專利名稱：工件夾具及引線接合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工件夾具及使用該工件夾具的引線接合(wire bonding)裝 置，尤其涉及即使減少氧化抑制氣體的使用量，也能夠充分抑制接合區(qū)域 的氧化的工件夾具及引線接合裝置。
背景技術(shù)：
圖5是表示以往的引線接合裝置的工件夾具的剖視圖。該工件夾具在 接合對象物為裸銅焊絲引線框的情況下或在接合引線為銅的情況下具有 防止銅的氧化的機構(gòu)。該機構(gòu)向與接合區(qū)域相通的開口 17導入氮氣等惰 性氣體。
保持沖模18的引線框12的形態(tài)的半導體設(shè)備被配置于引線接合裝置 的平臺或上部板29。上部板29具有用于提高引線框12的溫度的加熱機構(gòu)。 窗口夾具16用于在上部板29上固定引線框12。窗口夾具16的開口 17 配置于引線框12上，以向利用引線接合作業(yè)的接合區(qū)域賦予通道。艮口， 包含沖模18和引線框12的一部分的接合區(qū)域通過開口 17而露出。
窗口夾具16具有與開口 17接合的腔室22。罩20配置于窗口夾具16 的上表面，來覆蓋腔室22，而限制腔室暴露于含有氧的大氣中。另外，窗 口夾具16的內(nèi)側(cè)具有將氮氣朝向腔室22轉(zhuǎn)換方向的導管24。導管24配 置為在氮氣通過腔室22后，被送至開口 17。氮氣從窗口夾具16的氣體入 口 26導入。氣體入口 26、腔室22、及開口 17相互流通連通。在該結(jié)構(gòu) 中，與從導管24導入腔室22的氮氣的壓力相比，為了降低從腔室22導 入開口17的氮氣的壓力，腔室22具有比導管24大的截面積。
在窗口夾具16與上部板29或平臺之間的窗口夾具16的底面還具有 中空空間28?？臻g28發(fā)揮從氣體入口26接受氮氣，并經(jīng)由導管24使氮 氣向腔室22通過的作用。進而，空間28為了保護引線框12不被氧化， 而向引線框12分配氮氣。在遠離接合區(qū)域17的空間28的端部，大氣直接與空間28相通(例如，參照專利文獻l)。
專利文獻l: US2005/0161488 (圖4)
如上所述，以往的工件夾具中的氮氣的流動如下所述。從氣體入口 26 導入的氮氣向中空空間28 —次排出，從該中空空間28通過導管24進入 腔室22，在該腔室22降低流速，向作為接合區(qū)域的開口 17流動。這樣， 使氮氣從氣體入口 26流入，從而防止外部氣體混入接合區(qū)域的情況。由 此，在中空空間28中防止引線框12的氧化，在開口 17中防止接合區(qū)域 的氧化。
然而，在上述以往的工件夾具中，從氣體入口 26導入的氮氣向中空 空間28—次排出，并從該中空空間28通過導管24導入腔室22，因此， 雖然防止了接合區(qū)域的氧化，卻無法將充分的量的氮氣導入腔室22。艮口， 中空空間28的端部與大氣相連，因此，流入中空空間28的氮氣的大部分 從端部向大氣排出，導致通過導管24導入腔室22的氮氣的量變得不充分。 其結(jié)果是，不能充分抑制接合區(qū)域的氧化。
另外，在中空空間28中，使向引線框12 —次噴射的氮氣流向?qū)Ч?4、 腔室22及開口17，以用于防止接合區(qū)域的氧化，因此，氮氣的使用量變 多，導致接合成本增加。另外，在上述以往的工件夾具中，即使氮氣的使 用量很多，也不能充分地抑制接合區(qū)域的氧化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮如上所述的情況而做成的，其目的在于提供一種即使減 少氧化抑制氣體的使用量，也能夠充分地抑制接合區(qū)域的氧化的工件夾具 及引線接合裝置。
為了解決所述問題，本發(fā)明提供一種工件夾具，其用于引線接合裝置， 所述工件夾具的特征在于，具備.-
內(nèi)部中空部，其在工件的接合區(qū)域進行接合時，形成氧化抑制氣體的 氣氛；
下部開口部，其設(shè)置于所述內(nèi)部中空部的下方，以用于向所述內(nèi)部中 空部放入所述接合區(qū)域；
上部開口部，其設(shè)置于所述內(nèi)部中空部的上方，使所述接合區(qū)域露出;腔室，其覆蓋所述內(nèi)部中空部，且具有比所述上部開口部的開口面積 廣的面積；
氣體導入口，其設(shè)置于所述腔室，而向所述腔室導入所述氧化抑制氣
體；
孑L，其與所述腔室的下方連接，將從所述氣體導入口導入的所述氧化 抑制氣體向所述工件的接合區(qū)域以外的部分噴射。
根據(jù)上述工件夾具，在進行引線接合時，從工件夾具的氣體導入口通 過腔室、內(nèi)部中空部，使氧化抑制氣體流向上部開口部，而將接合區(qū)域形 成為氧化抑制氣體的氣氛。由此，即使減少氧化抑制氣體的使用量，也能 夠充分地抑制接合區(qū)域的氧化。
另外，優(yōu)選在本發(fā)明的工件夾具中，在所述工件的接合區(qū)域進行接合 時，所述氧化抑制氣體從所述氣體導入口導入所述腔室，并從所述腔室流 向所述內(nèi)部中空部，并且從所述腔室通過所述孔，向所述接合區(qū)域以外的 部分噴射，并從所述內(nèi)部中空部通過所述上部開口部向外部排出。
另外，優(yōu)選在本發(fā)明的工件夾具中，所述孔配置于所述內(nèi)部中空部的 周圍。
另外，優(yōu)選在本發(fā)明的工件夾具中，所述氣體導入口位于距離所述上 部開口部最遠的一側(cè)。
本發(fā)明的引線接合裝置，其在工件的接合區(qū)域進行引線接合，所述引 線接合裝置的特征在于，具備
載物臺，其載置所述工件；
工件夾具，其將所述工件固定于所述載物臺上；
接合工具，其對所述工件進行接合，
所述工件夾具具有
內(nèi)部中空部，其配置有所述工件的接合區(qū)域；
上部開口部，其設(shè)置于所述內(nèi)部中空部的上方，使所述接合區(qū)域露出； 腔室，其覆蓋所述內(nèi)部中空部，且具有比所述上部開口部的開口面積 廣的面積；
氣體導入口，其設(shè)置于所述腔室，而向所述腔室導入氧化抑制氣體； 孑L，其與所述腔室連接，并位于在所述載物臺上載置的所述工件中的接合區(qū)域以外的部分的上方。
另外，在本發(fā)明的引線接合裝置中，也可以具備設(shè)置在所述孔、和 所述接合區(qū)域以外的部分之間的空間，其中，將所述氧化抑制氣體從所述 氣體導入口向所述腔室導入，從所述腔室流向所述內(nèi)部中空部，并且從所
述腔室通過所述孔流向所述空間，從所述內(nèi)部中空部通過所述上部開口 部，向外部排出的同時，進行接合。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，能夠提供即使減少氧化抑制氣體的使用量， 也能夠充分地抑制接合區(qū)域的氧化的工件夾具及引線接合裝置。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的引線接合裝置的立體圖。 圖2是圖1所示的工件夾具的俯視圖。
圖3是表示利用圖2所示的工件夾具，將工件保持于載物臺上而進行 接合的狀態(tài)的剖視圖。
圖4 (A)是用沿氣體路徑的面截斷圖2所示的工件夾具的剖視圖，圖 4 (B)是表示實施方式的工件夾具的變形例1的剖視圖，圖4 (C)是表 示實施方式的工件夾具的變形例2的剖視圖。
圖5是表示以往的引線接合裝置的工件夾具的剖視圖。
附圖標號說明l一引線接合裝置；2 —接合頭；4一導軌；5 —接合片； 6—引線框；7 —加熱器；8 —接合工具(毛細管)；9一工件夾具；IO—內(nèi) 部中空部；ll一上部開口部；lla—下部開口部；12 —引線框；13 —腔室； 14a 14d—氣體導入口； 15a 15d—氣體路徑；16 —窗口夾具；17_開口； 18 —沖模；19a 19d—氣體入口； 20 —罩；21 —孔；22 —腔室；23 —蓋部；
24 —導管；25 —空間；26 —氣體入口； 27 —接合載物臺；28—中空空間；
29 —上部板
具體實施例方式
以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示本發(fā)明的實施方式的引線接合裝置的立體圖。圖2是圖1 所示的工件夾具的俯視圖。圖3是表示利用圖2所示的工件夾具，將工件保持于載物臺上而進行接合的狀態(tài)的剖視圖，即示出相當于沿圖2所示的
箭頭3 — 3的工件夾具的剖面的部分。圖4 (A)是用沿氣體路徑的面截斷 圖2所示的工件夾具的剖視圖。
如圖1所示，引線接合裝置l具有接合頭2、工件夾具9、導軌4。 在工件夾具9的下方配置有接合載物臺。載置有圖3所示的接合片5的引 線框6為接合對象的工件夾具。該工件連接多個而在導軌4上移動，并使 工件的接合區(qū)域(即，接合片及其周邊的引線部分)位于接合頭2的下方， 而利用接合頭2的接合工具(毛細管)8對所述接合區(qū)域進行引線接合。 在一個接合區(qū)域進行接合后，使工件在導軌4上移動，而使相鄰的工件的 接合區(qū)域位于接合頭2的下方，從而重復進行引線接合的操作。
如圖3所示，在接合載物臺27的下方設(shè)有加熱器7。該加熱器7用于 在接合載物臺27上載置工件而進行接合時，將工件加熱至30 50(TC左 右。這樣，由于加熱工件并進行接合，所以在工件或接合引線為銅的情況 下，銅的氧化成為問題。因此，在將工件保持于接合載物臺27上的圖2 所示的工件夾具9上設(shè)有抑制氧化的機構(gòu)。
如圖3所示，在進行引線接合時，在接合載物臺的加熱器7上利用工 件夾具9保持作為接合對象的工件的引線框6。 g卩，將引線框6載置在接 合載物臺27上，從而該引線框6被工件夾具9按壓于接合載物臺27得以 保持。
如圖2及圖3所示，工件夾具9具有內(nèi)部中空部10，該內(nèi)部中空部 10在進行接合時，相對于作為工件的接合區(qū)域的接合片5和其周圍的引線 框6，成為氧化抑制氣體的氣氛。在該內(nèi)部中空部10的下方設(shè)有用于將接 合片5放入內(nèi)部中空部10的下部開口部lla。該下部開口部lla通過按壓 引線框6的按壓部9a的前端形成。該按壓部9a的前端包圍引線框6的接 合區(qū)域的同時進行按壓。按壓部9a中的內(nèi)部中空部IO側(cè)及外側(cè)分別具有 傾斜面，并在利用按壓部9a按壓引線框6時，在引線框6和工件夾具9 之間形成空間25。
在內(nèi)部中空部10上設(shè)有使作為接合區(qū)域的接合片5及其周圍的引線 框6露出的上部開口部11。該上部開口部11用于在進行接合時，使毛細 管8在接合片5及引線框6上移動。上部開口部11設(shè)于蓋部23。另外，工件夾具9具有腔室13，該腔室13覆蓋內(nèi)部中空部10的周圍， 且具有比上部開口部11的開口面積廣的面積。B口，腔室13和內(nèi)部中空部 10在空間上連接，腔室的平面形狀的面積具有比上部開口部的開口面積廣 的面積。另外，腔室13位于蓋部23的下方。
在腔室13設(shè)有氣體導入口 14a 14d (參照圖2、圖3、圖4 (A))， 氣體導入口 14a 14d用于向腔室13內(nèi)導入作為氧化抑制氣體的惰性氣體 或還原氣體(例如，N2氣體或N2混合氣體、Ar氣體)。氣體導入口 14a 14d分別利用管狀氣體路徑15a 15d與氣體入口 19a、 1%連接。即，在 氣體路徑15a、 15b各自的一端設(shè)有氣體入口 19a、 19b，在氣體路徑15a、 15b各自的另一端設(shè)有氣體導入口 14a、 14b。另外，如圖4 (A)所示， 氣體導入口 14a 14d配置于距離上部開口部大致最遠的一側(cè)(盡量遠的 位置)d在本實施方式中，上部開口部11不在工件夾具9的中心，因此， 氣體導入口偏向腔室的一方側(cè)配置。
另外，工件夾具9具有多個孔(或?qū)Ч?21。多個孔21與腔室13的 下方連接，用于將從氣體導入口 14a 14d導入的上述氧化抑制氣體向工 件的接合區(qū)域以外的部分(即，接合區(qū)域的周圍的引線框6)噴射。如圖 2所示，孔21被配置于內(nèi)部中空部10的周圍。
接著，對抑制工件夾具9的氧化的機構(gòu)進行說明。
在利用加熱器7加熱工件而進行接合時，為了防止接合引線、接合片 5及引線框6的氧化，向內(nèi)部中空部10導入氧化抑制氣體來形成為氧化抑 制氣體的氣氛。具體而言，首先從氣體入口 19a 19d向氣體路徑15a 15d 導入氧化抑制氣體，并將上述氧化抑制氣體從氣體導入口 14a 14d導入 腔室13，使上述氧化抑制氣體從腔室13流向內(nèi)部中空部10，并且，從腔 室13通過多個孔21導入空間25，以向引線框6噴射，并從內(nèi)部中空部 10通過上部開口部11，向工件夾具的外部排出氧化抑制氣體，即從空間 25的距離接合區(qū)域遠的一側(cè)的端部向外部排出氧化抑制氣體。
根據(jù)上述實施方式可知，使氧化抑制氣體流向工件夾具9，并向內(nèi)部 中空部10供給氧化抑制氣體，由此，能夠防止作為接合區(qū)域的銅的接合 引線及裸銅焊絲引線框的氧化。
具體而言，通過使氧化抑制氣體從氣體入口 19a 19d流出，能夠抑制外部氣體(大氣)混入工件夾具9內(nèi)的情況，通過從多個孔21向引線框6 噴射氧化抑制氣體，能夠抑制引線框的氧化，通過向腔室13及內(nèi)部中空 部10導入氧化抑制氣體，能夠抑制接合區(qū)域的氧化。氧化抑制氣體通過 氣體路徑15a 15d從氣體導入口 14a 14d進入腔室13。然后，充滿于腔 室13的氧化抑制氣體通過內(nèi)部中空部10的接合區(qū)域和孔21而向工件夾 具的外部排出?？?1為多個，通過利用接合對象的工件變更孔21的數(shù)量 或尺寸，從而能夠有效地抑制引線框的氧化。
另外，通過設(shè)置腔室13，能夠減緩從接合區(qū)域上的上部開口部11排 出的氣體的流速。而且，通過設(shè)置多個(本實施方式中為四個)氣體導入 口，能夠使上部開口部11中的氧化抑制氣體的對流速度變慢。其結(jié)果是， 大氣從上部開口部11巻入的量變少，因此，能夠抑制接合區(qū)域的氧化， 且能夠增大上部開口部11。 S卩，上部開口部11使接合區(qū)域露出，因此， 需要設(shè)置與接合區(qū)域的大小吻合的開口部。因此，不能將上部開口部11 的大小減小為比接合區(qū)域小。在這樣的上部開口部中，來自上部開口部的 大氣容易巻入內(nèi)部中空部10的接合區(qū)域，在以往技術(shù)中，不能減小來自 上部開口部的大氣的巻入量，相對于此，在本實施方式中，能夠減小來自 上部開口部的大氣巻入量。因而，能夠充分地抑制接合區(qū)域的氧化。
另外，設(shè)置多個氣體導入口的原因在于，若將氣體導入口設(shè)為一個， 則為了充分地確保供給于腔室的氧化抑制氣體的流量，需要加快從氣體導 入口流出的氧化抑制氣體的流速，若該流速加快，則容易從上部開口部巻 入大氣，從而不能充分地抑制接合區(qū)域的氧化。
另外，在本實施方式中，能夠防止裸銅焊絲引線框的氧化，因此，不 需要鍍敷處理引線表面，而能夠削減鍍敷工序花費的時間、費用。
另外，通過使氧化抑制氣體流過工件夾具內(nèi)，能夠效率良好地釋放內(nèi) 部中空部10的接合區(qū)域上的空間的熱量。因此，能夠降低在接合引線的 前端形成球時的熱量和風的影響，而能夠進行穩(wěn)定的引線接合。另外，能 夠抑制接合區(qū)域的周邊溫度的上升，因此，能夠抑制引線接合裝置的研磨 工具、攝像機等的膨脹，其結(jié)果是，可提高接合的位置精度。
而且，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，可以在不脫離本發(fā)明的宗旨 的范圍內(nèi)進行各種改變而實施。例如，在本實施方式中，將載置有接合片5的引線框6作為接合對象的工件，但不限定于此，作為工件也可以使用
帶狀工件。
圖4(B)表示本實施方式的工件夾具的變形例1，是截斷了與圖4(A) 相同的部分的剖視圖。在圖4 (B)中，對與圖4 (A)相同的部分標注同 一標號，而僅對不同的部分進行說明。
如圖4 (B)所示，上部開口部11配置于工件夾具9的中心。伴隨于 此，將氣體導入口 14a 14d配置于距離上部開口部11盡量遠的位置即腔 室13的四角。由此，能夠使氧化抑制氣體大致均等地遍布腔室整體中。
在上述變形例1中也能夠得到與實施方式相同的效果。
圖4 (C)表示本實施方式的工件夾具的變形例2，是截斷了與圖4 (A) 相同的部分的剖視圖。在圖4 (C)中，對與圖4 (A)相同的部分標注同 一標號，而僅對不同的部分進行說明。
如圖4 (C)所示，上部開口部11的開口面積與上述實施方式相比形 成為較大。與此同時，上部開口部11配置于工件夾具9的中心。伴隨于 此，使腔室13的面積比上述實施方式大，由此使接合區(qū)域中的氧化抑制 氣體的流速變慢，并且，將腔室氣體導入口 14a、 14d配置于距離上部開 口部11盡量遠的位置即腔室13的四角。
在上述變形例2中也能夠得到與實施方式相同的效果。
權(quán)利要求
1. 一種工件夾具，其用于引線接合裝置，所述工件夾具的特征在于，具備內(nèi)部中空部，其在對工件的接合區(qū)域進行接合時，形成氧化抑制氣體的氣氛；下部開口部，其設(shè)于所述內(nèi)部中空部的下方，用于向所述內(nèi)部中空部放入所述接合區(qū)域；上部開口部，其設(shè)于所述內(nèi)部中空部的上方，使所述接合區(qū)域露出；腔室，其覆蓋所述內(nèi)部中空部，且具有比所述上部開口部的開口面積廣的面積；氣體導入口，其設(shè)于所述腔室，向所述腔室導入所述氧化抑制氣體；孔，其與所述腔室的下方連接，將從所述氣體導入口導入的所述氧化抑制氣體向所述工件的接合區(qū)域以外的部分噴射。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的工件夾具，其特征在于， 在對所述工件的接合區(qū)域進行接合時，所述氧化抑制氣體從所述氣體導入口導入所述腔室，從所述腔室流向所述內(nèi)部中空部，并且從所述腔室 通過所述孔，向所述接合區(qū)域以外的部分噴射，并從所述內(nèi)部中空部通過 所述上部開口部而向外部排出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工件夾具，其特征在于， 所述孔配置于所述內(nèi)部中空部的周圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的工件夾具，其特征在于， 所述氣體導入口位于距離所述上部開口部的最遠側(cè)。
5. —種引線接合裝置，其在工件的接合區(qū)域進行引線接合，所述引 線接合裝置的特征在于，具備載物臺，其載置所述工件；工件夾具，其將所述工件固定于所述載物臺上； 接合工具，其對所述工件進行接合， 所述工件夾具具有內(nèi)部中空部，其配置有所述工件的接合區(qū)域；上部開口部，其設(shè)于所述內(nèi)部中空部的上方，使所述接合區(qū)域露出；腔室，其覆蓋所述內(nèi)部中空部，且具有比所述上部開口部的開口面積廣的面積；氣體導入口，其設(shè)于所述腔室，向所述腔室導入氧化抑制氣體； 孑L，其與所述腔室連接，位于在所述載物臺上載置的所述工件中的接 合區(qū)域以外的部分的上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的引線接合裝置，其特征在于， 具備設(shè)置在所述孔和所述接合區(qū)域以外的部分之間的空間， 將所述氧化抑制氣體從所述氣體導入口導入所述腔室，并從所述腔室 流向所述內(nèi)部中空部，并且從所述腔室通過所述孔而流向所述空間，并從 所述內(nèi)部中空部通過所述上部開口部而向外部排出的同時，進行接合。
全文摘要
本發(fā)明提供即使減少氧化抑制氣體的使用量，也能夠充分地抑制接合區(qū)域的氧化的工件夾具及引線接合裝置。本發(fā)明的工件夾具的特征在于，具備形成氧化抑制氣體的氣氛的內(nèi)部中空部(10)；設(shè)于所述內(nèi)部中空部的下方，用于向所述內(nèi)部中空部放入所述接合區(qū)域的下部開口部(11a)；設(shè)于所述內(nèi)部中空部的上方，使所述接合區(qū)域露出的上部開口部(11)；覆蓋所述內(nèi)部中空部，且具有比所述上部開口部的開口面積廣的腔室(13)；設(shè)于所述腔室，向所述腔室導入所述氧化抑制氣體的氣體導入口(14a)、(14b)；與所述腔室的下方連接，將從所述氣體導入口導入的所述氧化抑制氣體向所述工件的接合區(qū)域以外的部分噴射的孔(21)。
文檔編號H01L21/60GK101427359SQ20078001404
公開日2009年5月6日 申請日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月20日
發(fā)明者久島真美, 吉野秀紀, 神藤力 申請人:株式會社海上