KR19980027876A - 와이어 본딩 장치의 본더 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이어 본딩 장치의 본더 헤드에 관한 것으로 더욱 상세하게는 리드 프레임에 반도체 칩을 어태치시킨 후 그 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결시키기 위한 와이어 본딩 공정시 와이어 본딩력을 향상시키기 위한 와이어 본딩 장치의 본더 헤드에 관한 것이다.

본 발명은, 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결하기 위한 와이어 본딩 장치의 본더 헤드에 있어서, 상기 본더 헤드 몸체와; 상기 본더 헤드 몸체에 고정 설치되고, 상하 수직운동을 하는 리니어 모터와; 상기 리니어 모터의 하부에 연결 설치되어 있고, 트랜스 듀서를 고정하기 위한 고정구와; 상기 고정구에 끼움 삽입되어 있고, 상기 리니어 모터에 의해 상하 수직운동을 하는 트랜스 듀서와; 상기 트랜스 듀서의 일끝단에 고정 설치되어 있고, 상기 트랜스 듀서에 의해 상하 수직운동을 하며, 상기 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결시키기 위한 와이어가 설치되어 있는 캐피러리를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치의 본더 헤드를 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 구조에 의하면, 캐피러리가 반도체 칩의 상부에서 직선운동을 함으로써 와이어 본딩시 와이어 볼이 반도체 칩과 밀착되도록 형성할 수 있음과 동시에 와이어 본딩력이 향상되고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

와이어 본딩 장치의 본더 헤드

본 발명은 와이어 본딩 장치의 본더 헤드에 관한 것으로 더욱 상세하게는 리드 프레임에 반도체 칩을 어태치시킨 후 그 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결시키기 위한 와이어 본딩 공정시 와이어 본딩력을 향상시키기 위한 와이어 본딩 장치의 본더 헤드에 관한 것이다.

일반적인 반도체 칩 패키지의 조립 공정은 반도체 칩을 제조한 후, 그 반도체 칩을 리드 프레임 패드에 부착하는 다이 본딩 공정을 진행하게 되고, 그 다이 본딩 공정이 끝나면 그 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 공정을 수행하게 된다.

이때, 그 와이어 본딩 공정에는 와이어가 공급되는 캐피러리, 캐피러리를 고정 지지해주는 클램프, 그 캐피러리를 상하로 미세 이동시키면서 와이어 본딩을 하기 위한 트랜스 듀서, 그 트랜스 듀서를 고정하고 있는 홀더 등을 포함하는 본더 헤드가 와이어 본딩 장치에 설치되어 있다.

도 1은 종래의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 구조를 보여주는 일부 단면도이고, 도 2는 종래의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 작동을 나타내는 상태도이고, 도 3은 종래의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 작동을 나타내는 상태도이고, 도 4는 도 3의 A를 확대한 확대도이다.

또한, 도 5는 종래의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 작동을 나타내는 상태도이고, 도 6은 도 5의 B부를 확대한 확대도이다.

먼저, 와이어 본딩장치(100)의 구성을 살펴보면, 본더 헤드 몸체(10)에 본더 헤드(102)가 고정 설치되어 있고, 그 본더 헤드(102)의 중간부에는 힌지축(12)에 의해 피봇(14)이 설치되어 있으며, 그 피봇(14)의 우측부에는 홀더(16)가 연결 설치되어 있고, 리니어 모터(18)가 상기 홀더(16)의 일측 끝단의 하부에 설치되어 있다.

또한, 트랜스 듀서(20)가 상기 피봇(14)의 좌측부에 설치되어 있고, 그 트랜스 듀서(20)의 일끝단에는 캐피러리(24)가 끼움 고정되어 있다.

상기 캐피러리(24)에는 와이어(26)가 삽입되어 있고, 상기 와이어(26)는 클램프(22)에 의해 고정되어 있으며, 그 클램프(22)가 상기 본더 헤드(102)의 상부에 설치되어 있다.

그리고, 상기 캐피러리(24)의 하부에는 리드 프레임(30)에 다이 패드(34)가 형성되고, 그 다이 패드(34)의 상부에 실장되어 있는 반도체 칩(32)이 위치하고 있으며, 상기 다이 패드(34)의 하부에는 히터 블록(28)이 설치되어 있다.

상기와 같은 와이어 본딩 장치(100)의 본더헤드(102)의 구조를 개략적으로 도시하여 보면, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 피봇(14)이 설치되어 있고, 그 피봇(14)에는 힌지축(12)에 의해 홀더(16)가 설치되어 있으며, 상기 홀더(16)의 일끝단의 하부에는 리니어 모터(18)가 설치되어 있고, 상기 홀더(16)의 타끝단에는 트랜스 듀서(20)가 설치되어 있다.

또한, 홀더(16)가 설치되어 있지 않은 상기 트랜스 듀서(20)의 타끝단에는 캐피러리(24)가 끼움 설치되어 있고, 그 캐피러리(24)에는 와이어(26)가 삽입되어 있다.

이때, 상기 캐피러리(24)의 하부에는 반도체 칩(32)이 리드 프레임(30)에 형성되어 있는 다이 패드(34)에 실장되어 있고, 그 리드 프레임(30)은 히터 블록(28)의 상부에 안착되어 있다.

이때, 상기 리니어 모터(18)는 상하 수직운동을 하도록 되어 있고, 상기 리니어 모터(18)의 수직운동에 의해 홀더(16)가 힌지축(12)을 기준으로 회전 가동하고, 상기 홀더(16)의 일끝단에 고정되어 있는 트랜스 듀서(20)가 움직이게 되고, 상기 트랜스 듀서(20)의 끝단에 설치되어 있는 캐피러리(24)가 반도체 칩(32)과 리드 프레임(30)을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩이 이루어진다.

계속해서, 도 3을 살펴보면, 상기 홀더(16)에 설치되어 있는 리니어 모터(18)가 상승 운동을 하게 되면, 상기 홀더(16)가 상기 힌지축(12)에 의해 시계반방향으로 회전 가동하게 되고, 상기 홀더(16)의 일끝단에 고정되어 있는 트랜스 듀서(20)가 동일 방향으로 회전 가동함과 동시에 상기 트랜스 듀서(20)의 끝단에 고정 설치되어 있는 캐피러리(24)가 상기 반도체 칩(32)과 접촉하게 되고, 상기 와이어(26)가 반도체 칩(32)과 리드 프레임(30)을 전기적으로 연결하게 된다.

상기 도 4는 도 3의 A 부의 확대도로서, 상기 도 3에서와 같이 본더 헤드(102)의 작동이 이루어 지게 되면, 상기 트랜스 듀서(20)가 힌지축(12)에 의해 회전운동하게 되므로 상기 트랜스 듀서(20)의 일끝단에 고정 설치되어 있는 캐피러리(24)는 반도체 칩(32)과 접촉하는 부분에 있어서 하부의 일부분이 먼저 접촉하게 되고, 그 접촉부분에서 부터 와이어(26)가 용융흐름을 갖게 되면 반도체 칩과 와이어 본딩시 형성되는 와이어 볼(42)에 경사(α)가 발생하게 된다.

또한, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 홀더(16)에 설치되어 있는 리니어 모터(18)가 하강운동하게 되면, 상기 홀더(16)는 상기 힌지축(12)을 기준으로 하여 시계방향으로 회전이동하게 되고, 상기 홀더(16)의 일단에 고정 설치되어 있는 트랜스 듀서(20)가 상기 홀더(16)와 동일 방향으로 상승운동을 하게 된다.

이때, 상기 트랜스 듀서(20)의 끝단에 고정 설치되어 있는 캐피러리(24)는 상기 반도체 칩(32)과 접촉하는 부분에서 상기 와이어(26)에 의해 형성된 와이어 볼(42)이 들리면서 경사(β)를 갖게 된다.

그러므로, 상기와 같은 종래의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드 구조는 트랜스 듀서를 고정하는 있는 리니어 모터가 상승하강의 직선운동을 하게 되어도 상기 힌지축에 의해 미세한 회전운동이 발생하므로 상기 반도체 칩과 리드 프레임간의 와이어 본딩시 상기 반도체 칩과 캐피러리의 접촉부에서는 와이어에 의해 와이어 볼이 형성될 때 상기 반도체 칩의 접촉면과의 경사가 발생하게 된다.

상기와 같이 반도체 칩에 부착되는 와이어 볼에 경사가 발생하게 되면, 와이어 본딩시의 본딩 신뢰성이 저하되어 와이어의 단선 또는 단락등이 발생하여 제품에 큰 손상을 주게된다.

또한, 상기와 같이 와이어의 본딩이 불확실할 경우에는 반도체 칩의 전기적인 특성이 정확하게 나타나지 않으므로 테스트가 어렵고, 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 종래의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 작동이 피봇과 힌지축을 중심으로 하는 원호운동이 아닌 직선운동을 할 수 있도록 하여 와이어 본딩시 반도체 칩과 접촉하는 부위에서의 와이어 볼이 완전한 형상으로 형성됨과 동시에 와이어의 접착력을 증대시켜 제품의 신뢰성을 향상시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는 와이어 본딩 장치의 본더 헤드를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 구조를 보여주는 일부 단면도

도 2는 종래의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 작동을 나타내는 상태도

도 3은 종래의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 작동을 나타내는 상태도

도 4는 도 3의 A를 확대한 확대도

도 5는 종래의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 작동을 나타내는 상태도

도 6은 도 5의 B부를 확대한 확대도

도 7은 본 발명의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 구조를 나타내는 구조도

도 8은 도 7의 요부를 확대한 확대도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 본더 헤드 몸체12 : 힌지축

14 : 피봇16 : 홀더

18 : 리니어 모터20 : 트랜스 듀서

22 : 클램프24 : 캐피러리

26 : 와이어 28 : 히터 블록

30 : 리드 프레임32 : 반도체 칩

34 : 다이 패드36 : 고정구

38 : 리니어 로드40 : 실린더

42 : 와이어 볼

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결하기 위한 와이어 본딩 장치의 본더 헤드에 있어서, 상기 본더 헤드 몸체와; 상기 본더 헤드 몸체에 고정 설치되고, 상하 수직운동을 하는 리니어 모터와; 상기 리니어 모터의 하부에 연결 설치되어 있고, 트랜스 듀서를 고정하기 위한 고정구와; 상기 고정구에 끼움 삽입되어 있고, 상기 리니어 모터에 의해 상하 수직운동을 하는 트랜스 듀서와; 상기 트랜스 듀서의 일끝단에 고정 설치되어 있고, 상기 트랜스 듀서에 의해 상하 수직운동울 하며, 상기 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결시키기 위한 와이어가 설치되어 있는 캐피러리를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치의 본더 헤드를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 구조를 좀 더 상세히 설명하여 보면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 구조를 나타내는 구조도이고, 도 8은 도 7의 C부를 확대한 확대도이다.

본 발명은, 본더 헤드 몸체(10)와; 상기 본더 헤드 몸체(10)에 고정 설치되고, 상하 수직운동을 하는 리니어 모터(18)와; 상기 리니어 모터(18)의 하부에 연결 설치되어 있고, 트랜스 듀서(20)를 고정하기 위한 고정구(36)와; 상기 고정구(36)에 끼움 삽입되어 있고, 상기 리니어 모터(18)에 의해 상하 수직운동을 하는 트랜스 듀서(20)와; 상기 트랜스 듀서(20)의 일끝단에 고정 설치되어 있고, 상기 트랜스 듀서(20)에 의해 상하 수직운동을 하며, 상기 반도체 칩(32)과 리드 프레임(30)을 전기적으로 연결시키기 위한 와이어(24)가 설치되어 있는 캐피러리(26)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 7은 본 발명의 와이어 본딩 장치의 본더 헤드의 작동을 도시한 개략도로서, 본더 헤드 몸체(10)에 리니어 모터(18)가 고정 설치되어 있고, 상기 리니어 모터(18)의 내부에는 리니어 로드(38)가 실린더(40)에 삽입 설치되어 있다.

이때, 상기 실린더(40)의 하부에는 고정구(36)가 고정되어 있고, 트랜스 듀서(20)가 그 고정구(36)에 끼움 설치되어 있다.

또한, 상기 트랜스 듀서(20)의 일끝단에는 캐피러리(24)가 끼움 설치되어 있고, 상기 캐피러리(24)에는 와이어(26)가 삽입되어 있다.

그리고, 상기 캐피러리(24)의 하부에는 반도체 칩(32)이 리드 프레임(30)의 다이패드(34)에 실장되어 있고, 그 리드 프레임(30)은 히터 블록(28)의 상부에 안착 설치되어 있다.

상기와 같은 구성의 본더 헤드의 작동은 먼저, 상기 본더 헤드 몸체(10)에 설치되어 있는 리니어 모터(18)가 전원(미도시됨)에 의해 작동하면, 상기 실린더(40)에 삽입 설치되어 있는 리니어 로드(38)가 상하 수직운동을 하게 되고, 상기 리니어 로드(38)의 수직운동에 의하여 상기 고정구(36)에 의해 고정되어 있는 상기 트랜스 듀서(20)가 상하 수직운동을 하게 되며, 상기 트랜스 듀서(20)의 수직운동에 의해 상기 캐피러리(24)가 반도체 칩(32)의 상부를 수직이동하게 된다.

상기와 같이 캐피러리(24)가 수직이동을 하게 되면, 상기 반도체 칩(32)괴 리드 프레임(30)을 와이어(26)에 의해 전기적으로 본딩하게 될 때, 상기 반도체 칩(32)의 접촉부위에서 와이어 볼(42)이 경사지지 않고 정확하게 접촉하여 경사지지 않는 와이어 볼(42)의 형상을 이루게 된다.

도 8은 도 7의 요부의 일부 확대도로서, 상기 반도체 칩(32)이 상기 리드 프레임(30)의 다이 패드(34)에 실장되어 있고, 그 반도체 칩(32)의 상부에 캐피러리(24)가 위치하고 있으며, 상기 반도체 칩(32)과 리드 프레임(30)을 와이어(26)에 의해 전기적으로 연결하기 상기 반도체 칩(32)의 상부 접촉부에 와이어 볼(42)이 형성되어 있다.

이때, 상기 와이어 볼(42)은 반도체 칩(32)과 밀착되어 형성됨으로써 와이어 본딩시의 본딩력이 증가하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 구조에 의하면, 캐피러리가 반도체 칩의 상부에서 수직운동을 함으로써 와이어 본딩시 와이어 볼이 반도체 칩과 밀착되도록 형성할 수 있음과 동시에 와이어 본딩력이 향상되고, 제품의 신뢰성을 향상시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결하기 위한 와이어 본딩 장치의 본더 헤드에 있어서,

   상기 본더 헤드 몸체와;

   상기 본더 헤드 몸체에 고정 설치되고, 상하 수직운동을 하는 리니어 모터와;

   상기 리니어 모터의 하부에 연결 설치되어 있고, 트랜스 듀서를 고정하기 위한 고정구와;

   상기 고정구에 끼움 삽입되어 있고, 상기 리니어 모터에 의해 상하 수직운동을 하는 트랜스 듀서를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치의 본더 헤드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 트랜스 듀서의 일끝단에 고정 설치되어 있고, 상기 트랜스 듀서에 의해 상하 수직운동을 하며, 상기 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결시키기 위한 와이어가 삽입되어 있는 캐피러리를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치의 본더 헤드.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 리니어 모터는 상기 본더 헤드 몸체에 고정되고, 상기 상하 수직운동을 하는 리니어 로드와;

   상기 상하 수직운동을 하는 리니어 로드가 삽입 고정되어 있고, 상하 수직운동 하도록 설치되어 있는 실린더와;

   상기 실린더의 상하 수직운동에 의하여 상기 트랜스 듀서가 상하 수직운동을 하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치의 본더 헤드.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 실린더는 상기 리니어 로드와 동일축선으로 상하 수직운동하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치의 본더 헤드.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 캐피러리는 상기 반도체 칩의 상부 접촉면에 와이어의 볼이 경사지지 않도록상기 반도체 칩의 상부에서 상하 수직이동하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치의 본더 헤드.