KR200313585Y1 - 반도체 패키지 제조용 본딩 툴 - Google Patents

Abstract

본 고안은 테이프 오토메이티드 본딩시에 사용하는 본딩 툴(Tool)에 관한 것으로서, 그 구조는 몸체의 일측 끝부분에 리드를 본딩하기에 적합하도록 뾰쪽한 형태로 돌출부가 오목하게 형성되어 있는 본딩용 툴을 구성함에 있어서, 상기 돌출부에는 본딩부의 응력 집중 현상을 없앨 수 있도록 반원으로 이루어지는 일자형의 홈을 상기 돌출부의 오목면을 따라 길이 방향으로 형성하여서 된 것이다.

Description

반도체 패키지 제조용 본딩 툴{Bond tool for manufacturing semiconductor package}

본 고안은 반도체 패키지 제조용 본딩 툴(Tool)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 테이프 오토메이티드 본딩시에 사용하는 본딩용 툴의 끝부분에 응력 집중을 방지할 수 있는 홈을 형성하여 본딩부의 크랙을 방지하도록 된 것이다.

일반적으로 반도체 패키지는, 웨이퍼내의 각각의 반도체칩의 불량을 체크하는 웨이퍼검사공정, 웨이퍼를 절단하여 반도체칩을 낱개로 분리하는 소잉공정, 낱개로 분리된 반도체칩을 리드프레임의 탑재판에 부착시키는 다이본딩공정, 반도체칩상에 구비된 칩패드와 리드프레임의 리드를 전기적으로 연결시켜주는 와이어 본딩공정, 반도체칩의 내부회로와 그 외의 구성부품을 보호하기 위하여 봉지재로 외부를 감싸는 몰딩공정, 리드와 리드를 연결하고 있는 댐바를 커팅하는 트림공정 및 리드를 원하는 형태로 구부리는 포밍공정, 완성된 패키지의 불량을 검사하는 완성품 검사공정등을 거치면서 완제품으로서 조립된다.

상기한 와이어 본딩공정에서, 칩패드와 리드프레임의 두 금속간에 본딩이 제대로 이루어지기 위해서는 적당한 시간, 적당한 외부압력, 적당한 열의 세가지 조건이 잘 조화가 이루어져야만 한다. 와이어 본더 장비는 기계적으로, 또는 전기 전자적으로 적당한 시간동안 적당한 외부 압력을 주면서 초음파를 통해 마찰열을 발생하여, 작업대의 가열 히터와 함께 적당한 열을 생성해 본딩을 하게 된다.

와이어 본딩의 방식으로서는, 캐필러리(Capillary)에 초음파 에너지를 주고 동시에 본딩하고자 하는 부분에도 열을 주어 퍼스트 본드는 볼을 형성시키고 세컨드 본드에는 스티치를 형성하는 서모소닉 볼 본딩(Thermosonic Ball Bonding) 방식과, 웨지에 초음파 진동 에너지만을 주어 그 마찰열로 퍼스트 및 세컨드 본드 공히 웨지형태로 본딩하는 울트라소닉 웨지 본딩(Ultrasonic Wedge Bonding) 방식과, 주로 온도와 본딩툴에 적용되는 압력으로 퍼스트 본드는 볼을 본딩하고 세컨드 본드에는 스티치를 형성하는 서모컴프레션 볼 본딩(Thermocompression Ball Bonding)방식 등이 있다.

상기한 와이어 본딩 방식과는 달리, 반도체칩의 패드에 팬인탭리드(Fan-in TAB lead)를 직접 연결시키는 테이프 오토메이티드 본딩(Tape Automated Bonding, TAB) 방식이 최근에 제안되고 있다. 상기한 테이프 오토메이티드 본딩방식은, 테이프에 있는 한쪽단을 본드패드에 연결시키는 인너리드 본딩 방식으로서 이를 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1f는 반도체칩의 테이프 오토메이티드 본딩 과정을 나타낸 도면이다. 도 1a에 도시되어 있듯이, 반도체칩(1)의 가장자리에는 패드(11)가 형성되어 있으며 반도체칩(1)의 가운데 부분에 위치하고 있는 컴플라이언트 레이어(Compliant Layer) (2)의 주변에는 팬인탭리드(21)가 패드(11)의 위로 지나가도록 구비되고, 상기한 팬인탭리드(21)와 전기적으로 연결되는 범프(22)가 윗면에 형성된다. 이때 본딩용 툴(3)은 a지점에 위치한다. 이 상태에서 본딩이 시작되면 본딩용 툴(3)은, 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이 a지점에서 b지점으로 이동하면서 팬인탭리드(21)를 컷팅하게 되고, 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이 이 b지점에서 c지점으로 이동하면서 팬인탭리드(21)를 성형한 뒤에, 도 1d에 도시되어 있는 바와 같이 c지점에서 d지점으로 이동하면서 팬인탭리드(21)의 끝에 위치한 후에, 도 1e에 도시되어 있는 바와 같이 d지점에서 e지점으로 이동하면서 팬인탭리드(21)의 끝이 패드(11)에 본딩되도록 한 뒤, 도 1f에 도시되어 있는 바와 같이 e지점에서 다시 a 지점으로 원위치함으로써 본딩작업을 마치게 된다.

도 2는 테이프 오토메이티드 본딩이 완료된 상태의 일부를 나타낸 사시도로서, 도시된 바와 같이 반도체칩(1)의 상부 가장자리에 형성되어 있는 패드(11)는 팬인탭리드(21)와 본딩됨으로써 반도체칩(1)이 범프(22)와 전기적으로 연결되도록 한다.

상기와 같이 오토메이티드 본딩을 하기 위한 본딩 툴(3)의 일례는 미국특허 5,390,844에 개시되어 있으며, 이를 첨부된 도 3을 참조하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.도시된 바와 같이 한쪽 끝에 대략 "+"자 형태로 돌출되어 있는 돌출부(31)가 형성되어 있고, 또한 상기 각 돌출부(31) 사이에는 대략 내측으로 움푹파여 있음으로써, 팬인탭리드(21)의 끝을 본딩하기에 적절한 형태로 이루어진다.

이러한 돌출부(31)는 상기한 바와 같이 "+"자 형태로 이루어지는 것이 보통이며, 이 "+"자 형태의 돌출부(31)는 중앙이 약간 들어가는 오목한 형상으로 되어 있다. 또한, 상기 돌출부(31)의 오목한 부분의 중앙에는 대략 "x"자 형태의 홈(32)이 형성되어, 본딩시에 가해지는 본딩툴(3)의 하중이 적절하게 분포되도록 되어 있다.이러한 종래의 본딩 툴(3)은 그 구성 요소중 "+"자 형태의 돌출부(31)와 그 중앙에 형성된 "x"자형 홈(32)의 공통 영역, 좀더 구체적으로는 상기 "x"자형 홈(32)의 주변 구조가 상기 팬인탭리드(21)를 끊는 동시에, 상기 팬인탭리드(21)를 패드(11)에 밀착시킨 채 하중과 초음파 진동 에너지를 전달함으로써, 상기 팬인탭리드(21)가 패드(11)에 본딩되도록 하는 작용을 한다.

그러나, 상기한 종래의 본딩용 툴(3)은 상기 홈(32)에 의해 본딩시 가해지는 하중 및 초음파 진동 에너지를 어느 정도 분포시킬 수는 있으나, 본딩 후에 상기 팬인탭리드(21)가 크랙(crack)됨으로써, 팬인탭리드(21)와 패드(11)와의 본딩이 실패하는 경우가 빈번히 발생하는 문제가 있다. 이러한 현상은 경험이나 신뢰성 테스트의 결과로 볼때 상기 본딩용 툴(3)에 형성된 홈(32)에 의해서 상기 팬인탭리드(21)에 극도의 응력이 집중되어 발생되는 것으로 간주되고 있다.

본 고안의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본딩용 툴의 끝부분에 오목한 형상으로 형성되는 돌출부에 본딩부에서 발생되는 응력 집중 현상을 없애도록 일자형의 홈을 형성하여 리드의 절단시 크랙을 방지할 수 있도록 된 반도체 패키지 제조용 본딩 툴을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 고안의 구성은, 몸체의 일측 끝부분에 리드를 본딩하기에 적합하도록 뾰쪽한 형태로 돌출부가 오목하게 형성되는본딩 툴을 구성함에 있어서, 상기 돌출부에 본딩부의 응력 집중 현상을 없앨 수 있도록 반원으로 이루어지는 일자형 홈을 상기 돌출부의 오목면을 따라 길이 방향으로 형성하여서 된 구조로 이루어진다.

도 1a 내지 도 1f는 반도체칩의 테이프 오토메이티드 본딩 과정을 나타낸 도면

도 2는 테이프 오토메이티드 본딩이 완료된 상태의 반도체칩을 나타낸 사시도

도 3은 종래의 본딩 툴 구조를 나타낸 사시도

도 4는 본 고안에 따른 본딩 툴의 구조를 나타낸 사시도

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

1 - 반도체칩 2 - 컴플라이언트 레이어

3, 4 - 본딩용 툴 11 - 패드

21 : 팬인탭리드 22 - 범프

31, 41 - 돌출부 32, 42 - 홈

이하, 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 고안에 따른 반도체 패키지 제조용 본딩용 툴의 구조를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 반도체 패키지 제조용 본딩용 툴(4)은 몸체의 끝부분에 팬인탭리드를 본딩하기에 적합하도록 뾰쪽한 형태로 돌출되어 있는 돌출부(41)가 형성되고, 상기 돌출부(41)는 대각선 방향으로 서로 교차하도록 "+"자 형태로 되어 있다. 물론, 종래와 같이 상기 돌출부(41) 사이에는 네영역이 오목하게 되어 있고, 또한 상기 서로 교차하는 돌출부(41)의 중앙 영역도 약간 오목하게 형성되어 있다.

그리고, 상기 돌출부(41)의 저면에는 본딩시에 하중 및 초음파 진동 에너지를 적절히 분산시키고, 본딩 후에도 본딩부에서의 응력 집중 현상이 발생하지 않도록 일자형의 홈(42)이 상기한 돌출부(41)의 면을 따라서 길이 방향으로 길게 형성되어 있다.

즉, 본 고안에 따른 본딩 툴(4)에서는 홈(42)이 돌출부(41)의 일단에서 끝단까지 대략 일직선 형태로 길게 형성된 것이 특징이다.

이러한 반도체 패키지 제조용 본딩용 툴(4)을 이용한 본딩 결과 및 그 작용은 다음과 같다.

본 고안에 따른 본딩용 툴(4)을 이용한 테이프 오토메이티드 본딩 과정은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 과정을 통해 이루어지므로, 이에 대한 설명은 중복을 피하기 위하여 생략한다.상기한 바와 같은 테이프 오토메이티드 본딩이 진행되는 과정에서, 본 고안에 따른 본딩용 툴(4)로 팬인탭리드를 반도체칩의 패드에 본딩한 결과, 종래와 다르게 상기 팬인탭리드에는 크랙이 전혀 발생하지 않았다.즉, 본딩용 툴(4)이 팬인탭리드를 본딩할 때에 상기 돌출부(41)의 면을 따라 형성된 홈(42)에 의해 하중 및 초음파 진동 에너지가 적절히 분산됨으로써, 본딩 후에도 리드에 크랙이 발생되지 않은 것이다.

따라서, 본 고안의 본딩용 툴은 테이프 오토메이티드 본딩시 하중 및 초음파 진동 에너지를 적절히 분포시킴으로써, 본딩 후 리드의 본딩 불량을 방지할 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 고안의 본딩용 툴은, 몸체의 끝부분에 형성되는면의 돌출부에 일자형의 홈을 하나만 형성함으로서, 본딩부에서의 응력 집중 현상을 없애 본딩 불량을 방지함으로서, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. (정정) 몸체의 일측 끝부분에 리드를 본딩하기에 적합하도록 뾰족한 형태로 돌출부(41)가 오목하게 형성되어 있는 본딩용 툴(4)을 구성함에 있어서, 상기 돌출부(41)에는 본딩부의 응력 집중 현상을 제거할 수 있도록 일자형의 홈(42)을 상기 돌출부(41)의 면을 따라 길이 방향으로 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체패키지 제조용 본딩 툴.