KR100191427B1 - Automatic control equipment of wire bonding and its method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 와이어본딩 장치에 있어서, 특히 와이어본딩 장치의 케필러리를 수직으로 누르는 본드포스를 정확하게 제어하기 위한 것으로, 본드포스를 자동으로 교정해주는 와이어본딩 자동제어장치를 장착하고, 본드포스를 측정하는 측정장비를 구비하여, 가해준 본드포스 파라미터 수치에서 측정된 본드포스 값을 가산 또는 감산하여 편차값을 보정함으로써 본드포스 오차에 의한 불량발생 요인을 줄일 수 있도록 함을 특징으로 하는 와이어본딩 자동제어장치 및 방법에 관한것이다.The present invention relates to a wire bonding device, in particular, to precisely control the bond force that vertically presses the capillary of the wire bonding device, and is equipped with a wire bonding automatic control device that automatically corrects the bond force, and measures the bond force. Wire bonding automatic control characterized in that it is possible to reduce the cause of defects caused by bond force error by correcting the deviation value by adding or subtracting the measured bond force value from the applied bond force parameter value. It relates to an apparatus and a method.
Description
제1도는 본 발명의 일실시예도.1 is an embodiment of the present invention.
제2도는 본 발명의 제어부의 구성도이다.2 is a block diagram of a control unit of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 초음파 발진자 2 : 울트라소닉 혼1: Ultrasonic Oscillator 2: Ultrasonic Horn
3 : 케필러리 4 : 측정부3: capillary 4: measuring unit
5 : 와이어본딩 자동제어부 6 : 리니어 모터5: wire bonding automatic control unit 6: linear motor
7 : 초음파 발진자 받침부 5-1 : 감지부7: ultrasonic oscillator support 5-1: detection unit
5-2 : 아날로그디지탈 변환부 5-3 : 중앙제어부5-2: analog digital converter 5-3: central controller
5-4 : 디지털아날로그 변화부 5-5 : 출력부5-4: digital analog changing part 5-5: output part
본 발명은 와이어본딩장치에 있어서, 특히 와이어본딩장치의 케필러리를 수직으로 누르는 본드포스를 정확하게 제어하기 위한 것으로, 본드포스를 자동으로 교정해주는 와이어본딩 자동제어장치를 장착하고, 본드포스를 측정하는 측정장비를 구비하여, 가해준 본드포스 파라미터와 특정된 본드포스값의 보정편차값을 자동으로 계산하여 보정함으로써, 본드포스 오차에 의한 불량발생 요인을 줄이도록 함을 특징으로 하는 와이어본딩 자동제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wire bonding device, in particular, to precisely control the bond force that vertically presses the capillary of the wire bonding device, and is equipped with a wire bonding automatic control device that automatically corrects the bond force, and measures the bond force. Wire bonding automatic control, characterized in that to reduce the cause of defects caused by the bond force error by automatically calculating and correcting the correction of the bond force parameter and the specified deviation value of the bond force value It relates to an apparatus and a control method.
일반적으로 와이어본딩 공정은 직접회로 칩과 리드 프레임의 내부리드 사이를 고순도의 와이어를 사용하여 결합하는 공정으로, 본딩 와이어에 열과 압력을 가하여 접합면에 금속의 신생면을 노출시켜 접합금속의 상호확산에 의한 접합인 열증착법과, 열압착에 초음파를 가함으로써, 접합부의 신생면의 노출이 보다 용이하게 되고 본딩의 온도, 압력이 모두 낮게 조건설정이 가능한 초음파 열압착법등에 의한 와이어본딩 공정방법이 일반화되어 사용되고 있다.In general, the wire bonding process is a process of bonding between the integrated circuit chip and the inner lead of the lead frame using a high purity wire, exposing the new surface of the metal to the bonding surface by applying heat and pressure to the bonding wire to mutual diffusion of the bonding metal. By applying ultrasonic wave to the thermal bonding, which is a bonding by means of thermal bonding, and by applying ultrasonic wave to the thermal bonding, the wire bonding process method such as the ultrasonic bonding method, which makes it easier to expose the new surface of the bonding portion and sets conditions with low bonding temperature and pressure, It is generalized and used.
상기와 같은 와이어본딩 방법에 있어서 본딩능력을 좌우하는 요소로 주로 이용되는 본드포스, 울트라소닉 파워, 온도조절등이 있는데, 특히 와이어본딩에 있어서 본드포스는 매우 중요하게 다뤄지고 있다.In the wire bonding method as described above, bond force, ultrasonic power, temperature control, and the like, which are mainly used as factors influencing bonding ability, are particularly important in wire bonding.
왜냐하면, 가해준 본드포스에 비해 실제로 케필러리에 적용된 본드포스가 부족하면 와이어볼이 다이에 붙지않으며, 본딩패드의 메탈층이 파이는 등의 불량을 초래하기 때문이다.This is because when the bond force applied to the capillary is insufficient compared to the bond force applied, the wire ball does not stick to the die, and the metal layer of the bonding pad causes a defect such as pie.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 실제 적용된 본드포스 표준수치를 수동측정 수단으로 구하여 본드포스 파라미터를 보정해 왔는데, 상기와 같이 수동으로 보정할때에는 시간 소비가 많을뿐 아니라 유지관리가 힘들며, 개인 오차 또는 측정기기 오차로 정확한 측정이 이루어지지 않아 불량품 발생이 늘어나고 품질의 불안정을 초래하는 문제점이 있었다.In order to solve this problem, the Bond Force parameter has been calibrated by obtaining the actual Bond Force standard value by manual measurement means. However, when manually calibrating the manual force, it is not only time-consuming but also difficult to maintain. Accurate measurement was not made due to the error of the measuring device, causing the occurrence of defective products and increasing quality instability.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코다 하는 것으로, 본드포스를 측정하는 측정장비를 구비하여, 가해준 본드포스 파라미터와 측정된 본드포스값의 편차값을 자동으로 계산하여 보정함으로써 본드포스 오차에 의한 불량발생 요인을 줄이도록함을 특징으로 한다.The present invention solves the above problems, and is provided with a measuring device for measuring the bond force, and automatically calculates and corrects the deviation value between the applied bond force parameter and the measured bond force value. It is characterized by reducing the cause of failure.
즉, 화상인식장치가 정확한 좌표를 인식할 수 있도록 일정길이 이내의 구멍을 형성한 측정보조수단과 케필러리가 측정보조수단을 통하여 본드포스를 전달할 때 측정보조수단에 연결되어 본드포스를 측정하는 하중계로 이루어진 측정부와 ; 상기 측정부의 하중계에서 측정된 압력을 전압으로 변환하는 본드포스 감지부와 ; 상기 본드포스 감지부에서 출력된 전압을 디지털 값으로 변환하는 아날로그디지탈 변환부와 ; 상기 본드포스 감지부로부터 전달된 본드포스 감지부(5-1)로부터 전달된 본드포스 데이타를 실제 제어하고자 하는 본드포스 데이터를 실제 제어하고자 하는 본드포스 에이타와 비교하고 그 차이를 메모리에 저장하여 그 보정 데이터를 실제 와이어 본딩시 제어데이타로 이용하는 중앙제어부와 ; 상기 중앙제어부에서 출력한 디지털값을 아날로그 값으로 변환하는 디지털아날로그 변환부와 ; 상기 디지털아날로그 변환부에서 출력한 값을 리니어 모터에 출력하는 출력부로 구성한다.That is, the measurement aid means having a hole within a certain length so that the image recognition device recognizes the exact coordinates, and the load gauge connected to the measurement aid means to measure the bond force when the capillary transfers the bond force through the measurement aid means. Measuring unit consisting of; A bond force detector for converting the pressure measured by the load gauge of the measurement unit into a voltage; An analog digital converter converting the voltage output from the bond force detector into a digital value; The bond force data transferred from the bond force detector 5-1 transmitted from the bond force detector 5-1 is compared with the bond force data to be actually controlled, and the difference is stored in a memory. A central control unit which uses correction data as control data in actual wire bonding; A digital analog converter for converting the digital value output from the central controller into an analog value; And an output unit for outputting the value output from the digital analog converter to a linear motor.
이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the drawings.
제1도는 본 발명의 일실시예로써, 일정 전압주파수로 진동을 주면 축방향으로 진동을 하는 초음파 발진자(1)와 ; 상기 초음파 발진자(1)가 일정 전압 주파수로 진동을 하면 혼의 축방향으로 진동하며, 선단에 케필러리를 조일 수 있는 구멍이 있고 케필러리를 조이는 세트 스크류가 장착되는 울트라소닉 혼(2)과 ; 상기 초음파 발진자(1)가 축방향으로 초음파 진동을 할 때 본드포스가 전달되는 케필러리(3)와 ; 화상인식장치가 정확한 좌표를 인식할 수 있도록 중앙에 일정길이 이내의 홀을 형성하고 케필러리의 본드포스에 따라 상하로 진동하는 측정보조수단(4-1)과, 케필러리가 측정보조수단(4-1)을 통하여 본드포스를 전달할 때 측정보조수단(4-1)에 연결되어 본드포스를 측정하는 하중계(4-2)로 이루어진 측정부(4)와 ; 상기 측정부(4)에서 측정된 압력값을 전압값으로 변환하여 실제 제어하고자 하는 본드포스 데이터와 비교하고 그 차이를 메모리에 저장하여 그 보정 체이타를 실제 와이어 본딩시 제어 데이타로 이용하는 와이어본딩 자동제어부(5)와 ; 상기 캐필러리(3) 반대쪽에 위치하며 와이어본딩 자동제어장치(5)의 제어신호에 따라서 캐필러리(3)의 본드포스를 제어하는 리니어모터(6)와 ; 상기 리니어 모터(6)의 제어로 초음파 발진자(1)가 수직 상하운동을 하도록 중간지점을 지지해주는 초음파 발진자 받침부(7)로 구성한다.1 is an embodiment of the present invention, the ultrasonic oscillator (1) and vibrating in the axial direction when the vibration at a constant voltage frequency; When the ultrasonic oscillator 1 vibrates at a predetermined voltage frequency, the ultrasonic oscillator vibrates in the axial direction of the horn, and has an aperture for tightening the capillary at its tip and an ultrasonic horn 2 equipped with a set screw for tightening the capillary. ; A keplerary 3 to which a bond force is transmitted when the ultrasonic oscillator 1 vibrates in the axial direction; The measuring aid means 4-1, which forms a hole within a certain length in the center so that the image recognition device recognizes the correct coordinates, and vibrates up and down according to the bond force of the capillary, and the measuring aid means 4 A measuring unit 4 which is connected to the measuring auxiliary means 4-1 when the bond force is transmitted through -1), and is composed of a load meter 4-2 for measuring the bond force; Convert the pressure value measured by the measuring unit 4 into a voltage value, compare it with the bond force data to be actually controlled, store the difference in the memory, and automatically use the correction sieve as a control data for actual wire bonding. The control unit 5; A linear motor (6) positioned opposite the capillary (3) and controlling the bond force of the capillary (3) according to the control signal of the wire bonding automatic control device (5); By the control of the linear motor 6, the ultrasonic oscillator 1 is composed of an ultrasonic oscillator support 7 for supporting an intermediate point so as to vertically move up and down.
여기서 화상인식장치는 와이어본딩 작업구간을 정확히 식별하기 위한 장치로 케필러리 좌측 또는 우측에 위치하며 일반적인 구성이므로 설명을 생락한다.Here, the image recognition device is a device for accurately identifying the wire bonding work section, which is located on the left or right side of the capillary and is a general configuration, so description thereof is omitted.
제2도는 상기 와이어본딩 자동제어부(5)의 구성도로써, 화상인식장치로써 측정부의 위치를 인식하고, 본드포스가 측정부를 누르는 압력을 전압으로 변환하는 본드포스 감지부(5-1)와 ; 상기 본드포스 감지부(5-1)에서 출력된 전압을 디지털 값으로 변환하는 아날로그디지탈 변환부(5-2)와 ; 상기 본드포스 데이터와 비교하여 그 차이를 메모리에 저장하여 그 보정 데이터를 실제 와이어 본딩시 제어 데이터로 이용하도록 하는 중앙제어부(5-3)와 ; 상기 중앙제어부(5-3)에서 출력한 디지털값을 아날로그 값으로 변환하는 디지털아날로그 변환부(5-4)와 ; 상기 디지털아날로그 변환부(5-4)에서 출력한 데이터를 리니어 모터(6)에 출력하는 출력부(5-5)로 구성한다.2 is a configuration diagram of the automatic wire bonding controller 5, a bond force detecting unit 5-1 for recognizing the position of the measuring unit using an image recognition device and converting the pressure at which the bond force presses the measuring unit into voltage; An analog digital converter 5-2 for converting the voltage output from the bond force detector 5-1 into a digital value; A central controller (5-3) for comparing the bond force data and storing the difference in a memory to use the correction data as control data during actual wire bonding; A digital analog converter 5-4 for converting the digital value output from the central controller 5-3 into an analog value; And an output unit 5-5 for outputting the data output from the digital analog converter 5-4 to the linear motor 6.
상기와 같이 구성하는 본 발명은 초음파 발진자(1)가 축방향으로 초음파 진동을 할 때 동시에 본드포스가 케필러리(3)에 전달되고 이 케필러리의 상하 운동으로 본드포스는 화상인식장치가 인식할 수 있도록 일정길이 이내의 구멍을 형성한 측정보조수단(4-1)으로 전달되며, 측정보조수단(4-1)에 연결된 하중계(4-2)에서 본드포스를 측정하여 감지부(5-1)에 전달한다.According to the present invention configured as described above, when the ultrasonic oscillator 1 vibrates in the axial direction, the bond force is simultaneously transmitted to the kefir ware 3 and the bond force is recognized by the image recognition device by the vertical movement of the kefir ware. It is transmitted to the measuring aid (4-1) formed a hole within a predetermined length so that the bond force is measured by the load meter (4-2) connected to the measuring aid (4-1) and the sensing unit (5-). 1) pass on.
또한, 상기 감지부(5-1)는 측정부(4)의 데이터를 전압으로 변환하여 아날로그디지탈 변환부(5-2)에 전달하고, 중앙제어부(5-3)는 본드포스 감지부(5-1)로부터 전달된 본드포스 테이타를 실제 제어하고자 하는 본드포스 데이터와 비교하여 그 차이를 메모리에 저장하며 그 보정 데이터를 실제 와이어 본딩시 제어 데이터로 활용하기 위해 디지털 아날로그 변환부(5-4)를 통하여 출력부(5-5)로 출력하여 리니어 모터(6)에서 적절한 직류전압을 초음파 발진자(1)에 공급하도록 한다.In addition, the sensing unit 5-1 converts the data of the measuring unit 4 into a voltage and transfers the data to the analog digital converting unit 5-2, and the central control unit 5-3 is a bond force detecting unit 5 The digital-to-analog converter 5-4 compares the bond force data transmitted from -1) with the bond force data to be actually controlled and stores the difference in the memory and uses the correction data as control data during actual wire bonding. Output to the output unit 5-5 through the linear motor 6 to supply the appropriate DC voltage to the ultrasonic oscillator (1).
한편, 초음파 발진자 받침부(7)는 상기 리니어 모터(6)의 제어로 초음파 발진자(1)가 수직 상하운동을 하도록 중간지점을 지지해주는 역할을 한다.On the other hand, the ultrasonic oscillator support 7 serves to support the intermediate point so that the ultrasonic oscillator 1 vertically up and down by the control of the linear motor (6).
상기와 같이 구성하는 본 발명에서 본드포스를 측정하고 보정하는 동작을 살펴보면, 먼저 케필러리의 장착여부를 와이어본딩 자동제어장치가 초음파 발진자에 초음파를 구동하여 피드백 되어온 신호를 기준 신호와 비교하여 케필러리가 장착되지 않았을 때는 케필러리를 장착토록 작업자에게 알려준다.Referring to the operation of measuring and correcting the bond force in the present invention configured as described above, first, whether or not the mounting of the kefir is a wire bonding automatic control device by driving the ultrasonic wave to the ultrasonic oscillator and comparing the signal fed back to the reference signal If it is not installed, the operator is advised to install the capillary.
케필러리의 장착이 완료되었 때는 와이어본딩 자동제어장치가 위치제어 테이블 및 초음파 발진자를 구동하여 화상인식처리로 본드포스 측정부의 구멍 중심을 인식하여 본드포스 감지부의 좌표를 계산한다.When the installation of the capillary is completed, the wire bonding automatic control device drives the position control table and the ultrasonic oscillator to recognize the center of the hole of the bond force measuring unit by image recognition and calculates the coordinates of the bond force detecting unit.
본드포스 감지부 좌표위치로 케필러리를 하강시켜서 본드 포스를 제어하는 리니어 모터에 일정시간 포스(F1)를 가하여 케필러리에 전달하면, 본드포스 감지부에 본드포스(F1)에 대한 전압(V1)이 유기되어 이 전압(V1)은 아날로그 디지털 변환부에서 디지털f1이 중앙제어부에 전달하고 F1 - f1 =C1을 계산하여 보정치값 C1을 메모리에 저장한다.Bond force sensing unit lowers the capillary to the linear motor that controls the bond force by applying force F1 to the linear motor that controls the bond force, and transmits it to the kefir, and then the voltage (V1) for the bond force F1 to the bond force sensing unit. The voltage V1 is transferred to the central control unit from the analog-to-digital converter, calculates F1-f1 = C1, and stores the correction value C1 in the memory.
다음에 F1,F3,F4....Fn 순서적으로 본드포스를 반복하여 F2 -f1 = C2, F3 -f3 =C3,...Fn - fn = Cn의 본드포스 보정치를 메모리에 저정한다.Next, the bond force is repeated in the order of F1, F3, F4 .... Fn, and the bond force correction values of F2-f1 = C2, F3-f3 = C3, ... Fn-fn = Cn are stored in the memory.
여기서 이 보정치(C1,C2,C3...Cn)의 구간값(F1-f1,F2-f2,...Fn-fn)을 좀더 작게 할수록 본드포스정도는 높아지며 본드포스 제어동작처리 시간은 길어지므로 본드포스를 제어하고자 하는 정도에 따라 차이를 두어 보정한다.The smaller the interval values (F1-f1, F2-f2, ... Fn-fn) of the correction values (C1, C2, C3 ... Cn), the higher the bond force and the longer the bond force control operation processing time is. As a result, the gap is corrected according to the degree to which the bond force is controlled.
보정 데이터를 구하는 방법을 동작순서로 나타내면 다음과 같다.The operation method for obtaining the correction data is as follows.
시스템을 작동시킨후 케필러리를 장착했는가를 판단하여 장착하지 않았을 경우 장착신호를 출력하는 제1단계와 ; 케필러리 장착후 화상인식장치로 측정장치가 위치한 좌표를 계산하고 측정장치에 본드포스를 가하는 제2단계와 ; 최초로 가해준 본드포스(F1)에 대한 실제측정 데이터를 전압(V1)으로 변환하고, 이 전압(V1)을 디지털 값으로 변환하여 디지털값 f1을 중앙제어부에 전달하는 제 3단계와 ; 보정할 편차값인 F1 - f1 =C1을 계산하여 여기서 얻은 보정치 C1을 메모리에 저장하고, 이어 본드포스 F2,F3,F4....Fn에 대한 보정편차값을 구하기 위해 제2단계를 순서적으로 반복하여 F2 -f1= C2, F3 -f3 = C3,....Fn - fn =Cn 보정치를 계산하여 C1,C2,C3....Cn의 본드포스 보정치를 메모리에 저장하는 제4단계와 ; 메모리에 저장된 보정치를 리니어 모터에 출력하여 케필러리에 가해지는 본드포스를 제어하는 제5단계로 이루어져 순차동작한다.A first step of determining whether the capillary is mounted after operating the system and outputting a mounting signal when the system is not mounted; A second step of calculating the coordinates of the measuring device and applying a bond force to the measuring device after the capillary is mounted; A third step of converting the actual measurement data of the bond force F1 applied for the first time into a voltage V1, converting the voltage V1 into a digital value, and transferring the digital value f1 to the central control unit; Calculate the deviation value F1-f1 = C1 to be corrected, and store the correction value C1 obtained here in memory, and then, in order to obtain the correction deviation value for Bond Forces F2, F3, F4 .... Fn, Repeat step 4 to calculate the F2 -f1 = C2, F3 -f3 = C3, .... Fn-fn = Cn correction values and store the bond force correction values of C1, C2, C3 .... Cn in memory. Wow ; A fifth step of controlling the bond force applied to the capillary by outputting the correction value stored in the memory to the linear motor is performed sequentially.
상술한 바와 같이, 본 발명은 본드포스를 자동을 교정해주는 와이어 본더머신을 장착하고, 본드포스를 측정하는 측정장비를 구비하여, 가해준 본드포스 파라미터 수치에서 측정된 본드포스값을 가산 또는 감산하여 편차값을 보정함으로써 본드포스 오차에 의한 불량발생요인을 줄일 수 있다.As described above, the present invention is equipped with a wire bond machine for automatically correcting the bond force, and equipped with a measuring device for measuring the bond force, by adding or subtracting the bond force value measured from the applied bond force parameter value By correcting the deviation value, the cause of defects caused by bond force errors can be reduced.
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| KR100604328B1 (en) * | 1999-04-13 | 2006-07-24 | 삼성테크윈 주식회사 | Bonding force calibration method of capillary for wire bonding |
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1995
- 1995-06-30 KR KR1019950018523A patent/KR100191427B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100604328B1 (en) * | 1999-04-13 | 2006-07-24 | 삼성테크윈 주식회사 | Bonding force calibration method of capillary for wire bonding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970003734A (en) | 1997-01-28 |
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