KR101312148B1 - 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법 - Google Patents

와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 캐필러리의 내측에 와이어가 인입(引入)된 상태로 캐필러리의 하단을 클리닝하고, 또한 클리닝 완료후 자동으로 캐필러리의 하단을 통해 와이어가 하부 방향으로 인출(引出)되도록 함으로써, 장비의 가동율을 크게 향상시킬 수 있는 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 캐필러리의 와이어 본딩 횟수가 기준 횟수 이상인지 판단하는 단계; 상기 캐필러리의 본딩 횟수가 기준 횟수 이상이면 상기 캐필러리의 하단에서 와이어를 절단하는 단계; 상기 캐필러리의 내측으로 와이어를 인입하는 단계; 및 상기 캐필러리의 하단을 클리닝하는 단계로 이루어진 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법 및 인출 방법을 개시한다.

Description

와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법{CLEANING METHOD OF CAPILLARY FOR WIRE BONDER}
본 발명의 일 실시예는 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 조립 공정에서 반도체 다이와 서브스트레이트(인쇄회로기판 또는 리드프레임)의 사이를 와이어로 접속하기 위해 와이어 본더가 사용되고 있다. 이러한 와이어 본더에서는, 캐필러리의 하단으로부터 와이어를 인출시키고, 이 와이어에 방전 토치에 의해 볼이 형성되도록 한 후, 캐필러리를 반도체 다이로 옮겨 볼 본딩하고, 그 후 와이어를 연속적으로 공급하면서 캐필러리를 상승시키고, 서브스트레이트를 향하여 루핑한 후, 서브스트레이트에 스티치 본딩한다. 그리고, 서브스트레이트에 대한 본딩이 종료되면 클램프로 와이어를 클램핑하고 상기 캐필러리와 클램프를 함께 상승시킴으로써, 캐필러리의 하단으로부터 와이어가 절단되도록 한다. 그리고, 방전 토치를 이용하여 와이어에 볼을 형성하고, 다음의 본딩 대상인 반도체 다이로 이동한다. 이와 같은 본딩 사이클이 반복하여 반도체 다이와 서브스트레이트를 와이어로 본딩하게 된다.
이와 같은 와이어 본더에서는, 수십만회 내지 백만회 정도의 본딩을 반복하는 동안에, 와이어의 표면에 석출되는 불순물 등이 캐필러리 하단에 오염원으로서 부착되어간다. 캐필러리 하단에 오염원이 붙은 채 본딩을 계속하면, 캐필러리로 스티치 본딩할 때 와이어를 충분하게 스티치 본딩할 수 없고, 테일 와이어를 소정의 길이로 절단할 수 없는 경우가 발생하여 본딩 품질이 저하된다. 이 때문에 수십만 내지 백만회 정도 와이어 본딩을 반복하면 본딩 작업을 중지하고, 캐필러리를 분리하여 교환한다.
그러나, 캐필러리의 분리 및 교환은 와이어 본더를 긴 시간 정지시킬 필요가 있는 점에서, 와이어 본더로부터 캐필러리를 분리하지 않고, 와이어만을 분리한 후, 캐필러리의 하단을 클리닝 테이프 상으로 이동시키고, 그 하단을 클리닝 테이프의 표면에 가압하여 슬라이딩 운동시킴으로써 캐필러리 하단의 오염원을 제거하는 방법이 제안되고 있다. 이 방법은 캐필러리를 교환하는 것 보다 와이어 본더의 정지 시간을 짧게 할 수 있지만, 와이어의 절단 및 인출을 위해서는 어느 정도의 시간동안 와이어 본더를 정지시킬 필요가 있어 와이어 본더의 가동률을 크게 향상시킬 수는 없다.
본 발명의 일 실시예는 캐필러리의 내측에 와이어가 인입(引入)된 상태로 캐필러리의 하단이 클리닝되고, 또한 클리닝 완료후 자동으로 캐필러리의 하단을 통해 와이어가 하부 방향으로 인출(引出)되도록 함으로써, 장비의 가동율이 크게 향상될 수 있는 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 캐필러리의 와이어 본딩 횟수가 기준 횟수 이상인지 판단하는 단계; 상기 캐필러리의 본딩 횟수가 기준 횟수 이상이면 상기 캐필러리의 하단에서 와이어를 절단하는 단계; 상기 캐필러리의 내측으로 와이어를 인입하는 단계; 및, 상기 캐필러리의 하단을 클리닝하는 단계를 포함한다.
상기 와이어 본딩 횟수를 판단하는 단계는 상기 와이어의 볼 본딩 및 스티치 본딩이 완료된 이후 이루어질 수 있다.
상기 와이어를 절단하는 단계는 상기 캐필러리의 상부로 연장된 와이어를 클램프로 클램핑한 상태에서 상기 클램프 및 상기 캐필러리가 함께 상승하여 이루어질 수 있다.
상기 와이어를 절단하는 단계는 상기 캐필러리의 상부로 연장된 와이어를 클램프로 언클램핑한 상태에서 상기 클램프 및 상기 캐필러리가 함께 상승하는 동시에, 상기 캐필러리에 초음파 진동 에너지가 전달되어 이루어질 수 있다.
상기 와이어 인입 단계는 상기 캐필러리의 상부로 연장된 와이어를 클램프로 언클램핑한 상태에서 상기 클램프의 상부에 위치된 와이어가 관통하는 에어 텐셔너의 에어 분사 방향이 상부를 향하도록 하여 이루어질 수 있다.
상기 와이어를 상기 클램프로 클램핑함과 동시에 에어 텐셔너의 에어 분사 방향이 하부를 향하도록 할 수 있다.
상기 캐필러리의 클리닝 단계 이후, 상기 캐필러리의 상부로 연장된 와이어를 클램프로 언클램핑한 상태에서 상기 클램프의 상부에 위치된 와이어가 관통하는 에어 텐셔너의 에어 분사 방향이 하부를 향하도록 함으로써, 상기 와이어가 상기 캐필러리의 하단을 통해 하부로 인출되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 캐필러리에는 초음파 진동 에너지가 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 캐필러리의 내측에 와이어가 인입(引入)된 상태로 캐필러리의 하단이 클리닝되고, 또한 클리닝 완료후 자동으로 캐필러리의 하단을 통해 와이어가 하부 방향으로 인출(引出)됨으로써, 장비의 가동율이 크게 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법을 도시한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법을 도시한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법을 도시한 설명도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법중 와이어 인출 단계 등을 도시한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법중 와이어 인출 단계를 도시한 설명도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 본 발명에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법은 와이어 본더의 컴퓨터에 인스톨(install)된 프로그램 또는 소프트웨어에 의해 하드웨어가 제어됨으로써 구현된다. 설명의 편의를 위해 상기 와이어 본더의 컴퓨터에 인스톨된 프로그램 또는 소프트웨어를 제어부로 총칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법을 도시한 순서도이다.
상술한 바와 같이 이러한 방법의 주체는 제어부이며, 각종 하드웨어는 당업자에게 이미 주지되어 있으므로, 하드웨어의 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법은 와이어 본딩 횟수 판단 단계(S1), 와이어 절단 단계(S2), 와이어 인입 단계(S3) 및 클리닝 단계(S4)를 포함한다. 또한, 본 발명은 와이어 인출 단계(S5)를 더 포함할 수 있다.
상기 와이어 본딩 횟수 판단 단계(S1)에서는, 제어부가 캐필러리(10)의 와이어 본딩 횟수가 기준 횟수 이상인지 또는 기준 횟수를 초과하는지를 판단한다. 이러한 와이어 본딩은 통상 반도체 다이(20)에 이루어지는 볼 본딩과, 서브스트레이트(30)에 이루어지는 스티치 본딩으로 이루어진다. 제어부는 상기 서브스트레이트(30)에 이루어진 스티치 본딩 이후에 와이어 본딩 횟수가 기준 횟수 이상인지 또는 기준 횟수를 초과하는지 판단한다. 물론, 상기 기준 횟수는 사용자에 의해 미리 입력 및 저장된 값이며, 이는 캐필러리(10) 및 와이어(40)의 종류, 그리고 각종 와이어 파라메터에 따라 변경된다. 더불어, 상기 제어부는 기본적으로 와이어 본딩 횟수를 카운트하는 기능을 갖고 있다. 따라서, 제어부는 와이어 본딩 횟수가 기준 횟수 이상인지 또는 기준 횟수를 초과하는지 쉽게 판단할 수 있다.
물론, 상기 캐필러리에 의한 와이어 본딩 횟수가 기준 횟수 이상이거나, 기준 횟수를 초과하면 상기 와이어 절단 단계(S2)가 수행된다.
이하의 와이어 절단 단계(S2), 와이어 인입 단계(S3), 클리닝 단계(S4) 및 와이어 인출 단계(S5)는 다른 도면을 이용하여 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법을 도시한 설명도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 와이어 절단 단계(S2)에서는, 제어부가 상기 캐필러리(10)의 하단에서 와이어(40)의 일정 영역이 절단되도록 한다. 이를 위해 제어부는 볼 본딩 및 스티치 본딩이 완료된 이후, 캐필러리(10)의 상부로 연장된 와이어(40)를 클램프(50)가 클램핑하도록 한 상태에서 상기 캐필러리(10) 및 클램프(50)를 함께 일정 거리 상승시키도록 제어한다. 이러한 동작에 의해 스티치 본딩 영역(1)으로부터 캐필러리(10)의 하단에 존재하는 와이어(40)의 일정 영역이 절단된다. 도면중 미설명 부호 60은 클램프(50)의 상부에 위치된 에어 텐셔너로서, 이는 평상시에 와이어(40)에 텐션을 줄 수 있도록 에어의 분사 방향이 상부를 향하고 있다. 또한, 도면중 미설명 부호 70은 캐필러리(10)의 하단으로 연장된 와이어(40)에 볼을 형성하기 위한 방전 토치이며, 미설명 부호 80은 캐필러리(10)를 X,Y,Z 방향으로 움직이고 또한 캐필러리(10)에 초음파 진동 에너지를 전달하는 트랜스듀서이다. 이러한 하드웨어 구성은 이미 당업자에게 주지된 사항이므로, 이에 대한 상세 설명은 생략한다.
도 2b 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 와이어 인입 단계(S3)에서는, 제어부가 상기 캐필러리(10)의 내부에 와이어(40)가 인입되도록 클램프(50) 및 에어 텐셔너(60)를 제어한다. 이를 위해 제어부는 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 캐필러리(10)의 상부로 연장된 와이어(40)를 클램프(50)가 언클램하도록 한다. 즉, 제어부는 클램프(50)가 와이어(40)를 언클램핑하도록 제어한다. 그러면, 상기 클램프(50)의 상부에 설치된 에어 텐셔너(60)에서 에어 분사 방향이 상부를 향하고 있기 때문에, 상기 와이어(40)는 자연스럽게 상승하면서 상기 캐필러리(10)의 내측으로 인입된다. 그러나, 이러한 클램프(50)의 언클램핑 시간이 일정 시간 이상으로 되거나 초과하게 되면, 상기 와이어(40)가 상기 캐필러리(10)의 상단으로부터 이탈될 수 있으므로, 상기 클램프(50)의 언클램핑 시간은 정밀하게 제어되어야 한다. 좀더 구체적으로 설명하면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 일정 시간 이후 제어부는 클램프(50)가 와이어(40)를 클램핑하도록 제어한다. 이와 동시에, 제어부는 에어 텐셔너(60)를 제어함으로써, 에어 분사 방향이 하부를 향하도록 한다. 이와 같이 하여, 와이어(40)는 캐필러리(10)의 상단을 통하여 이탈되지 않고, 상기 캐필러리(10)의 내부에 인입된 상태를 유지하게 된다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 클리닝 단계(S4)에서는, 제어부가 캐필러리(10)의 하단이 당업자에게 주지된 방법으로 클리닝되도록 제어한다. 이를 위해 제어부는 캐필러리(10)를 X,Y,Z 방향으로 움직임으로써, 캐필러리(10)의 하단이 클리닝 테이프(90)의 표면에 밀착되도록 한다. 이 상태에서 제어부는 상기 캐필러리(10)에 초음파 진동 에너지를 전달함과 동시에, 상기 캐필러리(10)를 X,Y 방향으로 슬라이딩시킴으로써, 상기 캐필러리(10)의 하단이 클리닝되도록 한다. 즉, 제어부는 트랜스듀서(80)를 통하여 초음파 진동 에너지가 상기 캐필러리(10)에 전달되도록 하고, 또한 트랜스듀서(80)를 제어하여 클리닝 테이프(90)의 표면에서 캐필러리(10)가 X,Y 방향으로 움직이도록 제어한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예는 캐필러리(10)의 하단에서 와이어(40)가 절단되도록 하고, 이어서 캐필러리(10)의 내측에 와이어(40)가 인입(引入)되도록 하며, 이어서 캐필러리(10)의 내측에 와이어(40)가 인입된 상태로 캐필러리(10)의 하단이 클리닝되도록 한다. 따라서, 본 발명의 캐필러리 클리닝 방법에 의하면, 캐필러리(10)의 클리닝 시간이 상당히 단축됨으로써, 전반적인 장비의 가동율이 증가하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법을 도시한 설명도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 와이어 절단 단계(S2)는, 제어부가 상기 캐필러리(10)의 상부로 연장된 와이어(40)를 클램프(50)로 언클램핑하도록 한 상태에서, 상기 클램프(50) 및 상기 캐필러리(10)가 함께 상승하도록 하는 동시에, 상기 캐필러리(10)에 트랜스듀서(80)를 통하여 초음파 진동 에너지가 전달되도록 하여 이루어질 수 있다.
이러한 방법에 의해, 와이어(40)는 캐필러리(10)의 하단에서 천천히 절단되고, 따라서 와이어(40)에 큰 장력이 인가되지 않게 된다. 따라서, 와이어(40)의 절단면 변형이 최소화된다. 이후의 와이어 인입 단계(S3) 및 클리닝 단계(S4)는 상술한 바와 동일하다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법중 와이어 인출 단계 등을 도시한 설명도이다.
본 발명은 캐필러리(10)의 클리닝 단계(S4) 이후, 자동적으로 캐필러리(10)의 하단으로부터 와이어(40)가 일정 길이 인출되는 와이어 인출 단계(S5)가 더 수행될 수 있다. 이와 같은 와이어 인출 단계에 의해 장비의 가동율이 더욱 향상된다.
이를 위해, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제어부는 캐필러리(10)의 상부로 연장된 와이어(40)를 클램프(50)가 언클램핑하도록 한 상태에서, 상기 클램프(50)의 상부에 위치된 와이어(40)가 관통하는 에어 텐셔너(60)의 에어 분사 방향이 하부를 향하도록 제어함으로써, 상기 와이어(40)가 상기 캐필러리(10)의 하단을 통해 하부로 일정 길이 인출되도록 한다.
더불어, 이러한 와이어(40)의 인출 후에는, 제어부가 와이어 본더에 의해 더미 본딩이 수행되도록 제어한다. 즉, 캐필러리(10)의 하단으로 인출된 와이어(40)에 방전 토치(70)를 통하여 볼이 형성되도록 하고, 이를 이용하여 볼 본딩 및 스티치 본딩을 차례로 수행한다. 이러한 볼 본딩 및 스티치 본딩은 실제 작업 영역이 아닌 서브스트레이트(30)에 구비된 테스트 영역에서 수행되며, 작업자는 이를 확대경으로 살펴 볼 수 있도록 되어 있다. 이러한 더미 본딩 결과에 특별한 이상이 없다면, 작업자는 실제 와이어 본딩 공정이 수행되도록 와이어 본더를 조작한다.
즉, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제어부는 캐필러리(10)의 하단으로부터 인출된 와이어(40)에 방전 토치(70)를 통하여 볼(2)이 형성되도록 하고, 이어서 도 4c에 도시된 바와 같이 반도체 다이(20)에 볼 본딩이 수행되도록 한다. 물론, 이러한 볼 본딩 이후에는 서브스트레이트(30)에서 스티치 본딩이 수행되며, 이러한 볼 본딩 및 스티치 본딩은 와이어 본딩 완료시까지 반복된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법중 와이어 인출 단계를 도시한 설명도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 인출 단계는, 제어부가 캐필러리(10)에 초음파 진동 에너지를 추가적으로 전달되도록 하여 이루어질 수도 있다. 즉, 제어부는 캐필러리(10)의 상부로 연장된 와이어(40)를 클램프(50)가 언클램핑하도록 하고, 상기 클램프(50)의 상부에 위치된 와이어(40)가 관통하는 에어 텐셔너(60)의 에어 분사 방향이 하부를 향하도록 하며, 이와 동시에 트랜스듀서(80)를 통하여 초음파 진동 에너지가 캐필러리(10)에 전달되도록 한다. 이와 같이 하여, 와이어(40)는 더욱 효율적으로 캐필러리(10)의 하단을 통해 외부로 인출된다. 즉, 와이어(40)의 인출중 캐필러리(10)의 내부에서 하단으로 잘 인출되지 않는 경우가 있는데, 이와 같이 캐필러리(10)에 초음파 진동 에너지를 전달하면서 에어 텐셔너(60)에 의해 에어 분사 방향이 하부를 향할 경우, 캐필러리(10)로부터 와이어(40)가 더욱 잘 인출된다. 이후의 더미 본딩 및 실제 와이어 본딩은 상술한 바와 동일하다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10; 캐필러리 20; 반도체 다이
30; 서브스트레이트 40; 와이어
50; 클램프 60; 에어 텐셔너
70; 방전 토치 80; 트랜스듀서
90; 클리닝 테이프

Claims (8)

  1. 캐필러리의 와이어 본딩 횟수가 기준 횟수 이상인지 판단하는 단계;
    상기 캐필러리의 본딩 횟수가 기준 횟수 이상이면 상기 캐필러리의 하단에서 와이어를 절단하는 단계;
    상기 캐필러리의 내측으로 와이어를 인입하는 단계; 및,
    상기 캐필러리의 하단을 클리닝하는 단계를 포함하고,
    상기 캐필러리의 상부로 연장된 와이어를 클램프로 언클램핑한 상태에서 상기 클램프의 상부에 위치된 와이어가 관통하는 에어 텐셔너의 에어 분사 방향이 하부를 향하도록 함으로써, 상기 와이어가 상기 캐필러리의 하단을 통해 하부로 인출되도록 하는 동시에, 상기 캐필러리에 초음파 진동 에너지가 전달되도록 하고,
    상기 클리닝 단계는 상기 캐필러리에 초음파 진동 에너지를 전달함과 동시에, 상기 캐필러리를 클리닝 테이프의 표면에 가압하여 수평 방향으로 슬라이딩시킴을 특징으로 하는 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 본딩 횟수를 판단하는 단계는
    상기 와이어의 볼 본딩 및 스티치 본딩이 완료된 이후 이루어짐을 특징으로 하는 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 와이어를 절단하는 단계는
    상기 캐필러리의 상부로 연장된 와이어를 클램프로 클램핑한 상태에서 상기 클램프 및 상기 캐필러리가 함께 상승하여 이루어짐을 특징으로 하는 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 와이어를 절단하는 단계는
    상기 캐필러리의 상부로 연장된 와이어를 클램프로 클램핑한 상태에서 상기 클램프 및 상기 캐필러리가 함께 상승하는 동시에, 상기 캐필러리에 초음파 진동 에너지가 전달되어 이루어짐을 특징으로 하는 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 인입 단계는
    상기 캐필러리의 상부로 연장된 와이어를 클램프로 언클램핑한 상태에서 상기 클램프의 상부에 위치된 와이어가 관통하는 에어 텐셔너의 에어 분사 방향이 상부를 향하도록 하여 이루어짐을 특징으로 하는 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 와이어를 상기 클램프로 클램핑함과 동시에 에어 텐셔너의 에어 분사 방향이 하부를 향하도록 하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 와이어 본더의 캐필러리 클리닝 방법.
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