータ５０からの入熱とあいまって第二の流路３０Ｂの中の酸化防止ガスの温度が高温状態に保たれる。
　図４に示すように、第二の流路３０Ｂに流入した高温の酸化防止ガスは各突起３５，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂによってその方向が変更される。接続流路３４から流入した酸化防止ガスは、突起３５によって流れの方向を凹部４０の側面４２に向って変更され、突起３６ａ，３６ｂによって流れの方向を凹部４０の中心側に変更され、突起３７ａ，３７ｂによって流れの方向を左右方向に変更され、突起３８ａ，３８ｂによって流れの方向を孔２４の中心２４ｃの方向に変更され、突起３８ａ，３８ｂの間及び突起３８ａ，３８ｂと凹部４０の側面４２との間の吹き出し口４５ａ，４５ｂ，４５ｃから孔２４の中心２４ｃに向かって吹き出す。つまり、各突起３５，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂは高温の酸化防止ガスの流れを少なくとも２回変更するラビリンスを構成し、高温の酸化防止ガスは、突起３８ａ，３８ｂの間及び突起３８ａ，３８ｂと凹部４０の側面４２との間の吹き出し口４５ａ，４５ｂ，４５ｃから均等に孔２４の中心２４ｃに向かって吹き出す。吹き出し口４５ａ，４５ｂ，４５ｃから均等に孔２４の中心２４ｃに向かって吹き出した酸化防止ガスの一部は、図５に示すように孔２４を通って本体２１の下面から下向きに流出し、他の一部は、溝６０によって構成される溝型流路６１を通って水平方向に流出する。
　第二の流路３０Ｂは、本体２１の表面近傍に配置された第一の流路３０Ａから流入した高温の酸化防止ガスを高温状態に保ったまま本体２１の高さ方向に拡散させるので、高さ方向の広い範囲に高温の酸化防止ガスを吹き出すことができる。孔２４は、凹部４０の底面４１に設けられているので、外部の空気の流れによって吹き出し口４５ａ，４５ｂ，４５ｃから吹き出す酸化防止ガスの流れが乱されることがない上、突起３８ａ，３８ｂが孔２４の周囲に壁を形成し、図５に示すように、突起３８ａ，３８ｂの各段部３９ａ，３９ｂが溝６０の底面と同一の高さまで延びているので、図５の雲マークに示すように孔２４の周囲に高温の酸化防止ガスの濃度が高い高温高濃度領域８０を形成することができる。本実施形態では、先に述べた、０．３リットル／ｍｉｎのような少ない酸化防止ガスの流量でも温度が１３０℃程度で酸化防止ガスの濃度がほぼ１００％の高温高濃度領域８０を形成することができる。
　図５に示すように、孔２４の中心２４ｃにキャピラリ１２の中心を合わせ、酸化防止ガスの高温高濃度領域８０の中にキャピラリ１２の先端のワイヤテール１３が入るように超音波ホーン１１の高さを調整した後、孔２４の側面に設けられた貫通穴７１の中に配置されたトーチ電極７０とワイヤテール１３との間に放電を発生させ、ワイヤテール１３をフリーエアボール１４に形成する。つまり、高温高濃度の酸化防止ガスの中でフリーエアボール１４が形成されるので、フリーエアボール１４の異型化（球形にならない）あるいは表面の酸化を抑制することができる。さらに、不活性ガス雰囲気で放電が行われるため、トーチ電極７０の酸化等による劣化を抑制することができる。
　そして、形成したフリーエアボール１４に１３０℃程度の高温の酸化防止ガスを均等に吹き着付けるとことにより、フリーエアボール１４の温度を効果的に高温に保ってボンディングすることができるので、十分な接合強度を持つボンディングを行うことができる。フリーエアボールの温度を高温に保つことによって、フリーエアボールがやわらかい状態でボンディングをすることが可能となること、ワイヤを構成する銅などの金属材料の加工硬化が抑制されること、フリーエアボールの温度の急激な低下を抑制することにより内部の不純物が低減され、フリーエアボールが硬くなることを抑制することができることなどにより、ボンディングの際の押圧力、基板の加熱温度を少なくできることから、ダメージフリーボンディング（ボンディングにより基板等に損傷が発生することがほとんど無いボンディング）を行うことができる。これにより、ボンディング品質を向上させることができる。更に、フリーエアボールの温度を上げると、ボンディングの際の金属接合の際の拡散もよくなるので、超音波振動の印加が少なくて済み、更にボンディング品質を向上させることができる。
　以上述べたように、本実施形態の酸化防止ガス吹き出しユニット１００は、ヒータ５０が取り付けられた本体２１の表面近傍に配置した浅い第一の流路３０Ａによって効果的に酸化防止ガスの温度を上昇させ、第一の流路３０Ａよりも深い第二の流路３０Ｂによって高さ方向に酸化防止ガスを拡散させると共に孔２４の周囲からフリーエアボール１４に向って均等に吹き出させることによって、少ない流量の酸化防止ガスによってフリーエアボール１４を効果的に加温あるいは保温することができ、十分な接合強度を持つボンディングを行うことができる。
　また、少量の酸化防止ガスによってフリーエアボール１４を効果的に加温あるいは保温することができるので、酸化防止ガス流路３０を小さくすることができ、全体の構成をコンパクトにすることができる。
　更に、第二の流路３０Ｂは高温の酸化防止ガスが流れるあるいは滞留する下流側流路３０ｂによってその周囲の一部が取り囲まれているので、第二の流路３０Ｂの中の酸化防止ガスの温度を効果的に高温状態に保つことができ、高温の酸化防止ガスをフリーエアボール１４に吹き付けることができる。
　本実施形態では、ヒータ５０は蓋２２と同一の形状のフィルム状のヒータとして説明したが、薄型のヒータであれば、フィルム状でなくともよい。また、浅い第一の流路３０Ａを流れる酸化防止ガスを加熱できれば、蓋２２と同一形状でなくともよいし、蓋２２の表面に複数のヒータを分割して配置してもよい。
　図６、図７を参照して本発明の他の実施形態について説明する。図１から図５を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。本実施形態は、図７に示すように、ヒータ５０の大きさが蓋２２、カバープレート２３の外形よりも少し小さく、カバープレート２３の周囲にヒータ５０の端部を覆う突起を設けるようにしたものである。したがって、図６に示すようヒータ５０の端面は外部に露出せず、外部からヒータ５０は見えなくなっている。
　本実施形態は、ヒータ５０の端面が外部に露出していないので、より効果的に流路内の酸化防止ガスを加熱することができる。なお、フィルムヒータ５０が非常に薄い場合には、図７に示すように、カバープレート２３の周囲に突起を設けない構成としてもよい。
　図８を参照しながら本発明のもう一つの他の実施形態について説明する。先に説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図８に示すように、本実施形態は、先に説明した実施形態のフィルムヒータ５０に変えて、蓋２２の表面に発熱抵抗体５０ｂのパターンを取り付けたものである。本実施形態は先に説明した実施形態と同様の効果を奏する。
　本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲ないし本質から逸脱することない全ての変更及び修正を包含するものである。
　１１　超音波ホーン、１２　キャピラリ、１３　ワイヤテール、１４　フリーエアボール、２０　基体部、２１　本体、２１ａ　第一部分、２１ｂ　第二部分、２２　蓋、２２ａ，２３ａ，５０ａ　切り欠き、２３　カバープレート、２４　孔、２４ｃ　中心、２５　酸化防止ガス供給管、２６　酸化防止ガス供給穴、３０　酸化防止ガス流路、３０Ａ　第一の流路、３０Ｂ　第二の流路、３０ａ　上流側流路、３０ｂ　下流側流路、３１，３３，６０　溝、３２　山部、３４　接続流路、３５，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ　突起、３９ａ，３９ｂ　段部、４０　凹部、４１　底面、４２　側面、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ　吹き出し口、５０　ヒータ、５０ｂ　発熱抵抗体、５１　電極、６１　溝型流路、７０　トーチ電極、７１　貫通穴、８０　高温高濃度領域、１００　酸化防止ガス吹き出しユニット。

Claims (6)

  1. 　酸化防止ガス吹き出しユニットであって、
    　内部に酸化防止ガス流路が形成された中空板状の基体部と、
    　キャピラリが抜き差しされるように前記基体部に設けられ、前記酸化防止ガス流路に連通する孔と、
    　前記基体部の外表面に取り付けられるヒータと、を備え、
    　前記酸化防止ガス流路は、前記基体部の前記ヒータが取り付けられる外表面の近傍に設けられる第一の流路を含む酸化防止ガス吹き出しユニット。
  2. 　請求項１に記載の酸化防止ガス吹き出しユニットであって、
    　前記酸化防止ガス流路は、前記第一の流路と前記孔との間に設けられ、前記第一の流路よりも深い第二の流路を有し、
    　前記第一の流路は前記第二の流路の少なくとも一部を囲んでいる酸化防止ガス吹き出しユニット。
  3. 　請求項２に記載の酸化防止ガス吹き出しユニットであって、
    　前記第二の流路は、前記孔の中心に向かって酸化防止ガスを吹き出す複数の吹き出し口と、前記第一の流路から前記各吹き出し口までの間に、酸化防止ガスの流れの方向を少なくとも２回変更するラビリンスと、を備えている酸化防止ガス吹き出しユニット。
  4. 　請求項１に記載の酸化防止ガス吹き出しユニットであって、
    　前記孔の側面に設けられた貫通穴の中にトーチ電極が配置されていること、
    　を特徴とする酸化防止ガス吹き出しユニット。
  5. 　請求項２に記載の酸化防止ガス吹き出しユニットであって、
    　前記孔の側面に設けられた貫通穴の中にトーチ電極が配置されていること、
    　を特徴とする酸化防止ガス吹き出しユニット。
  6. 　請求項３に記載の酸化防止ガス吹き出しユニットであって、
    　前記孔の側面に設けられた貫通穴の中にトーチ電極が配置されていること、
    　を特徴とする酸化防止ガス吹き出しユニット。
PCT/JP2013/061155 2012-10-05 2013-04-15 酸化防止ガス吹き出しユニット WO2014054306A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020147026447A KR101643244B1 (ko) 2012-10-05 2013-04-15 산화 방지 가스 취출 유닛
CN201380026062.3A CN105122434B (zh) 2012-10-05 2013-04-15 氧化防止气体吹出单元
US14/678,094 US9362251B2 (en) 2012-10-05 2015-04-03 Antioxidant gas blow-off unit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012222970A JP2014075519A (ja) 2012-10-05 2012-10-05 酸化防止ガス吹き出しユニット
JP2012-222970 2012-10-05

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/678,094 Continuation US9362251B2 (en) 2012-10-05 2015-04-03 Antioxidant gas blow-off unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014054306A1 true WO2014054306A1 (ja) 2014-04-10

Family

ID=50434646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/061155 WO2014054306A1 (ja) 2012-10-05 2013-04-15 酸化防止ガス吹き出しユニット

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9362251B2 (ja)
JP (1) JP2014075519A (ja)
KR (1) KR101643244B1 (ja)
CN (1) CN105122434B (ja)
TW (1) TWI511214B (ja)
WO (1) WO2014054306A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5916814B2 (ja) * 2014-08-06 2016-05-11 株式会社カイジョー ボンディング方法及びボンディング装置
JP6467281B2 (ja) 2015-04-30 2019-02-13 日鉄マイクロメタル株式会社 ボンディングワイヤのボール形成方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03253045A (ja) * 1990-03-02 1991-11-12 Hitachi Ltd ワイヤボンディング装置
JP2011040635A (ja) * 2009-08-13 2011-02-24 Kaijo Corp ワイヤボンディング装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5972730A (ja) 1982-10-20 1984-04-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体単結晶の加工方法
JPS63147338A (ja) 1986-12-11 1988-06-20 Toshiba Corp ワイヤボンデイング装置用ト−チ
US4976393A (en) 1986-12-26 1990-12-11 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and production process thereof, as well as wire bonding device used therefor
JPS63164230A (ja) 1986-12-26 1988-07-07 Hitachi Ltd ワイヤボンディング方法
EP0276928B1 (en) 1987-01-26 1994-10-26 Hitachi, Ltd. Wire Bonding
JPS63266845A (ja) 1987-04-24 1988-11-02 Hitachi Ltd ワイヤボンデイング装置
JP2975207B2 (ja) * 1992-02-25 1999-11-10 ローム株式会社 半田ワイヤーによるワイヤーボンディング装置
US6180891B1 (en) 1997-02-26 2001-01-30 International Business Machines Corporation Control of size and heat affected zone for fine pitch wire bonding
US6234376B1 (en) * 1999-07-13 2001-05-22 Kulicke & Soffa Investments, Inc. Supplying a cover gas for wire ball bonding
JP2003037131A (ja) 2001-07-25 2003-02-07 Sanyo Electric Co Ltd ボンディング装置
JP4043495B2 (ja) 2006-04-20 2008-02-06 株式会社カイジョー ワーククランプ及びワイヤボンディング装置
US20070251980A1 (en) 2006-04-26 2007-11-01 Gillotti Gary S Reduced oxidation system for wire bonding
US7614538B2 (en) 2006-05-15 2009-11-10 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Device clamp for reducing oxidation in wire bonding
JP2008034811A (ja) 2006-07-03 2008-02-14 Shinkawa Ltd ワイヤボンディング装置におけるボール形成装置及びボンディング装置
US7628307B2 (en) 2006-10-30 2009-12-08 Asm Technology Singapore Pte Ltd. Apparatus for delivering shielding gas during wire bonding
JP4392015B2 (ja) 2006-11-21 2009-12-24 株式会社カイジョー ワイヤボンディング装置
WO2009152066A2 (en) 2008-06-10 2009-12-17 Kulicke Adn Sofa Industries, Inc. Gas delivery system for reducing oxidation in wire bonding operations
US20100078464A1 (en) 2008-10-01 2010-04-01 Kabushiki Kaisha Shinkawa Wire bonding apparatus and ball forming method
US7938308B1 (en) * 2009-04-24 2011-05-10 Amkor Technology, Inc. Wire bonder for improved bondability of a conductive wire and method therefor
US8096461B2 (en) * 2009-09-03 2012-01-17 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Wire-bonding machine with cover-gas supply device
TWI429009B (zh) 2010-05-12 2014-03-01 Chipmos Technologies Inc 導氣管裝置
US8186562B1 (en) 2010-12-14 2012-05-29 Asm Technology Singapore Pte Ltd Apparatus for increasing coverage of shielding gas during wire bonding
WO2013111452A1 (ja) * 2012-01-26 2013-08-01 株式会社新川 酸化防止ガス吹き出しユニット
JP5296233B2 (ja) 2012-02-07 2013-09-25 株式会社新川 ワイヤボンディング装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03253045A (ja) * 1990-03-02 1991-11-12 Hitachi Ltd ワイヤボンディング装置
JP2011040635A (ja) * 2009-08-13 2011-02-24 Kaijo Corp ワイヤボンディング装置

Also Published As

Publication number Publication date
TWI511214B (zh) 2015-12-01
US9362251B2 (en) 2016-06-07
KR20140129247A (ko) 2014-11-06
CN105122434B (zh) 2018-08-24
JP2014075519A (ja) 2014-04-24
CN105122434A (zh) 2015-12-02
KR101643244B1 (ko) 2016-07-27
US20150214180A1 (en) 2015-07-30
TW201415564A (zh) 2014-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6139022B2 (ja) ディフューザーを有するガス溶接トーチ
TWI295080B (en) System for reducing oxidation of electronic devices
WO2014054306A1 (ja) 酸化防止ガス吹き出しユニット
JP5592029B2 (ja) 酸化防止ガス吹き出しユニット
JP2006216736A (ja) 半導体装置およびその製造方法
WO2013024612A1 (ja) ワイヤボンディング装置
JP2007194270A (ja) ボンディングリボンおよびこれを用いたボンディング方法
JP6093954B2 (ja) 酸化防止ガス吹き出しユニット
JP2009105114A (ja) ワイヤボンディング装置及びボール形成方法
JP2020025141A (ja) ボンディングヘッドおよび実装装置
JP6632856B2 (ja) ボンディングヘッドおよび実装装置
JP2011086743A (ja) 電力用半導体装置、及び該電力用半導体装置の製造方法
WO2017065073A1 (ja) ボンディングヘッドおよび実装装置
JP5376299B2 (ja) 溶融金属の充填具及びこれを備えた溶融金属の充填装置
JP2005251856A (ja) 半導体装置
JP2020191417A (ja) 半導体装置
JP2010212729A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2010126682A (ja) 接合部材の作成方法および接合構造
JP4842574B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2012109391A (ja) 電子機器
JP2019102135A (ja) ヒータ
JP2009224657A (ja) 半導体装置のはんだリフロー方法
KR20050091563A (ko) 와이어 본딩 장치의 방전 방지 구조

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13844067

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147026447

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13844067

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1