KR100878918B1 - Wire bonding apparatus and method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 절연 피복 와이어 본딩을 할 수 있는 와이어 본딩 장치 및 와이어 본딩 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치는, 와이어가 통과하는 제1 경로와 절연 수지가 통과하는 제2 경로가 내부에서 분리되어 형성되는 캐필러리를 포함한다. 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법은, 와이어와 함께 상기 와이어를 피복하는 절연 수지를 함께 공급하여 절연 피복 와이어 본딩을 형성한다. The present invention relates to a wire bonding apparatus and a wire bonding method capable of insulating coated wire bonding. The wire bonding apparatus which concerns on this invention contains the capillary in which the 1st path through which a wire passes, and the 2nd path through which an insulating resin passes through are formed separated inside. In the wire bonding method according to the present invention, an insulation resin for covering the wire is supplied together with the wire to form an insulation coating wire bonding.
와이어 본딩, 절연, 캐필러리, 경로 Wire bonding, insulation, capillary, path
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 본딩 장치를 도시한 개략도이다. 1 is a schematic diagram illustrating a wire bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 캐필러리를 확대하여 도시한 사시도이다. FIG. 2 is an enlarged perspective view of the capillary of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1의 캐필러리를 잘라서 본 종단면도이다. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the capillary shown in FIG.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 본딩 방법의 공정들을 도시한 공정도이다. 4A to 4E are flowcharts illustrating processes of a wire bonding method according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 와이어 본딩 장치 및 와이어 본딩 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 절연 피복 와이어 본딩을 할 수 있는 와이어 본딩 장치 및 와이어 본딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wire bonding apparatus and a wire bonding method, and more particularly, to a wire bonding apparatus and a wire bonding method capable of insulating coated wire bonding.
다양한 반도체 패키징 기술의 발전에 따라 반도체 칩과 인쇄회로기판, 또는 반도체 칩 등과 중앙처리장치(CPU) 등을 연결하는 공법 또한 발전하고 있다. 일반적으로 이 들의 연결 공법으로는 와이어 본딩 공법이 사용되고 있는데, 최근 와이어 본딩 공법을 대체할 수 있는 여러 공법에 대한 연구도 진행되고 있다. 그러나 새로운 공법이 적용될 경우에 필요한 설비 교체 및 이에 따른 비용 증가의 부담이 있으며, 와이어 본딩 공법은 오래 동안 사용되어 검증된 공법이므로 이 와이어 본딩 공법이 산업 현장에서 여전히 선호되고 있다. With the development of various semiconductor packaging technologies, a method of connecting a semiconductor chip, a printed circuit board, or a semiconductor chip with a central processing unit (CPU) is also being developed. In general, a wire bonding method is used as a connection method of these, and researches on various methods that can replace the wire bonding method have been conducted recently. However, when the new method is applied, there is a burden of the necessary equipment replacement and the increase in cost, and the wire bonding method is still preferred in the industrial field because the wire bonding method has been used and proven for a long time.
최근 반도체 칩이 소형화되고 회로가 집적화됨에 따라 와이어가 접속되는 패드 등의 본딩부가 좁아지며 얇은 굵기의 다수의 와이어가 와이어 본딩에 의해 접속된다. In recent years, as semiconductor chips become smaller and circuits are integrated, bonding portions such as pads to which wires are connected are narrowed, and a plurality of thin wires are connected by wire bonding.
이와 같이 다수의 와이어가 좁은 공간에서 결합됨에 따라 와이어 본딩된 와이어들끼리 서로 접촉하여 전기적 쇼트가 발생할 수 있다. 이러한 전기적 쇼트는 와이어 본딩을 한 후에 수행되는 에폭시 몰딩을 위해 주입되는 에폭시의 압력에 의해서도 발생할 수 있다. 이러한 전기적 쇼트에 의해 최종 제품의 신뢰성이 크게 저하될 수 있으며 화재가 발생할 위험성 또한 있다. As the plurality of wires are coupled in a narrow space as described above, wire-bonded wires may contact each other to generate an electrical short. This electrical short may also be caused by the pressure of the epoxy injected for the epoxy molding performed after wire bonding. These electrical shorts can greatly reduce the reliability of the final product and there is also a risk of fire.
또한, 와이어 본딩에 얇은 굵기의 와이어가 사용됨에 따라 외부 충격 또는 에폭시 몰딩을 위해 주입되는 에폭시의 압력에 의해 와이어가 끊어질 수도 있다. In addition, as a thin wire is used for wire bonding, the wire may be broken by external impact or pressure of epoxy injected for epoxy molding.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 와이어의 접촉에 의한 전기적 쇼트를 방지할 수 있으며 와이어의 끊어짐을 방지할 수 있는 와이어 본딩 장치 및 와이어 본딩 방법을 제공하는 데 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wire bonding apparatus and a wire bonding method that can prevent electrical short due to contact of the wire and can prevent the break of the wire.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치는, 와이어가 통과하는 제1 경로와 절연 수지가 통과하는 제2 경로가 내부에서 분리되어 형성되는 캐필러리를 포함한다. In order to achieve the above object, the wire bonding apparatus according to the present invention includes a capillary in which a first path through which the wire passes and a second path through which the insulating resin passes are separated from each other.
상기 제2 경로는 상기 제1 경로를 둘러싸면서 형성될 수 있으며, 상기 제2 경로의 평면 형상은 환형일 수 있다. 그리고 상기 제2 경로의 배출구는 상기 제1 경로의 배출구 쪽에 위치할 수 있다. The second path may be formed surrounding the first path, and the planar shape of the second path may be annular. The outlet of the second path may be located at the outlet of the first path.
상기 와이어 본딩 장치는 상기 제2 경로의 배출구를 개폐하는 개폐 수단을 더 포함할 수 있다. The wire bonding apparatus may further include opening and closing means for opening and closing the outlet of the second path.
한편, 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법은, 와이어와 함께 상기 와이어를 피복하는 절연 수지를 함께 공급하여 절연 피복 와이어 본딩을 형성한다. On the other hand, the wire bonding method which concerns on this invention supplies the insulation resin which coat | covers the said wire together with a wire, and forms insulation coating wire bonding.
상기 와이어 본딩 방법은, 상기 와이어가 통과하는 제1 경로와 상기 절연 수지가 통과하는 제2 경로가 내부에서 분리되어 형성되는 캐필러리를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 제2 경로는 상기 제1 경로를 둘러싸면서 형성될 수 있다. The wire bonding method may be performed by using a capillary in which a first path through which the wire passes and a second path through which the insulating resin passes are separated from each other. The second path may be formed surrounding the first path.
상기 절연 피복 와이어 본딩 후에 상기 절연 수지를 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include curing the insulation resin after the insulation coating wire bonding.
상기 절연 수지는 폴리 비닐 계열 수지 또는 폴리 아미드 이미드 계열 수지를 포함할 수 있다. The insulating resin may include a polyvinyl series resin or a polyamide imide series resin.
상기 와이어는 금, 알루미늄, 구리, 은, 니켈 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다. The wire may include a material selected from the group consisting of gold, aluminum, copper, silver, nickel and alloys thereof.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 와이어 본딩 장치 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, a wire bonding apparatus and a wire bonding method using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 본딩 장치(10)를 도시한 개략도이다. 1 is a schematic diagram illustrating a
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 와이어 본딩 장치(10)에는 와이어(30)와 절연 수지(40)가 공급되는 캐필러리(20)가 이동 가능하게 장착된다. As shown in FIG. 1, the capillary 20 to which the
이를 좀더 상세하게 설명하면, 평면으로 이동할 수 있는 테이블(12) 위에 본딩 헤드(14)가 고정되고 이 본딩 헤드(14)에는 상하로 이동될 수 있는 상하 이동 기구(16)가 고정된다. 이 상하 이동 기구(16)에 캐필러리(20)가 장착되는 암(18)과, 와이어(30)를 협지하는 클램프(24)가 장착되는 클램프 지지체(22)가 고정된다. 그리고 상기 본딩 헤드(14)에는 와이어(30)가 감겨져 있는 와이어 스풀(32)을 지지하는 스풀 지지체(도시하지 않음)와, 와이어(30)에 에어텐션을 부여하는 텐션기구(26)가 고정된다. 또한, 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치(10)에는 절연 수지(40)가 담긴 절연 공급 탱크(42)가 구비된다. In more detail, the
본 실시예에서 캐필러리(20)는 평면으로 이동하는 테이블(12)과 상하로 이동하는 상하 이동 기구(16)에 의해 원하는 위치로 원활하게 이동된다. 그리고 클램프(24)에 의해 와이어(30)의 이동이 조절된다. 즉 클램프(24)를 닫아 와이어(30)를 고정시키거나 클램프(24)를 열어 와이어(30)를 캐필러리(20)로 공급한다. 그리고 절연 수지(40)는 절연 공급 탱크(42)로부터 캐필러리(20)로 공급된다. In this embodiment, the
이하에서는 전술한 와이어(30)와 절연 수지(40)가 공급되는 캐필러리(20)를 도 2 및 도 3을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. Hereinafter, the capillary 20 to which the above-described
도 2는 도 1의 캐필러리(20)를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1의 캐필러리를 잘라서 본 종단면도이다. 2 is an enlarged perspective view of the
본 실시예에 따른 캐필러리(20)의 내부에는 와이어(30)가 통과하는 제1 경 로(202)와 절연 수지(40)가 통과하는 제2 경로(204)가 서로 분리되어 형성된다. 이와 같이 본 실시예에서는 와이어(30)가 통과하는 제1 경로(202)와 절연 수지(40)가 통과하는 제2 경로(204)가 캐필러리(20) 내부에서 분리되어 형성되므로, 와이어(30)가 통과하는 제1 경로(202) 내부에 이물질이 쌓이는 것을 방지할 수 있다. In the capillary 20 according to the present exemplary embodiment, the
여기서 제1 경로(202)는 와이어(30)의 형상에 대응하도록 원형의 평면 형상을 가질 수 있고, 제2 경로(204)는 이러한 제1 경로(202)를 둘러싸는 환형의 평면 형상을 가질 수 있다. 이와 같이 제2 경로(204)가 제1 경로(202)를 둘러싸며 형성되므로 와이어(30)의 표면 전체에 절연 수지(40)가 고르게 피복될 수 있다. Here, the
와이어(30)는 제1 경로(202)의 입구(202a)로 삽입되어 제1 경로(202)를 통해 제1 경로(202)의 배출구(202b)로 배출된다. 마찬가지로 절연 수지(40)는 제2 경로(204)의 입구(204a)로 유입되어 제2 경로(204)를 통해 제2 경로(204)의 배출구(204b)로 배출된다. 제2 경로(204)의 배출구(204b)는 제1 경로(202)의 배출구(202b) 쪽으로 형성되어, 와이어(30)가 제1 경로(202)의 배출구(202b)로 배출될 때 와이어(30)에 절연 수지(40)가 고르게 피복될 수 있도록 한다. The
이 때, 제2 경로(204)의 배출구(204b)에 이 배출구(204b)를 개폐할 수 있는 개폐 수단(206)이 형성된다. At this time, the opening and closing means 206 which can open and close this
본 실시예에서 개폐 수단(206)은 제2 경로(204)의 배출구(204b)를 막는 위치에 형성되며, 절연 물질(40)이 배출되어야 할 때, 즉 와이어 본딩으로 접속되는 두 본딩부들 사이에서 와이어(30)가 배출될 때 제2 경로(204)의 배출구(204b) 아래로 이동하여 절연 물질(40)이 배출될 수 있도록 한다(도 4c 참조). 절연 물질(40)이 더 이상 배출되지 않아야 할 때는 이 개폐 수단(206)이 스프링(도시하지 않음) 등에 의하여 다시 위로 이동하여 제2 경로(204)의 배출구(204b)를 막아, 절연 물질(40)이 배출될 수 없도록 한다. In this embodiment, the opening and
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명에는 제2 경로(204)의 배출구(204b)를 개폐할 수 있는 다양한 구조의 개폐 수단(206)이 적용될 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. However, the present invention is not limited thereto, and various opening and closing means 206 having various structures capable of opening and closing the
이러한 와이어 본딩 장치(10)의 작용 및 이에 따른 와이어 본딩 방법을 도 4a 내지 도 4e를 참조하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. The action of the
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 본딩 방법의 각 공정들을 도시한 공정도이다. 4A to 4E are process diagrams illustrating respective processes of a wire bonding method according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 와이어(30)의 단부에 와이어 볼(30a)을 형성한다. First, as shown in FIG. 4A, a
이를 좀더 상세하게 설명하면, 먼저 제1 경로(202)에 와이어(30)가 공급되며 제2 경로(204)에 절연 수지(40)가 공급된 캐필러리(20)를 테이블(도 1의 참조부호 12 참조)과 상하 이동 수단(도 1의 참조부호 16 참조)을 이용하여 제1 본딩부(50a)의 상부로 이동시킨다. 그리고 개폐 수단(206)이 제2 경로(204)의 배출구(204b)를 막아 절연 수지(40)가 흐를 수 없는 상태에서 EFO(electronic flame off)를 가해 고온의 열을 발생시켜 와이어(30)의 단부를 녹여 와이어 볼(30a)을 형성한다. In more detail, first, the capillary 20 to which the
이 때 와이어(30)는 금, 알루미늄, 구리, 은, 니켈 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 와이어(30)는 와이어 본딩이 이루어지는 본딩부와 동일한 물질로 이루어 지는 것이 바람직하며, 일례로 와이어(30)가 금 및 이의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 절연 수지(40)로는 와이어(30)를 피복할 수 있으며 전기적 쇼트를 방지할 수 있는 다양한 수지가 적용될 수 있는데, 일례로 액상의 폴리 비닐 계열 수지 또는 폴리 아미드-이미드 계열의 수지를 포함할 수 있다. 절연 수지(40)의 성분을 조절하여 적절한 점성을 가지도록 하는 것이 바람직하다. In this case, the
이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 와이어 볼(30a)을 제1 본딩부(50a)에 가압하는 볼 본딩을 시행하여 와이어 볼(30a)을 제1 본딩부(50a)에 접속한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 4B, ball bonding is performed to press the
전술한 와이어 볼(30a)을 형성하는 단계 및 와이어 볼(30a)을 제1 본딩부(50a)에 접속하는 단계에서는 개폐 수단(206)으로 제2 경로(204)의 배출구(204b)를 막아, 와이어 볼(30a)에 절연 수지(40)가 도포되지 않도록 함으로써 와이어 볼(30a)과 제1 본딩부(50a)와의 결합력이 저하되지 않도록 하는 것이 바람직하다. In the step of forming the above-described
이어서 도 4c에 도시된 바와 같이, 클램프(24)가 열린 상태에서 캐필러리(20)를 이동시켜 캐필러리(20)를 제2 본딩부(50b)의 상부까지 이동시킨다. 캐필러리(20)가 이동하는 동안에는 개폐 수단(206)을 열어 와이어(30)의 표면으로 절연 수지(40)가 피복될 수 있도록 한다. 이에 따라 절연 수지(40)가 와이어(30)의 표면에 피복된 절연 피복 와이어 본딩이 이루어진다. Subsequently, as shown in FIG. 4C, the capillary 20 is moved while the
이어서 도 4d에 도시된 바와 같이, 초음파를 인가하면서 와이어(30)를 제2 본딩부(50b) 위에 가압하는 스티치 본딩을 시행하여 제2 본딩부(50b)에 와이어(30)를 접속시킨다. 이 때에는 개폐 수단(206)으로 제2 경로(204)의 배출구(204b)를 막 아 더 이상 절연 수지(40)가 배출되지 않도록 한다. 그리고 클램프(24)가 열려진 상태에서 캐필러리(20)가 위쪽으로 상승한다. Subsequently, as shown in FIG. 4D, stitch bonding is performed to press the
이어서 도 4e에 도시된 바와 같이, 일정 길이의 와이어 테일(30b)이 캐필러리(20) 바깥으로 배출된 후 클램프(24)가 닫히게 된다. 클램프(24)가 닫힌 상태로 캐필러리(20)를 위쪽으로 상승시켜 와이어(30)를 끊음으로써 절연 피복 와이어 본딩을 마무리한다. Then, as shown in FIG. 4E, the
본 실시예에서는 피복 절연 와이어 본딩을 수행한 후 가열 또는 자외선 등을 이용하여 와이어에 피복된 절연 수지를 경화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이 외의 다양한 방법이 적용될 수 있음은 물론이다. In the present embodiment, after performing the insulated wire bonding, the insulating resin coated on the wire may be cured using heating or ultraviolet rays. However, the present invention is not limited thereto and various other methods may be applied.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 와이어 본딩 방법에서는 와이어(30)와 함께 이 와이어(30)를 둘러싸는 절연 수지(40)를 함께 공급하여 절연 피복 와이어 본딩을 수행한다. 이에 따라 와이어 본딩을 이루는 와이어들이 접촉되어 발생하는 전기적 쇼트 현상을 방지할 수 있으며, 와이어 본딩을 이루는 와이어의 기계적 강도를 증가시켜 에폭시 몰딩을 하거나 외부 충격에 의해 와이어가 절단되는 현상도 방지할 수 있다. 또한, 절연 수지(40)를 와이어(30)에 피복하여 와이어(30)에 수분이 침투하는 문제를 방지할 수 있다. As described above, in the wire bonding method according to the present embodiment, the insulation coating wire bonding is performed by supplying the
더욱이 이러한 절연 피복 와이어 본딩은 새로운 설비를 도입할 필요 없이 기존 설비에 본 실시예에 따른 캐필러리(20)를 적용함으로써 간단하게 수행될 수 있다. 즉 새로운 설비 도입 또는 공정 변경에 따른 부담 없이 절연 피복 와이어 본딩이 가능하다. Moreover, such insulated sheath wire bonding can be performed simply by applying the capillary 20 according to the present embodiment to an existing facility without the need to introduce a new facility. Insulating wire bonding is possible without the burden of introducing new equipment or changing the process.
상기 도면 및 설명에서 본딩 와이어 장치는 다양한 실시예 중에 하나를 제시한 것이므로 일부 구성을 포함하지 않거나 다른 구성을 더 포함하는 와이어 본딩 장치가 본 발명에 적용될 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. Since the bonding wire device in the drawings and the description is one of various embodiments, a wire bonding device that does not include some components or further includes other configurations may be applied to the present invention, which is also within the scope of the present invention.
즉 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.That is, in the above description of the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 와이어 본딩 장치에 따르면, 와이어가 통과하는 제1 경로와 절연 수지가 통과하는 제2 경로가 캐필러리 내부에서 분리되어 형성되어 와이어가 배출되기 전에 와이어가 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 제2 경로의 배출구를 제1 경로의 배출구 쪽에 위치시켜 와이어가 배출될 때는 절연 수지를 와이어 표면에 원활하게 피복할 수 있다. As described above, according to the wire bonding apparatus according to the present invention, the first path through which the wire passes and the second path through which the insulating resin passes through are separated and formed in the capillary to contaminate the wire before the wire is discharged. And the outlet of the second path is located on the outlet side of the first path so that the insulating resin can be smoothly coated on the wire surface when the wire is discharged.
이 때, 제2 경로가 제1 경로를 둘러싸며 형성되므로 와이어의 표면 전체에 절연 수지를 고르게 피복할 수 있다. At this time, since the second path is formed surrounding the first path, the insulating resin can be evenly coated on the entire surface of the wire.
또한, 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법에 따르면, 와이어와 함께 절연 수지를 함께 공급하여 와이어의 표면에 절연 수지가 피복된 절연 피복 와이어 본딩을 수행할 수 있다. 이에 따라 와이어들이 접촉되어 발생하는 전기적 쇼트를 방지할 수 있다. 그리고 절연 수지를 피복하여 와이어의 기계적 강도를 증가시켜 에폭시 몰딩 또는 외부 충격 등에 의해 와이어가 끊어지는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 절연 수지에 의해 와이어에 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다. In addition, according to the wire bonding method according to the present invention, it is possible to supply the insulation resin together with the wire to perform the insulation coating wire bonding coated with the insulation resin on the surface of the wire. Accordingly, it is possible to prevent the electrical short caused by the contact of the wires. In addition, the insulation resin may be coated to increase the mechanical strength of the wire, thereby preventing problems such as the wire breaking due to epoxy molding or external impact. In addition, penetration of moisture into the wire can be prevented by the insulating resin.
이에 따라 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법이 적용된 최종 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 이 최종 제품을 고집적화, 고밀도화할 수 있다. Accordingly, the reliability of the final product to which the wire bonding method according to the present invention is applied can be improved, and the final product can be highly integrated and densified.
더욱이 이러한 본딩 방법은 새로운 설비를 도입할 필요가 없으며 기존 설비에 본 발명에 따른 캐필러리를 적용함으로써 간단하게 수행될 수 있다.Moreover, this bonding method does not need to introduce a new facility and can be simply performed by applying the capillary according to the present invention to an existing facility.
그리고 개폐 수단을 이용하여 와이어 볼에는 절연 수지가 도포되지 않도록 하여 절연 수지가 와이어 볼과 이 와이어 볼이 접속되는 본딩부의 결합력을 저하시키는 것을 방지할 수 있다. The insulating resin can be prevented from being applied to the wire ball by using the opening / closing means to prevent the insulating resin from lowering the bonding force between the wire ball and the bonding portion to which the wire ball is connected.
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Citations (2)
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JPH0465840A (en) * | 1990-07-06 | 1992-03-02 | Oki Electric Ind Co Ltd | Resin-sealed semiconductor device and its manufacture |
JPH04116838A (en) * | 1990-09-06 | 1992-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | Wire bonding device |
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2007
- 2007-01-17 KR KR1020070005222A patent/KR100878918B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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