一種鍵合絲的加熱退火裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種鍵合絲的加熱退火裝置，包括依次設(shè)置的放線機(jī)構(gòu)、第一導(dǎo)線輪、加熱裝置、第二導(dǎo)線輪和收線機(jī)構(gòu)，其特征是：還包括冷卻裝置，冷卻裝置設(shè)置在加熱裝置與第二導(dǎo)線輪之間。本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置冷卻裝置，對(duì)加熱后的鍵合絲進(jìn)行急速退火，可有效控制鍵合絲在再結(jié)晶時(shí)的晶體顆粒大小，以及確保應(yīng)力的完全釋放，從而使得鍵合絲中晶粒均勻，消除鍵合絲的內(nèi)部應(yīng)力，提高鍵合絲的堅(jiān)韌程度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種鍵合絲的加熱退火裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種加熱退火裝置，尤其涉及一種鍵合絲的加熱退火裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍵合絲（bonding wire)是連接芯片與外部封裝基板（substrate)和/或多層線路 板（PCB)的主要連接方式。鍵合絲發(fā)展趨勢(shì)，從應(yīng)用方向上主要是線徑細(xì)微化、高車(chē)間壽命 (floor life)以及高線軸長(zhǎng)度；從化學(xué)成分上，主要有銅線(包括裸銅線、鍍鈀銅線、閃金鍍 鈀銅線）在半導(dǎo)體領(lǐng)域大幅度取代金線，而銀線和銀合金線在LED以及部分1C封裝應(yīng)用上 取代金線。
[0003] 相對(duì)于金線，銅線主要的優(yōu)勢(shì)是：（1)產(chǎn)品成本低；（2)線材機(jī)械強(qiáng)度高，在形成線 ?。╨oop)后的灌膠的過(guò)程中抗沖擊能力強(qiáng)，減少了線材的晃動(dòng)（wire sweep),更適合于細(xì) 間距封裝；（3)導(dǎo)電性高（銅的電阻率遠(yuǎn)低于金）；（4)與Al-Au共晶相比較，Al-Cu共晶相 的生長(zhǎng)速率低許多，因此可靠性大幅度提升。
[0004] 在鍵合絲的生產(chǎn)過(guò)程中需要多次拉拔、加熱和退火，在加熱過(guò)程中采用氮?dú)饣驓?氣進(jìn)行保護(hù)，防止鍵合絲的氧化，而目前退火部分一般采用自然退火的方式，這種自然退 火方式存在的缺陷是在收卷時(shí)鍵合絲還存在一定的余溫，造成鍵合絲中晶粒未完全穩(wěn)定定 型，在收卷外力的干擾下，導(dǎo)致鍵合絲中晶粒不夠均勻以及殘存應(yīng)力，導(dǎo)致鍵合絲不夠堅(jiān) 韌。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鍵合絲的加熱退火裝置，這種鍵合絲的 加熱退火裝置能夠?qū)︽I合絲進(jìn)行快速退火，使得鍵合絲中晶粒均勻，消除鍵合絲的內(nèi)部應(yīng) 力，提高鍵合絲的堅(jiān)韌程度。采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種鍵合絲的加熱退火裝置，包括依次設(shè)置的放線機(jī)構(gòu)、第一導(dǎo)線輪、加熱裝置、 第二導(dǎo)線輪和收線機(jī)構(gòu)，其特征是：還包括冷卻裝置，冷卻裝置設(shè)置在加熱裝置與第二導(dǎo)線 輪之間。
[0007] 通過(guò)設(shè)置冷卻裝置，對(duì)加熱后的鍵合絲進(jìn)行急速退火，可有效控制鍵合絲在再結(jié) 晶時(shí)的晶體顆粒大小，以及確保應(yīng)力的完全釋放，從而使得鍵合絲中晶粒均勻，消除鍵合絲 的內(nèi)部應(yīng)力，提高鍵合絲的堅(jiān)韌程度。
[0008] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述冷卻裝置包括外冷卻管、內(nèi)冷卻管和閥門(mén)；內(nèi)冷 卻管的外徑小于外冷卻管的內(nèi)徑，內(nèi)冷卻管處于外冷卻管的空腔中，內(nèi)冷卻管與外冷卻管 的兩端分別密封連接在一起，內(nèi)冷卻管的外壁與外冷卻管的內(nèi)壁之間構(gòu)成截面為環(huán)形的密 閉容器；閥門(mén)安裝在外冷卻管上并與密閉容器相通。通過(guò)閥門(mén)往密閉容器中充入液態(tài)的二 氧化碳或液態(tài)的氮?dú)猓缓箨P(guān)閉閥門(mén)，在密閉容器中形成一低壓保壓的空間，當(dāng)鍵合絲從內(nèi) 冷卻管的空腔中經(jīng)過(guò)時(shí)，鍵合絲在低溫的內(nèi)冷卻管中快速冷卻。上述外冷卻管一般采用熱 傳導(dǎo)性較差的材料制成，更能夠維持低溫；上述內(nèi)冷卻管則一般采用熱傳導(dǎo)性較好的材料 制成，確保對(duì)內(nèi)冷卻管空腔中鍵合絲的良好冷卻效果。
[0009] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述加熱裝置包括外套管、內(nèi)套管、加熱電阻線和惰 性氣體保護(hù)結(jié)構(gòu)；內(nèi)套管的外徑小于外套管的內(nèi)徑，內(nèi)套管處于外套管的空腔中，加熱電阻 線以螺旋的方式繞包在內(nèi)套管的外壁上；惰性氣體保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)套管的空腔中。加熱 電阻線以螺旋的方式繞包在內(nèi)套管的外壁上，形成加熱管的結(jié)構(gòu)，當(dāng)鍵合絲通過(guò)內(nèi)套管的 空腔時(shí)，鍵合絲被加熱，其中外套管起到保護(hù)及保溫作用，而惰性氣體保護(hù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)套管的 空腔中釋放惰性氣體(例如氮?dú)饣驓鍤獾?，對(duì)鍵合絲進(jìn)行保護(hù)，防止鍵合絲被氧化。上述外 套管、內(nèi)套管采用陶瓷或石英等耐高溫的絕緣材料制成。
[0010] 作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述惰性氣體保護(hù)結(jié)構(gòu)包括由耐高溫材料制 成的送氣管道和充氣頭；送氣管道的兩端由端蓋密封，端蓋上開(kāi)設(shè)有供鍵合絲通過(guò)的小孔； 送氣管道的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)出氣孔；充氣頭安裝在送氣管道的一端并與送氣管道的空腔 相通。通過(guò)充氣頭向送氣管道中充入氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w，從送氣管道上的出氣孔噴出， 對(duì)經(jīng)過(guò)送氣管道中的鍵合絲進(jìn)行保護(hù)，防止鍵合絲被氧化。上述送氣管道采用陶瓷或鋼材 等耐高溫材料制成。
[0011] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，還包括張力機(jī)構(gòu)，張力機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述放線機(jī)構(gòu)與 第一導(dǎo)線輪之間。通過(guò)在放線機(jī)構(gòu)與第一導(dǎo)線輪之間設(shè)置張力機(jī)構(gòu)，控制鍵合絲的張力，使 鍵合絲保持一定的張緊力，使鍵合絲在加熱、退火過(guò)程中保持平直。
[0012] 作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述張力機(jī)構(gòu)包括支架、擺桿、支撐桿、固定 線輪、滑塊和活動(dòng)線輪；擺桿的上端與支架鉸接；沿?cái)[桿的長(zhǎng)度方向，擺桿上開(kāi)設(shè)有滑槽； 滑塊處于滑槽中并能夠沿滑槽滑動(dòng)；支撐桿的一端與支架鉸接，支撐桿的另一端與滑塊鉸 接；固定線輪安裝在擺桿的上端，活動(dòng)線輪安裝在滑塊上?；顒?dòng)線輪與滑塊、擺桿、支撐桿構(gòu) 成鍵合絲的儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)，當(dāng)放線機(jī)構(gòu)的放線速度過(guò)快時(shí)，活動(dòng)線輪在自身及滑塊、支撐桿的重 力作用下向下運(yùn)動(dòng)，在固定線輪與第一導(dǎo)線輪之間儲(chǔ)存更多的鍵合絲，并使鍵合絲保持一 定的張力；當(dāng)放線機(jī)構(gòu)的放線速度過(guò)慢時(shí)，活動(dòng)線輪及滑塊在拉力的作用下沿滑槽向上運(yùn) 動(dòng)，儲(chǔ)存在固定線輪與第一導(dǎo)線輪之間的鍵合絲在拉力的作用下向前輸送，并使鍵合絲保 持一定的張力。該張力機(jī)構(gòu)利用杠桿原理，能較好地自動(dòng)調(diào)節(jié)張力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果顯著。
[0013] 作為本實(shí)用新型更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，還包括多個(gè)配重塊，配重塊安裝在所述支 撐桿上。通過(guò)在支撐桿上設(shè)置配重塊，調(diào)節(jié)支撐桿的重量，從而調(diào)節(jié)活動(dòng)線輪向上或向下運(yùn) 動(dòng)需要克服的阻力，從而更有效地控制鍵合絲的張力。
[0014] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述放線機(jī)構(gòu)為主動(dòng)放線機(jī)構(gòu)，所述收線機(jī)構(gòu)為主 動(dòng)收線機(jī)構(gòu)。采用主動(dòng)放線、主動(dòng)收線的方式，能更容易控制鍵合絲的張力。
[0015] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置冷卻裝置，對(duì)加熱后的鍵合絲進(jìn)行急速退火，可有效控制鍵 合絲在再結(jié)晶時(shí)的晶體顆粒大小，以及確保應(yīng)力的完全釋放，從而使得鍵合絲中晶粒均勻， 消除鍵合絲的內(nèi)部應(yīng)力，提高鍵合絲的堅(jiān)韌程度。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0019] 如圖1所示，這種鍵合絲的加熱退火裝置，包括依次設(shè)置的放線機(jī)構(gòu)1、第一導(dǎo)線 輪2、加熱裝置3、第二導(dǎo)線輪4和收線機(jī)構(gòu)5,還包括冷卻裝置6和張力機(jī)構(gòu)7,冷卻裝置6 設(shè)置在加熱裝置3與第二導(dǎo)線輪4之間，張力機(jī)構(gòu)7設(shè)置在放線機(jī)構(gòu)1與第一導(dǎo)線輪2之 間；放線機(jī)構(gòu)1為主動(dòng)放線機(jī)構(gòu)，收線機(jī)構(gòu)5為主動(dòng)收線機(jī)構(gòu)。
[0020] 冷卻裝置6包括外冷卻管601、內(nèi)冷卻管602和閥門(mén)603 ;內(nèi)冷卻管602的外徑小 于外冷卻管601的內(nèi)徑，內(nèi)冷卻管602處于外冷卻管601的空腔中，內(nèi)冷卻管602與外冷卻 管601的兩端分別密封連接在一起，內(nèi)冷卻管602的外壁與外冷卻管601的內(nèi)壁之間構(gòu)成 截面為環(huán)形的密閉容器604 ;閥門(mén)603安裝在外冷卻管601上并與密閉容器604相通。
[0021] 加熱裝置3包括外套管301、內(nèi)套管302、加熱電阻線303和惰性氣體保護(hù)結(jié)構(gòu) 304 ;內(nèi)套管302的外徑小于外套管301的內(nèi)徑，內(nèi)套管302處于外套管301的空腔中，力口 熱電阻線303以螺旋的方式繞包在內(nèi)套管302的外壁上；惰性氣體保護(hù)結(jié)構(gòu)304設(shè)置在內(nèi) 套管302的空腔中。惰性氣體保護(hù)結(jié)構(gòu)304包括由耐高溫材料制成的送氣管道3041和充 氣頭3042 ;送氣管道3041的兩端由端蓋3043密封，端蓋3043上開(kāi)設(shè)有供鍵合絲9通過(guò)的 小孔3044 ;送氣管道3041的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)出氣孔3045 ;充氣頭3042安裝在送氣管道 3041的一端并與送氣管道3041的空腔相通。
[0022] 張力機(jī)構(gòu)7包括支架701、擺桿702、支撐桿703、固定線輪704、滑塊705、活動(dòng)線 輪706和多個(gè)配重塊707 ;擺桿702的上端與支架701鉸接；沿?cái)[桿702的長(zhǎng)度方向，擺桿 702上開(kāi)設(shè)有滑槽708 ;滑塊705處于滑槽708中并能夠沿滑槽708滑動(dòng)；支撐桿703的一 端與支架701鉸接，支撐桿703的另一端與滑塊705鉸接；固定線輪704安裝在擺桿702的 上端，活動(dòng)線輪706安裝在滑塊705上；配重塊707安裝在支撐桿703上。
[0023] 上述外冷卻管601 -般采用熱傳導(dǎo)性較差的材料制成，更能夠維持低溫；上述內(nèi) 冷卻管602則一般采用熱傳導(dǎo)性較好的材料制成，確保對(duì)內(nèi)冷卻管602空腔中鍵合絲9的 良好冷卻效果。
[0024] 上述外套管301、內(nèi)套管302采用陶瓷或石英等耐高溫的絕緣材料制成。
[0025] 上述送氣管道3041采用陶瓷或鋼材等耐高溫材料制成。
[0026] 通過(guò)設(shè)置冷卻裝置6,對(duì)加熱后的鍵合絲9進(jìn)行急速退火，可有效控制鍵合絲在再 結(jié)晶時(shí)的晶體顆粒大小，以及確保應(yīng)力的完全釋放，從而使得鍵合絲9中晶粒均勻，消除鍵 合絲9的內(nèi)部應(yīng)力，提高鍵合絲9的堅(jiān)韌程度。通過(guò)閥門(mén)603往密閉容器604中充入液態(tài) 的二氧化碳或液態(tài)的氮?dú)?，然后關(guān)閉閥門(mén)603,在密閉容器604中形成一低壓保壓的空間， 當(dāng)鍵合絲9從內(nèi)冷卻管602的空腔中經(jīng)過(guò)時(shí)，鍵合絲9在低溫的內(nèi)冷卻管602中快速冷卻。
[0027] 此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，其各部分名稱等可以不 同，凡依本實(shí)用新型專(zhuān)利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化，均包括于本 實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí) 施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，只要不偏離本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)或者 超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種鍵合絲的加熱退火裝置，包括依次設(shè)置的放線機(jī)構(gòu)、第一導(dǎo)線輪、加熱裝置、第 二導(dǎo)線輪和收線機(jī)構(gòu)，其特征是：還包括冷卻裝置，冷卻裝置設(shè)置在加熱裝置與第二導(dǎo)線輪 之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的鍵合絲的加熱退火裝置，其特征是：所述冷卻裝置包括外冷卻 管、內(nèi)冷卻管和閥門(mén)；內(nèi)冷卻管的外徑小于外冷卻管的內(nèi)徑，內(nèi)冷卻管處于外冷卻管的空腔 中，內(nèi)冷卻管與外冷卻管的兩端分別密封連接在一起，內(nèi)冷卻管的外壁與外冷卻管的內(nèi)壁 之間構(gòu)成截面為環(huán)形的密閉容器；閥門(mén)安裝在外冷卻管上并與密閉容器相通。
3. 如權(quán)利要求1所述的鍵合絲的加熱退火裝置，其特征是：所述加熱裝置包括外套管、 內(nèi)套管、加熱電阻線和惰性氣體保護(hù)結(jié)構(gòu)；內(nèi)套管的外徑小于外套管的內(nèi)徑，內(nèi)套管處于外 套管的空腔中，加熱電阻線以螺旋的方式繞包在內(nèi)套管的外壁上；惰性氣體保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置 在內(nèi)套管的空腔中。
4. 如權(quán)利要求3所述的鍵合絲的加熱退火裝置，其特征是：所述惰性氣體保護(hù)結(jié)構(gòu)包 括由耐高溫材料制成的送氣管道和充氣頭；送氣管道的兩端由端蓋密封，端蓋上開(kāi)設(shè)有供 鍵合絲通過(guò)的小孔；送氣管道的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)出氣孔；充氣頭安裝在送氣管道的一端 并與送氣管道的空腔相通。
5. 如權(quán)利要求1所述的鍵合絲的加熱退火裝置，其特征是：還包括張力機(jī)構(gòu)，張力機(jī)構(gòu) 設(shè)置在所述放線機(jī)構(gòu)與第一導(dǎo)線輪之間。
6. 如權(quán)利要求5所述的鍵合絲的加熱退火裝置，其特征是：所述張力機(jī)構(gòu)包括支架、擺 桿、支撐桿、固定線輪、滑塊和活動(dòng)線輪；擺桿的上端與支架鉸接；沿?cái)[桿的長(zhǎng)度方向，擺桿 上開(kāi)設(shè)有滑槽；滑塊處于滑槽中并能夠沿滑槽滑動(dòng)；支撐桿的一端與支架鉸接，支撐桿的 另一端與滑塊鉸接；固定線輪安裝在擺桿的上端，活動(dòng)線輪安裝在滑塊上。
7. 如權(quán)利要求6所述的鍵合絲的加熱退火裝置，其特征是：還包括多個(gè)配重塊，配重塊 安裝在所述支撐桿上。
8. 如權(quán)利要求1所述的鍵合絲的加熱退火裝置，其特征是：所述放線機(jī)構(gòu)為主動(dòng)放線 機(jī)構(gòu)，所述收線機(jī)構(gòu)為主動(dòng)收線機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】C21D9/52GK203999733SQ201420392297
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】周振基, 周博軒, 蔡永坤 申請(qǐng)人:汕頭市駿碼凱撒有限公司