[发明专利]打线机台及适用于打线机台的遮蔽气体供应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用以在打线的一端形成一结球或从一毛细接合工具延伸引线的新装置，且特别是涉及一种在打线制作工艺中形成一结球于打线的一端的新装置，其提供一保护气体在结球形成时所需的流场中。 

背景技术

电连接引脚或打线至一半导体芯片或固定于一引脚架或一基板的一芯片上用以结合外部电路通常是通过结球/楔形接合(ball/wedge bonding)。依据此技术，一引线或打线11被夹于毛细工具12内，因此打线11突出于毛细工具12的一端，请参考图1。毛细工具12形成部分结球接合机台，此工具适合固定且定位一整合电路芯片或其他基板上的硬化的芯片接垫15上。请参考图1，通过例如是一电极13来融化以形成一金属的结球17于打线11的一端。此过程通常称为火炬(flame off)。 

在固化后，位于打线11一端的熔融态的球体17亲密接触于硬化后的芯片接垫15，请参考图2。一接合通常是以一特定外力与温度在一特定时间内通过热压缩接合(thermo-compression bonding)。金属的熔接与扩散的结合以形成此基本接合。二者择一地，超音波接合或其他方式所形成的能量也可被利用。接着，毛细工具12与基板相对移动以将打线接合至其他位置，例如是一位于引脚架或一基板上的指状物。在此位置上，通常会形成介于打线11与指状物之间一楔形接合，打线11是由下方的接合工具所切断。此方法中，一引线连接建立于一硬化的芯片接垫与引脚架或基板之间，用以电连接至外部电路。 

结球接合为一较佳的方法来熔融引脚或接合打线至整合电路芯片上的芯片接垫，因为结球可忍受一较大范围的接合参数且无减弱打线的强度。然而，在结球形成时遇到一些问题，例如是利用铜打线或铝打线。打线的尖端融化是通过位于打线尖端与一适当配置的电极之间的氢气火炬或弧形放电 (arc discharge)，结球熔融与形成的过程中，铜或其他易反应金属打线氧化且所产生的氧化薄膜可保护或干涉后来的结球熔接至芯片接垫。 

结球接合制作工艺的打线可为一不易反应的金属，例如是金，或一多反应金属，例如是铜、银、钯或铝。当易反应的金属，例如是铜或铝呈熔融态于空气中时，其可与氧气反应以形成氧化物而干涉打线接合。因此需要提供一保护的遮蔽气体，其不与金属反应且环绕熔融态的结球，至少直到其表面硬化且充足地冷却后不具反应性(non-reactive)。因此，在结球形成之前，一遮蔽气体于一移动掩模或遮蔽物中的方法与制作工艺被发展。掩模中接着填满一遮蔽气体且结球形成于一毛细工具的一端。接着，移开掩模，而完成结球接合制作工艺。 

然而，现有的装置相对于毛细工具需要复杂的掩模移动，且需要控制装置与增加接合制作工艺步骤。此外，掩模快速的调动于结球形成之后会造成一空气流场突然的改变使其撞击至热的打线结球上。空气可使易反应金属的表面产生氧化作用，甚至于两个易反应或不易反应的金属上产生不均匀地冷却。此外，开放式的掩模或气体容纳管需要相当大量的气体来维持遮蔽气体供应量在结球形成于毛细工具时，且在结球接合制作工艺时并未提供一遮蔽气体所需的流场来环绕结球与毛细工具。 

发明内容

为解决上述问题，本发明在一些实施例中，提出一打线机台，其包括一主体、一夹块、一固定块、一气体供应管、一遮蔽气体供应装置、一毛细工具以及一电极。夹块具有一限定于其中的腔室以及一形成于夹块的一侧壁且连通腔室的中心孔。固定块具有一向上延伸以固定于主体上的定位构件以及一向下延伸至夹块的腔室的电极夹持构件。气体供应管连接夹块的腔室，用以供应一保护气体。遮蔽气体供应装置具有限定于其中的一连续气体通道以及一孔洞，其中遮蔽气体供应装置通过中心孔而固定于夹块上，且连续气体通道连通腔室。毛细工具相对于一芯片上的多个将被接合的芯片接垫来说，其固定于主体，用以上下往复运动于遮蔽气体供应装置的孔洞内。电极夹持构件夹持电极的一端，而电极的另一端延伸于连续气体通道内且至孔洞。保护气体流入一稳定流场中，此流场环绕于遮蔽气体供应装置的连续气体通道的孔洞区域内。值得注意的是，在孔洞区域内的结球，其因有保护气体形成 的稳定流场环绕，可产生较佳的结球形成(ball formation)以及结球接合制作工艺(ball-bonding process)。