KR101620351B1 - 회로소자의 와이어 본딩 방법 - Google Patents

회로소자의 와이어 본딩 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101620351B1
KR101620351B1 KR1020120009206A KR20120009206A KR101620351B1 KR 101620351 B1 KR101620351 B1 KR 101620351B1 KR 1020120009206 A KR1020120009206 A KR 1020120009206A KR 20120009206 A KR20120009206 A KR 20120009206A KR 101620351 B1 KR101620351 B1 KR 101620351B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air ball
capillary
lead frame
wire bonding
wire
Prior art date
Application number
KR1020120009206A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130087934A (ko
Inventor
이준길
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020120009206A priority Critical patent/KR101620351B1/ko
Priority to DE102012112957A priority patent/DE102012112957A1/de
Priority to US13/754,035 priority patent/US8893953B2/en
Priority to CN201310036802.3A priority patent/CN103227120B/zh
Publication of KR20130087934A publication Critical patent/KR20130087934A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101620351B1 publication Critical patent/KR101620351B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/002—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating specially adapted for particular articles or work
    • B23K20/004—Wire welding
    • B23K20/005—Capillary welding
    • B23K20/007—Ball bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45139—Silver (Ag) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48257—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4899—Auxiliary members for wire connectors, e.g. flow-barriers, reinforcing structures, spacers, alignment aids
    • H01L2224/48996—Auxiliary members for wire connectors, e.g. flow-barriers, reinforcing structures, spacers, alignment aids being formed on an item to be connected not being a semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/48997—Reinforcing structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/49105—Connecting at different heights
    • H01L2224/49109—Connecting at different heights outside the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8503—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector
    • H01L2224/85035—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball"
    • H01L2224/85045—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball" using a corona discharge, e.g. electronic flame off [EFO]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/85051—Forming additional members, e.g. for "wedge-on-ball", "ball-on-wedge", "ball-on-ball" connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8512—Aligning
    • H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518—Translational movements
    • H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/859—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector involving monitoring, e.g. feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85986—Specific sequence of steps, e.g. repetition of manufacturing steps, time sequence
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1203—Rectifying Diode
    • H01L2924/12036—PN diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12042—LASER
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12044—OLED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

개시된 와이어 본딩 방법은, 리드 프레임 상에 탑재된 회로소자의 와이어 본딩 방법으로서, 캐필러리의 가동이 정지된 경우 정지 시간을 카운트하고, 이 정지 시간이 기준 시간을 초과하는 경우에 캐필러리의 단부에 형성된 오염된 프리에어볼을 제거한 후에 와이어 본딩 공정을 재시작한다.

Description

회로소자의 와이어 본딩 방법{Wire bonding method of electric element}
본 발명은 회로소자의 와이어 본딩 방법에 관한 것이다.
회로소자, 예를 들면, 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN접합을 통해 발광원을 구성함으로서 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다. 발광다이오드는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 빛의 지향성이 강하여 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 발광다이오드는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 패키징할 수 있어 여러가지 용도로 적용이 가능하다.
발광다이오드와 같은 회로소자는 금속제 리드 프레임 및 몰드 프레임에 실장되는 패키징 과정을 거쳐, 발광소자 패키지의 형태로 제조된다. 이 과정에서 회로소자의 전극패드와 리드 프레임은 와이어 본딩 공정에 의하여 전기적으로 연결된다.
본 발명은 본딩 와이어의 내구성을 확보할 수 있는 와이어 본딩 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 별명의 일 측면에 따른 와이어 본딩 방법은, 리드 프레임 상에 탑재된 회로소자의 와이어 본딩 방법으로서, 캐필러리의 가동이 정지된 경우 정지 시간을 카운트하는 단계; 상기 정지 시간이 기준 시간을 초과하는 경우에 상기 캐필러리의 단부에 형성된 오염된 프리에어볼을 제거하는 단계; 새로운 프리에어볼을 형성하고 와이어 본딩 공정을 재시작하는 단계;를 포함한다.
상기 오염된 프리에어볼을 제거하는 단계는, 상기 캐필러리를 상기 리드 프레임의 상기 회로 소자가 탑재된 영역 이외의 더미 영역으로 이동시켜, 상기 더미 영역에 상기 오염된 프리에어볼을 본딩하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 와이어 본딩 방법은, 상기 정지 시간이 상기 기준 시간을 초과하는 경우에, 상기 리드 프레임을 지지 블록에 고정시키는 고정유닛을 해제시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 상기 와이어 본딩 방법은, 상기 오염된 프리에어볼이 제거된 후에 상기 고정유닛을 구동하여 상기 리드 프레임을 상기 지지 블록에 고정시키는 단계;를 더 구비할 수 있다.
상기 기준 시간은 약 3분 정도일 수 있다.
본 별명의 일 측면에 따른 와이어 본딩 방법은, 리드 프레임 상에 탑재된 회로소자의 와이어 본딩 방법으로서, 에러에 의하여 와이어 본딩 장치의 가동이 정지된 경우 상기 리드 프레임을 지지 블록에 고정시키는 고정유닛을 해제시키는 단계; 정지 시간을 카운트하면서, 상기 에러가 해소될 때까지 대기하는 단계; 상기 에러가 해소된 때에 상기 정지 시간이 기준 시간을 초과하는 경우에는 상기 리드 프레임의 더미 영역에 더미 본딩을 수행하는 단계; 와이어 본딩 공정을 재시작하는 단계;를 포함한다.
상기 와이어 본딩 방법은, 상기 재시작하는 단계를 수행하기 전에 상기 고정유닛을 구동하여 상기 리드 프레임을 상기 지지 블록에 고정시키는 단계;를 더 구비할 수 있다.
상기 더미 본딩을 수행하는 단계는, 캐필러리의 단부에 프리에어볼이 형성된 상태에서 정지된 경우 상기 프리에어볼을 상기 더미 영역에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 더미 본딩을 수행하는 단계는, 캐필러리의 단부에 프리에어볼이 형성되지 않은 상태에서 정지된 경우 상기 캐필러리의 단부에 프리에어볼을 형성한 후에 상기 더미 영역에 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기준 시간은 약 3분 정도 일 수 있다.
상술한 본 발명의 와이어 본딩 방법에 따르면, 와이어 본딩 공정이 정지되어 대기하는 시간이 기준 시간을 경과한 경우에는 와이어 본딩 공정을 재시작하기 전에 대기 중에 노출된 프리에어볼 또는 테일을 제거함으로써 본딩 와이어의 접합력 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 실시예에 의하여 제조되는 발광소자 패키지의 일 예의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 실시예가 적용되는 와이어 본딩 장치의 일 예를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 실시예로서, 발광소자 칩의 전극 패드에 와이어를 접합하여 제1연결부를 형성하는 모습을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 실시예로서, 본딩 와이어의 형상을 구현하기 위하여 캐필러리를 상승시킨 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 실시예로서, 리드 프레임의 제1단자부에 와이어를 접합하여 제2연결부를 형성하는 모습을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 실시예로서, 제2연결부를 형성한 후에 와이어를 절단하는 모습을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 실시예로서, 접합력을 증가시키기 위하여 제2연결부에 볼 본딩을 추가하는 모습을 도시한 도면.
도 8은 이물질에 오염된 프리에어볼을 본딩한 경우에 프리에어볼과 전극 패드 사이에 이물질에 의한 계면이 형성된 모습을 도시한 도면.
도 9는 리드 프레임의 더미 영역을 보여주는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 실시예로서, 오염된 프리에어볼을 제거하기 위하여 리드 프레임의 더미 영역에 더미 본딩을 수행하는 모습을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본딩 방법이 적용되는 회로소자의 일 예로서, 발광소자 패키지가 도시되어 있다. 도 1을 보면, 발광소자 패키지(1)는 발광소자 칩(30)이 실장되는 공간인 캐비티(3)가 마련된 패키지 본체(2)를 포함할 수 있다.
발광소자 칩(30)은 발광다이오드 칩(Light emiiting diode chip)일 수 있다. 발광다이오드 칩은 발광다이오드 칩을 이루는 화합물반도체의 재질에 따라 청색, 녹색, 적색 등을 발광할 수 있다. 예를 들어, 청색 발광다이오드 칩은 GaN과 InGaN이 교번되어 형성된 복수의 양자 우물층 구조의 활성층을 가질 수 있으며, 이러한 활성층의 상하부에 AlXGaYNZ의 화합물반도체로 형성된 P형 클래드 층과 N형 클래드 층이 형성될 수 있다. 또한, 발광다이오드 칩은 색상이 없는 자외선을 발광할 수도 있다. 본 실시예는 발광소자 칩(30)이 발광다이오드 칩인 경우를 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광소자 칩(30)은 UV 광다이오드 칩, 레이저 다이오드 칩, 유기발광 다이오드 칩 등일 수 있다.
패키지 본체(2)는 도전성 리드 프레임(20)과 몰드 프레임(10)을 포함할 수 있다. 리드 프레임(20)은 발광소자 칩(30)이 탑재되는 탑재부(21)와, 발광소자 칩(30)과 전기적으로 연결되는 제1, 제2단자부(22)(23)를 포함할 수 있다. 리드 프레임(20)은 알루미늄, 구리와 같은 도전성 금속 판재를 프레스 가공, 식각 가공 등을 통해 제조될 수 있다. 후술하는 사출 성형 공정 이전에 리드 프레임(20) 상의 이물질을 제거하기 위한 세척 공정이 수행될 수 있다. 또, 리드 프레임(20)의 표면처리를 위한 도금 공정이 수행될 수 있다.
몰드 프레임(10)은 예를 들어 인써트 사출성형 등의 공정에 의하여 리드 프레임(20)에 결합될 수 있다. 몰드 프레임(10)은 예를 들어 전기 절연성 폴리머로 형성될 수 있다. 몰드 프레임(10)은 PPA(polyphthal amide), LCP(liquid crystal polymer) 등의 폴리머를 인써트 사출 성형 등의 공정에 의하여 리드 프레임(20)에 사출성형하여 형성될 수 있다. 몰드 프레임(10)은 탑재부(21), 제1, 제2단자부(22)(23)를 노출시킨 오목한 형태로 형성된다.
이에 의하여, 패키지 본체(2)에는 캐비티(3)가 형성된다. 탑재부(21)와 제1, 제2단자부(22)(23)는 캐비티(3)의 하부구조를 형성한다. 캐비티(3)의 내측면(11)은 발광소자 칩(30)으로부터 방출되는 광을 반사시켜 발광소자 패키지(1)로부터 출사시키는 반사면일 수 있다. 이를 위하여 내측면(11)에는 광반사율이 높은 물질, 예를 들어 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등이 코팅 또는 증착되거나, 상술한 물질로 된 판재가 접합될 수 있다. 내측면(11)의 적어도 일부는 리드 프레임(20)에 의하여 형성될 수도 있다.
리드 프레임(20)에 발광소자 칩(30)을 탑재하고 몰드 프레임(10)을 결합한 상태에서 발광소자 칩(30)의 캐소우드 전극 및 애노우드 전극과 제1, 제2단자부(22)(23)를 전기적으로 연결하기 위한 와이어 본딩 공정이 수행된다. 제1, 제2단자부(22)(23)는 각각 발광소자 칩(30)의 캐소우드(cathode) 전극과 애노우드(anode) 전극에 연결될 수 있다. 이를 위하여 발광소자 칩(30)에는 제1전극 패드(31)와 제2전극 패드(32)가 마련될 수 있다. 제1, 제2전극 패드(31)(32)는 각각 캐소우드(cathode) 전극과 애노우드(anode) 전극에 전기적으로 연결된다. 본딩 와이어(41)(42)를 이용하여 제1, 제2전극 패드(31)(32)와 제1, 제2단자부(22)(23)를 각각 연결할 수 있다. 제1, 제2단자부(22)(23)의 일부는 상부 프레임(10)의 외부로 노출되어 발광소자 칩(30)에 전류를 공급하기 위한 단자로서 기능한다.
이에 의하여, 발광소자 패키지(1)는 전체적으로 오목한 캐비티(3)의 저면에 발광소자 칩(30)이 배치된 형태가 되며, 패키지 본체(2)의 내측면(11)은 광을 반사시켜 패키지(1) 밖으로 출사시키기 위한 반사부로서 기능한다. 리드 프레임(20)의 탑재부(21) 및 제1, 제2단자부(22)(23)는 상부 프레임(10)의 하방으로 노출되어 열방출면으로서 기능할 수 있다.
와이어 본딩이 완료된 후에 발광소자 칩(30)과 본딩 와이어(41)(42)를 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 캐비티 내에 실리콘 등의 투광성 수지로 된 봉지층(50)이 형성될 수 있다. 봉지층(50)에는 발광소자 칩(30)으로부터 방출되는 광을 소망하는 색상의 광으로 변환하는 형광체가 포함될 수 있다. 형광체는 단일 종일 수 있으며, 소정 비율로 혼합된 복수의 종일 수도 있다.
도 2는 와이어 본딩을 위한 장치의 일 예의 개략적인 구성도이다. 도 2를 보면, 리드 프레임(20) 상에는 복수의 몰드 프레임(10)이 예를 들어 사출 성형에 의하여 결합되어, 복수의 패키지 본체(2)를 형성한다. 각각의 패키지 본체(2)의 캐비티(3) 내에는 발광소자 칩(30)이 탑재된다. 리드 프레임(20)은 이송유닛(110)에 의하여 이송된다. 이송유닛(110)에 의하여 패키지 본체(2)는 지지 블록(120)으로 이송된다. 지지 블록(120)에는 정렬된 리드 프레임(20)을 예열하기 위한 히터(121)가 마련될 수 있다. 히터(121)의 예열 온도는 예를 들어 약 170~200℃ 정도일 수 있다.
고정유닛(130)은 예를 들어 구동부(140)에 의하여 리드 프레임(20)을 지지 블록(120)에 고정시키는 고정 위치(도 2에 실선으로 도시된 위치)와, 리드 프레임(20)을 지지 블록(120)으로부터 해제시키는 해제위치(도 2에 점선으로 도시된 위치)로 이동될 수 있다. 구동부(140)는 예를 들어 고정유닛(130)을 상하방향으로 이동시켜 고정 위치와 해제 위치로 이동시킬 수 있다. 고정유닛(130)에는 와이어 본딩을 위하여 캐필러리(200)가 패키지 본체(2)에 액세스할 수 있도록 개방된 개구(131)가 마련된다. 열림 감지부(150)는 고정유닛(130)의 위치를 검출한다. 열림 감지부(150)는 예를 들어 광학적 방식, 전기적 방식, 기계적 방식, 또는 이들이 결합된 방식의 센서에 의하여 구현될 수 있다.
와이어(201)는 캐필러리(200)를 통하여 공급된다. 클램프(210)는 와이어(201)를 잡은 클램핑 상태와 와이어(201)를 해제시키는 해제상태로 전환될 수 있다. 캐필러리(200)는 도시되지 않은 구동수단에 의하여 상하방향 및 횡방향으로 이동될 수 있다. 와이어(201)는 예를 들어 금, 구리, 은 등의 도전성 와이어일 수 있다. 캐필러리(200)에는 진동을 유발하기 위한 진동자, 예를 들어 초음파 진동자(미도시)가 내장될 수 있다. 캐필러리(200)의 단부로 노출된 와이어(201)에 프리에어볼(FAB: free air ball)을 형성하기 위하여 가열수단이 마련될 수 있다. 가열수단은 예를 들어 방전 전극(230)에 의하여 구현될 수 있다. 방전 전극(230)은 고전압유닛(240)으로부터 제공되는 고전압에 의하여 와이어(201)와의 사이에 순간적 방전현상을 일으켜 와이어(201)를 녹인다. 이에 의하여 와이어(502)의 단부에는 구(sphere) 형상의 프리에어볼(260)이 형성된다. FAB검출부(250)는 프리에어볼(260)이 정상적으로 형성되었는지 여부를 검출한다. 예를 들어 FAB검출부(250)는 방전 전극(230)과 와이어(201)를 연결하여 그 사이에 흐르는 전류를 검출하는 전류센서에 의하여 구현될 수 있다.
제어부(300)는 와이어 본딩 공정을 전체적으로 제어하는 것으로서, CUP(central process unit)(310)를 포함할 수 있다. 저장매체(320)에는 와이어 본딩 과정을 제어하기 위한 제어 프로그램이 저장될 수 있다. 저장매체(320)는 예를 들어, ROM, EPROM, CD-ROM, DVD-ROM, USB메모리, 하드 디스크(hard disk) 등의 형태일 수 있다. 제어부(300)는 저장매체(320)에 저장된 제어 프로그램을 읽어들여 구동함으로써, 와이어 본딩 공정을 전체적으로 제어할 수 있다. 제어 프로그램의 업그레이드(upgrade)는 예를 들어 저장매체(320)를 교환하는 방식 또는 저장매체(320)에 새로운 제어 프로그램을 저장하는 방식에 의하여 구현될 수 있다.
이하에서, 와이어 본딩 방법의 일 예를 설명한다.
와이어 본딩 공정은 제어부(300)가 저장 매체(320)에 저장된 저장된 제어 프로그램을 읽어들여 이를 구동함으로써 개시될 수 있다. 제어부(300)는 제어 프로그램에 따라 와이어 본딩 공정을 수행하도록 와이어 본딩 장치의 구성요소들을 제어한다.
이송유닛(110)이 구동되어 리드 프레임(20)을 이송시켜 패키지 본체(2)를 지지 블록(120)에 정렬시킨다. 그런 다음, 구동부(140)에 의하여 고정유닛(130)이 고정 위치로 하강되며, 리드 프레임(20)은 지지 블록(120)에 고정된다.
도 3에 점선으로 도시된 바와 같이 캐필러리(200)는 패키지 본체(2)에 대하여 상승된 위치에 위치된다. 캐필러리(200)에 의하여 공급되는 와이어(201)의 단부에 방전 전극(230)이 접근되고, 고전압유닛(240)에 의하여 고전압이 방전 전극(230)에 공급되면, 와이어(201)의 단부와 방전 전극(230) 사이에 방전이 발생된다. 이에 의하여 와이어(201)의 단부가 녹고, 프리에어볼(260)이 형성된다. 클램프(210)는 클램핑 상태로 유지되며, 이 상태에서 캐필러리(200)가 하강된다. 캐필러리(200)가 하강됨에 따라 와이어공급유닛(220)으로부터 와이어(201)가 끌려나온다. 프리에어볼(260)은 발광소자 칩(30)의 제1전극 패드(31)에 접촉되며, 캐필러리(200)는 프리에어볼(260)을 제1전극 패드(31)에 접합시키기 위하여 적절한 하중을 가한다. 또한, 캐필러리(200)는 하중을 가한 상태에서 초음파 진동을 가할 수 있다. 이에 의하여 프리에어볼(260)은 제1전극 패드(31)에 접합되며, 제1연결부(61)가 구현된다. 이와 같은 본딩 방식을 볼 본딩(ball bonding) 방식이라 한다.
다음으로, 본딩 와이어(41)의 루프(loop) 형상을 구현하기 위하여 캐필러리(200)를 상승시키는 공정이 수행된다. 도 4에 도시된 바와 같이 캐필러리(200)가 상승되는 동안에 클램프(210)는 해제상태로 유지된다. 캐필러리(200)의 상승 길이는 제1전극 패드(31)와 제1단자부(22)와의 거리와 와이어 루프 하이트(wire loop height)를 고려하여 적절히 결정될 수 있다. 캐필러리(200)의 상승 경로는 와이어 루프의 형상에 따라 결정될 수 있다. 캐필러리(200)는 상승되면서 횡방향으로 이동될 수 있다.
캐필러리(200)의 상승이 종료되면, 캐필러리(200)는 도 4에 화살표시 A로 표시된 곡선 형태의 궤적을 따라 제1단자부(22)를 향하여 하강된다. 하강되는 동안에 클램프(210)는 클램핑 상태로 유지된다. 와이어(201)가 제1단자부(22)에 접촉되면, 도 5에 도시된 바와 같이 본딩 와이어(41)의 형상이 구현된다. 이 상태에서 적절한 하중과 초음파 진동을 가하여 와이어(201)를 제1단자부(22)에 접합함으로써 제2연결부(62)를 구현한다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 클램프(210)를 클램핑 상태로 전환한 후에 캐필러리(200)를 상승시키면, 와이어(201)가 끊어지면서 본딩이 완료된다. 이러한 형태의 본딩 방식을 스티치 본딩(stitch bonding) 이라 한다.
와이어(201)가 끊어진 후에 클램프(210)를 해제 상태로 전환하고 어느 정도 더 상승하면, 캐필러리(200)의 단부에 테일(tail)(202)이 형성된다. 테일(202)은 다음 공정에서 사용될 프리에어볼(260)의 형성하기 위한 것이다.
제2연결부(62)의 접합 강도를 향상시키기 위하여, 스티치 본딩 위에 볼 본딩을 더 할 수도 있다. 즉, 도 3에 점선으로 도시된 바와 같이 캐필러리(200)를 패키지 본체(2)에 대하여 상승된 위치에 위치시키고, 캐필러리(200)에 의하여 공급되는 와이어(201)의 단부에 방전 전극(230)을 접근시켜 와이어(201)의 단부를 녹여 프리에어볼(260)을 형성한다. 그런 다음, 클램프(210)가 클램핑 상태를 유지하는 상태에서 캐필러리(200)를 하강시켜 프리에어볼(260)을 제2연결부(62)에 접촉시킨다. 캐필러리(200)는 프리에어볼(260)을 제2연결부(62)에 접합시키기 위하여 적절한 하중과 초음파 진동을 가할 수 있다. 이에 의하여 도 7에 도시된 바와 같이 프리에어볼(260)이 제2연결부(62)에 접합된다. 클램프(210)를 클램핑 상태로 전환한 후에 캐필러리(200)를 상승시키면, 와이어(201)가 끊어지면서 본딩이 완료된다. 와이어(201)가 끊어진 후에 클램프(210)를 해제 상태로 전환하고 어느 정도 더 상승하면, 캐필러리(200)의 단부에 테일(202)이 형성된다.
발광소자 칩(30)의 제2전극 패드(32)와 제2단자부(23)를 연결하는 본딩 와이어(42)도 상술한 공정과 동일한 공정에 의하여 형성될 수 있다.
상술한 와이어 본딩 공정 중에 에러가 발생되는 경우에 와이어 본딩 공정이 정지될 수 있다. 에러는 예를 들어 적절한 크기의 프리에어볼(260)이 형성되지 않은 경우, 와이어(201)가 단선된 경우, 캐필러리(200) 이동 불량 등의 경우에 발생될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 프리에어볼(260)의 크기는 테일(202)의 길이에 의하여 결정될 수 있다. 제1연결부(61) 또는 제2연결부(62)를 형성한 후에 캐필러리(200)가 상승하는 과정에서 클램프(210)를 해제상태에서 클램핑 상태로 전환하는 타이밍이 늦거나 빠를 경우에 적절한 길이의 테일(202)이 형성되지 않을 수 있다. 이 경우에 방전 전극(230)을 이용하여 방전을 하더라도 프리에어볼(260)이 너무 작거나 또는 프리에어볼(260)이 캐필러리(200)의 단부로부터 너무 멀어질 수 있다. 이러한 프리에어볼 형성불량은 예를 들어 FAB검출부(250)에 의하여 검출될 수 있다. 테일(202)의 길이에 따라서 방전 전극(230)와 테일(202)과의 거리가 달라져서 방전이 일어날 경우에 와이어(201)를 통하여 흐르는 전류값이 변하게 된다. FAB검출부(250)는 와이어(201)를 통하여 흐르는 전류값을 검출하여 제어부(300)로 전달한다. 제어부(300)는 FAB검출부(250)로부터 전달되는 전류값으로부터 프리에어볼 형성불량 여부를 판정할 수 있다.
또, 와이어가 단선된 경우에도 제어부(300)는 와이어 본딩 장치의 작동을 정지시킬 수 있다. 와이어의 단선은 와이어의 장력을 검출하는 장력검출기(미도시)에 의하여 검출될 수 있다.
상기한 바와 같은 프리에어볼 형성 불량이나, 프리에어볼(260)이 형성된 후에 와이어의 단선 등의 에러가 발생된 경우에 제어부(300)는 와이어 본딩 장치의 작동을 정지할 수 있다. 제어부(300)는 공정 관리자가 에러의 발생을 알리기 위하여 경고등을 점멸하거나 경고음을 발생시킬 수 있다. 제어부(300)는 도시되지 않은 공정 관리 화면을 통하여 에러의 발생을 알릴 수도 있다. 제어부(300)는 에러를 가시적으로 전달하기 위하여 리드 프레임(20)을 지지 블록(120)에 고정시키는 고정유닛(130)을 상승시켜 해제 위치에 위치시킬 수 있다. 고정유닛(130)의 위치는 열림 감지부(150)에 의하여 제어부(300)로 전달된다.
상기한 바와 같이, 에러가 발생된 경우에는 공정 관리자에 의하여 에러를 해소하기 위한 조치가 완료될 때까지 와이어 본딩 장치는 대기 상태로 유지된다. 대기 상태에서 프리에어볼(260)은 공기 중에 노출된 상태로 유지된다. 이때, 프리에어볼(260)의 표면에 이물질이 부착될 수 있다. 리드 프레임(20)이 지지 블록(120)에 지지된 상태에서 히터(121)에 의하여 예열되는데, 몰드 프레임(10)으로부터 방출되는 가스(gas)에 포함된 실리콘 등의 이물질이 프리에어볼(260)에 부착될 수 있다. 이물질이 부착된 상태에서 와이어 본딩을 수행하게 되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 전극 패드(31)(32)와 프리에어볼(260) 사이에 이물질에 의한 계면(270)이 형성될 수 있다. 이 계면(270)은 전극 패드(31)(32)와 프리에어볼(260) 사이의 접합력을 저하시키게 된다. 문제는 이러한 접합력의 저하는 공정 완료 후의 전기적, 광학적 시험 및 본딩 강도 시험에서는 발견되지 않으며, 제품이 출하되어 사용 중에 제1, 제2연결부(61)(62)가 전극 패드(31)(32) 또는 제1, 제2단자부(22)(23)로부터 분리되면서 나타나는 진행성 불량이라는 점에서 제품의 신뢰도를 심각하게 저하시키는 요인이 될 수 있다. 즉, 이물질이 부착된 상태에서 와이어 본딩을 한 경우에도 전기적, 광학적으로 불량이 발생되지 않으며, 본딩 강도 역시 불량으로 판정되지 않을 수 있다.
프리에어볼(260)에의 이물질의 부착은 정지 시간에 의존될 수 있다. 공정 중에 에러로 인하여 공정이 정지된 경우에, 정지 시간이 소정의 기준 시간을 넘어서는 경우에는, 프리에어볼(260)을 제거하고 새로운 프리에어볼(260)을 만들어 와이어 본딩을 수행함으로써 상술한 접합력 저하로 인한 불량을 해소할 수 있다. 이물질에 의한 접합력 저하는 잔존율(residue)시험에 의하여 확인될 수 있다. 정지 시간을 변화시키면서, 볼 쉬어 시험(BST: ball shear test) 후에 전극 패드에 잔류되는 와이어의 잔존율의 양을 조사하면, 정지 시간이 증가될수록 전극 패드 상의 잔존율이 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 잔존율이 낮을수록 제품 사용 중에 프리에어볼(260)이 전극 패드로부터 분리될 가능성이 높아진다.
표 1은 볼 본딩을 하는 경우에 정지 시간에 따른 캐소우드 전극 패드에의 잔존율을 시험한 결과이며, 표 2는 볼 본딩을 하는 경우에 정지 시간에 따른 애노우드 전극 패드에의 잔존율을 시험한 결과이다. B/H는 본딩된 볼의 높이, B/S는 본딩된 볼의 폭, WPT는 와이어 루프를 위쪽으로 당긴 경우의 접합 내력을 말한다.
시험항목 정지 시간(분)
0 5 10 20 30
B/H 10.6 11.2 10.2 11.5 13.3
B/S 71.4 72 74 71 74
WPT 10.7 10.2 10.6 10.8 10.2
BST 35.1 34.5 36.1 35.3 33.9
잔존율(%) 100 100 60 40 50
시험항목 정지 시간(분)
0 5 10 20 30
B/H 10.6 10.5 10.5 11.2 10.2
B/S 69 71 71 70 69
BST 36.16 40.19 33.08 30.04 31.31
잔존율(%) 100 30 40 10 10
위의 표 1 및 표 2의 결과로부터 정지시간이 약 5분이 초과되면 잔류물의 양이 급격히 줄어들게 된다. 상기한 시험 결과를 반영하여, 기준 시간을 안전률을 감안하여 약 3분으로 결정할 수 있다. 에러에 의하여 와이어 본딩 공정이 약 3분 이상 정지된 경우에는 공정을 재시작하기 전에 오염된 프리에어볼(260)을 제거하는 공정이 수행된다.
도 9를 참조하면, 금속 판재(400)를 예를 들어 프레스 가공함으로써 탑재부(21)와 제1, 제2단자부(22)(23)를 구비하는 리드 프레임(20)이 형성된다. 리드 프레임(20)은 트리밍부(24a, 24b, 24c, 24d)에 의하여 금속 판재(400)에 연결된 상태로 유지된다. 몰드 프레임(10)은 사출성형에 의하여 리드 프레임(20)에 몰딩된다. 와이어 본딩이 완료된 후에 트리밍부(24a, 24b, 24c, 24d)를 트리밍(trimming)하는 개별화(singulation) 공정에 의하여 리드 프레임(20)과 몰드 프레임(10)을 포함하는 패키지 본체(2)가 금속 판재(400)로부터 분리된다. 따라서, 도 9에 빗금으로 표시된 영역은 개별화 공정 후에 버려지는 더미 영역(410)이다.
프리에어볼(260)을 제거하는 공정은 프리에어볼(260)을 리드 프레임(20)의 더미 영역(410)에 접합하여 제거하는 더미 본딩 공정에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 공정 정지의 원인이 되는 에러가 공정 관리자에 의하여 해소된 후에 공정 재시작 명령이 입력되면, 제어부(300)는 고정유닛(130)을 하강시켜 리드 프레임(20)을 지지 블록(120)에 고정시킨다. 제어부(300)는 캐필러리(200)를 더미 영역(410)으로 이동시킨다. 그런 다음, 도 10에 도시된 바와 같이, 클램프(210)가 클램핑 상태를 유지하는 상태에서 캐필러리(200)를 하강시켜, 이물질이 부착된 프리에어볼(260)을 더미 영역(410)에 접촉시키고, 하중을 가한 상태에서 초음파 진동을 가하여 이물질이 부착된 프리에어볼(260)을 더미 영역(410)에 접합한다. 접합이 완료되면, 클램프(210)를 클램핑 상태로 전환한 후에 캐필러리(200)를 상승시키면, 와이어(201)가 끊어지면서 프리에어볼(260)이 캐필러리(200)로부터 제거된다. 와이어(201)가 끊어진 후에 클램프(210)를 해제 상태로 전환하고 어느 정도 더 상승하면, 캐필러리(200)의 단부에 테일(202)이 형성된다.
이물질에 의하여 오염된 프리에어볼(260)을 제거한 후에 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같은 공정에 의하여 제1, 제2전극패드(31)(32)와 제1, 제2단자부(22)(23)를 본딩 와이어(41)(42)로 연결하는 와이어 본딩 공정이 수행된다.
경우에 따라서는 캐필러리(200)의 단부에 프리에어볼(260)이 형성되지 않은 상태에서 와이어 본딩 공정이 정지될 수도 있다. 이 경우에도 대기 중에 노출된 테일(202)에 이물질에 의하여 오염될 수 있다. 따라서, 정지 시간이 기준 시간을 초과한 경우에는 오염된 테일(202)을 제거한 후에 와이어 본딩 공정을 재시작할 수 있다. 오염된 테일(202)은 리드 프레임(20)의 더미 영역(410)에 더미 본딩을 수행함으로써 제거될 수 있다. 오염된 테일(202)을 이용하여 프리에어볼(260)을 만들고, 이 프리에어볼(260)을 더미 영역(410)에 본딩할 수 있다.
상술한 바와 같이, 와이어 본딩 공정이 정지하여 대기하는 시간이 소정의 기준 시간을 경과한 경우에는 와이어 본딩 공정을 재시작하기 전에 대기 중에 노출된 프리에어볼(260) 또는 테일(202)을 제거함으로써 와이어의 접합력 저하를 방지할 수 있다.
캐비티(3)가 마련된 패키지 본체(2)를 구비하는 발광소자 패키지(1)의 와이어 본딩 방법을 예로써 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광소자 패키지(1)는 반드시 캐비티(3)를 구비하는 형태일 필요는 없다. 발광소자 패키지(1)는 몰드 프레임(10)이 없는 형태일 수도 있다. 또한 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법은 발광소자 패키지(1)뿐 아니라, 다른 형태의 회로소자, 예를 들어, 메모리 칩 등의 와이어 본딩 공정에도 적용될 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
1...발광소자 패키지 2...패키지 본체
3...캐비티 10...몰드 프레임
20...리드 프레임 21...탑재부
22...제1단자부 23...제2단자부
24a, 24b, 24c, 24d...트리밍부 30...발광소자 칩
31, 32...제1, 제2전극 패드 41, 42...본딩 와이어
50...봉지층 61...제1연결부
62...제2연결부 110...이송유닛
120...지지 블록 121...히터
130...고정유닛 140...구동부
150...열림 감지부 200...캐필러리
201...와이어 202...테일
210...클램프 220...와이어 공급유닛
230...방전 전극 240...고전압유닛
250...FAB검출부 260...프리에어볼
270...계면 300...제어부
310...CPU 320...저장 매체

Claims (10)

  1. 리드 프레임 상에 탑재된 회로소자의 와이어 본딩 방법으로서,
    캐필러리의 가동이 정지된 경우 정지 시간을 카운트하는 단계;
    상기 정지 시간이 기준 시간을 초과하는 경우에 상기 캐필러리의 단부에 형성된 오염된 프리에어볼을 제거하는 단계;
    새로운 프리에어볼을 형성하고 와이어 본딩 공정을 재시작하는 단계;를 포함하는 와이어 본딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오염된 프리에어볼을 제거하는 단계는,
    상기 캐필러리를 상기 리드 프레임의 상기 회로 소자가 탑재된 영역 이외의 더미 영역으로 이동시켜, 상기 더미 영역에 상기 오염된 프리에어볼을 본딩하는 단계;를 포함하는 와이어 본딩 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캐필러리의 가동이 정지된 경우에, 상기 리드 프레임을 지지 블록에 고정시키는 고정유닛을 해제시키는 단계;를 더 포함하는 와이어 본딩 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 오염된 프리에어볼이 제거된 후에 상기 고정유닛을 구동하여 상기 리드 프레임을 상기 지지 블록에 고정시키는 단계;를 더 구비하는 와이어 본딩 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 시간은 3분인 와이어 본딩 방법.
  6. 리드 프레임 상에 탑재된 회로소자의 와이어 본딩 방법으로서,
    에러에 의하여 와이어 본딩 장치의 가동이 정지된 경우 상기 리드 프레임을 지지 블록에 고정시키는 고정유닛을 해제시키는 단계;
    정지 시간을 카운트하면서, 상기 에러가 해소될 때까지 대기하는 단계;
    상기 에러가 해소된 때에 상기 정지 시간이 기준 시간을 초과하는 경우에는 상기 리드 프레임의 더미 영역에 더미 본딩을 수행하는 단계;
    와이어 본딩 공정을 재시작하는 단계;를 포함하는 와이어 본딩 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 재시작하는 단계를 수행하기 전에 상기 고정유닛을 구동하여 상기 리드 프레임을 상기 지지 블록에 고정시키는 단계;를 더 구비하는 와이어 본딩 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 더미 본딩을 수행하는 단계는, 캐필러리의 단부에 프리에어볼이 형성된 상태에서 정지된 경우 상기 프리에어볼을 상기 더미 영역에 본딩하는 단계를 포함하는 와이어 본딩 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 더미 본딩을 수행하는 단계는, 캐필러리의 단부에 프리에어볼이 형성되지 않은 상태에서 정지된 경우 상기 캐필러리의 단부에 프리에어볼을 형성한 후에 상기 더미 영역에 본딩하는 단계를 포함하는 와이어 본딩 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 시간은 3분인 와이어 본딩 방법.
KR1020120009206A 2012-01-30 2012-01-30 회로소자의 와이어 본딩 방법 KR101620351B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120009206A KR101620351B1 (ko) 2012-01-30 2012-01-30 회로소자의 와이어 본딩 방법
DE102012112957A DE102012112957A1 (de) 2012-01-30 2012-12-21 Drahtbonding-Verfahren bei einer Schaltungsvorrichtung
US13/754,035 US8893953B2 (en) 2012-01-30 2013-01-30 Wire bonding method in circuit device
CN201310036802.3A CN103227120B (zh) 2012-01-30 2013-01-30 用于电路器件的引线接合方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120009206A KR101620351B1 (ko) 2012-01-30 2012-01-30 회로소자의 와이어 본딩 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130087934A KR20130087934A (ko) 2013-08-07
KR101620351B1 true KR101620351B1 (ko) 2016-05-12

Family

ID=48783686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120009206A KR101620351B1 (ko) 2012-01-30 2012-01-30 회로소자의 와이어 본딩 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8893953B2 (ko)
KR (1) KR101620351B1 (ko)
CN (1) CN103227120B (ko)
DE (1) DE102012112957A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9162321B2 (en) * 2010-03-24 2015-10-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Laser welding method and laser welding apparatus
JP2015114242A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 株式会社新川 ワイヤボンディングの検査方法及びワイヤボンディングの検査装置
JP6680239B2 (ja) * 2017-02-20 2020-04-15 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
JP7045891B2 (ja) 2018-03-20 2022-04-01 キオクシア株式会社 半導体製造方法、半導体製造装置及び半導体装置
WO2023003595A1 (en) 2021-07-19 2023-01-26 Sas Institute Inc. Quality prediction using process data

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4707579A (en) * 1987-02-24 1987-11-17 Rockwell International Corporation Real-time tail length monitor for wire bonding flame-off apparatus
GB8826488D0 (en) * 1988-11-11 1988-12-14 Emhart Deutschland Quality control for wire bonding
US5443200A (en) * 1993-10-13 1995-08-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Bonding apparatus and bonding method
US6572001B2 (en) 2001-07-05 2003-06-03 Asm Technology Singapore Pte Ltd. Bonding system
SG117395A1 (en) * 2001-08-29 2005-12-29 Micron Technology Inc Wire bonded microelectronic device assemblies and methods of manufacturing same
JP4106008B2 (ja) * 2003-09-22 2008-06-25 株式会社新川 ワイヤボンディング方法及び装置
US7085699B2 (en) 2003-12-23 2006-08-01 Texas Instruments Incorporated Wire bonding simulation
JP2005251919A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Shinkawa Ltd バンプボンディング装置及びバンプ不着検出方法
KR100598515B1 (ko) * 2004-10-29 2006-07-10 기아자동차주식회사 차량용 통신기기 박스 구조
KR100643668B1 (ko) * 2005-11-18 2006-11-10 이재춘 자동 환기팬
KR20070081226A (ko) 2006-02-10 2007-08-16 삼성전자주식회사 절연된 와이어의 프리 에어 볼 형성 방법
US20070251980A1 (en) 2006-04-26 2007-11-01 Gillotti Gary S Reduced oxidation system for wire bonding
US20070262119A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Malliah Ramkumar Wire bonding process for insulated wires
JP4842109B2 (ja) 2006-11-30 2011-12-21 株式会社カイジョー フリーエアボールの形成方法及びワイヤボンディング装置
JP4625858B2 (ja) 2008-09-10 2011-02-02 株式会社カイジョー ワイヤボンディング方法、ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング制御プログラム
US20110017806A1 (en) 2009-07-21 2011-01-27 Jerry Gomez Cayabyab Forming gas kit design for copper bonding
KR20120009206A (ko) 2010-07-23 2012-02-01 주식회사 이우드코리아 허니콤 구조를 갖는 합성목재 압출물
US9455544B2 (en) * 2010-08-10 2016-09-27 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Wire loops, methods of forming wire loops, and related processes
JP5662227B2 (ja) * 2011-04-05 2015-01-28 株式会社新川 ボンディング装置及びボンディングツールの洗浄方法
CN103107111B (zh) * 2011-11-11 2017-03-01 飞思卡尔半导体公司 用于监测线接合中无空气球（fab）形成的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103227120B (zh) 2017-03-01
CN103227120A (zh) 2013-07-31
US20130196452A1 (en) 2013-08-01
US8893953B2 (en) 2014-11-25
KR20130087934A (ko) 2013-08-07
DE102012112957A1 (de) 2013-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101620351B1 (ko) 회로소자의 와이어 본딩 방법
JP3399440B2 (ja) 複合発光素子と発光装置及びその製造方法
TWI362762B (en) High brighthess led with protective function of electrostatic damage
EP2197051B1 (en) Light emitting device and method for manufacturing same
KR101746614B1 (ko) 발광소자 패키지 및 그 제조방법
JP4094515B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US8969143B2 (en) Semiconductor package and method of manufacturing the same
JP2013510422A (ja) フリップチップｌｅｄのためのシリコーンベースの反射性アンダーフィル及び熱カプラ
US9142743B2 (en) High temperature gold-free wafer bonding for light emitting diodes
JP6947995B2 (ja) 発光装置
KR20050031143A (ko) 고출력 엘이디패키지 제작방법 및 이를 이용한 고출력엘이디패키지
JP2006203080A (ja) 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法
JP2796343B2 (ja) 半導体装置又は半導体集積回路装置及びその製造方法
JP6252302B2 (ja) 発光装置の製造方法
JP5468886B2 (ja) 切断装置及び切断方法
KR20050035638A (ko) 고출력 엘이디패키지 제작방법 및 이를 이용한 고출력엘이디패키지
KR100610270B1 (ko) 정전기 방전 충격에 대한 보호 기능이 내장된 고휘도발광다이오드
JP3973457B2 (ja) 半導体発光装置
CN214152933U (zh) Led芯片封装结构与发光装置
JPH07297451A (ja) 半導体装置
JP2018137280A (ja) 発光装置の製造方法
KR20190052600A (ko) Led 제조시스템 및 led 제조방법
KR20130035586A (ko) 발광소자 패키징 장치 및 발광소자의 패키징 방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 4