KR101220920B1

KR101220920B1 - Wire bonding apparatus and method

Info

Publication number: KR101220920B1
Application number: KR1020100133568A
Authority: KR
Inventors: 김종제; 박승범
Original assignee: (주)아폴로테크
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2013-02-08
Also published as: KR20120071853A

Abstract

본 발명은 정전기력을 이용하여 PCB 기판 또는 상기 PCB 기판에 부착된 상태의 실리콘 칩을 흡착 고정하여 다양한 구조의 반도체 디바이스 구조에 대하여 범용적으로 대응가능한 와이어 본딩장치 및 본딩방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 와이어 본딩장치는, 상기 실리콘 칩 또는 PCB 기판을 정전기력으로 고정하는 정전척;과 상기 정전척을 지지하는 베이스;로 이루어지는 히터 블럭을 구비하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a wire bonding apparatus and a bonding method that can be universally compatible with semiconductor device structures having various structures by absorbing and fixing a PCB substrate or a silicon chip attached to the PCB substrate using electrostatic force. The wire bonding apparatus may include a heater block including an electrostatic chuck for fixing the silicon chip or the PCB substrate with an electrostatic force and a base for supporting the electrostatic chuck.

Description

Wire Bonding Apparatus and Bonding Method {WIRE BONDING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 와이어 본딩장치 및 본딩방법에 관한 것으로서, 정전기력을 이용하여 PCB 기판 또는 상기 PCB 기판에 부착된 상태의 실리콘 칩을 흡착 고정하여 다양한 구조의 반도체 디바이스 구조에 대하여 범용적으로 대응가능한 와이어 본딩장치 및 본딩방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire bonding apparatus and a bonding method, wherein a wire bonding apparatus is universally compatible with various semiconductor device structures by absorbing and fixing a PCB substrate or a silicon chip attached to the PCB substrate using electrostatic force. And a bonding method.

반도체 패키지의 고용량, 고집적, 높은 응답속도, 소형화 등에 대한 기술 수요의 속도가 점점 빨라지고 있어, 이것을 해결할 수 있는 방법이 요구되고 있는 가운데, 이를 보완해줄 방법 중의 하나가 스택 패키지 방법이다. As the demand for technology for high capacity, high integration, high response speed, and miniaturization of semiconductor packages is getting faster and faster, there is a demand for a solution to this problem.

스택 패키지를 프로세스별로 구분하면 반도체 칩을 리드프레임의 다이패드에 부착한 후, 리드프레임의 인너리드(inner lead)들과 반도체 칩 상의 본딩패드(bonding pad)들 사이를 전기적으로 연결하는 와이어 본딩을 수행하게 된다. When the stack package is classified by process, the semiconductor chip is attached to the die pad of the lead frame, and then wire bonding is electrically connected between the inner leads of the lead frame and the bonding pads on the semiconductor chip. Will be performed.

이러한 종래의 와이어 본딩 공정을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 다이패드에 반도체 칩이 부착된 상태로 리드프레임이 가이드 레일을 따라 이송되어 윈도우 클램프(window clamp)와 히터 블럭(heater block) 사이에 위치하게 되면, 히터 블럭이 위로 상승하여 리드프레임을 히터 블럭에 실장시키면서 윈도우 클램프가 아래로 하강하면서 리드프레임을 가압하여 히터 블럭 상에 고정시킨다. 이때, 리드프레임이 히터 블럭에 실장된 상태에서 리드프레임의 다이패드는 히터 블럭의 진공구에 의한 진공 흡착에 의해 히터 블럭 상에 고정된다. The conventional wire bonding process will be briefly described as follows. First, when the lead frame is transferred along the guide rail with the semiconductor chip attached to the die pad and positioned between the window clamp and the heater block, the heater block is raised upward to heat the lead frame. While mounting on the block, the window clamp is pushed down to press the lead frame to fix it on the heater block. At this time, in the state where the lead frame is mounted on the heater block, the die pad of the lead frame is fixed on the heater block by vacuum suction by the vacuum port of the heater block.

다음에 히터 블럭을 통하여 리드프레임과 그에 부착되는 반도체 칩에 어느 정도의 열을 가한 후, 본딩 기계의 캐필러리(capillary)가 윈도우 클램프를 통하여 반도체 칩 상의 본딩패드와 리드프레임의 인너리드를 본딩 와이어로 연결하게 된다. After applying some heat to the leadframe and the semiconductor chip attached thereto through the heater block, the capillary of the bonding machine bonds the bonding pad on the semiconductor chip and the inner lead of the leadframe through the window clamp. It is connected by wire.

한편 다이패드의 상면과 하면에 칩을 부착한 스택제품의 경우, 전기 회로가 형성되어 있는 칩의 표면이 복사열을 전달하는 히터 블럭의 표면과 맞닿는 상태로 공정이 진행되기 때문에 제품을 고정시켜주는 윈도우 클램프의 누르는 힘과 히터 블럭의 진공흡착력 하중에 의해 칩 표면의 회로가 절단 또는 파괴되는 문제가 발생되고 있다. On the other hand, in the case of a stack product in which chips are attached to the upper and lower surfaces of the die pad, a process is performed in which the surface of the chip on which the electric circuit is formed is in contact with the surface of the heater block that transmits radiant heat. There is a problem that the circuit of the chip surface is cut or broken by the pressing force of the clamp and the vacuum adsorption force load of the heater block.

또한 다양한 패키징 방법에 따라서 상기 히터 블럭의 형상이 달라지기 때문에, 각 패키징 방법에 따라 와이어 본딩 장치의 히터 블럭을 다르게 구비하여야 하는 문제점도 있다. In addition, since the shape of the heater block is changed according to various packaging methods, there is a problem that the heater block of the wire bonding apparatus must be provided differently according to each packaging method.

본원발명이 해결하고자하는 기술적 과제는 정전기력을 이용하여 PCB 기판 또는 상기 PCB 기판에 부착된 상태의 실리콘 칩을 흡착 고정하여 다양한 구조의 반도체 디바이스 구조에 대하여 범용적으로 대응가능한 와이어 본딩장치 및 본딩방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is a wire bonding apparatus and a bonding method that can be universally compatible with various semiconductor device structures by adsorption and fixing the PCB substrate or the silicon chip attached to the PCB substrate using electrostatic force To provide.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 와이어 본딩장치는, 상기 실리콘 칩 또는 PCB 기판을 정전기력으로 고정하는 정전척;과 상기 정전척을 지지하는 베이스;로 이루어지는 히터 블럭을 구비하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a wire bonding device including a heater block including an electrostatic chuck for fixing the silicon chip or a PCB substrate with an electrostatic force; and a base for supporting the electrostatic chuck. do.

본 발명에서 상기 베이스에는 발열수단이 구비되어, 와이어 본딩 과정에서 실리콘 칩 또는 PCB 기판을 가열하는 것이 바람직하다.
In the present invention, the base is provided with a heating means, it is preferable to heat the silicon chip or PCB substrate in the wire bonding process.

한편 본 발명에 따른 와이어 본딩방법은, 상기 PCB 기판 또는 상기 PCB 기판에 부착된 상태의 실리콘 칩을 정전기력으로 흡착 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the wire bonding method according to the invention, characterized in that it comprises the step of adsorption fixed to the PCB or the silicon chip attached to the PCB substrate with electrostatic force.

그리고 상기 정전기력으로 흡착 고정하는 단계에서는, 상기 PCB 기판 또는 상기 실리콘 칩에 열을 가하면서 진행되는 것이 바람직하다. And in the step of adsorption fixed by the electrostatic force, it is preferable to proceed while applying heat to the PCB substrate or the silicon chip.

본원발명에 의하면 다양한 반도체 패키징 구조에 대하여 하나의 히팅 블럭으로 대응할 수 있어서 와이어 본딩장치의 범용적인 사용이 가능한 장점이 있다. According to the present invention, it is possible to cope with a single heating block for a variety of semiconductor packaging structure has the advantage that the universal use of the wire bonding device.

또한 본원발명의 정전척을 포함하는 히터 블럭은 실리콘 칩이나 PCB 기판에 직접인 힘을 가하지 않으므로 손상이 발생하지 않으며, 실리콘 칩과 직접 접촉하는 패키징 방법에 대해서도 칩에 손상이 발생하지 않는 장점이 있다. In addition, the heater block including the electrostatic chuck of the present invention does not apply a direct force to the silicon chip or the PCB substrate does not cause damage, the packaging method in direct contact with the silicon chip has the advantage that does not damage the chip. .

도 1, 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 블럭의 구조와
흡착 고정한 모습을 도시하는 도면들이다. 1 and 2 are the structure of the heater block according to an embodiment of the present invention and
It is a figure which shows the state which fixed by adsorption.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시예에 따른 와이어 본딩장치는 도 1, 2에 도시된 바와 같은 구조의 히터 블럭(10)을 가진다. The wire bonding apparatus according to the present embodiment has a heater block 10 having a structure as shown in FIGS. 1 and 2.

본 실시예에 따른 히터 블럭(10)은 정전척(12)과 베이스(14)로 구성된다. 먼저 정전척(12)은 정전기력으로 피흡착체를 흡착 고정하는 척으로서, 일반적인 정전척이 사용될 수 있다. 다음으로 베이스(14)는 상기 정전척(12)을 지지하는 구성요소로서 금속 소재 등 일정한 경도를 가지는 소재로 이루어지는 것이, 와이어 본딩 과정에서의 압력을 지탱할 수 있어서 바람직하다. The heater block 10 according to the present embodiment is composed of an electrostatic chuck 12 and a base 14. First, the electrostatic chuck 12 is a chuck that sucks and fixes an adsorbed body by electrostatic force, and a general electrostatic chuck may be used. Next, the base 14 is preferably made of a material having a certain hardness, such as a metal material, as a component for supporting the electrostatic chuck 12, because it can support the pressure in the wire bonding process.

그리고 상기 베이스(14)에는 발열수단(도면에 미도시)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 이 발열수단은 상기 베이스(14) 내에서 열을 발생하여 상기 정전척 및 상기 정전척(12)에 흡착되어 있는 실리콘 칩(30) 또는 PCB 기판(20)을 가열하는 역할을 한다. 와이어 본딩 과정에서는 상당한 열과 압력을 가하면서 공정이 이루어지기 때문이다. And it is preferable that the base 14 is further provided with a heating means (not shown in the figure). The heat generating means generates heat in the base 14 and serves to heat the silicon chip 30 or the PCB substrate 20 adsorbed to the electrostatic chuck and the electrostatic chuck 12. This is because the wire bonding process is performed with considerable heat and pressure.

본 실시예에 따른 히터 블럭(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 PCB 기판(20) 뿐만아니라, 도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘 칩(30)이 PCB 기판(30) 표면에 부착된 스택 제품의 경우에도 히터 블럭(10)의 구조 변경없이 그대로 사용할 수 있는 장점이 있다. In the heater block 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, as well as a general PCB substrate 20, as shown in FIG. 2, the silicon chip 30 is attached to the PCB substrate 30 surface. Even in the case of a stacked product, there is an advantage that it can be used as it is without changing the structure of the heater block 10.

또한 다양한 패키지 형상의 변화나 반도체 칩의 위치 변화에도 불구하고 히터 블럭(10)의 형상이나 구조 변경없이 범용적으로 사용할 수 있다. In addition, in spite of various package shapes or semiconductor chip positions, the heater block 10 can be used universally without changing the shape or structure of the heater block 10.

또한 본 실시예에 따른 히터 블럭(10)은 종래와 달리 기체의 공급 및 배기를 위한 복잡한 배관이 형성 또는 설치되지 않아도 되므로, 구조가 간단해지고, 조작 방법도 용이해지는 장점이 있다.
In addition, since the heater block 10 according to the present embodiment does not need to be formed or installed a complicated pipe for supplying and exhausting gas unlike the related art, there is an advantage in that the structure is simple and the operation method is easy.

한편 본 실시예에 따른 와이어 본딩 방법은 일반적인 와이어 본딩방법의 공정과 거의 동일하지만, 실리콘 칩 또는 PCB 기판을 진공 흡착 방법이 아니라, 정전기력으로 흡착 고정한다는 것이 상이하다.
On the other hand, the wire bonding method according to the present embodiment is almost the same as the process of the general wire bonding method, but differs in that the silicon chip or PCB substrate is fixed by the electrostatic force, not the vacuum adsorption method.

10 : 본 실시예에 따른 히터 블럭 12 : 정전척
14 : 베이스 20 : PCB 기판
30 : 반도체 칩10 heater block 12 according to the present embodiment
14 base 20 PCB substrate
30: semiconductor chip

Claims

In the wire bonding apparatus for attaching and electrically connecting the silicon chip to the PCB substrate,
An electrostatic chuck that fixes the silicon chip or PCB substrate with an electrostatic force;
A base supporting the electrostatic chuck; And
And a heat generating means provided in the base and generating heat.

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In the wire bonding method of attaching and electrically connecting a silicon chip to a PCB substrate,
Adsorption and fixing the PCB substrate or the silicon chip attached to the PCB substrate with electrostatic force, wherein the adsorption fixing with the electrostatic force is performed while applying heat to the PCB substrate or the silicon chip. Wire bonding method.

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