KR100935471B1 - 본딩 와이어의 신선 장치 - Google Patents

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Abstract

미세 선폭의 본딩 와이어 제조를 위해서 슬립 현상을 거의 제로화 할 수 있는 신선 장치가 제공된다. 이 신선 장치에 따르면, 본딩 와이어의 직경을 변화시키기 위한 복수의 다이스가 배치된 다이스 홀더가 제공된다. 제 1 캡스턴은 상기 본딩 와이어가 상기 복수의 다이스를 통과하도록 인발력을 제공한다. 장력 제어기는 상기 제 1 캡스턴을 거친 상기 본딩 와이어의 장력 변화를 보상하도록 자유 낙하를 이용하여 상기 본딩 와이어를 팽팽하게 유지시키기 위해 제공된다.
Figure R1020080010837
본딩 와이어, 신선 장치, 장력 제어, 슬립

Description

본딩 와이어의 신선 장치{Drawing apparatus for bonding wires}
본 발명은 신선 장치에 관한 것이고, 특히 장력 제어가 가능한 본딩 와이어의 신선 장치에 관한 것이다.
전자 제품의 고용량화에 따라서, 이러한 전자 제품에 사용되는 반도체 칩들이 고집적화되고 있다. 따라서, 이러한 반도체 칩들의 패키징에서 반도체 칩과 기판을 연결하기 위해서 사용되는 본딩 와이어들의 선폭이 더욱 미세화되고 있다. 본딩 와이어들의 선폭은 본딩 와이어들을 다이스들을 통과시켜 신선하는 단계에서 조절될 수 있다.
예를 들어, 일본공개특허 2002-205111호는 슬립 타입 신선기에 의한 신선 방법 및 신선 장치를 개시하고 있다. 하지만, 이러한 신선 장치를 이용한 경우, 본딩 와이어들을 회전시키는 캡스턴들의 속도 차이 및 다이스들의 수축율 차이에 의해서 슬립 현상이 발생할 수 있다. 이러한 슬립 현상이 발생하면, 본딩 와이어들이 느슨해져 캡스턴들에 잘못 감기면서 끊어질 수 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 미세 선폭의 본딩 와이어 제조를 위해서 슬립 현상을 거의 제로화 할 수 있는 신선 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따른 신선 장치가 제공된다. 본딩 와이어의 직경을 변화시키기 위한 복수의 다이스가 배치된 다이스 홀더가 제공된다. 제 1 캡스턴은 상기 본딩 와이어가 상기 복수의 다이스를 통과하도록 인발력을 제공한다. 장력 제어기는 상기 제 1 캡스턴을 거친 상기 본딩 와이어의 장력 변화를 보상하도록 자유 낙하를 이용하여 상기 본딩 와이어를 팽팽하게 유지시키기 위해 제공된다.
상기 본 발명에 따른 신선 장치의 일 예에 의하면, 상기 장력 제어기는, 상기 복수의 다이스들에 대응하여 배치된 복수의 하우징들; 및 상기 복수의 하우징들에 유동적으로 커플링되고 그 중력에 의해서 자유 낙하하여 상기 본딩 와이어의 장력 변화를 보상하는 복수의 롤러들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 장력 제어기의 일단은 상기 다이스 홀더에 결합될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 신선 장치의 다른 예에 의하면, 상기 다이스 홀더를 감싸도록 배치되는 배쓰(bath)가 더 제공되고, 신선유는 상기 배쓰 내의 상기 복수의 다이스들에 공급되고 상기 제 1 캡스턴에는 공급되지 않을 수 있다.
상기 본 발명에 따른 신선 장치의 또 다른 예에 의하면, 제 2 캡스턴이 상기 다이스 홀더를 사이에 두고 상기 제 1 캡스턴의 반대편에 위치하여, 상기 제 1 캡스턴을 거친 상기 본딩 와이어의 슬립을 제어하기 위해 더 제공될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 신선 장치의 더 다른 예에 의하면, 상기 복수의 다이스들 및 상기 제 1 캡스턴은 신선유 내에 배치되고, 제 2 롤러는 상기 복수의 다이스들을 거친 상기 본딩 와이어를 인도하기 위해 상기 신선유 밖에 배치될 수 있다. 나아가, 상기 제 2 롤러는 제 2 하우징에 의해서 상기 다이스 홀더에 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 신선 장치에 따르면, 장력 제어기를 이용하여 본딩 와이어의 장력 변화를 동적으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 본딩 와이어를 항상 팽팽하게 유지시킬 수 있어서, 본딩 와이어에 슬립이 발생하는 것을 거의 제로화 할 수 있다. 그 결과, 다이스들의 위치 또는 교체에 따른 수축율 변화에도 불구하고, 본딩 와이어가 끊어지는 것을 방지할 수 있어서, 미세 선폭의 본딩 와이어를 제조할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완 전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 여기에 사용된 모든 용어들은 해당기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 같은 의미로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에서 본딩 와이어(bonding wire)는 패키징(packaging) 분야에서 반도체 칩과 기판을 접착시켜 서로 전기적으로 연결하는 와이어를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신선 장치(200)를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 복수의 다이스들(235)은 다이스 홀더(230) 상에 배치될 수 있다. 다이스들(235)은 본딩 와이어(50)의 직경을 변화시키기 위해서 내부에 홀(미도시)을 포함할 수 있다. 홀의 출구의 직경은 그 입구의 직경보다 작다. 따라서, 다이스들(235)을 통과하면서 본딩 와이어(50)의 직경이 감소할 수 있다. 다이스들(235)은 다이스 홀더(230)에 다양하게 결합 또는 분리될 수 있다. 예를 들어, 다이스 홀더(230) 상에 홈들(미도시)이 형성되고, 다이스들(235)은 이러한 홈들에 고정될 수 있다.
바람직하게는, 다이스들(235)은 다이스 홀더(230) 상에 두 열로 배치되고 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 이 경우, 지그재그로 배치된 다이스들(235)을 통과함에 따라서 본딩 와이어(50)의 직경은 점차 감소될 수 있다. 다이스들(235)의 수 및 이러한 배치는 예시적이고, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. 예를 들 어, 다이스들(235)은 적절한 수로 선택될 수 있고, 일렬 또는 삼열 이상으로 배열될 수도 있다.
다이스 홀더(230)를 가운데 양쪽에는 제 1 캡스턴(210) 및 제 2 캡스턴(220)이 배치될 수 있다. 제 1 캡스턴(210) 및 제 2 캡스턴(220)은 회전축들(미도시)에 끼움 결합될 수 있다. 회전축들은 모터 부재(미도시)로부터 회전력을 전달받아 제 1 캡스턴(210) 및 제 2 캡스턴(220)에 전달할 수 있다.
제 1 캡스턴(210)은 본딩 와이어(50)를 끌어당겨 본딩 와이어(50)가 다이스들(235)을 통과하도록 인발력을 제공할 수 있다. 이에 따라, 본딩 와이어(50)가 늘어나면서 가늘어질 수 있다. 본딩 와이어(50)는 제 1 캡스턴(210)을 끼고 돌면서 제 2 캡스턴(220) 방향으로 진행할 수 있다.
제 2 캡스턴(220)은 신선된 본딩 와이어(50)의 슬립을 제어하기 위해서 제공될 수 있다. 즉, 제 2 캡스턴(220)은 제 1 캡스턴(210)을 지나온 본딩 와이어(50)가 느슨해지지 않도록 끌어당긴다. 본딩 와이어(50)는 제 2 캡스턴(220)을 끼고 돌아서 다시 다이스들(235)을 통과할 수 있다. 제 1 캡스턴(210)에서 제 2 캡스턴(220)으로 이동되는 본딩 와이어(50)는 지그재그로 배치된 다이스들(235)의 배치에 맞춰서 소정의 각을 갖는 사선을 따라서 이동될 수 있다.
제 1 캡스턴(210) 및 제 2 캡스턴(220)은 다양한 형태를 가질 수 있으나, 바람직하게는 콘-타입(cone-type) 형상을 가질 수 있다. 즉, 제 1 캡스턴(210) 및 제 2 캡스턴(220)은 본딩 와이어(50)의 진행 방향을 따라서 내려올수록 그 폭이 점차 또는 계단형태로 커질 수 있다. 제 1 캡스턴(210) 및 제 2 캡스턴(220)의 폭이 계 단 형태로 증가하는 경우, 계단들은 트랙들로 불릴 수도 있다. 이러한 형상은 다이스들(235)의 수축율의 차이에 따른 본딩 와이어(50)의 슬립을 감소시키는 데 기여할 수 있다.
하지만, 후술하는 바와 같이, 장력 제어기(240)에 의해서 본딩 와이어(50)가 팽팽하게 유지될 수 있으므로, 제 1 캡스턴(210) 및 제 2 캡스턴(220)은 콘 형상 외에 다른 형상으로 변형될 수도 있다.
장력 제어기(240)는 롤러들(245)을 이용하여 본딩 와이어(50)의 장력을 제어하여 본딩 와이어(50)를 팽팽하기 유지하기 위해서 제공될 수 있다. 예를 들어, 장력 제어기(240)는 제 1 캡스턴(210)을 거친 본딩 와이어(50)의 장력 변화를 보상하도록 롤러들(245)을 그 중력에 의해서 자유 낙하시킬 수 있다. 롤러들(245)은 본딩 와이어(50)를 손상 없이 이동시키도록 자유롭게 회전될 수 있다.
제 2 캡스턴(220)이 본딩 와이어(50)의 슬립을 제어하지만, 구조적으로 슬립이 완전히 제거되기 어렵다. 왜냐하면, 제 1 캡스턴(210)과 제 2 캡스턴(220)의 위치에 따라서, 즉 트랙들에 따라서 다이스들(235)의 수축율이 다르고, 그리고 다이스들(235)이 교체됨에 따라서 본딩 와이어(50)의 신선 정도가 달라질 수 있기 때문이다. 장력 제어기(240)는 도 2를 참조하여 후술하는 바와 같이, 다이스들(235) 사이의 수축율의 변화 및 다이스들(235)의 교체에 따른 수축율의 변화를 보상하도록 동적으로 동작할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에서 장력 제어기에 의한 장력 제어 방법을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 장력 제어기(140)는 하우징(242)과 롤러(245)를 포함할 수 있다. 하우징(242)은 롤러(245)가 그 내부에 유동 결합될 수 있도록 내부가 비어 있는 형상으로 구비될 수 있다. 롤러(245)는 하우징(242)에 끼움 결합되어 하우징(242)의 위아래로 움직일 수 있고, 특히 그 자체의 중력에 의해서 하부로 자동적으로 움직일 수 있다.
화살표로 표시한 바와 같이, 롤러(245)를 받치고 있는 본딩 와이어(50)가 느슨해지면, 롤러(245)는 그 자체의 중력에 의해서 본딩 와이어(50)가 다시 팽팽해질 때까지 자유 낙하할 수 있다. 이에 따라, 롤러(245)의 하중에 의해서 본딩 와이어(50)의 장력이 일정하게 유지될 수 있다.
따라서, 본딩 와이어(50)의 팽팽함을 유지할 수 있어, 본딩 와이어(50)와 제 2 캡스턴(220) 사이의 슬립을 거의 제로화 할 수 있다. 그 결과, 다이스들(235)의 위치 또는 교체에 따른 수축율 변화에도 불구하고, 본딩 와이어(50)가 끊어지는 것을 방지할 수 있어서, 미세 선폭의 본딩 와이어(50)가 제조될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다이스 홀더 및 장력 제어기를 보여주는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 다이스 홀더(230)는 몸체(231)를 포함하고, 몸체(231) 내에는 제 1 홈들(232) 및 제 2 홈들(234)이 배치될 수 있다. 본딩 와이어(도 1의 50)는 제 1 홈들(232)을 통해서 이동될 수 있고, 다이스들(235)은 제 2 홈들(234)에 결합될 수 있다.
장력 제어기(240)는 하우징들(242) 및 롤러들(245)을 포함할 수 있다. 롤러 들(245)은 도 2에서 설명한 바와 같이 하우징들(242) 내에 유동 결합될 수 있다. 이에 따라, 롤러들(245)은 하우징들(242) 내에서 상하로 이동될 수 있고, 특히 그 자체의 중량에 의해서 하부로 자동적으로 자유 낙하할 수 있다.
장력 제어기(240)는 다이스 홀더(230)의 몸체(231)에 유동적으로 결합될 수 있다. 따라서, 장력 제어기(240)는 장력을 제어하고자 하는 본딩 와이어(50)의 위치에 따라서 다이스 홀더(230)의 몸체(231)의 위 아래로 이동될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 장력 제어기(240)는 신선 장치(200)의 몸체에 결합될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다이스 홀더용 배쓰를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일부 실시예들에서, 다이스 홀더(230)는 배쓰(250) 내부에 배치될 수 있다. 신선유(255)는 배쓰(250) 내의 다이스들(235)에 제공되고, 제 1 및 제 2 캡스턴들(210, 220)에는 제공되지 않을 수 있다. 예를 들어, 신선유(255)는 다이스들(235)에 분사되거나, 또는 배쓰(250) 내에 적절한 깊이로 채워질 수 있다.
이와 같이 제 1 및 제 2 캡스턴들(210, 220) 내에 신선유(255)가 생략될 수 있는 것은, 본딩 와이어(50)에 슬립이 거의 발생하지 않기 때문이다. 이 경우, 신선유(255)의 유동에 의한 본딩 와이어(50)의 흔들림을 줄일 수 있다. 하지만, 본 발명의 다른 일부 실시예들에서, 제 1 및 제 2 캡스턴들(210, 220)에도 신선유(255)가 제공될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신선 장치(200)를 보여주는 개략적인 단 면도이다.
도 5를 참조하면, 장력 제어기(240)는 다이스 홀더(230)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 하우징(242)의 일단이 다이스 홀더(230)에 결합될 수 있다. 신선 공정이 진행되지 않는 평상시에, 롤러(245)는 수평 위치(A)에 고정될 수 있다.
하지만, 신선 공정이 진행되는 경우, 롤러(245)는 본딩 와이어(50)의 장력 변화에 따라서 수직 위치(B, C)로 이동될 수 있다. 특히, 본딩 와이어(50)가 아래로 느슨해지는 경우, 롤러(245)는 상부의 제 1 수직 위치(B)에서 하부의 제 2 수직 위치(C)로 그 자체의 중량에 의한 자유 낙하에 의해서 자동적으로 이동될 수 있다. 따라서, 본딩 와이어(50)의 장력이 롤러(245)의 중량에 의해서 일정하게 유지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신선 장치(200a)를 보여주는 개략적인 단면도이다. 신선 장치(200a)는 도 1 내지 도 5를 참조할 수 있고, 중복된 설명은 생략된다.
도 6을 참조하면, 제 1 캡스턴(210), 제 2 캡스턴(220) 및 다이스들(235)이 신선유(255) 내에 잠겨져 있다. 제 2 롤러(265)는 다이스들(235)을 모두 거쳐서 권취기(미도시)로 나가는 본딩 와이어(50)를 인도하도록 신선유(255) 밖에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 롤러(265)는 제 2 하우징(262)에 연결될 수 있고, 제 2 하우징(262)은 다이스 홀더(230)에 결합될 수 있다.
제 2 롤러(265)는 본딩 와이어(50)가 신선유(255)의 출렁거림에 의해서 흔들리는 것을 막아줄 수 있다. 이에 따라, 본딩 와이어(50)가 신선유(255)의 출렁거림 에 의해서 제 2 캡스턴(220)에 말려 끊어지는 현상이 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신선 장치(200b)를 보여주는 개략적인 단면도이다. 신선 장치(200b)는 도 1 내지 도 5를 참조할 수 있고, 중복된 설명은 생략된다.
도 7을 참조하면, 제 2 캡스턴(220)이 본딩 와이어(50)의 신선 과정에서 생략될 수 있다. 다이스(235)들을 통과한 본딩 와이어(50)는 제 1 캡스턴(210)을 반 회전한 후 장력 제어기(240)를 거쳐서 제 3 롤러들(270)을 거쳐서 다시 다이스들(135)로 인도될 수 있다. 장력 제어기(240)는 제 1 캡스턴(210) 및 제 3 롤러들(270) 사이에서 본딩 와이어(50)가 팽팽하게 유지되도록 제공될 수 있다.
따라서, 장력 제어기(240)에 의해서 본딩 와이어(50)의 슬립이 거의 제로화될 수 있으므로, 제 2 캡스턴(220)이 생략될 수 있다. 한편, 다이스들(235)을 모두 거친 본딩 와이어(50)는 제 4 롤러(275)를 거쳐서 권취기(미도시)로 이동될 수 있다. 제 4 롤러(275)는 제 1 캡스턴(210)이 신선유 내에 배치된 경우, 그밖에 위치될 수 있다. 따라서, 본딩 와이어(50)가 신선유의 출렁거림에 의해서 흔들리고 끊기는 현상이 방지될 수 있다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신선 장치를 보여주는 개략적인 평면도이고;
도 2는 본 발명의 실시예들에서 장력 제어기에 의한 장력 제어 방법을 보여주는 개략적인 단면도이고;
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다이스 홀더 및 장력 제어기를 보여주는 사시도이고;
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다이스 홀더용 배쓰를 보여주는 개략적인 단면도이고;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신선 장치를 보여주는 개략적인 단면도이고;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신선 장치를 보여주는 개략적인 단면도이고; 그리고
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 신선 장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.

Claims (8)

  1. 본딩 와이어의 직경을 변화시키기 위한 복수의 다이스가 배치된 다이스 홀더;
    상기 본딩 와이어가 상기 복수의 다이스를 통과하도록 인발력을 제공하기 위한 제 1 캡스턴; 및
    상기 제 1 캡스턴을 거친 상기 본딩 와이어의 장력 변화를 보상하도록 자유 낙하를 이용하여 상기 본딩 와이어를 팽팽하게 유지시키기 위한 장력 제어기를 포함하고, 상기 장력 제어기는,
    상기 복수의 다이스들에 대응하여 배치된 복수의 하우징들; 및
    상기 복수의 하우징들에 유동적으로 커플링되고 그 중력에 의해서 자유 낙하하여 상기 본딩 와이어의 장력 변화를 보상하는 복수의 롤러들을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어의 신선 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 장력 제어기의 일단은 상기 다이스 홀더에 결합된 것을 특징으로 하는 본딩 와이어의 신선 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다이스 홀더를 감싸도록 배치되는 배쓰를 더 포함하 고, 신선유는 상기 배쓰 내의 상기 복수의 다이스들에 공급되고 상기 제 1 캡스턴에는 공급되지 않는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어의 신선 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다이스 홀더를 사이에 두고 상기 제 1 캡스턴의 반대편에 위치하여, 상기 제 1 캡스턴을 거친 상기 본딩 와이어의 슬립을 제어하기 위한 제 2 캡스턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어의 신선 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 다이스들 및 상기 제 1 캡스턴은 신선유 내에 배치되고,
    상기 복수의 다이스들을 거친 상기 본딩 와이어를 인도하기 위해 상기 신선유 밖에 배치된 제 2 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어의 신선 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 롤러는 제 2 하우징에 의해서 상기 다이스 홀더에 결합된 것을 특징으로 하는 본딩 와이어의 신선 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 캡스턴 및 상기 제 2 캡스턴은 콘-타입 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어의 신선 장치.
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