KR0155181B1 - 와이어 본딩 장치 - Google Patents

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다까시 고노
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가네꼬 히사시
닛본덴기 가부시끼가이샤
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Abstract

와이어 본딩 장치가 IC 칩의 전극 패드들과 그에 대응하는 리드 프레임의 내부 리드들을 포함하는 와이어 본드 대상체들을 둘러싸는 정방형 영역의 화상 프레임의 화상 데이타를 얻기 위한 화상 픽업 유니트를 갖는다. 정방형 영역의 화상은 본딩 동작이 실행되는 본딩 스테이션에서 픽업된다. 화상 데이타는 화상 처리 유니트로 전송되며, 화상 처리 데이타는 내부 리드들과 전국 패드들 각각의 위치를 검출하고 와이어 본드 대상체들 각각의 위치의 메모리 유니트에 저장된 대응하는 설계위치로부터의 편차를 계산한다. 제어 유니트는 이 편차를 기초로하여 XY 테이블을 제어하여 와이어 본드 대상체들의 각각의 본딩 점에 본딩 툴을 정렬시킨다. 리드 프레임, 테이프 캐리어 또는 세라믹 패키지의 경우에, 반송, 열변형, 열 팽창, 또는 화상 픽업 유니트에 잔존하는 진동으로 인한 내부 리드의 변형에 의해 영향을 받지 않고 와이어 본딩의 정확도가 개선된다. 부가적으로, 검출 동작을 위해 요구되는 시간의 양이 단축될 수 있다.

Description

와이어 본딩 장치
제1도는 와이어 본딩 동작 전의 IC 칩 및 리드 프레임을 도시한 개략 평면도.
제2도는 와이어 본딩 동작 후의 제1도의 IC 칩 및 리드 프레임을 도시한 개략 평면도.
제3도는 제2도의 선 A-A'를 따라 절취한 제2도의 IC 칩 및 리드 프레임을 도시한 단면도.
제4도는 본딩 단계에서 IC 칩의 일반적인 배열을 보이기 위해 다수의 IC 칩과 리드 프레임을 도시한 평면도.
제5도는 제1도의 부분 확대 평면도.
제6도는 종래의 와이어 본딩 장치를 도시한 개략 측면도.
제7도는 제5도의 내부 리드의 변형을 도시하기 위한 설명도.
제8도는 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 본딩 장치의 측면도.
제9도는 제8도의 와이어 본딩 장치의 부분 확대 측면도.
제10도는 제8도의 와이어 본딩 장치에 의한 동작을 도시한 플로우차트.
제11도는 본 발명의 제2실시예에 따른 와이어 본딩 장치를 도시한 측면도.
제12도는 제11도의 와이어 본딩 장치의 부분 확대 측면도.
제13도는 제11도의 와이어 본딩 장치에 의한 동작을 도시한 플로우차트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 본딩 툴 4 : 본딩 헤드
5 : 내부 리드 6 : IC 칩
7 : 전극 패드 8a : 화상 픽업 유니트
10 : 검출 카메라 11 : 리드 프레임
12 : 1 피치 업스트림 13 : 본딩 스테이션
14 : 화상 처리 유니트 15 : 메모리 유니트
16 : 제어 유니트 17 : ITV 모니터
22 : 대물 렌즈 23 : 확대 렌즈
24 : 광원 27 : 광빔
본 발명은 반도체 집적 회로(이후 IC 라고 함) 장치를 제조하는데 사용되는 와이어 본딩 장치에 관한 것이다. 와이어 본딩 장치는 제조의 마지막 단계에서 IC 칩을 제조하는데 사용된다. 종래의 와이어 본딩 장치를 도면을 참조하여 아래에 설명하겠다.
제1도 및 제2도는 본딩 동작이 수행되기 전과 후의 IC 칩 및 리드 프레임의 일반적 구성을 각각 도시한 평면도이다. 제3도는 제2도의 선 A-A'를 따라 절취한 단면도이고, 제4도는 다수의 IC 칩이 제조되는 리드 프레임의 평면도이다.
제1도 내지 제3도에서, IC 칩(6)은 와이어(20)에 의해 IC 팩키지의 내부 리드(5)와 IC 칩(6)의 전극 패드(7)를 접속하기 위해 내부 리드(5)에 의해 둘러싸인 영역에서, 본딩 동작 전에 리드 프레임(11) 상에 고정되었다. 제4도에 도시한 바와 같이, 다수의 IC 칩(6)은 대량 생산을 위해 일정한 피치로 단일 리드 프레임(11)상에 연속적으로 배열된다. 모든 내부 리드(5)의 위치에 대한 기준 좌표로서 사용되는 위치 마크(21a 및 21b)가 IC 칩(6)의 대응하는 위치에 제공된다. 몇 개의 내부 리드(5)의 팁들이 위치 마크(21a 및 21b)의 대용으로서 사용될 수도 있다. IC 칩(6)은 또한 제1도에 도시한 것과 같은 전극 패드로 각각 구성된 위치 마크(7a 및 7b)를 갖는다.
IC 칩(b)의 전극 패드(7)를 상술한 바와 같은 리드 프레임(11)의 내부 리드(5)에 본딩하기 위한 종래의 와이어 본딩 장치에서, 전극 패드(7)와 대응하는 내부 리드(5)를 포함하는 각각의 와이어 본드 대상체의 위치를 검출하기 위한 검출 카메라가 본딩 헤드가 장착되는, 수평 방향으로 이동하는 XY 테이블에 일반적으로 고정된다. 와이어 본딩 동작이 수행되기 전에, 검출 카메라는 전극 패드(7)와 내부 리드(5)의 각각의 좌표를 저장하도록 위치 마크(7a, 7b, 21a 및 21b) 및 내부 리드(5)의 각각의 본딩 점 바로 위의 위치에 XY 테이블에 의해 연속적으로 이동된다. 그 다음에, 저장된 좌표에 기초하여 XY 테이블에 의해 본딩 헤드를 이동시키면서 와이어 본딩 동작이 수행된다.
제5도는 제1도의 내부 리드(5)와 전극 패드(7)를 포함하는 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 영역의 부분의 상세도를 도시한다. 제1도 및 제5도에 도시한 영역에서, 검출 카메라는 IC 칩(6)의 기준 좌표로서 사용되는 특정한 전극 패드(7a 및 7b)의 각각의 위치에 먼저 이동된다. 후속적으로 검출 카메라는 특정한 내부 리드(5b)의 본딩 점(28b)의 좌표를 검출하기 위해 맨 끝의 내부 리드(5b)의 본딩 점 (28b)에 이동된다. 다음에 검출 카메라는 인접한 내부 리드(5c)의 본딩 점의 좌표를 검출하기 위해 내부 리드(5b)에 인접한 다른 내부 리드(5c)의 다음 본딩 점(28c)에 이동된다. 유사한 방식으로, 검출 카메라는 다른 내부 리드(5)의 검출 점(28)에 연속적으로 이동되어 그들의 좌표를 검출한다.
상기한 종래의 와이어 본딩 장치에서, 검출 카메라를 사용하여 전극 패드와 각각의 내부 리드의 본딩 점의 위치 또는 좌표를 검출하는 것은 전극 패드와 내부 리드의 본딩 동작과 동시에 수행될 수 없다. 최신의 IC 팩키지에서는, 다수의 핀이 포함되는 리드 프레임, 세라믹 팩키지, 테이프 캐리어가 사용되므로, 그 설계 위치로부터의 각 내부 리드의 허용 가능한 편차가 내부 리드의 작은 크기로 인해 매우 작다. 결과적으로, 다수의 내부 리드의 각각의 본딩 점의 좌표를 검출하는 데는 상당한 양의 시간이 소모되고, 따라서 와이어 본딩의 효율이 감소된다.
예를 들어, 각 내부 리드의 본딩 점을 검출하는데 요하는 시간의 양은 약 0.08초이므로, IC 칩이 300개 정도의 핀을 갖는 경우에 각 IC 칩의 모든 내부 리드에 대한 좌표를 검출하는데는 총 약 24초가 걸린다. 각 IC의 내부 리드를 검출하는 데 소요되는 총 24초의 시간은 IC 장치의 생산성에 영향을 주는 와이어 본딩 장치의 분야에서 중요한 것이다.
그 단면도가 제6도에 도시된 JP-A-3(1991)-48434에 개시된 와이어 본딩 장치에서는, 2개의 검출 카메라(10c 및 10d)가 본딩 툴(3)을 소지하는 본딩 헤드(4)가 장착된 XY 테이블(2b) 상에 장착된다. 제1 카메라(10c)는 본딩 스테이션(13)으로부터 1 피치 업스트림 배치된 1 피치 업스트림 스테이션(12) 위의 영역에 있는 각 내부 리드의 본딩 점을 검출하기 위해 사용되고, 제2 카메라(10d)는 본딩 스테이션 위의 영역 전체에서 전극 패드의 위치를 검출하기 위해 사용된다. 내부 리드용 제1 카메라(10c)는 XY 테이블(2b)에 대하여 수평 이동되도록 장착되어 제1 카메라(10c)와 본딩 툴(3) 사이의 수평 방향 거리가 조정될 수 있고, 전극 패드용 제2 카메라(10d)는 XY 테이블(2b)에 고정된다. 제6도에서, 1은 머신 베이스를 나타내고, 9c는 검출 카메라(10c 및 10d)용 광학 시스템을 나타내며, 14는 화상 처리 유니트를 나타내고, 16은 제어 유니트를 나타내며, 17은 ITV 모니터를 나타내고, 18은 지지 부재를 나타내며, 25는 화상 신호를 나타낸다.
본딩 툴(3)에 의한 IC 칩의 본딩 동작과 동시에, 계속되는 IC 칩의 각각의 내부 리드의 본딩 점이 제1 카메라(10c)에 의해 검출된다. 그러므로 내부 리드에 대한 위치 검출 동작과 와이어 본딩 동작은 인접한 2개의 IC 칩에서 서로 중첩된다. 이것은 본딩 동작의 효율을 증가시켜, IC 장치의 생산성을 향상시킨다.
본 발명의 목적은 내부 리드와 전국 패드의 본딩 점을 검출하는데 있어서의 정밀도를 향상시키고 본딩 점의 검출을 위해 요구되는 시간 양을 단축시킬 수 있는 와이어 본딩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 와이어 본딩 장치는 본딩 툴, XY 테이블, 화상 픽업 유니트, 메모리 유니트, 화상 처리 유니트 및 제어 유니트를 포함한다. 화상 픽업 유니트는 IC 칩의 전극 패드와 IC 팩키지의 대응하는 내부 리드를 포함하는 IC 칩에 대한 모든 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 화상 픽업 영역으로부터 화상 프레임을 픽업하고 화상 픽업 영역의 화상 프레임에 관한 화상 데이타를 화상 처리 유니트에 출력한다. 메모리 유니트는 와이어 본딩될 IC 칩의 모든 전극 패드와 내부 리드의 설계 위치를 나타내는 제1 좌표 데이타를 저장한다.
화상 처리 유니트는 화상 픽업 유니트로부터 화상 데이타를 수선하여, 패턴 매칭 기술에 의해 화상 데이타 및 제1 좌표 데이타에 기초하여 와이어 본드 대상체의 위치를 검출하여 와이어 본드 대상체에 대한 제2 좌표 데이타를 얻는다. 화상 처리 유니트는 화상 픽업 영역에 포함된 IC 칩의 전극 패드의 위치와 대응하는 내부 리드를 내타내는 제2 좌표 데이타를 메모리 유니트 내에 저장하고, 제2 좌표 데이타를 제1 좌표 데이타와 비교하여 와이어 본드 대상체의 설계 위치들 중의 대응하는 위치의 설계 위치로부터 각각의 와이어 본드 대상체의 검출된 위치의 편차를 출력한다. 제어 유니트는 편차 데이타를 수신하고 편차에 기초하여 XY 테이블을 제어하여 각각의 와이어 본드 대상체의 본딩 점에 본딩 툴을 연속적으로 정렬시킨다.
본 발명에 따르면, 본딩 스테이지에서 IC 칩의 전극 패드와 리드 프레임의 대응하는 내부 리드를 포함하는 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 영역으로부터 화상 프레임이 픽업되고, 화상 프레임으로부터 얻어진 화상 데이타를 처리하여 내부 리드와 전극 패드의 위치를 검출한다. 검출된 본딩 점이 반송, 열 변형, 열 팽창, 또는 화상 픽업 유니트에 남는 진동으로 인한 내부 리드의 변형에 의해 영향을 받지 않기 때문에 본딩 점을 검출하는데 있어서의 정밀성이 향상될 수 있다. 또한, 화상 픽업 유니트가 XY 테이블의 연속적인 이동 또는 시프트 없이 한 번에 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 영역의 화상 프레임을 픽업하기 때문에 최소한 내부 리드를 검출하는데 요하는 시간 양이 단축될 수 있다.
본 발명의 특징 및 장점뿐만 아니라 상기 및 다른 목적들은 첨부 도면과 함께 이루어진 다음의 설명으로부터 분명해질 것이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 전에, 종래의 와이어 본딩 장치의 단점이 본 발명의 이해를 돕기 위해 설명될 것이다.
제6도에 도시한 와이어 본딩 장치에서, 내부 리드의 좌표는 앞서 설명된 것과 같이 1 피치 업스트림 스테이션(12)에서 검출된다. 따라서, 내부 리드가 변형되기 쉬운 물질로 이루어진 리드 프레임, 테이프 캐리어 등이 관련되는 경우에, 1 피치 업스트림 스테이션에서 검출된 내부 리드(5)의 위치는 내부 리드(5)가 1 피치 업스트림 스테이션(12)으로부터 반송된 이후에 제7도에서 일점쇄선으로 표시된 바와 같이 본딩 스테이션(13)에서 실질적으로 편이할 것이다.
결과적으로, 와이어 본딩 동작이 1 피치 업스트림 스테이션(12)에서 검출된 좌표에서 수행 될 때, 본딩 점은 내부 리드(5)의 설계 본딩 점으로부터 편이할 것이다. 그러므로, 적절한 접속이 본딩 동작에 의해 이루어질 수 없는 가능성이 있다.
게다가, 많은 경우에, 1 피치 업스트림(12)의 스테이지 온도는 와이어 본딩이 실행되는 본딩 스테이션(13)의 스테이지 온도보다 일반적으로 낮다. 이러한 경우에, 세라믹 패키지가 사용되는 경우에도, 본딩 스테이지(13)에서의 보다 높은 온도로 인해 각 내부 리드(5)에서 열 변형 및 열 팽창이 발생될 것이다. 따라서, 1 피치 업스트림 스테이션에서 검출된 내부 리드의 본딩 점은 내부 리드의 설계 본딩 점에서 더 많이 편이하여 본딩 동작이 보다 어렵게 되고, 본딩 동작에 의해 형성된 접속의 신뢰성을 유지하기가 어렵다.
나아가, 연속적인 본딩 점에 대한 와이어 본딩 동작 중에 고속으로 이동하던 XY 테이블의 갑작스런 중지 직후에 내부 리드(5)와 전극 패드(7) 각각이 검출되기 때문에, 기계적인 진동이 검출 카메라와 그 지지 부재에 남는다. 따라서, 검출 동작에 미치는 기계적인 진동의 영향을 피할 수 없고 따라서 위치 검출의 정밀도가 떨어진다.
특히, 다수의 핀을 갖는 리드 프레임 또는 테이프 캐리어의 경우에, 내부 리드의 설계 본딩 점들 중의 대응하는 점으로부터의 각각의 본딩 점의 허용 가능한 편차는 내부 리드의 폭이 특히 작은 치수이기 때문에 매우 작다. 따라서, 본딩 점의 편차로 인해 본딩에 의한 접속의 신뢰성을 유지하기가 어렵다.
예를 들어, 다수 핀 예를 들어 300 핀의 경우 각 내부 리드(5)의 크기가 폭에 있어서 약 0.10 mm이고, 와이어 본딩에 대한 좌표의 허용 가능한 편차가 약 ±0.01 mm라고 가정한다. 상기 이유에서 생기는 각 내부 리드의 변형 양은 약 ±0.02 mm ±0.01 mm 정도에 달한다.
따라서, 각 내부 리드의 변형 양이 와이어 본딩 동작시 본딩 점의 허용 가능한 편차보다 적어야 하는데, 본딩 점의 편차의 양은 본딩 점의 허용 가능한 편차보다 클 가능성이 있어서, 종래 방법에 의한 와이어 본딩은 만족할 만한 본딩 품질을 제공할 수 없다.
이제부터, 본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 설명될 것이다.
제8도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 와이어 본딩 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 본 실시예의 와이어 본딩 장치는 와이어 본드 대상체로서 즉, 와이어 본드가 수행될 대상체로서 제1도에 도시한 리드 프레임에 대해 본딩 동작을 수행한다. 와이어 본딩 장치는 XY 테이블, XY 테이블 상에 장착된 본딩 헤드(4), 본딩헤드(4)에 탈착 가능하게 고정된 본딩 툴(3), 화상 픽업 유니트(8a), 화상 처리 유니트(14) 및 메모리 유니트(15)를 포함하는 화상 픽업 시스템, 및 XY 테이블을 제어하기 위한 제어 유니트(16)로 구성된다. 메모리 유니트(15)는 모든 내부 패드(5)와 각 유형의 IC 칩의 전극 패드의 설계 위치의 좌표를 저장한다.
본딩 헤드(4)는 수평 방향으로 이동하도록 머신 베이스(1) 상에 장착된 XY 테이블(2a) 상에 장착된다. 내부 리드(5)(제1도)가 위에 있는 리드 프레임(11)은 고정 툴에 의해 캐리어 유니트(26)에 탈착 가능하게 고정되고 일 피치씩 캐리어 유니트(26)에 의해 반송된다. 화상 픽업 유니트(8a)는 리드 프레임(11)의 내부 리드(5)와 리드 프레임(11)에 다이 본드된 IC 칩(6) 상의 전극 패드(7)의 화상 픽업을 위해 지지 부재(18)에 의해 XY 테이블(2a)에 고정된다.
제9도를 참조하면, 화상 픽업 유니트(8a)는 제1 카메라(10a), 제2 카메라(10b) 및 광학 시스템(9a)으로 구성된다. 광학 시스템(9a)은 대물 렌즈(22), 제1 하프 미러(19a), 제2 하프 미러(19b), 확대 렌즈(23) 및 광원(24)을 포함한다. 제1 카메라(10a)는 광학 시스템(9a)의 상단부에 배치되고 제2 카메라(10b)는 광학 시스템(9a)의 중앙부에 배치된다. 광학 시스템(9a)은 IC 칩(6)의 모든 전극 패드(7)와 리드 프레임(11)의 대응하는 내부 리드(5)를 포함하는 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 정사각형 영역의 화상을 제1 및 제2 카메라(10a 및 10b)에 공급한다. 제1 카메라(10a)는 약 22 mm x 22 mm의 큰 정사각형 영역으로부터 화상 프레임을 픽업하여, 대물 렌즈(22)는 고 분해능 형이고 수차 등에 의해 생기는 정사각형 영역의 화상의 상당한 왜곡을 거의 발생시키지 않는다.
제1 하프 미러(19a)는 광원(24)으로부터의 광 빔(27)을 사각형 영역에 이르게 하도록 광학 시스템(9a)의 하부에 배치된다. 제2 하프 미러(19b)는 제1 하프 미러(19a) 위에 배치되어, 제1 하프 미러(19a)를 통과하는 와이어 본드 대상체의 화상을 받아, 제1 카메라(10a)에 와이어 본드 대상체의 화상을 제공한다. 확대 렌즈(23)는 제2 카메라(10b)를 위한 정사각형 영역의 부분의 확대된 화상을 얻기 위해 하프 미러(19b)와 제2 카메라(10b) 사이에 배치된다.
와이어 본딩 동작을 실행하기 전에, 제1 카메라(10a)는 먼저 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 정사각형 영역으로부터 화상 프레임을 픽업한다. 제1 미러(10a)에 의해 이렇게 얻어진 화상 데이타는 각각의 내부 리드(5)의 위치를 얻기 위해 화상 처리 유니트(14)에 전송된다.
제2 카메라(10b)는 본딩 스테이션으로 들어가는 와이어 본딩 대상체를 모니터링하기 위한 기능을 한다. 제2 카메라(10b)는 또한 XY 테이블에 의해 구동되는 동안 제4도에 도시된 것과 같은 IC 칩의 위치 마크(21a와 21b)를 검출한다. 제2 카메라(10b)는 이와 같이 검출된 화상 데이타를 화상 처리 유니트(14)로 전송한다. 화상 처리 유니트(14)에 의해 수신된 화상 데이타는 IC 칩의 정확한 위치를 식별하기 위해 사용된다.
화상 처리 유니트(14)는 와이어 본드 대상체의 제2 좌표를 얻기 위해 각각의 와이어 본드 대상체를 식별하기 위한 식별부와, 설계 본딩 점으로부터의 각각의 검출된 본딩 점의 편차를 계산하기 위한 편차 계산부를 포함한다. 편차 계산부는 각각의 내부 리드(5)와 전극 패드(7)의 설계 좌표와 모든 내부 리드(5)와 전극 패드(7)의 검출된 위치의 대응하는 위치간의 차를 계산한 다음에, 결과인 차 또는 편차를 제어 유니트(16)로 전송한다. 화상 처리 유니트(14)는 또한 와이어 본드 대상체의 시각적 모니터링을 위한 ITV 모니터(17)에 접속된다.
제어 유니트(16)는 상기 얻어진 편차를 기초로 하여 각각의 본딩 점에 대한 와이어 본딩 동작을 실행하기 위해 XY 테이블(2a)의 이동의 양을 보상하고, 보상된 값에 따라 XY 테이블(2a)을 이동시키면서 각각의 본딩 점에 대한 와이어 본딩 동작을 수행하도록 본딩 툴(3)을 제어한다.
다음은, 본 실시예의 와이어 본딩 장치의 동작에 대하여 제10도를 참조하여 상세히 기술될 것이다.
스텝(1)에서, XY 테이블(2a)은 대물 렌즈(22)의 중앙, 즉 제1 카메라(10a)의 중앙이 IC 칩(6)의 모든 전극 패드(7)와 리드 프레임(11)의 대응하는 내부 리드(5)를 포함하는 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 화상 픽업 영역의 중앙을 통과하는 수직선 상에 놓이도록 이동된다.
스텝(2)에서, 화상 픽업 영역의 화상 프레임을 나타내는 화상 데이타가 제1 카메라(10a)에 의해 픽업된다.
스텝(3)에서, 화상 데이타는 신호(25)로서 제1 카메라(10a)에서 화상 처리 유니트(14)로 전송된다. 화상 처리 유니트(14)는 내부 리드(5)의 정확한 위치를 검출하기 위해 화상 데이타에서의 각각의 내부 리드(5)를 미리 메모리 유니트(15)에 저장된 IC 칩에 대한 모든 내부 리드(5)의 설계 위치에 대한 데이타 중의 대응하는 위치와 비교하면서 화상 검출 동작을 실행한다.
스텝(4)에서, XY 테이블(2a)은 대물 렌즈(22)의 중앙, 즉 제2 카메라(10b)의 시야의 중앙이, 둘 다 위치 마크로서 기능하는 전극 패드(7a)의 실질적인 중앙과 그 다음에 전극(7b)의 중앙에서 IC 칩의 표면의 수직선 상에 위치되도록 연속적으로 이동된다.
스텝(5)에서, 전극 패드(7a와 7b)의 화상 데이타는 검출 카메라(10b)에 의해 연속적으로 픽업되고 제2 카메라(10b)에서 화상 처리 유니트(14)로 전송된다.
스텝(6)에서, 화상 처리 유니트(14)는 위치 마크(7a와 7b)의 위치를 검출하고 검출 신호를 제어 유니트(25)로 전송하고, 제어 유니트는 XY 테이블의 현재 좌표를 고려하여 위치 마크(7a와 7b)의 좌표를 식별한다. 그 다음에 IC 칩(6)의 위치 마크(7a와 7b)의 좌표는 화상 처리 유니트(14)로 전송된다.
스텝(7)에서, 화상 처리 유니트(14)는 메모리 유니트(15)에 저장된 모든 내부리드(5)의 각각의 설계 좌표와 모든 내부 리드(5)의 검출된 좌표 중의 대응하는 좌표간의 차를 얻는다. 나아가 화상 처리 유니트(14)는 전극 패드(7a와 7b)의 좌표와 메모리 유니트(15)에 저장된 대응하는 데이타간의 차를 얻음으로써 설계 위치로부터의 IC 칩의 편차를 계산한다. 나아가 화상 처리 유니트는 메모리 유니트(15)에 저장된 대응하는 설계 위치로부터 IC 칩(6)의 모든 전극(7)의 위치의 편차를 계산한다.
스텝(8)에서, 결과의 편차는 제어 유니트(16)로 전송된다.
스텝(9)에서, 제어 유니트(16)는 이와 같이 얻어진 각각의 편차를 기초로하여 XY 테이블(2a)을 구동하도록 제어하고 각 본딩 점에 본딩 툴(3)을 정렬하기 위해 XY 테이블(2a)을 이동시키면서 본딩 툴(3)을 사용하여 각 본딩 점에서 와이어 본딩 동작을 수행한다.
내부 리드(5)의 각각의 좌표를 얻기 위해 내부 리드(5)를 포함하는 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 정방형 영역의 화상 프레임으로서 내부 리드들에 대한 화상을 동시에 얻는 상기 기술된 방법에 의해 와이어 본딩 동작의 정확도가 개선될 수 있다. 따라서, 검출 동작을 위해 요구되는 시간의 양이 단축될 수 있다.
예를 들어, 제1 카메라(10a)의 화상 픽업 소자로서 고 해상도 형의 2차원 CCD 화상 센서가 본 실시예에서 사용되고, 그 CCD가 각각의 양쪽 측을 따라 512화소들을 가지는 경우, 각각의 제1 화상 데이타에서 화소의 수는 512×512이다.
화상이 픽업되는 영역이 22mm×22mm이고, 다치화 화상 프로세싱(multivalued image proecssing)이 화상 처리 유니트에서 수행된다고 가정하면, 화소(3σ)의 1/10의 분해능이 얻어질 수 있다. 따라서, 대응하는 정확한 위치로부터 검출된 위치의 편차는 다음과 같이 얻어질 수 있다.
±22 ÷ 512 × 1/10 (3σ) = ±0.004 mm (3σ)
상기로부터, 많은 수의 핀 즉, 약 300핀의 경우에서도 허용 가능한 편차와 비교하여 각각의 내부 리드의 위치에서 만족할 만한 작은 편차가 얻어질 수 있다. 즉, 내부 리드의 각각의 위치의 측정에서 본 실시예의 와이어 본딩 장치에 의해 생성된 에러는 와이어 본딩의 허용 가능한 편차보다 상당히 작게 되어, IC 칩을 위한 충분한 정확도를 얻을 수 있다.
실제적인 와이어 본딩 동작에서, 화상 픽업 영역에 의해 둘러싸인 와이어 본딩 대상체의 좌표를 검출하기 위해 요구되는 시간의 전체 양은 실질적으로 IC 칩의 핀의 수에 관계없이 IC 칩당 3초였다. 따라서, 300핀을 갖는 IC 칩의 경우에 내부 리드당 시간의 양은 약 0.01초로 계산될 수 있으며, 종래의 와이어 본딩 장치에서 내부 리드당 약 0.08초인 것과 비교하여 주목할 만하게 단축된 것이다.
상기 기술된 것처럼, 본 실시예의 와이어 본딩 장치는 화상 검출을 위한 시간의 양을 단축할 수 있고, 높은 생산성으로 와이어 본딩 동작을 수행한다.
제11도를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 와이어 본딩 장치는 화상 픽업 유니트(8b)가 제12도에 도시된 것처럼, 각각의 내부 리드와 전극 패드의 위치를 검출하기 위한 단일 카메라로 구성되는 것을 제외하고는 제1 실시예의 것과 유사하게 구성된다. 화상 픽업 유니트(8b)와 다른 제11도에서 요소의 나머지는 제8도의 와이어 본딩 장치의 각각의 요소의 것과 같은 참조 번호로 표시되고 이것의 상세한 설명은 중복을 피하기 위해 여기서 하지 않을 것이다.
제12도를 참조하면, 화상 픽업 유니트(8b)는 단일 검출 카메라(10b)와 제1도에 도시된 것과 같은 IC 칩(6)의 전극 패드(7)와 리드 프레임(11)의 대응하는 내부 리드(5)를 포함하는 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 정방형 영역의 화상을 검출 카메라(10a)에 공급하기 위한 광학 시스템(9b)으로 구성된다. 광학 시스템(9b)는 대물렌즈(22), 하프 미러(19a), 및 광원(24)으로 구성된다. 하프 미러(19a)는 광원(24)으로부터 수신된 광빔(27)을 와이어 본드 대상체 쪽으로 유도하고 또한 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 화상 영역의 화상을 검출 카메라(10a) 쪽으로 위를 향하여 통과시킨다.
검출 카메라(10a)는 하프 미러(19a) 상부에 배치되고 본딩 툴(3)이 와이어 본딩 동작을 실행하기 전에, 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 정방형 영역의 화상 프레임을 픽업한다. 이와 같이 얻어진 화상 데이타는 화상 처리 유니트(14)로 전송된다.
화상 처리 유니트(14)는 내부 리드의 각각의 검출된 좌표를 메모리 유니트(15)에 저장된 내부 리드(5)의 설계 위치의 대응하는 데이타와 비교하고 또한 각각의 전극 패드(7a 와 7b)의 좌표를 그 설계 위치의 대응하는 데이타와 비교하면서, 각각의 내부 리드(5)와 전극 패드(7)의 위치를 검출카메라(10a)에 의해 얻어진 화상 데이타를 기초로하여 검출한다. 그 다음에 화상 처리 유니트(14)는 각각의 내부 리드(5)와 전극 패드(7)의 검출된 위치와 메모리 유니트(15)에 저장된 내부 리드(5)와 전극 패드(7)의 설계 위치 중의 대응하는 위치간의 편차를 얻은 다음에, 결과의 편차 데이타를 제어 유니트(16)에 전송한다. 화상 처리 유니트(14)는 또한 시각적 모니터링 위한 ITV 모니터(17)에 접속된다.
제어 유니트(16)는 내부 리드(5)와 전극 패드(7)의 대응하는 설게 위치로부터 모든 내부 리드(5) 및 전극 패드(7)의 검출된 위치의 편차를 기초로하여 XY 테이블(2a)를 이동의 양을 보상한다. 제어 유니트(16)는 보상된 양에 따라 XY 테이블(2a)을 이동시키면서 내부 리드(5)와 전극 패드(7)에 대한 와이어 본딩을 수행하도록 본딩 툴(3)을 제어한다.
다음은, 본 실시예에 따른 와이어 본딩 장치의 동작에 대해 제13도를 참조하여 기술될 것이다.
스텝(1)에서, XY 테이블(2a)은 검출 카메라(10a)가 본딩 스테이션에 위치하는 화상 픽업 영역의 실질적인 중앙의 수직선 상에 위치하도록 이동되고, 여기서 화상 픽업 영역은 제1도에 도시된 것처럼 IC 칩(6)의 전극 패드(7a 와 7b)와 리드 프레임(11)의 대응하는 내부 리드(5)를 포함하는 와이어 본드 대상체를 둘러싸는 영역이다. 전극 패드(7a 와 7b)는 IC 칩에 대한 위치 마크로서 기능하며, IC 칩은 미리 다이 본딩에 의해 리드 프레임에 본딩되고 와이어 본딩 전에 본딩 스테이션으로 전송된다.
스텝(2)에서, 화상 픽업 영역의 화상 프레임이 검출 카메라(10a)에 의해 픽업된다. 이와 같이 얻어진 화상 데이타는 검출 카메라(10a)에서 화상 처리 유니트(14)로 전송된다.
스텝(3)에서, 화상 처리 유니트(14)는 각각의 내부 리드(5)와 2개의 전극 패드(7)의 위치 검출을 실행하면서 얻어진 위치 데이타를 미리 메모리 유니트(15)에 저장된 각각의 내부 리드(5)와 위치 마크로서 기능하는 전극 패드(7a 와 7b)의 대응하는 좌표와 비교함으로써, 모든 내부 리드(5)와 IC 칩의 모든 전극 패드(7)에 대한 와이어 본딩 위치를 검출한다.
스텝(4)에서, 화상 처리 유니트(14)는 모든 내부 리드(5)와 전극 패드(7)의 설계 위치로부터 모든 내부 리드(5)와 전극 패드(7)의 검출된 위치의 편차를 얻는다.
스텝(5)에서, 결과의 편차는 제어 유니트(16)로 전송된다.
스텝(6)에서 제어 유니트(16)는 결과의 편차를 기초로 하여 XY 테이블(2a)의 이동의 양을 보상하고 XY 테이블(2a)을 이동시키면서 모든 본딩 점에서 와이어 본딩을 수행하도록 와이어 본딩 툴을 제어한다.
제2 실시예에서는, 공통의 카메라(10a)가 화상 픽업 유니트로서 사용되기 때문에, 내부 리드와 전극 패드의 본딩 위치를 검출하기 위한 XY 테이블의 이동을 위한 동작의 수는 단 한 번으로 감소됨에 따라, 본딩 점에 대한 검출 동작에 요구되는 시간의 양의 단축이 실현된다. 더욱이, 검출된 위치로부터 내부 리드의 편차는 상승하지 않으므로, 위치를 검출하는 정확도가 개선된다.
게다가, 화상 픽업 유니트의 구조가 단순화 될 수 있고, XY 테이블에 대해 작용하는 중량이 감소된다. 이것은 XY 테이블의 이동 속도의 증가를 통해 본딩 동작의 속도가 증가되는 경우에 부가적인 이점을 제공한다.
본 발명이 양호한 실시예를 참조하여 기술되었으나, 본 발명은 이러한 실시예에 의해 제한되지 않고 상기를 기초로 하여 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 수정 또는 변형이 용이하게 이루어질 수 있는 것이 본 분야에 숙련된 기술자들에게는 명백할 것이다.

Claims (3)

  1. 와이어 본딩 장치에 있어서, IC 칩의 복수의 전극 패드와 그에 대응하는 IC 패키지의 내부 리드들을 포함하는 와이어 본드 대상체들 각각의 본딩 점에 와이어를 본딩하기 위한 본딩툴, 상기 본딩 툴을 이동시켜서 상기 본딩 툴을 상기 본딩 점에 정렬시키기 위한 이동테이블, 상기 이동 테이블에 의해 장착되어, 본딩 스테이션에서 상기 와이어 본드 물체를 둘러싸는 영역의 화상 프레임을 픽업하여 화상 데이타를 얻기 위한 화상 픽업 유니트, 상기 와이어 본드 대상체들 각각의 설계 위치를 나타내는 제1 좌표 데이타를 저장하기 위한 메모리부, 상기 와이어 본드 대상체들 각각의 검출된 위치를 나타내는 제2 좌표 데이타를 얻기 위해 상기 화상 데이타를 기초로 하여 상기 와이어 본드 대상체들 각각을 식별하기 위한 식별부와 상기 제2 좌표 데이타와 상기 제1 좌표 데이타를 비교함으로써 상기 와이어 본드 대상체들의 상기 검출된 위치들 각각의 상기 설계 위치들 중의 대응하는 위치로부터의 편차를 계산하기 위한 편차 계산부를 포함하는 화상 처리 유니트, 및 상기 본딩 스테이션에서 본딩 동작을 수행하기 위해 상기 편차를 기초로 하여 상기 각 본딩 점에 상기 본딩 툴을 정렬시키도록 상기 이동 테이블의 이동을 제어하기 위한 제어유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화상 픽업 유니트는 상기 화상 프레임을 픽업하기 위한 제1 카메라와 상기 IC 칩의 위치를 결정하기 위한 제2 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화상 픽업 유니트는 CCD 화상 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
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