KR20020062823A - 배선 본딩 도구에 사용하는 캐필러리 튜브를 세정하는세정 장치 - Google Patents

배선 본딩 도구에 사용하는 캐필러리 튜브를 세정하는세정 장치 Download PDF

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KR20020062823A
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bonding
wiring
bonding tool
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KR1020020003798A
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쿠와타코우지
아리타미쯔키
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닛뽄덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 배선 본딩 도구에 사용하기 위한 캐필러리 튜브(35)(capillary tube)를 세정하는 방법을 제공하기 위한 것으로서, 상기 방법은 캐필러리 튜브(35)의 선단부(tip portion)가 세정액(49)에 담궈지고 세정 배선(47)이 상기 캐필러리 튜브(35)의 적어도 선단부에 삽입된 상태에서, 상기 캐필러리 튜브(35)에 초음파를 인가하는 단계를 포함한다. 상기 세정 단계 이전에 상기 캐필러리 튜브(35)가 비워진 상태에서 캐필러리 튜브(35)는 연마 시트(43)에 의해 연마된다.

Description

배선 본딩 도구에 사용하는 캐필러리 튜브를 세정하는 세정 장치{CLEANER FOR CLEANING A CAPILLARY TUBE FOR USE IN A WIRE BONDING TOOL}
본 발명은 배선 본딩 도구에 사용되는 캐필러리 튜브를 세정하는 세정 장치에 관한 것으로서, 특히 본딩 배선을 통해 안내되는 캐필러리 튜브를 세정하는 구조로 된 세정 장치 및 캐필러리 튜브 등을 세정하는 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 장치(IC)의 제조 공정에서, 배선 본딩 도구는 반도체 팰릿의 전극 패드와 리드 프레임의 리드를 전기적으로 함께 본딩하는데 사용되고 상기 배선 본딩 도구는 반도체 팰릿의 상부에 장착된다. 본딩 단계에서, 쐐기 도구 또는 캐필러리 튜브와 같은 본딩 도구는 본딩 단계 중에 금속 배선을 리드 프레임 및 전극 패드상에 압착하도록 금속 배선을 안내한다.
배선 본딩 도구가 예컨대 수십 만번 내지 백만번 본딩하는데 사용된 후에 금속 배선으로부터 분리되거나 금속 배선의 표면상에 퇴적되는 불순물 또는 이물질은 본딩 도구의 캐필러리 튜브와 같은 부품상에 부착된다. 캐필러리 튜브가 부품상에 부착되는 이물질의 경우에 사용되면 금속 배선에 대한 캐필러리 튜브의 마찰 저항은 증가하고 그에 따라 단번에 캐필러리 튜브의 선단을 통과하는 금속 배선이 길이가 크게 변한다는 문제점을 발생시킨다.
일본국 특허공개공보(JP-A-8-264564호)는 전술한 바와 같은 문제점을 제거한 본딩 도구를 개시하고 있다. 도 1은 전술한 본딩 도구를 도시하는 것으로서 한 쌍의 이동 레일(11)에 대해 이동 가능한 본딩 혼(bonding horn ; 12) 및 상기 본딩 혼(12)의 연장 방향에 대해 연장되는 쐐기 도구(13)를 포함한다. 본딩 혼(12)에 형성된 가이드 홀(12a)을 통해 연장되는 금속 배선(15)은 쐐기 도구(13)의 바닥부상에 형성된 가이드 그루브(13a)에 의해 본딩 혼(13)의 축방향으로 금속 배선(15)의 선단부에서 안내된다. 본딩 도구는 반도체 팰릿(17) 및 리드 프레임(10)상으로 순차적으로 가이드 그루브(13a)에 의해 안내된 금속 배선(15)을 통과하는 동안에 반도체 팰릿(17)과 리드 프레임(10)을 함께 접속한다.
본딩 도구는 본딩 혼(12)의 축방향에서 보아 가이드 그루브(13a)와 정렬된 돌출부(19a)를 구비한 미끄럼 부재(19)를 포함한다. 쐐기 도구의 선단부, 특히 가이드 그루브(13a)가 반복된 본딩 동작중에 이물질에 의해 부착되면, 본딩 동작이 중지되고 금속 배선(15)이 가이드 그루브(13a)로부터 인출된 후 쐐기 도구의 선단부는 미끄럼 부재(29)의 돌출부(29a)를 향하여 이동 및 접촉된다. 그 후 쐐기 도구(13)는 가이드 그루브(13a)를 세정하기 위한 미끄럼 부재(29)에 대하여 왕복 이동된다.
전술한 특허 공보의 본딩 도구에 있어서, 쐐기 도구는 그 구성이 단순하지만 쐐기 도구는 금(gold) 배선과 같은 유연한 금속 배선에는 적합치 않다.
일본국 실용신안공개공보(JP-A-61-144644호)는 도 2에 도시된 다른 배선 본딩 도구를 도시한다. 본딩 도구는 리드 프레임을 안내하는 한 쌍의 이동 레일(21), 상기 이동 레일(21)의 주변에 배치된 X-Y 테이블(22), 및 상기 X-Y 테이블(22)상에 장착되며 본딩 혼(25)의 선단에서 캐필러리 튜브(23)를 지지하는 본딩 혼(25)을 그 상부에 구비하는 도구 바디(26)를 포함한다. 세정 탱크(27)는 캐필러리 튜브(23)를 세정하기 위해 이동 레일(21)의 주변에 배치된다. 캐필러리 튜브(23)의 세정 동작시에 X-Y 테이블(22)은 세정 탱크(27)를 향해 캐필러리 튜브(23)를 이동시킨다.
캐필러리 튜브(23)를 구비한 본딩 도구에 있어서, 금속 배선(30)은 배선 드럼(29)으로부터 본딩을 위해 공급되고 캐필러리 튜브(23)를 통과한다. 소정 횟수의 본딩 동작 이후에 금속 배선(30)은 캐필러리 튜브(23)로부터 인출되고 X-Y 테이블(22)은 본딩 혼(25)을 세정 탱크(27)를 향해 이동시킨다. 캐필러리 튜브(23)는 그 후 세정 탱크(27)의 세정액에 잠겨져서 세정을 위한 초음파를 사용하여 진동처리 된다.
전술한 일본국 실용신안공개공보(JP-A-61-144644호)에 개시된 본딩 도구에 있어서, 세정액 및 초음파에 의해 달성되는 세정 단계는 직경이 작은 캐필러리 튜브를 세정하는데 불충분한다. 특히 본딩 도구가 예컨대 미세 피치의 볼 본딩 기술에 사용되면 이물질은 세정용 알칼리 화학제품을 사용하지 않고서는 효과적으로 제거되지 않아 반도체 장치의 제조 공정에 적합치 않게 된다. 또한, 세정 탱크(27)는 본딩 혼(25)의 이동 방향에 따라 때때로 유연한 본딩 동작에 장애가 된다.
종래 기술이 전술한 문제점을 고려하여, 본 발명은 배선 본딩 도구에 사용되는 캐필러리 튜브를 효과적으로 세정하는 세정 장치 및 그 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배선 본딩 도구에 사용되는 캐필러리 튜브를 세정하는 세정 장치는 캐필러리 튜브에 삽입되는 세정 배선과, 세정액을 담는 세정 탱크와, 상기 캐필러리 튜브의 선단부(tip portion)가 세정액에 담궈지고 세정 배선이 상기 캐필러리 튜브의 적어도 선단부에 삽입된 상태에서 캐필러리 튜브에 초음파를 인가하는초음파 발생 장치를 포함한다.
본 발명에 따른 배선 본딩 도구에 사용되는 캐필러리 튜브를 세정하는 세정 방법은 상기 캐필러리 튜브의 선단부(tip portion)가 세정액에 담궈지고 세정 배선이 상기 캐필러리 튜브의 적어도 선단부에 삽입된 상태에서 캐필러리 튜브에 초음파를 인가하는 단계를 포함한다.
도 1은 종래의 배선 본딩 도구의 단면도.
도 2는 다른 종래의 배선 본딩 도구의 상면도
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 세정 장치에 의해 세정될 배선 본딩 도구의 사시도.
도 4는 세정 장치와 조합된 도 3에서의 배선 본딩 도구의 사시도.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 세정 공정 및 캐필러리 튜브의 동작에 관한 흐름도.
도 6은 캐필러리 튜브의 선단을 연마하는 동안의 도 3에서 도시된 캐필러리 튜브의 사시도.
도 7은 막히는 도 6의 캐필러리 튜브의 길이 방향으로의 단면도.
도 8은 본 발명의 세정 장치에 의해 세정되는 캐필러리 튜브의 사시도.
도 9는 도 8에 도시된 캐필러리 튜브의 길이 방향의 단면도로서 그 선단의 상세를 도시하는 도면.
이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이고, 동일 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 부여될 것이다.
도 3에 있어서, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 세정 장치(도시되지 않음)에 의해 세정될 캐필러리 튜브(34)를 구비한 배선 본딩 도구의 구성이 도시되어 있다. 본딩 도구는 리드 프레임(48)이 안내되는 한 쌍의 이동 레일(31a, 31b), 리드 프레임(48)을 압축하는 압착기 플레이트(33), 및 한 쌍의 지지 바(supporting bar ; 36)에 의해 X-Y 테이블(도시되지 않음)에 의해 지지되는 본딩 혼(bonding horn ; 34)을 포함한다. 압착기 플레이트(33)는 리드 프레임(48)상에 배치된 반도체 팰릿(28)을 노출하기 위한 개구(32)를 포함한다. 본딩 혼(34)은 상기 한 쌍의 이동 레일(31a, 31b)에 수직으로 연장되고 캐필러리 튜브(35)의 선단에서 캐필러리 튜브(35)를 지지한다.
상기 배선 본딩 도구는 본딩 도구의 본딩 동작 뿐만 아니라 소정 시간 간격을 두고 캐필러리 튜브(35)에 대한 세정 동작 중에 본딩 혼(34)에 의해 캐필러리 튜브(35)에 초음파를 가하는 초음파 발생 장치(USWG ; 50)를 더 포함한다.
도 3의 배선 본딩 도구와 조합되는 세정 장치(37)를 도시하는 도 4에서, 세정 장치(37)는 이동 레일(31a, 31b)에 평행으로 연장되는 베이스 바(38), 베이스 바(38)의 양단으로부터 지지 바(36)를 향해 이동 레일(31a, 31b)에 수직으로 연장되는 한 쌍의 L자 형상의 부재(39a, 39b), 및 중심에서 베이스 바(38)에 의해 지지되는 세정 부재(40)를 포함한다.
각각의 L자 형상의 부재(39a, 39b)는 지지 바(36)를 지지하기 위해 지지 바(36)와 정합되는 단절부(cut-out ; 41)를 구비한다.
세정 부재(40)는 베이스 바(38)상에 고정된 장착 플레이트(42), 장착 플레이트(42)상에 고정된 랩 필름(wrapping film) 등으로 이루어진 연마 시트(43), 및 연마 시트(43)의 주변의 장착 플레이트(42)상에 배치된 세정 탱크(44)를 포함한다. 세정 탱크(44)는 알콜과 같은 세정 용액으로 채워진다.
전술한 바와 같은 세정 장치(37)는 배선 본딩 도구의 동작 중에 배선 본딩 도구와 분리되어 배치되고 캐필러리 튜브(35)를 세정하기 이전에 배선 본딩 도구와 조합된다. 조합시에는 세정 장치(37)의 자체 무게로 인해 L자 형상의 부재(39a, 39b)의 단절부(41)가 지지 바(36)와 확실히 정합하도록 하여 세정 장치(37)를 지지한다.
도 5에 있어서, 수십만 번 내지 백만번 정도의 배선 본딩 도구의 반복 동작에 있어서, 단계 S1에서, 캐필러리 튜브(35)는 결국에 단계 S2에서 오염에 기인한 마찰 저항의 증가를 받게 된다. 본딩 동작은 그 후 본딩을 위해 중지되고 금속 배선이 캐필러리 튜브(35)로부터 인출되고 세정 장치가 배선 본딩 도구(37)와 조합된다. 이어서, 수동 조작으로 본딩 혼(34)이 약간 상승되면서 압착기 플레이트(33)의 전면측의 상부를 향해 이동되고 그에 따라 캐필러리 튜브(35)의 선단은 세정 부재(40)의 연마 시트(40)상에 위치하게 된다.
도 6에 있어서, 캐필러리 튜브(35)의 선단은 본딩 혼(34)이 수동 조작으로 하강한 후 연마 시트(43)와 접하게 된다. 본딩 혼(34)은 그 후 X 및 Y 방향으로 왕복 이동되고 그에 따라 단계 S3에서 캐필러리 튜브(35)의 선단(tip) 또는 선단부를 연마한다.
캐필러리 튜브(35)가 연마 시트(43)에 의해 연마되는 단계 S3의 상태를 상세히 도시하는 도 7에 있어서, 캐필러리 튜브(35)의 선단상으로 부착된 대부분의 이물질(46)이 제거되지만 연마에 의해 생성된 입자(45)는 캐필러리 튜브(35)속으로 밀려 들어간다. 입자(45)는 캐필러리 튜브(35)를 종종 막히게 한다. 도 8에 도시된 바와 같이 텅스텐 배선(47)을 사용하여 캐필러리 튜브(35)의 선단을 세정액(49)에 적셔서 입자(45)는 제거된다(단계 S4).
도 8에 도시된 상태를 보다 상세하게 도시하는 도 9에 있어서, 캐필러리 튜브(35)가 단계 S3에서의 연마 시트에 의해 연마된 후 캐필러리 튜브(35)는 세정액(49)에 적셔진다. 이어서, 조작자는 직경이 캐필러리 튜브(35)의 직경보다 더 작은 텅스텐 배선(47)을 캐필러리 튜브(35)속으로 삽입한다. 조작자는 캐필러리 튜브(35)의 막힘을 제거하기 위해 초음파, 세정액과 함께 텅스텐 배선(47)을 사용하여 캐필러리 튜브(35)의 선단으로부터 잔류하는 이물질(46)을 포함하는 입자(45)를 쑤셔넣어 제거한다. 초음파 발생 장치(50)로부터 캐필러리 튜브(35)에 가해진초음파는 캐필러리 튜브(35)내의 잔류 입자 및 오염 물질을 제거하도록 텅스텐 배선(47)이 캐필러리 튜브(35)의 내면에 대하여 미끄러지게 한다. 따라서, 상기 단계로 인해 캐필러리 튜브(35)의 선단은 효과적으로 세정된다.
전술한 세정 공정으로 인해 캐필러리 튜브(35)의 선단의 주변의 내외면의 공차를 허용하여 캐필러리 튜브(35)가 본딩 혼(34)에 부착되므로 세정 공정에 대한 캐필러리 튜브(35)의 제거 및 부착 뿐만 아니라 작업물에 대한 차후의 조정이 가능해진다. 상기로 인해 본딩 공정의 처리량이 증가한다.
전술한 공정은 예컨대 이하의 연마 조건을 사용한다.
캐필러리 튜브(35)에 가해진 압축 하중은 392mN 또는 40 그램중(gram-weight)이고,
연마제의 입경은 0.3㎛이고,
X 및 Y 방향으로 움직이는 캐필러리 튜브(35)의 선단에 대한 총 연마 길이는 40mm이다.
또한, 이하의 세정 조건이 사용된다.
캐필러리에 가해진 초음파에 대한 전력은 250mW이고,
초음파 인가 시간은 10초이고,
텅스텐 배선의 외경은 40㎛이다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 세정 공정에서 캐필러리 튜브(35)는 캐필러리 튜브(35)의 선단을 연마하기 위해 X 및 Y 방향으로 이동하여 캐필러리 튜브(35)는 본딩 혼(bonding horn)의 작용에 의해 연마 시트(43)와 접하게 된다. 그러나,본 발명의 세정 공정은 필요에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 연마 시트(43)는 캐필러리 튜브(35)의 선단을 연마하기 위해 수평면에서 회전할 수 있어 연마 시트(43)는 캐필러리 튜브(35)와 접할 수 있다.
전술한 실시예는 예시로서만 설명되었기에 본 발명은 전술한 실시예에만 한정되는 것이 아니고 본 발명의 본질을 벗어남이 없이 여러 변형 또는 수정 등이 이루어질 수 있다는 점은 본 분야의 당업자에게는 용이하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 배선 본딩 도구에 사용되는 캐필러리 튜브를 효과적으로 세정하는 세정 장치 및 그 방법을 제공한다. 전술한 실시예는 예시로서만 설명되었기에 본 발명은 전술한 실시예에만 한정되는 것이 아니고 본 발명의 본질을 벗어남이 없이 여러 변형 또는 수정 등이 이루어질 수 있다는 점은 본 분야의 당업자에게는 용이하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 배선 본딩 도구에 사용하기 위한 캐필러리 튜브(capillary tube) 세정 방법에 있어서,
    캐필러리 튜브(35)의 선단부(tip portion)가 세정액(49)에 담궈지고 세정 배선(47)이 상기 캐필러리 튜브(35)의 적어도 선단부에 삽입된 상태에서, 상기 캐필러리 튜브(35)에 초음파를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐필러리 튜브(35) 세정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 초음파 인가 단계 이전에, 상기 캐필러리 튜브(35)의 적어도 상기 선단부가 비워진 상태에서, 연마 시트(43)를 사용하여 상기 캐필러리 튜브(35)의 상기 선단부를 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐필러리 튜브 세정 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 연마 단계는 상기 캐필러리 튜브(35)를 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐필러리 튜브 세정 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 연마 단계는 연마 시트(43)를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐필러리 튜브 세정 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 세정 배선(47)은 텅스텐으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캐필러리 튜브 세정 방법.
  6. 배선 본딩 도구에 사용하기 위한 캐필러리 튜브(35)를 세정하는 세정 장치(cleaner)에 있어서,
    캐필러리 튜브(35)에 삽입되는 세정 배선(47)과,
    세정액(49)을 담는 세정 탱크(44)와,
    캐필러리 튜브(35)의 선단부(tip portion)가 세정액(49)에 담궈지고 세정 배선(47)이 상기 캐필러리 튜브(35)의 적어도 선단부에 삽입된 상태에서, 상기 캐필러리 튜브(35)에 초음파를 인가하는 초음파 발생 장치(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐필러리 튜브를 세정하는 세정 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 캐필러리 튜브(35)의 선단부를 연마하는 연마 시트(43)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐필러리 튜브를 세정하는 세정 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 세정 배선(47)은 텅스텐으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캐필러리 튜브를 세정하는 세정 장치.
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