KR100479919B1 - 와이어본딩헤드의와이어루프형성방법 - Google Patents

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Abstract

와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법에 관해 개시된다. 개시된 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법은 와이어 본딩헤드에 의해 1차 본딩점에서 본딩된 후 상승된 후에 다시 하강되어 2차 본딩이 되기 직전 또는 직후에 진행방향으로 순간적인 수평운동이 부여되어 와이어가 2차 본딩점 방향으로 당겨지는 것을 특징으로 한다. 이로써, 루프의 형상에 직진성이 유지되어 구조적으로 취약하지 않기 때문에 미세피치 와이어본딩시 불량율이 적어지는 이점이 있다.

Description

와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법{Wire loop generating method of wire bonding head}
본 발명은 와이어 본딩방법에 관한 것으로서, 특히, 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법에 관한 것이다.
통상적으로, 다수의 리드(lead)가 형성되어 있는 리드프레임상에 칩(chip)의 본딩이 완료된 후, 이 칩과 리드 사이를 매우 작은 직경의 와이어로서 접속시키는 와이어 본딩공정은 와이어 본딩 장치의 핵심부인 본딩 헤드에 의해 이루어지게 된다.
이러한 본딩 헤드는 구동 방식에 따라 여러 종류의 것이 있는데, 이러한 본딩 헤드중 신카와(shinkawa) 회사에서 제조한 본딩 헤드는 트랜스 듀서를 X,Y의 방향으로 이송하기 위해 볼스크류와 리니어 모우터 가이드가 부착된 X,Y테이블이 사용되었으며, Z축 방향으로의 이송을 위해서는 모우터와 캠이 이용되었다.
그리고, 본딩 헤드의 다른 실시예로서, 미국의 K&S 회사의 본딩 헤드는 X,Y 이송을 위하여 X,Y 테이블이 사용되고, Z축 방향으로의 이송을 위하여 리니어 모우터가 사용되었다.
상술한 바와 같은 종래의 본딩 헤드는 다음과 같은 문제점이 내재되어 있다.
첫째, X,Y 및 Z축으로의 이송을 위해 볼스크류 또는 리니어 모우터를 사용하는 것은 마찰에 의한 에너지 손실과 마모가 심하여 일정기간 사용 후 부품을 교환하여야 한다.
둘째, 고속의 본딩 스피드(최소 0.14sec/2㎜ wire)를 구현하기 위하여 X,Y테이블에 AC 서어보 모우터와 구동장치를 부착하여야 하므로 장비가격이 상승되어 생산원가가 높다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이 도 1에 도시된 와이어 본딩 장치이다.
도면을 참조하면, 와이어 본딩 장치는 다이상의 히터블록(300)과, 이 히터블록(300)에 리드 프레임(100)과 칩(200)을 공급하는 매니 퓰레이터와, 상기 히터블록(300)상에 공급된 칩(200)과 리드프레임(100)을 와이어 본딩하는 본딩헤드로 구성된다.
상기 본딩헤드는 스테이터(stator,11)와, 스테이터(11) 상을 이동하는 인덕터(inductor, 12)로 이루어진 X,Y 테이블(10)과, 이 X,Y 테이블(10)의 상면에 회동가능하게 설치되며 단부에 와이어를 본딩하기 위한 트랜스듀서(21)가 설치된 로드(20)와, 전면의 X,Y 테이블(10)상에 설치되어 상기 로드(20)의 단부를 승강시키는 승강수단(20)으로 대별된다.
상기 로드(20)는 상기 X,Y 테이블(10)의 인덕터(12)의 단부에 그 중앙부위가 힌지연결되고 이 힌지 연결부(22)로서 전방으로 연장된 로드의 단부에는 트랜스듀서가 마련되고 이 트랜스듀서의 단부에는 캐필러리(23)가 설치된다. 그리고, 상기 트랜스듀서(21)의 상부에는 로드(20)에 지지되는 와이어 클램프(24)가 설치된다. 또한, 상기 X,Y 테이블(10)의 인덕터(12)의 후단부에 수직으로 설치되는 인덕터(31)와, 이 인덕터(31)를 따라 승강되는 스테이터(32)와, 상기 인덕터(31)의 단부에 설치된 서포트(33)와 로드(20)의 단부에 그 양단부가 각각 고정되는 스프링(34)과, 상기 스테이터(32)에 고정되어 상기 로드(20)의 단부와 접촉되는 헤드(35)를 구비하여 구성된다.
상기 승강수단(20)은 로드(20)의 단부를 승강시키는 것으로, X,Y 테이블에 설치된 보이스 코일 모우터가 사용된다.
상기한 구성을 가지는 종래의 와이어 본딩 장치에 의하면, 와이어 본딩헤드의 케필러러가 칩과 리드를 오고가면서 와이어 본딩할 때에 도 2에 도시된 바와 같이 일정한 와이어 루프 궤적을 그리게 된다. 편의상, 칩을 1차 본딩점(210)으로 칭하며, 리드를 2차 본딩점(220)으로 칭하고 설명하기로 한다.
상기 와이어 본딩 헤드에 만들어지는 와이어 루프는 1차 본딩점(210)에서 본딩한 후, 상승하게 된다. 소정 높이 상승하게 되면, 1차 본딩점(210)측으로 구부러져 제1굴곡부(211)가 형성되고, 제1굴곡부(211)가 연장되어 직선적으로 소정각도를 유지하면서 상승함에 따라 직진부(212)가 형성된다. 상기 직진부(212)를 형성한 와이어 본딩 헤드는 소정 곡률로 하강하면서 곡률부(213)를 형성하며 2차 본딩점(220)에 다다른다.
그러나, 상기한 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법에 의해 만들어진 와이어 루프는 그 형상에 따라 직진성이 감소되어 구조적으로 취약하게 되거나 이웃한 루프 또는 루프와 다이간에 간섭이 발생함으로써 미세피치 본딩시 불량을 유발시키는 문제점이 발생되었다. 즉, 와이어 본딩할 두 본딩점 간의 수평거리 또는 수직거리가 길거나 2차 본딩점이 1차 본딩점보다 높은 경우에 도 3에 도시된 바와 같이 수직처짐현상이 발생되거나, 도 4에 도시된 바와 같이 수평 휨 현상이 발생된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 와이어 루프가 느슨하지 않고 팽팽하게 유지되도록 그 방법을 개선한 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 와이어 본딩헤드에 의해 1차 본딩점에서 본딩된 후 상승된 후에 다시 하강되어 2차 본딩이 되기 직전 또는 직후에 진행방향으로 순간적인 수평운동이 부여되어 와이어가 2차본딩점 방향으로 당겨지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법에 관한 실시예들을 상세히 설명한다. 도 5와 도 6은 본 발명에 따른 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법에 따라 형성된 와이어 루프를 도시한 도면이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법은 두 개의 본딩점에 와이어가 본딩될 때 직진성이 향상된 와이어 루프를 형성하기 위한 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 와이어 본딩 헤드가 1차 본딩점(210) 즉, 반도체 칩의 전기적 연결단자로부터 와이어를 본딩시키고, 소정 높이 상승하게 된다. 일정 높이에 이르면 제1본딩점(210)측으로 평행하게 당겨진 제1굴곡부(311)를 형성하게 되고, 다시 상승하게 된다. 제1굴곡부(311)로부터 연장되어 소정각도로 상승된 와이어 본딩 헤드는 직선적으로 뻗친 직선부(312)의 와이어 루프를 형성하게 된다. 상기 직선부(312)에서 연장된 와이어루프는 소정 곡률로 하강하여 볼록부(314)를 형성하게 된다. 볼록부(314)가 연장되며 2차 본딩점(220)즉, 리드프레임의 리드에 다다르기 전에 와이어 본딩 헤드는 2차 본딩점(220)측과 평행하게 평행이동하여 와이어를 당기게된다. 와이어를 당김으로써 와이어루프는 제2굴곡부(314)를 형성하게 된다. 상기 제2굴곡부(314)가 연장되며 다시 하강하여 2차 본딩점(220)에 다다른다. 이때, 상기한 제2굴곡부(314)는 와이어길이의 총 10%에 해당되는 길이를 남겨두고 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 방법을 사용하여 만들어진 와이어 루프는 와이어 루프의 진행방향으로 수평운동을 부여하여 와이어가 2차 본딩점 방향으로 당겨지는 효과를 발생시키기 때문에 생성된 와이어루프가 느슨하지 않고 팽팽한 형상을 가지게 된다.
본 발명의 제2실시예에 따른 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 1차 본딩점 즉, 반도체 칩의 연결단자와, 2차 본딩점 즉, 리드프레임의 리드를 연결하는 와이어에 의해 와이어 루프를 형성하기 위한 것으로, 와이어 본딩헤드가 와이어를 1차 본딩점(210)에 본딩하고 상승하게 된다. 소정 높이 상승한 와이어 본딩 헤드는 1차 본딩점(210)에 평행하게 수평운동을 하며 제1굴곡부(411)를 형성하게 된다. 상기 제1굴곡부(411)가 연장되어 직선적으로 소정각도를 유지하면서 상승하여 직선부(412)를 형성하게 된다. 직선부(412)를 형성한 와이어 본딩 헤드는 하강하면서 소정 곡률의 볼록부(413)를 형성하게 된다. 볼록부(413)의 단부는 2차 본딩점(220)에 다다른다. 이때, 2차 본딩점에 다다르기 직전에 실제 본딩이 개시되어 본딩힘이 작용하기 직전까지 짧은 순간에 미소한 거리만큼을 2차 본딩점(220)을 당겨주게 된다. 상기한 방법으로 와이어가 2차 본딩점 방향으로 당겨지는 효과를 발생시키며 그 효과는 제1실시예와 같으므로 생략하기로 한다.
상기한 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법은 다음과 같은 효과가 수반된다.
첫째, 수직 처짐 현상과 수평 휨 현상이 방지된다.
본 발명에 따른 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법은 와이어 본딩 헤드가 1차 본딩점에서 본딩하고 상승한 후, 일정 높이에서 하강운동을 하며 2차 본딩을 수행하기 직전, 또는 직후에 순간적으로 루프의 진행방향으로 수평운동이 부여되어 와이어가 2차 본딩점 방향으로 당겨지는 효과를 발생시킨다. 또한, 제2실시예에서는 리드프레임의 리드를 2차 본딩점에 와이어 본딩헤드의 와이어의 터치가 발생한 직후부터 즉, 실제 본딩이 개시되어 본딩힘이 작용되기 직전까지의 짧은 순간에 미소한 거리만큼 순간적으로 당김으로써 똑같은 효과를 내게 된다. 상기한 효과에 의해 생성된 와이어 루프가 느슨하지 않고 팽팽한 형상을 유지하기 때문에 수직 처짐현상 및 수평 휨 현상이 방지되는 이점이 있다.
둘째, 와이어 본딩의 불량율이 감소된다.
상기한 이유로 수직 처짐 현상 및 수평 휨 현상이 방지되어 구조적으로 취약한점이 보강되고, 루프간의 간섭현상이 없어지기 때문에, 와이어 본딩의 불량율이 감소된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 타 실시예들이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 일반적인 와이어 본딩 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법으로 만들어진 와이어 루프를 도시한 도면이다.
도 3과 도 4는 각각 종래의 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법으로 만들어진 와이어 루프에 발생되는 수직처짐과 수평휨현상을 도시한 도면이다.
도 5와 도 6은 각각 본 발명에 따른 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법에 따라 형성된 와이어 루프를 도시한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
210...1차 본딩점 220...2차 본딩점
211, 311, 411...제1굴곡부 212, 312, 412...직진부
213, 313, 413...볼록부 314...제2굴곡부

Claims (3)

  1. 와이어 본딩 헤드가 하강하여 와이어를 1차 본딩점에 본딩하는 1차 본딩 단계;
    와이어 본딩 헤드가 상승한 후 2차 본딩점으로 이동하는 와이어 본딩 헤드 이동단계;
    와이어 본딩 헤드가 하강하여 와이어를 2차 본딩점에 본딩하는 2차 본딩 단계; 및
    상기 2차 본딩 단계의 직전 또는 직후에 상기 와이어 본딩 헤드의 이동방향으로 순간적인 수평운동이 부여되어 와이어가 상기 이동방향으로 당겨지는 단계;를 포함하는 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2차 본딩점에서 와이어가 와이어 본딩 헤드의 이동방향으로 당겨지는 것은 와이어 본딩 헤드가 2차 본딩점으로부터 일정 높이에 도달되기 직전에 소정 거리 이동되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 본딩점에서 와이어가 와이어 본딩 헤드의 이동방향으로 당겨지는 것은 와이어 본딩 헤드가 2차 본딩점에 닿기 직전에 2차 본딩점을 소정 거리 이동하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 헤드의 와이어 루프 형성방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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