KR200309912Y1 - 반도체 패키지의 와이어 본딩 공정용 히터블록 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 반도체 패키지의 제조공정용 장치에 관한 것으로서, 상기 반도체 패키지의 제조공정중 와이어 본딩공정에 사용되는 히터블록의 구조를 개선하여 반도체칩과 리드프레임과의 간격이 적절하지 않더라도 상기 히터블록을 교체하지 않고 보정이 가능하도록 함으로써 원활한 와이어 본딩공정을 수행할 수 있도록 함과 함께 히터블록의 교체에 따른 제조원가의 상승 및 교체시간에 따른 제조시간의 낭비를 방지할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해 본 고안은 히터(도시는 생략함)가 내장된 몸체(510)와, 상기 몸체의 상부에 설치된 상부블록(520)과, 상기 상부블록의 상하를 관통하여 형성된 관통공(521)과, 상기 관통공의 내부에 설치되어 그 상부면이 반도체칩(2)과 접촉된 상태로써 상기 반도체칩을 지지하는 반도체칩지지대(522)와, 상기 상부블록의 관통공(521)과 연통된 상태로 몸체(510)의 상하부를 관통하여 형성된 연통공(511)과, 상기 연통공내에 설치되어 반도체칩지지대(522)가 관통공(521)의 내부를 따라 상, 하로 이동할 수 있도록 이동수단을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 와이어 본딩 공정용 히터블록이 제공된다.

Description

반도체 패키지의 와이어 본딩 공정용 히터블록
본 고안은 반도체 패키지의 제조장치 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 패키지의 제조공정중 와이어 본딩 공정을 위한 히터블록의 구조에 관한 것이다.
최근 반도체 장치의 고집적화, 메모리 용량의 증가, 신호 처리속도 및 소비 전력의 증가, 다기능화 및 고밀도 실장의 요구 등이 가속화되는 추세에 따라 반도체 패키지의 중요성이 증가되고 있다.
이와 같은 반도체 패키지중 그 전체적인 크기를 박형화 하기 위한 칩 스케일형 반도체 패키지(Chip Scale Package)의 기본적인 구성은 도시한 도 1 와 같이 패키지몸체(1)내에 반도체칩(2)이 실장되어 있고, 본딩용 와이어(bonding wire)(3)에 의해 반도체칩(2)의 전극 단자인 다수의 패드(2a)가 외부 회로 접속용 리드프레임(4)을 구성하는 내부리드(inner read)(4a)와 접속되어 있다.
이 때, 상기 패키지몸체는 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy moulding compound)로 형성된 몰딩재로 이루어져 반도체칩(2)과 와이어(3) 및 내부리드(4a)를 감싸는 형태를 갖는다.
또한, 상기 내부리드는 외부리드(4b)에 일체화된 상태로써 외부와 연결된다.
이하, 상기와 같은 반도체 패키지의 제조 공정을 도시한 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 반도체칩의 제조공정시 웨이퍼(10)에 집적회로를 형성하는 FAB공정(Fabrication process)을 완료한 후에는 웨이퍼(10)상에 만들어진 각 반도체칩(2)을 서로 분리시키는 다이싱(Dicing) 작업을 행하게 된다.
이와 같이 하여 분리된 낱개의 반도체칩(2)은 다이본딩기기(20)에 의해 리드프레임(4)에 부착하는 다이 본딩(die bonding)공정을 행하게 되고, 상기 반도체칩이 부착된 리드프레임(1)은 별도의 이송수단(도시는 생략함)에 의해 와이어 본딩(wire bonding)기기(30)로 이송된 후 전도성 금속(gold)인 와이어(3)를 이용하여 반도체칩(2)의 패드(2a)와 리드프레임(4)의 내부리드(4a)를 서로 연결함으로써 상기 반도체칩의 기능을 외부로 전달할 수 있도록 한다.
상기와 같은 각 공정이 완전히 완료되면 또 다른 이송수단(도시는 생략함)에 의해 몰딩기기(40)로 옮겨진 후 리드프레임(4)의 외부리드(4b)를 제외한 나머지 부분을 몰드재인 열경화성 수지(Epoxy Mold Compound)로 몰딩하여 패키지몸체(1)를 이룸으로써 반도체칩(2)을 외부로부터 보호하게 된다.
이와 같은 각 공정이 이루어진 후에는 몰딩된 반도체 패키지를 리드프레임(4)으로부터 컷팅함과 함께 외부리드(4b)를 원하는 형상으로 포밍(forming)함으로써 패키지의 제조공정을 완료하게 된다.
한편, 상기와 같은 반도체 패키지 제조공정중 와이어 본딩 공정에서는 항상 일정 온도를 유지한 상태로써 공정을 수행하여야 함에 따라 상기 와이어 본딩을 수행하는 와이어본딩기기는 히터블록을 필요로 하게 된다.
이와 같은 히터블록(50)은 와이어 본딩이 이루어지는 과정에서 상기 과정을 진행하는데 필요한 열을 발생시킴과 동시에 반도체칩(2)의 패드(2a)와 내부리드(4a)간을 와이어(3)로 연결할 때 상기 반도체칩의 받침대 역할을 행하게 되는데, 이러한 히터블록(50)의 구성을 도시한 도 3을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 히터블록(50)은 그 내부에 히터 및 써모커플(thermocouple)(도시는 생략함)을 구비하고 있는 몸체(51)와, 상기 몸체의 상부에 설치된 상부블록(52)으로 크게 구성된다.
상기에서 상부블록(52)의 상부면에는 반도체칩(2)이 리드프레임(4)과 일정한 거리를 유지한 상태로 안착될 수 있도록 안착홈(52a)이 형성되어 있다.
따라서, 이송수단(도시는 생략함)에 의해 히터블록(50)을 구성하는 상부블록(52)의 안착홈(52a)에 리드프레임(4)이 부착된 반도체칩(2)을 안착시킨 후 콘트롤러(도시는 생략함)에 기 설정된 데이터값을 기준으로 하여 와이어본딩기기(30)가 와이어(3)로써 상기 리드프레임의 내부리드(4a)와 반도체칩의 패드(2a)를 전기적으로 연결하게 된다.
한편, 상기에서 히터블록의 상부블록(52)에 형성된 안착홈(52a)은 항상 적절한 높이(h)를 이루도록 형성되어야 하는데, 이는 상기 안착홈에 안착되는 반도체칩(2)과 리드프레임(4)간의 간격(이하, “다운셋(down set)”이라 한다)(H)이 일정하지 않으면 제조 완료된 반도체 패키지의 불량을 일으킬 수 있기 때문이다.
즉, 안착홈의 높이(h)가 다운셋(H)의 높이보다 높으면 도시한 도 4a 와 같이 반도체칩(2)이 안착홈(52a)의 상부면에 제대로 지지되지 않게 되는데, 이는 와이어본딩 공정이 고온의 열로써 와이어(3)를 반도체칩(2)의 패드(2a)에 압착하여 연결시키게 됨을 감안한다면 상기 와이어가 반도체칩(2)에 압착될 때 상기 반도체칩의 저부가 제대로 지지되어 있지 않음에 따라 반도체칩(2)이 하측으로 이동하게 되고, 이에 따라 와이어(3)의 연결이 정확히 이루어지지 못하게 된다.
또한, 전술한 바와는 반대로 안착홈(52a)의 높이(h)가 다운셋(H)의 높이보다 낮으면 도시한 도 4b 와 같이 반도체칩(2)이 적정높이보다 더욱 높은 지점에 위치됨에 따라 리드프레임(4)을 구성하는 내부리드(4a)의 변형이 이루어지게 된다.
따라서, 히터블록을 구성하는 상부블록의 안착홈은 항상 적절한 높이를 이루도록 구성되어야 한다.
하지만, 종래 일반적인 히터블록은 안착홈의 높이를 자유롭게 조절하는 별도의 수단이 없음에 따라 후술하는 바와 같은 각종 문제점을 발생하게 되었다.
첫째, 일반적으로 리드프레임은 각 종류의 반도체 패키지에 따라 그 형상이 틀리게 됨을 감안한다면 히터블록 역시 상기 각 리드프레임의 형상에 따라 상부블록의 안착홈 높이가 각각 다르게 형성되어야만 함으로써 결국, 각 프레임의 종류에 따라 적절한 높이의 안착홈을 가지는 히터블록을 구비하여야 하는 문제점이 있다.
이는, 전체적인 제조원가의 상승을 유발시키는 원인이 된다.
둘째, 리드프레임의 제조시 발생하게 되는 제조공차로 인해 상기 리드프레임과 히터블록의 안착홈 높이가 적절히 이루어지지 않게 됨으로써 상기와 같은 리드프레임의 제조공차를 보정할 수 있도록 상기 히터블록의 상부블록 자체를 재가공하여야 하는 문제가 발생하게 되었다.
본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 반도체 패키지의 와이어 본딩기기공정용 히터블록의 구조를 개선하여 다양한 리드프레임의 종류에 관계없이 반도체칩과 리드프레임 간의 와이어 본딩이 원활히 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 히터가 내장된 몸체와, 상기 몸체의 상부에 설치된 상부블록과, 상기 상부블록의 상하를 관통하여 형성된 관통공과, 상기 관통공의 내부에 설치되어 그 상부면이 반도체칩과 접촉된 상태로써 상기 반도체칩을 지지하는 반도체칩지지대와, 상기 상부블록의 관통공과 연통된 상태로 몸체의 상하부를 관통하여 형성된 연통공과, 상기 연통공내에 설치되어 반도체칩지지대가 관통공의 내부를 따라 상, 하로 이동할 수 있도록 이동수단을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 와이어 본딩 공정용 히터블록이 제공된다.
도 1 은 일반적인 반도체 패키지를 나타낸 단면도
도 2 는 일반적인 반도체 패키지를 제조하기 위한 제조장치를 나타낸 구성도
도 3 은 일반적인 와이어 본딩수단의 히터블록을 나타낸 사시도
도 4a,4b 는 종래 와이어본딩공정시 반도체칩 및 리드프레임이 히터블록에 안착된 상태를 나타낸 요부 단면도
도 5 는 본 고안에 따른 히터블록을 나타낸 분해 사시도
도 6 은 본 고안에 따른 히터블록의 각 구성부분이 결합된 상태를 나타낸 일부 확대 단면도
도 7 은 본 고안에 따른 히터블록의 다른 실시예를 나타낸 일부 확대 단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
500. 히터블록 510. 몸체
511. 연통공 512. 지지홈
513. 높이조절링 514. 높이조절부재
520. 상부블럭 521. 관통공
522. 반도체칩지지대
이하, 본 고안의 구성을 일 실시예로 도시한 첨부된 도 5 내지 도 7 을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5 는 본 고안에 따른 히터블록을 나타낸 분해 사시도이고, 도 6 은 본 고안에 따른 히터블록의 각 구성부분이 결합된 상태를 나타낸 일부 확대 단면도이며, 도 7 은 본 고안에 따른 히터블록의 다른 실시예를 나타낸 일부 확대 단면도로서, 본 고안에 따른 구성중 종래의 구성과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
우선, 본 고안은 히터블록(500)을 구성하는 상부블록(520)의 반도체칩(2) 안착위치에 상기 상부블록의 상하를 관통하도록 관통공(521)을 형성하고, 상기 관통공 내에는 그 상부면이 반도체칩(2)의 저면과 접촉된 상태로써 상기 반도체칩을 지지하는 반도체칩지지대(522)를 설치하며, 히터블록(500)을 구성하는 몸체(510)에는 상부블록(520)의 관통공(521)과 연통된 상태로 몸체(510)의 상하부를 관통하는 연통공(511)을 형성하고, 상기 연통공내에는 반도체칩지지대(522)가 관통공(521) 내부를 따라 상, 하 이동할 수 있도록 이동수단을 구비한다.
이 때, 상기 이동수단은 몸체(510)의 중앙측 좌우 혹은 전후를 관통하여 형성된 지지홈(512)과, 상기 지지홈 내에 삽입되어 전체적으로 링형상을 이루면서 그 내주면에는 나사부(513a)가 형성된 높이조절링(513)과, 반도체칩지지대(522)의 하부면에 일체화된 상태로 높이조절링(513)의 내주면을 관통하여 나사결합된 높이조절부재(514)로 이루어진다.
상기에서 높이조절링(513)의 외주면 일부는 몸체의 외부로 노출되도록 함으로써 사용자에 의해 회전이 가능하도록 한다.
또한, 상기 높이조절링의 하부에는 별도의 힘이 가해지지 않는 한 상기 높이조절링을 항상 상부 측으로 밀어 올리도록 고정부재(515)를 탄력 설치한다.
이 때, 상기 높이조절링에는 그 하부면을 따라 다수의 산과 골을 이루는 돌부(이하, “제1돌부”라 한다)(513b)를 형성하고, 고정부재(515)에는 그 상부면을 따라 상기 높이조절링의 제1돌부(513b)에 대응되는 다수의 산과 골을 이루도록 돌부(이하, “제2돌부”라 한다)(515b)를 형성한다.
이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 별도의 이송수단(도시는 생략함)에 의해 히터블록(500)을 구성하는 상부블록(520)의 반도체칩지지대(522)에 리드프레임(4)이 부착된 반도체칩(2)을 안착시킨다.
이러한 상태에서 별도의 감지수단(도시는 생략함)에 의해 반도체칩지지대(522)의 상면에 안착된 반도체칩(2)과 리드프레임(4)간의 간격(다운셋(H))이 정확히 맞지 않음을 감지하게 되면 우선, 사용자는 히터블록(500)을 구성하는 몸체(510)의 고정부재(515)를 그 하부 측으로 당겨 상기 고정부재의 상부면에 형성된 제2돌부(515b)를 높이조절링(513)의 하부면에 형성된 제1돌부(513b)로부터 분리시킨다.
이에 따라 상기 높이조절링은 좌, 우회전이 가능한 상태를 이루게 되는데, 이 때, 상기 사용자가 히터블록(500)을 구성하는 몸체(510)의 외부로 노출된 높이조절링(513)을 좌 혹은 우로 적절히 회전시킴으로써 반도체칩지지대(522)의 하부에 일체화된 높이조절부재(514)를 상측 혹은 하측으로 이동시켜 반도체칩지지대(522)의 상면과 상부블록(520)의 상면간의 간격(h)을 다운셋(H)과 동일하게 이루도록 한다.
상기 높이조절링의 회전에 따라 높이조절부재(514)가 이동할 수 있음은 높이조절링(513)의 내부에 높이조절부재(514)가 나사결합되어 있고, 상기 높이조절링의 회전은 가능하지만 상하 이동이 불가능하도록 몸체(510)에 형성된 지지홈(512)내에 삽입되어있기 때문에 가능하다.
이와 같이 하여 반도체칩지지대(522)의 정확한 높이 조절이 이루어지게 되면 사용자는 당기고 있는 고정부재(515)를 놓아 높이조절링(513)의 회전을 방지한다.
이 때, 상기 고정부재는 스프링(515a)에 의해 탄력설치되어 있음에 따라 외부의 힘이 제거되면 상기 스프링의 복원력에 의해 원위치로 복귀되면서 높이조절링(513)을 상부 측으로 밀어올림으로써 상기 높이조절링의 회전을 방지하게 됨이 가능하다.
또한, 상기 고정부재의 상부면이 스프링의 복원력에 의해 높이조절링(513)의 하부면에 밀착되면 상기 고정부재의 상부면에 형성된 제2돌부(515b)가 높이조절링(513)의 하부면에 형성된 제1돌부(513b)에 끼워지게 됨으로써 높이조절링의 회전이 더욱 안정적으로 방지됨은 이해 가능하다.
한편, 전술한 바와 같이 반도체칩지지대를 상하로 이송하는 이송수단은 전술한 바와 같이 사용자가 적절한 다운셋을 직접 조절하도록 한 구성 이외에도 래크와 피니언의 형태를 이용한 방법으로 구성할 수도 있다.
즉, 도시한 도 7 과 같이 반도체칩지지대(522)에 일체화된 높이조절부재(610)를 래크형상으로 구성하고, 상기 래크형상의 높이조절부재에는 피니언(620)을 콘트롤러(도시는 생략함)의 제어를 받는 모터(630)에 축결합함으로써 사용자가 반도체칩지지대의 높이를 조절하고자 할 경우 콘트롤러를 제어하게 되면 이 제어에 의해 모터(630)가 구동하면서 피니언(620)을 원하는 방향으로 회전시켜 결국, 높이조절부재(610)를 상부 혹은 하부측으로 이동하게 되는 것이다.
또한, 전술한 바와 같은 본 고안의 히터블록은 굳이 칩 스케일형 반도체 패키지가 아니더라도 일반적인 반도체 패키지(conventional type package)의 와이어 본딩 공정시에도 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 와이어 본딩 공정용 히터블록의 구조를 개선함에 따라 다양한 종류의 반도체 패키지에 따라 반도체칩과 리드프레임간의 높이가 서로 다르더라도 이에 적절한 반도체칩의 지지를 행할 수 있게 되어 더욱 안정적인 와이어 본딩 공정을 수행할 수 있게 된 효과가 있다.
또한, 본 고안과 같이 하나의 히터블록으로도 각 리드프레임의 형상에 관계없이 사용할 수 있음에 따라 종래 각 리드프레임의 형상에 따라 소요되는 히터블록의 재가공비용 및 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 히터가 내장된 몸체와,
    상기 몸체의 상부에 설치된 상부블록과,
    상기 상부블록의 상하를 관통하여 형성된 관통공과,
    상기 관통공의 내부에 설치되어 그 상부면이 반도체칩과 접촉된 상태로써 상기 반도체칩을 지지하는 반도체칩지지대와,
    상기 상부블록의 관통공과 연통된 상태로 몸체의 상하부를 관통하여 형성된 연통공과,
    상기 연통공내에 설치되어 반도체칩지지대가 관통공의 내부를 따라 상, 하로 이동할 수 있도록 이동수단을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 와이어 본딩 공정용 히터블록.
  2. 제 1 항에 있어서,
    이동수단은 몸체의 중앙측 좌우 혹은 전후를 관통하여 형성된 지지홈과,
    전체적으로 링형상을 이룸과 함께 그 내주면에는 나사부가 형성된 상태로써 그 일측이 몸체의 외부로 일부 돌출되도록 상기 지지홈내에 삽입된 높이조절링과,
    반도체칩지지대의 하부면에 일체화된 상태로 상기 높이조절링의 내주면을 관통하여 나사결합된 높이조절부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 와이어 본딩 공정용 히터블록.
  3. 제 2 항에 있어서,
    높이조절링의 하부에 고정부재를 탄력 설치하여 상기 고정부재에 별도의 힘이 가해지지 않는 한 상기 고정부재가 높이조절링을 항상 상부 측으로 밀어 올리도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 와이어 본딩 공정용 히터블록.
  4. 제 3 항에 있어서,
    높이조절링의 하부면을 따라 다수의 산과 골을 형성하고, 상기 높이조절링의 하부면에 접촉하는 고정부재의 상부면을 따라 상기 높이조절링의 각 산과 골에 대응되는 산과 골을 형성하여 상기 높이조절링의 좌우 회동을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 와이어 본딩 공정용 히터블록.
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