一種用于銅線鍵合加工的保護氣體監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體封裝技術領域，具體涉及一種用于銅線鍵合加工的保護氣體監測系統。
【背景技術】
[0002]近年來，在半導體封裝中，因銅線工藝較金線工藝在成本上有很大的優勢，因此，銅線工藝就目前來講是一種趨勢。除了成本較低之外，銅的電導率比金的電導率高，銅的熱導率也高于金，因此在直徑相同的條件下，銅線可以承載更大的電流，使得銅引線不僅可用于功率器件中，也可以用于需要采集更小直徑引線以適應高密度集成電路的封裝中；銅的機械強度高于金，使其更適合細小引線的鍵合。雖然銅線成本低、優勢明顯，但銅線鍵合仍面臨一些難題，最主要的是:銅線在高溫燒結時容易氧化(2CU+02 = 2Cuo)，生成氧化銅，而氧化銅的硬度比純銅的硬度更高，這樣使得焊接點容易脆裂、焊球氧化或球形不良，且在高溫鍵合時可能出現焊接點和引線框架之間的界面間強度減弱，很容易打穿芯片的鋁層，導致廣品品質不穩定、良品率低。
[0003]為克服上述銅線氧化難題，目前，在半導體行業通常采用的方法是:在燒球過程和鍵合過程中加入一定比例的還原性保護氣體，目的是將氧化的銅瞬間還原，得到純銅，以達到最好的焊接效果。該還原性保護氣體一般是氫氣和氦氣，兩者混合的比例根據使用時的實際而有所不同。但是，因氮氫保護氣屬于高危氣體，基本上都是從車間外圍供給。由于沒有專門的監測系統，在實際的操作中對保護氣體提供的壓力、流量以及混合比例容易出現偏差，使得加入的保護氣體不能準確地滿足銅線鍵合時的封裝工作，影響產品的質量。
【發明內容】
[0004]針對上述的不足，本發明所要解決的技術問題是提供用于銅線鍵合加工的保護氣體監測系統，它能實時監測和控制銅線鍵合時提供的保護氣體的氣壓、流量和配比情況，反應靈敏、響應速度快且智能化監測。
[0005]為解決上述問題，本發明通過以下技術方案實現:
[0006]—種用于銅線鍵合加工的保護氣體監測系統，包括混合罐、氫氣儲罐和氮氣儲罐，氫氣儲罐和氮氣儲罐均通過輸送管與混合罐的入口連接，混合罐的出口連接有氮氫保護氣輸出管，還包括DCS控制系統和氫氣分析儀，在各輸送管上依次設有壓力傳感器、調壓閥、流量調節閥、流量傳感器和流量計，所述壓力傳感器和流量傳感器與DCS控制系統的信號輸入端連接，調壓閥、流量調節閥和流量計與DCS控制系統的信號輸出端連接；所述氫氣分析儀的采集端與混合罐連接、其輸出端與DCS控制系統的信號輸入端連接。
[0007]上述方案中，為實現自動監測報警功能，所述DCS控制系統上還連接有一報警裝置。
[0008]上述方案中，在各輸送管上還安裝有一壓力表，所述壓力表與調壓閥連接，以實時顯示對應輸送管內的壓力值。
[0009]本發明的有益效果為:
[0010]本發明通過分別在氫氣和氮氣的輸送管上設置壓力傳感器、調壓閥、流量調節閥、流量傳感器和流量計，并結合DCS控制系統及氫氣分析儀來達到自動檢測和控制氫氣、氮氣在輸送過程的壓力、流量及配比參數情況，當監測參數出現異常時快速地發出報警信號，具有檢測精確、控制響應速度快，反應靈敏的特點，能準確地監測銅線鍵合時所需的氮氫保護氣體，從而有效地提尚廣品的良品率。
【附圖說明】
[0011]圖1為本用于銅線鍵合加工的保護氣體監測系統的結構示意圖。
[0012]圖中標號為:1、氫氣儲罐；2、氮氣儲罐；3、輸送管；4、壓力傳感器；5、調壓閥；6、壓力表；7、流量調節閥；8、流量傳感器；9、混合罐；10、氫氣分析儀；11、DCS控制系統；12、報警裝置；13、流量計；14、氮氫保護氣輸出管。
【具體實施方式】
[0013]下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步的解釋說明。
[0014]如圖1所示，一種用于銅線鍵合加工的保護氣體監測系統，包括混合罐9、氫氣儲罐1和氮氣儲罐2，氫氣儲罐1和氮氣儲罐2均通過輸送管3與混合罐9的入口連接，混合罐9的出口連接有氮氫保護氣輸出管14，還包括DCS控制系統11和氫氣分析儀10，在各輸送管3上依次設有壓力傳感器4、調壓閥5、流量調節閥7、流量傳感器8和流量計13。所述DCS控制系統11上還連接有一報警裝置12。
[0015]所述壓力傳感器4和流量傳感器8與DCS控制系統11的信號輸入端連接，調壓閥5、流量調節閥7和流量計13與DCS控制系統11的信號輸出端連接。其中壓力傳感器4用于采集輸送管3內的氣體的壓力值，并發送給DCS控制系統11 ;流量傳感器8用于采集輸送管3內的氣體的流量值，并發送給DCS控制系統11。
[0016]所述氫氣分析儀10的采集端與混合罐9連接、其輸出端與DCS控制系統11的信號輸入端連接，用于檢測混合罐9內的氫氣含量，并發送給DCS控制系統11，通過氫氣和氮氣的混合比例要求，當知道氫氣的實際值后即可推算出氮氣的實際值。當氫氣與氮氣的配比比例不在設定的范圍時，DCS控制系統11通過控制流量計13來進行調整。
[0017]在各輸送管3上還安裝有一壓力表6，所述壓力表6與調壓閥5連接，以實時顯示對應輸送管3內的壓力值。
[0018]本發明工作時，壓力傳感器4和流量傳感器8采集分別采集各輸送管3內的壓力值及氣體的流量值，并將采集到的數值發送給DCS控制系統11，DCS控制系統11將接收到飛壓力值和值分別與系統內的預設值進行比較，然后向調壓閥5及流量控制閥7發出控制信號，以調節輸送管3的壓力值和流量值；氫氣分析儀10實時采集檢測混合罐9內的氫氣含量、并發送給DCS控制系統11，DCS控制系統11接收后通過自帶的計算功能計算出此時的氫氣與氮氣的配比值，當該配比值不在預設配比值范圍時，發出報警，同時DCS控制系統11向流量計13發出控制信號，以實現氮氫保護氣體配比量的控制。
[0019]以上僅為說明本發明的實施方式，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于銅線鍵合加工的保護氣體監測系統，包括混合罐(9)、氫氣儲罐(1)和氮氣儲罐(2)，氫氣儲罐(1)和氮氣儲罐(2)均通過輸送管(3)與混合罐(9)的入口連接，混合罐(9)的出口連接有氮氫保護氣輸出管(14)，其特征在于:還包括DCS控制系統(11)和氫氣分析儀(10)，在各輸送管(3)上依次設有壓力傳感器(4)、調壓閥(5)、流量調節閥(7)、流量傳感器(8)和流量計(13)，所述壓力傳感器(4)和流量傳感器(8)與DCS控制系統(11)的信號輸入端連接，調壓閥(5)、流量調節閥(7)及流量計(13)與DCS控制系統(11)的信號輸出端連接；所述氫氣分析儀(10)的采集端與混合罐(9)連接、其輸出端與DCS控制系統(11)的信號輸入端連接。2.如權利要求1所述的用于銅線鍵合加工的保護氣體監測系統，其特征在于:所述DCS控制系統(11)上還連接有一報警裝置(12)。3.如權利要求1或2所述的用于銅線鍵合加工的保護氣體監測系統，其特征在于:在各輸送管(3)上還安裝有一壓力表￠)，所述壓力表(6)與調壓閥(5)連接。
【專利摘要】本發明公開了一種用于銅線鍵合加工的保護氣體監測系統，包括混合罐、氫氣儲罐和氮氣儲罐，氫氣儲罐和氮氣儲罐均通過輸送管與混合罐的入口連接，還包括DCS控制系統和氫氣分析儀，在各輸送管上依次設有壓力傳感器、調壓閥、流量調節閥、流量傳感器和流量計，所述壓力傳感器和流量傳感器與DCS控制系統的信號輸入端連接，調壓閥、流量調節閥和流量計與DCS控制系統的信號輸出端連接；所述氫氣分析儀的采集端與混合罐連接、其輸出端與DCS控制系統的信號輸入端連接。本發明能準確地監控銅線鍵合時所需的氮氫保護氣體的壓力、流量及配比值，有效地提高產品的良品率，具有檢測精確、控制響應速度快，反應靈敏的特點。
【IPC分類】G05D11/13
【公開號】CN105334879
【申請號】CN201510855275
【發明人】鄒波, 李勇昌, 鄒鋒, 蔣振榮, 朱金華
【申請人】桂林斯壯微電子有限責任公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月30日