KR19990032508U - 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치는, 본딩 헤드의 수직축상의 위치를 검출하는 위치 검출 센서와, 위치 검출 센서에 의해 검출된 위치 정보를 미분하여 속도 정보를 구하는 미분기와, 미분기로부터의 속도 정보값에 일정한 비례 이득을 가하여 비례 제어를 수행하는 비례 제어기와, 비례 제어기로부터 출력된 값과 정전류값을 가산하는 가산기, 및 가산기로부터 출력된 값을 입력받아 본딩 헤드를 구동하는 본딩 헤드 구동 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 고안에 의하면, 피드백 방식에 의해 본딩 헤드의 본딩력이 일정하게 유지되도록 제어함으로써 와이어와 본딩면의 접촉시의 진동 발생을 억제할 수 있으며, 이에 따라 형성되는 볼의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

본딩 헤드의 본딩력 제어 장치

본 고안은 와이어 본딩 작업을 수행하는 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자의 패키지(package)화를 위해 웨이퍼 상에 집적된 소자는 리드 프레임 상에 결합된다. 이 리드 프레임은 반도체 소자들의 접지 단자가 상호 결합되어 접지 되도록 전도체로 이루어져 있으며, 그 측면에는 소자들의 특성에 의한 전기적 신호를 외부로 전달하고, 외부의 신호를 인가 받기 위한 리드가 형성되어 있다. 이 리드는 집적된 소자로 이루어진 다이(die)의 단부인 패드와 연결되며, 이와 같은 공정은 와이어 본더(wire bonder) 내의 본딩 헤드(bonding head)에 의해 수행된다.

도 1 및 도 2는 일반적인 와이어 본더의 본딩 헤드를 나타내 보인 것으로서, 도 1은 본딩 헤드 어셈블리의 전체적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 본딩 헤드 어셈블리의 본딩 아암의 부분 발췌도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본딩 헤드 어셈블리는 실제적인 본딩 작업을 수행하는 본딩 아암(11)과, 이 본딩 아암(11)을 지지하는 몸체부(12)와, 본딩 작업의 모니터링을 위한 카메라(13) 및 와이어의 장력 조절을 위한 와이어 텐셔너(14) 등으로 구성되어 있다. 그리고, 본딩 아암(11)은 도 2에 도시된 바와 같이, 아암 몸체부(11m)와, 초음파를 발생하는 트랜듀서(transducer)(11t)와, Z방향의 운동 및 본딩력을 조절하는 VCM(Voice Coil Motor)(11v)과, 와이어의 진행을 제어하는 와이어 클램프(11c)로 구성되어 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 본딩 헤드는 본딩 작업을 수행하기 위하여, 리드 프레임의 본딩면 위의 임의의 거리에서부터 본딩면까지 일정한 힘(이하 본딩력이라 한다)으로 하강하기 시작한다. 그리고, 와이어와 본딩면이 접촉하는 시점에서 본딩 작업을 수행한다. 이 때, 와이어와 본딩면이 접촉하는 순간에 상기 본딩력이 일정하게 유지되어야 하며, 이를 위하여 상기 VCM(11v)에 일정한 크기의 전류를 입력하여 일정한 본딩력이 유지되도록 한다.

그런데, 이와 같이 상기 VCM(11v)에 일정한 크기의 전류를 입력하여 일정한 본딩력이 유지되도록 하는 방법은, 본딩면과의 충돌 순간에 진동이 발생될 수 있으며, 이로 인하여 형성된 볼의 모양이 찌그러지고, 그 품질이 저하될 수 있으므로, 피드백 제어 방식에 의해 본딩 헤드의 본딩력을 제어할 필요성이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 피드백 제어 방식에 의해 본딩 헤드의 본딩력이 일정하게 유지되도록 하는 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본딩 헤드 어셈블리의 전체적인 구성도.

도 2는 도 1의 본딩 헤드 어셈블리의 본딩 아암의 부분 발췌도.

도 3은 본 고안에 따른 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

31...위치 검출 센서 32...미분기

33...비례 제어기 34...가산기

35...본딩 헤드 구동 드라이버

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치는, 본딩 헤드의 수직축상의 위치를 검출하는 위치 검출 센서; 상기 위치 검출 센서에 의해 검출된 위치 정보를 미분하여 속도 정보를 구하는 미분기; 상기 미분기로부터의 속도 정보값에 일정한 비례 이득을 가하여 비례 제어를 수행하는 비례 제어기; 상기 비례 제어기로부터 출력된 값과 정전류값을 가산하는 가산기; 및 상기 가산기로부터 출력된 값을 입력받아 본딩 헤드를 구동하는 본딩 헤드 구동 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치는, 본딩 헤드의 수직축상의 위치를 검출하는 위치 검출 센서(31)와, 위치 검출 센서(31)에 의해 검출된 위치 정보를 미분하여 속도 정보를 구하는 미분기(32)와, 이 미분기(32)로부터의 속도 정보값에 비례 제어를 수행하는 비례 제어기(33)와, 이 비례 제어기로부터 출력된 값과 정전류값을 가산하는 가산기(34)와 이 가산기(34)로부터 출력된 값을 입력받아 본딩 헤드를 수직축상으로 구동하는 본딩 헤드 구동 드라이버(35)를 포함하여 구성된다.

그러면, 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치의 동작에 대해 도 3을 참조하면서 설명해 보기로 한다.

위치 검출 센서(31)는 와이어가 본딩면에 접촉되는 시점의 본딩 헤드의 수직축상의 위치(Z)를 검출한다. 이 위치 검출 센서(31)에 의해 검출된 본딩 헤드의 수직축상의 위치 정보(Z)는 미분기(32)로 입력된다. 위치 정보(Z)를 입력받은 미분기(32)는 미분 연산을 수행한다. 여기서, 이와 같이 위치값에 대한 미분 연산을 수행하였으므로, 미분기(32)로부터 출력되는 정보는 본딩 헤드의 속도 정보(V_Z)가 된다.

만약, 이상적인 본딩이 이루어지는 경우에는, 와이어가 본딩면에 접촉되었을 때 본딩 헤드의 위치 변화, 즉 본딩 헤드의 속도값은 0이 되며, 따라서 미분기(32)로부터 출력되는 정보는 0이 출력된다. 그러나, 본딩 헤드의 본딩력이 일정하게 유지되지 않는 경우, 즉 와이어가 본딩면에 접촉되었을 때 본딩 헤드의 위치 변화가 발생되는 경우에는, 본딩 헤드의 속도값은 소정 값이 되며, 따라서 미분기(32)로부터는 소정 크기의 속도 정보(V_Z)가 출력된다.

이와 같이, 미분기(32)로부터 출력된 속도 정보(V_Z)는 비례 제어기(33)로 입력된다. 본딩 헤드의 속도 정보(V_Z)를 입력받은 비례 제어기(33)는 입력된 속도 정보(V_Z)에 소정의 비례 이득(K_P)을 가하여 비례 제어를 수행한다. 이 때, 비례 이득(K_P)은 실험에 의해 결정되는 비례 상수이다.

상기 비례 제어기(33)로부터 출력된 값은 가산기(34)에 입력된다. 그러면, 가산기(34)에서는 정전류(I_C)와 비례 제어기(33)로부터의 출력값을 가산하여 본딩 헤드 구동 드라이버(35)로 입력한다. 이 때, 최종적으로 본딩 헤드 구동 드라이버(35)로 입력되는 전류값(I_i)은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

I_i= I_C+ K_P×V_Z

여기서, I_C는 일정한 크기의 전류값이며, K_P는 소정의 비례 이득이며, 그리고 V_Z는 본딩 헤드의 속도값이다.

한편, 상기 입력 전류값(I_i)을 입력받은 본딩 헤드 구동 드라이버(35)는 입력 전류값(I_i)에 따라 본딩 헤드에 장착된 보이스 코일 모터(11v; 도 2참조)를 구동시켜 본딩 헤드의 수직축상의 본딩력이 일정하게 유지되도록 한다.

이상의 설명에서와 같이, 본 고안에 따른 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치에 의하면, 피드백 방식에 의해 본딩 헤드의 본딩력이 일정하게 유지되도록 제어함으로써 와이어와 본딩면의 접촉시의 진동 발생을 억제할 수 있으며, 이에 따라 형성되는 볼의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 본딩 헤드의 수직축상의 위치를 검출하는 위치 검출 센서;

   상기 위치 검출 센서에 의해 검출된 위치 정보를 미분하여 속도 정보를 구하는 미분기;

   상기 미분기로부터의 속도 정보값에 일정한 비례 이득을 가하여 비례 제어를 수행하는 비례 제어기;

   상기 비례 제어기로부터 출력된 값과 정전류값을 가산하는 가산기; 및

   상기 가산기로부터 출력된 값을 입력받아 본딩 헤드를 수직축상으로 구동하는 본딩 헤드 구동 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 위치 검출 센서는 와이어와 본딩면이 접촉 시에 상기 본딩 헤드의 수직축상의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 본딩 헤드의 본딩력 제어 장치.