接合方法与接合装置与流程

文档序号:12288771阅读:187来源:国知局
本发明涉及使用铜导线(wire)、银导线等的打线接合(wirebonding)装置,尤其涉及可在铜导线的前端一面抑制氧化一面形成稳定的大型的焊球(ball)的打线接合装置。
背景技术
::在半导体的组装步骤中,使用金导线的打线接合为主流,但正逐步进行使用与金导线相比材料成本低的铜导线的接合(bonding)。然而,在使用铜导线的接合中,在通过火花放电(sparkdischarge)形成焊球时,铜与氧气反应而会形成氧化铜的铜焊球。氧化铜与铜相比硬度大,因此在铜焊球与集成电路(IntegratedCircuit,IC)芯片(chip)的焊盘(pad)的接合中,有时在焊盘下产生损伤。且,有时氧化的铜焊球产生变色或偏芯而对接合品质造成不良影响。再者,将通过火花放电而形成在导线前端的焊球称作无空气焊球(freeairball)(以下称为“FAB”)。为了排除这些不良影响而必须防止在FAB形成过程中混入氧气。因此为了防止焊球氧化,首要的是在氮气体、氩气体等惰性气体环境内、或氮氢混合气体等氧化还原气体环境内形成FAB。以下,将惰性气体及氧化还原气体的总称表述为氧化防止气体。图11是表示以往的打线接合装置的气体封入导管(tube)、瓷嘴(capillary)及点火杆(sparkrod)的位置关系的立体图,图12是表示以往的另一打线接合装置的打线接合装置的瓷嘴、夹持器(clamper)、内置有点火杆的气体排出装置及夹具(jigtool)等的位置关系的说明图。图11是表示专利文献1揭示的打线接合装置的瓷嘴与点火杆及这些的周边的立体图,揭示使用气体封入导管在氧化防止气体环境内形成焊球的打线接合装置。专利文献1揭示的以往的打线接合装置如图11所示那样具有:瓷嘴3,自前端3a抽出铜导线74;气体封入导管85,具有以瓷嘴3的前端3a可贯通的方式设置的上部开口86及下部开口87;及点火杆5,配置在气体封入导管85的内部,对自瓷嘴3的前端3a抽出的铜导线74的前端部74a进行火花放电。在气体封入导管85的内部一面流动氧化防止气体一面形成氧化防止气体环境,自点火杆5的前端5a对铜导线74的前端部74a进行火花放电而形成FAB。如此在图11的以往的打线接合装置中,一面在气体封入导管85内流动氧化防止气体以在FAB形成步骤中防止氧气混入,一面将瓷嘴3的前端自上部开口86插入至气体封入导管85内,对自瓷嘴3抽出的铜导线74的前端部74a自点火杆5的前端5a进行火花放电而在氧化防止气体环境内形成FAB。且,由申请人提出有作为以往的另一接合装置的图12的专利文献2的发明。图12是表示专利文献2揭示的打线接合装置的瓷嘴、夹持器、内置有点火杆(放电电极)的气体排出装置的位置关系的说明图,揭示使用气体排出导管在氧化防止气体环境内形成焊球的打线接合装置。即,专利文献2揭示的以往的打线接合装置如图12所示那样具备:瓷嘴3,自前端抽出铜导线74;夹持器4,与作为接合臂(bondingarm)的超声波喇叭(horn)2的上下动作连动而夹持或释放导线74。且,在瓷嘴3的下方具备气体排出装置110,所述气体排出装置110是由设置成可使瓷嘴3的前端插通的第1气体排出导管111、与第2气体排出导管120这一对气体排出导管,以各自的缺口部111a、缺口部120a相互对向的方式配置而成,所述第1气体排出导管111在前端具备所述缺口部111a,且可将氧化防止气体排出至内部,所述第2气体排出导管120在前端具备所述缺口部120a,且可将氧化防止气体排出至内部,且在上述第1气体排出导管111的内部内置有点火杆5。通过使各个缺口部111a、缺口部120a对向,而在一对气体排出导管之间形成可使瓷嘴3插通的开口。且,第1气体排出导管111a与第2气体排出导管120a在相互的前端之间具有空隙(间隔(gap)),在气体排出装置110设置有调整所述空隙的大小的位置调整单元130。因此,导线74通过夹持器4的开闭机构的夹持(clamp)面,并通过设置在瓷嘴3的孔(hole)而自瓷嘴3的前端抽出。且,在瓷嘴3的下侧设置有可将氧化防止气体排出至内部的气体排出装置110,在气体排出装置110中内置有点火杆5,因此在将瓷嘴3的前端及导线74的前端的两者通过第1气体排出导管111及第2气体排出导管120的各个缺口部111a、缺口部120a而插入至气体排出装置110的内部的状态下,即在由气体排出装置110形成的氧化防止气体环境中,通过火花放电而在导线74的前端形成FAB75。[现有技术文献][专利文献]专利文献1:US6234376专利文献2:日本专利特开2011-40635技术实现要素:[发明要解决的问题]然而,图11及图12所示的接合装置虽然如上述那样使用在内部流动氧化防止气体的气体封入导管(图11的85)、或气体排出导管(图12的111、120)(以下,将这些总称为“导管”)而在氧化防止气体环境内形成FAB,但在现实中并不能有效地防止(或抑制)FAB氧化。妨碍FAB防止氧化的第一因素在于,流入含有氧气的外界气体(以下,仅称为“外界气体”)而破坏上述导管内部的氧化防止气体环境。即,排出至导管内部的氧化防止气体自在上下贯通导管的瓷嘴插通用的开口向导管外部流出。流出的氧化防止气体成为紊流而卷入存在于所述开口附近的外界气体。而且,当在所述状态下因接合动作而使瓷嘴上下移动时,卷入有存在于上述开口附近的外界气体的氧化防止气体通过瓷嘴而被压入至导管内部。且,外界气体除通过瓷嘴压入以外,还通过超声波喇叭2(参照图12)流入至导管内部。在图11及图12所示的接合装置中,瓷嘴的总长以世界标准而规定为11.1mm,因此必须在所述总长内近接配置与瓷嘴的基端部连接的超声波喇叭、用于IC器件的搬送及固定的治具(夹具)、及上述导管。因此,上述导管受到来自邻接的超声波喇叭2的活塞(piston)效应而使得上述导管内的氧化防止气体的流动被扰乱,从而流入外界气体。如以上那样,导管内部的氧化防止气体环境被破坏而导致FAB氧化。妨碍FAB防止氧化的第二因素在于,FAB在其形成过程中自瓷嘴的前端侧向基端侧,即向形成在导管上表面的瓷嘴插通用的开口移动。FAB是通过火花放电使导线的前端连续性地熔融而形成,因此伴随成长(大径化),FAB自火花放电的开始时点的位置向瓷嘴前端侧移动,且在火花放电的完成时点(FAB的形成完成时点)位于上述导管上表面的开口附近。上述导管上表面的开口附近因上述开口附近的氧化防止气体的紊流所致的外界气体的卷入或超声波喇叭2的活塞效应,而与上述导管内部的中心相比成为氧气浓度相对高的环境(氧化防止气体的浓度低的环境),因此在FAB的形成过程的最终阶段FAB氧化。尤其,在欲使所要形成的FAB大径化的情形时,熔融的导线长变大,因此FAB自火花放电的开始时点的位置的移动量变大,在火花放电的完成时点,FAB的上部(瓷嘴前端侧的部分)自上述导管上表面的开口露出,因此与相对小径的FAB相比氧化更甚。当然,若在导管具有充分的厚度的情形时,或者形成相对小径的FAB的情形时,可在导管内部中的氧气浓度低的导管内部的中心附近区域完成FAB的形成。然而,由于如上述那样规定了瓷嘴的总长,因此在增大上述导管的厚度方面有极限,由此可形成的FAB的大小受限制。此意味着能够接合的IC芯片的种类受限制。本发明的目的在于提供一种可抑制FAB的氧化并且可稳定地形成焊球直径大的FAB的打线接合方法及打线接合装置。[解决问题的技术手段]为了达成上述目的,本发明的接合方法是一种打线接合方法,配置有气体供给单元,所述气体供给单元具有:供自前端抽出导线的瓷嘴插通的插通部及对所述插通部供给氧化防止气体的气体供给口;且将上述导线自上述插通部的入口插入并使所述导线的前端位于所述插通部内,在上述导线的前端位于上述插通部内的状态下供给上述氧化防止气体,并且在配置在所述插通部内的点火杆与上述导线之间产生火花放电而在所述导线的前端形成无空气焊球,并通过上述无空气焊球而将导线接合于基板;且所述打线接合方法的特征在于:在对上述插通部供给上述氧化防止气体的同时,自设置在上述插通部外部的气体供给喷嘴以覆盖所述插通部的入口的方式供给氧化防止气体,在使上述导线的前端位于上述插通部内,且使上述瓷嘴的前端位于上述插通部外的状态下产生上述火花放电。且,本发明的接合方法的特征在于,上述火花放电进行至形成在上述导线的前端的上述无空气焊球的至少一部分自上述插通部的入口露出至外部为止。且,本发明的接合方法的特征在于,自对向配置的一对气体供给口对上述插通部供给上述氧化防止气体。且,本发明的接合方法的特征在于,上述气体供给喷嘴沿与插通上述瓷嘴的方向正交的方向供给上述氧化防止气体。且,本发明的接合装置是一种打线接合装置,具备:瓷嘴,自前端抽出导线;气体供给单元,具有供上述瓷嘴插通的插通部及对所述插通部供给氧化防止气体的气体供给口;移动单元,使上述瓷嘴与气体供给单元相对移动;及点火杆,配置在上述插通部的内部;且在将上述导线自上述插通部的入口插入并使所述导线的前端位于所述插通部内的状态下,对所述插通部供给上述氧化防止气体,在上述点火杆与上述导线之间产生火花放电而在所述导线的前端形成无空气焊球,通过所述无空气焊球而将导线接合于基板;所述打线接合装置的特征在于:设置有自上述插通部外部以覆盖所述插通部的入口的方式供给氧化防止气体的气体供给喷嘴,在使上述导线的前端位于上述插通部内,并且使上述瓷嘴的前端位于上述插通部外的状态下产生上述火花放电。且,本发明的接合装置的特征在于,在上述插通部设置有对向配置的一对气体供给口。且,本发明的接合装置的特征在于,上述气体供给喷嘴沿与插通上述瓷嘴的方向正交的方向供给上述氧化防止气体。且,本发明的接合装置的特征在于,上述气体供给单元具有供设置上述插通部的入口的平面部,上述气体供给喷嘴具有以包含上述气体供给单元的平面部的方式形成的气体供给通路,沿所述平面部供给上述氧化防止气体。[发明的效果]根据本发明,除自气体供给单元向插通部内部供给氧化防止气体以外,还自设置于插通部外部的气体供给喷嘴以覆盖插通部的入口的方式供给氧化防止气体,在使导线的前端位于插通部内,且使瓷嘴的前端位于插通部外的状态下产生火花放电,由此可抑制FAB的氧化及实现稳定化,并且可形成焊球直径大的FAB。且,本发明可通过自设置于插通部外部的气体供给喷嘴以覆盖插通部的入口的方式供给氧化防止气体,而进行火花放电直至形成在导线的前端的FAB的至少一部分自插通部的入口露出至外部为止,因此可防止自插通部的入口露出的FAB氧化,从而可在稳定的状态下形成必须使导线长变大的大型FAB。且,即便在产生向插通部内卷入气体的情形时,向插通部内卷入的气体自身也为自气体供给喷嘴供给的氧化防止气体,从而可在不产生FAB的氧化的情况下以稳定的状态形成焊球直径大的FAB。附图说明图1是表示打线接合装置的构成的框图。图2是表示打线接合装置的瓷嘴、夹持器、内置有点火杆的气体排出装置及夹具等的位置关系的说明图。图3是表示图2的瓷嘴、夹持器、气体排出装置、半导体芯片及引线架(leadframe)的实际的位置关系的立体图。图4是表示气体排出装置的构成的立体图,(a)是整体立体图,(b)是拆除螺栓的状态的局部立体图,(c)是扩大空隙的状态的局部立体图。图5是一对气体排出导管的局部平面图。图6是表示一对气体排出导管的缺口部周围的前视图,(a)是第1气体排出导管的前视图,(b)是表示第2气体排出导管的前视图。图7(a)是瓷嘴的前视图,(b)是将瓷嘴安装于喇叭(horn)的状态的侧视图,(c)是夹具的中央局部剖视图。图8是表示瓷嘴、超声波喇叭及夹具与气体排出装置的位置关系的侧视说明图。图9是表示使用气体排出装置形成FAB且表示瓷嘴及气体排出装置的位置关系的侧视说明图,(a)表示形成通常的FAB时,(b)表示形成焊球直径大的FAB时。图10是示意性地说明图9的形成FAB的图,左侧表示火花放电前,右侧表示火花放电后,(a)表示图9(a)的形成通常的FAB时,(b)表示图9(b)的形成焊球直径大的FAB时。图11是表示以往的打线接合装置的气体封入导管、瓷嘴及点火杆的位置关系的立体图。图12是表示以往的另一打线接合装置的打线接合装置的瓷嘴、夹持器、内置有点火杆的气体排出装置及夹具等的位置关系的说明图。具体实施方式以下参照附图对用以实施本发明的打线接合方法及打线接合装置的最佳形式进行说明。再者,本发明的打线接合方法及打线接合装置除自气体供给单元向插通部内部供给氧化防止气体以外,还自设置于插通部外部的气体供给喷嘴以覆盖插通部的入口的方式供给氧化防止气体,在使导线的前端位于插通部内,且使瓷嘴的前端位于插通部外的状态下产生火花放电,由此可抑制FAB的氧化及实现FAB的稳定化,并且可形成焊球直径大的FAB。[装置构成的概要]首先参照图1至图3对打线接合装置的构成进行说明。图1是表示打线接合装置的构成的框图,图2是表示打线接合装置的瓷嘴、夹持器、内置有点火杆的气体排出装置及夹具等的位置关系的说明图,图3是表示图2的瓷嘴、夹持器、气体排出装置、半导体芯片及引线架的实际的位置关系的立体图。如图1所示那样,打线接合装置1具备:接合臂2(超声波喇叭2),由在前端安装有作为接合工具(bondingtool)的瓷嘴3的超声波喇叭(超声波振动子)所构成;接合头(bondinghead)6,具有线性马达(linearmotor)(未图示),所述线性马达作为将接合臂2向上下方向、即向Z方向驱动的驱动单元;XY台(table)60,作为XY定位单元,搭载由接合臂2及接合头6所构成的接合单元并使所述接合单元向X方向及Y方向二维地相对移动而进行定位;加热器部61,搭载半导体芯片70而进行利用瓷嘴3、接合臂2及接合头6的接合作业,且在架台上具有加热器板(heaterplate);控制装置63,具有进行打线接合装置1整体的控制的微型计算机(microcomputer);及驱动装置62,根据来自所述控制装置63的指令信号而向接合头6及XY台60发出驱动信号。键盘67连接于控制装置63的微型计算机,进行数据的输入、执行指示等。在控制装置63的微型计算机的存储装置中内置有程序,打线接合等的动作通过执行程序而进行。且,安装(mount)有半导体芯片70的引线架72搭载在加热器部61的加热器板上,利用加热器部61的加热器而加热。[主要装置的功能等]在向Z方向的上下驱动接合臂2的接合头6,具备检测接合臂2的位置的位置检测传感器(sensor)7,位置检测传感器7将安装于接合臂2前端的瓷嘴3相对于接合臂2的预先设定的原点位置的位置输出至控制装置63。且,接合头6的线性马达除通过控制装置63将接合臂2向上下驱动以外,还在接合时对瓷嘴3进行负荷的大小、负荷的施加时间的控制。且,所述打线接合装置1具备超声波振荡器65,且构成为可对组入至超声波喇叭2的振子施加电压而使位于超声波喇叭2的前端的瓷嘴3产生振动,且接收来自控制装置63的控制信号而对瓷嘴3施加超声波振动。且,瓷嘴3前端的焊球形成是控制焊球形成装置66而进行。焊球形成装置66接收来自控制装置63的控制信号,如图2所示那样通过对自瓷嘴3送出的导线的前端与内置在气体排出装置10(气体供给单元)的气体排出导管11中的点火杆5(放电电极)之间施加高电压而引起火花放电,且通过所述放电能量使导线的前端部熔融而在插通于瓷嘴3内的导线的前端形成焊球。图1至图3所示的打线接合装置1,一面对引线架72在由夹具8固定在加热器部61的加热器板上的状态下加热,一面通过夹具8的开口部8a通过瓷嘴3以导线连接半导体芯片70上的焊盘与引线架72等的引线之间。在焊盘或引线上的导线连接是对作为接合工具的瓷嘴3施加超声波振动及负荷而进行。如图2及图3所示那样,夹具8将引线架72固定在加热器部61的加热器板上,在搬送由半导体芯片70及引线架72所构成的半导体器件时,夹具8向上方移动而解除引线架72的固定,从而能够搬送半导体器件。再者,位于搭载在XY台60上的接合头6的接合臂2的前端的瓷嘴3,构成为可利用XY台60移动至XY轴上的位置及利用接合头6移动至Z轴上的位置,但也可设为如下构成:将接合头6固定在框体上,且将搭载被接合零件的加热器部61搭载在XY台60上,接合头仅进行Z轴方向的上下移动,被接合零件搭载在XY台上而使被接合零件相对于瓷嘴3进行XY轴的二维的相对移动。如图2所示那样,夹持器4与接合臂2(如图1所示)的上下动作连动而由开闭机构(未图示)夹持或释放导线74,且受控制装置63控制。导线74通过夹持器4的开闭机构的夹持面,并通过设置在瓷嘴3的孔而自瓷嘴3的前端抽出。且,在瓷嘴3的下侧,设置有在由氧化防止气体而形成的氧化防止用气体环境中形成FAB的作为气体供给单元的气体排出装置10。在气体排出装置10中内置有点火杆5,通过在使导线74的前端位于气体排出装置10的内部的状态下进行火花放电,而在自瓷嘴3的前端抽出的导线74的前端形成FAB75。再者,图1至图3所示的打线接合装置的构成表示一般的构成,本发明并不限定于此。[气体排出装置的概要]其次,使用图4至图6详述气体排出装置。气体排出装置通过安装件(未图示)安装于接合头6(图1),用以在由氧化防止气体形成的氧化防止用气体环境中形成FAB,而抑制FAB的氧化并且实现FAB的稳定化。再者,由氧化防止气体形成氧化防止用的环境,以下,将由氧化防止气体形成的氧化防止用环境记为氧化防止气体环境。图4是表示气体排出装置的构成的立体图,(a)是整体立体图,(b)是拆除螺栓的状态的局部立体图,(c)是扩大空隙的状态的局部立体图,图5是一对气体排出导管的局部平面图,图6是表示一对气体排出导管的缺口部周围的前视图,(a)是第1气体排出导管的前视图,(b)是表示第2气体排出导管的前视图。如图4(a)所示那样,气体排出装置10具备一对气体排出导管11,一对气体排出导管11由第1气体排出导管12与第2气体排出导管20所构成。[第1气体排出导管的构造]首先,对第1气体排出导管12进行说明。如图4(a)、图5及图6(a)所示那样,第1气体排出导管12设置有对内部导入氧化防止气体的中空的气体导入孔15(参照图5),在气体导入孔15内内置有点火杆5,所述点火杆5对自瓷嘴3(如图2所示)抽出的导线火花放电而形成焊球。且,第1气体排出导管12在前端具有开口部13,开口部13具备弧状的缺口部13a以防止所插入的瓷嘴3的前端接触。且,如图5所示那样,气体导入孔15的气体供给口14位于开口部13的中心附近。如图5所示那样,第1气体排出导管12以使内置在气体导入孔15中的点火杆5的前端5a自缺口部13a的面略突出的方式配置。且,第1气体排出导管12的后端固定在图4(a)所示的气体排出导管保持部35,且具有使自气体排出导管保持部35供给的氧化防止气体流入的气体流入口(未图示)。气体排出导管保持部35为了向第1气体排出导管12供给氧化防止气体而配置有气体供给管35a,且在气体排出导管保持部35的内部与第1气体排出导管12的气体流入口连通。如箭头所示那样自外部向气体排出导管保持部35供给氧化防止气体。第1气体排出导管12的内部以气体流入口与开口部13的气体供给口14通过气体导入孔15而连通的方式形成。自第1气体排出导管12的气体流入口供给的氧化防止气体,通过气体导入孔15并沿点火杆5的外周及气体导入孔15流动,且自气体供给口14排出至缺口部13a所形成的空间。且,如图4及图6(a)所示那样,第1气体排出导管12在气体排出导管12的上表面侧还具备管状的气体供给喷嘴40。气体供给喷嘴40以覆盖露出于瓷嘴的基端部侧的缺口部13a的方式自第1气体排出导管12外供给氧化防止气体。所述气体供给喷嘴40配置在第1气体排出导管12的上表面侧的平面部18(图4(a)),可自配置在缺口部13a附近的排出口40a利用缺口部13a的周围成为平面部18而沿所述平面部18供给氧化防止气体。气体供给喷嘴40以利用平面部18堵住剖面字状的槽状构件的打开部分的方式构成筒状通路。由此,气体供给喷嘴40具有以包含平面部18的方式形成的气体供给通路45作为其内部空间(图4(a)),沿平面部18以覆盖插通部的入口的方式供给氧化防止气体。且,构成为管状的气体供给喷嘴40的后端如图4(a)所示那样连接于气体排出导管保持部35,且自气体排出导管保持部35供给氧化防止气体。气体排出导管保持部35为了向气体供给喷嘴40供给氧化防止气体而配置有气体供给管35b,且在气体排出导管保持部35的内部与气体供给喷嘴40的排出口40a连通。如箭头所示那样自外部向气体排出导管保持部35供给氧化防止气体。再者,第1气体排出导管12由绝缘性、耐热性优异的陶瓷、耐热玻璃、玻璃环氧树脂等形成。且,缺口部13a为了防止与瓷嘴3的接触而具有在俯视(图5)下为弧状的形状,但也可为圆弧、三角形的斜边、四边形的3边、梯形形状的下底及斜边中的任一形状。进而,缺口部13a在前视(图6(a))下自第1气体排出导管12的上表面至下表面为止在垂直方向上以弧状相同地形成,但作为其他构成,还可设为具有:第1气体排出导管12的上下中央部分最为缺欠的弧状的曲面形状,而使由缺口部13a形成的空间为大致半球状。如此,缺口部13a理想的是不使自气体供给口14排出的氧化防止气体的流动产生紊乱的形状。且,为了将氧化防止气体均匀地扩散于缺口部13a的空间,也可使气体供给口14的直径大于气体导入孔15的直径,而使自气体导入孔15至气体供给口14为止的直径慢慢增大。再者,氧化防止气体使用氮气体、氮氢混合气体或氩气体等。[第2气体排出导管的构造]其次,说明一对气体排出导管11的第2气体排出导管20。第2气体排出导管20与第1气体排出导管12成对。如图4(a)、图5及图6(b)所示那样,第2气体排出导管20设置在与第1气体排出导管12的开口部13对向的位置。如图5所示那样,第2气体排出导管20设置有对内部导入氧化防止气体的中空的气体导入孔24,且在与气体排出导管12的开口部13对向的位置具有开口部21。第2气体排出导管20的开口部21为了防止瓷嘴3的前端的接触而具备弧状的缺口部21a。且,如图5及图6(b)所示那样,气体导入孔24的气体供给口22位于开口部21的中心附近。气体供给口22以与第1气体排出导管12的气体供给口14对向的方式配置而成为一对气体供给口。如图5所示那样,在第2气体排出导管20的侧面侧具有使氧化防止气体流入的气体流入口23,气体流入口23与开口部21的气体供给口22通过气体导入孔24而连通。且,气体流入口23通过连接部26而连接有供给氧化防止气体的气体供给管31。连接部26上的气体流入口23与气体供给管31的连接,为了改变第1气体排出导管12的开口部13与第2气体排出导管20的开口部21之间的距离(空隙33(图5)),而可将连接部26隔着密封环(sealring)31a相对于气体供给管31在轴向滑动地形成。且,气体供给管31的另一端固定在图4(a)所示的气体排出导管保持部35。气体排出导管保持部35为了向气体供给管31供给氧化防止气体而配置有气体供给管35c,且在气体排出导管保持部35的内部与气体供给管31的另一端连通。如箭头所示那样自外部向气体排出导管保持部35供给氧化防止气体。第2气体排出导管20的内部以使连接部的气体流入口23与开口部21的气体供给口22通过气体导入孔24连通的方式形成,因此自气体供给管31供给的氧化防止气体如图5箭头所示那样自气体流入口23沿气体导入孔24流动,并自气体供给口22排出至缺口部21a所形成的空间。第2气体排出导管20由绝缘性、耐热性优异的陶瓷、耐热玻璃、玻璃环氧树脂等形成。且,缺口部21a为了防止与瓷嘴3接触而具有在俯视(图5)下为弧状的形状,但也可为圆弧、三角形的斜边、四边形的3边、梯形形状的下底及斜边中的任一形状。进而,缺口部21a在前视(图6(b))下自第2气体排出导管20的上表面至下表面为止在垂直方向上以弧状相同地形成,但作为其他构成,还可设为具有:第2气体排出导管20的上下中央部分最为缺欠的弧状的曲面形状,而使由缺口部21a形成的空间为大致半球状。如此,缺口部21a理想的是不使自气体供给口22排出的氧化防止气体的流动产生紊乱的形状。且,为了将氧化防止气体均匀地扩散于缺口部21a的空间,也可使气体供给口22的直径大于气体导入孔24的直径而使自气体导入孔24至气体供给口22为止的直径慢慢增大。再者,至于氧化防止气体,通常对银导线使用惰性气体,且对铜导线使用氧化还原气体。且,在铜导线的表面覆盖有钯的导线,与未被任何物质覆盖的铜导线(裸铜导线)相比更难以氧化,因此使用惰性气体足矣。[一对气体排出导管的关系]且,如图5所示那样,一对气体排出导管11的第1气体排出导管12及第2气体排出导管20,成为以在各个开口部13、开口部21之间具有空隙(间隔)33的方式分离的构成。如此,气体排出导管11由第1气体排出导管12及第2气体排出导管20所构成,这些气体排出导管的开口部隔着瓷嘴3的前端而对向,各个开口部13、开口部21为了防止瓷嘴3的前端的接触而具备弧状的缺口部13a、缺口部21a,从而形成可供瓷嘴3插通的插通部32。由第1气体排出导管12的弧状的缺口部13a及第2气体排出导管20的弧状的缺口部21a形成的插通部32,具有瓷嘴3可在不接触于缺口部13a、缺口部21a的情况下贯通的大小。且,在各个开口部13、开口部21的左右具有空隙(间隔)33。由此,在气体排出导管11的第1气体排出导管12及第2气体排出导管20的各个开口部13、开口部21间,形成有氧化防止气体环境的空间。且,在第1气体排出导管12的开口部13及第2气体排出导管20的开口部21的左右具有空隙(间隔)33,由此自第1气体排出导管12及第2气体排出导管20排出的氧化防止气体流过开口部13的缺口部13a、开口部21的缺口部21a,且也在空隙(间隔)33流动,因此可形成稳定的氧化防止气体的空间。以上说明的气体排出导管11说明的是在第1气体排出导管12中内置有点火杆的构成,及还在第1气体排出导管12配置有气体供给部40的构成,但也可代替第1气体排出导管12而在第2气体排出导管20中内置点火杆,且同样地也可在第2气体排出导管20配置气体供给部40。[位置调整单元的构造]其次,使用图4对变更一对气体排出导管的各个开口部间的距离的位置调整单元进行详述。位置调整单元用以对由第1气体排出导管及第2气体排出导管所构成的一对气体排出导管的各个开口部间的距离进行变更。如图4及图5所示那样,位置调整单元是将第1气体排出导管12的开口部13与上述第2气体排出导管20的开口部21以对向的方式连结者,且由以下所构成:雌螺纹部17(图5),设置在第1气体排出导管12;突出片28,设置在第2气体排出导管20;长孔28a,设置在突出片28;及螺栓27,螺合于雌螺纹部17。在第1气体排出导管12的侧面设置有作为位置调整单元的雌螺纹部17,并且在第2气体排出导管20的侧面设置有具有长孔28a的突出片28,通过使螺栓27插通于长孔28a并与雌螺纹部17螺合,而将第2气体排出导管20固定于第1气体排出导管12。因此,如图4(b)及图4(c)所示那样,若拧松插通于长孔28a的螺栓27,则可使第2气体排出导管20在水平方向滑动(slide)。因此,以第1气体排出导管12的开口部13与第2气体排出导管20的开口部21之间的间隔33(图5)成为规定长度的方式,使第2气体排出导管20滑动而定位,且使用螺栓27固定第1气体排出导管12及第2气体排出导管20。如此,通过位置调整单元使第2气体排出导管20的位置滑动,由此可改变第1气体排出导管12的开口部13与第2气体排出导管20的开口部21所形成的空间的大小。由此,可根据放电电流的大小而改变氧化防止气体环境的空间,因此可获得最佳的放电环境。且,可根据导线尺寸、FAB的大小等条件而容易地设定开口部间的距离,因此作业效率提高。[其他构成要素]使用图7对本发明的其他构成要素进行说明。图7(a)是瓷嘴的前视图,图7(b)是将瓷嘴安装于焊头的状态的侧视图,图7(c)是夹具的中央局部剖视图。如图7(a)及图7(b)所示那样,瓷嘴3是被固持着位于上端侧的基端部而固定在内置超声波喇叭的接合臂2(以下称为超声波喇叭2)。另一端侧的下部构成为向前端变窄状,通过超声波振动及施加负荷而利用前端部在焊盘或引线上进行导线连接。如图7(a)的H1所示那样,瓷嘴3的总长(图7(a)纸面上的总高)按世界标准规定为11.1mm。且,如图7(b)所示那样,为了对于瓷嘴3放大及传输超声波振动,对于超声波喇叭2,通过瓷嘴3的基端侧前端接触于以自超声波喇叭2突出的方式配置的固定片2a,而固持着瓷嘴3的基端部将所述瓷嘴3定位固定于超声波喇叭2。且,如图7(c)所示那样,夹具8将引线架72固定于加热器部61的加热器板上。[气体排出装置的总高]气体排出装置10的总高必须设为约3.6mm左右的非常小型。以下使用图7及图8对这一点进行说明。图8是表示瓷嘴、超声波喇叭及夹具与气体排出装置的位置关系的侧视说明图。即,如图7及图8所示那样,瓷嘴3的总长H1按世界标准规定为11.1mm。因此,在规定气体排出装置10的一对气体排出导管11的总高H4时,必须考虑总高H2的超声波喇叭2与开口部8a周围的总高H3的夹具8的存在以防止对这些的干涉。且,为了防止超声波喇叭2对一对气体排出导管11的干涉、及对夹具8的干涉而必须在各构成要素间设置间隙(clearance),因此,例如即便在将间隙设为最小的0.2mm左右的情形时,根据一对气体排出导管11与超声波喇叭2之间的间隙C1(0.2mm)、及一对气体排出导管11与夹具8之间的间隙C2(0.2mm),而H1-C1-C2成为11.1mm-0.2mm-0.2mm=10.7mm。必须使一对气体排出导管11(总高H4)、超声波喇叭2(总高H2)及夹具8(在开口部8a周围的总高H3)收敛在所述10.7mm以内,若考虑三个构成要素(11(H4)、2(H2)、8(H3)),并以3除应收敛三个构成要素的总高10.7mm,则成为即,一对气体排出导管11的总高H4与超声波喇叭2(总高H2)及夹具8(在开口部8a周围的总高H3)相加,所述三个构成要素的总高的合计必须成为10.7mm以内,因此例如以的方式算出为3.6mm左右,从而必须形成为非常小型。再者,图8是表示向半导体芯片70的焊盘连接导线时,因此还存在半导体芯片70的微细的厚度(S),由此C1为对最小的间隙(例如0.2mm)加上半导体芯片70的厚度S而得的间隙。且,瓷嘴3利用导线连接半导体芯片70上的焊盘与引线架72的引线之间,因此还必须进行向不存在半导体芯片70的厚度自身的引线的连接,由此在所述情形时,瓷嘴3进而向下方移动图8中的半导体芯片70的厚度S的量。因此,在以往的接合方法及接合装置中,必须使气体排出装置非常小型,因此在所需的FAB的焊球直径大的情形时,虽然自瓷嘴的前端抽出的导线变长,但若在火花放电后导线熔融进而在瓷嘴前端附近形成的FAB的位置超过导管,则FAB暴露在外界气体中而氧化,因此火花放电后的FAB无法形成需要如下导线长度的大直径的FAB,所述长度为必须超过导管的程度。因此,本发明如图2及图4所示那样具备气体供给喷嘴40,自第1气体排出导管12外以覆盖露出于瓷嘴3的基端部侧的插通部32的入口的方式供给氧化防止气体,由此在火花放电前位于一对气体排出导管11内部的导线74的前端,在火花放电完成后成为导线74熔融而成的FAB75,所述FAB75的至少一部分位于一对气体排出导管11的外侧,利用所述方法可形成FAB75,可抑制FAB75的氧化并且可实现FAB75的稳定化,且可形成焊球直径大的FAB75。[FAB的形成动作]其次,参照图9及图10对利用使用气体排出装置10的本发明的打线接合方法在氧化防止气体环境中形成FAB进行说明。图9是表示使用气体排出装置形成FAB且表示瓷嘴及气体排出装置的位置关系的侧视说明图,图9(a)是表示形成通常的FAB时,图9(b)是表示形成焊球直径大的FAB时。图10是示意性地说明图9的形成FAB的图,左侧表示火花放电前,右侧表示火花放电后,图10(a)表示图9(a)的形成通常的FAB时,图10(b)表示图9(b)的形成焊球直径大的FAB时。[FAB的形成动作(形成通常的FAB时)]首先,使用图5、图9(a)及图10(a)对形成通常的FAB时进行说明。首先,通过一对气体排出导管11的位置调整单元而设定第1气体排出导管12的开口部13与上述第2气体排出导管20的开口部21之间的间隔33的长度。间隔长取决于基于放电电流的大小的放电空间的大小、导线前端与点火杆5之间的放电间隔长等。且,在接合开始前将氧化防止气体供给至第1气体排出导管12及上述第2气体排出导管20。由此,在第1气体排出导管12的开口部13与上述第2气体排出导管20的开口部21之间的空间(插通部32)形成氧化防止气体环境。且,同样,自气体供给喷嘴40供给氧化防止气体。由此,可利用氧化防止气体覆盖露出于瓷嘴3的基端部侧的插通部32的入口,从而可防止外界气体被卷入至插通部32及一对气体排出导管11内部。在所述情形时,优选为分别控制自第1气体排出导管12、第2气体排出导管20及气体供给喷嘴40的氧化防止气体的排出流量或流速,由此缺欠部13a、缺欠部21a处的一对气体排出导管11的内部及瓷嘴的基端部侧外部(隔着插通部32的一对气体排出导管11内部与气体供给喷嘴40侧的外部)的氧化防止气体的流速等被控制为相等。由于隔着插通部32的一对气体排出导管11内部与一对气体排出导管11的气体供给喷嘴40侧的外部的氧化防止气体的流速相等,因此可抑制有可能在隔着插通部32的一对气体排出导管11内部与外部之间产生的紊流(卷入)。且,即便在产生卷入(紊流)的情形时,紊流也仅在来自一对气体排出导管11的氧化防止气体及来自气体供给喷嘴40的氧化防止气体的环境下产生,因此通过紊流而卷入的气体自身为氧化防止气体,不会产生FAB的氧化,可在稳定的状态下形成焊球直径大的FAB。再者,自第1气体排出导管12、第2气体排出导管20及气体供给喷嘴40供给氧化防止气体至少在火花放电时进行,由此还可节省氧化防止气体的供给量。其次,自瓷嘴3的前端抽出所需长度的导线,控制瓷嘴3而使瓷嘴3移动至可进行火花放电的位置为止,使导线74的前端部74a位于由一对气体排出导管11的开口部13、开口部21形成的空间内(插通部32内)。在所述情形时,在形成通常的FAB时,不过度需要形成FAB所需的导线长,因此瓷嘴3的前端与导线74的前端74a同样地位于插通部32内。再者,为了稳定地进行火花放电,通常必须使导线74的前端尽量位于点火杆5前端的上方来进行,因此,还考虑防止点火杆5与瓷嘴3的干涉而将导线74的前端部74a配置在点火杆5的斜上方,由此导线74的前端部74a相对性地存在于点火杆5前端的上方。控制装置63(图1)控制焊球形成装置66(图1)而对内置在一对气体排出导管11的点火杆5与夹持器4(图2)施加高电压,通过瓷嘴3前端的导线与点火杆5的火花放电而在导线74的前端部74a形成FAB75(图10(a))。在所述情形时,如图10(a)所示那样,导线74通过火花放电而熔融,因此导线74的前端部74a一面朝瓷嘴3的前端侧接近一面形成FAB75,但由于由气体供给喷嘴40以覆盖插通部32的方式供给氧化防止气体,因此可防止外界气体卷入至插通部32及一对气体排出导管11内部,从而可抑制FAB75的氧化并且实现FAB75的稳定化,且可形成FAB。[FAB的形成动作(形成焊球直径大的FAB时)]其次,使用图5、图9(b)及图10(b)对形成焊球直径大的FAB时进行说明。首先,利用一对气体排出导管11的位置调整单元而设定第1气体排出导管12的开口部13与上述第2气体排出导管20的开口部21之间的间隔33的长度。间隔长取决于基于放电电流的大小的放电空间的大小、导线前端与点火杆5之间的放电间隔长等。且,在接合开始前将氧化防止气体供给至第1气体排出导管12及上述第2气体排出导管20。由此,在第1气体排出导管12的开口部13与上述第2气体排出导管20的开口部21之间的空间(插通部32)形成氧化防止气体环境。且,同样,自气体供给喷嘴40供给氧化防止气体。由此,可利用氧化防止气体覆盖露出于瓷嘴3的基端部侧的插通部32的入口,从而可防止外界气体卷入至插通部32及一对气体排出导管11内部。在所述情形时,优选为分别控制来自第1气体排出导管12、第2气体排出导管20及气体供给喷嘴40的氧化防止气体的排出流量或流速,由此缺口部13a、缺口部21a处的一对气体排出导管11的内部及瓷嘴的基端部侧外部(隔着插通部32的一对气体排出导管11内部与气体供给喷嘴40侧的外部)的氧化防止气体的流速被控制为相等。由于隔着插通部32的一对气体排出导管11内部与一对气体排出导管11的气体供给喷嘴40侧的外部的氧化防止气体的流速相等,因此可抑制有可能在隔着插通部32的一对气体排出导管11内部与外部之间产生的紊流(卷入)。且,即便在产生卷入(紊流)的情形时,紊流也仅在来自一对气体排出导管11的氧化防止气体及来自气体供给喷嘴40的氧化防止气体的环境下产生,因此通过紊流而卷入的气体自身为氧化防止气体,不会产生FAB的氧化而可在稳定的状态下形成焊球直径大的FAB。再者,自第1气体排出导管12、第2气体排出导管20及气体供给喷嘴40供给氧化防止气体至少在火花放电时进行,由此还可节省氧化防止气体的供给量。其次,自瓷嘴3的前端抽出所需长度的导线,控制瓷嘴3而使瓷嘴3移动至可火花放电的位置为止,使导线74的前端部74a位于由一对气体排出导管11的开口部13、开口部21而形成的空间内。在所述情形时,在形成焊球直径大的FAB时,由于形成FAB所需的导线长大,因此瓷嘴3的前端与导线74的前端74a不同,是自插通部32冒出而位于一对气体排出导管11外。再者,在所述情形时,为了稳定地进行火花放电,通常必须使导线74的前端尽量位于点火杆5前端的上方,因此,还考虑防止点火杆5与瓷嘴3的干涉而将导线74的前端部74a配置在点火杆5的斜上方,由此导线74的前端部74a相对性地存在于点火杆5前端的上方。控制装置63(图1)控制焊球形成装置66(图1)而对内置在一对气体排出导管11的点火杆5与夹持器4(图2)施加高电压,通过瓷嘴3前端的导线与点火杆5的火花放电而在导线74的前端部74a形成FAB75(图10(b))。在所述情形时,如图10(b)所示那样,导线74通过火花放电而熔融,因此导线74的前端部74a一面朝瓷嘴3的前端侧接近一面形成FAB75。因此,在形成焊球直径大的FAB时,形成FAB所需的导线长大,由此在火花放电后形成的FAB75的至少一部分自插通部32冒出而位于一对气体排出导管11外。然而,由气体供给喷嘴40以覆盖插通部32的方式供给氧化防止气体,自插通部32突出的FAB75也暴露在氧化防止气体中,因此可抑制FAB75的氧化并且实现FAB75的稳定化,且可形成焊球直径大的FAB。再者,在对搭载有半导体芯片70(图2)的引线架72(图2)进行自动接合时,以规定的时序(timing)在导线的前端形成FAB。再者,关于打线接合的步骤为人所周知,因此省略说明。本发明可在不脱离其本质特性的情况下以多种形式来具体化。由此,当然上述实施方式只不过是用于说明者,并未限制本发明。[符号的说明]1:打线接合装置2:超声波喇叭(接合臂)2a:固定片3:瓷嘴(接合工具)3a:瓷嘴前端4:夹持器5:点火杆(放电电极)5a:点火杆的前端6:接合头7:位置检测传感器8:夹具8a:开口部10:气体排出装置(气体供给单元)11:一对气体排出导管12:第1气体排出导管13:开口部13a:缺口部14:气体供给口15:气体导入孔17:雌螺纹部18:平面部20:第2气体排出导管21:开口部21a:缺口部22:气体供给口23:气体流入口24:气体导入孔26:连接部27:螺栓28:突出片28a:长孔31:气体供给管31a:密封环32:插通部33:空隙(间隔)35:气体排出导管保持部35a:气体供给管35b:气体供给管35c:气体供给管40:气体供给喷嘴40a:排出口45:气体供给通路60:XY台61:加热器部62:驱动装置63:控制装置65:超声波振荡器66:焊球形成装置67:键盘70:半导体芯片(IC芯片)72:引线架74:导线(铜导线)74a:前端部75:无空气焊球(FAB)110:气体排出装置111:第1气体排出导管111a:缺口部120:第2气体排出导管120a:缺口部130:位置调整单元当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3 
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