KR20050029683A - 와이어 본딩 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

범프 형성 후에 전체 수를 외관 검사를 할 필요가 없고, 와이어 본딩 때에 범프 불착을 검출할 수 있고, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
본딩 암(20)의 상하 방향 위치를 검지하는 위치 센서(29)로부터의 신호를 처리하고 캐필러리(5)의 높이 위치의 신호를 생성하는 높이 위치 카운터(44)를 갖는 컴퓨터(41)는, 제2 도체상에 정상적으로 형성된 범프에 2차 본딩을 행한 때에 있어서 캐필러리(5)의 검출 위치를 기억하는 메모리(60)와, 높이 위치 카운터(44)의 출력값이 메모리(60)에 기억된 검출 위치의 허용 오차 범위외의 경우에 범프 불착 신호를 출력하는 비교 회로(61)를 갖추고 있다.

Description

와이어 본딩 방법 및 장치{WIRE BONDING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은, 제2 도체상에 범프를 형성한 후, 제1 도체와 제 2 도체상의 범프 사이에 와이어를 접속하는 와이어 본딩 방법 및 장치에 관한 것이다.
제1 도체에는 와이어의 선단에 형성된 볼을 1차 본딩하기 때문에, 접합성이 좋다. 그러나, 제2 도체상에는 와이어를 2차 본딩하기 때문에, 상기 1차 본딩에 비하여 접합성이 나쁘다. 그래서, 제2 도체상에 범프를 형성한 후, 제1 도체와 제2 도체상의 범프 사이에 와이어를 접속하는 것이 행해지고 있다. 이런 종류의 와이어 본딩 방법으로서, 예를 들면 특허문헌 1 및 2를 들 수 있다. 이 방법을 도 3에 의하여 설명한다.
도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 세라믹 기판이나 프린트 기판 등의 기판 또는 리드 프레임 등으로 이루어진 회로 기판(1)상에는, 패드(2a)가 형성된 다이(2)가 마운트되어 있다. 또 회로 기판(1)에는 배선(3)이 형성되어 있다. 배선(3)상에는 와이어 본딩 장치에 의하여 범프(10)가 미리 형성되어 있다. 범프(10)의 상면은, 다이(2; 제1 도체)와 반대측으로 경사져 형성된 경사부(12)로 되어 있다. 그래서, 와이어(4)의 선단에 전기 토치에 의하여 볼을 형성시킨 후, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 캐필러리(5)를 하강시켜 다이(2)의 패드(2a)상에 1차 본딩을 행한다. 다음에, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 와이어(4)의 루핑을 행하고, 와이어(4)를 범프(10)의 경사부(12)의 상부에 위치시키고, 와이어(4)를 경사부(12)에 2차 본딩을 행하고, 그 후에 와이어(4)를 절단한다.
도 4는, 패드(2a)상에 미리 범프(10)가 형성되고 있고, 범프(10)상의 경사부(12)는 배선(3)측의 반대측으로 형성되어 있다. 그래서, 배선(3)상에 1차 본딩을 행하고, 범프(10)상의 경사부(12)에 2차 본딩을 하고 와이어(4)를 절단하고 있다.
[특허문헌 1] 일본특개 평10-112471호 공보
[특허문헌 2] 일본특개 2002-280410호 공보
범프(10)의 형성 및 와이어(4)의 접속을 행하는 와이어 본딩 장치는, 도 5에 나타내는 구조로 되어 있다. 일단에 캐필러리(5)를 갖는 본딩 암(20)은, 지지 프레임(21)의 일단에 고정되어 있다. 지지 프레임(21)은, 도시하지 않는 지축 또는 ＋자 모양으로 짜여진 판 스프링(22)을 통하여 이동 테이블(23)에 상하 방향으로 요동 자유자재로 설치되고, 이동 테이블(23)은 XY 테이블(24)에 탑재되어 있다. 지지 프레임(21)의 타단에는, 리니어 모터(25)의 코일(26)이 고정되고, 또 리니어 모터(25)의 마그네트(27)는 이동 테이블(23)에 고정되어 있다. 지지 프레임(21)의 후단에는 리니어 스케일(28)이 고정되고, 리니어 스케일(28)에 대향하여 이동 테이블(23)에는 위치 센서(29)가 고정되어 있다. 또 와이어 본딩 장치는 디바이스(30)를 가열하는 히트 블록(31)을 갖고, 히트 블록(31)은 상하동 기구(32)로 상하동된다. 또한, 이런 종류의 와이어 본딩 장치로서, 예를 들면 특허문헌 3, 4 및 5 공보를 들 수 있다.
따라서, 리니어 모터(25)의 구동에 의하여 지지 프레임(21) 및 본딩 암(20)이 지축 또는 판 스프링(22)을 중심으로 해서 요동하여, 캐필러리(5)가 상하동한다. 또 XY 테이블(24)의 구동에 의하여 이동 테이블(23), 지지 프레임(21), 본딩 암(20) 및 캐필러리(5)가 XY 방향으로 이동한다. 도시하지 않는 전기 토치에 의한 와이어(4)의 선단으로의 볼 형성, 캐필러리(5)의 상하 이동 및 와이어 절단 때에 있어서 도시하지 않는 와이어 절단용 클램퍼의 개폐 이동 등에 의하여 디바이스(30)상에 도 3 및 도 4에 나타내는 범프(10)가 형성된다. 또 도시하지 않는 전기 토치에 의한 와이어(4)의 선단으로의 볼 형성, 캐필러리(5)의 상하 이동 및 XY 방향의 이동의 조합, 및 와이어 절단 때에 있어서 도시하지 않는 와이어 절단용 클램퍼의 개폐 이동 등에 의하여 디바이스(30)상에 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 와이어(4)가 접속된다.
다음에, 리니어 모터(25)의 제어 및 각 블록의 동작에 관하여 설명한다. 외부 입출력 수단(40)은, 컴퓨터(41)와의 사이에서 동작에 필요한 각종 정보의 입출력을 행한다. 이것은 수동 조작이라도, 외부 장치와의 온라인 통신에 의한 조작이라도 좋다. 컴퓨터(41)는, 제어 회로(42), 연산 회로(43) 및 높이 위치 카운터(44)를 갖고, 제어 회로(42)는, 외부 입출력 수단(40), 연산 회로(43) 및 위치 제어 회로(50)를 제어한다.
제어 회로(42)로부터 캐필러리(5)의 높이 위치 지령이 위치 제어 회로(50)에 입력되면, 위치 제어 회로(50)는 캐필러리(5)의 이동량을 드라이브 신호(50a)로서 모터 드라이버(51)에 전달한다. 모터 드라이버(51)는, 드라이브 신호(50a)에 의하여 캐필러리(5)를 지정한 높이 위치로 이동시키기 위한 전력을 생성한다. 또한, 전력은, 전압 및 전류의 적(積)이기 때문에, 실제의 리니어 모터(25)의 제어는, 전압 또는 전류의 어느 한쪽 또는 양쪽을 제어하면 좋다. 여기에서는, 리니어 모터(25)에 흐르는 드라이브 전류(51a)로서 설명한다. 모터 드라이버(51)에서 생성된 드라이브 전류(51a)가 리니어 모터(25)의 코일(26)에 인가된다면 구동력이 발생한다. 이 구동력에 의하여, 지지 프레임(21), 본딩 암(20) 및 캐필러리(5)가 판 스프링(22)을 지점으로 해서 요동한다.
높이 위치 카운터(44)는, 위치 센서(29)로부터의 신호를 컴퓨터(41)에 입력하는데에 적합한 신호 형식으로 변환하는 인코더(52)로부터의 신호를 계수하여, 리니어 스케일(28)의 실제의 높이 위치를 생성한다. 컴퓨터(41)에는, 미리 리니어 스케일(28)의 상하 방향의 이동량에 대한, 캐필러리(5)의 상하 방향의 이동량과의 비율과 양자화 계수(1단위가 몇㎛인가)가 주어져 있기 때문에, 이것을 기초로 하여, 높이 위치 카운터(44)가 나타내는 값을 연산 회로(43)에서 연산하는 것에 의하여, 캐필러리(5)의 실제의 높이 위치가 구해진다.
[특허문헌 3] 일본특개 소58-184734호 공보
[특허문헌 4] 일본특개 평6-29343호 공보
[특허문헌 5] 일본특공 평6-80697호 공보
그런데, 제2 도체상에 범프(10)가 형성되어 있지 않는 경우, 2차 본딩 때에 있어서 와이어(4)와 제2 도체와의 접합력은 나빠지기 때문에, 범프(10)가 정상적으로 형성되어 있는지 아닌지를 검사하는 것이 필요해진다. 범프 형성 때에 범프 불착(不着)을 검사하는 것으로서, 예를 들면 특허문헌 6을 들 수 있다.
특허문헌 6은, 전압을 인가하고, 전기적 도통 상태를 감시 중에 디바이스, 와이어, 회로 내부의 토탈 임피던스의 시정수를 이용하여, 볼을 도체상에 접속한 후로부터 와이어를 볼의 밑동 부분으로부터 절단하기까지의 기간에, 와이어에 전압을 인가하고, 볼 불착의 유무에 의한 상기 기간 중의 전압의 변화, 즉 전압의 입상(立上) 지연 시간을 검출하는 것에 의하여 볼 불착의 유무를 판정하고 있다.
[특허문헌 6] 일본특개 2000-306940호 공보
범프 불착은, 범프 형성 때에 특허문헌 6의 방법에 의하여 검출할 수 있기 때문에, 범프 불착의 디바이스가 다음 공정에 보내지는 것은 없는 것이다. 그러나, 특허문헌 6은, 캐필러리가 상승한 후, 정상적으로 와이어를 컷트(테일 컷트)한 상태와 범프가 불착한 상태에서 전압의 입상 시간에 거의 차이가 생기지 않는다. 이 때문에, 범프 불착을 정상적으로 판정할 수 없는 것이 생기는 우려가 있기 때문에, 현재는, 범프가 형성된 디바이스를 화상 처리 장치에 의하여 전체 수를 외관 검사하고 있다.
본 발명의 과제는, 범프 형성 후에 전체 수를 외관 검사를 할 필요가 없고, 와이어 본딩 때에 범프 불착을 검출할 수 있고, 생산성의 향상을 도모할 수 있는 와이어 본딩 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 1의 와이어 본딩 장치는, 일단부에 캐필러리를 갖고 지지 프레임에 요동 자유자재로 지지된 본딩 암과, 이 본딩 암을 요동 구동하는 리니어 모터와, 상기 본딩 암의 상하 방향 위치를 검지하는 위치 센서와, 이 위치 센서로부터의 신호를 처리하여 상기 캐필러리의 높이 위치의 신호를 생성하는 높이 위치 카운터를 갖는 컴퓨터를 구비하고, 제2 도체상에 범프가 형성된 디바이스의 제1 도체상에 1차 본딩을 행한 후, 제2 도체상의 상기 범프에 2차 본딩을 행하여 제1 도체와 제2 도체 사이에 와이어를 접속하는 와이어 본딩 장치에 있어서, 상기 컴퓨터는, 제2 도체상에 정상적으로 형성된 범프에 상기 2차 본딩을 행한 때에 있어서 캐필러리의 검출 위치를 기억하는 메모리와, 상기 높이 위치 카운터의 출력값이 상기 메모리에 기억된 검출 위치의 허용 오차 범위외의 경우에 범프 불착 신호를 출력하는 비교 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 2의 와이어 본딩 방법은, 제2 도체상에 범프가 형성된 디바이스의 제1 도체상에 1차 본딩을 행한 후, 제2 도체상의 상기 범프에 2차 본딩을 행하여 제1 도체와 제2 도체 사이에 와이어를 접속하는 와이어 본딩 방법에 있어서, 상기 2차 본딩 때에, 제2 도체상에 정상적으로 범프가 형성된 때에 있어서 캐필러리 위치의 허용 오차 범위보다 캐필러리가 하강한 때에 범프 불착으로서 장치를 정지시키는 것을 특징으로 한다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
본 발명의 1실시의 형태를 도 1 및 도 2에 의하여 설명한다. 또한, 도 3 내지 도 5와 동일 또는 상당 부재에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1(a)는 도 3(b)와 동일한 상태를 나타낸다. 먼저, 와이어 본딩 작업 전에 다음의 작업을 한다. 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 와이어(4)를 범프(10)에 2차 본딩을 행한 때의 캐필러리(5)의 하단의 레벨인 제1 검출 위치(H1)를 도 2의 컴퓨터(41)의 메모리(60)에 기억시킨다. 이 제1 검출 위치(H1)는, 도 1(a)의 상태에 있어서 캐필러리(5)의 위치를 위치 센서(29)에서 검지하고, 위치 센서(29)에서 검지한 신호를 인코더(52)를 통하여 높이 위치 카운터(44)에 의하여 변환시키고, 이 변환된 값을 컴퓨터(41)의 메모리(60)에 기억시킨다. 도 1(b)은 범프(10)가 형성되어 있지 않는 경우에서, 캐필러리(5)를 하강시키고 와이어(4)가 배선(3)에 접촉한 때의 캐필러리(5)의 하단의 레벨인 제2 검출 위치(H2)를 상기 제1 검출 위치(H1)의 경우와 마찬가지로 컴퓨터(41)의 메모리(60)에 기억시킨다.
컴퓨터(41)는, 높이 위치 카운터(44)의 값과 메모리(60)에 기억된 값을 비교하는 비교 회로(61)를 갖는다. 비교 회로(61)는, 제2 도체인 배선(3)상에 형성된 범프(10)에 와이어(4)를 2차 본딩하는 때에, 높이 위치 카운터(44)의 값이 메모리(60)에 기억된 제1 검출 위치(H1)의 허용 오차 범위외인 때에는, 범프 불착 신호를 출력하게 되어 있다.
다음에 작용에 관하여 설명한다. 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 배선(3)상에 범프(10)가 형성된 후, 또는 디바이스의 모든 배선(3)에 범프(10)가 형성된 후, 도 2에 나타내는 와이어 본딩 장치에 의하여 도 1(a)에 나타낸 바와 같이 와이어(4)가 접속된다. 즉, 와이어(4)의 선단에 전기 토치에 의하여 볼을 형성시킨 후, 캐필러리(5)를 하강시키고 다이(2)의 패드(2a)상에 1차 본딩을 행한다. 다음에 와이어(4)의 루핑을 행하고, 와이어(4)를 범프(10)의 경사부(12)의 상부에 위치시키고, 와이어(4)를 경사부(12)에 2차 본딩을 행하고, 그 후에 와이어(4)를 절단한다.
이처럼, 배선(3)상의 범프(10)에 와이어(4)를 2차 본딩하는 때, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 배선(3)상에 정상적으로 범프(10)가 형성되어 있으면, 높이 위치 카운터(44)의 출력값은 메모리(60)에 기억된 제1 검출 위치(H1)와 일치 또는 그 허용 오차 범위내이기 때문에, 비교 회로(61)로부터의 출력은 없고, 정상이라고 판단된다.
그러나, 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 배선(3)상에 범프(10)가 형성되어 있지 않으면, 높이 위치 카운터(44)의 출력값은 메모리(60)에 기억된 제2 검출 위치(H2)의 값, 즉 제1 검출 위치(H1)의 허용 오차 범위 이하의 값이기 때문에, 비교 회로(61)로부터 범프 불착 신호가 출력된다. 제어 회로(42)는 이 범프 불착 신호를 수신하면, 범프 불착으로서 이상 신호를 출력함과 동시에, 와이어 본딩 장치를 정지시킨다.
범프 불착 때에 있어서 와이어 본딩 장치의 정지는, 다음의 어느 경우에 정지시킨다. 제1의 방법은, 캐필러리(5)의 하강 위치가 제1 검출 위치(H1)의 허용 오차 범위 이하라고 판단한 때에는, 즉석으로 와이어 본딩 장치를 정지시킨다. 즉, 캐필러리(5)가 도 1(b)의 상태로 되기 이전에 정지시킨다. 제2의 방법은, 와이어(4)를 배선(3)에 접속하고 와이어(4)를 절단한 후에 정지시킨다. 그러나, 제1의 방법 쪽이 배선(3)에 와이어(4)를 접속하고 있지 않기 때문에 바람직한 것은 말할 필요도 없다.
또한, 상기 실시의 형태에 있어서는, 제1 도체가 패드(2a), 제2 도체가 배선(3)의 경우에 관하여 설명했지만, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 도체가 배선(3), 제2 도체가 패드(2a)의 경우에도 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
제1 도체와 제2 도체상의 범프에 와이어를 접속하는 때에 범프 불착이 검출되기 때문에, 범프 형성 후에 전체 수를 외관 검사를 행할 필요가 없고, 또 검사 장치도 필요로 하지 않고, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 와이어 본딩 방법의 1실시의 형태를 나타내는 설명도,
도 2는 본 발명의 와이어 본딩 장치의 1실시의 형태를 나타내는 설명도,
도 3은 종래의 와이어 본딩 방법의 1예를 나타내는 설명도,
도 4는 종래의 와이어 본딩 방법의 다른 예를 나타내는 설명도, 및
도 5는 종래의 와이어 본딩 장치를 나타내는 설명도.
(부호의 설명)
1 회로 기판 2 다이
2a 패드 3 배선
4 와이어 5 캐필러리
10 범프 20 본딩 암
21 지지 프레임 22 판 스프링
23 이동 테이블 24 XY 테이블
25 리니어 모터 28 리니어 스케일
29 위치 센서 30 디바이스
41 컴퓨터 42 제어 회로
43 연산 회로 44 높이 위치 카운터
52 인코더 60 메모리
61 비교 회로 H1 제1 검출 위치
H2 제2 검출 위치

Claims (2)

  1. 일단부에 캐필러리를 갖고 지지 프레임에 요동 자유자재로 지지된 본딩 암과, 이 본딩 암을 요동 구동하는 리니어 모터와, 상기 본딩 암의 상하 방향 위치를 검지하는 위치 센서와, 이 위치 센서로부터의 신호를 처리하여 상기 캐필러리의 높이 위치의 신호를 생성하는 높이 위치 카운터를 갖는 컴퓨터를 구비하고, 제2 도체상에 범프가 형성된 디바이스의 제1 도체상에 1차 본딩을 행한 후, 제2 도체상의 상기 범프에 2차 본딩을 행하여 제1 도체와 제2 도체 사이에 와이어를 접속하는 와이어 본딩 장치에 있어서, 상기 컴퓨터는, 제2 도체상에 정상적으로 형성된 범프에 상기 2차 본딩을 행한 때에 있어서 캐필러리의 검출 위치를 기억하는 메모리와, 상기 높이 위치 카운터의 출력값이 상기 메모리에 기억된 검출 위치의 허용 오차 범위외의 경우에 범프 불착 신호를 출력하는 비교 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  2. 제2 도체상에 범프가 형성된 디바이스의 제1 도체상에 1차 본딩을 행한 후, 제2 도체상의 상기 범프에 2차 본딩을 행하여 제1 도체와 제2 도체 사이에 와이어를 접속하는 와이어 본딩 방법에 있어서, 상기 2차 본딩 때에, 제2 도체상에 정상적으로 범프가 형성된 때에 있어서 캐필러리 위치의 허용 오차 범위보다 캐필러리가 하강한 때에 범프 불착으로서 장치를 정지시키는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방법.
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