[实用新型]一种用于铜线键合加工的保护气体监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体封装技术领域，具体涉及一种用于铜线键合加工的保护气体监测系统。

背景技术

近年来，在半导体封装中，因铜线工艺较金线工艺在成本上有很大的优势，因此，铜线工艺就目前来讲是一种趋势。除了成本较低之外，铜的电导率比金的电导率高，铜的热导率也高于金，因此在直径相同的条件下，铜线可以承载更大的电流，使得铜引线不仅可用于功率器件中，也可以用于需要采集更小直径引线以适应高密度集成电路的封装中；铜的机械强度高于金，使其更适合细小引线的键合。虽然铜线成本低、优势明显，但铜线键合仍面临一些难题，最主要的是：铜线在高温烧结时容易氧化(2Cu+O2＝2Cuo)，生成氧化铜，而氧化铜的硬度比纯铜的硬度更高，这样使得焊接点容易脆裂、焊球氧化或球形不良，且在高温键合时可能出现焊接点和引线框架之间的界面间强度减弱，很容易打穿芯片的铝层，导致产品品质不稳定、良品率低。

为克服上述铜线氧化难题，目前，在半导体行业通常采用的方法是：在烧球过程和键合过程中加入一定比例的还原性保护气体，目的是将氧化的铜瞬间还原，得到纯铜，以达到最好的焊接效果。该还原性保护气体一般是氢气和氦气，两者混合的比例根据使用时的实际而有所不同。但是，因氮氢保护气属于高危气体，基本上都是从车间外围供给。由于没有专门的监测系统，在实际的操作中对保护气体提供的压力、流量以及混合比例容易出现偏差，使得加入的保护气体不能准确地满足铜线键合时的封装工作，影响产品的质量。

实用新型内容

针对上述的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供用于铜线键合加工的保护气体监测系统，它能实时监测和控制铜线键合时提供的保护气体的气压、流量和配比情况，反应灵敏、响应速度快且智能化监测。

为解决上述问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于铜线键合加工的保护气体监测系统，包括混合罐、氢气储罐和氮气储罐，氢气储罐和氮气储罐均通过输送管与混合罐的入口连接，混合罐的出口连接有氮氢保护气输出管，还包括DCS控制系统和氢气分析仪，在各输送管上依次设有压力传感器、调压阀、流量调节阀、流量传感器和流量计，所述压力传感器和流量传感器与DCS控制系统的信号输入端连接，调压阀、流量调节阀和流量计与DCS控制系统的信号输出端连接；所述氢气分析仪的采集端与混合罐连接、其输出端与DCS控制系统的信号输入端连接。

上述方案中，为实现自动监测报警功能，所述DCS控制系统上还连接有一报警装置。

上述方案中，在各输送管上还安装有一压力表，所述压力表与调压阀连接，以实时显示对应输送管内的压力值。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过分别在氢气和氮气的输送管上设置压力传感器、调压阀、流量调节阀、流量传感器和流量计，并结合DCS控制系统及氢气分析仪来达到自动检测和控制氢气、氮气在输送过程的压力、流量及配比参数情况，当监测参数出现异常时快速地发出报警信号，具有检测精确、控制响应速度快，反应灵敏的特点，能准确地监测铜线键合时所需的氮氢保护气体，从而有效地提高产品的良品率。

附图说明

图1为本用于铜线键合加工的保护气体监测系统的结构示意图。

图中标号为：1、氢气储罐；2、氮气储罐；3、输送管；4、压力传感器；5、调压阀；6、压力表；7、流量调节阀；8、流量传感器；9、混合罐；10、氢气分析仪；11、DCS控制系统；12、报警装置；13、流量计；14、氮氢保护气输出管。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的解释说明。

如图1所示，一种用于铜线键合加工的保护气体监测系统，包括混合罐9、氢气储罐1和氮气储罐2，氢气储罐1和氮气储罐2均通过输送管3与混合罐9的入口连接，混合罐9的出口连接有氮氢保护气输出管14，还包括DCS控制系统11和氢气分析仪10，在各输送管3上依次设有压力传感器4、调压阀5、流量调节阀7、流量传感器8和流量计13。所述DCS控制系统11上还连接有一报警装置12。

所述压力传感器4和流量传感器8与DCS控制系统11的信号输入端连接，调压阀5、流量调节阀7和流量计13与DCS控制系统11的信号输出端连接。其中压力传感器4用于采集输送管3内的气体的压力值，并发送给DCS控制系统11；流量传感器8用于采集输送管3内的气体的流量值，并发送给DCS控制系统11。