KR100598822B1 - 와이어본딩 방법 - Google Patents

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KR100598822B1
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하기와라요시히토
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

다이의 에지와의 클리어런스를 충분히 확보할 수 있고, 또 적층된 다이의 다층 와이어 루프상에서 인접하는 와이어 루프에 쇼트하지 않고 형성할 수 있는 동시에, 와이어의 허리가 강하여 변형하기 어렵다.
제 1 본딩점(A)에 와이어(3)를 접속하는 공정과, 캐필러리(5)를 조금 상승시키고, 계속해서 제 1 리버스 동작을 행하는 공정과, 캐필러리(5)를 상승시키고, 계속해서 제 2 리버스 동작을 하는 공정과, 캐필러리(5)를 상승시키고, 계속해서 제 3 리버스 동작을 행하는 공정과, 클램퍼가 닫히고, 캐필러리(5)를 제 2 본딩점(K)의 반대의 방향으로 수평이동시키는 공정과, 클램퍼가 열리고, 캐필러리(5)를 제 2 본딩점(K)의 방향으로 수평이동하는 공정과, 캐필러리(5)를 제 1 본딩점(A)의 대략 상방까지 상승시켜서 와이어(3)를 풀어 내고, 제 2 본딩점(K)에 접속하는 공정을 행한다.
회로기판, 다이, 와이어, 범프, 캐필러리, 굴절부, 네크, 경사부, 에지 쇼트.

Description

와이어본딩 방법{WIRE BONDING METHOD}
도 1은 본 발명 와이어본딩 방법의 1실시형태를 도시하는 공정도이다.
도 2는 도 1의 공정에서 얻어진 와이어 루프 형상의 1예를 도시하는 정면도이다.
(부호의 설명)
A 제 1 본딩점 K 제 2 본딩점
1 회로기판 2 다이
3 와이어 4 범프
5 캐필러리 61, 62, 63 굴절부
71 네크 높이부 72 수직 와이어부
73 상승 경사부 74 하강 경사부
본 발명은, 제 1 본딩점과 제 2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 와이어본딩 방법에 관한 것이며, 특히 와이어 루프 형성 방법에 관한다.
반도체장치의 소형화, 경량화, 고성능의 요구에 따르는 것으로, 복수개의 다 이(반도체 칩)를 적층시킨 스택 패키지가 있다. 스택 패키지는 복수개의 다이를 적층시키고 있으므로, 적층된 다이의 높이가 필연적으로 높아진다.
이러한 스택 패키지에 있어서의 다이의 범프 전극과 회로기판의 배선 사이를 와이어로 접속하여 다층 와이어 루프를 형성하는 와이어본딩 방법으로서 다음의 2가지의 방법이 알려져 있다.
제 1의 방법은, 다이의 범프 전극을 제 1 본딩점으로 하고 와이어의 선단에 형성된 볼을 본딩하고, 와이어를 회로기판의 배선 방향에 루핑하고 이 배선을 제 2 본딩점으로서 와이어를 본딩한다. 제 2 방법은, 미리 다이의 범프 전극상에 범프를 형성해 두고, 회로기판의 배선을 제 1 본딩점으로서 와이어의 선단에 형성된 볼을 본딩하고, 와이어를 다이의 범프 전극의 방향으로 루핑하여 범프 전극상의 범프를 제 2 본딩점으로 하여 와이어를 본딩한다.
(예를 들면 특허문헌 1 및 2 참조)
(특허문헌 1)
일본 특개평 11-204720 공보
(특허문헌 2)
일본 특개 2000-307057 공보
다이의 범프 전극을 제 1 본딩점으로 하고, 회로기판의 배선을 제 2 본딩점으로 하는 제 1 방법은, 범프 전극보다 와이어가 기립하므로, 다이의 에지에 와이어가 접촉하기 어렵다. 회로기판의 배선을 제 1 본딩점으로 하고, 다이의 범프 전 극을 제 2 본딩점으로 하는 제 2 방법은, 범프 전극에 대해 와이어가 비스듬히 접속되므로, 다이의 에지에 와이어가 접촉하기 쉬워진다. 그러나, 다층 와이어 루프 형성에서는, 생산성의 향상 및 반도체 장치의 소형화 등에 의해 제 1 방법과 제 2 방법을 조합시킨 방법 또는 제 2 방법만을 채용하는 것이 행해지고 있다.
상기 종래 기술의 상기 제 2 방법은, 다층 와이어 루프를 단지 연속된 곡선형상으로 형성했을 뿐이므로, 특히 배선(제 1 본딩점)과 범프 전극(제 2 본딩점)의 평면거리(상면에서 본 평면적 거리)가 예를 들면 0.3mm 정도이고, 또한 적층된 다이의 높이(배선에서 범프 전극까지의 높이)가 예를 들면 1.0mm 정도인 경우에는, 다이의 에지에 접촉하기 쉽다는 문제가 있었다. 또 와이어 루프는 인접하는 와이어 루프와의 접촉을 피하기 위해서 불룩하게 되어 있고, 불룩하게 되지 않은 경우도 단순한 연속된 곡선이므로, 와이어의 허리가 약하고, 후 공정인 수지밀봉에 의해 다층 와이어 루프가 변형된다는 문제가 있었다.
본 발명의 과제는, 다이의 에지와의 클리어런스를 충분히 확보할 수 있고, 또 적층된 다이의 다층 와이어 루프상에서 인접하는 와이어 루프에 쇼트하지 않고 형성할 수 있는 동시에, 와이어의 허리가 강하여 변형하기 어려운 와이어본딩 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 수단은, 제 1 본딩점과 제 2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 와이어본딩 방법에 있어서,
제 1 본딩점에 와이어를 접속하는 공정과,
다음에 캐필러리를 조금 상승시키고, 계속해서 제 2 본딩점과 반대 방향으로 약간 이동시키는 제 1 리버스 동작을 행하는 공정과,
다음에 캐필러리를 상승시키고, 계속해서 제 2 본딩점과 반대 방향으로 이동시키는 제 2 리버스 동작을 행하는 공정과,
다음에 캐필러리를 상승시키고, 계속해서 제 2 본딩점과 반대 방향에서 하방으로 비스듬히 이동시키는 제 3 리버스 동작을 행하는 공정과,
다음에 클램퍼가 닫히고, 캐필러리를 제 2 본딩점의 반대인 방향으로 수평이동시키는 공정과,
다음에 클램퍼가 열리고, 캐필러리를 제 2 본딩점의 방향으로 약간 되돌려서 수평이동하는 공정과,
다음에 캐필러리를 제 1 본딩점의 대략 상방까지 상승시켜서 와이어를 풀어 내고, 제 2 본딩점의 방향으로 이동시켜서 와이어를 제 2 본딩점에 접속하는 공정을 행하는 것을 특징으로 한다.
(발명의 실시형태)
본 발명의 와이어본딩 방법을 도 1 및 도 2에 의해 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 세라믹 기판이나 프린트 기판 등 또는 리드 프레임으로 이루어지는 회로기판(1)상에는, 적층되어서 두께가 두꺼운 다이(2)가 마운트되어 있다. 본 실시형태는, 회로기판(1)의 배선 또는 리드 등의 제 1 본딩점(A)에 제 1 본딩을 행하고, 다이(2)의 제 2 본딩점(K)에 제 2 본딩을 행하여 제 1 본딩점(A)과 제 2 본딩점(K) 사이를 와이어(3)에 의해 전기적으로 접속한다. 4는 범프를 나타내고, 와 이어(3)를 접속하기 전에 미리 공지된 와이어본딩 방법에 의해 다이(2)의 범프 전극상에 형성되어 있다.
우선, 도 1(a)에 도시하는 바와 같이, 와이어(3)를 클램프하는 클램퍼(도시 생략)는 개방 상태이고, 캐필러리(5)가 하강하여 제 1 본딩점(A)에 와이어 선단에 형성된 볼을 본딩한 후, 캐필러리(5)는 B점까지 상승하여 와이어(3)를 풀어 낸다. 다음에 도 1(b)에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(5)를 제 2 본딩점(K)과 반대 방향인 C점까지 수평이동시키는 제 1 리버스 동작을 행한다. 이 도 1(a)부터 (b)의 공정에 의해, 와이어(3)의 부분에 굴절부(61)가 만들어진다. 또 A점부터 C점까지의 공정에서 풀어 내진 와이어(3)는, 도 2에 도시하는 네크 높이부(71)가 된다.
다음에 도 1(c)에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(5)는 D점까지 상승하여 와이어(3)을 풀어 낸다. 그 후, 도 1(d)에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(5)를 다시 제 2 본딩점(K)과 반대 방향인 E점까지 수평이동시키는 제 2 리버스 동작을 행한다. 이 도 1(c)부터 (d)의 공정에 의해, 와이어(3)의 부분에 굴절부(62)가 만들어진다. 또 C점부터 E점까지의 공정에서 풀어 내진 와이어(3)는, 도 2에 도시하는 거의 수직으로 뻗은 수직 와이어부(72)로 된다.
다음에 도 1(e)에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(5)는 다이(2)보다 높은 F점까지 상승하여 와이어(3)를 풀어 낸다. 그 후, 도 1(f)에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(5)를 제 2 본딩점(K)과 반대 방향이고 또한 하방으로 비스듬히 G점까지 이동시키는 제 3 리버스 동작을 행한다. 여기에서, 캐필러리(5)를 하방으로 비스듬히 이동시키는 것은, 후술하는 굴절부(63)에 강한 성질을 부여하는 것에 있다.
상기 G점에서 클램퍼는 닫히고, 도 1(g)에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(5)는 다시 제 2 본딩점(K)의 반대 방향인 H점까지 수평이동한다. 이 도 1(e)부터 (g)의 공정에 의해, 와이어(3)의 부분에 굴절부(63)가 만들어진다. 또 E점부터 G점까지의 공정에서 풀어 내진 와이어(3)는, 도 2에 도시하는 상승 경사부(73)가 된다. 이와 같이, G점부터 H점까지는 클램퍼는 닫혀서 수평이동하므로, 이 동작에 의해 굴절부(62)와 굴절부(63) 사이의 상승 경사부(73)는 불룩해지지 않고 강한 굴절부(63)가 만들어져, 또 굴절부(63)의 위치가 안정한 동시에, 형상 유지력이 높은 와이어 루프 형상이 형성된다.
다음에 상기 H점에서 클램퍼는 열리고, 도 1(h)에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(5)는 G점과 H점의 거의 중간인 I점까지 제 2 본딩점(K)의 방향으로 수평이동한다. 이와 같이 캐필러리(5)를 H점에서 I점까지 되돌리는 것은, 상기한 바와 같이 강한 굴절부(63)가 형성되어 있으므로, 캐필러리(5)를 H점보다 상승시켜서 와이어(3)을 풀어 내면, 굴절부(63)가 캐필러리(5)의 하단의 홀 에지부에 걸려서 와이어(3)가 정상적으로 풀어 내지지 않을 우려가 있다. 상기한 되돌리기 공정을 행하면, 굴절부(63)가 캐필러리(5)의 하단의 홀 에지부로부터 떨어진다.
다음에 도 1(i)에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(5)는 제 1 본딩점(A)의 대략 상방의 J점까지 상승하여 도 2에 도시하는 하강 경사부(74)분량 만큼 와이어(3)을 풀어 낸다. 그 후는 종래와 동일하게, 클램퍼(도시 생략)은 닫히고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 캐필러리(5)는 원호운동 또는 원호운동 후에 하강하여 제 2 본딩점(K)에 위치하고, 와이어(3)를 범프(4)상에 제 2 본딩 한다. 또한, J점으로부 터 제 2 본딩점(K)까지의 동작은, 본 발명의 요지와 직접 관계는 없으므로, 상기한 원호동작을 행하게 해도, 또는 그 밖의 여러 동작을 행하게 해도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
이와 같이, 제 1 본딩점(A)으로부터 거의 수직하게 기립한 수직 와이어부(72)가 형성되고, 또 상승 경사부(73)와 하강 경사부(74)로 산형 형상으로 형성되고, 또한 제 2 본딩점(K) 직전의 굴절부(63)는, 상기한 방법에 의해 강한 굴절로 형성되어 있으므로, 다이(2)의 에지와의 클리어런스를 확보할 수 있고, 다이(2) 에지 쇼트를 회피할 수 있다. 또 와이어(3)의 허리가 강하게 형성되므로, 다층 와이어 루프에서도 인접하는 와이어 루프와의 간섭을 방지할 수 있는 동시에, 수지 밀봉 등의 외력에 의해 와이어 루프가 변형되기 어렵다. 본 실시형태는, 특히 제 1 본딩점(A)과 제 2 본딩점(K)과의 평면거리(상면에서 본 평면적 거리)가 짧고, 또한 제 1 본딩점(A)부터 제 2 본딩점(K)까지의 높이가 높은 경우에는 효과적이다.
본 발명은, 제 1 본딩점에 와이어를 접속하는 공정과, 다음에 캐필러리를 조금 상승시키고, 계속해서 제 2 본딩점과 반대 방향으로 약간 이동시키는 제 1 리버스 동작을 행하는 공정과, 다음에 캐필러리를 상승시키고, 계속해서 제 2 본딩점과 반대 방향으로 이동시키는 제 2 리버스 동작을 행하는 공정과, 다음에 캐필러리를 상승시키고, 계속해서 제 2 본딩점과 반대 방향에서 하방으로 비스듬히 이동시키는 제 3 리버스 동작을 행하는 공정과, 다음에 클램퍼가 닫히고, 캐필러리를 제 2 본 딩점의 반대 방향으로 수평이동시키는 공정과, 다음에 클램퍼가 열리고, 캐필러리를 제 2 본딩점의 방향으로 약간 되돌려서 수평이동하는 공정과, 다음에 캐필러리를 제 1 본딩점의 대략 상방까지 상승시켜서 와이어를 풀어 내고, 제 2 본딩점의 방향으로 이동시켜서 와이어를 제 2 본딩점에 접속하는 공정을 행하므로, 다이의 에지와의 클리어런스를 충분히 확보할 수 있고, 또 적층된 다이의 다층 와이어 루프상에서 인접하는 와이어 루프에 쇼트하지 않고 형성할 수 있는 동시에, 와이어의 허리가 강하여 변형되기 어렵다.

Claims (1)

  1. 제 1 본딩점과 제 2 본딩점 사이를 와이어로 접속하는 와이어본딩 방법에 있어서,
    제 1 본딩점에 와이어를 접속하는 공정과,
    다음에 캐필러리를 상승시키고, 계속해서 제 2 본딩점과 반대 방향으로 이동시키는 제 1 리버스 동작을 행하는 공정과,
    다음에 캐필러리를 상승시키고, 계속해서 제 2 본딩점과 반대 방향으로 이동시키는 제 2 리버스 동작을 행하는 공정과,
    다음에 캐필러리를 상승시키고, 계속해서 제 2 본딩점과 반대 방향에서 비스듬히 아래쪽으로 이동시키는 제 3 리버스 동작을 행하는 공정과,
    다음에 클램퍼가 닫히고, 캐필러리를 제 2 본딩점의 반대의 방향으로 수평이동시키는 공정과,
    다음에 클램퍼가 열리고, 캐필러리를 제 2 본딩점의 방향으로 되돌려서 수평이동하는 공정과,
    다음에 캐필러리를 제 1 본딩점의 상방까지 상승시켜서 와이어를 풀어 내고, 제 2 본딩점의 방향으로 이동시켜서 와이어를 제 2 본딩점에 접속하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 와이어본딩 방법.
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