线张力器的制作方法

本发明涉及一种对用于打线(wire bonding)的线(wire)赋予张力(tension)的线张力器(wire tensioner)，尤其涉及其结构的改良。

背景技术：

自从前以来，已知有一种利用金属制的线将半导体芯片(semiconductor chip)的电极与基板的电极之间连接的打线装置。在打线装置中，有使用线张力器的例子，所述线张力器在打线中对线赋予规定的张力。

在专利文献1中记载有如下线张力器：设置于作为接合工具(bonding tool)的毛细管(capillary)与对毛细管供给线的线轴(wire spool)之间，且对线赋予后张力(back tension)。在线张力器形成有供线自线轴侧通向毛细管侧的线通路。线通路具有流入口与排出口，所述流入口供压缩流体流入，所述排出口设置于较流入口靠线轴侧，且排出线通路内的压缩流体。通过在线通路内自流入口朝向排出口的压缩流体，而将线向线轴侧拉伸。即，通过在线通路内流动的压缩流体的流体阻力，对线赋予后张力。另外，在线通路中，在较流入口靠毛细管侧、及较排出口靠线轴侧分别设置缩流部，所述缩流部的直径较流入口与排出口间小。由于缩流部抑制压缩流体的通过，故而在线通路内形成自流入口朝向排出口的压缩流体的流路。

在专利文献2中记载有如下线张力器，即，对线在朝向线轴的方向上赋予一定的张力。在线张力器连接空气供给源与真空供给源，所述空气供给源供给压缩空气，所述真空供给源通过抽真空而使真空抽吸力发挥作用。线张力器构成为将自空气供给源供给至线通路的压缩空气自线轴侧的排气口排出，通过利用所述构成产生的自线通路的下方流向上方的流体阻力，对线赋予一定的张力。另外，线张力器构成为通过作用于线通路的真空抽吸力使自线通路的毛细管侧端部抽吸的外部气体通过线通路而流入真空供给源，通过利用所述构成产生的自线通路的下方流向上方的流体阻力，对线赋予一定的张力。

在专利文献3中记载有一种线洗净导向器，所述线洗净导向器被供给等离子体(plasma)用气体，而将通过线洗净导向器的线洗净。线洗净导向器在线轴侧具有大孔径的导向孔，在毛细管侧具有孔径较所述导向孔小的导向孔，与连接于这些导向孔之间的气体供给喷嘴(nozzle)。自气体供给喷嘴供给的等离子体用气体朝向孔径大的线轴侧的导向孔流动，通过所述流动对线赋予张力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2006/0091181号说明书

专利文献2：日本专利特开2002-83837号公报

专利文献2：日本专利第4700633号公报

技术实现要素：

[发明所要解决的问题]

在专利文献1中所记载的线张力器的线通路中，如上所述那样，直径小于流入口与排出口间的缩流部设置于较排出口靠线轴侧。通过所述构成，缩流部抑制自排出口朝向上侧的压缩气体的流动，因此，线通路内的压缩气体被积极地自排出口排出。其结果，自线通路的上端部排出的压缩气体的流量减少，因此，抑制因自线通路的上端部排出的压缩气体的喷流而导致线张力器上侧的线摇晃。然而，在专利文献1中所记载的线张力器中，由于自线通路的下端部排出的压缩气体的流量未被充分地抑制，故而存在如下问题：因自线通路的下端部排出的压缩气体的喷流而导致线张力器下侧的线摇晃。

另外，通常，在打线装置中，包含未示出的超声波焊头(ultrasonic horn)的接合臂(bonding arm)具有因热的经时变化而伸缩的特性。存在如下问题：若自线通路的下端部排出的压缩气体的喷流对具有此种特性的接合臂造成影响，则所述喷流会成为干扰而难以进行接合臂与照相机偏移(camera offset)的准确的修正控制。

为了解决所述问题，考虑如所述专利文献2中所记载的线张力器那样，构成为通过真空抽吸力而自线通路的下端部的孔吸入外部气体。然而，在所述构成中，除需要压缩气体源以外，还需要真空供给源，结构会复杂化。

本发明的目的在于提供一种能以简易的结构抑制对接合工具侧的影响的线张力器。

[解决问题的技术手段]

本发明是一种用于打线装置的线张力器，所述线张力器的特征在于包括：本体部；压缩气体供给路径；连接埠(port)，连接本体部与压缩气体供给路径；筒部，供压缩气体流动，所述压缩气体通过连接埠自压缩气体供给路径被供给；以及线通路，设置于筒部，且形成有通路，所述通路供线自线轴侧通向接合工具侧；且线通路包括：流入口，供压缩气体流入；第1排出口，设置于较流入口靠线轴侧，且将所述线通路内的压缩气体向大气排出；第1缩流部，设置于较流入口靠线轴侧，使线通路内的面积变窄而缩小流向线轴侧的压缩气体流；第2缩流部，设置于较流入口靠接合工具侧，使线通路内的面积变窄而缩小流向接合工具侧的压缩气体流；及第2排出口，设置于较第2缩流部靠接合工具侧，且将线通路内的压缩气体向大气排出。

另外，优选为包括第3缩流部，所述第3缩流部设置于较第2缩流部靠接合工具侧，使线通路内的面积变窄而缩小流向接合工具侧的压缩气体流。

另外，优选为第2缩流部与第3缩流部之间的线通路内的面积大于这些缩流部的面积。

另外，优选为线张力器设置于接合工具与对接合工具供给线的线轴之间。

另外，优选为线张力器设置于抗氧化单元的上方，所述抗氧化单元防止在接合工具的前端附近形成的无空气焊球(free air ball)表面的氧化。

另外，优选为第1缩流部的面积小于第1排出口的面积。

另外，优选为第3缩流部的面积小于第2排出口的面积。

[发明的效果]

根据本发明的线张力器，能以简易的结构抑制对接合工具侧的影响。

附图说明

图1是表示本实施方式的打线装置的构成的图。

图2是本实施方式的线张力器的剖面图。

图3是表示线张力器内的压缩气体的流动的图。

图4是现有技术的线张力器的剖面图。

图5是对本实施方式的线张力器与现有技术的线张力器的向下喷出流量进行比较的图。

具体实施方式

以下，使用图对本发明的线张力器的实施方式进行说明。

首先，使用图1对使用线张力器的打线装置10进行说明。图1是表示本实施方式的打线装置10的构成的图。

打线装置10包括：基座(base)12，作为基体部；XY平台14，安装于基座12上，且其上表面沿XY方向移动；接合头16，安装于XY平台14的上表面上；以及接合臂18，通过设置于接合头16内部的Z方向驱动机构使安装于前端的作为接合工具的毛细管20沿Z方向移动。即，接合头16通过XY平台14与安装于内部的Z方向驱动机构使接合臂18沿Z方向移动，由此可使毛细管20在XYZ方向上移动。

另外，在打线装置10的基座12上安装有接合平台(bonding stage)26，所述接合平台26对基板22进行抽吸固定，所述基板22安装有进行打线的半导体晶粒(semiconductor die)24。此外，图1中，打线装置10的上下方向为Z方向，自接合平台26朝向接合头16的方向为Y方向，与YZ面垂直的方向为X方向。

在固定于基座12的上部框架12a安装有线轴30与空气导向器(air guide)32，所述线轴30对毛细管20供给线28，所述空气导向器32使自线轴30抽出的线28的传送方向转换为Z方向。

另外，打线装置10包括抗氧化单元34，所述抗氧化单元34将自延伸出至毛细管20的前端的线尾(wire tail)28a形成无空气焊球(未图示)的区域保持为抗氧化气体环境，而防止无空气焊球表面的氧化。抗氧化单元34构成为安装于接合头16，并成为一体地沿XY方向移动。

另外，在毛细管20与空气导向器32之间设置对线28赋予张力的线张力器36。如图1所示，线28以在Z方向上贯通的方式插通至线张力器36。

在线张力器36中形成线通路38，所述线通路38供线28通向Z方向。在线张力器36连接压缩气体供给路径40，所述压缩气体供给路径40自压缩气体源(未图示)将压缩气体、例如压缩空气供给至线通路38。

使用图2、图3对线张力器36的构成进行说明。图2是本实施方式的线张力器36的剖面图，图3是表示线张力器36内的压缩气体的流动的图。此外，在图2、图3中，线张力器36的上下方向为Z方向，虽未图示，但线轴30与空气导向器32位于线张力器36的上侧，作为接合工具的毛细管20与抗氧化单元34位于线张力器36的下侧。由此，将线轴30及空气导向器32侧仅记载为上侧，将较线张力器36靠毛细管20及抗氧化单元34侧仅记载为下侧。

线通路38包括：流入口42，供压缩气体流入；第1排出口44，设置于较流入口42靠上侧，将线通路38内的压缩气体向大气排出；第1缩流部46，设置于较流入口42靠上侧，且使流向上侧的压缩气体流缩小；以及第2缩流部48，设置于较流入口42靠下侧，且使流向下侧的压缩气体流缩小。

通过第2缩流部48抑制自流入口42朝向下侧的压缩气体的流动，因此，自流入口42流入的压缩气体在线通路38内朝向上侧流动。通过所述朝向上侧流动的压缩流体的流体阻力对线28赋予向上侧拉伸的张力。

另外，通过第1缩流部46抑制自第1排出口44朝向上侧的压缩气体的流动，因此，线通路38内的压缩气体被积极地自第1排出口44向大气排出。其结果，自线通路38的上端部38a排出的压缩气体的流量减少，因此，可抑制因自线通路38的上端部38a排出的压缩气体的喷流而导致线张力器36上侧的线28摇晃。

而且，本实施方式的线通路38包括：第2排出口50，设置于较第2缩流部48靠下侧，将线通路38内的压缩气体向大气排出；以及第3缩流部52，设置于较第2缩流部48靠下侧，且使流向下侧的压缩气体流缩小。

通过第3缩流部52而抑制自第2排出口50朝向下侧的压缩气体的流动，因此，通过第2缩流部48的压缩气体被积极地自第2排出口50向大气排出。其结果，自线通路38的下端部38b排出的压缩气体的流量急遽减少，因此，可抑制因自线通路38的下端部38b排出的压缩气体的喷流而导致线张力器36下侧的线28摇晃。进而，通过使来自线通路38的下端部38b的压缩气体的喷流急遽减少，可大幅地减轻对设置于线张力器36的下侧的抗氧化单元34内所产生的抗氧化气体环境的影响。即，可大幅地减轻因压缩气体的喷流导致的无空气焊球区域的抗氧化气体环境的混乱，从而可在抗氧化单元34内切实地抑制线28表面的氧化。

其次，对线张力器36的具体构成进行说明。线张力器36具有本体部41，在本体部41，自上侧朝向下侧依序并排地设置扩散器(diffuser)部54、第1喷嘴部56、筒部58、第2喷嘴部60、及第3喷嘴部62。在这些构件中分别形成可供线28贯通的通孔，这些通孔相连而构成线通路38。

扩散器部54中的线通路38以自下侧朝向上侧、即上部端38a面积逐渐变大的方式形成。所谓线通路38的面积是与Z方向正交的平面上的截面积，线通路38的面积与线通路38的内径中的半径的平方成正比例关系。如此，由于朝向上端部38a而线通路38的面积逐渐变大，因此，流经此处的压缩气体的速度下降。其结果，自上端部38a排出的压缩气体的喷流减弱，从而可抑制线张力器36上侧的线28摇晃。

在第1喷嘴部56中的线通路38形成第1缩流部46，所述第1缩流部46较第1排出口44的截面积窄。第1缩流部46成为阻力而抑制自筒部58朝向扩散器部54的压缩气体的流动。

在筒部58与第1喷嘴部56之间设置第1排出口44，在筒部58与第2喷嘴部60之间设置流入口42。第1排出口44向大气开放，流入口42以与本体部41连通的方式形成。本体部41与压缩气体供给路径40通过连接埠64而连接。压缩气体供给路径40的压缩气体自流入口42被供给至筒部58内的线通路38。而且，线通路38的压缩气体在筒部58内朝向上侧流动，因此，通过其流体阻力对线28赋予后张力。

在第2喷嘴部60中的线通路38形成第2缩流部48，所述第2缩流部48较筒部58的线通路38的面积窄。第2缩流部48成为阻力而抑制自筒部58朝向第3喷嘴部62的压缩气体的流动。

在第2喷嘴部60与第3喷嘴部62之间设置第2排出口50。第2排出口50向大气开放。在第3喷嘴部62中的线通路38形成第3缩流部52，所述第3缩流部52较第2排出口50的截面积窄。第3缩流部52成为阻力而抑制自下端部38b排出的压缩气体的流动。而且，优选为第2缩流部48与第3缩流部52之间的线通路38内的截面积大于这些缩流部48、缩流部52的截面积。通过所述构成，自设置于这些缩流部48、缩流部52之间的第2排出口50积极地排出压缩气体，因此，通过第3缩流部52且自下侧端38b排出的压缩气体的流量大幅地下降。

图3以箭头表示线张力器36内的压缩气体的流动。自压缩气体供给路径40供给的压缩气体自流入口42流入至线通路38。由于第2缩流部48位于流入口42的下侧而抑制通过流量，因此，大部分压缩气体在筒部58内朝向上侧流动。通过所述流向上侧的气体流而对线28(图2所示)赋予张力。

而且，第1排出口44位于筒部58的上端，第1缩流部46位于所述第1排出口44的上侧而抑制通过流量，因此，筒部58内的大部分压缩气体自第1排出口44向大气排出。此外，在本实施方式中，虽图示为第1排出口44设置于较第1缩流部46靠下游，但第1排出口44的高度方向的位置也可设置于较第1缩流部46靠上侧。

通过第1缩流部46的压缩气体自扩散器部54使流速下降并且自上端部38a向大气释放。由于来自上端部38a的压缩气体的喷流减弱，故而可抑制因所述喷流导致线张力器36上侧的线28摆动。

另一方面，通过第2缩流部48的大部分压缩气体自第2排出口50向大气排出。具体而言，第2排出口50位于第2缩流部48的下端，第3缩流部52位于所述第2排出口50的下侧，而抑制通过流量，因此，通过第2缩流部48的压缩气体被积极地自第2排出口50向大气排出。而且，通过第3缩流部50的少量压缩气体自下端部38b向大气排出。此外，在本实施方式中，虽图示为第2排出口50设置于第2缩流部48与第3缩流部52之间，但第2排出口50的高度方向的位置也可设置于较第3缩流部52靠下侧。进而，在本实施方式中，如图2所示那样示出为第1排出口44及第2排出口50向纸面左方向排出气体，但只要相对于线通路38的长度方向的中心轴为放射方向，则也可配置于任意方向。

其次，使用图4、图5对本实施方式的线张力器36、与现有技术的线张力器136的向下喷出流量进行说明。图4是现有技术的线张力器36的剖面图，图5是对本实施方式的线张力器36与现有技术的线张力器136的向下喷出流量进行比较的图。此处，在图4中，对与本实施方式的线张力器36相同的构成标注相同符号，并省略这些构成的详细说明。而且，图4的现有技术的线张力器136不具有构成本实施方式的线张力器36的线通路38的第1排出口44、第1缩流部48、第2排出口50及第3缩流部52。

图5是分别表示使规定流量的压缩空气流入时的本实施方式的线张力器36及现有技术的线张力器136中的下方向的喷出量的图。如所述图所示，在一定的流入流量时，本实施方式的线张力器36的下方向的喷出量远小于现有技术的线张力器136的下方向的喷出量。具体而言，在压缩空气的流入流量为5升/min的条件的情况下，可将本实施方式的线张力器36的下方向的喷出量设为现有技术的线张力器136的喷出量的约5％以下。

通过所述构成，可抑制因所述喷流导致线张力器36下侧的线28摆动。另外，通过使流向下侧的喷流减少，可实现抗氧化单元34内的氧化气体环境的稳定性的提高。进而，也抑制因喷流导致的毛细管20的冷却化，因此，因其温度变化所导致的接合臂18的伸缩也减少，结果，可实现打线接合中的位置精度的提高。

本发明并不限定于以上说明的实施方式，也包含通过权利要求的范围而限定的、不脱离本发明的技术范围与本质的所有改变和修改。

[符号的说明]

10：打线装置

12：基座

14：XY平台

16：接合头

18：接合臂

20：毛细管

22：基板

24：半导体晶粒

26：接合平台

28：线

30：线轴

32：空气导向器

34：抗氧化单元

36、136：线张力器

38：线通路

40：压缩气体供给路径

41：本体部

42：流入口

44：第1排出口

46：第1缩流部

48：第2缩流部

50：第2排出部

52：第3缩流部

54：扩散器部

56：第1喷嘴部

58：筒部

60：第2喷嘴部

62：第3喷嘴部

64：连接埠