KR0167457B1 - 다이 부착과 동시에 와이어 본딩이 이루어지는 와이어 본딩 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다이 패드를 사용하지 않거나, 내부 리드가 접착제에 의해 칩의 표면에 부착되지 않고 본딩 와이어에 의해서만 지지되는 반도체 칩 패키지 제조에 있어서 다이 부착과 와이어 본딩이 동시에 이루어질 수 있는 와이어 본딩 장치로서, A) 복수의 본딩 패드와 소정의 회로 소자가 형성되어 있는 복수개의 반도체 칩을 포함하고 있는 웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼 로딩부와, B) 상기 웨이퍼로부터 반도체 칩을 픽업하는 다이 픽업부와, C) 상기 픽업된 반도체 칩을 지지하기 위한 칩 지지단을 구비하며 상기 반도체 칩을 와이어 본딩 위치로 이송하는 다이 이송부와, D) 복수의 리드를 갖는 리드 프레임을 로딩하는 리드 프레임 로딩부와, E) 상기 다이 이송부에 의해 이송된 반도체 칩과 상기 리드 프레임 로딩부에 의해 이송된 리드 프레임의 위치를 인식하고 정렬하는 다이 및 리드 프레임 인식부와, F) 상기 정렬된 반도체 칩의 본딩 패드와 상기 리드 프레임의 리드를 와이어로 연결하는 다이 정렬 및 와이어 본딩부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치가 개시되어 있다.
Description
제1도는 종래 기술에 따른 다이 부착 장치의 개략도.
제2도는 종래 기술에 따른 와이어 본딩 장치의 개략도.
제3도는 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치로서 다이 부착과 와이어 본딩이 동시에 이루어질 수 있는 와이어 본딩 장치의 개략도.
제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 와이어 본딩 장치의 개략적인 구조도.
제5도는 본 발명에 따른 와이어 본딩 공정을 설명하기 위한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 와이어 본딩 장치 32,52 : 웨이퍼 로딩부
34,60 : 리드 프레임 로딩부 35 : 다이 정렬 및 와이어 본딩부
36 : 다이 및 리드 프레임 인식부 37 : 매거진
38 : 제어 패널 40 : 다이 픽업/이송부
42 : 웨이퍼 지지단 44 : 다이 픽업부
50 : 칩 이송기구 51 : 웨이퍼
53 : 웨이퍼 지지링 54 : 반도체 칩
56 : 이송홈 63 : 칩 지지단
65 : 진공 구멍 66 : CCD 카메라
68 : 모터 80 : 본딩 헤드
84 : 와이어 스풀 85 : 와이어
[기술분야]
본 발명은 반도체 칩 패키지의 제조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다이 패드를 사용하지 않거나, 내부 리드가 접착제에 의해 칩의 표면에 부착되지 않고 본딩 와이어에 의해서만 지지되는 반도체 칩 패키지 제조에 있어서 반도체 칩의 본딩 패드와 리드 프레임의 리드를 와이어 본딩하는 장치로서 다이 부착과 와이어 본딩이 동시에 이루어질 수 있는 와이어 본딩 장치에 관한 것이다.
[발명의 배경]
반도체 소자를 사용하는 전자 기기는 소형화, 고기능화를 추구하고 있으며, 이에 따라 신뢰성이 뛰어나고 소형의 고밀도 반도체 소자를 실현하기 위한 노력이 계속되고 있다. 최근에는 패키지의 두께가 1㎜ 이하의 초박형 패키지(TSOP, UTSOP,…)가 신뢰성이나 패키지의 실장 밀도 면에서 우수한 점이 많기 때문에 특히 주목을 받고 있다.
반도체 패키지 조립을 하기 위한 종래의 방법은 웨이퍼로부터 칩을 절단하고 리드 프레임 패드에 반도체 칩을 접착시키기 위해 접착제를 이용하여 다이 부착(die attach)을 한다. 이때 결함이 있는 칩들은 통상적인 잉크 도트 마킹(ink dot marking) 및 매핑 시스템(mapping system)으로 분류된다. 그런데 리드 프레임과 반도체 칩은 접착제에 의해 부착되어 있기 때문에 이종 물질 간의 접합면이 생겨셔 조립 공정과 고온, 고압 하에서 진행되는 신뢰성 검사 등에서 이러한 이종 물질들의 열팽창 계수의 차이로 인한 불량이 발생할 소지가 많다. 따라서 접착제를 사용하지 않고 본딩 와이어에 의해서만 반도체 칩과 와이어가 전기적으로 또한 기계적으로 연결된다면 상기 이종 물질간의 접합에 기인한 불량을 제거할 수 있을 것이다.
제1도는 종래 기술에 따른 다이 부착 장치의 개략도이다. 웨이퍼 프로세서에 의해서 원하는 회로 소자의 형성이 완료된 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 로딩부(13)에 로딩된다. 웨이퍼는 웨이퍼 지지단(14)에 놓여지고 개별 칩으로 웨이퍼를 절단하는 웨이퍼 절단(wafer sawing) 공정을 거친 다음 웨이퍼의 밑면에 부착되어 있는 테이프를 제거하여 개별 반도체 칩(=다이)을 다이 픽업부(15)가 집는다. 다이 부착 장치(10)에는 리드 프레임이 리드 프레임 로딩부(11)를 통해 입력되고, 리드 프레임의 패드에 은-에폭시 등의 접착제를 도포하는 에폭시 프린팅부(12)를 통과하면서 리드 프레임 패드에 접착제가 발라진다. 제조되는 패키지의 형태가 소위 LOC(Lead On Chip)인 경우에는 리드 프레임 패드가 없으므로 리드의 끝 밑면에 접착제를 바른다. 이때 사용되는 접착제는 보통 폴리이미드이다. 접착제가 발린 패드 또는 리드의 밑면에 다이 픽업부(15)에서 가져온 반도체 칩을 부착한다. 이때 소정의 열과 압력을 가하여 다이와 칩을 압착하는 방법을 사용하는 것이 일반적이다. 접착제를 접착제 경화기(17)에서 경화시켜 단단하게 만든 다음 다이가 부착된 리드 프레임을 매거진(18)으로 이송하여 다음 조립 공정(예컨대, 와이어 본딩 공정)으로 넘어간다.
제2도는 종래 기술에 따른 와이어 본딩 장치의 개략도이다. 제1도의 다이 부착 장치(10)에 의해 반도체 칩이 패드에 부착되어 있는 리드 프레임을 로딩부(21)에서 로딩한다. 와이어 본딩부(22)에서 본딩하고자 하는 금 또는 알루미늄 와이어를 사용하여 반도체 칩의 본딩 패드와 리드 프레임의 리드에 연결한다. 이때 본딩 패드와 리드의 위치를 정확하게 정렬하여야 하므로 광학 기기로 이루어진 위치 인식부(23)에서 칩과 리드의 위치를 정확하게 인식한 다음 본딩 헤드가 와이어를 본딩한다. 제어 패널(25)은 와이어 본딩 공정 전체의 흐름을 제어하기 위한 것이다. 와이어 본딩이 끝나면 리드 프레임을 매거진(24)으로 이송하여 그 다음 조립 공정(예컨대 트랜스퍼 몰딩 공정)으로 넘긴다.
그런데, 이러한 종래의 다이 부착 장치(10) 및 와이어 본딩 장치(20)에서는 반도체 칩을 리드 프레임에 고정시키는 공정과 반도체 칩의 본딩 패드와 리드 프레임의 리드를 연결하는 공정이 별개로 진행되기 때문에 앞에서 설명한 바와 같이 본딩 와이어에 의해서만 반도체 칩이 기계적으로 또한 전기적으로 연결되는 패키지를 제조하는 데에는 적합하지 못하다.
[발명의 요약]
따라서 본 발명의 목적은 와이어에 의해서만 반도체 칩과 리드 프레임이 연결되어 있는 패키지의 제조에 사용할 수 있는 와이어 본딩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 칩과 리드 프레임을 고정시키는 다이 부착 공정과 반도체 칩의 본딩 패드와 리드 프레임의 리드를 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 공정이 동시에 진행될 수 있는 구조를 갖는 와이어 본딩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 패키지의 제조 공정에서 접착제를 사용하지 않고서도 다이 부착 및 와이어 본딩이 가능하도록 함으로써 집적회로 패키지 제품의 신뢰성을 향상시키는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해서는 A) 복수의 본딩 패드와 소정의 회로 소자가 형성되어 있는 복수개의 반도체 칩을 포함하고 있는 웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼 로딩부와, B) 상기 웨이퍼로부터 반도체 칩을 픽업하는 다이 픽업부와, C) 상기 픽업된 반도체 칩을 지지하기 위한 칩 지지단을 구비하며 상기 반도체 칩을 와이어 본딩 위치로 이송하는 다이 이송부와, D) 복수의 리드를 갖는 리드 프레임을 로딩하는 리드 프레임 로딩부와, E) 상기 다이 이송부에 의해 이송된 반도체 칩과 상기 리드 프레임 로딩부에 의해 이송된 리드 프레임의 위치를 인식하고 정렬하는 다이 및 리드 프레임 인식부와, F) 상기 정렬된 반도체 칩의 본딩 패드와 상기 리드 프레임의 리드를 와이어로 연결하는 다이 정렬 및 와이어 본딩부를 구비하고 있어서 반도체 칩의 부착과 와이어 본딩이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치가 제공된다.
[실시예]
이하 도면을 참조로 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.
제3도는 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치의 개략도이다. 웨이퍼 프로세서에 의해 원하는 회로소자의 제조가 완성된 웨이퍼는 웨이퍼 로딩부(32)를 통해 본 발명의 와이어 본딩 장치(30)로 입력된다. 웨이퍼를 웨이퍼 지지단(42)에 올려 놓고 개별 칩 또는 다이로 절단하여 분리한 다음 다이 픽업부(44)가 개별 반도체 칩을 집는다. 개별 반도체 칩은 다이 이송부(46)에 놓여지는데 이것은 와이어 본딩할 때 반도체 칩을 지지하는 역할을 함과 동시에 웨이퍼에서 분리된 반도체 칩을 와이어 본딩부로 이송하는 역할도 한다. 이러한 다이 픽업 및 이송부(40)에 의해 와이어 본딩하고자 하는 반도체 칩이 와이어 본딩부(35)가 이동하면, 리드 프레임 로딩부(34)에 의해 입력된 리드 프레임과 반도체 칩의 본딩 패드의 위치를 다이 및 리드 프레임 인식부(36)에서 인식한 다음 본딩 헤드를 사용하여 와이어 본딩을 진행한다. 와이어 본딩이 완료된 반도체 칩과 리드 프레임은 매거진(37)으로 이동하여 다음 조립공정으로 이송된다.
다이 픽업 및 이송부(40)의 다이 이송부(46)는 칩 지지단이 존재하는데, 이것은 진공 구멍을 가지고 있어서 반도체 칩이 이 지지단에 올려지면 지지단과 칩의 접촉면을 진공으로 만들어 반도체 칩이 다이 이송부에 고정되도록 한다. 패키지의 형태는 반도체 칩의 본딩 패드가 가장자리에 배열되어 있는 일반형의 경우와 칩의 본딩 패드가 칩의 중앙 부분에 배열되어 있는 LOC 경우에 적합하게 와이어 본딩을 진행하기 위해서 다이 이송부(46)는 상하 좌우 및 회전운동을 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
제3도에 도시한 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치(30)는 제1도 및 제2도를 참조로 하여 설명한 종래 기술과 비교했을 때, 접착제를 도포하는 단계, 즉 에폭시 프린팅부가 필요없고 웨이퍼에서 분리된 반도체 칩이 다이 이송부의 지지단에 의해 고정되어서 와이어 본딩이 진행되므로 한 작업 라인에서 다이 부착과 와이어 본딩이 동시에 이루어진다.
제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 와이어 본딩 장치의 개략적이 구조도이다. 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치에서는 종래 다이 부착 공정과 와이어 본딩 공정이 하나의 작업 라인에서 이루어진다. 웨이퍼 적재함(52)에는 여러 개의 웨이퍼(51)가 들어 있는데, 이 웨이퍼(51) 각각은 전기적 특성 검사에 의해 양품 칩과 불량 칩으로 표시가 되어 있고 개별 반도체 칩으로 스크라이빙(scribing)되어 있으며 후면에는 테이프가 붙어 있는 상태이다. 웨이퍼(51)를 지지 링(53)으로 이송한 다음 칩(54)을 웨이퍼의 테이프(도시 아니함)로부터 떼어낸다. 칩 이송 기구(50)는 웨이퍼에서 분리된 개별 칩(54)을 콜렛(55;collet)으로 집어 고정시키고, 이 콜렛(55)과 결합되어 있는 이송판(57)을 이송홈(56)을 따라 이송시켜서 반도체 칩(54)을 다이 픽업/이송부(40)까지 이동시킨다.
다이 픽업/이송부(40)는 스핀들 모터(68), 칩 지지단(63) 및 CCD 카메라(66)를 구비하고 있다. 칩 이송 기구(50)에 의해 반도체 칩(54)이 칩 지지단(63)에 놓여지면 진공 구멍(65)을 통해 칩(54)과 지지단(63) 사이를 진공으로 만들어 준다. 이 진공의 흡인력에 의해 반도체 칩(54)이 고정된다. 고정된 칩(54)의 위치를 CCD 카메라(66)로 인식하고 인식한 위치 정보에 따라 스핀들 모터(68)를 제어하여 반도체 칩을 본딩하고자 하는 리드 프레임이 있는 위치 BP로 이송한다. 리드 프레임(62)은 적재함(60)에 들어 있다가 인덱스 레일(61;index rail)을 따라 본딩 위치 BP로 이동해 온다. 본딩하고자 하는 리드 프레임에 반도체 칩(54)이 위치하면, 카메라(66)가 칩과 리드 프레임의 위치를 인식한 다음 스핀들 모터(68)를 제어하여 정확한 정렬이 이루어지게 한다. 정렬이 끝나면 와이어 본딩 헤드(64)가 반도체 칩의 본딩 패드와 리드 프레임의 리드를 와이어로 본딩한다. 와이어 본딩이 끝난 리드 프레임과 반도체 칩은 적재함(70)에 들어가고 다음 조립 공정 단계로 이동한다.
제5도는 본 발명의 와이어 본딩 공정을 설명하기 위한 개략도이다. 본딩 헤드(80)는 몸체(81), 캐필러리(82;capillery) 및 클램프(83)를 구비하고 있는데, 릴(84)에 감겨 있는 금(Au) 또는 알루미늄(Al) 와이어(85)는 캐필러리(82)에 연결되어 있다. 캐필러리(82)를 통해 나온 와이어(85)의 끝에 3000 볼트 이상의 고전압을 가하여 와이어 볼을 형성한 다음 반도체 칩(54)의 본딩 패드(58)에 부착하고 리드 프레임(62)의 내부 리드(65a)에 다시 본딩한다. 클램프(83)가 내부 리드(65a)에 본딩된 와이어의 나머지 부분을 끊어주면 본딩 패드와 리드간의 본딩이 완료된다. 이때 반도체 칩(54)은 제4도에서 설명한 바와 같이 다이 픽업/이송부(40)의 칩 지지단(63)에 의해 고정되어 있다.
비록 제5도에서는 칩 지지단(63)을 도시하기 위해 본딩 패드(58)가 반도체 칩(54)의 모서리에 배열되어 있는 경우를 나타내었지만, LOC 구조를 위해서는 본딩 패드(58)가 칩(54) 상부면의 중앙에 배열되어야 하고 내부 리드(65a)는 칩 상부면 위로 올라올 것이다. 제5도에서 리드 프레임(62)의 구멍(67)은 인덱스 레인(61)이 리드 프레임(62)을 잡고 이동시킬 때 사용되는 이송용 구멍이다. 리드 프레임에는 더미 타이바(69)가 형성되어 있는데, 이것은 패키지의 몸체를 형성하는 트랜스퍼 몰딩 공정에서 높은 압력으로 주입되는 몰딩 수지를 반도체 칩이 견디지 못하고 제위치에서 벗어나는 것을 방지하기 위해 상하에서 반도체 칩을 고정시키기 위한 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 리드 프레임과 반도체 칩의 전기적인 연결과 기계적인 연결은 하나의 장치에 의해 수행되기 때문에 종래 다이 부착 장치 또는 단계가 필요없게 되어서 생산성이 향상되고, 본 발명에서는 반도체 칩을 리드 프레임이 고정시키기 위해서 접착제를 사용하지 않기 때문에 리드 프레임과 패키지의 몸체 사이에 이종 물질 접합이 없어서 패키지 제품의 신뢰성을 높이는 것이 가능하다.
Claims (5)
- A) 복수의 본딩 패드와 소정의 회로 소자가 형성되어 있는 복수개의 반도체 칩을 포함하고 있는 웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼 로딩부와, B) 상기 웨이퍼로부터 반도체 칩을 픽업하는 다이 픽업부와, C) 상기 픽업된 반도체 칩을 지지하기 위한 칩 지지단을 구비하며 상기 반도체 칩을 와이어 본딩 위치로 이송하는 다이 이송부와, D) 복수의 리드를 갖는 리드 프레임을 로딩하는 리드 프레임 로딩부와, E) 상기 다이 이송부에 의해 이송된 반도체 칩과 상기 리드 프레임 로딩부에 의해 이송된 리드 프레임의 위치를 인식하고 정렬하는 다이 및 리드 프레임 인식부와, F) 상기 정렬된 반도체 칩의 본딩 패드와 상기 리드 프레임의 리드를 와이어로 연결하는 다이 정렬 및 와이어 본딩부를 구비하고 있어서 반도체 칩의 부착과 와이어 본딩이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 다이 이송부의 칩 지지단은 진공 구멍을 구비하고 있어서 상기 반도체 칩이 상기 칩 지지단에 진공의 흡인력에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 칩 지지단은 모터에 의해 연결되어 있어서 상하 좌우 및 회전 운동이 가능한 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 다이 및 리드 프레임 인식부는 전하결합소자 카메라를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 칩 지지단은 상기 반도체 칩을 와이어 본딩이 끝날 때까지 고정시키고 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
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| KR970053196A KR970053196A (ko) | 1997-07-29 |
| KR0167457B1 true KR0167457B1 (ko) | 1999-02-01 |
Family
ID=19447950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019950068163A KR0167457B1 (ko) | 1995-12-30 | 1995-12-30 | 다이 부착과 동시에 와이어 본딩이 이루어지는 와이어 본딩 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0167457B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010111438A (ko) * | 2000-06-10 | 2001-12-19 | 마이클 디. 오브라이언 | 리드프레임 오리엔테이션 검출 방법 및 이에 사용되는히트블록 클램프 |
| KR101146319B1 (ko) * | 2006-04-11 | 2012-05-21 | 삼성테크윈 주식회사 | 본더의 반도체 칩 공급 방법 |
| KR20150064703A (ko) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드 | 반도체 소자를 본딩하기 위한 시스템과 방법 |
| KR20170011023A (ko) | 2015-07-21 | 2017-02-02 | 김영관 | 조립방식의 유압블록 |
-
1995
- 1995-12-30 KR KR1019950068163A patent/KR0167457B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010111438A (ko) * | 2000-06-10 | 2001-12-19 | 마이클 디. 오브라이언 | 리드프레임 오리엔테이션 검출 방법 및 이에 사용되는히트블록 클램프 |
| KR101146319B1 (ko) * | 2006-04-11 | 2012-05-21 | 삼성테크윈 주식회사 | 본더의 반도체 칩 공급 방법 |
| KR20150064703A (ko) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드 | 반도체 소자를 본딩하기 위한 시스템과 방법 |
| KR20170011023A (ko) | 2015-07-21 | 2017-02-02 | 김영관 | 조립방식의 유압블록 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970053196A (ko) | 1997-07-29 |
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