KR100275104B1 - 와이어본딩위치보정방법 - Google Patents

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Abstract

1.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
와이어본딩 위치 보정방법
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 요지
본 발명은 다이의 패드와 리드의 본딩위치점에 대하여 인접한 패드간의 피치보다 작은 목표 본드위치점 수정허용범위를 설정하고, 상기 허용범위내에서 ±오차 매개변수를 이루어 이 영역내에서만 보정이 이루어지도록 한 와이어본딩위치 보정방법을 제공함에 그 목적이 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 본드위치 X,Y좌표 데이타를 와이어본더 메모리부에 저장하는 단계; 와이어 본딩을 수행하는 단계; X,Y방향 목표본드포인트의 수정허용범위(±K)를 설정하는 단계; 본딩 목표 X좌표값과 실제 본드후 X좌표의 X방향 오차값(Xe)이 X방향 허용 본드공차(Xt)보다 큰지 작은지, 또 본딩 목표 Y좌표값과 실제 본드후 Y좌표의 Y방향 오차값(Ye)이 Y방향 허용 본드공차(Yt)보다 큰지 작은지의 대소여부를 판단하는 단계; 상기 오차값(Xe, Ye)이 공차(Xt, Yt)보다 작은 경우 와이어 본딩을 완료하고 종료하는 단계; 및 상기 오차값(Xe, Ye)이 공차(Xt, Yt)보다 큰 경우에 본드 포인트 수정범위를 제한하는 값(Kx, Ky)이내에서 본드 좌표를 수정하여 입력하는 단계를 포함하는 와이어본딩위치 보정방법을 제공한다.
4. 발명의 중요한 용도
칩과 리드에 와이어를 본딩할 때에 잘못된 화상인식과 본딩점의 잘못 인식에 따른 본딩장비의 본딩위치를 신뢰성있게 보정하기 위한 것임.

Description

와이어본딩위치 보정방법{Correction method of wire bonding point}
본 발명은 반도체 패키지 조립공정을 수행하는 와이어 본딩장치에서, 와이어 본드의 불량을 방지하기 위한 와이어본딩위치 보정방법에 관한 것으로, 특히 칩과 리드에 와이어를 본딩할 때에 잘못된 화상인식과 본딩점의 잘못 인식에 따른 본딩장비의 본딩위치를 신뢰성있게 보정할 수 있는 와이어본딩위치 보정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 조립공정을 수행하는 장치에서는 패키지의 다양화에 따른 수천, 수만종의 소자를 생산하고 있는데, 이때 공정의 레이아웃(lay-out)상태에 따라 한 대의 와이어본더 장비에서 프로그램 수정 및 공구의 간단한 교환으로 복잡한 수백 와이어의 결선구조를 가지는 수십종의 다양한 소자를 생산하고 있다.
상기 반도체 소자 생산 과정중에서 다이와 리드를 연결하는 와이어본딩공정은 일정좌표에 의해 정확히 연결되는 것이 중요하게 요구되고 있다. 따라서, 상기 반도체 소자 설계상 상기 반도체 다이의 패드배열과 리드 프레임의 리드 배열의 순서를 정하고 정해진 위치의 본드 다이아그램을 제작한다. 그리고, 상기 제작된 프로그램대로 와이어를 다이의 패드와 리드를 연결하여 준다.
도1은 와이어본더의 본딩헤드와 인덱스부분을 나타낸 구성도로서, 와이어본딩이 되지 않은 리드프레임이 인덱스방향으로 이송되도록 구동하는 자재이송부(101)와, 상기 자재이송부(101)의 일측에 구비되어 X,Y,Z축의 위치를 조정하도록 카메라(102)와 조명계(103)가 장착된 본딩헤드(104)로 이루어져 있으며, 상기 Z축의 위치를 조정하는 Z축 테이블(105)에는 Z축으로 상하이동하면서 리드와 다이간에 와이어본딩을 수행하는 캐필러리(106)와 변환기(107)가 구비된다. 따라서, 자재이송부(101) 상에서 이동하는 리드프레임의 리드와 다이간의 와이어 본딩을 수행하도록 좌표가 조정된 후 상기 캐필러리(106)를 통하여 와이어 본딩이 수행된다.
X,Y축의 패드와 리드의 좌표배열에 대한 일예를 도2 및 도3을 참조하여 간략히 설명한다.
도면에 도시된 바와 같이, 소정 크기를 가지는 다이(201)에는 다수의 패드(202)가 배열되어 있으며, 각 배열된 패드(202)는 다이의 화상기준인식 영역(도면에서 P-1, P-2로 도시)이 설정되어 있다. 또한, 상기 다이(201)의 외부에는 리드프레임에 형성된 다수의 리드(203)가 배열되며 리드의 화상인식기준 영역(도면에서 L-1, L-2로 도시)이 설정되어 있다. 그리고, 상기 패드(202)와 리드(203)의 각 영역내에서 프로그램의 X, Y좌표에 따라 와이어 루프(204)가 연결되고 있다. 예를들면, P1(x1, y1)과 L1(x1, y1)이 연결되도록 설정되어 있다.
따라서, 도4에 도시한 바와 같은 복잡한 와이어 결선구조를 가지는 본드 다이아 그램이 제작되는 것이다.
상기와 같이 패드와 리드간에 와이어가 연결되는 과정에서 각 본딩 위치점들은 화상 정렬 본딩위치점 보정에 의해 작업이 이루어진다. 또한, 때때로 본딩위치점도 수동으로 좌표인식/수정을 하게 된다. 이때, 본딩장비의 화상 정렬 본딩위치점의 보정이 잘못되거나, 잘못된 본딩위치에 따라 수정하므로써 대량의 와이어본드 불량을 초래하는 경우가 발생하고 있다. 이는 구동하는 X,Y테이블의 유격에 의한 잦은 본딩위치점의 수정(촛점수정)과, 잦은 반도체 소자의 교체가 이루어지는 원인에 기인한다. 또한, 다이본더의 노화에 의한 다이 본드위치의 변화와, 멀티 벤더(Multi Vendor)의 L/F(Lead Frame) 사용으로 인한 L/F 이미지의 변화와, 잦은 VLL(Video Lead Locator)의 에러로 인하여 리드위치보정등과 같은 잦은 화상기준점 수정이 필요하고, 또 와이어본딩을 수행하는 캐필러리의 교체에 따른 카메라와 캐필러리간의 거리를 맞추기 위한 공구의 오프셋(OFFSET)수정이 이루어져야 하는 등 여러 가지 원인이 발생하고 있다. 이러한 원인으로 인하여 본딩위치점의 수정횟수가 하루당 약 2000회에 걸쳐 이루어지기 때문에 와이어본드 불량이 발생하게 된다. 즉, 프로그램의 X, Y좌표에 따라 P1(x1, y1)과 L1(x1, y1)이 연결되어야 하지만, 본딩위치점을 잘못 선정하거나, 보정하였을 경우, 예를들면 P1(x1, y1)과 L2(x2, y2)으로 잘못 연결되어 인커렉터 와어어 본드(incorrect wire bond)가 발생하게 된다.
또한, 다이나 리드의 본딩하고자 하는 정확한 기점에 본딩되어야 하나 상기와 같은 원인으로 인하여 일정한 허용범위 오차를 넘어서 본딩되는 경우도 다발하여 결국 본딩위치점의 오류로 대량의 와이어 결선 불량품을 생산하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다이의 패드와 리드의 본딩위치점에 대하여 인접한 패드간의 피치보다 작은 목표 본드위치점 수정허용범위를 설정하고, 상기 허용범위내에서 ±오차 매개변수를 이루어 이 영역내에서만 보정이 이루어지도록 한 와이어본딩위치 보정방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도1은 일반적인 와이어본더장비의 구성을 나타낸 사시도.
도2a 및 도2b는 다이와 리드와의 와이어본딩을 수행하기 위하여 일반적인 패드와 리드배열의 화상인식기준영역을 설정하는 개략도.
도3은 도1의 상세도로서 각 패드의 본딩 포인트 X,Y좌표와 각 리드의 본딩 포인트 X,Y좌표를 설정하는 개략도.
도4는 패드와 리드의 와이어본딩 좌표를 설정하기 위한 와이어본딩 다이아그램의 일예시도.
도5는 본 발명에 의한 와이어본딩위치 보정방법을 수행하기 위한 목표 본드위치점 수정허용범위를 설정하는 개념도.
도6은 본 발명에 의한 와이어본딩위치 보정장치의 일실시예 구성을 나타낸 블록도.
도7은 본 발명에 의한 와이어본딩위치 보정방법을 구현하기 위한 처리 흐름도.
도8a 내지 도8c는 도7의 처리흐름에 의해 보정되어야 할 대상물의 정상 본딩위치점과 비정상본딩위치 상태를 나타낸 개략도.
도9는 도7에서 제2 좌표입력과정을 설명하는 서브루틴 처리흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 카메라 2 : 모니터부
3 : 화상 인식장치부 4 : 중앙처리장치부
5 : 패드 및 리드좌표 메모리부
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 본드위치 X,Y좌표 데이타를 와이어본더 메모리부에 저장하는 단계; 와이어 본딩을 수행하는 단계; X,Y방향 목표본드포인트의 수정허용범위(±K)를 설정하는 단계; 본딩 목표 X좌표값과 실제 본드후 X좌표의 X방향 오차값(Xe)이 X방향 허용 본드공차(Xt)보다 큰지 작은지, 또 본딩 목표 Y좌표값과 실제 본드후 Y좌표의 Y방향 오차값(Ye)이 Y방향 허용 본드공차(Yt)보다 큰지 작은지의 대소여부를 판단하는 단계; 상기 오차값(Xe, Ye)이 공차(Xt, Yt)보다 작은 경우 와이어 본딩을 완료하고 종료하는 단계; 및 상기 오차값(Xe, Ye)이 공차(Xt, Yt)보다 큰 경우에 본드 포인트 수정범위를 제한하는 값(Kx, Ky)이내에서 본드 좌표를 수정하여 입력하는 단계를 포함하는 와이어본딩위치 보정방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 와이어본딩위치 보정방법은 목표본딩위치에서 벗어난 실제 본딩 위치의 차를 보정하므로써 와이어 결선의 불량을 방지하기 위해 구현한 것으로, 와이어 본딩을 하고자 하는 하나의 다이에 구비된 패드의 목표본딩포인트들 P1(X1, Y1)∼Pn(Xn, Yn)과 각 리드의 목표본딩 포인트 L1(X1, Y1)∼Ln(Xn, Yn)의 와이어 루프를 본이어본더를 이용하여 정확히 결선할 수 있도록 한다. 즉, 도5에 도시한 바와 같이 목표본딩 포인트에 대하여 인접하는 각각의 패드(PAD1, PAD2, PAD3)에 본딩된 와이어볼(b1, b2, b3)의 중심간의 피치보다 작은 본딩 포인트만 수정할 수 있도록 하는 본드 포인트 커렉트 윈도우(bond point correct window; 이하, "수정허용범위"라 칭함)를 설정한다. 본 실시예에서는 목표 본드 위치(X,Y)가 "±K" 파라메타(parameter)를 이루는 수정 허용범위를 설정하고 상기 수정허용범위 이내에서만 본딩 포인트 위치좌표를 수정할 수 있도록 하며, 만약 ±K범위에서 벗어난 위치에 대해서는 수정이 불가능하며, 이때에는 경고메시지를 디스플레이하여 장비의 문제점을 해결하도록 한다.
상기와 같은 개념에 의해 본 발명의 구체적인 구현 방법을 설명한다.
도6은 본 발명의 화상인식장치의 블록 구성도로서, 도면에 도시한 바와 같이 본딩헤드부에 장착되어 리드프레임의 각 리드와 와이어 결선될 다이의 각 패드의 화상영역 이미지를 읽어들이는 카메라(1)와, 상기 카메라(1)에서 읽어들인 화상영역을 디스플레이하는 모니터부(2)와, 상기 카메라(1)로부터 읽어들인 화상영역 이미지 정보를 가지고 리드프레임의 리드와 패드의 목표 본드위치에 정확히 본드되도록 화상적으로 위치기준을 보정하기 위해, 각 다이 배열과 리드 배열의 순서를 정하고 화상정렬포인트인 상기 리드프레임의 L-1, L-2포인트와 다이의 P-1, P-2포인트를 인식하여 화상보정을 하는 화상인식장치부(3)와, 상기 화상인식장치부(3)와 이미지신호를 수수하며, 자재를 로딩/언로딩 및 인덱스하여 와이어본드를 정확히 제어해주도록 데이터 처리 및 입출력등의 전반적인 제어를 행하는 중앙처리부(4)와, 상기 중앙처리부(4)와 제어신호를 수수하며 와이어본더의 제어에 필요한 각종 정보를 기억/저장하고, 각 패드의 X, Y좌표와 리드의 X, Y좌표를 기억하는 패드 및 리드 좌표 메모리부(5)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 화상인식장치에서 와이어 본딩위치 불량을 보정하는 화상인식방법을 도7 내지 도9를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도7에 도시한 바와 같이 수정횟수 설정값(I)이 0인 상태에서 1차 좌표입력을 실시하여 본드위치 X,Y좌표 데이타를 패드 및 리드좌표 메모리부에 저장한다(S21). 이때, 상기 메모리부(5)에 저장하는 단계에서는 본드 다이아그램에 의하여 이미 본드위치 좌표가 저장된 캐드 위치좌표 데이타를 메모리부(5)에 입력,기억시키거나, 카메라(1)에 나타난 본딩하고자 하는 패드의 목표본드위치와 리드의 목표본드위치의 좌표 데이터를 모니터 디스플레이를 기준으로 입력하고 기억시키도록 한다. 그리고, 와이어 본딩을 수행한다(S22).
상기 와이어 본딩 수행단계에서 도8b와 같이 패드의 중심에 와이어본딩볼이 정확히 일치해야 하는데, 본딩위치가 불량하게 되면 예를들어 도8a에 도시한 바와 같이 본딩하고자 하는 패드의 목표포인트 X, Y좌표와 실제로 본딩된 본드위치 X, Y좌표가 X, Y방향으로 오차가 발생할 경우, 즉 X방향 본드 오차(Xe)와 Y방향 본드오차(Ye)가 발생하게 되면 도8c에 도시한 바와 같이 패드의 일측 모서리에 와이어볼이 위치하게 되는 비정상적인 본딩이 수행된다.
이때, 작동자는 목표로 하는 이상적인 본딩포인트에서 와이어 본딩이 이루어질 수 있도록 X,Y방향 목표본드포인트의 수정허용범위(±K)를 설정한다. 즉 목표 본드 위치인 X변 길이와 Y변길이인 "±K 파라메타(parameter)를 이루는 수정 허용범위를 설정하고 상기 수정허용범위 이내에서만 본딩 포인트 위치좌표를 수정할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 본딩 목표 X좌표값에서 실제 본드후 X좌표값을 뺀 X방향 오차값(Xe)이 X방향 본드 허용공차(Xt)보다 큰지 작은지, 또 본딩 목표 Y좌표값에서 실제 본드후 Y좌표값을 뺀 Y방향 오차값(Ye)이 Y방향 본드 허용공차(Yt)보다 큰지 작은지의 대소여부를 판단한다(S23).
여기서, 상기 오차값(Xe, Ye)이 공차(Xt, Yt)보다 작은 경우, 즉 Xe≤Xt 이고 Ye≤Yt인 경우에는 와이어 본딩을 완료하고 종료한다.
상기 오차값(Xe, Ye)이 공차(Xt, Yt)보다 큰 경우, 즉 Xe>Xt 이고 Ye>Yt인 경우에는 본딩좌표를 수정하여 입력하는 2차 좌표입력을 수행하고 와이어 본딩을 재차 수행한다(S24).
그러나, 실제로 패드의 크기가 120㎛에서 점차 90㎛, 70㎛, 60㎛순으로 순착적으로 작아지고 있는 추세에 있기 때문에, 상기 Xe≤Xt 이고 Ye≤Yt의 조건을 만족하기는 어렵다. 그래서, 상기한 바와 같이 생산라인에서는 본딩포인트의 수정 횟수를 약 200회/일정도 발생하게 되므로 와이어본더에 본드 포인트 수정범위를 제한하는 값 Kx, Ky값을 설정하므로써 대량의 와이어 불량을 방지할 수 있게 된다.
상기 2차 좌표입력 단계(S24)는 도9에 도시한 바와 같이 먼저, 수정횟수 설정값(I)이 양의 정수(W)보다 큰지 작은지를 판단한다(S31). 상기 설정값(I)이 양의정수(W)보다 작으면, 즉 I<W 일 경우에 Xe, Ye보정좌표를 입력하고(S32), 상기 설정값(I)이 양의정수(W)보다 크거나 같으면, 즉 I≥W 일 경우에는 에러메시지를 디스플레이하고 문제점을 해결한 후 정상적인 1차좌표입력의 과정을 거치도록 한다(S33 S34, S21).
상기 Xe, Ye보정좌표를 입력하는 과정 수행후에 Xe, Ye가 수정허용범위(±K) 이내, 즉 X방향의 수정 허용 절대값(±Kx)과 Y방향의 수정 허용 절대값(±Ky) 이내에 있는지를 판단하고(S35), 상기 Xe, Ye가 허용범위이내에 있으면 종료하고, 그렇지 않으면 수정횟수 설정값을 1씩 증가하여 재차 X,Y좌표를 수정한다(S36).
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본딩 포인트 수정범위를 정하고 1차 좌표입력을 하고 어긋난 좌표는 2차좌표입력시에 수정 오차범위 이내에서만 허용하도록 하여 목표본딩 위치를 정확히 설정하여 작업자의 실수에 의한 대량의 와이어 본딩불량을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (5)

  1. 본드위치 X,Y좌표 데이타를 와이어본더 메모리부에 저장하는 제1단계;
    와이어 본딩을 수행하는 제2단계;
    X,Y방향 목표본드포인트의 수정허용범위(±K)를 설정하는 제3단계;
    본딩 목표 X좌표값과 실제 본드후 X좌표의 X방향 오차값(Xe)이 X방향 허용 본드공차(Xt)보다 큰지 작은지, 또 본딩 목표 Y좌표값과 실제 본드후 Y좌표의 Y방향 오차값(Ye)이 Y방향 허용 본드공차(Yt)보다 큰지 작은지의 대소여부를 판단하는 제4단계;
    상기 오차값(Xe, Ye)이 공차(Xt, Yt)보다 작은 경우 와이어 본딩을 완료하고 종료하는 제5단계; 및
    상기 오차값(Xe, Ye)이 공차(Xt, Yt)보다 큰 경우에 본드 포인트 수정범위를 제한하는 값(Kx, Ky)이내에서 본드 좌표를 수정하여 입력하는 제6단계
    를 포함하는 와이어본딩위치 보정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    본드위치 X,Y좌표 데이타를 와이어본더 메모리부에 저장하는 제1단계가
    본드 다이아그램에 의하여 이미 본드위치 좌표가 저장된 캐드 위치좌표 데이타를 메모리부에 입력,기억시키는 과정을 포함하는 와이어본딩위치 보정방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    본드위치 X,Y좌표 데이타를 와이어본더 메모리부에 저장하는 제1단계가
    카메라에 나타난 본딩하고자 하는 패드의 목표본드위치와 리드의 목표본드위치의 좌표 데이터를 모니터에 디스플레이된 좌표를 기준으로 메모리에 입력하고 기억시키는 과정을 포함하는 와이어본딩위치 보정방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X,Y방향의 본드 포인트 수정범위를 설정하는 제3단계가
    화상영역의 X,Y변 길이를 파라메타로 설정하는 과정을 포함하는 와이어본딩위치 보정방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    본드 좌표를 수정하여 입력하는 제6단계는
    수정횟수 설정값(I)이 양의 정수(W)보다 큰지 작은지를 판단하는 제1과정;
    상기 설정값이 양의정수보다 크면 Xe, Ye보정좌표를 입력하는 제2과정;
    상기 설정값이 양의정수보다 작으면, 에러메시지를 디스플레이하고 문제점을 해결한 후 좌표입력하는 제3과정;
    상기 Xe, Ye보정좌표를 입력하는과정 수행후 Xe, Ye가 수정허용범위(±K) 이내에 있는지 아닌지를 판단하는 제4과정; 및
    상기 Xe, Ye가 허용범위이내에 있으면 종료하고, 그렇지 않으면 수정횟수 설정값을 1씩 증가하여 재차 X,Y좌표를 수정하는 제5과정
    을 포함하는 와이어본딩위치 보정방법.
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