KR19980064247A - 와이어 본딩 캐필러리의 연속 자동 회전 - Google Patents

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KR19980064247A
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wire bonding
rotating
rotation
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스리니바산케이.코두리
Original Assignee
윌리엄비.켐플러
텍사스인스트루먼츠인코포레이티드
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Abstract

본 발명에 의한 회전 장치(100)는 캐필러리(10, capillary)의 종축에 대한 와이어 본딩 캐필러리(10)의 연속, 비계단식 회전(steady, non-stepwise rotation)을 제공한다. 이는 캐필러리(10)가 상이한 각도 정렬로 회전되어 상이한 방향으로 와이어 본딩을 수행하는 것을 가능하게 한다. 회전 장치는 기어(111, 122) 또는 마찰 패드(211, 222)를 포함할 수 있다. 회전 장치(100)의 적어도 일부분(110)은 캐필러리(10)에 결합되어 있다. 회전 장치(100)의 다른 부분(120)은 캐필러리(10)로부터 분리되어 있지만 제1 부분과 결합 가능하여 회전을 제공한다. 감지 장치(610, 620)를 사용하여 캐필러리(10)의 정밀한 초기 정렬을 제공하고 와이어 본딩 중에 다양한 본딩 방향에 대해 캐필러리의 정밀한 정렬 및 재정렬을 제공하고 확인하는 것을 도울 수도 있다. 컴퓨터를 사용하여 감지 장치 및 회전 장치의 자동 제어 및 회전을 제공할 수도 있다.

Description

와이어 본딩 캐필러리의 연속 자동 회전
본 발명은 일반적으로 와이어 본딩 공정과, 전자 집적 회로 칩 패키지의 제조 중의 와이어 본딩 공정에 사용되는 캐필러리에 관한 것이며, 구체적으로는 와이어 본딩 캐필러리의 연속 자동 회전에 관한 것이다.
전형적으로는 집적 회로 칩을 리드 프레임 상에 장착하고 이 2 요소를 결합하여 패키지를 형성시킴으로써 집적 회로 칩 패키지를 제조한다. 집적 회로 칩 및 리드 프레임은 캡슐로 싸여져 보호될 수도 있다. 전형적으로, 칩은 본드 패드 사이에 소정의 간격을 따라 칩의 주변 회로 주위에 배치될 수도 있는 많은 본드 패드를 포함한다. 리드 프레임은 전형적으로 그 주변 주위에 많은 리드를 포함한다. 리드 프레임의 형태 중 하나는, 예컨대 각각의 직사각형 측면이 많은 리드를 가진, 일반적으로 직사각형 형상을 가진다. 리드는 각각 상당히 좁고 긴 형상을 가질 수도 있다.
리드 프레임은 X방향 및 Y방향을 가진다고 할 수도 있다. X방향은 한 쌍의 대향면에 수직하고 Y방향은 다른 쌍의 대향면에 수직하다. 전형적으로, 각각의 리드는 리드축을 형성시키는 상당히 좁고 긴 형상을 가진다. 소정의 리드 프레임용 리드축은 X방향 또는 Y방향으로 연장하거나, 또는 X방향 또는 Y방향 중 어느 하나로부터 각도차를 가지고 편심되어 있을 수도 있다. 편심 각도는 리드마다 변할 수도 있다. 리드 프레임의 소정의 측면 중심으로부터 코너의 리드 쪽으로 운동하면서, 리드축은 증가량 만큼 수직으로부터 각도가 편심되어 있을 수도 있다. 또한, 본딩 통로는 한 본드 패드로부터 대응 리드로의 방향에 의해 형성되어 있다. 본딩 와이어는 본딩 통로를 따라 연장할 수도 있다. 소정의 세트의 대응 본드 패드 및 리드를 위해, 본딩 통로는 X방향 또는 Y방향으로 연장하거나, 또는 X방향 또는 Y방향 중 어느 하나로부터 각도를 가지고 편심되어 있을 수도 있다.
집적 회로 칩을 리드 프레임의 리드에 전기적으로 결합시키기 위해, 종종 와이어 본딩 기술을 사용한다. 와이어 본딩 기계는 그 기계 상에 장착된 본딩 와이어 스풀(spool)을 가질 수도 있다. 본딩 와이어를 와이어 본딩 기계의 혼에 장착된 캐필러리를 통해 관통시킬 수도 있다. 캐필러리를 수직 및 수평 양쪽으로 운동시키도록 혼을 취급할 수도 있다. 전형적으로, 와이어 본딩 기계는 캐필러리의 출구 단부로부터 돌출하는 본딩 와이어의 단부를 가열하거나 또는 그 단부에 스파크를 인가하는 장치를 포함한다. 용융된 와이어는 캐필러리를 운동시키도록 혼을 취급함으로써 타겟 본드 패드 상에 볼(ball) 형상을 형성시킬 수도 있다.
이러한 본드 패드 결합이 만들어진 후에, 충분한 양의 본딩 와이어를 풀어 캐필러리가 리드 프레임의 타겟 리드 내단부에 근접한 위치로 이동되는 것을 허용한다. 본딩 와이어를 타겟 리드의 내단부에 접속시키고 본딩 와이어를 절단하도록 캐필러리를 취급하여 이제는 캐필러리의 출구 단부로부터 돌출하는 본딩 와이어가 이제 자유로워져 새로운 타겟 본드와 타겟 리드 사이에 새로운 와이어 본드를 형성시킨다. 볼 본드(ball bond), 스팃치 본드(stitch bond) 및 웨지 본드(wedge bond)를 포함하는, 본드 패드 또는 리드 중 어느 하나에 적절한 본드 형태를 만들 수도 있다. 예컨대, 본드 패드에서는 볼 본드를 사용하고 리드에서는 스팃치 본드를 사용할 수도 있다. 본딩 공정을 완료하기 위해 패키지를 가열할 수도 있다. 또한, 초음파 에너지를 인가할 수도 있다.
와이어 본딩 기술의 문제점들의 일부는 소정의 패키지에서 리드의 수를 증가시키고 집적 회로 칩 패키지를 보다 소형화하고자 하는 욕망으로부터 발생한다. 이는 칩 상에 배치된 본딩 패드를 보다 소형화시켜 패드 간격을 보다 근접 배치해야 할 것을 요할 수도 있다. 리드 프레임 상의 리드에 대해서도 마찬가지다.
와이어 본딩 캐필러리의 출구 단부는 종종 캐필러리면으로 칭해진다. 종래의 캐필러리는 원형면을 가졌다. 원형면을 가진 캐필러리의 단점은 본드 사이의 간격을 제한한다는 것이다. 특정한 본드 패드에 본드를 만든 후에, 예컨대 인접 본드 패드가 지나치게 근접해 있으면, 캐필러리면이 인접 본드 패드 상에 본드를 만드는 공정 중에 제1 본드 패드에 만들어져 있는 볼 본드를 가격할 수도 있다. 이러한 결점을 해결하기 위한 한 가지 방법으로는 비원형면을 가진 와이어 본딩 캐필러리를 사용하는 것이다. 예컨대, 테스트 등에게 허여된 미국 특허 제5,544,804호에는 이러한 형태의 접근 방법이 개시되어 있으며, 본 명세서에서는 참조 목적으로 이를 설명하기로 한다. 테스트 등에게 허여된 특허의 상표명은 비원형면을 가진 BowTI(상표명) 캐필러리이다. BowTI(상표명) 캐필러리의 면은 한 쌍의 대향 오목면을 결합시키는 한 쌍의 대향 볼록면을 포함하는 형상을 가질 수도 있다. BowTI(상표명) 캐필러리는 일반적으로 볼록면의 중간 지점을 횡단하고 BowTI(상표명) 캐필러리를 통해 연장하는 종축을 가진 것으로 기술되어 있다. BowTI(상표명) 캐필러리는 볼 본드가, 예컨대 원형 캐필러리면 상태 보다 서로 근접하여 만들어지는 것을 허용한다. 이는 오목면이 인접 본드를 가격하는 것을 피하기 때문에 성취될 수 있다. BowTITM캐필러리는 스팃치 본드를 포함하는 기타 형태의 본드도 만들 수 있다.
비원형면을 가진 캐필러리의 사용으로 리드 프레임의 X방향 또는 Y방향 중 어느 하나를 따라, 또는 타겟 리드의 종축을 따라, 또는 필요한 경우에 소정의 본딩 통로를 따라 캐필러리면 종축의 정밀한 정렬에 대한 필요성이 발생한다. 비원형 캐필러리의 정밀한 정렬은 특히 전형적인 캐필러리면(예컨대, 4 내지 8 mils)의 상당히 작은 크기로 인해 어려워진다. 구체적으로 집적 회로 칩 패키지의 크기를 감소시킨다는 점에 비추어, 캐필러리의 정밀하지 않은 정렬은 제조 공정 중에 불완전한 와이어 본드를 초래할 수 있다. 이는 본드 패드, 리드 또는 양쪽 모두에 대한 캐필러리면의 정밀하지 않은 위치 설정을 포함하는 많은 요인으로 인해 초래될 수 있다. 불완전한 와이어 본딩은 정밀하지 않은 정렬로 인해 캐필러리가 후속의 본드 형성 과정 중에 기존의 본드를 가격 및/또는 손상시키는 경우에도 발생한다. 공지의 캐필러리 및 와이어 본딩 기술에는 이외에도 기타 문제점, 결점 및 단점이 상존한다.
본 발명의 목적은 와이어 본딩에서 사용되는 캐필러리와 관련된 필요성을 알리는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 캐필러리를 와이어 본딩 기계에 설치하는 중에 용이하게 정렬될 수도 있는 와이어 본딩 기계용 캐필러리를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 집적 회로 칩 패키지 제조 공정 중에 캐필러리의 회전 중에 또는 후에 용이하게 정렬 및 재정렬될 수도 있는 와이어 본딩용 캐필러리를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 캐필러리가 와이어 본딩 기계에 설치된 후에 정밀한 회전 위치에서 캐필러리의 회전이 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 캐필러리의 사용 중에 캐필러리의 정렬을 용이하게 설정 및/또는 확인할 수도 있는 캐필러리를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 와이어 본딩 캐필러리의 자동 연속, 비계단식 회전을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 와이어 본딩 공정 진행 중인 리드 프레임 상의 리드의 방향에 대한 정보에 따라 컴퓨터가 캐필러리의 회전을 제어하는 컴퓨터 제어식 와이어 본딩 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 이들 및 기타 목적을 성취하기 위해, 그리고 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 와이어 본딩 캐필러리를 회전시키기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 캐필러리에 결합되도록 조정된 제1 부분과, 제1 부분과 결합 가능하여 연속 회전을 캐필러리에 부여하는 제2 부분을 포함한다.
본 실시예의 일태양에 따르면, 제1 부분은 제1 회전 요소일 수도 있고 제2 부분은 제2 회전 요소일 수도 있다. 제1 및 제2 회전 요소는 협동하여 캐필러리의 연속 회전을 제공할 수도 있다. 다양한 선택 태양에 따르면, 제1 및 제2 회전 회전 요소는 베벨 기어, 래크, 피니언, 마찰 패드 및 헬리컬 기어를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 와이어 본딩 캐필러리가 제공된다. 상기 캐필러리는 튜브형 몸체부와, 상기 튜브형 몸체부에 결합된 제1 회전 요소를 가진다. 상기 제1 회전 요소는 제2 회전 요소와 결합 가능하여 연속 회전을 캐필러리에 부여한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 와이어 본딩 기계가 제공된다. 상기 기계는 혼과, 상기 혼 상에 회전식으로 장착된 캐필러리를 가진다. 상기 회전 장치의 적어도 일부분은 캐필러리에 결합되어 있다. 회전 장치를 조정하여 연속 회전을 캐필러리에 부여한다.
본 발명의 다양한 특징에 따르면, 캐필러리는 검출기와 협동하여 캐필러리의 회전 정렬 상태를 지시하는 지시기를 포함할 수도 있다. 이들 감지 부품을 사용하여 회전 장치가 소정의 각도량 만큼 캐필러리를 회전시킨 후에 캐필러리의 정밀한 회전 정렬의 성취 여부를 지시하게 할 수도 있다.
감지 장치 및 회전 장치에 결합될 수도 있는 컴퓨터가 제공될 수도 있다. 컴퓨터는 감지 장치로부터 입력된 정보 및/또는 와이어 본딩 공정 진행 중인 리드 프레임의 방향에 대한 정보에 따라 캐필러리의 회전을 제어할 수도 있다.
도1은 본 발명에 따른 와이어 본딩 캐필러리.
도2는 도1의 2-2 화살표를 따라 취한 도1의 와이어 본딩 캐필러리의 단면도.
도3은 본 발명에 따른 와이어 본딩 기계의 혼(horn).
도4는 도3의 4-4 화살표 방향으로 본 도3의 혼의 평면도.
도5는 본 발명의 제1 실시예의 선택 태양에 따른 회전 장치 및 캐필러리를 도시한 도면.
도6은 도5의 6-6 화살표의 방향으로 본 도5의 회전 장치 및 캐필러리를 도시한 도면.
도7은 제1 실시예의 선택 태양에 따른 회전 장치 및 캐필러리를 도시한 도면.
도8은 도7의 8-8 화살표의 방향으로 본 도7의 회전 장치 및 캐필러리의 단부도.
도9는 제1 실시예의 선택 태양에 따른 회전 장치 및 캐필러리를 도시한 도면.
도10은 도9의 10-10 화살표의 방향으로 본 도9의 회전 장치 및 캐필러리의 단부도.
도11은 제1 실시예의 선택 태양에 따른 회전 장치 및 캐필러리를 도시한 도면.
도12는 도11의 12-12 화살표의 방향으로 본 도11의 회전 장치 및 캐필러리의 단부도.
도13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전 장치를 도시한 도면.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 캐필러리
11 : 외면
12 : 보어
20 : 축부
30 : 팁부
31 : 제1 지점
32 : 제2 지점
40 : 입구 단부
50 : 출구 단부
610 : 감지 장치
본 발명의 보다 철저한 이해를 위해 그리고 또한 그 특징 및 장점을 위해, 수반하는 도면과 결합하여 취해진 다음의 설명을 참조하기로 한다.
와이어 본딩 기계는 일반적으로 널리 알려져 있다. 전형적인 와이어 본딩 기계는 금 등의 적절한 본딩 재료를 포함할 수도 있는 본딩 와이어 스풀을 포함한다. 본딩 와이어는 일반적으로 캐필러리로서 알려진 안내부를 통해 공급된다. 이러한 캐필러리는 본딩 공구로서도 작용한다. 캐필러리는 혼으로 알려진 와이어 본딩 기계의 아암 상에 장착될 수도 있다.
와이어 본딩 시스템은 혼을 가진 와이어 본딩 기계를 포함할 수도 있다. 캐필러리를 혼에 장착하여 본딩 와이어를 공급원으로부터 집적 회로 칩 패키지 상의 다양한 본딩 지점으로 안내하게 한다. 캐필러리는 캐필러리로부터 격리 배치된 하나 이상의 검출기에 의해 수용되는 하나 이상의 신호를 제공하는, 캐필러리 상에 배치된 하나 이상의 지시기를 가질 수도 있다. 신호는 캐필러리의 회전 정렬 상태를 지시한다. 따라서, 신호는 캐필러리면의 축방향도 지시한다. 각각의 신호는 소정의 원하는 정렬 상태와 비교하여 캐필러리면의 각도 편심을 지시하는 상당한 신호 강도를 가질 수도 있다.
작동 중에, 캐필러리는 캐필러리면의 축이 제1 방향으로 연장하는 제1 회전 정렬 상태로 회전될 수도 있다. 검출기에 의해 수용된 제1 신호는 제1 회전 정렬 상태를 성취한 경우에 이를 지시한다. 다음에, 제1 본드는 캐필러리를 제1 본드 지점에 안내함으로써 제1 본드 지점에(예컨대, 집적 회로 칩 상의 본드 패드에) 만들어질 수도 있다.
다음에, 캐필러리는 캐필러리를 제2 회전 정렬 상태로 회전시킴으로써 재정렬되어 캐필러리면의 축은 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 연장한다. 다음에, 제2 본드는 캐필러리를 제2 본드 지점에 안내함으로써 제2 본드 지점에(예컨대, 리드 프레임 상의 리드에) 만들어질 수도 있다.
다음에, 캐필러리는 제1 방향으로 다시 또는 후속의 본드(예컨대, 집적 회로 칩 상의 제2 본드 패드)를 위한 제3 방향으로 회전된다. 캐필러리의 회전은 지시기 및 검출기의 협동과 회전 정렬 및 재정렬을 지시하는 신호의 생성에 의해 성취된다. 캐필러리를 정밀하게 회전시키는 능력은 특히 비원형면을 가진 캐필러리에게 유리하다. 비원형면의 축은 본드가 만들어지는 경우에 그 본딩 방향으로 정렬되는 것이 이상적이다. 예컨대, 리드축을 따라 캐필러리면의 축을 정렬시키는 것이 바람직할 수도 있다. 또한, 와이어 본드가 집적 회로 칩 패키지 주위에 만들어지면서, 본딩의 방향이 변할 수도 있다. 본 발명은 변하는 본딩 방향에 따라 조정된다. 또한, 전체적인 캐필러리 정렬 시스템은 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드에게 부여된 미국 특허 출원 제 호(대리인 서류 제TI-24970호)에 개시되어 있다. 이 출원은 1996년 12월 19일체 출원되었으며, 본 명세서에서는 참조 목적으로 이를 설명하기로 한다.
본 발명은 무엇보다도 캐필러리를 혼 상에 회전식으로 장착시키는 것과 종축에 대한 캐필러리의 연속, 비계단식 회전을 가능하게 하는 장치를 제공하는 것에 중점을 두고 있다. 상기 장치를 사용하여 와이어 본딩 공정 중에 캐필러리를 회전시킬 수도 있다. 지시기 및 검출기를 사용하여 회전의 정밀한 각도량을 성취할 수도 있다. 혹은, 상기 장치의 제1 부품은 특정량 만큼만 회전될 수도 있다. 이러한 부품은 회전을 캐필러리에 결합된 장치의 다른 부품에 부여할 수도 있다. 제1 부품의 특정한 회전량은 제2 부품 그리고 그에 따라 캐필러리의 특정한 회전량과 일치한다. 상기 장치를 사용하여 정밀한 초기 정렬 상태로(예컨대, 혼 상에 캐필러리를 설치할 때) 캐필러리를 초기 회전시킬 수도 있다. 상기 장치를 사용하여 와이어 본딩 공정 중에 정밀한 각도량으로 캐필러리의 연속 회전도 제공할 수도 있다. 연속, 비계단식 운동으로 캐필러리의 원하는 각도 위치에 대한 우수한 정밀성을 얻게 된다.
도1에 보다 상세하게 도시된 것처럼, 캐필러리(10)는 팁부(30)와 일체형인 축부(20)를 포함하는 튜브형 몸체를 가진다. 캐필러리는 종축(AA)의 전체 방향으로 내부를 통해 연장하는 종방향 보어를 가진다. 캐필러리(10)의 보어는 입구 단부(40) 및 출구 단부(50)를 가진다. 본딩 와이어를 입구 단부(40)에 삽입시켜 캐필러리(10)의 내부를 통해 연장하여 캐필러리(10)로부터 출구 단부(50)를 통해 나가게 할 수도 있다.
축부(20)는 도2에 보다 명백하게 도시된 것처럼 형상이 원형이고 원형 단면을 가지는 것이 좋다. 그러나, 본딩 와이어가 캐필러리(10)의 내부에 관통되는 한 다른 형상을 사용할 수도 있다. 예컨대, 캐필러리는 직사각형 또는 타원형 단면을 가질 수도 있다. 캐필러리(10)의 단면은 외경이 Do이고 내경이 Di인 보어를 구비하여 형성되는 것이 좋다. 내경 Di는 캐필러리(10) 보어의 전체 길이에 걸쳐 일정한 것이 좋다. 그러나, 캐필러리(10)가 일정한 벽 두께를 가지면, Di는 Do의 변화에 따라 변할 것이다.
팁부(30)는 제1 지점(31)으로부터 하향 및 내향 테이퍼를 가지며, 상기에서 팁부(30)는 캐필러리(10)의 출구 단부에 배치된 제2 지점(32)에서 축부(20)를 만나는 것이 좋다. 제1 지점(31)의 팁부(30)의 외경은 축부(20)의 Do와 동일한 것이 좋다. 제2 지점(32)의 팁부(30)의 외경은 제1 지점(31)의 외경 보다 작은 소정값인 것이 좋다.
캐필러리(10)는 적절한 재료로 제조될 수도 있다. 그러나, 캐필러리(10)는 고강도 재료로 제조되는 것이 좋다. 예컨대, 캐필러리(10)는 고강도 세라믹 재료로 제조될 수도 있다.
(도시되지 않은) 와이어 본딩 기계의 혼은 도3 및 도4에 도시되어 있다. 혼(60)은 도시된 것처럼 캐필러리(10)를 장착하는 캐필러리 장착 리셉터클(61)을 가진다. 혼(60)은 선택적으로 캐필러리(10)를 캐필러리 장착 리셉터클(61)에 체결시키는 로킹 기구(62)도 포함하는 것이 좋다. 캐필러리(10)는 로킹 기구(62)가 비체결 위치에 있는 경우에 장착 리셉터클(61) 내에서 그 종축에 대해 자유롭게 회전 가능한 것이 좋다.
캐필러리(10)가 정밀한, 소정의 초기 정렬 조건에 따라 정렬되려면(예컨대, 캐필러리면의 축이 X방향 본딩에 대해 정렬되게 하려면), 필수적으로 정밀한 각도량으로 종축(AA)에 대해 캐필러리(10)를 회전시켜야 한다. 이는 필수적으로, 예컨대 캐필러리면의 축을 Y축, 또는 X축 또는 Y축 중 어느 하나로부터 편심되어 있는 일부 다른 방향으로 정렬시켜야 한다. 예컨대, 타겟 리드는 X축으로부터 반시계 방향으로 15도 편심되어 있는 방향을 가질 수도 있다. 캐필러리(10)의 면이 축을 따라 초기 정렬되려면, 캐필러리(10)가 반시계 방향으로 정밀하게 15도(또는 시계 방향으로 345도) 회전되어 최적 본딩을 각도가 편심되어 있는 타겟 리드 상에 보장하여야 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 장치는 캐필러리(10)의 연속, 비계단식 회전을 제공한다. 바꾸어 말하면, 장치가 작동 중인 한 그리고 캐필러리가 자유롭게 회전하는 한, 장치는 캐필러리(10)를 연속적, 비계단식, 중단되지 않는 방식으로 회전시킨다. 이로써 캐필러리(10)가 회전될 수 있는 각도 위치에 대한 우수한 정밀성을 제공한다. 장치의 적어도 일부분은 캐필러리(10)에 결합되어 있다. 장치의 제1 부분은 캐필러리(10)에 결합되어 있는 것이 좋다. 장치의 제2 부분은 캐필러리(10)로부터 분리되어 있지만 제1 부분과 결합 가능하여 연속 회전을 캐필러리(10)에 부여한다. 제1 부분은 캐필러리(10)의 축부(20)의 중심 지역에 결합되어 있는 것이 좋다. 또한, 제1 부분은 축부(20)를 둘러싸는 것이 좋고 캐필러리(10)의 종축과 동축인 회전축을 가진다.
도5 및 도6에 도시된 것처럼 제1 실시예의 한 선택 태양에 따르면, 캐필러리(10)의 연속 회전을 가능하게 하는 장치(100)가 제공된다. 장치(100)는 제1 회전 요소(110) 및 제2 회전 요소(120)를 포함한다. 제1 및 제2 회전 요소(110, 120)는 서로 협동하여 연속 비계단식 회전을 캐필러리(10)에 부여하는 것이 좋다.
제1 회전 요소(110)는 제1 베벨 기어(111)를 포함하고 제2 회전 요소(120)는 제2 베벨 기어(122)를 포함하는 것이 좋다. 제1 베벨 기어(111)는 제2 베벨 기어(122) 상에 형성된 복수의 제2 치(teeth)와 상호 끼워맞춤되는 제1 베벨 기어 상에 형성된 복수의 제1 치를 가진다.
제1 회전 요소(110)는 캐필러리(10)의 외면에 결합되어 있다. 이들 2 개의 요소는 음향 감쇠(acoustic damping)로 인한 방해를 최소화시키도록 고려한 접착제 본딩 등의 적절한 본딩 기술을 사용하여 함께 결합될 수도 있다. 어떠한 본딩 기술이 사용되든, 캐필러리(10)는 와이어 본딩 공정 중에 작동하는 환경 조건에 잘 견디는 것이 좋다. 혹은, 제1 회전 요소(110)는 캐필러리(10)의 일부분으로서 일체형으로 제조될 수도 있다.
제2 기어(122)는 제1 기어(111)와 상호 결합하는 것이 좋다. 제2 기어(122)에는 제1 기어(111)보다 적은 수의 치가 제공되어 제2 기어(122)가 제1 기어(111)보다 작은 직경을 가지게 하는 것이 좋다. 그러나, 제2 기어의 크기는 제1 기어(111)와 동일하거나, 또는 제1 기어보다 클 수도 있다.
제2 기어(122)는 구동축(71)에 의해 동력원(70)에 결합되어 있다. 동력원(70)은 동력을 제공하여 구동축(71)을 회전시켜서, 제2 기어(122)를 회전시키는 적절한 유닛이다. 예컨대, 동력원(70)은 전기 모터이거나 또는 수동으로 구동축(71)을 회전시키는 사람을 나타낼 수도 있다. 동력원(70)이 작동되면, 회전은 구동축(71) 그리고 그에 따라 제2 회전 요소(120)로 부여된다. 제2 회전 요소(120)는 제1 회전 요소(110)와 결합 가능하여 제1 회전 요소(110)를 회전시킨다. 제1 회전 요소(110)가 캐필러리(10)에 결합되어 있기 때문에, 회전은 캐필러리(10)에도 부여된다. 동력원(70)은 로킹 기구(62)가 비체결 위치에 있는 경우에 캐필러리(10)를 회전시키도록 작동되기만 하는 것이 좋다. 로킹 기구(62) 및 동력원(70)은, 예컨대 (도시되지 않은) 컴퓨터 제어를 통해 동시에 작동하게 하여 동력원(70)이 작동되면 자동적으로 로킹 기구(62)를 체결 해제시키게 하는 것이 좋다. 로킹 기구(62)는 캐필러리(10)의 종축을 따라 소정의 위치에서 캐필러리(10)를 장착 리셉터클(61)에 체결 가능한 것이 좋다. 이는 캐필러리(10)가 항상 와이어 본딩 기계 및/또는 와이어 본딩 공정 진행 중인 리드 프레임의 장착 플랫폼에 대해 적절한 종방향 위치에 있게 하는 것을 보장한다.
제1 베벨 기어(111)는 경사 모서리(113)를 가지고 제2 베벨 기어(122)는 경사 모서리(123)를 가진다. 경사 모서리(113, 123)는 협동하여 기어(111, 122)의 회전축을 편심되게 한다. 이와 같이, 회전축은 평행하지 않다. 회전축은 약 90도로 편심되어 있게 하는 것이 좋다. 이는 구동축(71)이 캐필러리(10)의 종축으로부터 반경 방향으로 외향 연장하는 것을 허용한다. 따라서, 동력원(70)은 추가적인 기어 또는 기타 유사한 부품에 대한 필요성 없이 캐필러리(10)로부터 반경 방향으로 외향으로 그리고 격리되어 배치될 수도 있다. 무엇보다도 캐필러리(10)로부터 반경 방향으로 격리 배치되어 있는 동력원(70)을 가지기 때문에 캐필러리(10)의 작동을 방해하는 것을 피하게 된다.
도7 및 도8에 도시된 것처럼 제1 실시예의 다른 선택 태양에 따르면, 회전 장치(200)는 제1 회전 요소(210) 및 제2 회전 요소(220)를 포함한다. 제1 회전 요소(210)는 캐필러리(10)에 결합되어 있고 제1 마찰 패드(211)를 포함한다. 제2 회전 요소(220)는 캐필러리(10)로부터 분리되어 있고 제2 마찰 패드(222)를 포함한다. 제1 및 제2 마찰 패드(211, 222)는 휠 또는 디스크를 포함할 수도 있다. 제1 및 제2 휠(211, 222)은 이들 2 요소 사이에 마찰을 제공하는 재료로 제조되는 것이 좋다. 예컨대, 제1 및 제2 마찰 패드(211, 222)는 고무 또는 고무계 재료로 제조될 수도 있다.
제1 및 제2 마찰 패드(211, 222)는 서로 결합 가능하여 회전을 캐필러리(10)에 제공한다. 제2 마찰 패드(222)는 실질적으로 제1 마찰 패드(211)의 회전축에 수직한 축에 대해 회전시키는 것이 좋다. 제2 마찰 패드(222)의 모서리는 제1 마찰 패드(211)의 회전축으로부터 반경 방향으로 편심되어 있는 지점에서 제1 마찰 패드(211)의 측면과 접촉하게 되는 것이 좋다. 2 개의 휠의 접촉 지점은 제1 마찰 패드(211)의 회전축보다 제1 마찰 패드(211)의 모서리에 근접해 있는 것이 보다 좋다. 제2 마찰 패드(222)의 회전은 상술한 것처럼 제공될 수도 있다.
본 태양의 선택 특징에 따르면, 제1 및 제2 마찰 패드(211, 222)는 그 회전축이 편심되어 있지 않도록 방향을 가질 수도 있다. 이와 같이, 2 개의 휠이 실질적으로 동일한 평면에 있으면, 그 회전축은 실질적으로 평행할 것이다. 이러한 배열에서, 제2 마찰 패드(222)의 모서리는 제1 마찰 패드(211)의 모서리와 결합되어 회전을 제1 마찰 패드(211)에 부여할 것이다.
도9 및 도10에 도시된 것처럼 제1 실시예의 다른 선택 태양에 따르면, 회전 장치(300)는 제1 회전 요소(310) 및 제2 회전 요소(320)를 포함한다. 제1 회전 요소(310)는 캐필러리(10)에 결합되어 있고 제1 기어(311)를 포함한다. 제2 회전 요소(320)는 캐필러리(10)로부터 분리되어 있고 제2 기어(322)를 포함한다. 제1 및 제2 기어(311, 322)는 협동하여 래크 및 피니언 조립체를 제공한다. 예컨대, 제1 기어(311)는 래크(322)와 협동하는 피니언이다. 래크(322)는 한 쪽에 치를 가진 바아를 포함하여 피니언(311) 상의 대응 치와 상호 끼워맞춰진다.
래크(322)는 선형 운동하고 회전되지 않는 것이 좋다. 래크(322)가 피니언(311)과 결합되면, 래크(322)의 선형 운동은 피니언(311)의 회전 운동으로 변환된다. 이와 같이, 제1 회전 요소(311)의 회전축은 교차하지 않고 래크(322)의 운동 방향으로부터 90도 편심되어 있다. 혹은, 래크(322)는 웜 기어로 대체될 수도 있다.
동력원 배열을 변형시켜 전후 선형 운동을 제공하면, 래크(322)는 전술한 것처럼 동력원에 의해 운동될 수도 있다. 예컨대, 동력원은 피니언(311)의 회전축에 평행한 축에 대해 구동축을 회전시킬 수도 있다. 구동축은, 회전되고 래크(322)와 결합되어 선형 운동을 부여하는 제2 피니언에 결합될 수도 있다.
도11 및 도12에 도시된 것처럼 제1 실시예의 다른 선택 태양에 따르면, 회전 장치(400)는 제1 회전 요소(410) 및 제2 회전 요소(420)를 포함한다. 제1 회전 요소(410)는 캐필러리(10)에 결합되어 있고 제1 헬리컬 기어(411)를 포함한다. 제2 회전 요소(420)는 캐필러리(10)로부터 분리되어 있고 제2 헬리컬 기어(422)를 포함한다. 제1 및 제2 기어(411, 422)는 평행한 회전축을 가지는 것이 좋지만, 회전축이 편심되어 있을(skewed) 수도 있다. 제2 회전 요소(420)는 전술한 것처럼 회전되어 회전을 제1 회전 요소(410) 그리고 그에 따라 캐필러리(10)에 부여할 수도 있다.
도13에 도시된 것처럼 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 본 발명의 회전 장치(530)(예컨대, 장치(100, 200, 300 또는 400)는 와이어 본딩 기계에 결합되어 있다. 기계(500)는 장착 플랫폼(511)을 가진 몸체(510)를 포함한다. 장착 플랫폼(511)을 조정하여 와이어 본딩용 리드 프레임(512)을 수용한다. 기계(500)는 기계에 부착된 혼(560)을 포함한다. 혼(560)은 그 위에 장착된 캐필러리(10)를 가지고 그 혼을 취급하여 장착 플랫폼(511) 상에 있는 리드 프레임(512)을 와이어 본드되게 할 수도 있다. 기계(500)는 기계 상에 장착된 본딩 와이어 공급원(520)(예컨대, 스풀)도 포함한다. 본딩 와이어는 캐필러리(10)를 관통하여 리드 프레임 상에 와이어 본드를 완성시키는 데 사용될 수도 있다. 회전 장치(530)의 적어도 일부분은 캐필러리(10)에 결합되어 있다. 회전 장치(530)의 제1 부분(531)은 캐필러리(10)에 결합되어 있고 회전 장치(530)의 제2 부분(532)은 캐필러리(10)로부터 분리되어 있는 것이 좋다. 제1 부분(531)은 제2 부분(532)과 결합 가능하여 연속, 비계단식 회전을 캐필러리(10)에 부여한다. 제2 부분이 제1 부분과 결합되면, 제2 부분의 회전 또는 선형 운동으로 인해 제1 부분은 제2 부분에 대해 회전하게 된다. 제2 부분(532)은 구동축(571)에 의해 구동축(571)을 회전시키는 동력원(570)에 결합되어 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 캐필러리(10)는 그 몸체에 결합된 하나 이상의 지시기(610)를 가져서, 하나 이상의 감지 신호를 하나 이상의 검출기에 제공할 수도 있다. 신호의 강도는 가변적일 수도 있어 캐필러리와 캐필러리면의 축의 정렬 상태를 지시할 수도 있다. 지시기는 능동적, 수동적, 기계적, 전기적, 광학적, 자기적 및 기타의 형태를 포함하는 것일 수도 있다. 또한, 하나 이상의 제2 검출기(620)를 제공하여 캐필러리(10) 상의 하나 이상의 지시기와 협동할 수도 있다.
지시기 중 하나는 제1 지시기이고 나머지는 제2 지시기인 것이 좋다. 제1 지시기는 정밀한 초기 정렬 상태를 설정하는 데 사용되고 그리고 본딩 방향이 변함에 따라 캐필러리(10)의 회전 편심을 결정하여 와이어 본딩 공정 중에 캐필러리(10)를 재정렬시키는 데 사용된다. 제2 지시기는 와이어 본딩 공정 중에 회전 편심 및/또는 정렬을 설정하고 확인하는 데 사용되는 것이 좋다.
예컨대, 지시기는 광학적으로 검출될 수도 있는 반사 표시(reflective markings) 또는 페인트 스트립(paint strips)을 포함할 수도 있다. 적어도 하나의 표시는 캐필러리(10)면의 축과 정렬되어 있는 것이 좋다. 하나 이상의 검출기(620)(예컨대, 변환기)는 상기 표시를 검출하여 하나 이상의 대응 전기 검출 신호를 생성시킬 수도 있다. 예컨대, 제1 지시기 반사가 변환기에 의해 검출되면, 캐필러리(10)면은 와이어 본딩에 대해 제1 방향으로 정렬된다. 제2 지시기가 제1 지시기로부터 시계 방향으로 90도 편심되어 있으면, 그래서 제2 지시기가 그 지시 내용을 검출하면, 캐필러리(10)는 제1 방향으로부터 반시계 방향으로 90도 편심된다. 변환기로부터 출력된 전기 신호는 (도시되지 않은) 표시 장치로 보내져 편심을 지시하거나 또는 캐필러리(10)가 적절히 정렬되도록 지시한다.
이와 같이, 지시기 및 검출기는 협동하여 캐필러리(10)의 회전 위치를 결정하는 데 사용될 수도 있는 신호를 제공한다. 혹은, 이들 부품은 협동하여 상당한 신호 강도를 가진 신호를 제공할 수도 있다. 예컨대, 신호는 지시기 및 검출기가 서로 가장 근접되어 있을 경우에 보다 강해질 수도 있다. 신호는 이들 2 개의 부품이 캐필러리(10)의 회전에 의해 분리됨에 따라 약해질 수도 있다. 감지된 신호의 강도는 캐필러리(10)의 소정의 회전 정렬 상태로부터 편심된 각도량을 지시할 것이다.
지시기 및 검출기는 혼(560) 및/또는 본딩 플랫폼(511) 또는 리드 프레임(512)에 대한 캐필러리(10)와 회전 장치(530)의 정밀한 초기 정렬 상태를 설정하는 데 사용될 수도 있다. 초기 정렬 후에, 그리고 와이어 본딩 공정 중에, 감지 부품은 회전 장치(530)와 연결하여 사용되어 캐필러리(10)를 상술한 원하는 각도 위치로 정밀하게 회전시킨다. 이는 특히 비원형면을 가진 캐필러리용으로 유용하다. 이러한 공정은 캐필러리면의 축이 정렬 및 재정렬되어 본드가 집적 회로 칩 패키지에 대해 만들어지면서 상이한 본딩 방향으로 연장하는 것을 허용한다. 감지 부품은 캐필러리(10)의 적절한 원하는 회전 정렬 상태를 확인하는 데에도 사용할 수도 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 회전 및 정렬 상태는 컴퓨터(550)에 의해 완전히 제어될 수도 있다. 이러한 상황에서, 컴퓨터(550)는 캐필러리의 원하는 회전 위치를 결정한다. 이는 리드 프레임의 소정의 구성을 기초로 하여 설정될 수 있다. 검출기는 지시기로부터 감지된 신호에 대한 입력을 컴퓨터에 제공한다. 이 정보는 캐필러리의 현재 회전 위치를 지시한다. 캐필러리가 적절하게 정렬되어 있지 않으면, 컴퓨터는 동력원을 작동시키라는 메시지를 보낼 수도 있다. 혼(560)의 로킹 기구를 작동 해제시키라는 메시지가 컴퓨터로부터 보내지면 장치(530)가 캐필러리(10)를 회전시키게 할 수도 있다. 캐필러리(10)가 원하는 회전 위치에 도달하였다고 지시하는 신호를 검출기가 지시기로부터 감지하면, 입력은 검출기로부터 컴퓨터로 보내진다. 컴퓨터는 작동 신호를 로킹 기구에 그리고 작동 해제 신호를 동력원에 보낸다. 다음에, 본딩 기계는 본딩을 계속해서 진행할 수도 있다.
이러한 특징의 태양에 따르면, (도시되지 않은) 다른 감지 장치를 제공하여 직접 각각의 개별적인 리드의 방향을 감지한다. 이는, 예컨대 공지된 스캐닝 기술에 의해 성취될 수도 있다. 이러한 정보는 대응 작동 메시지와 작동 해제 메시지를 동력원과 로킹 기구에 보내는 컴퓨터로 전달된다. 동력원은 캐필러리를 컴퓨터 기억 장치에 저장된 리드 프레임의 소정의 위치와 틀릴 때에 구체적인 리드에 대한 방향에 기초한 정밀한 위치로 캐필러리를 회전시킨다. 감지 장치는 캐필러리가 올바른 회전 위치에 도달하면 추가로 입력 신호를 컴퓨터로 보내 컴퓨터는 각각 적절한 작동 메시지와 작동 해제 메시지를 로킹 기구와 동력원에 보낸다.
본 발명의 회전 장치에서는 감지 장치가 필수적이지 않다는 것을 주목하여야 한다. 예컨대, 정밀한 회전 정렬 상태가 요구되지 않으면, 감지 장치를 사용할 필요는 없다. 또한, 조절기를 가진 동력원을 선택하여 제2 회전 요소의 회전량을 제어할 수도 있다. 그러한 경우에, 제1 회전 요소의 대응 회전이 용이하게 계산될 수도 있다. 따라서, 캐필러리의 정밀한 초기 정렬 상태를 얻으면, 와이어 본딩 공정 중에 정밀한 정렬 상태는 감지 장치를 사용하지 않고도 성취될 수 있다. 다른 선택 실시예에서, 마이크로미터는 회전축으로서 작용하는 캐필러리를 가진 동력원으로서 사용될 수도 있다.
이와 같이, 단지 예시 목적만인 양호한 실시예와 연결시켜 본 발명을 기술하였다. 당업자라면 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 범주 및 정신을 벗어나지 않고도 본 실시예들을 변형할 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
제1 부품의 특정한 회전량은 제2 부품 그리고 그에 따라 캐필러리의 특정한 회전량과 일치하므로, 정밀한 초기 정렬 상태로 캐필러리를 초기 회전시킬 수도 있다. 따라서, 와이어 본딩 공정 중에 정밀한 각도량으로 캐필러리의 연속 회전도 제공할 수도 있으며, 연속, 비계단식 운동으로 캐필러리의 원하는 각도 위치에 대한 우수한 정밀성을 얻게 된다.

Claims (20)

  1. 와이어 본딩 캐필러리를 회전시키는 장치에 있어서,
    캐필러리에 결합되도록 조정된 제1 부분과,
    제1 부분과 결합 가능하여 연속 회전을 캐필러리에 부여하는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 부분은 제1 회전 요소를 포함하고, 제2 부분은 제1 회전 요소와 협동하여 연속 회전을 캐필러리에 부여하는 제2 회전 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 제1 및 제2 회전 요소가 베벨 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 제1 및 제2 회전 요소가 마찰 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 제1 및 제2 회전 요소가 래크를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 제1 및 제2 회전 요소가 피니언을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 제1 및 제2 회전 요소가 헬리컬 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제2항에 있어서, 제1 회전 요소는 제1 표면을 가지고, 제2 회전 요소는 제2 표면을 가지며, 제2 표면이 제1 표면에 결합되면 제2 회전 요소의 회전으로 인해 제1 회전 요소가 회전하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제2항에 있어서, 제1 회전 요소는 제1 표면을 가지고, 제2 회전 요소는 제2 표면을 가지며, 제2 표면이 제1 표면에 결합되면 제2 회전 요소의 선형 운동으로 인해 제1 회전 요소가 회전하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 와이어 본딩 캐필러리에 있어서,
    튜브형 몸체부와,
    튜브형 몸체부에 결합되고 제2 회전 요소와 결합 가능하여 연속 회전을 캐필러리에 부여하는 제1 회전 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 캐필러리.
  11. 제10항에 있어서, 캐필러리는 축부를 가지고, 제1 회전 요소는 상기 축부에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 캐필러리.
  12. 제11항에 있어서, 제1 회전 요소는 축부를 둘러싸고 있고, 상기 제1 회전 요소의 회전축은 캐필러리의 종축과 동축인 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 캐필러리.
  13. 와이어 본딩 기계에 있어서,
    혼과,
    상기 혼 위에 회전식으로 장착된 캐필러리와,
    적어도 일부분이 상기 캐필러리에 결합되어 있어 연속 회전을 상기 캐필러리에 부여하도록 조정된 회전 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 기계.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회전 장치는,
    캐필러리에 결합된 제1 회전 요소와,
    상기 제1 회전 요소와 결합 가능하여 연속 회전을 캐필러리에 부여하는 제2 회전 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 기계.
  15. 제14항에 있어서, 제2 회전 요소가 제1 회전 요소에 결합되면, 제2 회전 요소의 회전으로 인해 제1 회전 요소가 회전하게 되는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 기계.
  16. 제13항에 있어서,
    본딩 와이어 공급원과,
    리드 프레임을 수용하도록 조정된 본딩 플랫폼과,
    와이어 본딩을 본딩 플랫폼 상에 배치된 리드 프레임 상에서 수행하는 캐필러리를 관통 가능한 본딩 와이어를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 기계.
  17. 제13항에 있어서,
    캐필러리에 결합된 적어도 하나의 지시기와,
    적어도 하나의 지시기와 협동하여 캐필러리의 회전 정렬 상태를 결정하는 적어도 하나의 검출기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 기계.
  18. 제17항에 있어서, 상기 기계는 적어도 하나의 지시기에 의해 적어도 하나의 검출기에 제공된 신호에 따라 회전 장치를 작동시키는 컴퓨터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 기계.
  19. 제13항에 있어서, 상기 기계는 리드 프레임을 와이어 본드하는 데 사용되고, 상기 기계는 리드 프레임의 방향에 따라 회전 장치를 작동시키는 컴퓨터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 기계.
  20. 제13항에 있어서, 상기 기계는 리드 프레임을 와이어 본드하는 데 사용되고, 상기 기계는 리드 프레임의 방향에 대응하는 저장된 정보에 따라 회전 장치를 작동시키는 컴퓨터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 기계.
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