KR20010014832A - 초음파 접합에 의해 서스펜션에 장착된 헤드 ｉｃ 칩을갖는 디스크 장치의 헤드 조립체 - Google Patents

초음파 접합에 의해 서스펜션에 장착된 헤드 ｉｃ 칩을갖는 디스크 장치의 헤드 조립체 Download PDF

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KR20010014832A
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ultrasonic
waveform
head
chip
bonding
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KR1020000022355A
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바바순지
기라히데히꼬
가이누마노리오
오까다도루
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아끼구사 나오유끼
후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

디스크 장치에 제공된 헤드 조립체의 서스펜션(11)은 서스펜션(11)상의 헤드 IC 칩(30)의 장착에 기인한 변형으로부터 방지된다. 서스펜션(11)상에 장착된 헤드 IC 칩(30)은 골드(gold)로 이루어진 돌출된 전극 패드(32)들을 구비한다. 서스펜션은 헤드 IC 칩(30)의 각 돌출된 전극(32)들에 연결되는 전극 패드(16)들을 구비한다. 각 전극 패드(16)들은 골드로 이루어진 표면 층을 갖는다. 헤드 IC 칩(30)의 돌출된 전극(32)들은 초음파 접합에 의해 서스펜션(11)의 전극 패드(16)들에 접합된다.

Description

초음파 접합에 의해 서스펜션에 장착된 헤드 ＩＣ 칩을 갖는 디스크 장치의 헤드 조립체 {HEAD ASSEMBLY OF A DISK APPARATUS HAVING A HEAD IC CHIP MOUNTED ON A SUSPENSION BY ULTRASONIC BONDING}
본 발명은 디스크 장치의 헤드 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파 접합에 의해 서스펜션에 접합된 반도체 칩을 갖는 헤드 조립체에 관한 것이다.
일반적으로, 하드 디스크 장치는 액튜에이터에 의해 구동된 피벗 가능한 아암에 장착된 자기 헤드 조립체를 구비한다. 자기 헤드 조립체는 서스펜션에 장착된 헤드 슬라이더와 헤드 IC 칩을 포함한다. 자기 헤드 조립체는 하드 디스크에 기록된 정보를 판독하거나 하드 디스크에 정보를 기록하기 위해 하드 디스크에 대면하도록 위치한다. 헤드 슬라이더는 박막 기술에 따라 정상적으로 형성된 자기 헤드를 갖는다.
자기 헤드는 유도 헤드와 자기 저항 헤드를 포함한다. 유도 헤드는 하드 디스크에 정보를 기록한다. 자기 저항 헤드는 하드 디스크에 기록된 정보를 판독한다. 헤드 IC 칩은 자기 헤드 조립체의 작동을 제어하고 자기 저항 헤드로부터 저수준 신호 출력을 증폭한다.
서스펜션은 보통 약 25 ㎛의 얇은 두께를 갖는 스테인레스 강판으로 이루어진다. 따라서, 서스펜션은 쉽게 구부러지거나 휘어진다. 서스펜션이 구부러지거나 휘어지면, 서스펜션에 의해 지지된 자기 헤드는 디스크에 대한 정상 위치에서 변위되어, 자기 헤드 조립체의 판독 에러 또는 기록 에러가 발생할 수 있다. 따라서, 헤드 IC 칩은 헤드 IC 칩의 장착이 서스펜션 아암의 변형을 일으키지 않도록 서스펜션에 장착되어야 한다.
도1a는 종래의 자기 헤드 조립체(10)의 사시도이다. 자기 헤드 조립체(10)는 서스펜션(11)과, 서스펜션(11)의 말단부에 장착된 짐벌(gimbal) 플레이트(12)와, 짐벌 플레이트(12)에 의해 지지되는 헤드 슬라이더(20)와, 서스펜션(11)의 가운데에 제공된 헤드 IC 칩 장착부(15)에 장착된 헤드 IC 칩(30)을 포함한다. 헤드 IC 칩(30)은 헤드 IC 칩(30)의 회로 형성면(30a)이 헤드 IC 칩 장착부(15)에 대면하도록 서스펜션(11)에 장착된다.
도1b에 도시된 바와 같이, 서스펜션(11)은 얇은 스테인레스 강판(13)으로 이루어지고, 복수개의 구리 와이어 패턴(14)들이 그 위에 형성된다. 서스펜션(11)의 헤드 IC 칩 장착부(15)에는 복수개의 전극(16)들이 제공된다. 전극(16)들은 구리로 제조되고, 따라서, 전극(16)들의 각 표면은 구리이다.
헤드 IC 칩(30)은 복수개의 전극(31)들을 갖추고, 그 각각은 땜납 융기부(32)에 제공된다. 헤드 IC 칩(30)은 도2에 도시된 장착 작업에 따라 서스펜션(11)에 장착된다. 즉, 헤드 IC 칩(30)은 다음의 단계들을 포함하는 장착 작업을 수행함으로써 서스펜션(11)에 장착된다. 즉, 상기 단계들은 서스펜션(11)의 전극(16)들에 플럭스를 도포하는 단계와, 땜납 융기부(12)가 각 전극(16)과 접촉하도록 대면 하향하는 위치에서 헤드 IC 칩(30)을 위치설정시키는 단계와, 땜납 융기부(32)를 녹이기 위해 수십초 동안 260 ℃에서 가열하도록 리플로우(reflow) 노를 통과함으로써 땜납 융기부(32)와 전극(16)들을 가열하는 단계를 포함한다. 헤드 IC 칩(30)이 서스펜션(11)에 장착된 후, 헤드 IC 칩(30) 및 서스펜션(11)은 세정되고, 최종적으로 헤드 IC 칩(30)과 서스펜션(11)의 사이에 형성된 공간에 언더 필(under fill)(33)이 공급된다.
따라서, 도1b에 도시된 바와 같이, 헤드 IC 칩(30)은 서스펜션(110의 전극(16)들에 전기적으로 접속되고 언더 필(33)에 의해 서스펜션(11)에 견고하게 고정된다. 언더 필(33)은 또한 헤드 IC 칩(30)의 표면(30a)에 형성된 집적 회로를 보호하는 역할을 한다.
서스펜션(11)이 헤드 IC 칩(30)과 함께 리플로우 노에서 나온 후, 융용된 땜납 융기부(32)는 급속히 경화되고, 헤드 IC 칩(30)의 전극(31)들은 땜납 융기부(32)에 의해 서스펜션(11)의 각 전극(16)에 전기적으로 접속된다. 이러한 상태에서, 서스펜션(11)과 헤드 IC 칩(30)은 약 200 ℃로부터 실내 온도로 냉각된다. 따라서, 서스펜션(11)은 서스펜션(11)과 헤드 IC 칩(30) 사이의 열팽창의 차이에 기인하여 변형된다. 서스펜션(11)의 변형 크기가 허용 한계를 초과하면, 자기 헤드와 하드 디스크 사이의 지정된 위치 관계가 허용 범위를 초과하는 범위로 변경되고, 이러한 조건은 자기 헤드의 판독 에러 또는 기록 에러를 일으킬 수 있다.
서스펜션(11)에 헤드 IC 칩(30)을 접합하는 상기 방법은 반도체 제조 분야에서 공지되어 있다. 이 방법은 플립 칩 접합이라고 일컬어진다.
플립 칩 접합에 있어서, (헤드 IC 칩(30)과 같은) 반도체 칩상에 제공된 복수개의 융기부들은 (서스펜션(11)의 헤드 IC 칩 장착부(15)와 같은) 기부에 형성된 복수개의 패드들에 동시에 접합된다. 일반적으로, 땜납 융기부들은 상술한 리플로우 공정에 따라 접합된다. 그러나, 융기부가 골드(gold)(Au 융기부)로 될 경우, 리플로우 공정이 적용될 수 없다. 골드로 된 융기부들은 일본 공개 특허 제59-208844호에 제시된 바와 같은 초음파 접합 방법에 의해 접합될 수 있다.
초음파 접합 방법은 골드(Au) 와이어 등의 와이어가 배선 기판 또는 기부에 형성된 전극 패드에 반도체 칩의 전극들을 전기적으로 접속하도록 사용되는 반도체 장치를 제조하기 위해 사용되었다. 와이어 접합은 자동 와이어 접합 장치에 의해 보통 수행된다. 자동 와이어 접합 장치에서, 반도체 칩이 장착된 배선 기판이 가열되고, Au 구(ball)는 전기 토치에 의해 발생된 전기 방전에 의해 모세관으로부터 연장된 Au 와이어의 단부에 형성된다. Au 구는 패드에 평행한 방향으로 초음파에 의해 모세관을 진동시키면서 소정의 압력으로 반도체 칩의 패드에 접촉하게 된다.
일본 공개 특허 제2-58844호는 초음파 와이어 접합 장치를 위해 사용되는 초음파 발생기를 개시한다. 초음파 발생기는 초음파 발생 작동에서 피드백 제어를 수행하도록 접합 공정 중에 초음파의 출력 파형을 감시한다. 피드백 제어는 접합될 반도체 칩의 표면 상태의 바람직하지 못한 영향과 접합 공정 중 일어날 수 있는 다른 외부 장애를 제거함으로써 최적의 접합 상태를 달성하도록 수행된다.
상술한 특허 문헌에서 개시된 초음파 발생기는 초음파 발진 회로와 출력 및 시간 설정 회로에 의해 초음파 발진 요소(압전 변환기)를 구동한다. 초음파 발생기는 또한 접합 공정이 수행되는 중에 초음파의 출력 파형을 샘플링하는 A/D 변환기 회로와, 접합을 위해 최적의 출력 파형을 설정하는 최적 파형 설정 회로와, 샘플링된 출력 파형과 최적 파형을 비교하는 비교기 회로를 포함한다. 따라서, 차별된 신호 파형이 비교기 회로에서 출력되고, 이 차별된 신호 파형은 출력 및 시간 설정 회로로 피드백한다.
상기 일본 특허 공개 제2-58844호는 접합 공정 중에 실제 출력 파형의 감지는 초음파 픽업에 장착된 압전 요소에 의해 이루어진다. 그러나, 이 특허 문헌은 이러한 출력 파형의 감지의 특정 구조를 개시하지 않는다. 즉, 이 특허 문헌은 접합 부분에 대해 초음파 픽업을 가압함으로써 초음파 발진 요소의 출력 파형을 감지하기 위한 기구의 특정 구조를 개시하지 않는다. 웨지(wedge) 접합 방법이 사용될 경우, 가압력을 인가하는 웨지에 초음파 픽업을 고정함으로써 초음파 발진 요소의 출력 파형을 감지하기 위한 기구가 필요한 것으로 생각된다. 더욱이, 상술한 자동 접합 장치의 경우에, 모세관에 초음파 픽업을 부착함으로써 초음파 발진 요소의 출력 파형을 감지하기 위한 기구가 필요하다.
한편, 상술한 플립 칩 접합과 같은 무선 접합 방법이 있다. 반도체 칩이 Au 융기부를 갖는 경우, 리플로우 공정은 열 조건에서의 제한에 기인하여 적용될 수 없다. 따라서, 초음파 접합 방법은 Au 융기부를 갖는 이러한 반도체 칩을 접합하도록 사용될 수 있다. 그러나, 상술한 와이어 접합 방법에서와 같이 접합 조건을 제어하기 위한 기술은 지금까지 플립 칩 접합을 위하여 확립되지 않았다.
따라서, 초음파 플립 칩 접합 작동이 초음파 파형을 감시하지 않고 동일한 조건으로 장시간 지속적으로 수행될 경우에, 접합 작동 중에 확립된 부적절한 조건에 기인하여 불충분한 접합이 일어날 수 있다. 예를 들면, 초음파 발진 요소와 반도체 칩의 사이에 미끄러짐이 일어나면, 충분한 초음파가 접합 영역에 전달될 수 없다. 이러한 경우에, 초음파 작동은 완전 접합이 달성되기 전에 정지될 수 있으며, 이는 결점이 있는 반도체 장치를 발생시킨다. 한편, 초음파 접합 작동이 완전 접합이 달성된 후 어떤 이유로 초과 시간동안 계속할 경우, 초과 시간동안 적용된 불필요한 초음파에 기인하여 접합된 부분에서 응력이 발생되며, 이는 접합된 부분에서 결점이 발생하게 한다.
본 발명의 일반적인 목적은 상술한 문제점을 제거하는 디스크 장치의 개선되고 유용한 헤드 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 보다 구체적인 목적은 기부상에 헤드 IC 칩의 장착에 기인하여 변형되는 것을 방지하는 서스펜션을 갖는 헤드 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 최적의 접합 조건을 확립하기 위해 초음파 접합에서 피드백 제어를 수행하도록 초음파 접합의 실질적인 조건을 감시함으로써 반도체 칩을 접합하기 위한 초음파 접합 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 태양에 따른 디스크 장치의 헤드 조립체는, 골드로 이루어진 복수개의 돌출된 전극들을 갖는 헤드 IC 칩과, 헤드 IC 칩을 지지하고 헤드 IC 칩의 각 돌출된 전극들에 접속되는 복수개의 전극 패드들을 갖고 각 전극들은 골드로 이루어진 표면 층을 갖는 서스펜션을 포함하고, 헤드 IC 칩의 돌출된 전극들이 초음파 접합에 의해 서스펜션의 전극 패드들에 접합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 돌출된 전극들은 골드로 이루어지고 전극 패드들의 표면 층도 골드로 이루어지기 때문에, 돌출된 전극들은 초음파 접합에 의해 전극 패드들에 접합될 수 있다. 따라서, 서스펜션의 온도를 납땜 리플로우 공정의 온도로 상승시킬 필요가 없다. 따라서, 서스펜션은 열 응력에 의해 변형되는 것이 방지된다.
더욱이, 본 발명의 다른 태양에 따른 디스크 장치는, 정보를 저장하는 디스크와, 디스크에 대해 이동가능한 아암과, 아암을 구동하는 액튜에이터와, 아암에 장착된 헤드 조립체를 포함하고, 이 헤드 조립체는, 골드로 이루어진 복수개의 돌출된 전극들을 갖는 헤드 IC 칩과, 헤드 IC 칩을 지지하고 헤드 IC 칩의 각 돌출된 전극들에 접속되는 복수개의 전극 패드들을 갖고 각 전극들은 골드로 이루어진 표면 층을 갖는 서스펜션을 구비하고, 헤드 IC 칩의 돌출된 전극들이 초음파 접합에 의해 서스펜션의 전극 패드들에 접합되는 것을 특징으로 한다.
상술한 발명에 따르면, 서스펜션은 헤드 IC 칩이 서스펜션에 접합될 때 열 응력에 기인하여 변형되는 것으로부터 방지되기 때문에, 헤드 조립체와 디스크 사이의 위치 관계가 변하지 않는다. 따라서, 헤드에 의해 정확한 판독 및 기록 작동이 디스크 장치에서 유지될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 복수개의 돌출된 융기부들을 갖는 반도체 칩을 복수개의 전극 패드들을 갖는 배선 기판에 접합하는 초음파 접합 방법은, 반도체 칩과 배선 기판의 하나에 초음파 진동을 가함으로써 배선 기판의 전극 패드들에 반도체 칩의 돌출된 전극들을 접합하는 단계와, 반도체 칩과 배선 기판 중 하나의 초음파 진동의 실제 파형을 감지하는 단계와, 반도체 칩과 배선 기판 중 하나의 초음파 진동의 실제 파형에 기초한 접합 공정을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 복수개의 돌출된 전극들을 갖는 반도체 칩을 복수개의 전극 패드들을 갖는 배선 기판에 접합하는 초음파 접합 장치는, 초음파 발진 요소에 의해 초음파 진동을 발생하고 이 초음파 진동이 반도체 칩의 돌출된 전극들을 배선 기판의 전극 패드들에 접합하도록 반도체 칩과 배선 기판 중의 하나에 전달되도록 구성된 초음파 진동 발생 기구와, 반도체 칩과 배선 기판 중 하나의 초음파 진동의 실제 파형을 감지함으로써 이 감지된 실제 파형에 기초하여 초음파 진동 발생 기구에 의해 발생된 초음파 진동을 제어하도록 구성된 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 초음파 접합 방법 및 장치에 따르면, 반도체 칩 또는 배선 기판의 초음파 진동의 파형은 센서에 의해 감지 및 감시된다. 즉, 예를 들면, 초음파 접합 장치에 의해 제조된 반도체 장치들간의 초음파 진동의 파형에서의 차이가 조사되거나, 수행된 초음파 접합 조건을 인식하고 접합 조건을 최적화하도록 필요한 작동을 취하기 위해 각 반도체 칩의 초음파 진동의 파형이 소정의 기준 파형과 비교된다. 따라서, 고품질의 반도체 장치가 플립 칩 접합 방법 및 장치에 의해 생산될 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련하여 읽혀질 때 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도1a는 종래의 자기 헤드 조립체의 사시도이고, 도1b는 도1에 도시된 자기 헤드 조립체의 부분 단면도이다.
도2는 서스펜션상에 헤드 IC 칩을 장착하는 종래 공정의 흐름도.
도3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 헤드 조립체의 사시도이고, 도3b는 도3a에 도시된 서스펜션의 헤드 IC 칩 장착부의 확대 단면도이고, 도3c는 도3a에 도시된 서스펜션의 단면도.
도4a는 헤드 IC 칩이 장착되기 전 헤드 IC 칩 장착부의 단면도이고, 도4b는 헤드 IC 칩이 장착된 헤드 IC 칩 장착부의 단면도.
도5는 Au 융기부의 형성을 설명하기 위한 도면.
도6은 서스펜션의 헤드 IC 칩 장착부의 헤드 IC 칩의 장착 작동의 흐름도.
도7a는 도3a에 도시된 자기 헤드 조립체를 구비한 하드 디스크 장치의 사시도이고, 도7b는 도7a에 도시된 하드 디스크 장치에 구비된 자기 헤드 조립체의 확대 측면도.
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치의 구조체의 도면.
도9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치의 구조체의 도면.
도10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치의 구조체의 도면.
도11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치의 구조체의 도면.
도12는 도11에 도시된 플립 칩 접합 장치에 의해 수행된 초음파 접합 공정의 흐름도.
도13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치의 구조체의 도면.
도14a, 도14b 및 도14c는 초음파 접합 공정 중에 초음파 진동의 파형을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11: 서스펜션
16: 전극 패드
30, 80: 헤드 IC 칩
32: 전극
50: 자기 헤드 조립체
51: 서스펜션
52: 짐벌 플레이트
70: 헤드 슬라이더
110: 플립 칩 접합 장치
112: 반도체 칩
116: 배선 기판
120: 접합 유닛
122: 센서
130: 출력 및 시간 설정 회로
132: 초음파 발진 회로
154: 최적 파형 설정 회로
156: A/D 변환기
158: 비교기 회로
본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 헤드 조립체를 설명하기로 한다. 도3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 헤드 조립체(50)의 사시도이다.
자기 헤드 조립체(50)는 서스펜션(51)과, 서스펜션(51)의 일단부에 장착된 짐벌 플레이트(52)와, 짐벌 플레이트(52)에 장착된 헤드 슬라이더(70)와, 서스펜션(51)에 장착된 헤드 IC 칩(80)을 포함한다.
도3b에 도시한 바와 같이, 서스펜션(51)은 두께 25 ㎛를 갖는 얇은 스테인레스 강판(54)으로 이루어져 있다. 스테인레스 강판(54)은 절연층으로서의 폴리마이드 필름(56)에 의해 덮혀 있다. 복수개의 구리 배선 패턴(55)들은 폴리마이드 필름(56)상에 형성되어 있다. 배선 패턴(55)들은 절연층으로서의 다른 폴리마이드 필름(57)에 의해 덮혀지고 보호된다.
헤드 IC 칩 장착부(53)는 헤드 IC 칩(80)이 접합되도록 서스펜션(51)의 가운데에 형성된다. 헤드 IC 칩 장착부(53)에서, 전극(58)은 배선 패턴(55)의 각 단부에 제공된다. 전극(58)은 도4a에 도시한 바와 같이, 니켈(Ni) 층(60)과 니켈 층(60)상에 제공된 골드(Au) 층(61)을 포함한다. 따라서, 골드 층(61)은 전극(59)에서 노출된다. 니켈 층(60)과 골드 층(61)은 스퍼터링(sputtering) 방법 또는 도금(plating) 방법과 같은 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
헤드 IC 칩(80)은 집적 회로(81)가 형성된 회로 형성면을 갖는다. 복수개의 전극(82)들은 헤드 IC 칩(80)의 회로 형성면에 형성된다. 전극(82)들은 알루미늄으로 이루어진다. 융기부(83)와 같은 돌출된 전극은 전극(82)들에 형성된다. 융기부(83)들은 골드(gold)(Au)로 이루어진다.
도5는 Au 융기부(83)의 제조 공정을 설명하는 도면이다. Au 융기부(83)는 와이어 본더(wire bonder)를 사용하여 형성된다. 즉, Au 와이어(91)는 와어어 본더의 모세관(90)으로부터 연장되고, Au 구(ball)(92)는 Au 와이어(91)의 단부에서 형성된다. 다음에, 모세관(90)은 헤드 IC 칩(80)의 전극(82)에 Au 구(92)를 접촉하도록 하강한다. Au 구는 전극(82)에 Au 구(92)를 접합하도록 인가된 초음파에 의해 융용된다. 다음에, 모세관(91)으로부터 연장된 Au 와이어(91)의 부분은 와이어 클램퍼(미도시함)에 의해 클램핑되고 모세관(90)은 Au 와이어(91)를 절단하도록 상승한다.
도3b에 도시한 바와 같이, 헤드 IC 칩(80)은 회로 형성면이 하향 대면하는 위치에서 서스펜션(51)에 장착된다. 즉, 헤드 IC 칩(80)의 Au 융기부(83)는 초음파 접합 방법에 의해 전극(58)의 Au 층(91)에 접합된다. 따라서, 헤드 IC 칩(80)은 Au-Au 접합에 의해 서스펜션(51)에 장착된다.
더욱이, 헤드 IC 칩(80)은 전극(58)에 대한 Au 융기부(83)의 접합을 보장하도록 헤드 IC 칩(80)과 서스펜션(51) 간의 공간에 공급된 언더 필(84)에 의해 서스펜션(51)에 고정된다. 언더 필(84)은 헤드 IC 칩(80)의 회로 형성면에 형성된 집적 회로를 보호하는 기능을 갖는다.
도4b 및 도6에 도시한 바와 같이, 헤드 IC 칩(80)은 초음파 접합 방법을 사용하여 서스펜션(51)에 장착된다. 도6은 헤드 IC 칩(80)을 서스펜션(51)에 장착하는 작업의 흐름도이다. 먼저, 서스펜션(51)은 테이블(110)에 위치하고, 헤드 IC 칩(80)은 헤드 IC 칩(80)의 Au 융기부(83)가 도4a에 도시한 바와 같이 서스펜션(51)의 각 전극(58)들과 접촉하도록 서스펜션(51)의 위에 위치한다. 다음에, 헤드 IC 칩(80)은 초음파 본더의 헤드 유닛(95)에 의해 서스펜션(51)에 가압되고 이와 동시에 초음파가 수초 동안 헤드 유닛(95)에 의해 헤드 IC 칩(80)에 인가된다. 따라서, Au 융기부(83)의 각각은 초음파에 의해 진동하고 전극(58)들 각각의 Au 층(61)에 접합된다. 그후에, 에폭시 수지와 같은 언더 필(84)이 헤드 IC 칩(80)과 서스펜션(51) 사이의 공간에 공급되고, 가열에 의해 경화된다.
상술한 접합 공정은 실내 온도에서 수행되므로 열 응력이 서스펜션(51)에 발생되지 않는 것을 알아야 한다. 따라서, 서스펜션(51)은 접합 작업 중 또는 그 이후에 변형되지 않는다.
도3d에 도시한 바와 같이, 헤드 슬라이더(70)는 자기 헤드(72), 배선 패턴(미도시함) 및 4개의 전극(73)들이 형성된 측면(71)을 갖는다. 헤드 슬라이더(70)는 레일(74)이 형성된 상부면(74)을 갖는다. 자기 헤드(72)는 박막 기술을 사용함으로써 형성된다. 자기 헤드(72)는 유도 헤드와 자기 저항 헤드를 포함한다. 슬라이더(70)는 접착제에 의해 짐벌 플레이트(52)에 부착된다. 전극(73)들의 각각은 열 가압 방법에 의해 접합된 Au 구(77)에 의해 각 전극(76)에 연결된다.
상술한 구조체를 갖는 헤드 조립체는 도7a에 도시한 하드 디스크 장치(100)에 결합된다.
하드 디스크 장치(100)는 하우징(101)과, 하우징(101)내에 회전가능한 2개의 하드 디스크(102)들과, 아암(104)을 구동하는 액튜에이터(103) 및 아암(104)에 연결된 4개의 헤드 조립체(50)를 포함한다. 도7b에 도시한 바와 같이, 자기 헤드 조립체(50)의 각 베이스 단부는 아암(104)에 고정된다. 판독 또는 기록 작동이 수행될 때, 하드 디스크(102)는 회전되고, 자기 헤드 조립체(50)는 하드 디스크(102)의 소정의 트랙에 액세스하도록 하드 디스크(102)의 반경 방향으로 이동한다. 자기 헤드 조립체(50)의 이동은 액튜에이터(103)에 의해 구동된 아암(104)에 의해 달성된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 접합 방법 및 장치를 설명하기로 한다.
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(110)의 구조체의 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(110)는 배선 기판(112)이 놓여진 스테이지(114)와, 접합 유닛(120)과, 접합 유닛(120)의 작동을 제어하는 제어 유닛(미도시함)과, 배선 기판(112)에 장착될 반도체 칩(116)의 진동을 감지하는 센서(122)를 포함한다. 배선 기판(112)은 복수개의 전극(111)들을 갖고, 전극 패드(111)들이 형성된 면이 상향 대면하도록 테이블(114)에 놓여진다. 반도체 칩(116)은 회로 형성면에 복수개의 융기부(118)를 갖는다. 반도체 칩(116)은 융기부들이 형성된 회로 형성 면이 하향 대면하도록 접합 유닛(120)에 의해 지지된다. 접합 유닛(120)에 의해 지지된 반도체 칩(116)은 접합을 위해 테이블(114)의 배선 기판(112)에 접촉하게 된다.
접합 유닛(120)은 접합 헤드(124)와, 접합 헤드(124)로부터 하향 연장하는 접합 도구(126)와, 접합 도구(126)와 일체로 된 초음파 발진 요소(압전 변환기)(128)를 포함한다. 접합 유닛(120)은 또한 반도체 칩(116)을 흡입 및 이송하도록 이송 기구(미도시함)를 포함한다. 접합 유닛(120)은 반도체 칩(116)이 배선 기판(112)에 접촉하도록 접합 도구(126)를 하향 이동하기 위해 가압 기구(미도시함)를 포함하고, 소정의 압력으로 배선 기판(112)에 대해 반도체 칩(116)을 가압한다. 접합 유닛(120)을 제어하는 제어 유닛은 출력 및 시간 설정 회로(130)와 초음파 발진 회로(132)를 포함한다. 출력 및 시간 설정 회로(130)와 초음파 발진 회로(132)는 초음파 신호를 발생하고 초음파 발진 요소(128)에 초음파 신호를 공급한다. 따라서, 초음파 발진 기구는 출력 및 시간 설정 회로(130)와, 초음파 발진 회로(132)와, 초음파 발진 요소(118)에 의해 구성된다.
본 실시예에서 센서(122)는 비접촉식 진동 계량기인 레이저 도플러 진동 계량기이다. 따라서, 센서(22)는 도플러 효과에 의해 발생된 반사된 광 비임의 주파수의 변화를 감지하도록 반도체 칩(116)의 측면(116a)에 의해 반사된 광 비임을 받는다.
도8에 도시된 상술한 플립 칩 접합 장치(110)에 의해 수행되는 접합 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 소정의 초음파 출력과 초음파 발진 시간이 입력 장치(미도시함)를 사용함으로써 출력 및 시간 설정 회로(130)에 입력된다. 다음에, 배선 기판(112)이 스테이지(114)에 놓여지고, 반도체 칩(116)은 반도체 칩(116)의 융기부(118)가 배선 기판(112)의 각 전극 패드(111)들과 접촉하도록 접합 유닛(120)에 의해 소정 위치로 이송된다. 접합 도구(126)는 소정의 압력으로 배선 기판(112)에 대해 반도체 칩(116)을 가압하도록 더욱 하향 이동한다. 다음에, 출력 및 시간 설정 회로(130)와 초음파 발진 회로(132)가 초음파 발진 요소(128)를 진동하도록 작동된다. 따라서, 초음파 발진 요소(128)에 의해 발생된 초음파는 반도체 칩(116)에 전달되고, 반도체 요소(116)는 수평 방향(도면에 화살표 A로 표시된)으로 진동한다. 따라서, 융기부(118)와 전극 패드(111)들은 초음파 진동에 의해 서로 접합된다.
초음파 발진 요소(128)에 의해 발생된 초음파에 의한 접합 공정에 있어서, 반도체 칩(116)의 진동 파형은 센서(122)에 의해 감지 및 감시된다. 즉, 예를 들면, 플립 칩 접합 장치(110)에 의해 제조된 반도체 장치들간의 초음파 진동의 파형에서의 차이가 조사되거나, 수행된 초음파 접합 조건을 인식하고 접합 조건을 최적화하도록 필요한 작동을 취하기 위해 각 반도체 칩의 초음파 진동의 파형이 소정의 기준 파형과 비교된다. 따라서, 고품질의 반도체 장치가 플립 칩 접합 장치(110)에 의해 생산될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 접합 방법 및 장치를 설명하기로 한다.
도9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(134)의 구조체의 도면이다. 도9에서, 도8에서 도시된 부품들과 동일한 부품들은 동일한 참조 부호로 표시되고 그 설명을 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(134)는 스테이지(114)의 하부에 제공되는 초음파 발진 요소를 제외하고서 도8에 도시된 플립 칩 접합 장치(110)와 동일한 구조체를 갖는다. 즉, 초음파 발진 요소(128)는 베이스(미도시함)에 지지된 지지 부재(136)와 일체로 된다. 초음파 발진 요소(128)는 초음파 진동을 발생하고, 초음파 진동은 테이블(114)을 통하여 배선 기판(112)으로 전달된다. 배선 기판(112)은 도면에서 화살표 A 로 표시된 방향으로 진동한다.
플립 칩 접합 장치(110)의 센서(122)는 접촉식 진동 계량기인 센서(138)로 교체된다. 즉, 센서(138)는 압전 요소(140)에 의해 발생된 전류의 변화를 감지하도록 압전 요소(140)를 포함한다.
도9에서 도시된 플립 칩 접합 장치(134)에 의해 수행된 초음파 접합 방법에 의하면, 배선 기판(112)의 진동의 파형이 센서(138)에 의해 감지 및 감시되고, 접합 조건은 상술한 제2 실시예와 동일한 방식으로 제어된다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 접합 방법 및 장치를 설명하기로 한다.
도10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(142)의 구조체의 도면이다. 도10에서, 도8에서 도시된 부품들과 동일한 부품들은 동일한 참조 부호로 표시되고 그 설명을 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(142)는 다음의 점들을 제외하고서 도8에 도시된 플립 칩 접합 장치(110)와 동일한 구조체를 갖는다.
즉, 본 실시예에서, 반도체 칩 접촉 부재(144)는 접합 유닛(120)과는 독립적으로 제공된다. 반도체 칩 접촉 부재(144)는 접합 도구(126)가 연장하는 사각 단면을 갖는 관통 개구(148)를 갖는다. 초음파 발진 요소(128)는 반도체 칩 접촉 부재(144)를 진동하도록 제공된다. 관통 개구(148)는 개구가 하향 확장하도록 계단식 구조체를 갖는다. 경사면(148a)은 반도체 칩 접촉 부재가 반도체 칩(116)을 향해 가압될 때 반도체 칩(116)이 경사면(148a)에 접촉하도록 배선 기판(112)에 대면하는 개구(148)의 단부에 형성된다.
상술한 구조체에서, 반도체 칩(116)은 접합 도구(116)에 의해 가압되고, 반도체 칩 접촉 부재(144)는 접합 도구(126)와는 독립적으로 반도체 칩(116)에 초음파 진동을 전달한다. 따라서, 반도체 칩은 반도체 칩 접촉 부재(144)에 의해 견고하게 유지되고, 이는 초음파 발진 요소(128)에서 반도체 칩(116)으로 초음파 진동을 전적으로 전달한다. 더욱이, 소정의 압력이 접합 도구(126)에 의해 반도체 칩(116)에만 가해질 수 있고, 이는 반도체 칩(116)이 압력에 기인하여 손상되는 것을 방지한다.
더욱이, 반도체 칩(116)이 경사면(148a)에 접촉하게 되므로, 반도체 칩(116)은 관통 개구내에 용이하게 위치할 수 있고, 동일한 접합 유닛이 서로 다른 크기를 갖는 반도체 칩들을 위해 공통적으로 사용될 수 있다.
제3 실시예와 유사한 센서(146)는 압전 요소(140)에 의해 발생된 전류의 변화를 측정하기 위해 반도체 칩 접촉 부재(144)에 고정된 압전 요소(140)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 반도체 칩(116)은 반도체 칩 접촉 부재(144)에 의해 견고하게 유지되기 때문에, 반도체 칩(116)은 미끄러짐이 없이 반도체 칩 접촉 부재(144)와 함께 진동할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 센서(146)는 반도체 칩(116)에 전달된 실제 진동의 파형을 감지 및 감시할 수 있다.
도10에 도시된 플립 칩 접합 장치(142)에 의해 수행된 초음파 접합 방법에 의하면, 배선 기판(112)의 실제 진동의 파형은 센서(146)에 의해 감지 및 감시되고, 접합 조건은 상술한 실시예들과 동일한 방식으로 제어된다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 초음파 접합 방법 및 장치를 설명하기로 한다.
도11은 본 발명의 제5 실시예에 따라 플립 칩 접합 장치(150)의 구조체의 도면이다. 도11에서, 도8에서 도시된 부품들과 동일한 부품들은 동일한 참조 부호로 표시되고 그 설명을 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(150)는 초음파 발진 기구의 구조가 제2 실시예의 것과 다르다는 점을 제외하고서는 도8에 도시된 플립 칩 접합 장치(110)와 동일한 구조를 갖는다.
상세하게는, 본 실시예의 초음파 발진 기구는 최적 파형 설정 회로(154)와, A/D 변환기(156)와, 비교기 회로(158)와, 디스플레이 유닛(60)과, 이들 외에 본 발명의 제2 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(110)에 제공된 초음파 발진 요소(128), 출력 및 시간 설정 회로(130) 및 초음파 발진 회로(132)를 포함한다. 최적 파형 설정 회로(154)는 다양한 접합 조건에서 발생되는 다양한 파형의 축적 데이터에 기초하여 초음파 발진 요소(128)에 의해 발생될 초음파 진동에 대해 최적의 파형을 설정한다. 최적 파형 설정 회로에서의 최적 파형 출력은 비교기 회로(158)에 공급된다. 접합 유닛(120)의 작동과 초음파 발진 기구의 작동은 제어 유닛(162)에 의해 제어된다. 제어 유닛(162)은 또한 배선 기판(112)의 처리 작업과 플립 칩 접합 장치(150)에 의해 제조된 반도체 장치의 처리 작업을 제어한다.
도12를 참조하여 도11에 도시된 플립 칩 접합 장치(150)에 의해 수행되는 초음파 접합 방법을 설명하기로 한다. 도12는 도11에 도시된 플립 칩 접합 장치(150)에 의해 수행된 초음파 접합 작업의 흐름도이다.
초음파 적합 작업이 시작될 때, S10 단계에서, 초음파 발진 요소(128)에 의해 발생될 초음파의 출력과 지속 시간을 설정하기 위해 입력 장치(미도시함)를 사용하여 발생될 초음파의 소정 출력 및 지속 시간이 출력 및 시간 설정 회로(130)에 공급된다. 더욱이, S12 단계에서, 최적 파형이 입력 장치에 의해 최적 파형 설정 회로(154)에 공급된다. 그 후에, S14 단계에서, 제어 유닛(162)은 접합 작업을 시작하기 위해 온(on)된다.
S16 단계에서, 배선 기판(112)은 자동 이송 장치(미도시함)에 의해 스테이지(114)에 놓여진다. 다음에, S18 단계에서, 반도체 칩(116)은 접합 도구(126)에 의해 흡입에 의해 집어 올려지고 반도체 칩(116)의 융기부(118)가 배선 기판(1120)의 각 전극 패드(111)들에 접촉하도록 배선 기판(112)에 놓여진다. 접합 도구(126)는 소정의 압력이 반도체 칩(116)에 가해지도록 더 하향 이동한다.
그 후에, S20 단계에서, 초음파 발진 회로(132)가 초음파 발진 요소(128)에 의해 초음파 진동을 발생하기 위해 출력 및 시간 설정 회로(130)에 기초하여 작동된다. 초음파 발진 요소(128)에 의해 발생된 초음파 진동은 반도체 칩(116)에 전달되고, 이로써, 반도체 칩(116)은 도면에 화살표 A 로 표시된 방향으로 진동한다. 따라서, 반도체 칩(116)의 융기부(118)와 배선 기판(112)의 전극 패드(111)는 초음파 진동에 의해 서로 접합된다.
초음파 진동이 시작된 후 소정의 시간이 경과하였을 때, 반도체 칩(116)의 진동 파형은 S22 단계에서 감지 및 감시된다. 센서(152)에 의해 감지된 아날로그 신호 파형은 디지털 신호로 변환되기 위해 A/D 변환기 회로(156)로 공급되고, 디지털 파형 신호는 A/D 변환기로부터 출력된다. 디지털 파형 신호는 비교기 회로(158)로 공급된다.
S24 단계에서, 비교기 회로(158)는 A/D 변환기 회로(156)에 의해 공급된 디지털 파형 신호와 최적 파형 설정 회로(154)에 의해 공급된 최적 파형 신호를 비교하고, 그 비교 결과를 출력한다. 비교기 회로(158)의 출력은 반도체 칩(116)의 진동의 실제 파형과 달성될 최적 파형을 디스플레이하기 위해 디스플레이 유닛(160)에 공급된다. A/D 변환기 회로(156)에 의해 공급된 디지털 파형 신호와 최적 파형 설정 회로(154)에 의해 공급된 디지털 최적 파형 신호 간의 차이가 소정의 허용 범위내에 있는 경우, 접합 작업은 정상적인 것으로 판정되고 루틴은 S26 단계로 진행한다. 한편, A/D 변환기 회로(156)에 의해 공급된 디지털 파형 신호와 최적 파형 설정 회로(154)에 의해 공급된 디지털 최적 파형 신호 간의 차이가 소정의 허용 범위에서 벗어날 경우, 접합 작동은 비정상적인 것으로 판정되고 루틴은 S28 단계로 진행한다.
S26 단계에서, 접합 작업은 출력 및 시간 설정 회로(130)에 의해 설정된 소정 시간 동안 지속되고, 반도체 장치는 플립 칩 접합 장치(150)에서 제거된다. 그후에, 루틴은 다른 접합 작업을 수행하도록 S16 단계로 귀환한다.
한편, 접합 작동이 비정상적인 것으로 판정된 경우, 비정상 조건이 기록되고 경보가 발생되고, S29 단계에서, 출력 및 시간 설정 회로(130)에 의해 설정된 초음파 진동의 인가를 위한 시간은 최초의 설정 시간의 2배의 제2의 소정 시간으로 변경된다. 그 후에, 제2의 소정 시간이 지나갔을 때, S30 단계에서, 접합 작업이 종료되고, 반도체 장치는 플립 칩 접합 장치(150)로부터 제거되고 평가를 위해 실험장으로 이송된다.
다음에, S32 단계에서, 접합 유닛(120)이 오프(off)된다. 그후에, S34 단계에서, S28 단계에서 기록된 비정상 조건이 분석되고 출력 및 시간 설정 회로(130)에 의해 설정된 출력 및 시간은 적정 값으로 변경된다. 다음에, 루틴은 다른 접합 작동을 수행하도록 S14 단계로 귀환한다.
도12에 도시된 상술한 단계들의 전부가 항상 수행되지 않는 것을 알아야 한다. 즉, 예를 들면, 경보가 S28 단계에서 발생된 후, 비정상적인 반도체 장치가 접합 작업 동안 시간 변경 없이 플립 칩 접합 장치(150)로부터 제거될 수 있다. 더욱이, S34 단계는 접합 유닛(120)이 오프된 후에 제거될 수 있다. 즉, 비정상의 원인은 장치를 조사함으로써 제거될 수 있고, 다른 접합 작업이 비정상의 원인이 제거된 후에 시작될 수 있다.
본 실시예에 따라 플립 칩 접합 장치(150)에서 수행된 초음파 접합 방법에 따르면, 반도체 칩(116)의 진동 파형이 센서(152)에 의해 감지 및 감시되고, 감지된 파형은 접합 작업이 정상 또는 비정상인 지를 판정하도록 최적 파형과 비교된다. 더욱이, 디스플레이 유닛(160)에서 실제 진동과 최적 진동의 파형 양쪽을 디스플레이함으로써 접합 작동이 정상 또는 비정상인 지에 대해 정확한 판정이 이루어질 수 있다. 더욱이, 비정상이 접합 작업 중에 발생할 경우, 경보가 발생하고 장치는 비정상의 계속적인 발생을 방지하도록 일시적으로 정지한다. 더욱이, 비정상 조건은 고품질의 제어가 달성될 수 있도록 초음파 진동의 출력 및 시간을 변경하기 위해 다음의 접합 작업 이전에 분석된다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 초음파 접합 방법 및 장치를 설명하기로 한다.
도13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(164)의 구조의 도면이다. 도13에서 도8에 도시된 부품들과 동일한 부품들은 동일한 참조 부호로 표시하고, 그 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(164)는 다음의 점들을 제외하고서 도11에 도시된 플립 칩 접합 장치(150)와 동일한 구조를 갖는다.
즉, 반도체 칩(116)의 진동 파형의 감시는 접합 작업이 시작된 후 소정의 시간 간격(샘플링 간격)으로 수행된다. 다음에, 비교기 회로(158)에서 차이를 나타낸 신호 출력은 동시에 출력 및 시간 설정 회로(130)에 공급된다. 이로써, 초음파 진동의 발생을 위한 출력 및 시간은 차이를 나타낸 신호에 따라 사전에 설정된 소정량에 의해 변경되고, 피드백 제어는 접합 작업에서 달성된다. 제5 실시예와 유사하게, 본 실시예에서 비교될 최적 파형은 접합 작업이 양호한 조건에 있을 때와 접합 작업이 종료되기 직전일 때의 초음파 진동의 파형임을 알아야 한다.
더욱이, 도11에 도시된 디스플레이 장치(160)는 플립 칩 접합 장치(164)에 제공될 수 있다. 더욱이, 제5 실시예와 유사하게, 신호 라인이 비교기 회로(158)에서 제어 유닛(162)으로 신호를 공급하기 위해 제공될 수 있다.
본 실시예에 따른 플립 칩 접합 장치(164)로 수행된 초음파 방법에 의하면, 피드백 제어가 접합 작업 중에 수행되기 때문에, 반도체 장치가 부적절하거나 불완전한 접합 작업에 기인하여 결점이 있는 것을 방지한다. 더욱이, 초음파 진동의 발생 시간이 최초의 설정 시간의 수배로 변경될 때 실제 진동 파형이 최적 파형과 다를 경우, 초음파 접합 작업과 관련하지 않은 비정상은 플립 칩 접합 장치에서 발생되는 것으로 생각된다. 이러한 경우에, 접합 시간을 증가함으로써 접합 작동을 계속하는 것은 바람직하지 않고, 따라서, 접합 작업은, 예를 들어, 최초 설정 시간의 3 배와 동일한 시간이 지나갈 때 정지될 수 있다. 비정상의 원인이 반도체 칩에 관련한 것이 아니라 접합 장치에 관련한 것일 경우, 비정상은 다음의 접합 공정에서 계속적으로 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 경우에, 다음의 접합 공정을 진행시키지 않고 전체 접합 장치의 작동을 정지하는 것이 바람직하다.
도14a 내지 도14b를 참조하여 초음파 진동의 파형을 설명하기로 한다.
접합 작업의 초기 단계에서, 접합은 수행되지 않고, 반도체 칩은 초음파 발진 요소와 일체로 진동을 한다. 이로써, 반도체 칩의 파형은 초음파 발진 요소의 파형과 동일하다. 따라서, 접합 작업의 초기 단계에서, 도14a에 도시된 사인(sine) 파형은 반도체 칩으로부터 얻어진다.
접합 작업이 진행함에 따라, 반도체 칩의 융기부는 배선 기판의 전극 패드에 부분적으로 접합된다. 이러한 상태에서, 초음파 진동의 진폭이 최대일 때, 즉, 수평 방향으로 반도체 칩의 이동이 겹칠 때와 동시에 접합된 부분이 부분적으로 파열된다. 이로써, 반도체 칩의 진동중에 지연이 발생되어, 반도체 칩의 진동 파형이 도14b에 도시한 바와 같은 삼각형 파형에 접근하게 된다. 다음에, 접합 작업의 종료 단계에서, 즉, 접합 작업이 종료하자마자 반도체 칩의 진동의 파형은 도14c에 도시한 바와 같이 거의 삼각형 파형으로 된다.
도14c에 도시된 삼각형 파형은 상술한 실시예들에서 제공된 최적 파형 설정 회로에 의해 설정된 최적 파형과 일치한다.
접합 작업 중에 비정상이 일어날 때의 파형을 고려하기로 한다.
불완전한 접합의 원인은 접합 도구와 반도체 칩의 사이에서의 미끄러짐인 것으로 생각된다. 접합 도구와 반도체 칩 간에 외래 물질이 존재할 경우, 미끄러짐의 크기가 증가하여 초음파 진동이 융기부에 충분히 전달되지 않게 된다. 이러한 현상은 반도체 칩과 초음파 발진 요소 간의 연결이 느슨할 때 일어날 수 있다.
상술한 현상이 발생할 경우, 반도체 칩의 진동 파형의 진폭이 최적 파형의 것보다 작게 된다. 최대의 경우에, 반도체 칩의 진동 파형은 제로에 근접할 수 있다.
그러나, 상술한 실시예들에서, 반도체 칩이나 배선 기판의 진동의 파형은 실제 진동의 파형과 최적 파형을 비교하도록 감시됨으로써 접합이 정상 또는 비정상인지의 접합 상태가 비교 결과에 기초하여 판정될 수 있다.
본 발명은 구체적으로 개시된 실시예들에 한정되지 않고, 수정 및 변경이 본 발명의 범위로부터 일탈됨이 없이 이루어질 수 있다.
본 발명은 1999년 7월 2일자로 출원된 일본 우선권 출원 제11-189282호와 1999년 10월 25일자로 출원된 일본 우선권 출원 제11-303062호에 기초한 것이다.
이상 설명한 본 발명에 의하면, 기부상에 헤드 IC 칩의 장착에 기인하여 서스펜션이 변형되는 것을 방지할 수 있고, 최적의 접합 조건을 확립하기 위해 초음파 접합에서 피드백 제어를 수행하도록 초음파 접합의 실질적인 조건을 감시함으로써 반도체 칩을 접합할 수 있다.

Claims (16)

  1. 디스크 장치의 헤드 조립체에 있어서,
    골드로 이루어진 복수개의 돌출된 전극(32)들을 갖는 헤드 IC 칩(30)과,
    헤드 IC 칩(30)을 지지하고, 헤드 IC 칩(30)의 각 돌출된 전극(32)들에 접속되는 복수개의 전극 패드(16)들을 갖고 각 전극 패드(16)들은 골드로 이루어진 표면 층(61)을 갖는 서스펜션(11)을 포함하고,
    헤드 IC 칩(30)의 돌출된 전극(32)들이 초음파 접합에 의해 서스펜션(11)의 전극 패드(16)들에 접합되는 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 헤드 IC 칩(30)과 서스펜션(11)의 사이의 공간에 보강 부재(33)가 채워지는 것을 특징으로 하는 헤드 조립체.
  3. 정보를 저장하는 디스크(102)와, 디스크(102)에 대해 이동가능한 아암(104)과, 아암을 구동하는 액튜에이터(103)와, 아암(104)에 장착된 헤드 조립체(50)를 포함하는 디스크 장치에 있어서,
    헤드 조립체(50)는,
    골드로 이루어진 복수개의 돌출된 전극(32)들을 갖는 헤드 IC 칩(30)과,
    헤드 IC 칩(30)을 지지하고 헤드 IC 칩(30)의 각 돌출된 전극(32)들에 접속되는 복수개의 전극 패드(16)들을 갖고 각 전극 패드(16)들은 골드로 이루어진 표면 층(61)을 갖는 서스펜션(11)을 포함하고,
    헤드 IC 칩(30)의 돌출된 전극(32)들이 초음파 접합에 의해 서스펜션(11)의 전극 패드(16)들에 접합되는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
  4. 복수개의 돌출된 전극들을 갖는 반도체 칩(116)을 복수개의 전극 패드들을 갖는 배선 기판(112)에 접합하는 초음파 접합 방법에 있어서,
    반도체 칩(116)과 배선 기판(112)의 하나에 초음파 진동을 가함으로써 배선 기판(112)의 전극 패드들에 반도체 칩(116)의 돌출된 전극들을 접합하는 단계와,
    반도체 칩(116)과 배선 기판(112) 중 하나의 초음파 진동의 실제 파형을 감지하는 단계와,
    반도체 칩(116)과 배선 기판(112) 중 하나의 초음파 진동의 실제 파형에 기초하여 접합 공정을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 단계는, 반도체 칩(116)과 배선 기판(112) 중 하나의 초음파 진동에 대해 최적 파형을 설정하는 단계와, 실제 파형과 최적 파형 간의 차이에 기초하여 접합 공정이 제어되도록 상기 차이를 얻기 위해 실제 파형과 최적 파형을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 방법.
  6. 제5항에 있어서, 실제 파형과 최적 파형을 디스플레이 유닛(160)상에 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 방법.
  7. 제6항에 있어서, 실제 파형과 최적 파형 간의 차이가 소정의 허용 범위를 초과할 때 경보하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 방법.
  8. 제7항에 있어서, 실제 파형과 최적 파형 간의 차이가 소정의 허용 범위를 초과할 때 접합 공정을 정지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 방법.
  9. 제5항에 있어서, 접합 공정이 실제 파형과 최적 파형 간의 비교 결과에 기초한 피드백 제어에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 방법.
  10. 복수개의 돌출된 전극들을 갖는 반도체 칩을 복수개의 전극 패드들을 갖는 배선 기판에 접합하는 초음파 접합 장치에 있어서,
    초음파 발진 요소에 의해 초음파 진동을 발생하고 이 초음파 진동이 반도체 칩(116)의 돌출된 전극들을 배선 기판(112)의 전극 패드들에 접합하도록 반도체 칩(116)과 배선 기판(112) 중의 하나에 전달되도록 구성된 초음파 진동 발생 기구와,
    반도체 칩(116)과 배선 기판(112) 중 하나의 초음파 진동의 실제 파형을 감지함으로써 이 감지된 실제 파형에 기초하여 초음파 진동 발생 기구에 의해 발생된 초음파 진동을 제어하도록 구성된 센서(122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 장치.
  11. 제10항에 있어서, 초음파 진동 발생 기구는,
    초음파 발진 요소를 구동하는 초음파 발진 회로(132)와,
    초음파 발진 요소의 출력을 설정하고 초음파 진동을 발생하는 시기를 설정하는 출력 및 시간 설정 회로(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 장치.
  12. 제11항에 있어서, 초음파 진동 발생 기구는,
    반도체 칩(116)과 배선 기판(112) 중 하나의 초음파 진동의 최적 파형을 설정하는 최적 파형 설정 회로(154)와,
    실제 파형과 최적 파형 간의 차이를 얻기 위해 최적 파형과 센서에 의해 감지된 실제 파형을 비교하는 비교기(158)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 장치.
  13. 제12항에 있어서, 비교기(158)의 비교 결과를 디스플레이하는 디스플레이 유닛(160)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 장치.
  14. 제12항에 있어서, 실제 파형과 최적 파형 간의 차이가 소정의 허용 범위를 초과할 때 경보하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 장치.
  15. 제12항에 있어서, 초음파 접합 장치의 작동의 시작 및 정지를 제어하는 제어 유닛(162)을 포함하고, 제어 유닛은 실제 파형과 최적 파형 간의 차이가 소정의 허용 범위를 초과할 때 초음파 접합 장치의 작동을 정지하는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 장치.
  16. 제12항에 있어서, 비교기(158)의 비교 결과는 피드백 제어에 따라 실제 파형을 제어하도록 출력 및 시간 설정 회로(130)에 공급되는 것을 특징으로 하는 초음파 접합 장치.
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