專利名稱：焊接裝置及焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接裝置的結(jié)構(gòu)以及使用該焊接裝置的焊接方法。
背景技術(shù)：
在用金屬細(xì)線引線連接半導(dǎo)體芯片的電極部的焊接點(diǎn)(pad)和印制電路板的電 極之間的引線焊接裝置中，當(dāng)通過超聲波或熱壓接將引線連接到焊接點(diǎn)或電極上時(shí)，焊接 點(diǎn)或電極的表面狀態(tài)對于焊接質(zhì)量很重要。即，若焊接點(diǎn)或電極的金屬層表面被污染，附著 有水分或異物，則會發(fā)生在焊接點(diǎn)或電極與引線之間不能實(shí)行良好的電氣接合，且機(jī)械接 合強(qiáng)度也變?nèi)醯膯栴}。于是，在進(jìn)行焊接處理前，大多實(shí)行除去焊接點(diǎn)或電極的污染、水分 或異物的表面處理。以往，實(shí)行這種除去金屬表面污染或異物的表面處理，使用濕清洗，朝著各自接合 的金屬表面噴射水份除去溶劑、有機(jī)物污染除去溶劑后，在惰性氣體氣氛下干燥、消電。但 是，進(jìn)行這種濕清洗的裝置需要供給、排出清洗液，進(jìn)行廢液處理，存在引起裝置整體大型 化，難以組裝在引線焊接裝置的問題。于是，提出向金屬表面照射等離子體進(jìn)行清洗的方法，作為不使用溶劑、在干狀態(tài) 進(jìn)行金屬表面清洗的方法。例如，在專利文獻(xiàn)1中，提出將氬氣等離子體照射半導(dǎo)體芯片的 焊接點(diǎn)表面，清洗金屬表面的方法。又，在專利文獻(xiàn)1中，為了進(jìn)行良好的焊接，提出以下方 法通過火花將引線成形為球時(shí)，調(diào)整火花電壓或電流使得晶粒大徑化，球軟化后推壓在半 導(dǎo)體芯片的焊接點(diǎn)接合。該方法通過使得球軟化，使得推壓到焊接點(diǎn)時(shí)的球的變形大，因變 形，形成球時(shí)形成在球表面的氧化膜或附著物的外殼破潰，露出金屬的新面，通過將該新面 推壓在已清洗的焊接點(diǎn)表面，欲進(jìn)行良好的焊接。又，在專利文獻(xiàn)2中，提出以下方法將半導(dǎo)體芯片倒裝式地安裝在引腳框或襯底 上時(shí)，將氬氣等離子體照射引腳框或襯底的表面的電極，進(jìn)行清洗，同時(shí)，將激光照射在半 導(dǎo)體芯片電極上形成的柱狀凸起(stud bump)的表面，使得柱狀凸起的晶粒大徑化，軟化柱 狀凸起，將柱狀凸起按壓在電極上。該方法使得柱狀凸起被按壓到引腳框或襯底的電極上 時(shí)的變形大，因該變形破壞柱狀凸起表面的氧化膜或附著物形成的外殼，露出金屬的新面， 通過將該新面推壓在已清洗的焊接點(diǎn)表面，欲進(jìn)行良好的焊接。又，在專利文獻(xiàn)3中，提出以下方法通過微電弧，使得在毛細(xì)管前端延伸出來的 引線成形為球，球在熔融狀態(tài)下焊接在焊接點(diǎn)上，不使用超聲波，以少的負(fù)荷將引線焊接在 焊接點(diǎn)上，以及將氬的微等離子弧照射在電極的金屬表面，進(jìn)行金屬表面清洗后，將引線焊 接在電極上。[專利文獻(xiàn)1]特開2006-332152號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2006-332151號公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]特開2001-68500號公報(bào)專利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2中記載的現(xiàn)有技術(shù)系軟化球或柱狀凸起，當(dāng)將球或柱狀 凸起推壓到電極面上時(shí)，破壞表面的氧化膜或附著物的外殼，使得金屬的新面能接觸電極面，以進(jìn)行良好焊接的方法，不是除去表面氧化膜或附著物。因此，在專利文獻(xiàn)1或?qū)＠?獻(xiàn)2記載的現(xiàn)有技術(shù)中，球或柱狀凸起表面的氧化膜或附著物的外殼在焊接時(shí)被夾在金屬 表面和球或柱狀凸起之間，有時(shí)不能進(jìn)行良好的接合。又，在專利文獻(xiàn)1至專利文獻(xiàn)3記載的現(xiàn)有技術(shù)中，半導(dǎo)體芯片的焊接點(diǎn)或引腳框 或襯底的電極表面，盡管能通過照射等離子體進(jìn)行清洗，但不清洗焊接在焊接點(diǎn)或電極上 的球或引線，有時(shí)因球或引線表面附著物不能良好的接合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，有效地進(jìn)行焊接對象以及初始球、引線雙方的表面處理。本發(fā)明的焊接裝置系通過插入穿通焊接工具的引線，對焊接對象進(jìn)行焊接處理， 其特征在于，包括室，使得內(nèi)部保持惰性氣體氣氛；第一等離子槍，安裝在室中，將氣體等離子體照射置于室內(nèi)的焊接對象，進(jìn)行焊接 對象的表面處理；第二等離子槍，安裝在室中，將氣體等離子體照射位于室內(nèi)的焊接工具前端的初 始球和弓I線的某一方或雙方，進(jìn)行初始球和弓I線的某一方或雙方的表面處理；焊接處理部，在室內(nèi)將經(jīng)表面處理的初始球和弓I線的某一方或雙方焊接在經(jīng)表面 處理的焊接對象上。在根據(jù)本發(fā)明的焊接裝置中，較好的是，所述室安裝在基座上，所述焊接處理部包 括使得焊接對象朝焊接對象的沿焊接面方向移動的焊接臺，以及使得焊接工具朝與焊接對 象接離方向移動的焊接頭。在根據(jù)本發(fā)明的焊接裝置中，較好的是，氣體等離子體是使得稀有氣體和氫的混 合氣體等離子化的氣體。在根據(jù)本發(fā)明的焊接裝置中，較好的是，設(shè)有將氫混入等離子化稀有氣體的混入 噴嘴。根據(jù)本發(fā)明的焊接方法系通過插入穿通焊接工具的引線，對焊接對象進(jìn)行焊接處 理，其特征在于，包括第一表面處理工序，通過安裝在內(nèi)部保持惰性氣體氣氛的室中的第一等離子槍， 將氣體等離子體照射置于室內(nèi)的焊接對象，進(jìn)行焊接對象的表面處理；第二表面處理工序，通過安裝在室中的第二等離子槍，將氣體等離子體照射位于 室內(nèi)的焊接工具前端的初始球和引線的某一方或雙方，進(jìn)行初始球和引線的某一方或雙方 的表面處理；焊接工序，在室內(nèi)將經(jīng)表面處理的初始球和引線的某一方或雙方焊接在經(jīng)表面處 理的焊接對象上。又，在根據(jù)本發(fā)明的焊接方法中，較好的是，使得稀有氣體和氫的混合氣體等離子 化。在根據(jù)本發(fā)明的焊接方法中，較好的是，第一表面處理工序和第二表面處理工序 分別將氫混入等離子化稀有氣體中，照射焊接對象，以及初始球和引線的某一方或雙方。下面說明本發(fā)明效果。
本發(fā)明具有能有效地進(jìn)行焊接對象及初始球、引線雙方的表面處理的效果。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3是在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置中，表示第一等離子槍的結(jié)構(gòu)及等離子化氣 體照射的立體圖。圖4是在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置中，表示用第二等離子槍將等離子化氣體照 射在初始球上狀態(tài)的立體圖。圖5是在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置中，表示第二表面處理工序的說明圖。圖6是在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置中，表示向焊接點(diǎn)的焊接工序的說明圖。圖7是在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置中，表示輸出引線的說明圖。圖8是在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置中，表示引線環(huán)的說明圖。圖9是在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置中，表示向電極的焊接工序的說明圖。圖10是在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置中，表示設(shè)有氫混入噴嘴的等離子槍結(jié)構(gòu) 以及等離子化氣體照射的立體圖。符號說明如下10-焊接裝置、11-基座、12-室、12a，12b-上面板、13-焊接臺、14-運(yùn)送通道、 15-焊接頭、16-焊接臂、17-毛細(xì)管、18-引線、19-初始球、19a-壓焊球、20-第一等離子槍、 21，31-前端部、22，32_外部電極、23，33-氣體導(dǎo)入管、24，34-氣體配管、25，35-電線、26， 36-噴流、27-清洗位置、28，38-內(nèi)部電極、30-第二等離子槍、41-襯底、42-半導(dǎo)體芯片、 43-焊接點(diǎn)、44-電極、51-入口槽、52-出口槽、53-供給庫(stack)、54_制品庫、55-毛細(xì) 管用孔、60-等離子用氣體供給部、61-混合箱、62-氬氣瓶、63-氫氣瓶、64，65-連接配管、 66-等離子用氣體供給管、67，68_氫混入噴嘴、70-高頻電力供給部、71-匹配電路、72-高頻 電源、73-高頻電力連接線、74-高頻電力輸出線、80-控制部、100-焊接處理部。
具體實(shí)施例方式下面參照

本發(fā)明較佳實(shí)施形態(tài)。如圖1所示，本實(shí)施形態(tài)的焊接裝置10 包括基座11，安裝在基座11上的焊接臺13，運(yùn)送通道14，作為焊接工具的毛細(xì)管17，安裝 著毛細(xì)管17的焊接臂16，固定在基座11上用于驅(qū)動焊接臂16的焊接頭15，安裝在基座11 上圍住焊接臺13及運(yùn)送通道14的室12，安裝在室12的第一等離子槍20，兩個第二等離子 槍30，向各等離子槍20、30供給等離子用氣體的等離子用氣體供給部60，向各等離子槍20、 30供給等離子發(fā)生用的高頻電力的高頻電力供給部70，控制部80，供給庫53，以及制品庫 54(53和54參照圖2)。運(yùn)送通道14使得作為焊接對象的、半導(dǎo)體芯片42安裝在表面的襯 底41朝著圖示X方向運(yùn)送，控制部80與焊接頭15、等離子用氣體供給部60、高頻電力供給 部70、運(yùn)送通道14、焊接臺13連接，作為一體控制各要素，供給庫53將表面安裝有半導(dǎo)體 芯片42的襯底41供給運(yùn)送通道14，制品庫54用于存放在焊接臺13結(jié)束焊接處理的襯底 41。焊接臺13在進(jìn)行焊接的焊接面的表面設(shè)有固定襯底41的真空吸附孔，通過沒有
5圖示的真空裝置使得真空吸附孔成為真空，將襯底41吸附固定在焊接面上。又，如圖1所 示，焊接臺13構(gòu)成為能通過X、Y方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿襯底41的焊接面朝圖示X、Y方向移動。 運(yùn)送通道14在運(yùn)送方向兩側(cè)支承襯底41，從圖2所示供給庫53向著制品庫54沿圖示X方 向運(yùn)送襯底41，同時(shí)，如圖1所示，在位于運(yùn)送通道14中途的清洗位置27使得襯底41停 止，再使得襯底41從清洗位置27向焊接臺13移動，或從焊接臺13將襯底41運(yùn)送到制品 庫54。焊接頭15在內(nèi)部驅(qū)動焊接臂16擺動，設(shè)有Z方向電機(jī)，驅(qū)動焊接臂16前端沿Z 方向移動，所述Z方向是相對吸附固定在焊接臺13上的襯底41相接/脫離方向(以下簡 記為“接離方向”)。在焊接臂16的朝著焊接臺13的前端，安裝作為焊接工具的毛細(xì)管17。 毛細(xì)管17的前端側(cè)為朝著前端變細(xì)的錐形狀，基端側(cè)為圓筒形狀，圓筒部分安裝在焊接臂 16中。毛細(xì)管17在其中心設(shè)有通孔，作為金制細(xì)線的引線18插入穿通所述通孔。在從毛 細(xì)管17前端伸出的引線18前端通過火花等形成初始球19。焊接頭15、焊接臂16、毛細(xì)管 17、以及焊接臺13構(gòu)成焊接處理部100，用引線18連接襯底41和安裝在襯底41的半導(dǎo)體 芯片42之間。如圖1及圖2所示，室12安裝在基座11上，呈圍住焊接臺13及運(yùn)送通道14的具 有階梯差的箱型形狀，設(shè)有入口槽51及出口槽52，所述入口槽51設(shè)在從供給庫53向室12 的運(yùn)送通道14供給的襯底41進(jìn)入側(cè)的側(cè)板上，所述出口槽52設(shè)在將完成焊接處理的制品 從室12的運(yùn)送通道14排出到制品庫54側(cè)的側(cè)板上。又，室12的圍住焊接臺13側(cè)的上面 板12a設(shè)在焊接臺13和焊接臂16之間，在上面板12a設(shè)有毛細(xì)管用孔55，安裝在焊接臂 16的毛細(xì)管17穿過該毛細(xì)管用孔55。沿著運(yùn)送通道14的運(yùn)送方向，清洗位置27位于焊 接臺13的上游側(cè)，覆蓋所述清洗位置27的上面板12b配置為與上面板12a具有階梯差。如圖1及圖2所示，在室12的清洗位置27側(cè)的上面板12b，安裝第一等離子槍20， 該第一等離子槍20相對停止在清洗位置27的襯底41大致垂直，將等離子化氣體照射在停 止在清洗位置27的襯底41上。第一等離子槍20位于室12內(nèi)，設(shè)有具有噴出等離子化氣 體的開口的前端部21，供給等離子氣體發(fā)生用的高頻電力的外部電極22，導(dǎo)入等離子用氣 體的氣體導(dǎo)入管23，氣體導(dǎo)入管23穿過上面板12b向室12外部突出，氣體配管24與氣體 導(dǎo)入管23連接，通過所述氣體配管24與等離子用氣體供給部60連接，外部電極22通過穿 過上面板12b的電線25與高頻電力供給部70連接。如圖1及圖2所示，在室12的焊接臺13側(cè)的上面板12a，設(shè)有兩個第二等離子槍 30，配置為在毛細(xì)管用孔55兩側(cè)對向。各個第二等離子槍30在室12內(nèi)部與焊接臺13的 焊接面大致平行，噴出等離子化氣體的前端部31安裝為朝著在毛細(xì)管17前端成形的初始 球19。又，第二等離子槍30設(shè)有供給等離子氣體發(fā)生用的高頻電力的外部電極32，以及導(dǎo) 入等離子用氣體的氣體導(dǎo)入管33。氣體導(dǎo)入管33在室內(nèi)部彎曲穿過上面板12a向室12外 部突出，氣體配管34與氣體導(dǎo)入管33連接，通過所述氣體配管34與等離子用氣體供給部 60連接，外部電極32通過穿過上面板12a的電線35與高頻電力供給部70連接。沒有圖示的惰性氣體供給裝置與室12連接，向室12內(nèi)供給惰性氣體?？梢允褂?氮?dú)獾茸鳛槎栊詺怏w。供給到室12內(nèi)的惰性氣體從入口槽51、出口槽52或毛細(xì)管用孔55 流出，防止外部氣體從上述開口部進(jìn)入室12內(nèi)，使得室12內(nèi)部保持惰性氣體氣氛。又，也 可以構(gòu)成為在入口槽51、出口槽52安裝蓋，抑制惰性氣體流出。
如圖3所示，第一等離子槍20設(shè)有前端部21，圓筒形狀的外部電極22，圓筒形狀 的氣體導(dǎo)入管23，內(nèi)部電極28。所述前端部21為由絕緣體構(gòu)成的圓筒形狀，從前端開口噴 出等離子化氣體，所述外部電極22設(shè)在前端部21外部，所述氣體導(dǎo)入管23與前端部21連 接，用導(dǎo)電性材料構(gòu)成，所述內(nèi)部電極28設(shè)在氣體導(dǎo)入管23內(nèi)部，一端與氣體導(dǎo)入管23內(nèi) 面接觸，另一端延伸在前端部21內(nèi)部。氣體導(dǎo)入管23電氣接地。等離子用氣體供給部60 具有供給成為等離子體源的氣體的功能，具體地說，設(shè)有混合箱61，氬氣瓶62，氫氣瓶63， 連接配管64、65，供給等離子用氣體的等離子用氣體供給管66。所述混合箱61用于將還原 處理用氣體混合到稀有氣體，所述氬氣瓶62充填作為稀有氣體源的氬氣，所述氫氣瓶63充 填還原處理用的氫氣，所述連接配管64連接氬氣瓶62和混合箱61，所述連接配管65連接 氫氣瓶63和混合箱61。等離子用氣體供給管66通過氣體配管24與氣體導(dǎo)入管23連接。 在本實(shí)施形態(tài)中，使用氬氣作為稀有氣體，但是也可以使用氮?dú)獾?。如圖3所示，高頻電力供給部70向第一等離子槍20的外部電極22供給用于維持 發(fā)生等離子體的高頻電力，設(shè)有匹配電路71以及高頻電源72。匹配電路71是用于抑制向 外部電極22供給高頻電力時(shí)的電力反射的電路，可以使用例如LCR諧振電路。高頻電源72 可以使用例如IOOMHz 500MHz等頻率的電源。供給電力的大小考慮從等離子用氣體供給 部60供給的等離子用氣體的種類、流量、等離子體穩(wěn)定性決定。高頻電源72的控制由控制 部80實(shí)行。高頻電源72和匹配電路71由高頻電力連接線73連接，高頻電力從匹配電路 71通過高頻電力輸出線74向電線25輸出。如圖3所示，第一等離子槍20通過將高頻電力通電到內(nèi)部電極28、接地的氣體導(dǎo) 入管23和外部電極22之間，使得從氣體導(dǎo)入管23導(dǎo)入的氣體等離子化，將等離子化氣體 從前端部21開口向著襯底41以及安裝在襯底41上的半導(dǎo)體芯片42照射。圖3中的網(wǎng)狀 花紋區(qū)域表示等離子化氣體噴流26。如圖3所示，從前端部21噴出的等離子化氣體的噴流 26朝著襯底41和半導(dǎo)體芯片42擴(kuò)展地噴出，覆蓋形成在半導(dǎo)體芯片42表面的焊接點(diǎn)43， 以及形成在襯底41上的電極44的焊接區(qū)域。因此，若使得襯底41停止在清洗位置27，通 過第一等離子槍20照射等離子化氣體，則能同時(shí)對半導(dǎo)體芯片42的各焊接點(diǎn)43和襯底41 的各電極44進(jìn)行表面處理。在本實(shí)施形態(tài)中，以一個第一等離子槍20覆蓋各焊接點(diǎn)43及 電極44，但是，也可以設(shè)置多個第一等離子槍20，或者也可以在從第一等離子槍20將等離 子化氣體向著襯底41、半導(dǎo)體芯片42照射狀態(tài)下，使得襯底41移動，進(jìn)行各焊接點(diǎn)43、電 極44的表面處理。如圖4所示，第二等離子槍30與第一等離子槍20相同，設(shè)有前端部31，圓筒形狀 的外部電極32，圓筒形狀的氣體導(dǎo)入管33，內(nèi)部電極38。所述前端部31為由絕緣體構(gòu)成的 圓筒形狀，從前端開口噴出等離子化氣體噴流36，所述外部電極32設(shè)在前端部31外部，所 述氣體導(dǎo)入管33與前端部31連接，用導(dǎo)電性材料構(gòu)成，所述內(nèi)部電極38設(shè)在氣體導(dǎo)入管 33內(nèi)部，一端與氣體導(dǎo)入管33內(nèi)面接觸，另一端延伸到前端部31內(nèi)部。氣體導(dǎo)入管33與 圖3所示等離子用氣體供給部60連接，外部電極32與高頻電力供給部70連接。又，氣體 導(dǎo)入管33接地。兩個第二等離子槍30通過將高頻電力通電到內(nèi)部電極38、接地的氣體導(dǎo) 入管33和外部電極32之間，使得導(dǎo)入到氣體導(dǎo)入管33的等離子用氣體等離子化，將等離 子化氣體從前端部31開口向著伸出到毛細(xì)管17前端的初始球19照射，說明通過上述構(gòu)成的焊接裝置10進(jìn)行襯底41表面的電極44、半導(dǎo)體芯片42表面的焊接點(diǎn)43、初始球19、引線18的表面處理工序以及焊接工序。如圖2所示，積存在供給庫53的襯底41從入口槽51供給運(yùn)送通道14。半導(dǎo)體芯 片42在前工序安裝在襯底41上。控制部80控制通過運(yùn)送通道14將襯底41導(dǎo)入保持惰 性氣體氣氛的室12內(nèi)部，使其移動到安裝第一等離子槍20的清洗位置27。若使得襯底41 移動到清洗位置27，則控制部80實(shí)行第一表面處理工序?？刂撇?0將等離子用氣體從等 離子用氣體供給部60供給第一等離子槍20，同時(shí)，從高頻電力供給部70向外部電極22供 給高頻電力，在第一等離子槍20內(nèi)部使得等離子用氣體等離子化，如圖3所示那樣，使得等 離子化氣體向著襯底41的電極44表面以及半導(dǎo)體芯片42的焊接點(diǎn)43表面噴出，進(jìn)行焊 接點(diǎn)43和電極44的表面處理。此時(shí)，可以常時(shí)使得等離子化氣體噴出，也可以分別向襯底 41或半導(dǎo)體芯片噴出。等離子化氣體在室12內(nèi)部的惰性氣體氣氛中照射在焊接點(diǎn)43和電 極44的表面，除去焊接點(diǎn)43和電極44表面污染、水份或異物，成為清潔表面。又，在等離 子用氣體中混合作為還原氣體的氫，因此，也同時(shí)除去焊接點(diǎn)43和電極44的表面氧化膜。 若以所定時(shí)間照射來自第一等離子槍20的等離子化氣體，控制部80結(jié)束第一表面處理工 序。若控制部80結(jié)束第一表面處理工序，則通過運(yùn)送通道14將襯底41運(yùn)送到焊接臺 13上，使得焊接臺13的真空吸附孔為真空，將襯底41吸附固定在焊接臺13的焊接面上。 控制部80通過沒有圖示的火花裝置使得從毛細(xì)管17前端伸出的引線18成形為初始球19。 接著，驅(qū)動焊接頭15內(nèi)部的Z方向電機(jī)，形成的初始球19的位置在保持惰性氣體氣氛的室 12內(nèi)部，調(diào)整到接觸從第二等離子槍30噴出的等離子化氣體的位置。如圖5所示，若初始球19的高度調(diào)整結(jié)束，則控制部80將等離子用氣體從等離子 用氣體供給部60供給兩個第二等離子槍30，同時(shí)，從高頻電力供給部70向外部電極32供 給高頻電力，在第二等離子槍30內(nèi)部使得等離子用氣體等離子化，使得等離子化氣體向著 初始球19的側(cè)面噴出，進(jìn)行初始球19表面處理。等離子化氣體在室12內(nèi)部的惰性氣體氣 氛中從與初始球19表面對向的兩方向照射，除去初始球19表面污染、水份或異物，成為清 潔表面。又，在等離子用氣體中混合作為還原氣體的氫，因此，也同時(shí)除去通過火花成形初 始球19時(shí)在表面形成的氧化膜。若以所定時(shí)間照射來自第二等離子槍30的等離子化氣體， 控制部80結(jié)束第二表面處理工序。第一表面處理工序和第二表面處理工序都在保持為惰性氣體氣氛的室12內(nèi)部進(jìn) 行，因此，通過照射等離子化氣體得到表面處理的焊接點(diǎn)43、電極44的表面、初始球19表面 保持清潔狀態(tài)。又，通過照射等離子化氣體，金屬表面活性化，成為易接合狀態(tài)。如圖6所示，若結(jié)束第二表面處理工序，則控制部80開始焊接工序。襯底41表面 安裝半導(dǎo)體芯片42，焊接臺13將襯底41吸附在焊接面上，焊接臺13根據(jù)控制部80指令沿 X、Y方向移動，使得毛細(xì)管17中心來到欲進(jìn)行一次焊接的焊接點(diǎn)43上。接著，若焊接點(diǎn)43 位置成為毛細(xì)管17中心位置，控制部80停止焊接臺13沿Χ、Υ方向的移動，驅(qū)動焊接頭15 的Z方向電機(jī)，使得焊接臂16往下移動，使得毛細(xì)管17朝著焊接臺13下降。接著，將毛細(xì) 管17前端的初始球19與焊接點(diǎn)43壓接。初始球19若與焊接點(diǎn)43壓接，則初始球19變 形成為壓焊球19a，進(jìn)行引線18和焊接點(diǎn)43的接合。該接合在保持惰性氣體氣氛的室12 中進(jìn)行，在焊接點(diǎn)43和初始球19的各表面清潔、具有活性的狀態(tài)下進(jìn)行，因此，即使不使用 超聲波勵振或不加熱焊接點(diǎn)43也能進(jìn)行良好的焊接。該焊接工序中，照射來自第二等離子槍30的等離子化氣體可以繼續(xù)進(jìn)行，也可以在焊接工序中停止。如圖7所示，若結(jié)束向焊接點(diǎn)43的初始球19的焊接，則控制部80驅(qū)動焊接頭15 的Z方向電機(jī)，一邊從毛細(xì)管17前端輸出引線18，一邊使得上升到從第二等離子槍30噴出 的等離子化氣體碰到毛細(xì)管前端的引線18的高度。接著，控制部80進(jìn)行從第二等離子槍 30的等離子化氣體的照射，進(jìn)行輸出的引線18的表面處理。如圖8所示，毛細(xì)管17 —上升到所定高度，一邊從毛細(xì)管17前端輸出引線18，一 邊使得焊接臺13沿X、Y方向移動，使得引線18成環(huán)，使得毛細(xì)管17中心來到欲進(jìn)行二次 焊接的電極44上。成環(huán)時(shí)，輸出到毛細(xì)管前端的引線18成為通過從第二等離子槍30噴出 的等離子化氣體中的狀態(tài)，因此，輸出的引線18的表面被連續(xù)清洗，得到表面處理。如圖9所示，若毛細(xì)管17中心來到欲進(jìn)行二次焊接的電極44上，則控制部80停止 焊接臺13移動，驅(qū)動焊接頭15的Z方向電機(jī)，使得焊接臂16往下移動，使得毛細(xì)管17朝著 焊接臺13下降，將毛細(xì)管17前端輸出的引線18壓接在電極44上，使得引線18和電極44 接合。該接合在保持惰性氣體氣氛的室12中進(jìn)行，在電極44和引線18雙方表面清潔、有 活性狀態(tài)下進(jìn)行，因此，即使不使用超聲波勵振或不加熱焊接點(diǎn)43也能進(jìn)行良好的焊接。如上所述，本實(shí)施形態(tài)的焊接裝置10在惰性氣體氣氛的室12中通過第一等離子 槍20進(jìn)行焊接點(diǎn)43和電極44的表面處理后，在室12中移動到焊接臺13，在室12中進(jìn)行 初始球19的表面處理后，在室12中，將表面得到處理的初始球19壓接在表面得到處理的 焊接點(diǎn)43上接合，因此，能在清潔、有活性狀態(tài)下焊接所述焊接點(diǎn)43、初始球19雙方表面， 具有能進(jìn)行良好接合的效果。又，成為清潔、有活性表面之間的接合，因此，即使不進(jìn)行超 聲波勵振或加熱也能進(jìn)行良好的接合，具有能抑制因超聲波勵振或加熱使得半導(dǎo)體芯片42 受到損傷的效果。本實(shí)施形態(tài)的焊接裝置10 —邊通過第二等離子槍30表面處理引線18，一邊從接 合初始球19的焊接點(diǎn)43成環(huán)在進(jìn)行二次焊接的電極44上，將經(jīng)表面處理的引線18壓接 在經(jīng)表面處理的電極44上接合，因此，引線18向電極44接合時(shí)，將引線18的經(jīng)表面處理 的面接合在電極44的經(jīng)表面處理的面上，因此，電極44和引線18雙方表面能在清潔、有活 性狀態(tài)下進(jìn)行焊接，具有能進(jìn)行良好接合的效果。又，成為清潔、有活性表面之間的接合，因 此，即使不進(jìn)行超聲波勵振或加熱也能進(jìn)行良好的接合，具有能簡便地進(jìn)行焊接的效果。又，在本實(shí)施形態(tài)的焊接裝置10中，在等離子用氣體中混合作為還原氣體的氫 氣，因此，通過照射等離子化氣體，具有不僅能除去表面污染、水份或異物，而且也能同時(shí)除 去表面氧化膜的效果。如上所述，本實(shí)施形態(tài)的焊接裝置10能有效地進(jìn)行焊接對象及初始球19、引線18 雙方地表面處理，具有能進(jìn)行良好接合的效果。本實(shí)施形態(tài)的第一等離子槍20和第二等離子槍30將在混合箱61中混合稀有氣 體和氫氣的混合氣體等離子化，照射在對象上，但是，也可以將氫氣混入等離子化的稀有氣 體中。如圖10所示，可以將稀有氣體導(dǎo)入氣體導(dǎo)入管23、33，通過將高頻電力通電到內(nèi)部 電極28、38、氣體導(dǎo)入管23、33和外部電極22、32之間，使得從氣體導(dǎo)入管23、33導(dǎo)入的稀 有氣體等離子化，從設(shè)在前端部21、31的氫混入噴嘴67將氫氣混入到等離子化的稀有氣體 中，從前端部21、31的各開口噴出使得氫氣混入等離子化稀有氣體的氣體。又，如圖10所 示，也可以設(shè)為氫混入噴嘴68，其延伸到從各開口噴出的等離子化的稀有氣體各噴流26、36，將氫氣混入到等離子化的稀有氣體中。在上述說明的本實(shí)施形態(tài)中，使用氬等稀有氣體作為等離子源的氣體，但是，也可 以使用例如氮?dú)庾鳛榈入x子源的氣體，代替稀有氣體。又，說明使得氫氣混合到稀有氣體后 等離子化，或從氫混入噴嘴67、68使得氫氣混入到等離子化的稀有氣體中，但是，也可以混 合或混入例如氧氣，代替氫氣?；烊胙鯕鈭龊?，可以從與圖10說明的氫混入噴嘴67、68相 同形狀的氧混入噴嘴將氧氣混入等離子化氣體中。通過這樣混入氧，能提高進(jìn)行表面處理 的襯底41表面的電極44、半導(dǎo)體芯片42表面的焊接點(diǎn)43、初始球19、引線18表面的有機(jī) 物污染的除去效果。又，在本實(shí)施形態(tài)中，說明將引線18焊接在襯底41的電極44上場合，但是，本發(fā) 明也能適用于將引線18焊接在引腳框的引腳上場合。在本實(shí)施形態(tài)中，說明輸出引線18，成環(huán)時(shí)通過第二等離子槍30進(jìn)行引線18表面 處理，但是，只要引線18表面為清潔狀態(tài)，也可以省略輸出引線18、成環(huán)時(shí)引線18的表面處 理。這種場合，引線18輸出高度可以輸出到比碰到第二等離子槍30的等離子化氣體高度 低的高度，能降低引線環(huán)的高度。
權(quán)利要求
一種焊接裝置，通過插入穿通焊接工具的引線，對焊接對象進(jìn)行焊接處理，其特征在于，包括室，使得內(nèi)部保持惰性氣體氣氛；第一等離子槍，安裝在室中，將氣體等離子體照射置于室內(nèi)的焊接對象，進(jìn)行焊接對象的表面處理；第二等離子槍，安裝在室中，將氣體等離子體照射位于室內(nèi)的焊接工具前端的初始球和引線的某一方或雙方，進(jìn)行初始球和引線的某一方或雙方的表面處理；焊接處理部，在室內(nèi)將經(jīng)表面處理的初始球和引線的某一方或雙方焊接在經(jīng)表面處理的焊接對象上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的焊接裝置，其特征在于所述室安裝在基座上；所述焊接處理部包括使得焊接對象朝焊接對象的沿焊接面方向移動的焊接臺，以及使 得焊接工具朝與焊接對象接離方向移動的焊接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的焊接裝置，其特征在于氣體等離子體是使得稀有氣體和氫的混合氣體等離子化的氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的焊接裝置，其特征在于設(shè)有將氫混入等離子化稀有氣體的混入噴嘴。
5.一種焊接方法，通過插入穿通焊接工具的引線，對焊接對象進(jìn)行焊接處理，其特征在 于，包括第一表面處理工序，通過安裝在內(nèi)部保持惰性氣體氣氛的室中的第一等離子槍，將氣 體等離子體照射置于室內(nèi)的焊接對象，進(jìn)行焊接對象的表面處理；第二表面處理工序，通過安裝在室中的第二等離子槍，將氣體等離子體照射位于室內(nèi) 的焊接工具前端的初始球和引線的某一方或雙方，進(jìn)行初始球和引線的某一方或雙方的表 面處理；焊接工序，在室內(nèi)將經(jīng)表面處理的初始球和引線的某一方或雙方焊接在經(jīng)表面處理的 焊接對象上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的焊接方法，其特征在于使得稀有氣體和氫的混合氣體等離子化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的焊接方法，其特征在于第一表面處理工序和第二表面處理工序分別將氫混入等離子化稀有氣體中，照射焊接 對象，以及初始球和引線的某一方或雙方。
全文摘要
在焊接裝置(10)中，包括內(nèi)部保持惰性氣體氣氛的室(12)；第一等離子槍(20)，安裝在室(12)中，將等離子化氣體照射置于室(12)內(nèi)的襯底(41)和半導(dǎo)體芯片(42)，進(jìn)行焊接點(diǎn)和電極的表面處理；第二等離子槍(30)，安裝在室(12)中，將等離子化氣體照射位于室(12)內(nèi)的毛細(xì)管(17)前端的初始球(19)或引線(18)，進(jìn)行初始球(19)或引線(18)的表面處理；焊接處理部(100)，在室(12)內(nèi)將經(jīng)表面處理的初始球(19)、引線(18)焊接在經(jīng)表面處理的焊接點(diǎn)及電極上。由此，有效地進(jìn)行電極、焊接點(diǎn)及引線雙方的表面清潔。
文檔編號H01L21/60GK101897012SQ20088012004
公開日2010年11月24日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者前田徹, 寺本章伸, 歌野哲彌 申請人:株式會社新川;國立大學(xué)法人東北大學(xué)