專利名稱：打線設(shè)備及其保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)與方法
打線設(shè)備及其保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種打線設(shè)備及其保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)與方法，特別是涉及一種可 確保打線質(zhì)量的導(dǎo)線接合方法和打線裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體封裝構(gòu)造工藝中，打線接合(wiring bonding)技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo) 體芯片與封裝基板或?qū)Ь€架之間的電性連接。一般打線接合工藝是以金線為主，但由于銅 線具有低成本的優(yōu)勢，相較于金線，銅線具有較佳的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性，因而銅制導(dǎo)線的線徑 可較細(xì)且散熱效率較佳。然而，銅線或其它封裝導(dǎo)線(例如鋁線)極易與空氣中的氧分子 結(jié)合而生成氧化物，上述氧化物會造成降低封裝導(dǎo)線與焊墊表面的結(jié)合強(qiáng)度與電性連接質(zhì) 量(quality)等問題，因而影響銅線或鋁線等低成本線材的應(yīng)用性。為改善上述問題，現(xiàn)有的打線設(shè)備在進(jìn)行易氧化導(dǎo)線的打線作業(yè)時，通常會提供 保護(hù)氣體(例如氮氣等鈍性氣體)于導(dǎo)線上，以防止導(dǎo)線接觸外在環(huán)境的氧氣，進(jìn)而提供無 氧作業(yè)環(huán)境來改善氧化等問題。但是，當(dāng)生產(chǎn)線要使用不同材質(zhì)的導(dǎo)線來進(jìn)行另一打線作 業(yè)時，打線設(shè)備需因應(yīng)導(dǎo)線的改變，而對應(yīng)轉(zhuǎn)換供應(yīng)不同種類的保護(hù)氣體，以便得到最佳的 打線保護(hù)效果。然而，目前的打線設(shè)備是由操作人員來判斷不同打線工藝所需的保護(hù)氣體 種類，且由人工的方式來更換不同種類的保護(hù)氣體及其供應(yīng)參數(shù)(如速度等)。結(jié)果，此人 工方式容易產(chǎn)生人為的操作錯誤，且耗費(fèi)人力和時間，同時調(diào)控的精準(zhǔn)度也較為低落。故，有必要提供一種打線設(shè)備的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在 的問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種打線設(shè)備的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，其特征在 于所述保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)包括氣體自動切換裝置，連接于所述打線設(shè)備的氣體噴嘴，用以選擇第一保護(hù)氣體或 第二保護(hù)氣體來提供至所述氣體噴嘴，其中第一氣體管道是連接于所述氣體自動切換裝 置，以提供所述第一保護(hù)氣體；及第二氣體管道是連接于所述氣體自動切換裝置，以提供所 述第二保護(hù)氣體；以及控制單元，用以依據(jù)所述打線設(shè)備進(jìn)行打線時所使用的導(dǎo)線種類，而傳送控制信 號至所述氣體自動切換裝置，以使所述氣體自動切換裝置依據(jù)所述控制信號來進(jìn)行切換， 而提供所述第一保護(hù)氣體或所述第二保護(hù)氣體至所述打線設(shè)備的所述氣體噴嘴。本發(fā)明的另一目的在于提供一種打線設(shè)備的保護(hù)氣體自動切換方法，其特征在 于所述保護(hù)氣體自動切換方法包括如下步驟提供打線程序；利用控制單元來讀取所述打線程序，并傳送控制信號至氣體自動切換裝置；以及依據(jù)所述控制信號，利用所述氣體自動切換裝置來選擇提供第一保護(hù)氣體或第二
4保護(hù)氣體至所述打線設(shè)備的氣體噴嘴。本發(fā)明的再一目的在于提供一種打線設(shè)備，其特征在于所述打線設(shè)備包括承載臺，用以固定工作物件；焊針，用以提供導(dǎo)線；氣體噴嘴，用以在打線過程中對所述導(dǎo)線進(jìn)行噴氣；以及保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，包括氣體自動切換裝置，連接于所述打線設(shè)備的所述氣體噴嘴，用以選擇第一保護(hù)氣 體或第二保護(hù)氣體來提供至所述氣體噴嘴，其中第一氣體管道是連接于所述氣體自動切換 裝置，以提供所述第一保護(hù)氣體；及第二氣體管道是連接于所述氣體自動切換裝置，以提供 所述第二保護(hù)氣體；以及控制單元，用以依據(jù)所述打線設(shè)備進(jìn)行打線時所使用的所述導(dǎo)線的種類，而傳送 控制信號至所述氣體自動切換裝置，以使所述氣體自動切換裝置依據(jù)所述控制信號來進(jìn)行 切換，而提供所述第一保護(hù)氣體或所述第二保護(hù)氣體至所述打線設(shè)備的所述氣體噴嘴。本發(fā)明的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)及方法可依據(jù)不同的導(dǎo)線材來自動地切換不同 的保護(hù)氣體，以確保最佳的打線質(zhì)量，因而可改善人為操作錯誤問題，并大幅地節(jié)省人力和 時間。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合所附圖式，作 詳細(xì)說明如下

圖1顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例的打線設(shè)備與保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)的示意圖；圖2顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例的保護(hù)氣體自動切換方法的方法流程圖；以及圖3顯示依據(jù)本發(fā)明的另一實施例的打線設(shè)備與保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)的示意 圖。
具體實施方式請參照圖1，其顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例的打線設(shè)備與保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng) 的示意圖。本實施例的打線設(shè)備100的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110可依據(jù)打線設(shè)備100進(jìn) 行打線時欲使用的導(dǎo)線材質(zhì)種類，來自動地切換提供不同種類的保護(hù)氣體，以改善打線設(shè) 備100在進(jìn)行打線時可能發(fā)生的導(dǎo)線氧化等問題。本實施例的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110 可預(yù)先整合于打線設(shè)備100中，但不限于此，此保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110亦可獨立于打線 設(shè)備100之外，以選擇性的搭配用于不同的打線設(shè)備100。如圖1所示，在本實施例中，此打線設(shè)備100可包括保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110、承 載臺120、焊針130及氣體噴嘴140，其中承載臺120、焊針130及氣體噴嘴140可設(shè)置于一 機(jī)臺或基座(未繪示)上。保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110是連接于氣體噴嘴140，用以選擇適 合的保護(hù)氣體來提供至氣體噴嘴140。承載臺120是用以置放和固定工作物件201，以焊接 導(dǎo)線于202于工作物件201上，其中工作物件201可為芯片、發(fā)光二極管、封裝基板、導(dǎo)線架 等，同時導(dǎo)線202的種類可例如為銅線、鋁線、銀線、鍍鈀銅線、金線或其它種類的金屬或合 金導(dǎo)線，上述導(dǎo)線202特別是指易氧化的導(dǎo)線，例如銅線、鋁線、銀線或其合金線材。再者，焊針130可具有通孔來穿設(shè)導(dǎo)線202，用以提供導(dǎo)線202，并可接合導(dǎo)線202于工作物件201 上。氣體噴嘴140是用以在打線過程中對導(dǎo)線202進(jìn)行噴氣，通過噴出保護(hù)氣體于導(dǎo)線202 上，可改善氧化等影響打線質(zhì)量的問題。在本實施例中，氣體噴嘴140可包括第一氣體噴嘴 141和第二氣體噴嘴142。第一氣體噴嘴141可對應(yīng)于焊針130的出線端的焊球成形位置， 用以在焊針130提供導(dǎo)線202并形成焊球的過程中持續(xù)地噴出保護(hù)氣體于導(dǎo)線202上，以 確保導(dǎo)線202由焊針130內(nèi)穿出并形成焊球時的導(dǎo)線品質(zhì)。第二氣體噴嘴142可對應(yīng)于承 載臺120上的工作物件201，而可在打線過程中持續(xù)地噴出保護(hù)氣體于承載臺120上的工 作物件201，以改善工作物件201所可能發(fā)生的氧化等問題，進(jìn)而確保導(dǎo)線202焊接結(jié)合在 工作物件201上的接合質(zhì)量。因此，第一氣體噴嘴141和第二氣體噴嘴142可同時確保焊 針130的焊球成形位置及承載臺120上的導(dǎo)線202及工作物件201的焊接結(jié)合位置的導(dǎo)線 202質(zhì)量。
在本實施例中，打線設(shè)備100可更包括放電組件(未繪示)，其具有放電棒(EFO)， 用以對從焊針130所送出的導(dǎo)線202進(jìn)行放電加熱，而使得導(dǎo)線202的末端可在焊球成形 位置處形成熔融的球狀，以便進(jìn)一步接合于工作物件201上。如圖1所示，本實施例的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110可包括氣體自動切換裝置111 和控制單元112，氣體自動切換裝置111是連接于氣體噴嘴140，用以選擇第一保護(hù)氣體或 第二保護(hù)氣體來提供至氣體噴嘴140，控制單元112是電性連接于氣體自動切換裝置111， 用以依據(jù)打線設(shè)備100進(jìn)行打線時所使用的導(dǎo)線202材質(zhì)種類，而傳送控制信號至氣體自 動切換裝置111，以使氣體自動切換裝置111依據(jù)控制單元112所提供的控制信號來進(jìn)行切 換，而可選擇性地提供第一保護(hù)氣體或第二保護(hù)氣體至氣體噴嘴140。其中，第一氣體管道 203和第二氣體管道204是分別連接于氣體自動切換裝置111，第一氣體管道203是用以提 供第一保護(hù)氣體至氣體自動切換裝置111，第二氣體管道204是用以提供第二保護(hù)氣體至 氣體自動切換裝置111。其中，第一保護(hù)氣體和第二保護(hù)氣體可例如為惰性氣體(如純氮 氣)、或者氮、氫及惰性氣體的混合氣體。在本實施例中，第一保護(hù)氣體例如為純氮氣，第二 保護(hù)氣體例如為氮和氫的混合氣體，但并不限于此。如圖1所示，本實施例的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110的氣體自動切換裝置111可 包括氣體切換器113和流量控制器114。氣體切換器113是連接于第一氣體管道203和第 二氣體管道204，用以選擇切換第一氣體管道203或第二氣體管道204所輸送的氣體至氣體 噴嘴140。例如，氣體切換器113可選擇關(guān)閉第一氣體管道203和第二氣體管道204的其中 一者，以選擇性地允許單一種的保護(hù)氣體通過氣體切換器113。又例如，氣體切換器113可 選擇性地僅連通于第一氣體管道203和第二氣體管道204的其中一者，以選擇性地允許單 一種的保護(hù)氣體通過氣體切換器113。如圖1所示，本實施例的流量控制器114是連接于氣體切換器113與氣體噴嘴140 之間，用以控制提供至氣體噴嘴140的保護(hù)氣體的流量。在本實施例中，流量控制器114可 包括第一流量控制器114a和第二流量控制器114b。第一流量控制器114a是對應(yīng)于第一氣 體管道203，用以控制第一保護(hù)氣體的流量。第二流量控制器114b是對應(yīng)于第二氣體管道 204，用以第二保護(hù)氣體的流量。此時，第一氣體噴嘴141和第二氣體噴嘴142的氣體流量 可同時由第一流量控制器114a(或第二流量控制器114b)來進(jìn)行控制。如圖1所示，本實施例的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110的控制單元112是連接于氣體自動切換裝置111，用以控制氣體自動切換裝置111來自動地切換提供不同的保護(hù)氣體。 控制單元112例如為中央處理器(CPU)、可程控器(PLC)、單芯片微處理機(jī)(MCU)、具有處理 路線的處理器、計算機(jī)裝置或其它類似單元。在本實施例中，控制單元112可電性連接于打 線設(shè)備100，并可讀取打線設(shè)備100的自動打線程序信號(或自動打線程序數(shù)據(jù))，以判斷 打線設(shè)備100在打線時所使用的導(dǎo)線202材料，其中此自動打線程序信號可為預(yù)先設(shè)定于 打線設(shè)備100中，以使打線設(shè)備100可依據(jù)此自動打線程序信號(或數(shù)據(jù))來自動地執(zhí)行不 同的打線程序，且此自動打線程序信號中包含有導(dǎo)線202材料的信息。接著，控制單元112 可依據(jù)打線設(shè)備100進(jìn)行打線時所使用的導(dǎo)線202材質(zhì)種類來傳送控制信號至氣體自動切 換裝置111，以使氣體自動切換裝置111可依據(jù)此控制信號來進(jìn)行切換，而選擇性地提供適 合于導(dǎo)線202材質(zhì)種類的第一保護(hù)氣體或第二保護(hù)氣體至氣體噴嘴140。在一實施例中，此自動打線程序信號亦可預(yù)先設(shè)定于控制單元112中，因而控制 單元112可直接依據(jù)此自動打線程序信號(或數(shù)據(jù))來判斷導(dǎo)線202材料，進(jìn)而提供控制 信號至氣體自動切換裝置111。請參照圖2，其顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例的保護(hù)氣體自動切換方法的方法流程 圖。當(dāng)進(jìn)行本實施例的保護(hù)氣體自動切換方法時，首先，提供打線程序(步驟S301)。在本 實施例中，此打線程序可為自動打線程序信號或自動打線程序數(shù)據(jù)，并可預(yù)先設(shè)定于打線 設(shè)備100中。接著，利用控制單元112來讀取此打線程序，并傳送控制信號至氣體自動切換 裝置111 (步驟S302)。接著，依據(jù)此控制信號，利用氣體自動切換裝置111來選擇性地提供 第一保護(hù)氣體或第二保護(hù)氣體至打線設(shè)備100的氣體噴嘴140 (步驟S303)。因此，本實施 例的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110的控制單元112可自動地判斷打線設(shè)備100進(jìn)行打線時所 使用的導(dǎo)線材，并對應(yīng)地依據(jù)導(dǎo)線202材質(zhì)種類來傳送控制信號至氣體自動切換裝置111， 以自動地切換不同的保護(hù)氣體至氣體噴嘴140。因此，通過本實施例的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110及方法，打線設(shè)備100可自動地 依據(jù)不同的導(dǎo)線材而對應(yīng)提供適合的保護(hù)氣體，以確保打線質(zhì)量的最佳化，且可改善人工 切換操作錯誤所導(dǎo)致的問題，大幅地節(jié)省人力和時間。在另一實施例中，本發(fā)明的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)110和方法亦可用以切換兩種 以上的保護(hù)氣體(如第一保護(hù)氣體、第二保護(hù)氣體、第三保護(hù)氣體等)，以確保打線質(zhì)量。請參照圖3，其顯示依據(jù)本發(fā)明的又一實施例的打線設(shè)備與保護(hù)氣體自動切換系 統(tǒng)的示意圖。在又一實施例中，打線設(shè)備400包括保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)410、承載臺420、 焊針430及氣體噴嘴440。保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)410包括氣體自動切換裝置411和控制 單元412，控制單元412是電性連接于氣體自動切換裝置411，以控制氣體自動切換裝置411 來切換不同的保護(hù)氣體。氣體噴嘴440包括第一氣體噴嘴441和第二氣體噴嘴442，第一氣 體噴嘴441是對應(yīng)于焊針430的出線端，第二氣體噴嘴442是對應(yīng)于承載臺420上的工作 物件201。氣體自動切換裝置411包括氣體切換器413和流量控制器414，氣體切換器413 是連接于第一氣體管道203和第二氣體管道204，用以選擇切換第一氣體管道203或第二氣 體管道204所輸送的氣體至氣體噴嘴440。在本實施例中，流量控制器414可包括兩個第一 流量控制器414a、414b和兩個第二流量控制器414c、414d。第一流量控制器414a、414b是 對應(yīng)于第一氣體管道203，用以控制第一保護(hù)氣體的流量，其中第一流量控制器414a是連 接于第一氣體噴嘴441，同時第一流量控制器414b則是連接于第二氣體噴嘴442。第二流量控制器414c、414d是對應(yīng)于第二氣體管道204，用以控制第二保護(hù)氣體的流量，其中第二 流量控制器414c是連接于第一氣體噴嘴441，同時第二流量控制器414d則是連接于第二氣 體噴嘴442。因此，打線設(shè)備400可通過個別的流量控制器414a、414b、414c、414d來分別控 制每一氣體噴嘴441、442的流量。因此，本發(fā)明的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)及方法可依據(jù)不同的導(dǎo)線材來自動地切換 不同的保護(hù)氣體，以確保打線質(zhì)量。由于此保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)可自動地進(jìn)行切換，因而 可改善人為操作錯誤問題，并大幅地節(jié)省人力和時間。綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭露如上，但上述優(yōu)選實施例并非用以限 制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與潤 飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種打線設(shè)備的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，其特征在于所述保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)包括氣體自動切換裝置，連接于所述打線設(shè)備的氣體噴嘴，用以選擇第一保護(hù)氣體或第二保護(hù)氣體來提供至所述氣體噴嘴，其中第一氣體管道是連接于所述氣體自動切換裝置，以提供所述第一保護(hù)氣體，且第二氣體管道是連接于所述氣體自動切換裝置，以提供所述第二保護(hù)氣體；以及控制單元，用以依據(jù)所述打線設(shè)備進(jìn)行打線時所使用的導(dǎo)線種類，而傳送控制信號至所述氣體自動切換裝置，以使所述氣體自動切換裝置依據(jù)所述控制信號來進(jìn)行切換，而提供所述第一保護(hù)氣體或所述第二保護(hù)氣體至所述打線設(shè)備的所述氣體噴嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，其特征在于所述第一保護(hù)氣體為 純氮氣，且所述第二保護(hù)氣體為氮和氫的混合氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，其特征在于所述氣體自動切換裝 置包括氣體切換器，用以切換所述第一氣體管道或所述第二氣體管道所輸送的氣體至所述 氣體噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，其特征在于所述氣體自動切換裝 置包括流量控制器，用以控制所述第一保護(hù)氣體或所述第二保護(hù)氣體的流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，其特征在于所述流量控制器包括 第一流量控制器和第二流量控制器，所述第一流量控制器是用以控制所述第一保護(hù)氣體的 流量，所述第二流量控制器是用以控制所述第二保護(hù)氣體的流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，其特征在于所述氣體噴嘴包括第 一氣體噴嘴和第二氣體噴嘴，所述第一氣體噴嘴是對應(yīng)于所述打線設(shè)備的焊針的出線端的 焊球成形位置，所述第二氣體噴嘴是對應(yīng)于所述打線設(shè)備的承載臺上的工作物件的焊接結(jié) 合位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，其特征在于所述氣體自動切換裝 置包括兩個第一流量控制器和兩個第二流量控制器，其中所述兩個第一流量控制器是分別 連接于所述第一氣體噴嘴和所述第二氣體噴嘴，用以分別控制所述第一氣體噴嘴和所述第 二氣體噴嘴的所述第一保護(hù)氣體的流量，及其中所述兩個第二流量控制器是分別連接于所 述第一氣體噴嘴和所述第二氣體噴嘴，用以分別控制所述第一氣體噴嘴和所述第二氣體噴 嘴的所述第二保護(hù)氣體的流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)線為銅線、鋁 線、銀線或其合金線材。
9.一種打線設(shè)備的保護(hù)氣體自動切換方法，其特征在于所述保護(hù)氣體自動切換方法 包括如下步驟提供打線程序；利用控制單元來讀取所述打線程序，并傳送控制信號至氣體自動切換裝置；以及依據(jù)所述控制信號，利用所述氣體自動切換裝置來選擇提供第一保護(hù)氣體或第二保護(hù) 氣體至所述打線設(shè)備的氣體噴嘴。
10.一種打線設(shè)備，其特征在于所述打線設(shè)備包括承載臺，用以固定工作物件；焊針，用以提供導(dǎo)線； 氣體噴嘴，用以在打線過程中對所述導(dǎo)線進(jìn)行噴氣；以及 保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)，包括氣體自動切換裝置，連接于所述打線設(shè)備的所述氣體噴嘴，用以選擇第一保護(hù)氣體或 第二保護(hù)氣體來提供至所述氣體噴嘴，其中第一氣體管道是連接于所述氣體自動切換裝 置，以提供所述第一保護(hù)氣體，且第二氣體管道是連接于所述氣體自動切換裝置，以提供所 述第二保護(hù)氣體；以及控制單元，用以依據(jù)所述打線設(shè)備進(jìn)行打線時所使用的所述導(dǎo)線的種類，而傳送控制 信號至所述氣體自動切換裝置，以使所述氣體自動切換裝置依據(jù)所述控制信號來進(jìn)行切 換，而提供所述第一保護(hù)氣體或所述第二保護(hù)氣體至所述打線設(shè)備的所述氣體噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明提供一種打線設(shè)備及其保護(hù)氣體自動切換系統(tǒng)與方法。此系統(tǒng)包括氣體自動切換裝置和控制單元。此方法包括如下步驟提供打線程序；利用控制單元來讀取打線程序，并傳送控制信號至氣體自動切換裝置；以及依據(jù)控制信號，利用氣體自動切換裝置來選擇提供第一保護(hù)氣體或第二保護(hù)氣體至打線設(shè)備的氣體噴嘴。本發(fā)明可自動地切換不同的保護(hù)氣體，以確保最佳的打線效果。
文檔編號H01L21/60GK101872729SQ201010187398
公開日2010年10月27日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者呂岱烈, 呂松霖, 徐明鵬, 郭飛敏, 高雍 申請人:日月光封裝測試(上海)有限公司