KR19990025689A - 캐필러리 - Google Patents

Abstract

인너리드상의 스티치 본드 영역에서의 본딩 와이어의 두께를 증가시키기 위해 스티치 본드 영역에 대응하는 소정 곡률을 갖는 팁의 가장자리를 따라 링형상의 리세스를 형성하므로서, 에폭시 수지의 흐름에 의한 전단응력 또는 열팽창/수축에 의한 열응력에 견디는 힘이 증가하여 스티치 본드 영역에서의 힐 크랙의 발생을 최소화할 수 있고, 힐 크랙에 의해 스티치 본드 영역에서 접착력이 약화되는 것을 방지하고 힐 크랙의 심화에 의한 단선을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

캐필러리

본 발명은 캐필러리(capillary)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이어 본딩(wire bonding) 공정중 스티치 본딩(stitch bonding)에 있어서 리드프레임의 인너리드에 본딩된 와이어에서 힐 크랙(heel crack)이 발생하는 것을 방지하기 위해 단부를 보틀 넥(bottle neck) 형상으로 변경한 캐필러리에 관한 것이다.

와이어 본딩공정은 와이어와 디바이스 사이에 열, 힘, 시간, 압력 및 고주파 진동등을 복합적으로 적용하여 반도체 칩과 리드프레임을 전기적으로 연결하는 공정을 말한다. 와이어 본딩공정은 볼(ball)을 형성하여 1차 볼본딩을 수행하고, 루핑(looping)을 거쳐 2차 스티치 본딩을 완성한 후, 와이어를 절단하여 다시 볼을 형성하기까지의 한 사이클을 반복하는 과정으로 이루어지는데 이를 본딩 사이클(bonding cycle)이라 한다.

이를 구체적으로 설명하면, 먼저 캐필러리(capillary)는 금, 알루미늄 또는 구리재질의 와이어를 공급받아 볼을 형성하여 반도체 칩상에 1차 볼본딩을 한다. 이어 캐필러리가 미리 정해진 궤적 경로를 따라 와이어 루프를 형성한 후, 인너리드의 코인영역에 2차 스티치 본딩을 한다. 이후 캐필러리가 상승하고 와이어가 절단되어 본딩이 완성된다.

도 1을 참조하면, 캐필러리(10)의 팁은 패키지가 다핀화됨에 따라 리드 접합폭이 소형화되기 때문에 팁의 폭이 점차 감소되는 추세에 있다. 캐필러리(10)의 팁은 소정 곡률 R로 라운드져 있으며, 팁의 폭의 소형화에 대응하여 인너리드의 코인영역과 이루는 각도 α가 12°, 8°또는 4°이다.

이러한 캐필러리(10)를 이용하여 스티치 본딩을 하는 방법을 설명하면, 루핑을 거쳐 인너리드(20)의 코인 영역(25)으로 이동한 캐필러리(10)는 금 와이어(30)를 압착하여 금 와이어(30)를 코인 영역(25)에 접착시키게 된다.

그러나, 이러한 와이어 본딩공정에서, 스티치 본딩의 경우 리드프레임의 스티치 본드영역에 있어 본드 와이어에 몇 가지 문제점이 발생하였다.

도 2를 참조하면, 금 와이어(30)는 소정 곡률로 라운드된 캐필러리(10)의 팁(10a)에 눌린 상태로 리드프레임의 인너리드(20)상에 본딩된다. 이후 도 3에 도시된 바와 같이, 금 와이어(30)는 절단되어 스티치 본드 영역 L1에 걸쳐 인너리드(20)에 본딩된다. 이때, 본딩된 영역은 캐필러리(10)의 팁(10a)에 의해 눌려졌기 때문에 상당히 취약한 상태가 되며, 이후 수지몰딩중에 에폭시 몰딩 수지의 흐름 또는 열에 의한 스트레스에 의해 힐 크랙(32)이 발생하게 된다. 이에 따라 접착력이 약화되고 경우에 따라서는 단선이 되는 경우도 발생하였다.

따라서 본 발명은 팁의 단면형상을 변경하여 스티치 본딩 영역에서의 오이어의 두께를 실질적으로 증가시킴으로서 스티치 본딩후 수지몰딩 공정중에도 에폭시 몰딩 수지의 흐름 또는 열에 의한 스트레스에 의해 힐 크랙이 발생하지 않는 캐필러리를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 캐필러리의 단면도이고,

도 2는 종래의 캐필러리의 동작을 나타내는 설명도이고,

도 3은 도 2의 캐필러리의 동작에 의해 스티치 본딩된 와이어를 나타내는 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 캐필러리의 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 캐필러리의 동작에 의해 스티치 본딩된 와이어를 나타내는 단면도이다.

＜도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명＞

10 : 캐필러리 10a : 팁

15 : 리세스 20 : 리드프레임

30 : 본딩 와이어 35 : 돌출부

본 발명의 기본 개념은 인너리드상의 스티치 본드 영역에서의 본딩 와이어의 두께를 증가시킴으로서 와이어에서 발생하는 힐 크랙을 방지하는데 있다.

본 발명에 따르면, 와이어가 스티치 본드되는 인너리드상의 스티치 본드 영역에서 실질적으로 두께가 증가하도록 스티치 본드 영역에 대응하는 소정 곡률을 갖는 팁의 가장자리를 따라 링형상의 리세스가 형성된다.

일 실시예로 리세스의 단면형상은 캐필러리축에 평행한 측면과 이 측면에 수직인 저면으로 이루어지거나, 다른 실시예로 캐필러리축에 수직인 저면과 이 저면에 둔각을 이루는 측면으로 이루어진다.

한편, 바람직하게, 측면의 높이는 와이어 직경의 1/2이고, 저면의 폭은 팁 직경의 1/4이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 캐필러리의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 캐필러리(10)의 팁(10a)은 소정 곡률 R로 라운드져 있다. 본 발명에 따르면 캐필러리(10) 중심축을 기준으로 팁(10a)의 가장자리를 따라 링형상의 리세스(15)가 형성된다. 즉, 단면으로 볼 때, 캐필러리(10)의 팁(10a)이 시작되는 부분에서부터 팁(10a)의 내측으로 일부 절단되어 리세스(15)가 형성된다. 이 실시예에서 리세스(15)의 단면형상은 캐필러리(10)의 축에 평행한 측면(15a)과 이 측면(15a)에 수직인 저면(15b)으로 이루어지는 바, 소위 보틀 넥(bottle neck) 형상이 된다. 바람직하게 측면(15a)의 높이 H는 와이어(10)의 직경의 1/2정도이고, 저면(15b)의 폭 W는 캐필러리(10) 팁 직경의 1/4정도이다.

이 실시예에서는 측면(15a)과 저면(15b)이 수직인 경우를 설명하고 있지만, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들어, 측면(15a)과 저면(15b)이 만나는 모서리 부분을 라운드 처리할 수도 있으며, 측면(15a)이 저면(15b)에 대해 둔각을 이루도록 형성하는 것도 가능하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 캐필러리의 작용을 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

루핑을 거쳐 인너리드(20)로 이동한 캐필러리(10)는 금 와이어(30)를 압착하여 금 와이어(30)를 인너리드(20)에 스티치 본딩시키게 된다. 이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 인너리드(20)의 스티치 본드 영역 L1에 대응하는 캐필러리(10)에는 리세스(15)가 형성되는 바, 리세스(15)는 캐필러리(10)의 축에 평행한 측면(15a)과 이 측면(15a)에 수직인 저면(15b)으로 이루어지기 때문에 이에 압착된 와이어(10)는 스티치 본드 영역 L1에 다소 두껍게 형성된 돌출부(35)가 만들어진다.

따라서 에폭시 수지 몰딩공정에 있어서, 에폭시 수지의 흐름에 의한 전단응력(shear stress) 또는 열팽창/수축에 의한 열응력에 견디는 힘이 증가하여 스티치 본드 영역에서의 힐 크랙의 발생(35)을 최소화할 수 있게 된다. 이에 따라 힐 크랙에 의해 스티치 본드 영역에서 접착력이 약화되는 것을 방지하고 더욱이 힐 크랙의 심화에 의한 단선을 방지할 수 있는 이점이 있다.

한편, 다른 실시예로서 리세스(15)의 측면(15a)이 저면(15b)에 대해 둔각을 이루도록 형성하는 경우에는 돌출부(15)에 의한 단차를 서서히 감소시킬 수 있기 때문에 더욱 효과적이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 인너리드상의 스티치 본드 영역에서의 본딩 와이어의 두께를 증가시킴으로서 에폭시 수지 몰딩공정에 있어서, 에폭시 수지의 흐름에 의한 전단응력 또는 열팽창/수축에 의한 열응력에 견디는 힘이 증가하여 스티치 본드 영역에서의 힐 크랙의 발생을 최소화할 수 있고, 힐 크랙에 의해 스티치 본드 영역에서 접착력이 약화되는 것을 방지하고 힐 크랙의 심화에 의한 단선을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 리드 프레임의 인너리드상에 와이어를 스티치 본딩하는 캐필러리에 있어서,

   상기 와이어가 스티치 본드 영역에서 실질적으로 두께가 증가하도록 상기 스티치 본드 영역에 대응하는 소정 곡률을 갖는 팁의 가장자리를 따라 링형상의 리세스가 형성되는 것을 특징으로 하는 캐필러리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 리세스는 단면형상이 캐필러리축에 평행한 측면과 상기 측면에 수직인 저면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캐필러리.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 측면의 높이는 상기 와이어 직경의 1/2이고, 상기 저면의 폭은 상기 팁 직경의 1/4인 것을 특징으로 하는 캐필러리.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 리세스는 단면형상이 캐필러리축에 수직인 저면과 상기 저면에 둔각을 이루는 측면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캐필러리.