KR101562746B1 - 와이어 본더의 윈도우 클램프 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법 - Google Patents

와이어 본더의 윈도우 클램프 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 와이어 본더의 윈도우 클램프 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프는 와이어 본더의 본딩부에 고정되며, 서로 대면하도록 이격 배치되는 2개의 지지대와; 상기 지지대에 각각 가로방향으로 이동가능하도록 삽입되는 2개의 'ㄷ'자형의 이동바와; 상기 이동바에 각각 세로방향으로 이동가능하도록 삽입되며, 가로방향으로 확장 가능하도록 확장바를 구비하여 윈도우를 정의하는 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

와이어 본더의 윈도우 클램프 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법{WINDOWER CLAMP FOR WIRE BONDER AND METHOD FOR WIRE BONDING USING THEREOF}
본 발명은 반도체 칩 패키지 조립 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 와이어 본딩 공정에 사용되는 와이어 본더(wire bonder)의 윈도우 클램프(window clamp) 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 칩 패키지 조립 공정은 집적회로가 형성되어 있는 웨이퍼를 각각의 반도체 칩으로 분리하는 웨이퍼 소잉(wafer sawing) 공정, 각 반도체 칩을 리드 프레임에 소정의 접착 수단을 사용하여 실장하는 다이 실장(die attach) 공정, 반도체 칩의 본딩 패드와 리드 프레임의 리드를 도전성 금속세선을 사용하여 전기적으로 연결하는 와이어 본딩(wire bonding) 공정, 리드 프레임의 필요없는 부분들을 절단하여 제거하고 외부 접속 단자를 실장 형태에 적합하도록 굴곡하는 트림/포오밍(trim/forming) 공정, 반도체 칩의 전기적 기능을 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 에폭시계 성형 수지를 이용하여 봉지하는 몰딩(molding) 공정, 성형이 완료된 반도체 칩 패키지를 전기적 기능을 여러 가지 측면에서 검증하는 테스트(test) 공정, 및 패키지 제품의 정보를 패키지 외관에 표시하는 마아킹(marking) 공정 등을 포함하고 있으며, 이 밖에도 부수적으로 여러 가지 공정을 포함하고 있다.
이와 같은 반도체 칩 패키지 조립 공정 중 와이어 본딩 공정은 반도체 칩으로부터의 전기적 신호들이 외부 접속 단자를 통하여 흐를 수 있도록 하기 위하여 반도체 칩의 본딩패드와 그에 대응되는 리드의 내측 말단을 연결하는 중요한 공정이다. 이에 사용되는 도전성 금속세선은 매우 얇기 때문에 공정을 진행하기 위한 설비들은 매우 정밀함을 요하게 된다. 더욱이, 반도체 칩 패키지 기술이 경박 단소화와 고집적화로 진행되는 추세이기 때문에 와이어 본딩에 이용되는 설비의 중요성은 한층 더해가고 있다. 이러한 추세에 있어서, 와이어 본딩 공정에 사용되고 있는 와이어 본더는 보다 안정적이고 정확한 동작의 진행을 위하여 많은 개선이 필요하다.
통상적인 와이어 본더는 리드 프레임이 탑재되는 히터블록(heater block)과 히터블록에 탑재된 리드 프레임을 고정시키는 윈도우 클램프 및 도전성 금속세선으로 리드 프레임의 리드와 반도체 칩의 본딩패드를 전기적 방전 효과를 이용하여 연결시키는 수단인 캐필러리(capillary) 등 여러 구성 요소들을 포함하고 있다. 그 중에서 윈도우 클램프는 와이어 본딩 공정의 진행중에 캐필러리가 동작되는 동안 리드 프레임을 고정시키는 역할을 하는 것으로 그 일 실시예를 소개하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 리드 프레임(10)은 다이패드(12)의 상면에 반도체 칩(5)이 실장되고, 이 다이패드(12)는 타이바(13)에 의해 지지되고 있는 상태이다. 이러한 리드 프레임(10)이 히터블록에 탑재된 상태에서 와이어 본딩을 진행하게 된다. 윈도우 클램프(20)는 와이어 본딩이 진행될 때 히터블록에 탑재된 리드 프레임(10)을 상부에서 하부로 가압하여 고정시키게 된다. 이때, 윈도우 클램프(20)는 와이어 본딩이 될 부분인 반도체 칩(5)의 본딩패드(6)와 리드(11)의 내측 말단을 노출시킨 상태에서 다른 부분들을 히터블록 쪽으로 가압하여 고정시킬 수 있도록 중앙부에 윈도우(window)가 형성되어 있는 형태이다. 윈도우 클램프(20)는 클램프 몸체(30)에 고정 나사(33)로 고정된다. 그리고, 리드 프레임(10)이 들뜨지 않도록 정확하게 조정 나사(35)로 조정하여 히터블록과 수평을 맞출 수 있도록 되어 있다.
그러나 전술한 종래의 윈도우 클램프는 윈도우의 크기가 고정되어 있어 반도체 패키지 조립공정에서 기본 프레임에 탑재된 반도체 칩의 크기가 변할 때마다 이에 적합한 크기의 윈도우 클램프를 교체하여 와이어 본딩을 수행하여야 한다. 이에 따라 반도체 패키지 조립공정에서는 여러 크기의 윈도우 클램프를 보유해야 하고, 반도체 칩의 크기가 다른 기본 프레임을 와이어 본딩할 때마다 이를 교체해야 하는 문제점이 있다.
공개특허공보 10-1998-075420(1998.11.16.)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술에서의 제한 및 단점에 의해 야기되는 하나 이상의 문제점을 실질적으로 제거할 수 있는 와이어 본더의 윈도우 클램프 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 보다 구체적인 다른 목적은, 윈도우의 크기를 상하 또는 좌우 또는 상하좌우로 가변할 수 있는 와이어 본더의 윈도우 클램프 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프는 와이어 본더의 본딩부에 고정되며, 서로 대면하도록 이격 배치되는 2개의 지지대와; 상기 지지대에 각각 가로방향으로 이동가능하도록 삽입되는 2개의 'ㄷ'자형의 이동바와; 상기 이동바에 각각 세로방향으로 이동가능하도록 삽입되며, 가로방향으로 확장 가능하도록 확장바를 구비하여 윈도우를 정의하는 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프는 상기 이동바가 상기 지지대에 삽입될 수 있도록 상기 이동바에 구비되는 이동바 가이드 홈과; 상기 이동바를 고정하기 위해 상기 지지대에 구비되는 이동바 고정부와; 상기 몸체가 상기 이동바에 삽입될 수 있도록 상기 몸체에 구비되는 몸체 가이드 홈과; 상기 몸체를 고정하기 위해 상기 이동바에 구비되는 몸체 고정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프에서 상기 지지대, 상기 이동바, 상기 몸체는 금속재질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프에서, 상기 이동바 고정부, 상기 몸체 고정부 중 어느 하나는 조임 나사로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프에서, 상기 지지대에 삽입되어 이동하는 상기 이동바의 길이는 상기 확장바의 확장 길이와 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프에서, 상기 윈도우의 크기는 상기 지지대에 삽입되는 이동바의 길이에 비례하고, 상기 이동바에 삽입되는 상기 몸체의 길이에 반비례할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프를 이용한 와이어 본딩 방법은 반도체 칩이 탑재된 인쇄회로기판을 와이어 본더로 로딩하는 단계와; 상기 반도체 칩의 와이어 본딩 영역에 상응하도록 청구항 제 1 항에 따른 윈도우 클램프의 폭을 조절하는 단계; 및 상기 반도체 칩의 접속패드와 상기 인쇄회로기판의 접속부위를 본딩와이어로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프를 이용한 와이어 본딩 방법에서, 상기 이동바를 상기 지지대에 최소한으로 삽입하고, 상기 몸체를 상기 이동바에 최대한으로 삽입하여 상기 윈도우의 크기를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프를 이용한 와이어 본딩 방법에서, 상기 이동바를 상기 지지대에 최대한으로 삽입하고, 상기 몸체를 상기 이동바에 최소한으로 삽입하여 상기 윈도우의 크기를 최대화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프에 의하면, 윈도우 클램프를 가로방향 또는 세로방향으로 이동시켜 윈도우의 크기를 가변할 수 있다. 따라서, 크기가 다른 윈도우 클램프를 보유하지 않아도 되고, 기본 프레임에 탑재된 반도체 칩의 크기가 변할 때마다 새로운 윈도우 클램프를 교체하지 않고도 윈도우의 크기를 상응한 크기로 조절할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 윈도우 클램프의 결합상태를 나타낸 도면으로, 윈도우의 크기가 최소로 고정된 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 윈도우 클램프의 결합상태를 나타낸 도면으로, 윈도우의 크기가 가로방향으로 최대로 신장된 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 윈도우 클램프의 결합상태를 나타낸 도면으로, 윈도우의 크기가 세로방향으로 최대로 신장된 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 윈도우 클램프의 결합상태를 나타낸 도면으로, 윈도우의 크기가 가로방향 및 세로방향으로 최대로 신장된 상태를 나타낸 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 또한, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프의 분해도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프는 와이어 본더의 본딩부에 고정되는 지지대(110A, 110B)와, 상기 지지대(110A, 110B)에 가로방향으로 이동 가능하도록 삽입되는 이동바(120A, 120B)와, 상기 이동바(120A, 120B)에 세로방향으로 이동 가능하도록 삽입되는 몸체(130A, 130A', 130B, 130B')를 포함한다.
상기 지지대(110A, 110B)는 서로 마주보는 2개의 판으로 구성되며, 이동바(120A, 120B)가 삽입되었을 때 고정시키기 위한 이동바 고정부(111)를 포함한다.
상기 이동바(120A, 120B)는 'ㄷ'자 형으로 각각의 지지대(110A, 110B) 상단부와 하단부에 삽입되며, 이동바 가이드홈(121)과 몸체 고정부(122)를 포함한다. 몸체 고정부(122)는 몸체(130A, 130A', 130B, 130B')가 이동바(120A, 120B)에 삽입되었을 때 고정시키기 위한 것이다.
상기 몸체(130A, 130A', 130B, 130B')는 'ㄱ'자 형으로 각각의 이동바(120A, 120B) 상부 및 하부에 하나씩 세로방향으로 이동 가능하도록 삽입되며, 몸체 가이드 홈(131)과, 확장바 삽입홈(132)과, 확장바 고정부(133) 및 확장바(135)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 클램프의 결합상태를 나타낸 것으로, 윈도우의 크기가 최소로 고정된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 윈도우 클램프의 몸체(130A, 130A', 130B, 130B')가 도면의 화살표와 같이 이동바(120A, 120B)에 완전히 삽입되고, 확장바(150)에 의해 확장되지 않아 사각형태의 윈도우(W)의 크기가 최소로 된 예를 나타낸다. 이때, 이동바는 이동바 가이드홈(121)의 왼쪽 단부가 이동바 고정부(111)에 의해 고정되어 있다. 이러한 구조는 인쇄회로기판이나 반도체 칩의 크기가 가장 작은 기본프레임을 와이어 본딩 할 때 적합한 구조이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 윈도우 클램프의 결합상태를 나타낸 도면으로, 윈도우의 크기가 가로방향으로 최대로 신장된 상태를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 윈도우 클램프의 몸체(130A, 130A', 130B, 130B')가 도면의 화살표와 같이 이동바(120A, 120B)에 완전히 삽입되고, 확장바(150)에 의해 최대로 확장되어 사각형태의 윈도우(W)의 세로방향 크기가 최소이고, 가로방향 크기가 최대로 된 예를 나타낸다. 이때, 이동바(120A, 120B)는 지지대(110A, 110B) 상단부와 하단부에 완전히 삽입되어 이동바 가이드홈(121)의 오른쪽 단부가 이동바 고정부에 의해 고정되어 있다. 이러한 구조는 인쇄회로기판이나 반도체 칩의 크기가 가장 작은 기본프레임을 와이어 본딩 할 때 적합한 구조이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 윈도우 클램프의 결합상태를 나타낸 도면으로, 윈도우의 크기가 세로방향으로 최대로 신장된 상태를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 윈도우 클램프의 몸체(130A, 130A', 130B, 130B')가 도면의 화살표와 같이 이동바(120A, 120B)에 조금 삽입되어 몸체 가이드홈(131)의 아래쪽 단부가 몸제 고정부(122)에 의해 고정되고, 확장바(150)에 의해 확장되지 않아 사각형태의 윈도우(W)의 세로방향 크기가 최대이고, 가로방향 크기가 최소로 된 예를 나타낸다. 이때, 이동바(120A, 120B)는 지지대(110A, 110B) 상단부와 하단부에 완전히 삽입되어 이동바 가이드홈(121)의 오른쪽 단부가 이동바 고정부에 의해 고정되어 있다. 이때, 이동바는 이동바 가이드홈(121)의 왼쪽 단부가 이동바 고정부(111)에 의해 고정되어 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 윈도우 클램프의 결합상태를 나타낸 도면으로, 윈도우의 크기가 가로방향 및 세로방향으로 최대로 신장된 상태를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 윈도우 클램프의 몸체(130A, 130A', 130B, 130B')가 도면의 화살표와 같이 이동바(120A, 120B)에 조금 삽입되어 몸체 가이드홈(131)의 아래쪽 단부가 몸제 고정부(122)에 의해 고정되고, 확장바(150)에 의해 최대로 확장되어 사각형태의 윈도우(W)의 세로방향 및 가로방향 크기가 최대로 된 예를 나타낸다. 이때, 이동바(120A, 120B)는 지지대(110A, 110B) 상단부와 하단부에 완전히 삽입되어 이동바 가이드홈(121)의 오른쪽 단부가 이동바 고정부에 의해 고정되어 있다. 이러한 구조는 인쇄회로기판이나 반도체 칩의 크기가 가장 큰 구조의 와이어 본딩 시 적합하다.
전술한 실시예에서 윈도우 클램프의 세로방향 길이를 조절하는 방법은, 윈도우 클램프의 이동바에 삽입된 몸체의 고정을 해제하고, 몸체를 상하로 이동시켜 길이를 조절하고 이동바에 있는 고정부를 통해 다시 몸체를 고정하여 윈도우 클램프 몸체를 고정할 수 있다.
또한, 윈도우 클램프의 가로방향 길이를 조절하는 방법은, 먼저 확장바 삽입홈에 삽입된 확장바의 고정을 해제하고, 몸체를 좌우로 이동시켜 길이를 조절하고 몸체에 있는 확장바 고정부를 통해 다시 확장바를 고정한 다음 지지대에 고정된 이동바의 고정을 해제하고, 이동바를 좌우로 이동시켜 길이를 조절하고 지지대에 있는 고정부를 통해 다시 확장바를 고정하여 윈도우 클램프의 가로방향 길이를 조절할 수 있다.
여기서, 상기 지지대에 삽입되어 이동하는 상기 이동바의 길이는 상기 확장바의 확장 길이와 동일하다.
또한, 상기 윈도우의 크기는 상기 지지대에 삽입되는 이동바의 길이에 비례하고, 상기 이동바에 삽입되는 상기 몸체의 길이에 반비례한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면 윈도우 클램프를 가로방향 또는 세로방향으로 이동시켜 윈도우의 크기를 가변할 수 있다. 따라서, 크기가 다른 윈도우 클램프를 보유하지 않아도 되고, 기본 프레임에 탑재된 반도체 칩의 크기가 변할 때마다 새로운 윈도우 클램프를 교체하지 않고도 윈도우의 크기를 상응한 크기로 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 윈도우 클램프 110A, 110B : 지지대
111 : 이동바 고정부 120A, 120B : 이동바
121 : 이동바 가이드 홈 122 : 몸체 고정부
130A, 130B : 몸체 131 : 몸체 가이드 홈
132 : 확장바 삽입홈 133 : 확장바 고정부
135 : 확장바

Claims (10)

  1. 와이어 본더의 본딩부에 고정되며, 서로 대면하도록 이격 배치되는 2개의 지지대와;
    상기 지지대에 각각 가로방향으로 이동가능하도록 삽입되는 2개의 'ㄷ'자형의 이동바와;
    상기 이동바에 각각 세로방향으로 이동가능하도록 삽입되며, 가로방향으로 확장 가능하도록 확장바를 구비하여 윈도우를 정의하는 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본더의 윈도우 클램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동바가 상기 지지대에 삽입될 수 있도록 상기 이동바에 구비되는 이동바 가이드 홈과;
    상기 이동바를 고정하기 위해 상기 지지대에 구비되는 이동바 고정부와;
    상기 몸체가 상기 이동바에 삽입될 수 있도록 상기 몸체에 구비되는 몸체 가이드 홈과;
    상기 몸체를 고정하기 위해 상기 이동바에 구비되는 몸체 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본더의 윈도우 클램프.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 지지대, 상기 이동바, 상기 몸체는 금속재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 본더의 윈도우 클램프.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 이동바 고정부, 상기 몸체 고정부 중 어느 하나는 조임 나사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 본더의 윈도우 클램프.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 지지대에 삽입되어 이동하는 상기 이동바의 길이는 상기 확장바의 확장 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 와이어 본더의 윈도우 클램프.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 윈도우의 크기는
    상기 지지대에 삽입되는 이동바의 길이에 비례하고,
    상기 이동바에 삽입되는 상기 몸체의 길이에 반비례하는 것을 특징으로 하는 와이어 본더의 윈도우 클램프.
  7. 청구항 제 1 항에 따른 와이어 본더의 윈도우 클램프를 이용한 와이어 본딩 방법.
  8. 반도체 칩이 탑재된 인쇄회로기판을 와이어 본더로 로딩하는 단계와;
    상기 반도체 칩의 와이어 본딩 영역에 상응하도록 청구항 제 1 항에 따른 윈도우 클램프의 폭을 조절하는 단계; 및
    상기 반도체 칩의 접속패드와 상기 인쇄회로기판의 접속부위를 본딩와이어로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본더의 윈도우 클램프를 이용한 와이어 본딩 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이동바를 상기 지지대에 최소한으로 삽입하고,
    상기 몸체를 상기 이동바에 최대한으로 삽입하여 상기 윈도우의 크기를 최소화하는 것을 특징으로 하는 와이어 본더의 윈도우 클램프를 이용한 와이어 본딩 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 이동바를 상기 지지대에 최대한으로 삽입하고,
    상기 몸체를 상기 이동바에 최소한으로 삽입하여 상기 윈도우의 크기를 최대화하는 것을 특징으로 하는 와이어 본더의 윈도우 클램프를 이용한 와이어 본딩 방법.
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