KR20060129894A - 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법 - Google Patents

Abstract

개시된 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법은 본딩 와이어의 끝단을 히트블록의 상부에 배치된 반도체 칩의 패드에 1차본딩한 다음 패드에 본딩된 본딩 와이어의 타측을 리드 프레임의 리드에 2차본딩하는 단계와, 와이어 본딩 모니터링 시스템을 이용하여 본딩 와이어로 검출전류를 흘려 패드와 히트블록 사이의 임피던스 레벨을 측정하는 단계와, 측정된 임피던스 레벨을 바탕으로 NSOL 기준레벨을 설정하는 단계와, 리드에 본딩된 본딩 와이어의 테일을 컷팅하는 단계와, 본딩 와이어의 컷팅 후 와이어 본딩 모니터링 시스템을 이용하여 패드와 히트블록 사이의 임피던스 레벨을 다시 측정하는 단계 및, 설정된 NSOL 기준레벨과 본딩 와이어의 컷팅 후 측정된 임피던스 레벨을 비교하여 본딩 와이어의 컷팅불량을 판단하는 단계를 포함한다. 따라서, 개시된 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법에 따르면, 각 패드의 임피던스 값이 계속 변하여 WBMS에 의해 측정되는 임피던스 레벨이 매우 높게 나올 경우에도 본딩 와이어의 테일이 리드에서 컷팅되었는지의 여부를 정확하게 검출할 수 있다.

Description

본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법{Cutting error sensing method of bonding wire}

도 1은 본 발명이 적용되는 와이어 본딩장치의 일실시예를 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명은 와이어 본딩공정에 관한 것으로, 특히, 와이어 본딩공정 중 본딩 와이어가 리드에서 컷팅(Cutting)되지 않았을 때 발생되는 에러{이하, 'NSOL(NonStickOnLead) 에러'라 칭함}를 정확하게 검출하기 위한 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법에 관한 것이다.

통상적으로, 반도체 패키지의 제조 과정에는 반도체 칩(Chip)의 패드(Pad)와 리드 프레임(Lead frame)의 리드(Lead)를 본딩 와이어로 연결하는 와이어 본딩공정이 포함된다. 이러한, 본딩 와이어의 재료로서는 주로 도전성이 좋은 골드(Gold,Au)가 사용되고, 그 도구로서는 반도체 칩의 패드와 리드 프레임의 리드 사 이를 빠르게 왕복하면서 반도체 칩의 패드와 리드 프레임의 리드 사이를 전기적으로 접속시켜주는 캐필러리(Capillary)가 사용된다.

즉, 캐필러리는 1차적으로 본딩 와이어의 끝단을 반도체 칩의 패드에 본딩(이하, '1차본딩'이라함)시킨 다음, 2차적으로 반도체 칩의 패드에 본딩된 본딩 와이어의 타측을 리드 프레임의 리드에 본딩(이하,'2차본딩'이라함)시키고, 이 2차본딩 후에는 리드에 본딩된 본딩 와이어의 테일을 컷팅시켜주는 역할을 한다. 따라서, 반도체 칩의 패드와 이에 대응되는 리드 프레임의 리드는 이와 같은 본딩 와이어에 의해 상호간 전기적으로 연결되는 것이다.

한편, 와이어 본딩의 불량이 대량으로 발생하는 현상을 방지하려면, 와이어 본딩의 작업시 1차본딩이 원활하게 잘 진행되었는지의 여부와, 2차본딩 후 본딩 와이어의 컷팅이 잘 진행되었는지를 정확하게 모니터링 해야만 한다.

따라서, 대부분의 와이어 본딩장치에는 와이어 본딩 공정을 모니터링하기 위하여 와이어 본딩 모니터링 시스템(Wire Bonding Monitoring System;이하,'WBMS'라 칭함)이 구비되고 있다. 즉, WBMS는 본딩되는 와이어로 반도체 칩에 손상을 주지 않을 정도의 약한 전류(예를 들면, 약 0.75㎂;이하,'검출전류'라 칭함)를 흘려 본딩되는 패드와 히트블록(Heat block) 사이의 임피던스 레벨(Impedance level)을 측정함으로써 와이어 본딩의 불량이 대량으로 발생하는 것을 방지하는 시스템이다.

이하에서는, 종래 WBMS를 이용한 와이어 본딩의 모니터링 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 유저는 티칭 작업을 진행하여 1차본딩을 측정하는 기준레벨{이하 ,'NSOP(NonStickOnPad) 기준레벨'이라 칭함}과 2차본딩을 측정하는 기준레벨{이하,'NSOL 기준레벨'이라 칭함}을 결정하게 된다. 따라서, WBMS는 이와 같이 티칭한 결과를 바탕으로 결정한 값을 기준레벨들로 계속 사용하면서 모니터링 작업을 진행하게 된다.

이후, 1차본딩이 진행되면, WBMS는 본딩 와이어로 검출전류를 흘려 패드와 히트블록 사이의 임피던스 레벨을 측정하게 된다. 따라서, 측정된 임피던스 레벨이 NSOP 기준레벨 보다 높으면, WBMS는 1차본딩이 불량인 것으로 판단하고 와이어 본딩 공정이 정지되도록 인터록신호를 발생시키게 된다. 그러나, 만일 측정된 임피던스 레벨이 NSOP 기준레벨 보다 낮으면 1차본딩이 잘 진행된 것으로 판단하고 와이어 본딩 공정을 계속 진행하게 된다.

이후, 2차본딩과 본딩 와이어의 컷팅이 진행되면, WBMS는 본딩 와이어로 검출전류를 흘려 패드와 히트블럭 사이의 임피던스 레벨을 측정하게 된다. 따라서, 측정된 임피던스 레벨이 NSOL 기준레벨 보다 낮으면, WBMS는 본딩 와이어의 테일이 컷팅되지 않은 것으로 판단하고 와이어 본딩공정이 정지되도록 인터록신호를 발생시키게 된다. 그러나, 만일 측정된 임피던스 레벨이 NSOL 기준레벨 보다 높으면 본딩 와이어의 테일이 잘 컷팅된 것으로 판단하고 와이어 본딩 공정을 계속 진행하게 된다. 따라서, 와이어 본딩공정은 이와 같은 WBMS의 모니터링에 의해 대량 불량없이 잘 진행되는 것이다.

그러나, 종래 WBMS를 이용한 와이어 본딩의 모니터링 방법은 1차본딩과 2차본딩시의 임피던스 레벨이 티칭 작업을 해줄 때와 같은 조건으로 계속 유지될 것이 라는 가정 하에서 진행되어지는 방법인데, 특정 패키지의 경우에는 클램핑 상태에 따라서 각 패드의 임피던스 값이 계속 변하는 경우가 발생된다. 따라서, WBMS에 의해 측정되는 임피던스 레벨은 이와 같은 각 패드의 임피던스 값이 계속 변함으로 인하여 매우 높은 값을 가지게 된다. 그러므로, WBMS는 이와 같이 측정되는 임피던스 레벨이 티칭 당시의 NSOL 기준레벨 보다 높기 때문에 본딩 와이어의 테일이 잘 컷팅된 것으로 계속 판단을 내리게 되지만, 이는 각 패드의 임피던스 값이 계속 변함으로 인하여 발생되는 현상이며, 실제로는 본딩 와이어의 테일이 리드에서 제대로 컷팅되지 않는 경우도 발생된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로써, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 본딩 와이어가 리드에서 컷팅되지 않았을 때 발생되는 NSOL 에러를 정확하게 검출할 수 있는 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법은 본딩 와이어의 끝단을 히트블록의 상부에 배치된 반도체 칩의 패드에 1차본딩한 다음 패드에 본딩된 본딩 와이어의 타측을 리드 프레임의 리드에 2차본딩하는 단계와, 와이어 본딩 모니터링 시스템을 이용하여 본딩 와이어로 검출전류를 흘려 패드와 히트블록 사이의 임피던스 레벨을 측정하는 단계와, 측정된 임피던스 레벨을 바탕으로 NSOL 기준레벨을 설정하는 단계와, 리드에 본딩된 본딩 와이어의 테일을 컷팅하는 단계와, 본딩 와이어의 컷팅 후 와이어 본딩 모니터링 시스템을 이용하여 패드와 히트블록 사이의 임피던스 레벨을 다시 측정하는 단계 및, 설정된 NSOL 기준레벨과 본딩 와이어의 컷팅 후 측정된 임피던스 레벨을 비교하여 본딩 와이어의 컷팅불량을 판단하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 NSOL 기준레벨은 2차본딩 후 측정된 임피던스 레벨에 소정의 뜨레솔드(Threshold) 값을 합한 값일 수 있다.

그리고, 상기 본딩 와이어의 컷팅불량을 판단하는 단계는 본딩 와이어의 컷팅 후 측정된 임피던스 레벨이 기 설정된 NSOL 기준레벨 보다 높으면 정상으로 판단하고, 본딩 와이어의 컷팅 후 측정된 임피던스 레벨이 기 설정된 NSOL 기준레벨 보다 낮으면 본딩 와이어의 컷팅 불량으로 판단하는 것을 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명이 적용되는 와이어 본딩장치의 일실시예를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 일실시예의 와이어 본딩장치는 본딩 와이어(50)가 감겨지는 와이어 스풀(Wire spool,30)과 캐필러리(10) 및 본딩 와이어(50)를 고정시키는 와이어 클램프(Wire clamp,20)를 구비한다. 그리고, 와이어 본딩장치에는 검출전류를 발생하고 검출전류의 값에 따라 본딩 와이어(50)와 패드(75) 사이의 본딩여부 및 리드(80)에 본딩된 본딩 와이어(50)의 컷팅여부 등을 검출할 수 있는 WBMS(와이어 본딩 모니터링 시스템,90)가 더 구비된다.

구체적으로, 캐필러리(10)는 히트블록(60)의 상부에 배치된 반도체 칩(70)의 패드(75)와 리드 프레임의 리드(80) 사이를 빠르게 왕복하면서 도전성이 좋은 본딩 와이어(50)로 반도체 칩(70)의 패드(75)와 리드 프레임의 리드(80) 사이를 전기적으로 접속시켜주는 역할을 한다. 즉, 캐필러리(10)는 본딩 와이어(50)의 끝단을 반도체 칩(70)의 패드(75)에 1차본딩시킨 다음, 반도체 칩(70)의 패드(75)에 본딩된 본딩 와이어(50)의 타측을 리드 프레임의 리드(80)에 2차본딩시키고, 2차본딩 후에는 리드(80)에 본딩된 본딩 와이어(50)의 테일을 컷팅시켜주는 역할을 한다.

한편, WBMS(90)는 본딩되는 와이어(50)로 약 0.75㎂ 정도의 검출전류를 흘려 패드(75)와 히트블록(60) 사이의 임피던스 레벨을 측정하고 측정된 임피던스 레벨을 미리 정해진 기준레벨들과 비교 및 판단함으로써 본딩 와이어(50)와 패드(75) 사이의 본딩여부 및 리드(80)에 본딩된 본딩 와이어(50)의 컷팅여부 등을 검출하는 역할을 한다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명 와이어 본딩장치를 이용한 와이어 본딩 순서 및 이 순서에 따른 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 유저는 티칭 작업을 진행하여 WBMS(90)에 1차본딩을 측정하는 NSOP 기준레벨을 설정하게 된다(S110).

이후, NSOP 기준레벨이 설정되면(S110), 캐필러리(10)를 이용하여 본딩 와이어(50)의 끝단을 히트블록(60)의 상부에 배치된 반도체 칩(70)의 패드(75)에 1차본딩하게 된다(S120).

이후, 본딩 와이어(50)가 1차본딩되면(S120), WBMS(90)는 본딩 와이어(50)로 검출전류를 흘려 패드(75)와 히트블록(60) 사이의 1차 임피던스 레벨을 측정하게 된다(S130).

계속하여, 1차 임피던스 레벨이 측정되면(S130), WBMS(90)는 측정된 1차 임피던스 레벨이 NSOP 기준레벨 보다 낮은지 비교하게 된다(S140). 따라서, 이 비교에 의해 측정된 1차 임피던스 레벨이 NSOP 기준레벨 보다 낮으면 1차본딩이 잘 진행된 것으로 판단하고 와이어 본딩 공정을 계속 진행하게 되고, 만일 이 비교에 의해 측정된 1차 임피던스 레벨이 NSOP 기준레벨 보다 높으면 1차본딩이 불량인 것으로 판단하고 와이어 본딩 공정이 정지되도록 NSOP 에러를 발생하게 된다(S145).

이후, 1차본딩의 모니터링이 완료되면, 캐필러리(10)를 이용하여 패드(75)에 1차본딩된 본딩 와이어(50)의 타측을 리드 프레임의 리드(80)에 2차본딩하게 된다(S150).

이후, 본딩 와이어(50)가 2차본딩되면(S150), WBMS(90)는 다시 본딩 와이어(50)로 검출전류를 흘려 패드(75)와 히트블록(60) 사이의 2차 임피던스 레벨을 측정하게 된다(S160).

계속하여, 2차 임피던스 레벨이 측정되면(S160), 유저는 측정된 임피던스 값에 소정의 뜨레솔드(Threshold) 값을 합하여 새로운 NSOL 기준레벨을 설정하게 된다(S170).

이후, 새로운 NSOL 기준레벨이 설정되면(S170), 캐필러리(10)는 2차본딩에 의해 리드(80)에 본딩된 본딩 와이어(80)의 테일을 컷팅시키게 된다(S180).

이후, 본딩 와이어(50)의 테일이 컷팅되면(S180), WBMS(90)는 또다시 본딩 와이어(50)로 검출전류를 흘려 패드(75)와 히트블록(60) 사이의 3차 임피던스 레벨을 측정하게 된다(S190).

계속하여, 3차 임피던스 레벨이 측정되면(S190), WBMS(90)는 측정된 3차 임피던스 레벨이 NSOL 기준레벨 보다 높은지 비교하게 된다(S200). 따라서, 이 비교에 의해 측정된 3차 임피던스 레벨이 NSOL 기준레벨 보다 높으면 본딩 와이어(50)의 테일이 잘 컷팅된 것으로 판단하고 와이어 본딩 공정을 계속 진행하게 되며, 만일 이 비교에 의해 측정된 3차 임피던스 레벨이 NSOL 기준레벨 보다 낮으면 본딩 와이어(50)의 테일이 컷팅되지 않은 것으로 판단하고 와이어 본딩 공정이 정지되도록 NSOL 에러를 발생하게 된다(S220).

이후, 본딩 와이어(50)의 컷팅 여부에 대한 모니터링이 완료되면, 캐필러리(10)는 본딩할 다음 패드(75)로 이동하게 되며(S210), 와이어 본딩 공정은 계속 진행된다.

이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균 등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법에 따르면, NSOL 기준레벨을 최초의 티칭값에 의해 설정하는 것이 아니라 2차본딩을 진행한 다음 매번 임피던스 레벨을 다시 측정한 다음 이 다시 측정된 값을 바탕으로 새로운 NSOL 기준레벨을 설정하기 때문에 종래와 같이 각 패드의 임피던스 값이 계속 변하여 WBMS에 의해 측정되는 임피던스 레벨이 매우 높게 나올 경우에도 본딩 와이어의 테일이 리드에서 컷팅되었는지의 여부 즉, 본딩 와이어가 리드에서 컷팅되지 않았을 때 발생되는 NSOL 에러를 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 본딩 와이어의 끝단을 히트블록의 상부에 배치된 반도체 칩의 패드에 1차본딩한 다음 상기 패드에 본딩된 본딩 와이어의 타측을 리드 프레임의 리드에 2차본딩하는 단계;

   와이어 본딩 모니터링 시스템을 이용하여 상기 본딩 와이어로 검출전류를 흘려 상기 패드와 상기 히트블록 사이의 임피던스 레벨을 측정하는 단계;

   상기 측정된 임피던스 레벨을 바탕으로 NSOL 기준레벨을 설정하는 단계;

   상기 리드에 본딩된 본딩 와이어의 테일을 컷팅하는 단계;

   상기 본딩 와이어의 컷팅 후 상기 와이어 본딩 모니터링 시스템을 이용하여 상기 패드와 상기 히트블록 사이의 임피던스 레벨을 다시 측정하는 단계; 및,

   상기 설정된 NSOL 기준레벨과 상기 본딩 와이어의 컷팅 후 측정된 임피던스 레벨을 비교하여 상기 본딩 와이어의 컷팅불량을 판단하는 단계를 포함하는 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 NSOL 기준레벨은 상기 2차본딩 후 측정된 임피던스 레벨에 소정의 뜨레솔드 값을 합한 값인 것을 특징으로 하는 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 본딩 와이어의 컷팅불량을 판단하는 단계는 상기 본딩 와이어의 컷팅 후 측정된 임피던스 레벨이 상기 설정된 NSOL 기준레벨 보다 높으면 정상으로 판단하고, 상기 본딩 와이어의 컷팅 후 측정된 임피던스 레벨이 상기 설정된 NSOL 기준레벨 보다 낮으면 상기 본딩 와이어의 컷팅 불량으로 판단하는 것을 포함하는 본딩 와이어의 컷팅 불량 감지방법.

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