KR100334990B1 - 리드모션에의한전자적접합방법 - Google Patents

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Abstract

기구(60)를 이용하여 적어도 제1 및 제2 접속 리드(30)를 포함하는 접속소자(20)에 적어도 제1 및 제2 접점(18)을 가지는 반도체칩 어셈블리(12)를 접속시키는 방법은 대응하는 접점에 리드를 병렬 이동시켜 접속시키는 단계로 이루어진다. 접속소자(20)는 제1 접속 리드가 제1 방향의 제1 접점으로부터 오프셋되고, 제2 접속 리드가 동일한 제1 방향의 제2 접점으로부터 오프셋되는 방식으로 제1 및 제2 접속 리드(30)가 제1 및 제2 접점(18)과 정렬되도록 반도체칩 어셈블리(12)와 병렬배치된다. 제1 접속 리드는 제1 방향에 대향하는 제2 방향의 제1 접점쪽으로 거의 하향으로 기구(60)를 이용하여 이동되고, 따라서 개구 공간(A)이 제1 접속 리드와 제2 접점 사이에 형성되어 제2 방향의 제2 접점쪽으로 실질적으로 하향으로 기구(60)에 의해 제2 접속 리드의 이동(movement)을 용이하게 한다.

Description

리드의 이동에 따른 초소형 전자 장치의 접속 방법{MICROELECTRONIC BONDING WITH LEAD MOTION}
최근 반도체 산업의 급속한 발전은 특수한 공간에 점진적으로 보다 많은 개수의 접점과 리드를 생성할 것을 지속적으로 요구하고 있다. 개개의 칩은 칩표면의 면적내의 전체 접점인 많은 개수의 접점을 요구할 수도 있다. 예를 들어 현재 사용하고 있는 복잡한 반도체 칩은 에지를 따라 접점열을 가질 수도 있다. 이러한 각각의 열내의 접점은 중심간 거리가 0.1mm 이하이거나 어떤 경우에는 0.07mm 이하로 서로 이격되어 있다. 이러한 거리는 반도체 제조 분야의 지속적인 발전과 더불어 점진적으로 감소할 것으로 기대된다.
칩상의 각각의 접점은 지지기판이나 회로 패널의 회로와 같은 외부 회로에 접속되어야 한다. 통상 이러한 상호 접속을 만들기 위해 미리 조립된 리드 또는 이산 와이어 어레이가 채택된다. 이러한 밀착 이격된 접점과 더불어 칩 접점에 접속된 리드는 통상 0.035mm 이하의 폭을 갖는 미세한 구조여야만 한다. 이러한 미세 구조는 손상과 변형에 민감하다. 밀착 이격된 접점에 있어서는 노멀 위치로부터의리드의 약간의 편차조차 리드와 접점의 오정렬(misalignment)로 나타나게 된다. 따라서 일정한 리드는 칩이나 기판의 적절한 접점과 정렬되지 않을 수도 있고, 그렇지 않으면 인접 접점과 잘못 정렬될 수도 있다. 어느 경우든 간에 결함 칩 어셈블리를 양산해 내게 된다. 실질적으로 이러한 성질의 에러는 양호한 소자의 수율을 저하시키고 제품의 결함을 발생시키는 경향이 있다. 이러한 문제는 비교적 미세한 접촉 공간과 인접 접점들간에 작은 거리를 갖는 칩에 대해서는 특히 심각하다.
기술적 처리나, 접점의 높은 집중과 제조 동작에 포함되는 소자의 극히 미세한 성질을 수용할 수 있도록 설계된 기구 등의 발전을 위해 다양한 방법이 시도되고 있다. 예를 들어 1992년 7월 24일 출원되어 공동으로 양도된 미국 특허 제919,772호(본 명세서에서 인용에 의해 구체화되는 개시)는 어떤 경우에는 갭양단을 연장하는 가늘고 긴 접속부를 가지는 하나 이상의 리드와 더불어 갭을 가지는 접속 구성소자를 제공함으로써 상기한 문제를 상당히 성공적으로 처리하는 반도체 접속 구성소자와 방법을 제공하고 있다. 이러한 접속 구성소자는 리드의 접속부가 칩의 접점위로 연장하도록 접속될 칩 또는 다른 부분에 배치된다. 본딩 동작 동안 이러한 접속부는 접속 구성소자에 따라 배치되어 접점과 접촉된다. 이러한 신규한 방법의 바람직한 실시예에서는 본딩 동작에 앞서 접속부는 일렬로 서로 거의 평행하게 위치되어 반도체칩의 대응 접점과 정렬된다. 이러한 시스템은 접합기구로 하여금 순서대로 각각의 접속부를 접촉시켜 접합시킬 수 있도록 한다. 그러나 칩상의 접점간의 중심간 거리인 인접 리드 접속부간의 중심간 거리가 감소하므로 이러한 시스템은 한계에 부닥친다. 극히 작은 중심간 거리에서 상기 시스템은 본딩 동작동안에 기구의 자루(shank)를 수용할 만큼 충분한 공간을 제공하지는 못한다. 기구가 접속부를 하향 이동시켜 대응하는 접점과 기구가 접촉함에 따라 기구의 자루는 열방향의 다음 인접한 미접촉된 접속부와 저촉될 수도 있다. 이하의 추가적인 설명에 따라 이러한 저촉은 리드의 오정렬을 보상하려는 시도와 기구 몸체의 형상에 의해 야기되거나 더욱 악화될 수 있다. 따라서 이러한 관련 사항을 완화하고 보다 작은 접점 중심간 거리에서의 상기 처리와 같은 사용을 허가하는 처리와 접속 구성소자에 대해 고려할 필요가 있었다.
통상적으로 리드는 접속 구성소자의 몸체에 고정된 제1 단부를 가지고 아울러 상기 리드의 파쇄부 근처의 몸체에 착탈식으로 접속되는 제2 단부를 가지는 접속부를 포함한다. 상기 파쇄부는 기구의 아래쪽으로 이동하는 동안 깨진다. 계류중이며 공동으로 양도된 미국 특허 출원 제096,693호(본 명세서에서 인용함으로써 구체화되는 개시)의 설명에 더해 리드의 접속부의 본딩에 사용된 기구는 리드 접속부의 횡방향으로 이동하는 것이 바람직하다. 횡방향의 이동은 리드의 파쇄부에서 멀어지는 방향으로 그리고, 고정 또는 제1 단부쪽 즉, 접속 구성소자의 몸체에 부착된 상태로 유지되는 단부쪽으로 이동한다. 이러한 이동은 리드를 통상 접합에 앞서 S 자 형상의 구성으로 구부리는 경향이 있다. 이러한 이동은 기구의 하향 이동에 의해 유도되는 리드의 스트레스를 효율적으로 완화시킨다.
이러한 횡방향으로 이동하는 동안 기구와 접촉된 리드의 접합 영역은 기구를 따라 이동해야한다. 리드가 기구에 슬립되면 기구는 리드를 따라 세로로 이동할 수 있어 S 자 형상의 구성이 얻어지지 않을 수도 있다. 따라서 접합 동작의 이러한 특징에 있어서의 추가적인 개선 역시 바람직하다.
본 발명은 초소형 전자 장치의 장착 및 접속 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 칩과 같은 초소형 전자 부품을 외부 회로등에 접속하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 이점과 특징은 본 발명을 설명하려는 것이지 제한하려는 의도는 아닌 전형적인 실시예를 참조하여 설명되고 첨부 도면을 참조하여 설명된다.
도 1 은 본 발명에 따른 반도체 칩 어셈블리와 접속 구성소자간의 접속을 예시하는 반투시도;
도 2 는 본 발명의 접합 절차를 나타내는 측면의 입면도;
도 3 은 반도체 칩 어셈블리와 접속소자간의 접속을 나타내는 상면도;
도 4 는 초기 병치 상태에서의 반도체칩과 접속소자를 나타내는 상면도;
도 5 는 접합 처리 동안의 본 발명의 소자들간의 대응관계를 나타낸 도면;
도 6 은 접속 리드의 파쇄부에 대한 상이한 실시예를 나타내는 도면;
도 7 은 프렌지블 소자와 돌출부를 가지는 본 발명에 따른 한쌍의 접속 리드의 상면도;
도 8 은 돌출부를 가지는 2 개의 접속 리드의 부분적 상면도;
도 9 는 외부 에지로부터 연장하는 하나의 돌출부를 가지는 접속 리드에 대한 부분적 상면도;
도 10 은 상부 표면으로부터 연장하는 돌출부를 가지는 접속 리드에 대한 부분적 상면도;
도 11 은 네스트 돌출부를 가지는 한쌍의 접속 리드를 나타내는 도면;
도 12 는 2 개의 인접 돌출부 사이의 확대된 영역을 나타내는 도면;
도 13 은 접속부의 또다른 실시예에 대한 상면도이다.
본 발명은 일렬로 배치되는 복수의 접점을 가지는 반도체칩의 일부분이나 다른 전자 어셈블리를 상기 열과 나란히 배치되는 접속부를 가지는 복수의 리드를 포함한 접속소자에 접속시키는 방법을 제공하는데 특징이 있다. 이러한 방법은 접속소자와 반도체칩 어셈블리의 일부분을 병렬배치하고 상기 접속부를 대응하는 접점에 접속하는 단계를 포함한다. 병렬 배치단계에 있어서는 접속부의 열은 접속부와 정렬시 접점의 열 위에 배치되고 따라서 각각의 접속부는 상기 열을 따라 제1 방향의 대응하는 접점으로부터 오프셋된다. 접속 단계에서는 접속부 및 대응하는 접점은 제1 방향의 열을 따라 순서대로 접속부에서 접속 사이클을 수행함으로써 접속된다. 각각의 접속부에 대한 각각의 접속 사이클은 하나 이상의 접속부와 기구를 접촉시키고 이 접촉부와 기구를 제1 방향과는 상반되는 제1 방향으로 이동시켜 대응하는 접점과 접촉하도록 하는 단계를 포함하므로, 각각의 접속 사이클 동안 기구와 접촉 접속부는 다음의 인접하는 미접속 접속부와 멀어지는 방향으로 이동한다. 기구는 다음의 미접속된 접속부와 멀어지는 방향으로 이동하기 때문에 기구의 자루에 대한 여유(clearance)가 증가된다.
이러한 방법은 리드와 접점의 접속부 사이의 근소한 위치 관계로부터의 편차의 양이나 방향을 결정하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다. 이러한 결정은 각각의 개별적인 접속부에 대해 또는 특히 접속 구성소자 몸체상의 기준 마크와 자동화 비전 시스템을 이용하는 칩이나 다른 전자 소자상의 기준 마크 사이의 근소한 위치관계의 편차를 결정함으로써 접속부의 전체 열에 대해 머쉰 비전 시스템(machine-vision system)에 의해 행해질 수 있다. 상기 방법은 상기 편차를 보상하도록 제2 방향으로 기구의 이동량을 변화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 변화는 근소한 위치로부터 최대 편차를 제로로하는 경우라도 제2 방향으로 기구의 이동량을 감소시키지 않는 것이 가장 바람직하다. 다른 방법을 설명하면 제1 방향의 접점으로부터의 리드 접속부의 근소한 오프셋은 제2 방향의 근소한 위치지정으로부터의 최대 편차 보다 커야한다. 따라서 편차를 보상한 후라도 기구는 다음의 미접합된 리드와는 멀어지는 제2 방향으로 항상 이동할 것이다. 반대로 근소한 오프셋없이 근소한 위치지정으로부터 편차를 보상하려는 시도는 제1 방향으로, 어떤 경우에 있어서는 다음 미접합된 리드쪽으로의 기구의 이동을 요구할 것이므로, 이에 따라 기구와 미접합된 리드간의 간섭(interference)을 야기하는 경향이 있다.
접속 구성소자는 상부 및 하부면을 가지는 몸체와, 접속소자부를 통해 연장하는, 갭 또는 상기 상부와 바닥면사이의 갭이나 윈도우를 포함하고 있다. 각각의 리드 헤이(lead hay)는 갭양단을 연장하는 접속부를 가지고, 상기 갭의 대향 측면상의 접속소자 몸체에 고정되는 제1 및 제2 단부를 가질 수도 있다. 각 접속부의 제2 단부는 제2 단부가 리드에 가해진 힘에 반응하여 몸체에 대해 거의 하향으로 배치될 수 있도록 몸체에 고정된다. 이러한 배치에서는 각 리드의 접속부는 이동 단계 이전에 접속 구성소자에 의해 양단부에 지지된다. 각 리드의 접속부는 대응하는 접점을 접촉시키기 위해 접속단계 동안 아래쪽으로 굽는다.
본 발명의 추가적인 특징은 복수의 리드를 포함하는 접속소자에 칩과 같은전자 어셈블리 부품을 접속하는 추가적인 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 이러한 특징에 따른 방법에 사용된 접속소자는 각각의 리드가 가늘고 긴 접속부를 가지는 복수의 리드를 포함하는 것이 바람직하다. 각각의 접속부는 리드로부터 외측으로 연장하고 동시에 접속 리드를 따라 기구의 횡방향 이동을 정지시키기 위해 접합기구와 접촉하도록 구성된 정지부를 형성하는 적어도 하나의 돌출부를 갖는다. 돌출부는 상부면으로부터 또는 접속 리드의 외부 에지로부터 외측으로 연장할 수 있다.
이와달리 접속 리드에는 접합기구와의 접촉을 위해 구성된 정지부를 한정하는 리드의 대향 외부 에지로부터 외측 및 대칭으로 연장하는 한쌍의 돌출부가 제공될 수 있다. 각각의 돌출부는 상기 기구와 후면에지에 면하는 적어도 하나의 접촉에지에 의해 형성될 수 있다. 접촉 에지는 통상 대략 90o의 각도로 리드의 외부 에지에 위치하고 반면에 후면에지는 120o내지 150o사이의 각도로 외부에지에 삽입된다.
통상적으로 접속단계에서 각 접속부는 접합기구에 의해 접촉되고 기구는 접속부의 최소한도의 부분이 접속부의 몸체에 대해 옮겨지도록 이동된다. 본 발명의 이러한 특징에 따른 바람직한 실시예에서는 기구의 이동은 리드 접속부의 횡방향으로의 이동을 포함할 수 있다. 돌출부 또는 각 접속부의 돌출부는 이러한 동작동안 기구에 의해 접촉될 수 있고, 따라서 접속부의 접촉부는 기구와 횡방향으로 이동한다. 접속부의 제1 단부는 접속 구성소자의 몸체에 부착되어 유지되고, 기구는 S 자형상의 커브로 접속부를 변형하도록 제1 단부쪽으로 횡방향으로 이동된다. 이러한 동작 동안 돌출부는 접속부에 대한 기구의 횡방향 미끄러짐을 방지한다. 기구의 움직임은 접속 구성소자의 몸체에 대한 각 접속부의 제2 단부도 변위시킨다. 소자내의 거의 하향방향으로 접속부에 힘을 가하여 접속 구성소자 몸체로부터 각 접속부의 제2 단부를 분리시키도록 각 리드의 파쇄부(frangible portion)를 브레이크함으로써, 통상적으로 각 접속부의 제2 단부는 거의 하향방향으로 변위하는 동안 접속소자 몸체로부터 분리된다.
본 발명의 또다른 특징은 리드를 포함하는 접속소자를 제공한다. 각각의 리드는 그 몸체로부터 외부로 연장하는 적어도 하나의 돌출부를 가지는 것이 바람직하다. 돌출부는 상부면이나 또는 접속 리드의 외부 에지중 어느 한곳으로부터 연장할 수 있다. 본 발명의 추가적인 특징에 따르면 각각의 접속 리드에는 대향 외부 에지로부터 외측으로 연장하는 한쌍의 돌출부가 제공된다. 각각의 돌출부는 적어도 접촉에지와 후면에지에 의해 형성되고, 접촉에지는 약 90o의 각도로 리드의 외부 에지에 위치하고 후면 에지는 100o내지 150o의 각도로 외부에지에 삽입된다.
각각의 리드는 각 리드의 제2 단부 근처에 위치한 프렌지블 소자와 통합할 수 있다. 각각의 프렌지블 소자는 하나의 노치나, 외부 에지 사이의 폭보다 실질적으로 좁은 폭을 가지는 네크부를 한정하는 리드의 외부 에지로부터 거의 내측으로 연장하는 노치를 포함할 수도 있다.
본 발명의 추가적인 특징은 몸체와, 이 몸체의 에지를 가로지르는 가늘고 긴리드를 가지는 접속소자를 제공하고 있고, 이들 리드 각각은 몸체상의 앵커부와 이 앵커부로부터 연장하는 접속부를 포함한다. 예를 들어 각각의 접속부는 몸체의 외부 에지를 통해 몸체로부터 멀리 연장할 수 있다. 이와 달리 각각의 접속부는 상기한 바와 같이 갭이나 윈도우를 한정하는 몸체의 에지를 가로질러 연장할 수 있다. 에지를 가로질러 굽어지는 리드의 관성능률이 에지와 멀어지는 횡방향으로 점차적으로 감소하도록 각각의 리드는 에지 근처에서 횡방향으로 연장하는 테이퍼부를 갖는다. 사용시 각 접속부의 접합영역은 하향 이동(displaced)되고 상기한 바와 같이 역시 다른 방향으로 이동되는 것이 바람직하다. 테이퍼부는 에지에서 비틀리는 대신에 매끄러운 커브로 리드가 굽도록 한다. 이것은 피로(fatigue)나 열 사이클링에 리드가 저항할 수 있는 능력을 증가시킨다.
본 발명의 특정 실시예가 도면을 참조하여 설명되지만, 예시된 실시예는 단지 예로서 설명되는 것일 뿐이며 본 발명의 원리에 의한 응용을 나타내는 특별한 실시예가 많이 있을 수 있다. 본 발명에 부속되는 당업자에게 자명한 다양한 변형과 수정은 첨부된 청구항에 추가로 한정하는 바와 같은 본 발명의 취지와, 범위 및 고려의 범위내에 있는 것으로 간주된다.
본 발명에서 용어 "상부(top)"와 "저부(bottom)" 그리고 용어 "상향(upwardly)"과 "하향(downwardly)"은 어셈블리에 대한 상대적 방향을 나타내기 위해 본 명세서에 사용되는 것으로 이해해야하고, 중력의 평가기준으로 언급되는 것은 아니다.
반도체칩(12)과 접속소자(20)를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 어셈블리(10)가 도 1 및 도 2에 예시되어 있다. 종래의 반도체칩(12)은 통상 상부(14)와 저부(16)면 그리고 대개는 칩의 외주변에 인접위치하는 전기적 접점이나 접속 패드(18)의 적어도 하나의 열을 가지는 고형의 몸체로 만들어진다. 칩은 그 상면의 접점에 대해 소정의 위치 관계에 있는 복수의 기준마크(104)를 가진다.
접속소자(20)는 폴리이미드 같은 유전재료로 된 박막의 가용성 막으로 제조된 유전층(22)인 상면과, 엘라스토머(elastomer) 또는 겔과 같은 비교적 소프트한 유연재료(soft compliant)로부터 형성되거나 액체 재료(liquid material)를 포함하는 복합재료로 형성된 저부층(24)을 가지고 형성된다. 상부층 및 하부층은 접속 구성소자 몸체 또는 지지 구조물의 구성요소가 된다. 지지 구조물은 양층을 통해 연장하고 상기 지지 구조물은 중심부(28)와 외부(27)로 분리하는 적어도 하나의 가늘고 긴 윈도우 즉 갭(26)을 가지고 있다. 그중 하나만을 도 1에서 볼 수 있는 전기적 도전 단자(31)는 지지 구조물의 중앙부내에 위치된다. 각각의 단자는 도전성 재료 접속 리드(30)에 접속된다. 각각의 리드에는 갭 양단을 가로질러 연장하는 가늘고 긴 스트립형상의 접속부(32)가 제공된다. 접속부는 갭(26)을 지나 나란히 연장한다. 접속소자는 리드에 대해 소정의 위치에 있는 몸체상의 기준마크(102)(fiducial mark)를 가지고 있다.
각 리드의 접속부는 중앙부(28)에 부착된 제1 또는 인접단부(34)와 지지 구조물의 외부(27)에 릴리스하게 접속된 제2 또는 말단단부(36)를 가지고 있다. 접속부의 제2 단부(36)는 프렌지블 소자 또는 파쇄부(38) 근처의 지지 구조물의외부(27)에 고정된다. 각각의 파쇄부는 접속부의 제2 단부를 외부에 접속한다. 리드는 금, 구리 또는 금이나 구리를 포함하는 복합구조물 등의 하나 이상의 재련금속(malleable metals)으로 형성된다. 도 1-4에 도시된 바와 같이 각각의 파쇄부나 각각의 리드의 소자는 네크부(neck)을 한정하기 위해 리드의 외부 에지(40,42)로부터 거의 내측으로 연장하는 한쌍의 노치(37,39)에 의해 형성된다. 상기 네크부는 외부 에지 사이의 접속부의 폭보다 실질적으로 좁은 폭을 가지고 있다. 각 노치의 표면에 의해 한정되는 포함된 각도는 약 120 내지 150 도 정도이며, 특히 135도 내지 150 도가 바람직하다. 또한 노치의 사이즈는 파쇄부가 본딩부에서 그 자체의 리드의 폭의 0.5 배가 되도록 제어된다.
각각의 접속 리드에는 접속부의 제2 단부에 인접하게 위치한 접합부(29)와 파쇄부가 설치된다. 적어도 하나의 돌출부는 정지부(46)를 형성하는 각 접속 리드의 몸체로부터 외측으로 연장한다. 이후 후술되는 바와 같이 이러한 정지부는 접촉기구와 접촉하도록 구성되어 리드에 대한 기구의 횡방향 이동(motion)을 제한 및/또는 정지시킨다. 도 1 내지 도 4의 실시예에서 각 접속 리드의 정지부(46)는 가늘고 긴 접속부의 대향 외부 에지로부터 외측으로 그리고 대칭으로 연장하는 한쌍의 돌출부(47,48)를 포함한다. 각각의 돌출부는 외부(27)쪽으로 향하는 접촉벽(52)과 외부(28)쪽으로 향하는 후면벽(54)에 의해 형성된다. 도 8 은 돌출부(17,48)의 접촉벽이 리드의 외부 에지에 대해 약 90o의 각도로 위치하고, 반면에 후면벽은 약 120o내지 150o의 각도 B로 리드의 외부 에지에 삽입되는 것을 나타내고 있다.
본 발명의 1 실시예에 따른 방법에서 반도체칩은 기판이나 플랫 지지표면(25)상에 먼저 배치된다. 다음에 접속 구성소자(20)는 칩의 상부면(14)에 면하는 접속소자의 저부층(24)과 함께 칩(12)의 정점에 위치한다(도 1 참조). 접속소자는 접속소자의 갭(26)이 칩의 접촉(18)열과 함께 정렬되는 방법으로 칩에 병렬배치된다. 따라서 갭(26)의 횡축은 접점 또는 접촉 패드(18) 열의 세로축에 거의 평행하게 연장한다. 각 리드의 접속부는 접점열의 횡축에 횡방향으로 연장하는 갭(26)을 가로질러 위치한다. 병치 배치 단계는 TAB(Tape automated bonding) 테이프에 관해 반도체칩을 위치지정하기 위해 공통으로 채택되는 형태의 통상적인 위치지정 소자(positioning elements)를 사용하여 수행될 수도 있다. 위치지정 기구는 하나 이상의 비디오 카메라(108)와, 컴퓨터 기기(110) 및 서보메카니즘(112)을 포함하고 있다. 병렬 배치 단계 동안 비디오 카메라와 컴퓨터 기기는 접속 구성소자 몸체 및 칩상의 기준 마크의 위치를 검색하고, 아울러 접속소자와 칩의 상대적 위치를 조정하도록 서보메카니즘에 명령할 수도 있어 접속 구성소자와 칩이 원하는 정렬을 하도록 할 수 있다. 그러나 이러한 정정(correction)을 하더라도 접속소자 몸체의 모든 부분을 칩의 연상부와 완전한 정렬 상태가 되도록하는 것은 통상 불가능하다.
도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이 어셈블리의 병렬배치상태에서는 각 리드의 접속부는 칩의 상부면(14)상의 접속부의 수직 돌출부(35)가 도 1,2,4의 부분도(diagram part)에서 벡터 F로 지시되는 제1 방향의 대응접촉과 오프셋되는 방법으로 대응 접점을 기준으로 하여 위치된다. 이것은 접속 리드(30)와 연관접점(18)에 관한 3 차원적 도면인 도 1에서 분명히 볼 수 있다. 병렬 배치 상태에서의 부품에 대한 2 차원적 상면도인 도 4에서 상기 각각의 오프셋은 접속부의 종심라인 및 대응 접점의 중심라인간의 공간으로 나타난다. 제1 방향 F의 오프셋은 접속부의 열에 따른 방향 즉, 각 접속부의 길이 방향에 대한 횡방향내에 있다. 따라서 접속소자의 제1 접속 리드와의 접촉(engagement)으로 기구(50)를 배치하기에 앞서 반도체칩의 각 접점(18)의 중앙라인과 대응하는 접촉부(32)의 중앙라인 사이에는 제1 방향 A에서 소정의 거리가 있다. 소정의 오프셋 또는 스페이스 A의 근소한 값(nominal value)은 본딩 처리시 사용되는 기구(50)의 자루 또는 상부의 외주변의 직경을 포함하는 고려에 따라 선택되고 특히 상부 위치의 폭에 좌우된다. 따라서 기구상부가 넓을수록 오프셋 또는 공간이 커야한다. 또한 오프셋 A 는 소자의 허용한계에 의해 도입될 수도 있고 위치단계에 있어서의 허용한계에서 도입될 수도 있는 근소치로부터의 최대 편차 보다는 적어도 커야(보다 클수록 바람직함)한다.
이점에서 테이블 I과 II 는 도 5에 설명된 본 발명의 처리 동안의 접속 리드 또는 접속부(32)와, 접점(18)과, 본딩기구(60)에 대한 바람직한 치수를 반영하고 있다. 도 5 에는 리드 접속부(32a)가 실선의 근소한 위치와 파선의 근소한 위치의 편차에 의해 영향받는 위치에 도시되어 있다. 위치 32a' 는 오프셋 A의 근소량으로부터의 네가티브 편차("-tol")를 나타내고, 반면에 위치 32a'' 는 포지티브 편차("+tol") 또는 공칭 이상 오프셋(greater-than-nominal offset)의 효과를 나타내고 있다. 테이블 II에 나타낸 바와 같이 공칭 오프셋 A 는 노미널로부터 최대 네가티부 편차(-tol)의 크기(magnitude)와 동일하고 따라서 실제 오프셋은 결코 제로이하가 아니다. 다른 방법을 설명하면 실제 오프셋값은 항상 제로 이상이고; 리드의 접속부는 접촉패드로부터의 제1 방향 또는 드문 최대 허용한계 상황(rare maximum -tolerance situation)에서 항상 오프셋되며, 상기 접속부는 접촉 패드와 정렬될 수도 있다. 네가티브 실제 오프셋 또는 제1 방향에 대향하는 제2 방향 S의 오프셋은 어느 허용한계 어셈블리(in-tolerance assembly)에서도 발생하지 않는다. 이점에 있어서는 본 명세서에서 참조되는 오프셋의 노미널값은 채택되는 표시(notation)에도 불구하고 많은 유닛에 걸쳐 얻어지는 중간 오프셋(mean offset)이다. 일부 치수 시스템에서 노미널 오프셋과 실제 오프셋의 범위는 예를 들어 "0 + 50 미크론, -0")으로서 명백한 노미널 오프셋없이 대칭적 허용한계(assymetrical tolerance)로서 주목될 수 있다. 그럼에도 불구하고 이러한 대칭적 허용한계는 최대 편차와 적어도 동일한 비제로 노미널 값(non-zero nominal value)을 함축적으로 포함하고 있다.
자동 비젼 시스템은 다양한 리드에 대한 실제 오프셋을 판정한다. 접속소자가 칩에 어셈블된 후에 비젼 시스템의 컴퓨터(110)는 칩의 기준 마크(102)에 대한 접속 구성소자상의 기준 마크(104)의 실제 위치에 따라 리드의 각 로우에 대한 오프셋값을 계산한다. 한 세트의 기준마크가 접점 및 리드의 열에 인접하게 배치되는 경우 상기 세트의 접속 마크의 노미널 상대 위치로부터의 편차는 상기 열의 모든 리드에 대한 노미널 상대 위치로부터의 편차로서 취해질 수 있다. 따라서 접속 구성소자 마크(104)가 상기 칩상의 연관 마크(102)에 대한 노미널 위치로부터의 제1 방향 F에서 3 미크론으로 배치되므로, 전체 접속부에 대한 실제 오프셋은 노미널보다 큰 3 미크론이다. 기타 기준 마크 쌍에 인접한 기타 리드열은 상이한 편차를 갖는다.
연장선 방향의 칩상의 접점에 대한 접속부의 위치는 거의 임계 이하이다. 접속부의 연장 성질(elongated nature)을 보면 각각의 부분은 접속부의 약 절반 길이까지 고려 가능한 양에 의한 노미널 위치로부터 디스플레이스되고, 동시에 대응하는 접점과의 접촉을 위해 적절한 위치에 일부 접속부를 여전히 남겨두고 있다.
일단 접속소자(20)와 반도체칩(20)이 본 명세서에서 설명되고 도 1과 도 4에 설명되는 바와 같이 병렬배치되면 기구(50)는 한 리드의 접속부와 본딩부와의 접촉을 달성하도록 거의 하향 진행된다.
기구는 1993년 7월 23일 출원되고 공동으로 양도되어 계류중인 미국 특허 출원 제096,700호에 설명되는 것과 같은 반도체 내부 리드일 수도 있고, 이러한 개시는 본 명세서에서 구체화된다.
기구(60)(도 1 참조)에는 하단부(64)와 상단부(66)간에서 연장하는 몸체(62)가 제공된다. 홈(68)은 하단(64)에 형성되고 몸체내로 내측으로 연장한다. 홈은접합될 접속부(32)를 수용해서 접촉시키도록 구성된다. 상기 '700 출원에 설명되는 바와 같이 기구는 다른 단부와의 사용을 위해 홈(68)으로 횡방향으로 연장하는 홈(69)을 가질수도 있다. 기구의 자루(shank) 즉 상부(72)는 몸체(62)의 상부로부터 상향 연장한다. 통상적으로 자루는 몸체(62)와 멀리있는 그 상부에 접속부와 숄더(74)를 포함한다. 이러한 특징은 접합 장치(도시생략)의 기구 홀더와 균형을 이루도록 구성되므로, 상기 기구는 장치의 대향위치에 유지될 수도 있으며, 상기 장치에 의해 생성되는 힘과 에너지는 후술되는 바와 같이 기구를 통해 지행될 수도 있다.
기구(72)의 자루 즉 상부가 피라미드 형상의 구성을 갖는 것이 도 1에 예시되어 있다. 자루는 몸체(62)와의 접촉부에 위치한 하부로부터 상기 숄더(74) 부근에 위치한 상단으로 연장하고, 따라서 자루의 상단부의 외부 치수는 자루의 하단부의 치수 보다는 실질적으로 크다. 전형적인 자루(62)는 그 저부에 대략 0.3-0.4 mm(대략 8-10mils)의 직선부(straight section)의 균일한 치수를 갖는다. 이 직선부상의 다음부(next section)에있어서 제1 방향 F의 면(73)에 대해 홈(68)과 수직으로 정렬되는 중앙라인으로부터의 자루의 깊이 치수 Z 는 자루의 상단부쪽에서 증가한다. 이러한 테이퍼링(tapering) 구성은 접합 동작에 대한 충분한 힘을 자루에 제공한다. 그러나 이러한 형상의 자루는 후술되는 바와 같이 특히 기구가 하향이동할 때 여유있는 공간을 필요로한다.
비록, 도 1에서 기구 B-B의 수직축으로부터 양방향으로 자루(72)가 슬로프되는 것이 도시되어 있지만, 상기 수직축과 거의 평행하게 위치하는 하나 이상의 측면을 갖는 자루가 있는 기구는 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서 기구는 제1 방향(열의 미접합된 리드쪽으로의 방향)에 면한 수직측면을 가질수도 있고, 다른 방향으로 면하는 슬로핑 측면을 가질 수도 있다. 그 자루를 포함하는 기구의 정확한 구성은 특정 접합 장치의 설계와 접합될 소자의 성질에 따라 변할 것이다.
접합 동작에 있어서, 기구(60)는 리드의 접속부를 접촉시키고 하향으로 이 부분을 강제하도록 하향으로(도 1의 다이아그램부내의 벡터 V의 방향과 대향하는방향으로) 전진된다.
기구(60)의 이러한 하향 이동의 결과로서 생성되는 힘은 접속부의 접합 영역(39)에 가해진다. 기구가 하향으로 더욱 이동함에 따라 프렌지블 소자(38)는 지지 구조물의 외부(27)로부터의 접속부의 제2 단(36)을 분리시키면서 부서진다. 그러나 제1 단(34)은 지지 구조물의 중앙부에 여전히 접속된다. 이러한 상태에서 기구(50)의 수직부는 접속 리드의 접합영역(39)을 칩의 상부표면(14)쪽으로 실질적으로 하향 이동시키는 경향이 있다. 동시에 기구(60)는 리드의 횡방향에서 접속부의 제1 단(34)쪽으로 거의 수평으로도 이동된다. 이때 기구와 리드의 접촉부는 대응하는 접속접점 즉, 패드(18) 방향의 측로(sideways)로 이동한다. 도 1의 다이어그램에서 기구 이동(motion)의 수평 횡 요소는 벡터 H로 표시되고있고, 한편 이러한 이동(motion)의 수직 요소는 벡터 V로 표현된다. 운동의 측로 성분은 열을 따라 즉, 제1 또는 오프셋 방향 F에 대향하는 제2 방향 S에 있다.
각 리드에 대한 기구 운동의 측로 성분은 비젼 시스템에 의해 미리 계산된 바와 같이 대응하는 접촉으로부터의 리드의 실제 오프셋에 대한 크기와 동일하다. 따라서 기구의 측로 이동은 대응하는 접촉 패드(18)의 방향에 있어서의 접속부를 이동시키기에 충분하다. 또다른 방법을 설명하면 기구와 접촉 리드는 제1 또는 제2 오프셋 방향과 대향하는(벡터 F로 표시된) 제2 수평방향(벡터 S로 표시된)으로 이동한다.
도 2를 참조하여 설명되는 바와 같이 운동의 측로 성분은 기구와 미접합 리드 사이의 간섭을 야기시키는일 없이 미정렬 보상을 제공한다. 기구(60)가 리드 접속부(32a)와 먼저 맞물린 후에 기구와 리드는 다음 인접 미접합부(32b)와 멀어지는 제2 방향 S으로 이동하게 될 것이다. 이러한 이동의 노미널 크기는 노미널 오프셋 A 이다. 노미널 오프셋(+/- tol)으로부터의 편차는 시스템으로 하여금 제2 방향 운동의 크기를 증가시키거나 또는 감소시키게 될 것이지만 기구의 대향하는 제1 방향의 운동의 크기는 증가시키지 않을 것이다. 반대로 만약 시스템이 측로 기구 이동을 제공하도록 배치되어 노미널 위치로부터의 편차를 보상하면 노미널 편차(A=0)를 전혀 갖지 않지만, 이어서 노미널 위치로부터의 리드의 네가티브(제2 방향) 편차는 기구가 제1 방향으로 다음 인접 미접합 접속부쪽으로 이동하도록 요구할 것이다. 이러한 배치는 인접 리드간의 보다 큰 공간을 필요로 한다.
제2 방향의 이동 역시 자루에 대한 여유를 제공하는데 도움이 된다. 기구(60)가 리드의 접속부와 먼저 맞물려 접촉함에 따라 와이드 숄더(74)는 실선으로 도시된 바와 같이 아직 접속되지는 않은 완전한 접속부(30a,30b,30c)의 평면에 배치된다. 그러나 기구가 접촉부(30a)를 칩접점쪽으로 가져가는 하향 이동을 계속함에 따라 자루는 미접속부(30b,30c) 쪽으로 내려간다. 제2 방향 S의 측로의 운동은 기구를 이동시키므로 자루(72)가 다음 인접 미접촉 접속부(30b)와 멀어지며, 동시에 기구가 대응하는 칩접점(18a)과 정렬되도록 한다. 따라서 기구와 자루는 접속부(30b)의 자루 클리어(shank clear)를 출발하는 파선 72'에서 지시된 위치로 이동한다. 반대로 동작이 측면 이동없이 시도되었다면 기구와 자루는 72''로 나타낸 바와 같이 이동하게 될 것이고, 자루는 다음 접속부(30b)와 간섭될 것이다.
수직 및 측로 이동동안 기구는 제1 단(34) 쪽의 리드의 길이 방향의 벡터 H의 방향으로 수직으로 이동한다. 접속부와 기구간의 마찰 및 기계적 맞물림이 약하다면 기구는 접속부를 따라 먼저 횡방향으로 슬라이드될 수도 있다. 그러나 기구(60)가 접합 영역에 접근함에 따라 접속 리드를 따른 추가적인 이동은 정지부(46)에 의해 금지된다. 돌출부(47,48)의 외부 주변은 접합 기구의 홈보다 실질적으로 넓으며, 돌출부는 접속부에 따른 슬라이딩을 정지시키고, 리드에 대한 기구의 이동을 봉쇄한다. 따라서 운동의 수평 세로 성분과 접속부는 한 유닛으로서 접촉된다.
이동의 세로 성분은 프렌지블 소자와 하향 운동의 브레이킹에 의해 야기된 접속부의 제1 단과 접합 영역 사이의 거리의 어떠한 증가도 상쇄시킬 수 있도록 충분해야 한다. 수평 운동은 거의 S 자 형상의 구성으로 리드의 접속부를 굽히기에 충분하다. 접속부의 제1 단과 접합 영역 사이의 굽은 상태의 리드를 가로지르는 거리는 제1 단을 접합 영역에 접속시키는 직선 거리의 길이 보다 크다. 또다른 방법을 설명하면 리드는 접합 처리를 하는 동안 긴장상태에 있지 않다. 이동에 대한 수평 성분 동안 리드가 거의 S 자 요소를 형성하거나 또는 변형되는 경향이 있고, 제1 단(34)과 접합 영역(39) 근처의 부분은 거의 수평이 되고, 개재부(intervening portion)는 만곡된다. 접속부의 여유의 길이로 인한 S 자 형상의 만곡은 접속 성분과 칩의 접점 사이의 신뢰성있는 접속을 보장하는데 도움이 된다. S 자 형상의 만곡은 접합 절차 동안의 접속부에 대한 기구(50)의 응용에 따라 형성되고, 본 발명의 방법에 대한 이러한 단계의 신뢰성은 리드와 접합 기구 사이의 접촉 특성에 좌우된다. 리드의 측면으로부터 외측으로 연장하는 돌출부가 있는 정지부는 접촉 특성을 향상시키고 리드 형성 절차의 특성을 개선시킨다. 리드와 접합 기구간의 보다 신뢰성있는 접촉을 제공함으로써 정지부는 리드를 조작할 수 있는 기구의 능력을 향상시켜 수평 및 S 자 형상의 기능에 대한 효율을 개선시킨다.
리드가 접점에 접합되도록 열 및/또는 초음파 진동이 접합 장치에 채택된다. 하나의 접속 리드 및 대응하는 접점 사이의 신뢰성있는 접합을 형성함에 따라 접합 기구(50)는 실질적으로 상향으로 수축되고 아울러 홈이나 접점열의 축 방향을 따라 전진된다. 다음에 접합 기구(50)는 연관 접점으로부터의 초기 위치 오프셋에 위치하는 다음 미형성 및 미접합 리드와 다시 접촉하게 된다.
이러한 움직임에 있어서 미리 접합된 리드와 현재 사용되는 리드 사이에는 오픈 스페이스가 형성되고 리드가 현재 사용되고 있으며 패드는 기구의 움직임과 수직 및 측면 방향의 적어도 그 상부의 움직임을 용이하게 해준다. 기구와 현재 접합된 리드는 이전에 접합된 리드를 손상시키거나 또는 다음 인접 미접합 리드와 접촉하지 않고 조종될 수 있다. 따라서 접속 사이클은 제1 방향 F의 열을 따라 연속적 리드에 대해 반복된다. 제조 동작이 연속 사이클에서 지속됨에 따라 오픈 스페이스는 지퍼형(zipper-like) 소자와 유사하게 접합이 형성되는 이러한 접합열을 하향 전달시킨다. 상이한 형태의 접속부의 파쇄부가 도 6에 예시되어 있다. 접합 동작에 앞서 파쇄부(38)는 접속부의 제2 단(36)과 제2 단 보장부(31)를 접속한다. 도 6에 예시되는 각각의 파쇄부는 제2 단 접속부(31) 및 이 접속부의 제2 단(36) 보다 작은 단면 영역의 네크부(33,33',33'')을 포함한다. 도 6에 나타낸 각각의 네크부는 제2 단 보장부(36,36',36'')와 접속부의 제2 단(31,31',31'')을 접속시킨다. 예시된 그 초기의 미변형 상태에서 각각의 네크부 33,33',33'' 은 접속부로부터 벡터에 의해 동일시 되는 제2 수평 방향의 제2 단 보장부로 슬로프된다. 이러한 대칭 네크부는 접합 동작 동안 제2 방향의 접속부의 운동을 용이하게 한다. 본 발명이 동작에 대한 어떠한 이론에 의해 제한되지는 않는다 하더라도 네크부에 의해 가해진 힘은 측면으로 접속부를 당기므로 접합 기구에 의해 첨가되는 측로 이동을 돕는다. 도 6의 각각의 파쇄부는 그 중앙부쪽으로 외부 에지로부터 접속부 내부의 안쪽으로 연장하는 2 개의 노치에 의해 형성된다. 각 노치는 정점을 갖는다. 도 6의 실시예 A에서 가늘고 긴 네크부(33)은 서로 각을 이루고 위치하는 2 개의 측면 33(a)과 33(b)에 의해 속박된다. 실시예 B의 네크부(33')은 균일한 두께를 가지고 있고 서로 거의 평행한 2 개의 측면에 의해 발달된다. 에칭을 용이하게 하기 위해 실시예 A와 B의 정점(40,41')은 서로 횡방향으로 이격된다. 실시예 C의 상대적으로 짧은 네크부(33'')은 정점(41'')이 서로 부근에 위치되는 방법으로 형성된다.
도 11 은 상호간의 간섭없이도 간섭할 수 있는 정지부의 네스트 돌출부가 있는 본 발명의 실시예를 예시하고 있다. 돌출부를 네스팅함으로써 서로 영향을 주는 인접 리드의 정지부를 가지는 일 없이 동시에 밀접한 접속 성분의 접속 리드를 팩(pack)할 수 있다.
접합 리드상의 돌출부는 길고 넓을 필요는 없다. 도 12에 예시되는 바와 같이 이러한 돌출부는 스퍼형 형상(spur-like formation)의 형태로 만들어질 수 있다. 좁고 뾰족한 돌출부는 서로 근처에 위치할 수 있어 인접 스트립들이 서로 밀접하게 위치하도록 할 수 있다. 인접 돌출부는 밀접 포인트에서 좁아야하며, 따라서서로 리드를 접속시키는 플레이팅 브리지 접촉의 경우에 브리지 접속은 접합 동안 힘의 적용에서 벗어날 만큼 약하다.
본 발명의 정지부는 접속부로부터 외측으로 연장하는 하나의 돌출부와 효과적으로 동작할 수 있다. 이러한 실시예가 도 9와 도 10에 도시되어 있다. 도 9에서 단일 돌출부(49)는 제1 수평 방향으로 연장한다. 도 10에서 정지부(46)의 돌출부(45)는 접속부의 정점부로부터 거의 상향으로 연장한다. 도 9의 실시예에서 돌출부(49)는 접속부의 외부 에지에 인접하게 형성된다. 2 개의 사례에 있어서 리드를 따라서 기구의 횡방향의 슬라이딩 동작은 기구의 홈과 돌출부(45,49) 사이의 접촉에 따라 효과적으로 정지될 수 있다.
벡터 S에 따른 제2 수평 방향의 동작에 있어서 기구(60)는 대응하는 접점으로부터 가장 먼 측면으로부터 접합될 리드의 접속단에 먼저 도달한다. 접합 처리 동안 기구와 접속부간의 접촉을 용이하게 하기 위해서는 도 6에 나타낸 접속단에는 정지부가 설치되고, 이들 각각은 기구 단부 리드의 동작에 대향하는 방향으로 연장하는 하나의 돌출부(49)를 갖는다. 이러한 경우에 기구의 홈은 접속부의 접점에 따라 돌출부(49)와 맞물린다.
도 13에 예시된 바와 같이 추가적인 실시예에 따른 성분은 접속 성분의 몸체에 갭 또는 윈도우 개구(202)를 가로질러 연장하는 가늘고 긴 스트립 형상의 금속 리드(200)를 포함한다. 상기 논의된 참증에서처럼 각각의 리드는 슬롯(202)을 가로질러 연장하는 접속부(204)를 가지고 있으며, 이 접속부는 개구중 하나의 측면에 부착된 제1 단(206)과, 다른 측면에 부착된 접합 영역(210) 및 제2 단(208)을 갖는다. 이러한 각각의 제2 단(208)은 상기한 바와 같이 파쇄부(212)에 의해 몸체에 접속된다. 돌출부(214)는 기구의 동작(motion)을 멈추게하기 위해 접속부 인접 접합 영역(210)으로부터 돌출된다.
도 13의 배치에 있어서 각각의 리드는 접속부의 고정단 즉 제1 단(206)에 인접한 테이퍼부(216)를 구체화한다. 테이퍼부는 접속부의 제1 단에서 갭 또는 윈도우(202)에 접하는 몸체의 에지(218) 근처에 배치된다. 테이퍼부의 폭은 따라서 단면 영역은 에지(218)와 멀어지는 방향으로 그리고 접속부의 제2 단(208)쪽으로의 접속부의 제1 단(206) 방향에서 점진적으로 감소한다. 또한 접속부(에지(208)에 평행한)의 횡방향의 수평 중립축 주변에서 굽는 테이퍼부의 관성능률은 동일 방향에서 감소한다. 바람직스럽게도 테이퍼부의 구성은 테이퍼부가 접합 영역(210)에 가해진 수직력에 관해 굽는 균일한 강도의 빔에 접근하도록 선택된다. 즉, 세로 거리와 함께 관성능률의 변화율은 접합 영역(210)에 가해진 일정한 수직력에 대해서 만곡시(in bending) 최대 스트레스는 빔의 길이를 따라 어떠한 위치에서도 거의 동일한 것이 되도록 선택된다. 접합 영역에서의 수직력에 의해 유도된 휨모멘트(bending moment)에 대해 테이퍼부의 관성능률의 비율은 균일하다.
테이퍼부는 몸체의 에지(218)에 오버랩된다. 테이퍼부는 접속부의 인접부분안으로 원할하게 혼합되고, 아울러 리드의 제1 단(206)과 고정 즉 제1 단(206)안에 혼합된다. 도 13에 예시되는 바와 같은 성분은 상기한 바와 같이 동일한 방법으로 사용된다. 여기서 다시 각각의 리드는 몸체로부터 접속부의 제2 단을 분리하도록 파쇄부(212)에서 부서진다. 접합 영역은 하향 이동되고 제1 단(206)쪽으로의 횡방향으로 그리고 상기한 이유로 측로의 수평 방향으로 이동되는 것이 바람직하다. 이러한 움직임은 리드를 하향으로 만곡시켜 거의 S 자 형상의 리드를 형성한다. 태이퍼부(216)는 접속성분 몸체의 제1 단(206)에 인접하고 아울러 에지(218)에 인접한 리드에서 점진적으로 만곡된 벤드의 형성을 증진시킨다. 즉, 테이퍼부는 이러한 위치에서의 리드의 꼬임(kink)을 방지한다. 더욱이 완료된 디바이스를 서비스하는 동안 테이퍼부와 이 테이퍼부의 결과로서 형성되는 점진적인 커브는 리드의 반복된 고정에 의해 야기되는 피로 스트레스(fatigue stress)에 저항하도록 돕는다.
도 13에 예시되는 배치에 있어서 리드는 접합 동작에 앞서 거의 평면이고 테이퍼부(216)는 평면에서 즉, 화살표 F와 S에 의해 표시되는 수평방향으로 서로 슬로프하는 한쌍의 대향벽에 의해 한정된다. 그밖의 구성이 사용될 수도 있다. 예를 들어 직선 벽 한정부(216)는 점차적으로 만곡되는 벽에 의해 대체될 수 있고, 제2 단(208)쪽 방향의 리드를 점진적으로 좁게하여 대체될 수 있다. 또한 리드는 예시된 평면의 균일한 폭을 가질수도 있지만, 도 13에 나타낸 바와 같은 도면의 평면에 수직인 수직방향의 두께에서 점진적으로 테이퍼될 수도 있다. 테이퍼 두께는 테이퍼 폭과 함께 사용될 수도 있다. 이러한 대안중 어느것이나 테이퍼 영역(216)의 제1 단(206)으로부터 멀어지는 방향으로 점진적으로 감소하는 수평 중앙면 주변에 관성 능률을 갖는 리드를 제공하기 위해 채택될 수 있다. 이상을 지지하는 특징의 다양한 변형과 조합이 본 발명을 벗어나지 않고 이용될 수 있다. 각각의 리드에는 예시된 바와 같이 2 개의 노치 보다는 오히려 한 측면으로부터 내측으로 연장하는 단일 노치에 의해 한정되는 파쇄부가 제공된다. 이와달리 파쇄부는 리드의 상부 또는 저부 표면에 홈을 가질 수도 있고 그 양 표면에 홈을 가질 수도 있다. 선택적이거나 또는 부가적이거나 파쇄부는 상이한 조성을 가질 수도 있고 리드의 다른 부분보다 단단할 수도 있다.
리드는 파쇄부를 통합할 필요는 없다. 따라서 각 리드의 접속부의 제2 단은 기구가 접속부를 하향으로 이동시킬 때 접합 동작이 행해지고 이어서 분리될 때까지 제2 단이 지지되도록 접속 성분 몸체에 릴리스하게 부착될 수도 있다.
더욱이 본 발명은 접속성분에도 적용될 수 있으며, 접속 성분의 제2 단은 접합 동작에 앞서 접속 성분에 의해 지지되지는 않는다. 종래의 TAB 테이프와 같은 성분(components)은 열방향 즉, 접합윈도우의 에지와 평행하게 배치되는 열을 포함한다. 이러한 각각의 리드는 제1 단에서만 성분 몸체에 부착되고, 제2 단은 리드 그 자신에 의해서만 지지된다. 각각의 리드는 자기지지 캔틸레버 빔을 형성한다. 본 발명은 이러한 형태의 성분에 적용될 수 있다.
더욱이 리드 열은 칩과 접속 성분의 주변 근처에 배치될 필요가 없다. 칩이나 또는 접합될 다른 성분상의 접점의 배치와 매칭하는 어떠한 리드 위치(location)도 사용될 수 있다. 칩이나 다른 성분이 접점-베어링 면의 중심 근처에 하나 이상의 열을 가지는 경우 접속 성분은 이 성분의 중앙에 인접한 대응하는 리드열을 가지게 될 것이다.
상기한 실시예에서는 단지 하나의 리드만이 각 사이클에서 접촉되어 접합된다. 그러나 본 발명은 "갱본딩(gang bonding)"에도 적용될 수 있고, 접합기구는 매 사이클에서 복수의 리드와 접촉한다. 이러한 기구는 복수의 리드를 접촉하기 위해평행한 복수의 슬롯이 있는 플레이트형 팁(platelike tip)을 가질 수도 있고, 매 접합사이클에서 상기한 바와 같은 거의 동일한 방법으로 이동될 수도 있다. 그러나 매 사이클 마다 기구는 다음 사이클에서 복수의 새로운 리드를 접촉하도록 보다 큰 거리로 열을 따라 이동된다. 본 발명의 다양한 특징은 생략될 수 있다. 예를 들어 각 리드의 돌출부는 리드와 접합기구간의 마찰 접촉이 S 자 형상의 만곡(bend)을 형성하기에 충분한 경우 생략될 수 있다.
본 발명의 방법과 장치는 칩이나 회로의 부품과 접속기구와의 간섭없이 외부회로에 반도체 칩과 같은 전자 소자를 접속할 수 있다.

Claims (40)

  1. 열을 지어 배치된 복수의 접점(contact)을 갖는 초소형 전자 어셈블리의 일부분을 병렬로 배치한 접속부를 갖는 복수의 리드(lead)를 포함하는 접속 구성소자에 접속하는 방법에 있어서,
    (a) 접속부의 상기 열이 접점의 상기 열과 정렬하여 상기 접점 열의 상부에 배치되고, 또한 접속부가 대응하는 접점으로부터 상기 열을 따라 제1 방향으로 오프셋(offset)되도록 상기 접속 구성소자를 상기 초소형 전자 어셈블리의 상기 일부분과 병렬 배치하는 단계와;
    (b) 상기 제1 방향으로 열을 따라 순서대로 상기 접속부에 대해 접속 사이클을 수행함으로써 상기 접속부를 대응하는 접점에 접속시키는 단계를 포함하는 것으로서, 각 접속부에 대한 접속 사이클은 접속부를 기구와 접촉시키는 단계와, 상기 접촉된 접속부와 기구를 하향 및 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동시켜 대응하는 접점과 접촉시키는 이동 단계를 포함하고, 각각의 접속 사이클 동안 기구 및 접촉된 접속부는 인접하는 다음 미접속 상태의 접속부와 멀어지도록 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 병렬 배치 단계는 상기 리드가 기준 오프셋(nominal offset)에 의해 상기 제1 방향으로 상기 접점으로부터 오프셋되도록 수행되지만, 상기 병렬 배치 단계가 기준 상태로부터의 편향되어 각 리드와 대응하는 접점과의사이의 실제 오프셋 거리가 상기 기준 오프셋의 거리로부터 편향되는 경우, 상기 접속 방법은 또한 상기 리드에 관한 실제 오프셋 거리를 측정하는 단계와 각 접속 사이클에서 접촉하는 접속부에 관한 상기 실제 오프셋 거리에 동등해지도록 상기 기구의 이동량을 상기 제2 방향으로 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 병렬 배치 단계는 실제 오프셋을 감소시키는 경향이 있는 방향의 최대 편차량(maxium amount of deviation)이 상기 기준 오프셋 이하가 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 접속 단계 이전의 상기 접속부는 실질적으로 직선이면서 또한 서로 평행한 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 접속 구성소자는 상부면 및 하부면과, 상기 접속 구성소자를 통해 연장하는 갭을 갖는 몸체를 구비하고, 상기 각 접속부는 상기 갭에 걸쳐서 연장되는 동시에, 상기 갭의 양측에 의해 접속 구성소자에 고정되는 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 각 접속부의 상기 제2 단부는 상기 제2 단부가 상기 리드에 인가되는 힘에 응답하여 상기 몸체에 대해 실질적으로 하향으로 변위될 수 있도록 상기 접속 구성소자에 고정되고, 상기 각 리드의 상기 접속부는 양단부가 상기 이동 단계 이전은 접속 구성소자에 의해 지지되며, 상기 각 리드의 접속부는 상기 접속 단계시에 하향으로 만곡되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 각 접속부는 상기 하부면으로부터 이격되어 상기 갭에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 각 접속부의 각각의 제2 단부는 상기 접속 구성소자에 착탈식으로 고정되고, 상기 이동 단계는 상기 하향 변위시에 상기 각 접속부의 상기 제2 단부를 상기 접속 구성소자로부터 분리시키도록 수행되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 각 리드는 접속부의 상기 제2 단부에 인접하게 위치된 파쇄성(frangible) 구성요소를 더 갖고, 상기 파쇄성 소자는 상기 접속 단계에서 파괴되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 각 파쇄성 구성요소는 상기 리드의 외부 에지 사이의 폭보다도 실질적으로 좁은 폭을 갖는 네크부(neck)를 정의하기 위해 상기 리드의 상기 외부 에지로부터 내측으로 연장하는 한쌍의 노치(notch)를 갖는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 각각의 접속 사이클 동안, 기구는 접속부의 제1 단부쪽의 방향으로 이동되고, 상기 각각의 접속부는 몸체(body)로부터 외측으로 연장하면서 또한 정지부를 형성하는 적어도 하나의 돌출부를 가지며, 상기 정지부는 상기 기구를 정지시키는 동시에, 상기 접속부를 따른 상기 기구의 길이 방향 이동을 정지시키고, 돌출부에 인접한 상기 각 접속부의 접합 영역은 접속부의 제1 단부쪽으로 이동하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 돌출부는 상기 접속 리드의 상부면으로부터 외측으로 연장하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 돌출부는 상기 접속 리드의 상기 외부 에지로부터 외측으로 연장하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 각 접속 리드는 상기 정지부를 정의하기 위해 상기 양 외부 에지로부터 외측으로, 또한 대칭적으로 연장하는 한쌍의 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 각각의 돌출부는 적어도 상기 기구와 대향하는 접촉에지와 후면 에지로 형성되고, 상기 접촉 에지는 실질적으로 90o의 각도로 리드의 외부 에지와 교차되며, 상기 후면 에지는 120o내지 150o사이의 각도로 상기 외부 에지와 교차되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 각각의 접속 사이클은 상기 기구를 사용하여 상기 접속 리드를 대응하는 접점에 접합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  16. 제4항에 있어서, 상기 이동 단계에서 상기 각 접속부는 상기 접속 구성소자에 대하여 상기 제2 단부를 이동시키도록 갭내로 실질적으로 하향 이동되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  17. 제2항에 있어서, 상기 각 접속 사이클은 기구를 들어올리는 단계와, 기구를 상기 열을 따라 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  18. 복수의 접점을 갖는 초소형 전자 어셈블리의 일부분을, 외측으로 연장하는 적어도 하나의 돌출부를 갖는 가늘고 긴 접속부를 각각 구비한 복수의 리드를 포함하는 접속 구성소자에 접속하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 각 리드가 대응하는 접점에 인접하도록 상기 접속 구성소자를 반도체칩 어셈블리의 상기 일부분과 병렬 배치하는 단계와;
    (b) 상기 기구의 상기 적어도 하나의 돌출부와의 접촉에 의해 접속부에 대한 상기 기구의 길이 방향으로의 동작을 제한하도록 하면서 접합부를 기구와 접촉시키는 동시에, 접점과 접촉하도록 상기 각 접속부의 접촉 영역을 이동시킴으로써, 상기 각 접합부의 상기 접촉 영역을 대응하는 접점에 접속하는 단계를 포함하는 것으로서, 상기 이동 공정은 기구를 길이 방향으로 이동시킴으로써 접속부의 접촉 영역을 길이 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 병렬 배치 단계는 상기 접속 구성소자의 지지 구조물이 상기 접점이 배치된 상기 일부분의 정면에 위치하는 동시에, 상기 리드의 상기 접속부가 상기 지지 구조물로부터 연장하여 상기 접점의 상부에 위치하도록 수행되고, 상기 이동 단계는 접촉된 기구와 접촉 영역을 상기 일부분으로 향하도록 하향 이동시키는 동시에 접촉부의 제1 단부를 상기 지지 구조물에 부착한 상태를 유지하는 단계를 포함하며, 상기 기구와 접촉 영역을 상기 길이 방향으로 이동시키는 상기 단계는 기구와 접촉 영역을 상기 지지 구조물과 상기 접속부의 제1 단부에 대해 상대적으로 접속부의 제1 단부를 향하도록 길이 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  20. 제19항에 있어서, 각각의 리드에 대해 상기 기구를 길이 방향으로 이동시키는 상기 단계는 상기 기구를 접속부와 접촉시킨 후에 개시되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  21. 제19항에 있어서, 각각의 리드에 대해 상기 기구와 접촉 영역을 상기 길이 방향으로 이동시키는 단계는 상기 기구의 하향 이동의 적어도 일부분에 대해 상기 기구와 접촉 영역이 이동의 수평 및 수직 방향의 성분을 갖는 경로를 따라 이동하도록 상기 기구와 접촉 영역을 하향 이동시키는 단계에서 실행되는 것을 특징으로 하는 초소형 전자 어셈블리 접속 방법.
  22. 전자 접속 구성소자에 있어서,
    (a) 상부면 및 하부면을 갖는 지지 구조물과;
    (b) 복수의 도전성 리드를 구비하고, 각각의 리드는 지지 구조물로부터 길이 방향으로 연장하는 가늘고 긴 접속부를 가지며, 각각의 리드는 상기 지지 구조물에 부착된 제1 단부 및 상기 지지 구조물에 대해 이동이 자유로운 제2 단부를 갖고, 상기 각 접속부는 접속 구성소자가 초소형 전자 어셈블리의 일부분에 배치된 후에 기구와 접촉하여 하향으로 굽혀져 접점과 접촉하며, 상기 각각의 접속부는 상기 접속부의 길이 방향에 수직하여 접속부로부터 연장하는 적어도 하나의 돌출부를 갖고, 상기 돌출부는 리드를 따라 기구의 길이 방향의 이동을 제한하는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  23. 제22항에 있어서, 상기 지지 구조물은 상기 표면간을 연장하는 갭을 갖고, 상기 리드는 각각의 리드가 상기 갭의 한 측면에서 지지 구조물에 고정되는 상기 제1 단부와, 상기 갭의 다른 측면에서 지지 구조물에 착탈이 자유롭게 고정되는 제2 단부를 가지며, 상기 각각의 리드의 접속부는 상기 구성소자의 배치시에 상기 지지 구조물에 의해 양단부가 지지되는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  24. 제23항에 있어서, 상기 갭은 긴 슬롯이며, 상기 슬롯을 가로지르는 복수의 상기 접속부는 제1 수평 방향 및 제2 수평 방향으로 연장되도록 열을 지어 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  25. 제24항에 있어서, 상기 각 리드는 제2 단부 고정부와, 접속부의 제2 단부를 상기 제2 단부 고정부와 접속시키는 파쇄부를 포함하고, 상기 각 제2 단부 고정부는 상기 지지 구조물에 부착되며, 상기 접속부의 상기 제2 단부는 상기 리드의 파쇄부를 통해 상기 지지 구조물에 부착되는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  26. 제25항에 있어서, 상기 각 리드의 파쇄부는 제2 단부 고정부 및 상기 리드의 접속부보다도 횡단면이 작은 네크부를 갖고, 상기 각각의 네크부는 상기 접속부로부터 상기 제2 단부 고정부까지 상기 제2 수평 방향으로 경사지게 연장하는 것을특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  27. 제26항에 있어서, 상기 각 리드는 2 개의 대향 외부 에지와 중심부를 가지며, 상기 네크부는 정점을 갖는 동시에 상기 외부 에지의 일측으로부터 상기 중심부를 향하여 연장하는 적어도 하나의 노치에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  28. 제27항에 있어서, 상기 파쇄부의 네크부는 상기 양 외부 에지로부터 상기 중심부로 연장하는 2개의 상기 노치에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  29. 제28항에 있어서, 상기 2 개의 노치의 정점은 서로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  30. 제29항에 있어서, 상기 2 개의 노치의 정점은 길이 방향으로 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  31. 제29항에 있어서, 상기 각 노치는 서로에 대해 각도를 이루어 배치된 2 개의 직선 측면에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  32. 제23항에 있어서, 상기 각 정지부는 상기 제1 수평 방향으로 연장하는 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  33. 제32항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 접속부의 외부 에지로부터 외측으로 연장하는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  34. 제23항에 있어서, 상기 각 정지부는 상기 접속 리드의 상부면으로부터 상부로 연장하는 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  35. 제32항에 있어서, 상기 각 접속 리드는 양 외부 에지로부터 외측으로 대칭적으로 연장하는 한쌍의 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  36. 제32항에 있어서, 상기 각 돌출부는 적어도 접촉 에지와 후면 에지에 의해 형성되고, 상기 접촉 에지는 실질적으로 90o의 각도로 리드의 상기 외부 에지에 대해 배치되고, 상기 후면 에지는 120o내지 150o의 각도로 외부 에지에 개재되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  37. (a) 지지 구조물과;
    (b) 복수의 도전성 리드를 구비하고, 상기 각 리드는 가늘고 긴 접속부를 가지며, 각각의 접속부는 지지 구조물에 고정된 제1 단부와 상기 지지 구조물에 대해 이동이 자유로운 제2 단부를 갖고, 상기 각 리드는 접속부의 제1 단부에 인접하는 지지 구조물의 에지부를 통해 연장하는 동시에, 상기 지지 구조물로부터 길이 방향으로 연장되어 있으며, 상기 각 접속부는 구성소자가 초소형 전자 어셈블리의 일부분에 배치된 후에 기구와 접촉하도록 기구와 접촉하여 하향으로 굽힐 수 있고, 상기 각 접속부는 에지부에 인접하여 테이퍼부를 가지며, 각각의 테이퍼부는 수평 중립축선을 중심으로 하는 벤딩(bending)에 있어서 리드의 제1 단부로부터 이격되면서 또한 지지 구조물의 에지부로부터 이격되어 길이 방향으로 서서히 감소하는 관성 모멘트를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  38. 제37항에 있어서, 상기 각 테이퍼부는 상기 에지를 통해 연장하는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  39. 제37항에 있어서, 상기 각 리드는 접합 기구에 의해 접촉되도록 구성된 상기 제1 단부와 이격되어 접촉 영역을 갖고, 상기 각 테이퍼부는 상기 접촉 영역에서 인가되는 수직 방향의 힘에 대해 벤딩에서 균일한 강도의 빔에 근사하는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
  40. 제39항에 있어서, 상기 각 접속부는 연장선 방향으로 교차하여 연장하는 돌출부를 갖고, 상기 각 리드의 접촉 영역은 리드의 제1 단부로부터 이격된 측에 의해 돌출부에 바로 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접속 구성소자.
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