KR100454623B1 - 본딩 시스템 - Google Patents

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KR100454623B1
KR100454623B1 KR10-2002-0038801A KR20020038801A KR100454623B1 KR 100454623 B1 KR100454623 B1 KR 100454623B1 KR 20020038801 A KR20020038801 A KR 20020038801A KR 100454623 B1 KR100454623 B1 KR 100454623B1
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웡얌모
송켕야우
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에이에스엠 테크놀러지 싱가포르 피티이 엘티디
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Abstract

본딩 시스템(1)은 반도체 칩 상의 제 1 전기 접촉면과 기판 상의 제 2 전기 접촉면 사이의 와이어를 접합시킨다. 상기 본딩 시스템(1)은 마스터 접합 프로그램이 저장된 제 1 메모리 장치(3)와 작동 접합 프로그램이 저장된 제 2 메모리 장치(4)를 구비한다. 작동 접합 프로그램은 마스터 접합 프로그램의 한 사본(copy)을 상기 제 1 메모리 장치(3)에서 제 2 메모리 장치로 전송한다. 제 2 메모리 장치(4)는 작동 접합 변수들중 한 변수가 수정되는 것을 허용하기에 적합하다. 처리 장치(2)는 제 1 및 제 2 메모리 장치(3,4)에 결합되고, 입력 장치(5)는 처리 장치(2)에 결합되며, 출력 장치(5)는 역시 처리 장치(2)에 결합된다. 처리 장치(2)는 접합 변수를 수정하는 입력 장치(5)로부터의 입력 신호를 수신할 때, 수정된 변수를 마스터 접합 프로그램의 대응 변수와 비교하고 수정된 변수가 마스터 접합 프로그램의 대응 변수의 허용오차 내에 있다면, 작동 접합 프로그램의 수정된 변수를 저장한다. 처리 장치(2)는 수정된 변수가 허용오차 내에 있지 않다면 출력 장치(5)로 신호를 출력한다.

Description

본딩 시스템{A bonding system}
본 발명은 본딩 시스템에 관한 것으로서, 특히 반도체 칩과 이 반도체 칩이 장착되는 기판 사이의 와이어를 접합하기 위한 본딩 시스템에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 패키징 중에, 리드 프레임 또는 인쇄회로판과 같은 기판에 반도체 칩(또는 다이)를 장착하는 것이 보통이다. 이때 와이어 본더(wire bonder)는 다이 상의 전기 입력/출력 접촉 패드(또는 접합 패드)와 기판 상의 전지 접촉면 사이에 와이어 접합을 형성하는데 사용된다. 와이어 본더는 일반적으로 각각의 다이/기판 조합에 특정한 한 세트의 접합 변수를 포함하는 와이어 본더에 저장된 본딩 프로그램의 제어하에 동작한다. 예를 들어, 상기 접합 변수는 접합좌표, 접합력, 접합시간, 초음파 파워 및 에어볼 형성을 위한 전기 플레임 오프 제어(electric flame off control)를 포함할 수 있다.
개별적인 와이어 본더 및/또는 개별적인 다이와 기판 사이의 변화 때문에, 보통 조작자는 대응하는 정확한 접합 패드와 기판의 접촉면 사이에 만족스러운 접합이 형성되어 있음을 보장하기 위하여 특정한 와이어 본더에 사용되는 접합 변수를 수정할 필요가 있다.
그러나, 이것은 또한 조작자가 접합 변수를 부주의로 수정하여 잘못된 접합이 와이어 본더에 의해 수행될 수 있는 문제를 일으킨다.
도 1은 본딩 시스템의 개략 블록도.
도 2는 본딩 시스템의 작동을 보여주는 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1. 본딩 시스템 2. 처리 장치
3. 제 1 메모리 장치 4. 제 2 메모리 장치
5. 입력 장치 6. 접합 공구
본 발명의 제1 양상에 따라, 반도체 칩의 제1 전기접촉면과 기판의 제2 전기접촉면 사이에 와이어를 접합하기 위한 본딩 시스템이 제공되며, 이 본딩 시스템은, 마스터 접합 프로그램이 저장된 제1 메모리 장치와; 작동 접합 프로그램이 저장된 제2 메모리 장치와; 상기 제1 및 제2 메모리 장치에 연결된 처리 장치와; 상기 처리 장치에 연결된 입력장치와; 상기 처리 장치에 연결된 출력장치를 포함하고, 상기 작동 접합 프로그램은 마스터 접합 프로그램의 한 복사본을 제1 메모리장치에서 제2 메모리 장치로 전달함으로써 발생되고, 상기 제2 메모리 장치는 작동 접합 프로그램의 한 변수를 수정하도록 허용하기에 적합하고, 상기 처리 장치는 작동 접합 프로그램의 한 변수를 수정하도록 입력장치로부터 입력신호를 수신하면 수정된 변수를 마스터 접합 프로그램의 대응 변수와 비교하며, 상기 수정된 변수가 마스터 접합 프로그램내의 대응 변수의 허용오차내에 있으면 작동 접합 프로그램에 수정된 변수를 저장하고, 수정된 변수가 상기 허용오차내에 있지 않으면 처리장치는 출력장치로 신호를 출력한다.
본 발명의 장점은 조작자가 부주의로 변수를 수정하여 와이어 본더가 부정확한 또는 실뢰할 수 없는 접합을 수행하는 것을 최소화하기 위하여 조작자가 수정된 변수들을 마스터 접합 프로그램으로 확인함과 동시에 접합 프로그램들을 수정할 수 있다는 것이다.
양호하게도, 수정될 수 있는 변수들은 제1 및/또는 제2 접촉면을 위한 접합좌표를 포함한다.
통상적으로, 수정될 수 있는 작동 프로그램의 접합 프로그램들은 접합력, 초음파 파워, 접합시간 및 자유로운 에어볼 형성을 위한 전기 플레임오프 제어와 같은 접합 처리 변수들을 포함한다.
양호하게도, 수정된 변수가 마스터 접합 프로그램의 대응 변수의 허용오차내에 있지 않으면, 프로세서(processor)는 와이어 본더가 접합 작업을 정지하도록 제어한다.
통상적으로, 접합 변수를 위한 허용오차는 예정되어 있고, 양호하게는 마스터 접합 프로그램내에 저장된다.
이제 본 발명의 본딩 시스템의 실시예는 첨부 도면을 참고하여 설명하기로 한다.
도 1은 본딩 시스템(1)을 도시한다. 본딩 시스템(1)은 접합 공구(6)와, 프로세서(2)에 결합된 사용자 인터페이스(5)를 포함한다. 사용자 인터페이스(5)는 입력 장치(도시않음)와 디스플레이 장치(도시않음)를 포함하며, 이 입력 장치는 사용자가 프로세서(2)에 데이터 및 명령(command instruction)을 입력할 수 있게 하며, 디스플레이 장치는 프로세서가 사용자에게 정보를 출력할 수 있게 한다. 접합 공구(6)는 프로세서(2)에 의해 제어된다. 본딩 시스템(1)은 제 1 메모리 장치(3)와 제 2 메모리 장치(4)를 또한 포함한다. 제 1 메모리 장치(3)와 제 2 메모리 장치(4) 모두 프로세서(2)에 결합되어 있으며 통상적으로 랜덤 액세스 메모리(RAM)이다. 사용시에, 마스터 접합 프로그램(master bond program)이 제 1 메모리 장치(3)에 저장되고 작동 접합 프로그램은 제 2 메모리 장치(4)에 저장된다. 프로세서(2)는 접합 공구(6)를 제어하는데 작동 접합 프로그램을 사용한다. 마스터 접합 프로그램과 작동 접합 프로그램 모두 프로세서(2)가 접합 공구(6)를 제어할 수 있게 하기 위해 접합 변수(bond parameter)를 포함하는 처리 제어 명령을 포함한다. 접합 변수는 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 리드 프레임과 같은 기판 상의 접합면 상의 각각의 접합과, 반도체 칩의 접합 패드(bond pad) 상의 각각의 접합 좌표들을 포함한다. 상기 변수는 다이(die) 상의 접합 패드에 접합하기 전에 자유로운 에어 볼(free air ball)을 형성하기 위한 전기 플레임-오프 제어, 접합 시간, 접합에 대한 초음파 파워, 접합력과 같은 접합 처리 변수를 포함한다.
접합부들의 좌표가 다이/기판 조합에 따라 변하며 처리 변수도 와이어가 접합되는 접촉면의 재료와 접합에 사용되는 와이어의 재료에 따라 변하므로, 각각의 상이한 다이/기판 조합에 대해 상이한 마스터 접합 프로그램이 요구된다. 따라서, 제 1 메모리 장치(3)에 저장된 마스터 접합 프로그램은 본딩 시스템(1)에 의해 접합되는 다이/기판의 조합에 따라 결정된다. 또한, 마스터 접합 프로그램은 각각의 접합 변수와 접합 처리 변수에 대해 소정의 허용오차를 갖는다.
도 2는 본딩 시스템(1)의 작동을 도시하는 흐름도이다. 본딩 시스템이 시작된 후(10)에, 조작자는 접합 작업이 수행되는 사용자 인터페이스(5)를 통해 본딩 시스템(1)에 지시한다. 조작자는 제 1 메모리 장치(3)에 마스터 접합 프로그램을 로딩(loading)(11)한다. 제 1 메모리 장치(3)에 로딩된 마스터 접합 프로그램은 그 위에서 와이어 접합이 접합 공구(6)에 의해 이루어지는 다이/기판 조합체 에 대응하는 마스터 접합 프로그램이다.
그 다음에, 프로세서(2)는 사용자 인터페이스(5)의 디스플레이 장치를 이용해 조작자에게, 그가 새로운 작동 접합 프로그램을 본딩 시스템에 알려주기 원하냐고 질문한다(12). 조작자가 사용자 인터페이스(5)의 입력 장치를 사용하여 "예(YES)"라고 선택하면, 프로세서는 새로운 작동 접합 프로그램을 알려주기 시작한다. 처음에, 프로세서는 마스터 접합 프로그램(2)의 복사본을 만들고 이 복사본을 제 2 메모리 장치(4)에 저장한다. 그 다음에, 프로세서(2)는 접합 및 처리 변수가, 사용되는 특정한 본딩 시스템(1)에 맞도록 조작자가 편집(15)할 수 있게 한다.
일반적으로, 각각의 와이어 본더가 상이하므로, 와이어 본더가 기판 상의 접합면과 다이 상의 접합 패드를 정확하게 접합하는 것을 보장하기 위해 접합 및/또는 처리 변수를 조작자가 수정할 필요가 있다. 예를 들어 와이어 본더에 로딩(loading)될 때의 다이/기판 조합체의 병진 및 회전 위치의 차이를 고려할 필요가 있을 수 있다.
변수 편집(15)이 완료된 후에, 프로세서는 접합 및 처리 변수를 마스터 접합 프로그램의 소정의 허용오차와 비교(16)한다. 모든 변수가 마스터 접합 프로그램에 설정된 허용오차 내에 들어오면, 제 2 메모리 장치(4)에 저장된 수정된 마스터 접합 프로그램이 프로세서에 의해 승인되고 최종 작동 접합 프로그램이 된다(17). 그 다음, 프로세서(2)는 접합 공구(6)를 제어하기 위해 작동 접합 프로그램을 사용하여 접합 작업(18)을 진행한다. 와이어 접합 후에 처리가 종료(19)한다.
변수 중의 어느 하나라도 마스터 접합 프로그램의 허용오차들에 들어오지 않으면, 비교 단계(16)는 실패하고 조작자는 마스터 접합 프로그램의 허용오차 바깥에 있는 변수들을 조작자가 수정할 수 있도록 변수 편집 단계(15)로 복귀한다. 통상적으로, 조작자가 변수 편집 단계(15)로 복귀할 때, 프로세서는 마스터 접합 프로그램 내의 소정의 허용오차 바깥에 있는 변수의 정보와 함께, 사용자 인터페이스 상에 에러 메시지를 디스플레이한다.
단계(12)에서 조작자가 새로운 작동 접합 프로그램을 알려주지 않는 것으로 선택하면, 조작자는 예전에 저장된 작동 접합 프로그램을 로딩할지 여부의 질문(20)을 받게 된다. 조작자가 "예"라고 응답하면, 프로세서는 조작자가 예전에저장된 작동 접합 프로그램을 제 2 메모리 장치(4)에 로딩(21)할 수 있게 한다. 그 다음에 프로세서는 예전에 저장된 작동 접합 프로그램의 모든 변수를 수정할지 질의(22)한다. 조작자가 변수들을 수정할 필요가 있다고 응답하면, 변수 편집(15)에 들어가고, 조작자는 예전에 저장된 작동 접합 프로그램의 접합 및 처리 변수를 편집할 수 있게 된다. 수정된 예전에 저장되었던 작동 접합 프로그램이 마스터 접합 프로그램과의 비교 시험 단계(16)를 통과하면, 수정된 예전에 저장되었던 작동 접합 프로그램은 최종 작동 접합 프로그램이 되고 와이어 접합 작업이 진행된다. 비교 단계(16)가 실패하면, 조작자는 변수 편집 단계(15)로 돌아가 수정된 예전에 저장되었던 작동 접합 프로그램이 비교 시험 단계(16)를 통과할 때까지 변수를 수정한다.
조작자가 단계(22)에서 예전에 저장되었던 접합 프로그램의 변수들을 수정하지 않겠다고 선택하면, 수정되지 않은 예전에 저장된 접합 프로그램이 제 1 메모리 장치(3)에 저장된 마스터 접합 프로그램과 비교(16)된다. 상기 비교 단계(16)가 통과되면, 수정되지 않은 예전에 저장된 접합 프로그램이 최종 작동 접합 프로그램(17)이 되고, 와이어 접합 작업이 진행된다(18). 비교 단계(16)가 실패하면, 조작자는 비교 단계(16)가 통과될 때까지 변수를 수정하기 위해 변수 편집 단계(15)에 들어간다.
단계(20)에서, 조작자가 예전에 저장된 작동 접합 프로그램을 로딩하지 않겠다고 선택하면, 제 1 메모리 장치(3) 내의 마스터 접합 프로그램이 프로세서(2)에 의해 제 2 메모리 장치(4)에 복사된다. 그 다음에, 제 2 메모리 장치(4) 내의 복사된 마스터 접합 프로그램은 최종 작동 접합 프로그램(17)이 되고 와이어 접합 작업이 진행된다(18).
본 발명은 조작자가 변수를 부정확하게 수정할 가능성을 최소화하는 것을 돕기 위해 마스터 세트 변수들(master set of parameter)과 수정된 변수들을 실시간으로 비교하는 것을 제공하여, 다이 및/또는 기판 상에서 부정확한 접합이 이루어지는 문제를 감소시키는 장점을 갖는다.

Claims (18)

  1. 반도체 칩 상의 제 1 전기 접촉면과 기판 상의 제 2 전기 접촉면 사이의 와이어를 접합하기 위한 본딩 시스템에 있어서,
    데이터 처리 장치와;
    이 데이터 처리 장치에 결합되고 시스템에 대해서 작동 명령을 발생시키는 사용자 작동 입력 장치와;
    상기 데이터 처리 장치에 결합된 출력 디스플레이 장치와;
    상기 데이터 처리 장치에 결합된 제 1 및 제 2 메모리 장치를 포함하며,
    상기 제 1 메모리 장치는 반도체 칩과 기판을 포함하는 일련의 접합 단계에 대해서 변수값을 규정하는 마스터 접합 프로그램을 저장하고,
    상기 데이터 처리 장치는 마스터 접합 프로그램의 한 사본(copy)을 상기 제 1 메모리 장치에서 제 2 메모리 장치로 전송함으로써, 작동 접합 프로그램을 발생시키는 작동 명령에 반응하고,
    작동 접합 프로그램의 선택된 변수의 수정된 값을 발생시켜서, 이 수정된 값을 마스터 접합 프로그램의 선택된 변수의 최초값과 비교하고,
    수정된 값이 선택된 변수에 대한 변화의 소정의 허용오차 내에 있다면, 선택된 변수의 최초값을 마스터 접합 프로그램이 아닌 작동 접합 프로그램의 수정된 값으로 교체하는 추가 작동 명령에 상기 데이터 처리 장치가 반응하는 본딩 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수정된 변수는 본딩 좌표인 본딩 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 수정된 변수는 접합 처리 변수인 본딩 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 접합 처리 변수는 접합력, 초음파 접합 파워, 접합 시간 및 자유로운 에어 볼 형성(free air ball formation)을 위한 전기 플레임-오프 제어(electric flame-off control)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 본딩 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 와이어본더를 추가로 포함하며, 상기 데이터 처리 장치는 선택된 변수의 수정된 값이 변화의 소정의 허용오차 내에 있지 않다면 와이어 접합 동작을 정지시키기 위하여, 와이어본더를 제어하는 본딩 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 접합 변수를 위한 허용오차 값은 마스터 접합 프로그램의 일부분인 본딩 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 허용오차 값은 마스터 접합 프로그램의 일부분으로 저장되는 본딩 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 제 2 메모리 장치의 작동 접합 프로그램에 따라서 그리고데이터 처리 장치에 의해서 작동가능한 와이어 접합 장치를 추가로 포함하는 본딩 시스템.
  9. 데이터 처리 장치와, 이 데이터 처리 장치에 결합된 사용자 작동 입력 장치와, 상기 데이터 처리 장치에 결합된 출력 디스플레이 장치를 포함하는 컴퓨터로 제어된 와이어 본딩 시스템을 사용함으로써, 반도체 칩 상의 제 1 전기 접촉면과 기판 상의 제 2 전기 접촉면 사이의 와이어를 접합하기 위한 방법에 있어서,
    제 1 메모리 장치에서 일련의 접합 단계들에 대한 변수값들을 규정하는 마스터 접합 프로그램을 저장하는 단계와;
    입력 장치로부터의 작동 명령에 따라서, 마스터 접합 프로그램의 한 사본(copy)을 상기 제 1 메모리 장치에서 제 2 메모리 장치로 전송함으로써, 작동 접합 프로그램을 발생시키는 단계와;
    작동 접합 프로그램의 선택된 변수의 수정된 값을 발생시키는 단계와;
    상기 수정된 값을 마스터 접합 프로그램의 선택된 변수의 최초값과 비교하는 단계와;
    수정된 값이 선택된 변수에 대한 변화의 소정의 허용오차 내에 있다면, 선택된 변수의 최초값을 마스터 접합 프로그램이 아닌 작동 접합 프로그램의 수정된 값으로 교체하는 단계를 포함하는 접합 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 수정된 변수는 접합 좌표인 접합 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 수정된 변수는 접합 처리 변수인 접합 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 접합 처리 변수는 접합력, 초음파 접합 파워, 접합 시간 및 자유로운 에어 볼 형성을 위한 전기 플레임-오프 제어로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 접합 방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 와이어 본딩 시스템이 와이어 본딩 장치를 추가로 포함하고,
    선택된 변수의 변형된 값이 변화의 허용오차 내에 있다면, 작동 접합 프로그램에 따라서 와이어 접합 장치를 작동시키는 단계와;
    선택된 변수의 변형된 값이 변화의 허용오차 내에 있지 않다면, 와이어 접합 동작을 실행하지 않는 단계를 추가로 포함하는 접합 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 모든 접합 변수들에 대한 허용오차 값을 마스터 접합 프로그램의 일부분으로 확립하는 단계를 추가로 포함하는 접합 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 허용오차의 값들을 제 1 메모리 장치의 마스터 접합 프로그램에 저장하는 단계를 추가로 포함하는 접합 방법.
  16. 제 9 항에 있어서, 와이어 본딩 시스템이 데이터 처리 장치에 의해서 작동가능한 와이어 접합장치를 추가로 포함하며,
    선택된 변수의 변형된 값이 변화의 허용오차 내에 있다면, 작동 접합 프로그램에 따라서 와이어 접합장치를 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 접합 방법.
  17. 제 9 항에 있어서, 선택된 변수의 변형된 값이 변화의 소정의 허용오차 내에 있지 않다면 에러 신호를 출력 장치에 제공하는 단계를 추가로 포함하는 접합 방법.
  18. 제 1 항에 있어서, 데이터 처리 장치는 선택된 변수의 변형된 값이 변화의 소정의 허용오차 내에 있지 않다면, 에러 신호를 출력 장치에 제공하는 추가 작동 명령에 반응하는 본딩 시스템.
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