打线接合装置的制作方法

本发明涉及一种打线接合装置。

背景技术：

当将打线接合于半导体芯片的电极时，进行球焊(ballbonding)。在球焊中，首先使自毛细管前端突出的打线的前端熔融。通过所述熔融而形成无空气球(freeairball)。继而，将无空气球按压于电极。无空气球是熔融金属，因此比较容易氧化。无空气球的氧化可能成为与电极的连接不良的原因。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-294975号公报

专利文献2：美国专利申请公开第2007/0251980号说明书

技术实现要素：

发明所要解决的问题

例如，在专利文献1、专利文献2中公开有抑制无空气球的氧化的技术。所述技术中，朝形成无空气球的接合点区域的附近提供气体。当通过提供气体来抑制无空气球的氧化时，理想的是通过尽可能物理式地包围接合点区域来使气体滞留。另一方面，若就作业性的观点而言，则理想的是在进行零件更换等作业的区域中不配置实体的构成零件，而确保作业空间。因此，良好的接合质量的确保与作业性的提升相互冲突。其结果，期望一种可使接合质量的确保与作业性的提升并存的技术。

本发明提供一种可使良好的接合质量的确保与作业性的提升并存的打线接合装置。

解决问题的技术手段

本发明的一方式是将打线接合于半导体芯片上所设置的电极的打线接合装置，其包括将打线接合于电极上的毛细管、及在毛细管的周围形成惰性气体区域的腔室，且腔室具有第一腔室部、与第一腔室部不同体的第二腔室部、及使第一腔室部及第二腔室部的至少一者相对于毛细管相对地移动的可动部，可动部将由第一腔室部及第二腔室部来包围毛细管的周围的第一形态、与通过使第一腔室部及第二腔室部的至少一者移动来使毛细管的周围的一部分开放的第二形态相互切换，且第一腔室部及第二腔室部的至少一者包含用以形成惰性气体区域的气体供给部。

根据所述装置，可动部使第一腔室部及第二腔室部的至少一者移动。其结果，自第二形态切换成第一形态。第一形态是由第一腔室部及第二腔室部来包围毛细管的周围。因此，容易使惰性气体滞留于毛细管的周围。其结果，可抑制无空气球的氧化。而且，可动部使第一腔室部及第二腔室部的至少一者朝相反的方向移动。其结果，自第一形态切换成第二形态。第二形态使毛细管的周围的一部分开放。其结果，可确保作业空间。因此，根据所述装置，可提升作业性。由此，打线接合装置可使良好的接合质量的确保与打线接合的作业性的提升并存。

发明的效果

根据本发明，提供一种可使良好的接合质量的确保与作业性的提升并存的打线接合装置。

附图说明

图1是表示本实施方式的打线接合装置的第一形态的立体图。

图2是将可动臂分解来表示的立体图。

图3是表示左腔室区块及右腔室区块的平面图。

图4是表示左腔室区块及右腔室区块的正面图。

图5是表示惰性气体区域的立体图。

图6是表示打线接合装置的第二形态的立体图。

图7是表示打线接合装置的第二形态的侧面图。

具体实施方式

以下，一面参照随附附图一面对用以实施本发明的方法进行详细说明。在附图的说明中对同一个组件标注同一个符号，并省略重复的说明。

图1中所示的打线接合装置1将打线接合于半导体芯片或基板的电极。打线接合装置1具有基座单元2(基体部)、毛细管单元3、及腔室单元4。再者，打线接合装置1具有框体、控制装置及进给器等其它构成组件，但在以下的说明及附图中省略这些构成组件。

打线接合装置1以自毛细管单元3略微突出的方式保持打线。在所述保持状态中，在所突出的打线的前端形成无空气球(freeairball)。继而，打线接合装置1进行球焊。具体而言，利用毛细管单元3来将无空气球挤压于半导体芯片的电极。通过所述动作而将打线接合于电极。

此处，当进行球焊时，如上所述，在打线的前端形成无空气球。所述无空气球例如为经熔融的铜。因此，无空气球容易氧化。因此，打线接合装置1采用如图1中所示的封闭形态(第一形态)，换言之，封闭形态的打线接合装置1形成惰性气体区域s1。惰性气体区域s1是利用腔室单元4来抑制无空气球的氧化的区域。腔室单元4朝配置无空气球的区域吹送惰性气体(例如氮气)来形成惰性气体区域s1(参照图1及图6)。进而，腔室单元4物理式地包围被吹送所述惰性气体的区域。因此，惰性气体留在经包围的区域中。其结果，可维持良好的惰性气体区域s1。

以下，对打线接合装置1的具体的构成进行说明。在打线接合装置1的说明时，为了便于说明，使用上下方向d1(规定的方向)、前后方向d2(第一方向)及左右方向d3(第二方向)。这些方向是自操作打线接合装置1的作业者观察的相对的方向。例如，上下方向d1也可称为沿着垂直方向的方向或后述的毛细管6的延伸方向。前后方向d2是自打线接合装置1朝向作业者的方向，将作业者侧为“前”且将装置侧为“后”。左右方向d3也可称为与上下方向d1及前后方向d2分别正交的方向。另外，此处所述的“右”及“左”是为了便于说明的“右”及“左”。“右”及“左”与自站在打线接合装置1的正面的作业者观察时的“右”及“左”一致。

基座单元2是支撑毛细管单元3与腔室单元4的基体。在打线接合装置1正在运转的期间内，基座单元2维持事先决定的位置。相对于所述基座单元2，将毛细管单元3及腔室单元4设置成可移动。例如，毛细管单元3在上下方向d1上往返移动。

毛细管单元3具有毛细管6与毛细管臂7。毛细管6将打线接合于半导体芯片的电极。毛细管6是沿着上下方向d1进行延伸的圆筒状的构件。毛细管6的上端可装卸地保持于毛细管臂7。毛细管6具有自上端侧朝下端侧延长的贯穿孔，在毛细管6的下端设置开口。将打线插通于所述贯穿孔。毛细管6利用未图示的构成来将保持打线的状态与松开打线的状态相互切换。毛细管臂7将毛细管6与基座单元2连结。毛细管臂7是在前后方向d2上延长的悬臂梁。毛细管臂7的后端可沿着上下方向d1往返移动地连结于基座单元2。毛细管臂7的前端可装卸地保持毛细管6的上端。

腔室单元4具有左腔室单元4l与右腔室单元4r。左腔室单元4l及右腔室单元4r的一者可相对于另一者相对地移动。具体而言，左腔室单元4l相对于基座单元2得到固定。即，左腔室单元4l不进行任何移动。另一方面，右腔室单元4r可相对于基座单元2相对地移动。换言之，右腔室单元4r可相对于固定在基座单元2的左腔室单元4l相对地移动。

左腔室单元4l具有左臂8l、左气体供给部9l(第二供给部)、及左腔室区块11l(第二腔室部)。左臂8l的基端侧相对于基座单元2得到固定。在左臂8l的前端侧固定左腔室区块11l。

右腔室单元4r具有右臂8r、右气体供给部9r(第一供给部)、及右腔室区块11r(第一腔室部)。在本实施方式中，左腔室区块11l及右腔室区块11r构成腔室11。因此，左腔室区块11l及右腔室区块11r彼此为不同体。另外，左气体供给部9l及右气体供给部9r构成气体供给部9。

右臂8r的基端侧相对于基座单元2得到固定。右腔室区块11r相对于右臂8r的前端侧得到固定。右臂8r具有固定臂12与可动臂13。固定臂12的基端相对于基座单元2得到固定。可动臂13连结于固定臂12。可动臂13呈l字状的形状。可动臂13的基端13a相对于固定臂12可转动地连结。右腔室区块11r相对于可动臂13的前端13b得到固定。即，可动臂13相对于固定臂12转动，由此右腔室区块11r相对于左腔室区块11l相对地移动。

如图2所示，可动臂13利用螺栓14而与固定臂12连结。螺栓14的轴部14a插通于可动臂13的插通孔13h。而且，轴部14a的前端旋入固定臂12的连结孔12a。其结果，可动臂13夹入螺栓14的头部14b与固定臂12之间。轴部14a的直径略小于插通孔13h的内径。因此可使可动臂13相对于螺栓14平滑地转动。所述连结孔12a、插通孔13h及螺栓14构成可动机构15(可动部)。

再者，右腔室单元4r视需要也可具有插销机构17。插销机构17保持可动臂13的位置。具体而言，保持封闭形态(第一形态，参照图1)的右腔室区块11r的位置，并且保持开放形态(第二形态，参照图6)的右腔室区块11r的位置。插销机构17具有第一吸附部18及第二吸附部19。

第一吸附部18具有第一磁铁m1及第二磁铁m2。当打线接合装置1为封闭形态时，第一吸附部18维持右腔室区块11r的位置。即，第一吸附部18相对于固定臂12维持可动臂13的位置。所述维持基于第一磁铁m1与第二磁铁m2之间的吸引力。因此，若对可动臂13施加比吸引力大的反方向的力，则维持右腔室区块11r的位置的状态被解除。

第二吸附部19具有第一磁铁m1及第三磁铁m3。当打线接合装置1为开放形态时，第二吸附部19维持右腔室区块11r的位置。即，第二吸附部19相对于固定臂12维持可动臂13的位置。所述维持基于第一磁铁m1与第三磁铁m3之间的吸引力。因此，若对可动臂13施加比吸引力大的反方向的力，则维持右腔室区块11r的位置的状态被解除。

当打线接合装置1正在运转时，在打线接合装置1中，各种零件机械式地移动。根据第一吸附部18，可抑制右腔室区块11r的位置因由这些零件的移动所引起的振动等而偏离。因此，在打线接合装置1正在运转的期间内，可适宜地维持惰性气体区域s1。

根据第二吸附部19，在作业者更换毛细管6时，可保持右腔室区块11r的位置。例如，即便在作业者误触可动臂13的情况下，也可继续维持右腔室区块11r的位置。

插销机构17也可进而具有第一缓冲部21与第二缓冲部22。

第一缓冲部21在自开放形态朝封闭形态切换时使可动臂13的势头衰减。因此，可抑制可动臂13冲撞固定臂12。具体而言，当自开放形态朝封闭形态切换时，可动臂13在利用第一缓冲部21来减弱势头后，变成由第一吸附部18来保持的状态。同样地，第二缓冲部22在自封闭形态朝开放形态切换时使可动臂13的势头衰减。具体而言，当自封闭形态朝开放形态切换时，可动臂13在利用第二缓冲部22来减弱势头后，变成由第二吸附部19来保持的状态。

第一缓冲部21具有第四磁铁m4与第五磁铁m5。第四磁铁m4配置于固定臂12。第五磁铁m5配置于可动臂13。当设为封闭形态时，第四磁铁m4与第五磁铁m5相互对向。即，第一缓冲部21在朝封闭形态的过渡即将完成之前发挥其功能。第一缓冲部21利用由第四磁铁m4及第五磁铁m5所产生的排斥力来减弱可动臂13的势头。因此，第四磁铁m4及第五磁铁m5的同极的面对向。

第二缓冲部22具有第四磁铁m4与第六磁铁m6。第六磁铁m6配置于固定臂12。当设为开放形态时，第四磁铁m4与第六磁铁m6相互对向。即，第二缓冲部22在朝开放形态的过渡即将完成之前发挥其功能。第四磁铁m4及第六磁铁m6的同极的面对向。

继而，对左腔室区块11l及右腔室区块11r进行详细说明。

如图3所示，左腔室区块11l具有第三包围面p3与左气体供给孔9la。左腔室区块11l配置于毛细管6的左侧。左腔室区块11l的前端11la位于比毛细管臂7的前端面7c更后侧。即，左腔室区块11l部分地包围毛细管臂7的左侧面7a。与所述毛细管臂7的左侧面7a对向的部分为第三包围面p3。第三包围面p3也可称为与左右方向d3正交的面。

如图4所示，腔室板16安装于左腔室区块11l的底面11lb。在腔室板16设置供毛细管6插通的贯穿孔16a。腔室板16自第三包围面p3朝后述的右腔室区块11r延长。腔室板16位于比毛细管臂7位于最下方时的毛细管臂7的底面7d更下方。即，腔室板16覆盖毛细管臂7的底面7d。

再次如图3所示，左气体供给孔9la具有形成于第三包围面p3的排出开口。左气体供给孔9la使自左气体供给管9lb所供给的惰性气体自排出开口喷出。左气体供给孔9la的排出开口的轴线a2与毛细管6的轴线a1交叉。

右腔室区块11r具有第一包围面p1、第二包围面p2、第一右气体供给孔9ra、及第二右气体供给孔9rc。右腔室区块11r配置于毛细管6的右侧。右腔室区块11r自毛细管臂7的右侧面7b横跨至前端面7c来包围毛细管臂7。与所述毛细管臂7的右侧面7b对向的部分为第一包围面p1，与毛细管臂7的前端面7c对向的部分为第二包围面p2。

第一包围面p1也可称为与第三包围面p3对向，并且与左右方向d3正交的面。第二包围面p2也可称为与前后方向d2交叉的面。第二包围面p2包含右包围面p2a与左包围面p2b。右包围面p2a连续至第一包围面p1。左包围面p2b连续至右包围面p2a。右包围面p2a与左包围面p2b之间的角度约为90度，右包围面p2a与左包围面p2b的边界部也可与穿过轴线a1的前后方向d2交叉。因此，右包围面p2a与毛细管臂7的前端面7c的右侧对向。左包围面p2b与毛细管臂7的前端面7c的左侧对向。在左包围面p2b的前端与左腔室区块11l的前端11la之间设置间隙。

第一右气体供给孔9ra具有形成于第二包围面p2的排出开口。第一右气体供给孔9ra自所述排出开口朝毛细管6喷出惰性气体。第一右气体供给孔9ra的排出开口的轴线a3穿过轴线a1。

第二右气体供给孔9rc具有形成于右腔室区块11r的下表面的排出开口。第二右气体供给孔9rc自所述排出开口喷出惰性气体。当俯视第二右气体供给孔9rc的轴线a4时，轴线a4在轴线a1上，与左气体供给孔9la的轴线a2及第一右气体供给孔9ra的轴线a3交叉。

以下，对打线接合装置1的动作进行说明。打线接合装置1可将封闭形态(参照图1)与开放形态(参照图6及图7)相互切换。当进行打线接合时，将打线接合装置1设为封闭形态。另一方面，当作业者对打线接合装置1进行某些操作时，将打线接合装置1设为开放形态。所述操作可包含检查作业或维护作业。例如作为所述操作的示例，可列举更换毛细管6的作业等。所述切换例如也可通过作业者以手动使可动臂13移动来进行。

在封闭形态与开放形态中，右腔室区块11r的位置相互不同。另一方面，在封闭形态与开放形态中，左腔室区块11l的位置相互相同。进而，在封闭形态与开放形态中，毛细管6的位置不限。

如图5所示，当将打线接合装置1设为封闭形态时，形成惰性气体区域s1。即，所谓封闭形态，也可称为用以形成惰性气体区域s1的形态。若就其功能来说明，则惰性气体区域s1是抑制无空气球的氧化的区域。另外，若就其结构来说明，则惰性气体区域s1是至少被左腔室区块11l与右腔室区块11r包围的区域。

具体而言，惰性气体区域s1是被第三包围面p3、腔室板16、第一包围面p1、右包围面p2a、及左包围面p2b包围的空间。即，惰性气体区域s1是五个面所围成的区域。将用以如所述那样包围毛细管6的周围的右腔室区块11r的位置称为第一位置。因此，当右腔室区块11r位于第一位置上时，右腔室区块11r的一部分(第一包围面p1的一部分及第二包围面p2)位于比毛细管6更前侧。进而，当形成无空气球时，毛细管臂7配置于无空气球的上方(参照图4)。因此，若加上毛细管臂7的底面7d，则惰性气体区域s1也可称为六个面所围成的区域。

根据此种封闭形态，可将惰性气体封入被第三包围面p3、腔室板16、第一包围面p1、右包围面p2a、左包围面p2b、及毛细管臂7的底面7d包围的区域。因此，可使惰性气体留在惰性气体区域s1，因此可适宜地抑制无空气球的氧化。

如图6及图7所示，当将打线接合装置1设为开放形态时，形成作业空间s2。即，若就其功能来说明，则开放形态为用以形成作业空间s2的形态。即，当为开放形态时，在作业者与毛细管臂7的前端之间形成未由实体的零件遮挡的区域(即作业空间s2)。若就其结构来说明，则开放形态是使右腔室区块11r自毛细管臂7分离的形态。所述分离的位置为右腔室区块11r的第二位置。

更具体地说明各轴线方向上的右腔室区块11r的位置。首先，在上下方向d1上，右腔室区块11r位于比毛细管臂7的前端及毛细管6更上方。继而，在前后方向d2上，右腔室区块11r位于比毛细管臂7的前端及毛细管6更后侧。所述位置为毛细管臂7的前端及毛细管6与基座单元2之间。进而，在左右方向d3上，右腔室区块11r朝比毛细管臂7的前端及毛细管6更右侧分离。

当自封闭形态切换成开放形态时，右腔室区块11r相对于毛细管臂7的前端，朝右斜后移动。使所述右腔室区块11r自毛细管臂7分离的构成通过可动机构15来实现。可动机构15的螺栓14的轴线ar相对于前后方向d2正交，且相对于上下方向d1及左右方向d3分别倾斜。例如，螺栓14的轴线ar相对于左右方向d3倾斜45度。另外，轴线ar配置在毛细管6与基座单元2之间。

第二位置中，使毛细管臂7的右侧面7b与前端面7c开放。即，作业者可自正面目视毛细管臂7的前端面7c侧。进而，作业者可自毛细管臂7的右侧面7b侧进入，而进行毛细管6的更换作业。此时，右腔室区块11r位于比毛细管臂7的前端面7c更上方。其结果，作业者可相对于毛细管臂7的右侧面7b，自右向左进入。因此，可进一步提升作业性。

根据本实施方式的打线接合装置1，可动机构15使左腔室区块11l移动，由此自开放形态切换成封闭形态。在封闭形态中，毛细管6的周围由左腔室区块11l及右腔室区块11r包围。因此，可使惰性气体滞留于毛细管6的周围。其结果，可抑制无空气球的氧化。而且，可动机构15使左腔室区块11l朝相反的方向移动，由此自封闭形态切换成开放形态。开放形态使毛细管6的周围的一部分开放。其结果，可确保作业空间s2。因此，可提升打线接合的作业性。由此，打线接合装置1可使良好的接合质量的确保与作业性的提升并存。

打线接合装置1具有毛细管6、左腔室区块11l及支撑左腔室区块11l的基座单元2。毛细管6相对于基座单元2，沿着上下方向d1往返移动。左腔室区块11l相对于基座单元2得到固定。右腔室区块11r利用可动机构15而以自毛细管6分离的方式移动。根据所述构成，无需改变左腔室区块11l的位置。因此，可一面使良好的接合质量的确保与打线接合的作业性的提升并存，一面使打线接合装置1的构成变得更简易。

气体供给部9包含设置于左腔室区块11l的左气体供给部9l、及设置于左腔室区块11l的右气体供给部9r。根据所述构成，可在毛细管6的周围形成良好的惰性气体区域s1。

毛细管6安装于毛细管臂7的前端部，毛细管臂7的前端部在与毛细管6的前后方向d2正交的左右方向d3上延长。左腔室区块11l具有与左右方向d3交叉的第三包围面p3，所述左右方向d3与上下方向d1及前后方向d2正交。右腔室区块11r也可具有隔着毛细管6与第三包围面p3对向的第一包围面p1、及与前后方向d2交叉的第二包围面p2。

右腔室区块11r具有第一包围面p1与第二包围面p2。即，在封闭形态中，右腔室区块11r比具有第三包围面p3的左腔室区块11l更宽广地包围毛细管6的周围。而且，在开放形态中，右腔室区块11r配置于远离毛细管6的位置上。于是，在毛细管6的周围，由第一包围面p1与第二包围面p2包围的区域开放。因此，在毛细管6的周围，比较宽广的范围开放。其结果，可确保宽广的作业空间s2。由此，可进一步提升打线接合的作业性。

右腔室区块11r可利用可动机构15而将形成封闭形态的第一位置与形成开放形态的第二位置相互切换。第二位置位于比毛细管6更后侧。根据所述构成，开放形态的右腔室区块11r配置于远离毛细管6的位置上。因此，可确保宽广的作业空间s2。其结果，可进一步提升打线接合的作业性。

第二位置位于比毛细管6更上方。根据所述构成，开放形态的右腔室区块11r配置于进一步远离毛细管6的位置上。因此，可确保宽广的作业空间s2。其结果，可进一步提升打线接合的作业性。

以上，根据其实施方式对本发明进行了详细说明。但是，本发明并不限定于所述实施方式。本发明可在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。

在所述实施方式中，设为将左腔室区块11l固定、且使右腔室区块11r可移动的构成。例如，也可设为除右腔室区块11r以外，进而使左腔室区块11l可移动的构成。

在所述实施方式中，在左腔室区块11l及右腔室区块11r这两者设置有气体供给部9。例如，也可仅在左腔室区块11l及右腔室区块11r的任一者设置气体供给部9。

在所述实施方式中，相对于毛细管6，将右腔室区块11r的第二位置设为右斜上方且毛细管6的后方。右腔室区块11r的第二位置只要是可使毛细管6及毛细管臂7的前端的一部分开放的位置，则并不限定于所述配置。

符号的说明

1：打线接合装置

2：基座单元

3：毛细管单元

4：腔室单元

4l：左腔室单元

4r：右腔室单元

6：毛细管

7：毛细管臂

7a：左侧面

7d：底面

7b：右侧面

7c：前端面

8l：左臂

8r：右臂

9：气体供给部

9l：左气体供给部

9la：左气体供给孔

9lb：左气体供给管

9r：右气体供给部

9ra：第一右气体供给孔

9rc：第二右气体供给孔

11：腔室

11l：左腔室区块

11la：前端

11lb：底面

11r：右腔室区块

12：固定臂

12a：连结孔

13：可动臂

13a：基端

13b：前端

13h：插通孔

14：螺栓

14a：轴部

14b：头部

15：可动机构

16a：贯穿孔

17：插销机构

18：第一吸附部

19：第二吸附部

21：第一缓冲部

22：第二缓冲部

a1～a4、ar：轴线

d1：上下方向

d2：前后方向

d3：左右方向

m1～m6：第一磁铁～第六磁铁

p1：第一包围面

p2：第二包围面

p3：第三包围面

p2a：右包围面

p2b：左包围面

s1：惰性气体区域

s2：作业空间