KR101415377B1 - 스터드 범프 형성 방법 및 스터드 범프 형성을 수행하는 장치 - Google Patents

스터드 범프 형성 방법 및 스터드 범프 형성을 수행하는 장치 Download PDF

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stud bump
forming
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치엔 링 황
영-지 린
이-리 시아오
밍-다 쳉
차이-충 차이
충-시 류
미릉-지 리이
첸-후아 유
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타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
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Abstract

장치(apparatus)는 와이어를 공급하도록 구성된 스풀, 와이어 내에 노치를 형성하도록 구성된 커팅 디바이스, 및 와이어를 본딩하고 스터드 범프를 형성하도록 구성된 모세관을 포함한다. 상기 장치는 스터드 범프에 부착된 테일 영역을 갖고, 와이어를 당겨서 노치에서 브레이킹하도록 추가로 구성된다.

Description

스터드 범프 형성 방법 및 스터드 범프 형성을 수행하는 장치{METHODS FOR STUD BUMP FORMATION AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}
본 출원은, 2011년 12월 29일에 출원되고, 발명의 명칭이 "Process and Apparatus for Au or Cu Connector;"이며, 참조에 의해 여기에 포함된, 미국 특허 가출원 No. 61/581,327의 이익을 주장한다.
집적 회로 장치 밀도 증가에 따라, 향상된 패키징 스킴(packaging scheme)에 대한 필요도 증가한다. 예컨대, 집적 회로 장치의 밀도가 증가하는 경우, 본드 패드(bond pad), 구리 범프(copper bump), 와이어 본드(wire bond), 솔더 조인트(solder joint) 등의 각각의 커넥터의 밀도도 증가한다. 증가된 밀도는 본딩 프로세스에 대하여 더 엄격한 요구를 초래한다. 결과로서 얻어지는 솔더-콘테이닝 본드(solder-containing bond)의 품질을 희생하지 않고 솔더 범프(solder bump)의 사이즈가 감소될 필요가 있다. 상술한 종래 기술은 "Simulation of Migration Effects in Solder Bumps", Kirsten Weide-Zaage, IEEE TRANSACTIONS ON DEVICE AND MATERIALS RELIABILITY, VOL. 8, NO. 3, SEPTEMBER 2008에 개시되어 있다.
본 발명의 실시형태의 제작 및 사용이 이하 상세히 논의된다. 그러나, 본 실시형태는 광범위한 특정 콘텍스트에서 실시될 수 있는 다수의 적용 가능한 독창적인 개념을 제공한다는 것이 인식되어야 한다. 논의되는 특정 실시형태는 예시이고, 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
톨 와이어 본딩 스터드 범프(tall wire-bonding stud bump)와 그것을 형성하는 방법은 다양한 예시적 실시형태에 따라 제공된다. 스터드 범프를 형성하는 중간 스테이지가 도시되어 있다. 실시형태의 변형 및 동작이 논의된다. 다양한 도면과 예시적 실시형태를 통해, 유사한 도면부호가 유사한 엘리먼트를 표기하는데 사용된다. 여기서 때로는 범프로 나타내는 톨 스터드 범프(tall stud bump)가 다양한 패키징 프로세스로의 더 효과적인 통합을 위해 제공된다.
이제, 본 실시형태 및 그 장점에 대한 더 완전한 이해를 위해, 첨부 도면과 결합된 이하의 설명에 대한 참조가 이루어진다.
도 1은 스터드 범프(stud bump)에 와이어의 테일(tail)이 부착된 실시형태에 따라 형성된 예시적 스터드 범프를 개략적으로 나타낸다.
도 2a 내지 2c는 와이어를 프리-노칭(pre-notching)하는 제1 실시형태 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 와이어를 인-시투 노칭(in-situ notching)하는 제2 실시형태 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 4a 내지 4d는 본딩 이후에 와이어를 기계적으로 크림핑(crimping)함으로써 스터드 범프를 형성하는 제3 실시형태 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 5a 내지 5c는 와이어를 약화시킴으로써 스터드 범프를 형성하는 제4 실시형태 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 6a 내지 6e는 스프링 블레이드(spring blade)를 사용하여 스터드 범프를 형성하는 제5 실시형태 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 7a 내지 7c는 상이한 형상을 가진 추가 스프링 블레이드를 개략적으로 나타낸다.
도 8a 및 8b는 와이어를 노칭하기 위해 추가 스프링 블레이드를 사용하는 것을 개략적으로 나타낸다.
도 9a 내지 9f는 클램프(clamp)가 와이어를 클램핑(clamping)하는 경우에 와이어를 노칭함으로써 스터드 범프를 형성하는 제6 실시형태 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 1은 범프 영역(6)과 테일 영역(8)을 구비한 예시적 스터드 범프(2)를 나타낸다. 스터드 범프(2)는 본드 패드, 금속선, 추가 스터드 범프 등이 될 수 있는 전기 커넥터(4) 상에 형성된다. 또한, 전기 커넥터(4)는 디바이스 다이(device die), 패키지 기판, 인터포저(interposer) 등이 될 수 있는 집적회로 콤포넌트(미도시)의 표면에 배치된 표면 특징부가 될 수 있다. 범프 영역(6)은 BH로 표시된 높이를 갖고, 테일 영역(8)은 TH로 표시된 높이를 갖고, 스터드 범프(2)는 OH로 표시된 전체 높이를 갖는다. 테일 영역(8)은 업라이트 포지션(upright position)에 있다. 일부 예시적 실시형태에서, 테일 영역 높이(TH)는 약 15마이크로미터로부터 약 30마이크로미터 범위 내에 있을 수 있다. 다른 예시적 실시형태에서, TH는 약 30마이크로미터로부터 약 100마이크로미터 범위가 될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, TH는 그래버티 틸트(gravity tilt)[즉, 테일 영역의 직경에 따라 높이가 변경되는 중력의 당기는 힘에 대하여 테일이 더이상 자신을 지지할 수 없는 포인트]를 위한 길이에 근접하는 상한을 가진 약 100마이크로미터보다 더 크게 될 수 있다. 높이(OH)는 일부 예시적 실시형태에서 약 200마이크로미터보다 더 크거나 약 300마이크로미터보다 더 클 수 있다. 알루미늄, 은, 백금, 팔라듐, 주석 등의 다른 도전성 물질은 실시형태의 고려된 범위 내에 있지만, 스터드 범프(2)는 예시적 실시형태에서 구리 또는 금으로 형성될 수 있다.
도 2a, 2b, 및 2c는 일부 예시적 실시형태에 따른 스터드 범프(2)(도 1에 도시됨)를 달성하기 위한 예시적 프로세스를 나타낸다. 스터드 범프(2)는 구리 또는 금 와이어 등의 와이어(10)로 형성될 수 있다. 도 2a의 실시형태에서, 와이어(10)는 예컨대 스터드 범프(2)를 형성하기 위한 전기 커넥터(4)(도 1 참조)에 접속되기 전에 스풀(spool)(12) 사이에서 이동(run)한다. 와이어(10)가 스풀(12) 사이를 통과함에 따라, 와이어(10)는 노처(notcher)(14)를 통과한다. 도 2b는 노처(14)를 더 상세히 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 노처(14)는 와이어(10)가 통과하는 2개의 롤러(15)를 포함한다. 롤러(15) 중 하나 또는 대안으로서 모두는 구멍(cavity)(도 2b 참조) 내에 형성된다. 와이어(10)를 절단(sever)이 아닌 커팅(cutting)하는 면도기 또는 다른 커팅 디바이스(17)가 구멍에 포함되고, 이로 인해 와이어(10) 내에 노치(11)(도 2c 참조)가 형성된다. 각각의 롤러(15)의 회전에 의해 커팅 디바이스(17)는 와이어(10)를 접촉 및 노칭(notching)한다. 도 2b에는 하나의 커팅 디바이스(17)가 도시되어 있지만, 와이어(10) 내의 노치(11)의 피치(pitch)를 감소시키기 위해 롤러(15) 중 하나 또는 모두에 둘 이상의 커팅 디바이스가 형성될 수 있다. 롤러(15)의 직경, 커팅 디바이스(17)(둘 이상인 경우) 사이의 간격, 및 와이어(10) 내에 결과로서 얻어진 노치(11)(도 2c)의 피치(P1) 사이의 관계를 당업자는 인식할 것이다. 도 2c는 롤러(15) 사이를 통과하고, 노칭된 이후의 와이어(10)를 더 상세히 나타낸다. 도시된 바와 같이, 노치(11)는 와이어(10) 상에 주기적으로 형성되고, 각각의 노치(11)는 하나의 스터드 범프(2)(도 1)를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
도 2a 내지 2c에 도시된 실시형태에서, 와이어(10)는 스터드 범프를 형성하기 위한 프로세스 이전에 미리 노칭된다. 이어서, 미리 노칭된 와이어(10)는 와이어 본딩을 수행하기 위해 사용된다. 스터드 범프(2)(도 1)를 형성하기 위해 미리 노칭된 와이어(10)를 사용하는 장치는, 이미 스풀(12) 상의 와이어가 미리 노칭되어 있기 때문에 도 3에서의 노처(notcher)(14)가 사용되지 않는 것을 제외하면, 도 3에 도시된 것과 유사하다.
도 3은 스터드 범프 형성 프로세스의 일부로서 와이어(10)가 인-시투 노칭되는 대체 실시형태를 나타낸다. 이러한 예시적 실시형태에서, 와이어(10)는 스풀(12)로부터 풀리(pulley)(16)로 통과한다. 도 2b에 도시된 노처와 유사할 수 있는 노처(14)는 스풀(12)과 풀리(16) 사이에 배치되고, 스풀(12)로부터 풀리(16)로 와이어(10)가 통과함에 따라 실시간으로 와이어(10)를 노칭한다. 결과로서 얻어진 노칭된 와이어(10)는 근본적으로 도 2c에 개략적으로 도시된 것과 동일한 것이다. 풀리(16)는 노칭된 와이어(10)를 테이크업(take up)하고, 이것을 모세관(capillary)(18)에 공급한다. 모세관(18)을 때로는 모세관(18)으로 나타내기도 한다. 모세관(18)은 적절한 위치[예컨대, 집적 회로 다이, PCB(Printed Circuit Board), 인터포저 등의 전기 커넥터(4) 위에] 와이어(10)를 배치하고, 열, 압력, 음파 진동(sonic vibration), 열 압착 중 하나 이상을 사용하여 예컨대 전기 커넥터(4)에 와이어(10)를 본딩한다.
당업자가 인식하는 바와 같이, 노칭된 와이어(10)는 노치에서 노칭되지 않은 영역에 비해 약하게 될 것이다. 따라서, 와이어(10)는 클램핑 및 리프트 업(lift up)[도 1에 도시된 전기 커넥터(4)에 비해]되고, 와이어(10)는 노치 영역에서 브레이킹(breaking)될 것이다. 노칭된 영역 사이의 거리를 제어함으로써(상기한 바와 같이), 결과로서 얻어진 스터드 범프(2)의 테일 영역(8)(도 1)의 높이(TH)를 신중하게 제어할 수 있다. 이것은 결과적으로 스터드 범프(2)의 전체 높이(OH)에 걸쳐서 정밀한 제어를 가능하게 한다. 테일 영역(8)은 파소된 이후에 업라이트(upright)가 될 수 있다.
도 4a 내지 4d는 스터드 범프(2)를 형성하기 위한 대체 실시형태 프로세스를 나타낸다. 본 실시형태에서, 와이어(10)는 모세관(18)을 통과할 때 및 모세관(18)에 공급되기 전에 노칭되지 않은 상태이다. 도 4a에 도시된 스텝에서, 노칭되지 않은 와이어(10)는 모세관(18)에 공급되고, 스터드 범프(2)를 형성하기 위해 전기 커넥터(4)와 접촉하게 된다. 스터드 범프(2)의 형성 이후에, 와이어(10)는 클램프(clamp)(20)에 의해 크림핑(crimping)되거나 노칭된다. 클램프(20)는 와이어(10)를 절단하지 않고 크림핑하거나 노칭하기 위해 그 클램프 암(clamp arm) 사이에서 와이어를 핀칭(pinching)한다.
도 4b는 클램프(20)가 와이어(10)를 노칭하고 이어서 제거되거나 제거되지 않은 이후의 와이어(10)를 나타낸다. 이 포인트에서, 모세관(18)은 도 4c에 도시된 바와 같이 와이어(10)를 상방으로 이동시키고, 스트레칭하고, 스트레이닝(straining)하기 시작한다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 와이어(10)는 와이어(10)가 클램프(20)에 의해 노칭되는 포인트에서 브레이킹(breaking)될 것이다. 결과로서 얻어진 스터드 범프(2)의 높이(TH)는 크림핑 프로세스 중에 클램프(20)를 적절하게 배치함으로써 정밀하게 제어될 수 있다는 것을 당업자는 인식할 것이다.
도 5a 내지 5d는 스터드 범프(2)를 형성하기 위한 또 다른 실시형태 프로세스를 나타낸다. 도시된 본 실시형태에서, 가열 엘리먼트(heating element)(22)는 와이어(10) 내에 위크 스팟(weak spot)을 형성하는데 사용된다. 또한, 일부 실시형태에서는 도 4a 내지 5c의 추가 기술과 함께 도 1및/또는 2의 노칭 기술을 모두 사용하는 것이 바람직할 수 있지만, 본 실시형태에서는, 와이어(10)를 미리 노칭할 필요는 없다. 도 5a는, 모세관(18)을 사용하여 스터드 범프(2)를 형성하기 위해 와이어(10)가 전기 커넥터(4)에 본딩되는 프로세스에서의 포인트를 나타낸다. 가열 엘리먼트(22)는 와이어(10) 내에 위크 포인트를 형성하기에 바람직한 포인트(상기 실시형태에서 형성된 노치와 유사함)에서 와이어(10)에 가장 가까이에 있게 되거나 와이어(10)와 접촉한다. 가열 엘리먼트(22)는 저항성 가열 엘리먼트, 유도성 가열 엘리먼트, 고밀도 RF(highly concentrating RF) 또는 스파크(spark) 등의 다른 에너지를 방출시키는 장치가 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 가열 엘리먼트(22)는, 와이어(10)가 가열되어 부드러워지게 하기 위해 와이어(10)의 팁을 융해(melting)시키는 전압 형태(voltage form)보다 낮을 수 있는 고전압이 적용된다.
예시적 실시형태에서, 가열 엘리먼트(22)는 도 5b에 도시된 바와 같이 매우 국부적인 영역(highly localized region) 내의 와이어(10)를 가열하고 이에 따라 와이어(10)의 일부가 부드러워지고, 약해지고, 가능하다면 약간 변형되지만 완전히 융해시키거나 절단될 필요는 없다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 모세관(18)이 상방으로 이동함에 따라 와이어(10)는 가열 엘리먼트(22)에 의해 약해진 스팟(spot)에서 분리된다. 도시된 실시형태에서는 가열 엘리먼트(22)가 전체 프로세스 중에 와이어(10)에 가장 가까이에 남겨지거나 와이어(10)와 접촉하는 것으로 도시되어 있지만, 전기 커넥터(4)로부터 모세관(18)이 이동하기 전에 가열 엘리먼트는 와이어(10)로부터 제거될 수 있다.
도 6a 내지 6e는 또 다른 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태에서, 와이어(10)는 스프링 블레이드(24)를 통해 와이어(10)를 강제하는 모세관(18)의 동작에 의해 셀프 커팅(self-cutting)되고, 이어서 스프링 블레이드(24)의 클램프 백 아웃(clamp back out)에 의해 와이어(10)를 끌어당긴다. 도 6a는 스프링 블레이드(24)를 향하여 이동하는 모세관(18)을 나타낸다. 또한, 모세관(18)을 둘러싸는 튜브(26)가 도 6a에 도시되어 있다. 세라믹 튜브가 될 수 있는 튜브(26)는 예컨대 비활성 기체[질소(N2) 등], 리덕션 가스(reduction gas)[수소(H2) 등], 및/또는 다른 가스들의 통과를 허용한다. 결국, 와이어(10)의 팁에 볼(ball)이 형성(도 9b 및 9c 참조)되는 스파킹 스텝(sparking step) 중에 와이어(10) 상에 상기 가스가 블로잉(blowing)된다.
도 6b는 스프링 블레이드(24) 내에 와이어(10)를 강제하는 모세관(18)을 나타낸다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 모세관(18)은 하방으로 더 이동하고, 이로 인해 스프링 블레이드(24)가 오픈된다. 스프링 블레이드(24)의 반대편 블레이드가 분리되어 와이어(10)와 아마도 모세관(18)의 팁의 통과를 허용한다. 이어서, 스터드 범프(2)(도 1)를 형성하기 위한 본딩 이후에, 모세관(18)이 상방으로 이동함에 따라 스프링 블레이드(24)의 블레이드는 서로 폐쇄되어 와이어(10)를 절단하는 자리로 스냅핑(snapping)된다. 이것은 도 6d에 도시되어 있다. 도 6e는 와이어(10)가 커팅되는 것을 나타낸다. 스프링 블레이드(24)를 통해 와이어(10)를 통과시켜서 와이어(10)를 절단하는 프로세스는 반복될 수 있다. 그러나, 예시적 실시형태에서, 스프링 블레이드(24)를 통한 싱글 패스(single pass)는 도 1에 도시된 바와 같은 스터드 범프(2)로부터 충분하다.
도 7a 내지 8b는 사용될 수 있는 스프링 블레이드의 다른 형상을 나타낸다. 도 7a 내지 8b에 도시된 실시형태의 유익한 특징은 와이어(10)를 절단하기 위해 외부 액추에이터(external actuator)가 요구되지 않는 것이다. 스프링 블레이드(24)의 블레이드를 통과하는 와이어(10)의 동작에 의해 와이어(10)가 자동적으로 커팅되고, 이어서 블레이드 사이로부터 당겨져 빠지게 된다. 소망하는 테일 영역 높이(TH)(도 1 참조)는 스프링 블레이드(24)의 적절한 형상 및 위치에 의해 용이하게 얻어질 수 있다는 것을 당업자는 인식할 것이다. 또한, 도 8a 및 8b는 모세관(18)이 스프링 블레이드(24)의 개방을 강제하고, 이어서 와이어(10)가 셀프 커팅되는 것을 허용하도록 당기는 것을 나타낸다.
도 9a 내지 9f는 또 다른 실시형태를 나타낸다. 이들 실시형태는 커팅 디바이스(17)가 클램프(30) 내에 설치되는 것을 제외하면 도 3의 실시형태와 마찬가지이다. 클램프(30)는 모세관(18) 위에 배치될 수 있고, 모세관(18)의 상하 이동과 동기하여 상하 이동하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 도 9a에 도시된 바와 같이, 클램프(30)는 제1 콤포넌트 상에 설치된 커팅 디바이스(17)(예컨대, 블레이드)를 가진 와이어(10)의 반대 측면 상에 2개의 콤포넌트를 포함하고, 블레이드는 제2 콤포넌트를 대면(facing)한다. 커팅 디바이스(17)의 블레이드는 표면이 제2 콤포넌트를 다시 대면하는 제1 콤포넌트의 표면(30A)을 넘어서 더 도출된다.
도 9a를 참조하면, 클램프(30)와 모세관(18)이 하방으로 이동할 때 와이어(10)가 모세관(18)을 따라 하방으로 이동하도록 하기 위해 클램프(30)는 와이어(10)를 클램핑한다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 클램프(30)의 클램핑은 예컨대 스터드 범프의 이전 본딩 이후에 발생할 수 있다. 따라서, 커팅 디바이스(17)는 클램프(30)가 와이어(10)에 대하여 클램핑을 할 때 와이어(10) 내에 노치를 형성한다. 이어서, 도 9b에서, 도 9c에 도시된 바와 같은 와이어(10)의 팁에 볼(2')이 형성되도록 하기 위해 와이어(10)의 팁에 스파크가 생성된다. 스파크는 고전압을 전달하는 EFO(Electrical Flame Off) 장치(34)에 의해 생성될 수 있다. 도 9d에서, 스터드 범프(2)를 형성하기 위해 전기 커넥터(4) 상에 볼(2')이 착지되도록 클램프(30)와 모세관(18)이 함께 하방으로 이동하여 본딩이 이루어진다. 이어서, 클램프(30)는 와이어(10)를 릴리징하고, 와이어(10) 내에 새롭게 형성된 노치(11)를 남긴다. 이어서, 모세관(18)은 와이어(10)를 위로 당기지 않고 상방으로 이동할 수 있다. 도 9e에 도시된 바와 같이, 모세관(18)이 소망하는 위치를 향해 상방으로 이동한 후에, 클램프(30)는 와이어(10)에 대하여 다시 클램핑하고, 프로세스는 도 9a로 더 진행되고, 다음 본딩 프로세스가 이루어질 수 있다.
키가 큰 테일(8)을 가진 스터드 범프(2)(도 1)는 솔더 본딩(solder bonding)을 위해 사용될 수 있고, 솔더 영역은 테일(8)을 둘러싸고 형성될 수 있다. 따라서, 키가 큰 테일(8)은 비교적 키가 크지만 두껍지 않은 솔더 영역을 위한 지지체(support)로서 사용된다. 따라서, 솔더 영역의 사이즈가 감소되고, 스터드 범프(2)에 기초하여 형성되는 솔더 기반 커넥터의 밀도가 증가될 수 있다.
실시형태에 의하면, 장치(apparatus)는 와이어를 공급하도록 구성된 스풀, 와이어 내에 노치를 형성하도록 구성된 커팅 디바이스, 및 와이어를 본딩하고 스터드 범프를 형성하도록 구성된 모세관을 포함한다. 상기 장치는 노치에서 와이어를 브레이킹하도록 구성된다.
다른 실시형태에 의하면, 장치(apparatus)는 와이어를 공급하도록 구성된 스풀, 및 와이어를 본딩하고 스터드 범프를 형성하도록 구성된 모세관을 포함한다. 상기 장치는 스풀과 모세관 사이에 클램프를 더 포함하고, 클램프는 모세관의 상하 이동과 동기하여 상하 이동하도록 구성된다. 커팅 디바이스는 클램프에 부착되고, 커팅 디바이스는 클램프에 의해 와이어를 클램핑하는 것에 응답하여 와이어 내에 노치를 형성하도록 구성된다.
또 다른 실시형태에 의하면, 방법은 와이어 내에 노치를 형성하는 스텝, 전기 커넥터에 와이어를 본딩하고, 전기 커넥터 상에 스터드 범프를 형성하는 스텝, 및 와이어를 브레이킹(breaking)하기 위해 노치에서 스터드 범프로부터 와이어를 당기는 스텝을 포함한다.
본 발명과 그 장점을 상세히 설명했지만, 청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 다양한 수정, 대체, 및 개조가 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 출원의 범위는 명세서에 개시된 프로세스, 머신, 제조, 상황의 조합, 수단, 방법 및 스텝의 특정 실시형태에 한정되는 것을 의도하지 않는다. 통상의 기술자는, 여기에 개시된 대응 실시형태가 본 발명에 따라 사용될 수 있음에 따라 실질적으로 동일 기능을 수행하거나 실질적으로 동일 결과를 달성하는 기존의 또는 나중에 개발될 프로세스, 머신, 제조, 상황의 조합, 수단, 방법, 또는 스텝을 본 발명으로부터 용이하게 인식할 것이다. 따라서, 청구범위는 이러한 프로세스, 머신, 제조, 상황의 조합, 수단, 방법, 또는 스텝 등이 그 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 또한, 각 청구항은 개별 실시형태를 구성하고, 여러 청구항 및 실시형태의 조합은 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (10)

  1. 스터드 범프 형성을 위한 장치에 있어서,
    와이어를 공급하도록 구성된 스풀(spool);
    상기 와이어 내에 노치(notch)를 형성하도록 구성된 커팅 디바이스(cutting device); 및
    스터드 범프(stud bump)를 형성하기 위해 상기 와이어를 본딩하도록 구성된 모세관(capillary);
    을 포함하고,
    상기 모세관은 상기 스터드 범프에 부착된 테일 영역을 갖고 상기 노치에서 브레이킹(breaking)하기 위해 상기 스터드 범프에 대하여 상향으로 상기 와이어를 당기도록(pull) 구성되는, 스터드 범프 형성을 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커팅 디바이스는 상기 스풀과 상기 모세관 사이에 배치되는 것인, 스터드 범프 형성을 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커팅 디바이스는 상기 모세관과 상기 와이어의 팁 사이에 배치되고, 상기 모세관과 상기 와이어의 팁 사이에 상기 노치를 형성하도록 구성되는 것인, 스터드 범프 형성을 위한 장치.
  4. 스터드 범프 형성을 위한 장치에 있어서,
    와이어를 공급하도록 구성된 스풀;
    스터드 범프를 형성하기 위해 상기 와이어를 본딩하도록 구성된 모세관;
    상기 스풀과 상기 모세관 사이에 배치되고, 상기 모세관의 상하 이동과 동기하여(in sync) 상하 이동하도록 구성된 클램프(clamp); 및
    상기 클램프에 부착되는 커팅 디바이스
    를 포함하고,
    상기 커팅 디바이스는 상기 클램프가 상기 와이어에 대해 클램핑(clamping)하는 것에 응답하여 상기 와이어 내에 노치를 형성하도록 구성되고,
    상기 모세관은 상기 노치에서 상기 와이어를 브레이킹(breaking)하기 위해 상기 스터드 범프에 대하여 상향으로 상기 와이어를 당기도록(pull) 구성되는 것인, 스터드 범프 형성을 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커팅 디바이스는, 상기 노치의 대향하는 측면들 상의 상기 와이어의 부분들이 접속된 상태로, 상기 와이어를 브레이킹하지 않고 상기 와이어 내에 상기 노치를 형성하도록 구성되는 것인, 스터드 범프 형성을 위한 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 모세관은 본딩 프로세스에서 전기 커넥터 상에 상기 와이어의 팁의 볼을 본딩하도록 구성되고, 상기 본딩된 볼은 상기 스터드 범프를 형성하는 것인, 스터드 범프 형성을 위한 장치.
  7. 스터드 범프를 형성하기 위한 방법에 있어서,
    와이어 내에 노치를 형성하는 단계;
    전기 커넥터에 상기 와이어를 본딩하고, 상기 전기 커넥터 상에 스터드 범프를 형성하는 단계; 및
    상기 노치에서 상기 스터드 범프로부터 상기 와이어를 브레이킹하기 위해 상기 스터드 범프에 대하여 상향으로 상기 와이어를 당기는 단계;
    를 포함하는, 스터드 범프를 형성하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    스풀로부터 상기 와이어를 공급하는 단계를 더 포함하고,
    상기 와이어 내에 노치를 형성하는 단계는 상기 스풀 외부로 상기 와이어가 공급된 후에 수행되는 것인, 스터드 범프를 형성하기 위한 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    스플로부터 상기 와이어를 공급하는 단계를 더 포함하고,
    상기 와이어 내에 노치를 형성하는 단계는 상기 스풀 외부로 상기 와이어가 공급되기 전에 수행되는 것인, 스터드 범프를 형성하기 위한 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 노치는 스프링 블레이드(spring blade)를 사용하여 형성되고,
    상기 노치를 형성하는 단계는,
    상기 스프링 블레이드를 개방하기 위해 상기 스프링 블레이드의 블레이드들에 대하여 모세관을 푸싱(pushing)하는 단계로서, 상기 와이어는 상기 스프링 블레이드의 블레이드들과 상기 모세관을 통과하는 것인, 상기 푸싱 단계; 및
    본딩 단계 후에, 상기 스프링 블레이드 - 상기 스프링 블레이드의 블레이드들은 상기 와이어 내에 노치를 형성하기 위해 서로에 대하여 이동함 - 를 스냅 백(snap back)할 수 있도록 상기 모세관을 뒤로 당기는(pull back) 단계;
    를 포함하는, 스터드 범프를 형성하기 위한 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9021682B2 (en) * 2011-12-29 2015-05-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus for stud bump formation
US8540136B1 (en) * 2012-09-06 2013-09-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methods for stud bump formation and apparatus for performing the same
US9209147B1 (en) 2014-07-17 2015-12-08 Freescale Semiconductor, Inc. Method of forming pillar bump
CN105895543B (zh) * 2014-12-01 2019-09-13 恩智浦美国有限公司 接合引线进给系统及其方法
DE102015100149A1 (de) * 2015-01-08 2016-07-14 Raimund Huber Elektrisches Funktionsbauteil mit Kontaktstift und Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Funktionsbauteils
US10854476B2 (en) * 2018-08-06 2020-12-01 Sj Semiconductor (Jiangyin) Corporation Semiconductor vertical wire bonding structure and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4572421A (en) * 1983-09-19 1986-02-25 Storage Technology Partners Apparatus for feeding wire to a wire bonding mechanism
KR19980043251A (ko) * 1996-12-02 1998-09-05 김광호 반도체 칩 패키지용 와이어 본딩 장치
JP2001053097A (ja) 1999-08-10 2001-02-23 Matsushita Electric Works Ltd スタッドバンプ形成方法
KR20070082017A (ko) * 2006-02-14 2007-08-20 가부시키가이샤 신가와 스터드 범프의 형성방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE758875A (fr) * 1969-11-14 1971-05-12 Amp Inc Appareil de defilement intermittent de troncons determines d'unfil
US4628600A (en) * 1985-01-23 1986-12-16 Amp Incorporated Method and apparatus for producing electrical harnesses having multi-contact connectors and discrete wires
US5189507A (en) * 1986-12-17 1993-02-23 Raychem Corporation Interconnection of electronic components
US4950866A (en) * 1987-12-08 1990-08-21 Hitachi, Ltd. Method and apparatus of bonding insulated and coated wire
JPH01225340A (ja) * 1988-03-04 1989-09-08 Nec Corp 半導体金属突起電極の製造方法
US5172851A (en) * 1990-09-20 1992-12-22 Matsushita Electronics Corporation Method of forming a bump electrode and manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device
US6295729B1 (en) * 1992-10-19 2001-10-02 International Business Machines Corporation Angled flying lead wire bonding process
US6835898B2 (en) * 1993-11-16 2004-12-28 Formfactor, Inc. Electrical contact structures formed by configuring a flexible wire to have a springable shape and overcoating the wire with at least one layer of a resilient conductive material, methods of mounting the contact structures to electronic components, and applications for employing the contact structures
KR20000025944A (ko) 1998-10-16 2000-05-06 옥치담 영상가요반주시스템의선곡장치및방법
JP3513444B2 (ja) * 1999-10-20 2004-03-31 株式会社新川 ピン状ワイヤ等の形成方法
JP3566156B2 (ja) * 1999-12-02 2004-09-15 株式会社新川 ピン状ワイヤ等の形成方法
US7227095B2 (en) * 2003-08-06 2007-06-05 Micron Technology, Inc. Wire bonders and methods of wire-bonding
JP2007517893A (ja) 2004-01-10 2007-07-05 バイオリピッド インコーポレイテッド 脂質組成物及び該脂質組成物の使用方法
US8522431B2 (en) 2008-01-09 2013-09-03 Féines Amatech Teoranta Mounting and connecting an antenna wire in a transponder
US9021682B2 (en) * 2011-12-29 2015-05-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus for stud bump formation
US8540136B1 (en) * 2012-09-06 2013-09-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methods for stud bump formation and apparatus for performing the same
US9209147B1 (en) * 2014-07-17 2015-12-08 Freescale Semiconductor, Inc. Method of forming pillar bump

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4572421A (en) * 1983-09-19 1986-02-25 Storage Technology Partners Apparatus for feeding wire to a wire bonding mechanism
KR19980043251A (ko) * 1996-12-02 1998-09-05 김광호 반도체 칩 패키지용 와이어 본딩 장치
JP2001053097A (ja) 1999-08-10 2001-02-23 Matsushita Electric Works Ltd スタッドバンプ形成方法
KR20070082017A (ko) * 2006-02-14 2007-08-20 가부시키가이샤 신가와 스터드 범프의 형성방법

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