KR100519969B1 - 다이/와이어 본딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이/와이어 본딩 장치에 관한 것으로, 본딩헤드에 인쇄회로필름을 가압하는 가압몸체와 빔리드들을 절단하여 반도체 칩의 본딩패드들에 본딩하는 절단가압부를 구비시켜 다이 본딩 공정과 와이어 본딩 공정을 동시에 진행함으로써 제품의 생산성 향상을 기대할 수 있다.

또한, 다이 본딩 및 와이어 본딩 공정을 하나의 장치에서 진행하기 때문에 종래에 각각의 장치에서 다이 본딩 및 와이어 본딩 공정을 진행할 때 보다 장치가 반으로 줄어들므로써 제품의 코스트 저하를 기대할 수 있다.

Description

다이/와이어 본딩 장치

본 발명은 다이/와이어 본딩 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로필름에 반도체 칩을 부착함과 동시에 인쇄회로필름의 빔리드를 반도체 칩의 본딩패드에 본딩할 수 있도록 한 다이/와이어 본딩 장치에 관한 것이다.

최근, 전자·정보기기의 메모리용량이 대용량화되어 감에 따라 DRAM 및 SRAM과 같은 반도체 칩이 고집적화되면서 반도체 칩의 사이즈가 점점 커지고 있다. 그럼에도 불구하고, 전자·정보기기의 소형화, 경량화 추세에 따라 반도체 칩을 포장하는 패키지 기술은 경박단소화 및 고신뢰성이 요구되고 있는 실정이다.

또한, 전자·정보기기의 고기능화에 따라 반도체 칩 패키지의 하이핀(high pin)화가 진행되어 왔고 기존의 QFP(quad flat package)로써는 반도체 칩 사이즈를 그대로 유지하면서 반도체 칩의 하이핀 요구를 더 이상 충족시킬 수 없는 한계에 이르렀다.

그래서, 하이핀의 요구를 충족시키고 사이즈가 작으면서 제조원가 낮은 BGA(Ball Grid Array) 패키지와 같은 표면실장형 반도체 칩 패키지가 개발되었으며, 최근에는 반도체 칩의 크기의 120％에 근접하는 칩 스케일 패키지 형태의 파인 피치 BGA(fine pitch BGA) 패키지가 개발되었다.

BGA 패키지의 제조방법을 간단히 설명하면, 접착제를 개재하여 도전성 리드패턴들이 인쇄된 인쇄회로필름과 반도체 칩을 상호 부착하는 다이본딩 공정을 진행한 후, 캐필러리를 이용하여 도전성 리드패턴들의 빔리드들과 본딩패드들을 열압착하여 연결하는 와이어 본딩 공정(이하 빔리드 본딩공정이라 칭함)을 진행한다.

빔리드 본딩공정이 완료되면 반도체 칩이 부착된 필름의 상부에 일정량의 에폭시 몰딩 컴파운드 수지를 떨어뜨려 반도체 칩과 도전성 리드패턴들을 봉지하는 밀봉공정을 진행한다. 이후, 솔더볼 패드에 솔더볼들을 안착시키는 솔더볼 안착공정을 진행한다.

그러나, 인쇄회로필름에 반도체 칩을 부착하는 다이본딩 공정과 인쇄회로필름의 빔리드들을 반도체 칩의 본딩패드들에 열압착하여 본딩하는 빔리드 본딩공정은 각각 해당하는 장치에서 각각 진행되기 때문에 그만큼 제품의 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 각 해당 공정에 해당 장치들이 각각 사용되기 때문에 제품의 코스트가 증가하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 제품의 생산성 향상 및 제품의 코스트를 저하시킬 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 본딩헤드에서 인쇄회로필름의 소정 영역을 가압하여 반도체 칩에 본딩함과 동시에 인쇄회로필름의 빔리드들을 절단하여 반도체 칩의 본딩패드들에 본딩할 수 있도록 한다.

이때, 본딩헤드는 반도체 칩과 대향되는 인쇄회로필름의 소정 영역을 가압하는 가압몸체, 인쇄회로필름의 개구에 위치한 빔리드들과 대향되는 가압몸체의 하면에 소정 길이 돌출 형성되어 빔리드들의 소정 영역들을 절단하여 반도체 칩의 본딩패드들에 가압 본딩하는 절단가압부로 이루어질 수 있다.

절단가압부는 개구 영역을 따라 연속적으로 형성되거나 불연속적으로 형성될 수 있다.

다른 변형례로 본딩헤드는 반도체 칩과 대향되는 인쇄회로필름의 소정 영역을 가압하는 가압몸체, 가압몸체의 측면을 수용하면서 설치되어 가압몸체의 측면을 따라 상하 가이드되면서 빔리드들의 소정 영역들을 절단하여 반도체 칩의 본딩패드들에 가압 본딩하는 절단가압부로 이루어질 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다이/와이어 본딩 장치를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

로딩부(도시되지 않음)로부터 가이드 레일(도시되지 않음)을 따라 이송되는 인쇄회로필름(10)이 본딩 영역에서 일시 정지하고, 이 본딩 영역에서 다이 본딩 공정과 빔리드 본딩 공정이 동시에 완료된 후 인쇄회로필름(10)은 가이드 레일을 따라 언로딩부(도시되지 않음)로 언로딩된다.

여기서, 도 1을 참조하여 본딩 영역에 위치하게 되는 마운트 스테이지와 본딩헤드를 살펴보면 다음과 같다.

상면에 반도체 칩(12)을 탑재하는 마운트 스테이지(14)는 가이드 레일을 따라 이송되어 본딩 영역에서 일시정지한 인쇄회로필름(10)의 소정 영역에 대향되는 하부 영역에 위치한다.

이때, 마운트 스테이지(14)의 상면에는 다이 본딩 및 와이어 본딩 공정을 위한 반도체 칩(12)이 탑재된 상태이며, 이때, 일반적으로 반도체 칩(12)의 표면의 가장자리를 따라 본딩패드들(16)이 소정 간격 이격 형성된다.

본딩헤드(bonding head ; 18)는 마운트 스테이지(14)에 대향되어 인쇄회로필름(10)의 상부에 위치하며, 상하구동수단(도시되지 않음)의 구동에 따라 반도체 칩(12)과 대향되는 인쇄회로필름(10)의 상면 소정 영역을 가압하여 반도체 칩(16)에 본딩함과 동시에 인쇄회로필름(10)의 빔리드들(20)을 절단하여 반도체 칩(12)의 본딩패드들(16)에 본딩한다.

여기서, 본 발명에 대한 설명을 보다 용이하게 할 수 있도록 인쇄회로필름을 간략하게 설명하기로 한다.

도 1, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 볼 그리드 어레이 패키지용 인쇄회로필름(10)이 적용된다. 이 인쇄회로필름(10)은 폴리이미드필름(22)의 하면에 도전성 리드들(24)이 패터닝되어 부착되고, 패터닝된 도전성 리드들(24)의 하부에는 일래스토머라는 접착부재(26)가 부착되어 이루어진다.

또한, 반도체 칩(12)의 본딩패드들(16)과 대향되는 폴리이미드필름(22)의 소정 영역은 본딩패드들(16)을 따라 연속적으로 개구된 상태이며, 개구된 부분에는 도전성 리드들(24)의 빔리드들(20)이 위치한다.

그리고, 차후에 도전성 볼 본딩 공정을 진행할 때, 도전성 볼들(도시되지 않음)이 빔리드들(20)과 일대일로 전기적으로 연결될 수 있도록 개구된 영역내에 위치하는 폴리이미드필름(22)의 소정 영역에는 빔리드들(22)과 각각 연장되어 연결된 도전성 리드들(24)의 볼 본딩리드들(27)에 대응하여 복수개의 관통구들(29)이 각각 형성된다.

이러한 인쇄회로필름의 상부에 위치한 본 발명에 따른 본딩헤드를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 본딩헤드(18)는 반도체 칩(12)과 대향되는 인쇄회로필름(10)의 소정 영역을 가압하는 사각형상의 가압몸체(28), 인쇄회로필름(10)의 개구에 위치한 빔리드들(20)의 소정 부분과 대향되는 가압몸체(18)의 하면으로부터 소정 길이 돌출 형성되어 인쇄회로필름(10)의 개구를 통해 빔리드들(20)의 소정 영역을 절단하여 반도체 칩(12)의 본딩패드들(16)에 가압 본딩하는 절단가압부(30)를 포함하여 이루어진다.

이때, 절단가압부(30)는 인쇄회로필름(10)의 레이아웃에 의해 형성된 개구 영역에 대향되어 연속적으로 형성된다.

이렇게 절단가압부(30)가 연속적으로 형성됨으로써 빔리드들(20)을 동시에 절단 가압하여 반도체 칩(12)의 본딩패드들(16)에 본딩할 수 있게 된다.

여기서, 다이/와이어 본딩 장치의 작용을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

로딩부로부터 가이드 레일을 따라 이송되는 인쇄회로필름(10)이 본딩 영역에서 일시 정지한다.

이어서, 상면에 반도체 칩(12)을 탑재한 마운트 스테이지(14)가 상승하여 인쇄회로필름(10)의 하면에 위치하고, 상하구동수단에 의해 본딩헤드(18)가 하강하여 인쇄회로필름(10)의 상면을 가압하여 다이 본딩 공정과 빔리드 본딩 공정을 동시에 수행한다.

여기서, 본딩헤드의 작용을 보다 상세히 살펴보면, 본딩헤드(18)의 절단가압부(30)가 인쇄회로필름(10)의 개구를 통해 빔리드들(20)의 절단 부분을 가압하여 절단한 다음 절단된 빔리드들(20)의 단부 영역들을 반도체 칩(12)의 본딩패드들(16)에 열압착하여 본딩한다.

이때, 종래에는 캐필러리가 각각의 빔리드들에 대해 각각 구동하여 빔리드를 본딩패드에 본딩하였지만, 본 발명에서는 본딩헤드(18)의 절단가압부(30)가 각각의 빔리드들(20)에 대한 절단 및 가압 본딩을 동시에 진행하기 때문에 빔리드 본딩 공정 시간이 단축된다.

이어서, 빔리드 본딩과 동시에 본딩헤드(18)의 가압몸체(28)가 인쇄회로필름(10)의 상면을 가압하여 인쇄회로필름(10)의 하면에 접착된 접착부재(26)와 반도체 칩(12)을 접착시킨다.

이후, 다이 본딩 및 빔리드 본딩을 완료한 인쇄회로필름(10)은 가이드 레일을 따라 언로딩부로 언로딩된다.

이와 같이 본딩헤드에 인쇄회로필름을 가압하는 가압몸체와 빔리드들을 절단하여 반도체 칩의 본딩패드들에 본딩하는 절단가압부를 구비시켜 다이 본딩 공정과 와이어 본딩 공정을 동시에 진행함으로써 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 다이 본딩 및 와이어 본딩 공정을 하나의 장치에서 진행하기 때문에 종래에 각각의 장치에서 다이 본딩 및 와이어 본딩 공정을 각각 진행할 때 보다 장치가 반으로 줄어들므로써 제품의 코스트를 저하시킬 수 있다.

도 4 또는 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

상기에서 언급한 실시예와 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도시된 바와 같이 본딩헤드(32)의 절단가압부(34)는 불연속적으로 형성된다.

이는 인쇄회로필름(36)의 개구가 연속적으로 형성되지 않고 개구에 폴리이미드필름(38)의 연장부(40)가 연장 형성되어 불연속적으로 이루어져 있기 때문이다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에서는 레이아웃의 변경에 따른 인쇄회로필름(36)에 대응 적용할 수 있도록 본딩헤드(32)의 절단가압부(34)를 불연속적으로 형성한 것이다.

물론, 이에 대한 다이/와이어 본딩 장치의 작용 및 효과는 상기 실시예에서 언급한 작용 및 효과와 동일하다.

도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

상기에서 언급한 실시예와 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1, 도 6에 도시된 바와 같이 본딩헤드(42)는 반도체 칩(12)과 대향되는 인쇄회로필름(10)의 소정 영역을 가압하는 가압몸체(44), 가압몸체(44)의 측면을 수용하면서 설치되어 가압몸체(44)의 측면을 따라 상하 가이드되면서 인쇄회로필름(10)의 빔리드들(20)의 소정 영역을 절단하여 반도체 칩(12)의 본딩패드들(16)에 가압 본딩하는 절단가압부(46)를 포함하여 이루어진다.

이러한 구조를 갖는 본딩헤드의 구동에 대해 살펴보면, 상하구동수단(도시되지 않음)에 의해 가압몸체(44)가 인쇄회로필름(10)으로 하향하여 인쇄회로필름(10)의 소정 영역을 가압하여 마운트 스테이지(14)에 지지된 반도체 칩(12)에 부착한 다음, 다른 상하구동수단(도시되지 않음)의 상하 구동에 의해 절단가압부(46)가 가압몸체(44)의 측면을 따라 가이드되면서 인쇄회로필름(10)으로 하향하여 인쇄회로필름(10)의 개구를 통해 빔리드들(20)의 절단 부분을 절단한 후 절단된 빔리드들(20)의 단부 영역들을 반도체 칩(12)의 본딩패드들(16)에 열압착하여 본딩한다.

이에 대한 다이/와이어 본딩 장치의 효과는 상기 실시예에서 언급한 효과와 동일하다.

물론, 이때에도 상기에서 언급한 다른 실시예와 같이 절단가압부를 변형하여 적용할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 본딩헤드에 인쇄회로필름을 가압하는 가압몸체와 빔리드들을 절단하여 반도체 칩의 본딩패드들에 본딩하는 절단가압부를 구비시켜 다이 본딩 공정과 와이어 본딩 공정을 동시에 진행함으로써 제품의 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 다이 본딩 및 와이어 본딩 공정을 하나의 장치에서 진행하기 때문에 종래에 각각의 장치에서 다이 본딩 및 와이어 본딩 공정을 진행할 때 보다 장치가 반으로 줄어들므로써 제품의 코스트가 저하되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 기술에 따른 실시예에 의한 다이/와이어 본딩 장치의 본딩헤드와 마운트 스테이지를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 본딩 헤드의 저면을 나타낸 사시도.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ를 나타낸 결합단면도.

도 4는 본 발명의 기술에 따른 다른 실시예에 의한 다이/와이어 본딩 장치의 본딩 헤드와 마운트 스테이지를 나타낸 사시도.

도 5는 도 4의 본딩 헤드의 저면을 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 본딩 헤드를 나타낸 부분절개사시도.

Claims (5)

1. 반도체 칩을 상면에 탑재하여 지지하는 마운트스테이지;

   상기 마운트스테이지의 상부에 대향 위치하며 상기 반도체 칩 상부에 위치한 인쇄회로필름의 소정 영역을 가압하여 상기 반도체 칩에 본딩함과 동시에 상기 인쇄회로필름의 빔리드들을 절단하여 상기 반도체 칩의 본딩패드들에 본딩하는 본딩헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이/와이어 본딩 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 본딩헤드는 상기 반도체 칩과 대향되는 상기 인쇄회로필름의 소정 영역을 가압하는 가압몸체;

   상기 인쇄회로필름의 개구에 위치한 빔리드들과 대향되는 상기 가압몸체의 하면에 소정 길이 돌출 형성되어 상기 빔리드들의 소정 영역들을 절단하여 상기 반도체 칩의 본딩패드들에 가압 본딩하는 절단가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이/와이어 본딩 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 절단가압부는 상기 개구 영역을 따라 연속적으로 형성됨을 특징으로 하는 다이/와이어 본딩 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 절단가압부는 상기 개구 영역에 대향되어 불연속적으로 형성됨을 특징으로 하는 다이/와이어 본딩 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 본딩헤드는 상기 반도체 칩과 대향되는 상기 인쇄회로필름의 소정 영역을 가압하는 가압몸체;

   상기 가압몸체를 수용하면서 설치되어 상기 가압몸체의 측면을 따라 상하 가이드되면서 상기 빔리드들의 소정 영역들을 절단하여 상기 반도체 칩의 본딩패드들에 가압 본딩하는 절단가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이/와이어 본딩 장치.