KR20020057253A - 다중 와이어 본딩장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 캐필러리를 집적하되, 그 작동을 동시에 제어하여 하나의 반도체 칩에 포함된 본딩패드가 동시에 와이어 본딩되도록 한 다중 와이어 본딩장치에 관한 것으로, 반도체 칩의 와이어 본딩장치에 있어서, 와이어 본딩을 위한 다수의 캐필러리가 장착된 적어도 하나의 본딩수단; 그 일측에 상기 본딩수단이 장착되며, 상기 본딩수단을 수평 및 수직방향으로 동시에 이동시키는 적어도 하나의 이동수단; 및 상기 이동수단에 연결되며, 상기 다수의 캐필러리가 반도체 칩의 제1본딩점 및 제2본딩점에 동시에 위치되도록 상기 이동수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 다중 와이어 본딩장치를 제공하며, 반도체 칩의 와이어 본딩에 이용된다.

Description

다중 와이어 본딩장치 {AN APPARATUS FOR MULTI-BONDING OF WIRE}
본 발명은 다중 와이어 본딩장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 캐필러리 홀을 집적화하되, 각 캐필러리 홀이 개별적으로 이동될 수 있도록 함으로써, 다수의 본딩 패드에서 동시에 본딩이 이루어질 수 있도록 한 다중 와이어 본딩장치에 관한 것이다.
와이어 본딩 공정은 리드 프레임 위에 장착된 반도체 칩을 리드 프레임의 리드에 연결시키는 공정으로서, 선재의 일단에 볼을 형성하고, 형성된 볼을 캐필러리를 사용하여 상측으로부터 본딩패드에 가압하여 본딩하는 방법이 주로 사용되어 왔다.
이러한, 종래의 와이어 본딩 공정을 첨부된 도1을 참조하여 간략히 설명한다.
도1은 종래의 와이어 본딩이 이루어지는 과정을 설명하기 위한 상태도이다.
도시한 바와 같이, 캐필러리(101)의 하단의 와이어(110)에 볼이 형성되면 상기 캐필러리(101)가 제1본드점(A)으로 이동한 뒤 하강하여 와이어(110) 선단의 볼을 본딩패드(102)에 접속한다.
이후, 상기 캐필러리(101)가 상승하여 제2본드점(B)으로 이동한다. 이어서, 상기 캐필러리(101)가 하강하여 리드프레임의 리드(103)에 와이어(110)를 접속한 후 상기 캐필러리(101)가 소정 위치로 상승하고, 와이어(110)를 절단함으로써 하나의 와이어 접속이 완료된다.
이어서, 상기한 과정과 동일하게 상기 캐필러리(101)가 제3본드점(C)의 본딩패드(104)와 제4본드점(D)의 리드(105)를 연속적으로 와이어 본딩하여 접속시킨다.
상기한 바와 같이 상기 캐필러리(101)가 좌우 및 상하 방향으로 이동하면서 연속적인 작업을 수행함으로써, 와이어 본딩 공정이 이루어지게 된다.
이와같이, 종래의 와이어 본딩 공정은 하나의 캐필러리가 다수의 본딩패드와 상기 본딩패드의 좌우측에 배열된 리드를 각각 와이어로 접속시키기 위해 상하 및 좌우로 순차적으로 이동하면서 작업을 수행하게 되므로, 본딩패드 수 만큼의 작업공수 및 시간이 소요되어 캐필러리의 수명이 단축되고, 그 공정 속도가 제한되는문제점이 있었다.
또한, 하나의 캐필러리가 본딩 패드의 양측으로 교번적으로 이동하면서 와이어 본딩작업을 수행하기 때문에 스티치(stitch) 형성의 안정성이 보장되지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 본딩패드의 피치에 따라 배열된 다수의 캐피러리홀을 구비하되, 각 캐필러리홀이 형성된 블럭이 상하 및 좌우로 이동될 수 있도록 하여 칩상의 모든 본딩 패드를 동시에 본딩할 수 있는 다중 와이어 본딩장치을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
도1은 종래의 와이어 본딩장치의 작동을 설명하기 위한 상태도.
도2a는 본 발명에 따른 다중 와이어 본딩장치의 일실시예 구성을 도시한 평면도.
도2b는 도2a의 측면도.
도3a는 본 발명의 요부 구성인 다수의 캐필러리가 제1본딩점에 위치된 상태를 도시한 평면도.
도3b는 도3a의 정면도.
도4는 본 발명의 요부 구성인 다수의 캐필러리의 1차본딩 후의 상태를 도시한 평면도.
도5a는 본 발명의 요부 구성인 다수의 캐필러리가 제2본딩점에 위치된 상태를 도시한 평면도.
도5b는 도5a의 정면도.
도6은 본 발명의 요부 구성인 다수의 캐필러리에 의한 2차본딩 상태를 도시한 정면도.
도7은 본 발명에 따른 다중 와이어 본딩장치에 의해 본딩된 반도체 칩을 도시한 평면도.
도8a는 본 발명에 따른 다중 와이어 본딩장치의 다른 실시예 구성을 도시한 사시도.
도8b는 도8a의 본딩툴을 도시한 정면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
200 : 본딩툴 201, 202 : 캐필러리블록
203, 204 : 이동부재 205, 206 : 지지부재
210 : 캐필러리 220, 230 : 로봇암
320 : 와이어
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 칩의 와이어 본딩장치에 있어서, 와이어 본딩을 위한 다수의 캐필러리가 장착된 적어도 하나의 본딩수단; 그 일측에 상기 본딩수단이 장착되며, 상기 본딩수단을 수평 및 수직방향으로 동시에 이동시키는 적어도 하나의 이동수단; 및 상기 이동수단에 연결되며, 상기 다수의 캐필러리가 반도체 칩의 제1본딩점 및 제2본딩점에 동시에 위치되도록 상기 이동수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 다중 와이어 본딩장치를 제공한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도2 이하의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 다중 와이어 본딩장치의 일실시예 구성을 도시한 평면도 및 측면도로서, 하나의 칩에 대하여 그 패드와 동수의 캐필러리를 구비하고, 상기 캐필러리가 동시에 제1본딩점에서 제2본딩점으로 이동될 수 있도록 구성한 예를 나타낸다.
본 실시예에서는 도면에 도시한 바와 같이, 각각 캐필러리(210)가 그 중앙부에 수직으로 관통되게 장착된 다수의 캐필러리블록(201, 202)으로 이루어지는 본딩 툴(bonding tool)(200)과; 상기 캐필러리블록(201, 202)을 수평 및 수직방향으로 이동시키는 제1 및 제2로봇암(220, 230)으로 크게 구성된다.
여기서, 상기 본딩툴(200)은 본딩패드를 모두 커버할 수 있는 크기로 제작되며, 상기 캐필러리블록(201, 202)에 구비된 상기 캐필러리(210) 간의 간격이 칩의 본딩 패드의 피치와 동일하도록 위치된다.
또한, 상기 제1 및 제2로봇암(220, 230)은 상기 캐필러리블록(201, 202)에 교번적으로 연결되는 지지부재(205, 206)와; XY 테이블에 각각 연결되어 입력된 좌표값에 의해 상기 지지부재(205, 206)에 장착된 캐필러리블록(201, 202)을 1차 및 2차 본딩 위치로 이동시키는 제1 및 제2이동부재(203, 204)로 구성된다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 다중 와이어 본딩장치의 작동 상태를 첨부된 도3a 내지 도6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 다중 와이어 본딩장치의 1차 본딩 위치에서의 작동상태를 도시한 평면도 및 정면도이다.
도시한 바와 같이, 상기 각 캐필러리(210) 하단의 와이어(320)에 볼이 형성되면, 상기 캐필러리블록(201, 202)이 상기 제1 및 제2로봇암(220, 230)에 의해 동시에 하강하여 상기 캐필러리(210)가 반도체 칩(310)의 본딩패드(303)의 제1본딩점에 위치하게 된다. 이에 따라, 반도체 칩(310)의 모든 본딩패드(303)에서 동시에 1차 본딩이 이루어지게 된다.
1차 본딩이 완료되면, 도4에 도시한 바와 같이, 상기 캐필러리블록(201, 202)이 상기 제1 및 제2로봇암(220, 230)에 의해 동시에 상승하게 되며, 이어서 리드(301, 302) 상의 2차 본딩위치로 이동된다.
이때, 도5a 및 도5b에 도시한 바와 같이, 상기 캐필러리블록(201, 202)은 상기 제1 및 제2로봇암(220)에 의해 서로 반대 방향으로 이동되어 각자의 제2본딩점 상측에 동시에 위치된다.
이어서, 도6에 도시한 바와 같이, 상기 제1 및 제2로봇암(220, 230)에 의해 상기 각 캐필러리블록(201, 202)이 하강하여 리드프레임의 각 리드(301, 302)에 동시에 와이어(320)를 접속한 후 상기 캐필러리블록(201, 202)이 소정 위치로 상승하고, 와이어(320)를 절단함으로써 도7에 도시한 바와 같이 하나의 반도체 칩(310)의 와이어 본딩이 완료된다.
상기한 바와 같이 캐필러리(210)가 장착된 다수의 캐필러리블록(201, 202)의 이동이 동시에 이루어지도록 함으로써, 하나의 반도체 칩의 모든 와이어 본딩 공정이 하나의 와이어를 본딩하는 시간에 이루어지게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 다중 와이어 본딩장치는 BGA(Ball Grid Array) 공정의 리드본딩에 적용될 수도 있다.
도8a 및 도8b는 본 발명의 와이어 본딩장치의 다른 실시예 구성을 도시한 것으로, BGA 공정의 리드 본딩이 동시에 이루질 수 있도록 구성된 예를 나타낸다.
본 실시예는 도시한 바와 같이, 승강동작되는 본딩툴(bonding tool) 본체(810)와; 상기 본딩 툴 본체(810)의 하부에 장착되되, 칩상에 형성된 다수의 본딩패드들이 이루는 피치와 동일한 간격으로 배열된 다수의 툴팁(tool tip)(801)으로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 실시예는 상기 본딩툴 본체(810)의 한번의 승강동작으로, 상기 다수의 툴팁(801)에 의해 상기 칩상의 모든 본딩패드에 본딩이 이루어지므로, BGA 공정의 리드 본딩의 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이, 본 발명은 일반적 플라스틱 팩키지 와이어 본딩 공정 뿐 아니라 U-BGA 리드 본딩 공정에도 적용될 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 구성되어 작동하는 본 발명에 따르면, 캐필러리의 멀티화를 통해 반도체 칩상의 모든 본딩 패드를 동시에 본딩함으로써, 하나의 반도체 칩의 모든 와이어 본딩 공정이 하나의 와이어를 본딩하는 시간에 이루어지게 되어 그 생산성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 2차 본딩시 스티치 위치에 일률적인 얼라인이 가능하다.

Claims (9)

  1. 와이어 본딩을 위한 다수의 캐필러리가 장착된 적어도 하나의 본딩수단;
    그 일측에 상기 본딩수단이 장착되며, 상기 본딩수단을 수평 및 수직방향으로 동시에 이동시키는 적어도 하나의 이동수단; 및
    상기 이동수단에 연결되며, 상기 다수의 캐필러리가 반도체 칩의 제1본딩점 및 제2본딩점에 동시에 위치되도록 상기 이동수단을 제어하는 제어수단
    을 포함하는 다중 와이어 본딩장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본딩수단이 본딩패드를 모드 커버할 수 있는 크기를 가지는 다중 와이어 본딩장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서.
    상기 본딩수단은 상기 다수의 캐필러리가 각각 직립하여 관통되게 장착된 다수의 캐필러리블록인
    다중 와이어 본딩장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 캐필러리 블럭 각각에 교번적으로 연결되어 그를 본딩패드와 리드측으로 이동시키는 제1 및 제2 로봇암으로 이루어진 다중 와이어 본딩장치.
  5. 제4항에 있어서.
    상기 제1 및 제2 로봇암은
    상기 제어수단에 의해 제어되어 수직 및 수평방향으로 이동되는 제1 및 제2이동부재와;
    그 일측이 상기 제1 또는 제2이동부재에 장착되고, 그 타측이 상기 다수의 캐필러리블록에 교번적으로 고정된 다수의 지지부재
    를 포함하는 다중 와이어 본딩장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 각각의 캐필러리 블록에 구비된 각 캐필러리의 피치가 본딩패드의 피치와 동일하게 위치되는 다중 와이어 본딩장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어수단은 상기 이동수단을 입력된 좌표값에 따라 이동시켜 상기 다수의 캐필러리가 동시에 각각의 1차 및 2차 본딩점에 위치 되도록 하는 XY테이블을 포함하는
    다중 와이어 본딩장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    본딩되는 반도체 칩의 패드와 동수의 캐필러리를 포함하는
    다중 와이어 본딩장치.
  9. 리드 본딩을 위한 다수의 툴팁이 장착된 적어도 하나의 본딩수단;
    그 일측에 상기 본딩수단이 장착되어 상기 본딩수단을 승강시키는 적어도 하나의 승강수단; 및
    상기 승강수단에 연결되며, 상기 다수의 툴팁이 반도체 칩의 다수의 본딩점에 동시에 위치되도록 상기 승강수단을 제어하는 제어수단
    을 포함하는 다중 와이어 본딩장치.
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