KR0136528Y1 - 와이어 본딩 장치 - Google Patents

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KR0136528Y1 KR2019930025851U KR930025851U KR0136528Y1 KR 0136528 Y1 KR0136528 Y1 KR 0136528Y1 KR 2019930025851 U KR2019930025851 U KR 2019930025851U KR 930025851 U KR930025851 U KR 930025851U KR 0136528 Y1 KR0136528 Y1 KR 0136528Y1
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이대원
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Abstract

본 고안은 와이어 본딩 장치에 관한 것이다.
본 고안의 와이어 본딩 장치는 와이어가 그 몸체 내부에 삽입되어 있는 캐필러리와, 와이어와 이 와이어에 대응되는 부재사이에 고전압을 걸어주는 전원공급장치와, 리드프레임에 열을 가하는 히팅장치를 구비하는 와이어 본딩 장치에 있어서, 상기 리드프레임을 히팅블록 내에 안착되고, 상기 히팅블록과 전원공급장치, 그리고 와이어와 전원공급장치는 각각 케이블로 연결되어 상기 와이어 단부와 리드프레임의 리드간에 직접 고전압이 걸리도록 된 점에 그 특징이 있다.
이와 같은 본 고안은 종래와는 달리 와이어 단부의 볼 형성을 위한 방전을 와이어 단부와 리드프레임의 리드간에 직접 발생시킴으로써 와이어 단부와 리드간의 방전거리가 항상 일정하며 이는 와이어 단부에 일정한 크기의 볼을 형성시킬 수 있으므로 향후 본 고안의 와이어 본딩 장치가 산업현장에 적용될 경우, 양품의 와이어 본딩을 실현할 수 있어 제품의 질을 더 한층 향상시키게 될 것이다.

Description

와이어 본딩(wire bonding) 장치
제1도는 종래 와이어 본딩 장치의 개략적인 장치구성도.
제2도는 (a)-(g)는 종래 와이어 본딩 장치에 의해 와이어를 본딩하는 개략적인 공정순서도.
제3도는 본 고안에 따른 와이어 본딩 장치의 개략적인 장치구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,20 : 와이어 본딩 장치 11,21 : 캐필러리(capillary)
12,22 : 와이어 13 : 토오치(torch)
14,26 : 전원공급장치 15,28 : 케이블
16,25 : 칩(chip) 17,24 : 리드프레임(lead frame)
본 고안은 반도체 조립장비중 칩과 리드프레임을 와이어로 접속시켜주는 와이어 본딩 장치에 관한 것으로서, 특히 와이어 단부와 리드간에 일정한 방전거리를 유지하여 와이어 단부에 일정한 볼크기를 형성시킬 수 있는 수단이 구비된 와이어 본딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 부품을 제작/조립하는 과정에는 여러 단계의 공정을 거치게 된다. 그중의 하나로 와이어 본딩의 공정도 포함된다. 와이어 본딩 공정이란 다수의 리드(lead)가 형성되어 있는 리드프레임상에 칩(chip)의 본딩이 완료된 후, 이 칩과 리드간에 와이어(보통 골드 와이어를 씀)를 접속시키는 공정을 말한다.
첨부된 도면중의 제1도에는 종래 와이어 본딩 장치의 장치구성이 개략적으로 도시되어 있다. 이를 참조하면, 종래의 와이어 본딩 장치(10)는 와이어(12)가 그 몸체 내부로 삽입되어 있는 캐필러리(capillary:11)와, 캐필러리 단부로 소정 길이 돌출된 와이어로 부터 소정 거리 이격되어 방전을 일으키는 토오치(torch:13)와, 상기 와이어(12)와 토오치(13)에 케이블(15)로 연결되어 고전압을 걸어주게 되는 전원공급장치(14)로 대강 구성된다. 이와 같은 종래 와이어 본딩 장치에 의해 와이어 본딩작업이 진행되는 상태를 제2도를 참조로 공정순서에 따라 설명하면 대략 다음과 같다.
제2도는 (a)-(g)는 종래 와이어 본딩 장치에 의해 와이어를 본딩하는 개략적인 공정순서도이다. 이들을 참조하면 제2도(a)는 작업이 초기 준비단계로서 와이어(12)가 캐필러리(11) 밖으로 약 2-3mm정도 나와 있으며 와이어의 하단부에는 소정 거리 이격되어 토오치(13)가 위치하고 있다. 그와 같은 상태에서 상기 전원공급장치(14)의 스위치를 조정하여 상기 와이어(12)와 토오치(13) 사이에 약 2kV의 고전압을 걸어주면 토오치의 단부와 와이어의 단부 사이에는 방전현상이 발생되며, 그결과 와이어(12)의 단부가 순간적으로 용융되어 (b)도에 도시된 바와 같이, 단부가 볼(12a)형상으로 된다. 이렇게 볼의 형성이 완료되면, 와이어는 고정된 채 구동모터(미도시)에 의해 캐필러리(11)가 하강되어 (c)도와 같은 상태로 된다. 이때, 토오치(13)는 솔레노이드장치(미도시)에 의해 움직여 캐필러리(11)와의 충돌을 방지하게 된다. 그런 후, 캐필러리(11)는 칩(16)의 상부로 이동되며 리드프레임(17)에는 소정의 열이 가하여지고 캐필러리(11)에도 약 66kHz의 주파수가 걸려 진동된다. 이러한 상태에서 캐필러리(11)를 하강시켜 본딩압력을 가함으로써, 와이어 단부에 형성되어 있던 볼(12a)은 (d)도에서와 같이 칩(16)에 본딩된다. 칩(16)에 본딩이 완료되면 캐필러리(11)는 상승되어 (e)도와 같이 리드(17a) 위치로 이동된다. 그런 후 캐필러리(11)를 하강시켜 (f)도에서와 같이 와이어(12)를 리드(17a)에 본딩하게 되며, 이때에도 리드프레임(17)에는 열이 가하여 지고 캐필러리에는 본딩압력 및 초음파에 의한 진동이 걸린다. 리드(17a)에 와이어(12)의 본딩이 완료된 후, 캐필러리(11)를 상승시키면, 와이어(12)는 끊어지게 되고, (g)도와 같이 토오치(13)를 움직여 와이어(12) 하부로 이동시키면 상기 (a)도의 초기상태로 된다. 그리하여 전술된 작업과정이 반복된다.
그런데 상기와 같은 종래 와이어 본딩 장치에 의한 본딩 작업을 수행함에 있어서, 와이어의 단부와 토오치 단부 사이의 방전현상에 의해 와이어의 단부에 형성되는 볼의 크기는 전체 품질의 가장 중요한 요소로서 작용하며, 따라서 일정한 크기의 볼의 형성을 위해서는 와이어의 단부와 토오치의 단부사이의 거리, 즉 방전거리는 항상 일정하게 유지되어야 한다. 그러나 종래 와이어 본딩 장치에서는 토오치 단부의 마모(주로 열에 의해)로 인한 와이어 단부와 토오치 단부 사이의 거리가 변하고, 또한 토오치의 유동에 따라 반복성이 떨어짐으로 인해 볼의 크기가 달라지게 되어 불량의 요인으로 크게 작용한다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 와이어의 단부에 볼을 일정한 크기로 형성시킬 수 있는 수단이 구비된 와이어 본딩 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 와이어 본딩 장치는, 와이어를 공급하는 캐필러리와 와이어와 이 와이어에 대응하는 부재사이에 고전압을 걸어주는 전원공급장치와, 리드프레임에 열을 가하는 히팅장치를 구비하는 와이어 본딩 장치에 있어서, 상기 리드프레임은 히팅블록내에 설치되고 히팅블록과 전원공급장치, 그리고 와이어와 전원공급장치는 각각 케이블로 연결되어 상기 와이어 단부와 리드프레임의 리드간에 직접 고전압이 걸리도록 된 것에 그 특징이 있다.
이와 같은 구성의 본 고안은 와이어와 리드간에 직접 방전을 시킴으로써 와이어 단부와 리드간의 방전거리를 항상 일정하게 유지할 수 있으므로 양품의 와이어 본딩을 실현할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다.
제3도는 본 고안에 따른 와이어 본딩 장치의 개략적인 장치구성도이다. 이를 참조하면, 본 고안의 와이어 본딩 장치(20)는, 모타(미도시)구동에 의해 이동되며 그 몸체 내부에 와이어(22)가 삽입되어 있는 캐필러리(21)와, 도시된 바와 같이 리드프레임(24)을 몸체의 내부에 안착시켜 열을 가하는 히팅블록(23)과, 본 고안의 특성에 따라 와이어(22)와 히팅블록(23)에 각각 케이블(28)에 의해 전기적으로 연결되어 와이어(22)와 히팅블록(23) 사이에 고전압을 걸어주는 전원공급장치(26)로 구성된다. 여기서, 특히 상기 전원공급장치(26)에 의해 와이어 단부와 히팅블록 사이에 고전압(약 2kV)을 걸어줄 때 원활한 방전을 위해 상기 리드프레임(24)은 히팅블록(23)에 밀착되어 구성된다. 또한 상기 히팅블록(23)의 일측면에는 공정의 반복작업을 위해 리드프레임의 리드(25a)가 삽입되어 이동될 수 있도록 가이드레일(27)이 설치된다.
그러면, 이와 같은 구성을 가진 본 고안의 와이어 본딩 장치에 있어서, 와이어 본딩작업이 수행될 때 장치 상호간의 작동관계에 대해 간략이 설명해 보기로 한다.
칩(25)의 결합이 완료된 리드프레임(24)이 히팅블록(23) 내부에 안착되면 와이어(22)가 캐필러리(21) 밖으로 약 2-3mm정도 나와 있는 상태의 캐필러리(21)가 구동모터의 작동에 의해 상기 히팅블록(23)에 형성되어 있는 소정의 홈부(22h)에 위치된다. 그와 같은 상태에서 상기 전원공급장치(26)의 스위치를 조정하여 상기 와이어(22)와 리드프레임의 리드(24a) 사이에 약 2kV의 고전압을 걸어주면 리드(24a)와 와이어(22)의 단부 사이에는 방전현상이 발생되며, 그결과 와이어의 단부가 순간적으로 융용되어 와이어의 단부에는 소정 크기의 볼이 형성된다. (이하, 전술된 제2도 (b)-(g)참조). 이렇게 볼의 형성이 완료되면, 와이어는 고정된 채 구동모터에 의해 캐필러리가 하강되어 볼에 접하게 되고, 그 상태에서 캐필러리를 하강시켜 본딩압력을 가함으로써 와이어 단부에 형성된 볼을 칩에 접속시킨다. 물론, 이때 히팅블록(23)에는 열이 가하여져 리드프레임(24)에는 소정의 열이 가하여지고 캐필러리(21)에도 약 66kHz의 주파수가 걸려 진동된다. 여기서 또한 리드프레임에 직접 전압을 걸어줌에 따라 칩(25)에는 약 2-3mA의 전류가 흐르게 되는데 이러한 전류의 양은 칩성능에 거의 영향을 주지 않는다.
한편, 칩(25)에 와이어 단부에 형성된 볼의 본딩이 완료되면 캐필러리(21)는 상승되어 리드(24a) 위치로 이동된다. 이때 와이어는 칩으로부터 리드에 걸쳐 소정길이 연장되어 위치하게 된다. 그런 후, 캐필러리(21)를 하강시켜 와이어를 리드(24a)에 본딩하게 되며, 이때에도 리드프레임에는 열이 가하여 지고, 캐필러리에는 본딩압력 및 초음파에 의한 진동이 걸린다. 리드(24a)에 와이어의 본딩이 완료된 후, 캐필러리를 상승시키면, 와이어는 끊어지게 되고, 초기의 준비상태로 귀환된다. 그리하여, 전술된 작업과정이 반복된다.
이와 같은 압력의 과정에 있어서, 상술된 바와 같이 본 고안의 와이어 본딩 장치는 캐필러리의 와이어 단부와 리드간에 직접 방전이 발생되도록 구성되어 있어 와이어의 단부와 리드프레임간의 방전거리는 항상 일정하게 유지되며, 이는 결과적으로 와이어의 단부에 형성되는 볼의 크기를 일정하게 한다. 따라서, 양품의 와이어 본딩을 실현할 수 있게 된다.
이상의 설명에서와 같이 본 고안의 와이어 본딩 장치는 종래와는 달리 와이어 단부의 볼 형성을 위한 방전을 와이어 단부와 리드프레임의 리드간에 직접 발생시킴으로써 와이어 단부와 리드간의 방전거리가 항상 일정하며 이는 와이어 단부에 일정한 크기의 볼을 형성시킬 수 있으므로 향후 본 고안의 와이어 본딩 장치가 산업현장에 적용될 경우, 양품의 와이어 본딩을 실현할 수 있어 제품의 질을 더 한층 향상시키게 될 것이다.

Claims (2)

  1. 와이어가 그 물체 내부에 삽입되어 있는 캐필러리와, 와이어와 이 와이어에 대응되는 부재사이에 고전압을 걸어주는 전원공급장치와, 리드프레임에 열을 가하는 히팅장치를 구비하는 와이어 본딩 장치에 있어서, 상기 리드프레임(24)은 히팅블록(23) 내에 안착되고, 상기 히팅블록(23)과 전원공급장치(26), 그리고 와이어(22)와 전원공급장치(26)는 각각 케이블(28)로 연결되어 상기 와이어(22) 단부와 리드프레임의 리드(24a)간에 직접 고전압이 걸리도록 된 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 히팅블록(23)의 일측에는 그 몸체의 일면에 소정 폭과 깊이를 가지는 길이 방향의 요홈이 형성되어 있는 가이드레일(27)이 형성되어 있어, 상기 가이드레일의 요홈에 상기 리드프레임의 리드(24a)가 삽입되어 이동될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
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