KR20110047141A

KR20110047141A - 와이어 본더용 자동 와이어 공급 시스템

Info

Publication number: KR20110047141A
Application number: KR1020100104427A
Authority: KR
Inventors: 위 장; 켕 웨 제임스 송; 시아오 리앙 첸
Original assignee: 에이에스엠 테크놀러지 싱가포르 피티이 엘티디
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2011-05-06
Also published as: US8459530B2; CN102054718A; CN102054718B; MY152404A; SG170713A1; KR101257673B1; US20110101073A1; TWI495527B; TW201132439A

Abstract

와이어는 공압 장치에 의해 와이어 본더의 본딩 공구로 공급되며, 공압 장치는 공압 장치의 출구를 통해 본딩 공구 쪽으로 공급되도록 와이어를 압박하도록 작동 가능하다. 와이어 클램프는 공압 장치의 출구에 인접하게 위치되고, 구멍을 갖는 와이어 가이더는 본딩 공구에 공급되기 전에 구멍을 통해 와이어를 끼우기 위해 본딩 공구와 와이어 클램프 사이에서 와이어 클램프에 인접하게 위치된다.

Description

와이어 본더용 자동 와이어 공급 시스템{AUTOMATIC WIRE FEEDING SYSTEM FOR WIRE BONDERS}

본 발명은 와이어 본더(wire bonder)에 대한 것이고, 특히 와이어 본더용 와이어-공급 시스템에 관한 것이다.

자동 와이어 본더는 다이와 기판의 전기 접촉 패드들 사이 또는 상이한 다이스의 전기 접촉 패드들 사이의 전기 와이어 접속을 이루기 위해 반도체 조립 및 패키징 동안 사용된다. 와이어는 본딩 공구에서 와이어 본딩을 수행하기 위한 캐필러리(capillary)와 같은 본딩 공구로, 통상적으로 금 또는 구리 와이어인 본딩 와이어를 포함하는 와이어 스풀로부터 공급된다.

와이어 스풀과 캐필러리 사이의 와이어의 공급 루트를 따라, 와이어는 다양한 장치를 통과하고, 이들은 와이어 본딩 동안 와이어의 공급을 제어하기 위한 와이어 클램프와 공압식 장치를 포함할 수 있다. 도 1은 종래의 와이어 본더의 와이어 공급 루트의 측면도이다. 예를 들어 금 또는 구리 와이어인 본딩 와이어(100)는 와이어 스풀(도시 안함)로부터, 상방 또는 하방으로 수직 진공 흡입력을 인가하여 이들 방향으로 본딩 와이어(100)를 강제적으로 이동시키도록 작동 가능한 공압 장치(102)로 공급된다. 와이어 가이더(wire guider)(104)는 공압 장치(102)로부터 소정 거리 이격되어 위치되고, 공급 루트를 따라 본딩 와이어(100)를 끼워(threading) 안내하기 위한 작은 구멍을 갖는다. 와이어 클램프(106)는 본딩 와이어(100)의 이동이 제한될 때, 본딩 와이어(100) 상에서 클램프하기 위해 와이어 가이더(104) 아래에 위치된다. 본딩 와이어(100)는 변환기 혼(transducer horn)(110)의 일단부에 위치된 캐필러리(108)를 통과한다. 와이어 본딩은 캐필러리(108)의 저부 팁에서 수행된다.

이러한 종래의 와이어 본더 설계의 단점은 본딩 와이어가 와이어 본딩용으로 설정될 때 와이어 끼움이 수동으로 수행되어야 한다는 점이다. 이를 통해 끼워지는 본딩 와이어와 장치의 치수가 작기 때문에, 수동으로 와이어 끼움을 수행하는데 능숙한 기술자가 필요하고, 그렇다 하더라도 그 프로세스 자체는 시간 소모적인 것이다.

게다가, 테일 본드의 공압 종료로부터 발생하는 짧은 테일, 볼 본드의 부적절한 형성에 기인하는 볼 누락 및 다른 원인과 같은 다양한 원인으로 와이어 본딩 동안 와이어 파단이 발생할 수 있다. 와이어가 파단될 때마다, 와이어 본더는 정지되어야 하고 와이어 본더는 다시 수동으로 다시 끼워야 하므로, 불필요하게 긴 중지 시간과 생산성의 불이익을 야기한다.

따라서 본 발명의 목적은 다른 업무를 위해 귀중한 숙련된 노동자가 필요없게하고 기계 중지 시간을 감소시키는 것을 조력하도록, 와이어가 파단된 경우에서와 같이 와이어 본더의 와이어를 자동으로 끼우는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 와이어 본더의 본딩 공구에 와이어를 공급하기 위한 방법이 제공되며, 공압 장치에 와이어를 위치시키는 단계와; 상기 공압 장치에 인접하게 위치된 와이어 클램프의 클램핑 지점과, 상기 와이어 클램프와 본딩 공구 사이에서 와이어 클램프에 인접하게 위치된 와이어 가이더의 구멍을 통해 공급되도록, 상기 공압 장치로 상기 와이어를 압박하는 단계와; 상기 본딩 공구를 통해 공급되도록, 상기 공압 장치로 와이어를 압박하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 와이어 본딩 동안 파단 와이어가 검출되고 와이어가 본딩 공구로부터 분리되면 와이어 본더의 본딩 공구로 와이어를 공급하기 위한 방법이 제공되며, 공압 장치에 와이어를 위치시키면서 와이어 클램프로 와이어를 클램핑하는 단계와; 와이어 공급원으로부터 상기 공압 장치 쪽으로 소정 길이의 와이어를 공급하는 단계와; 상기 와이어를 클램핑 해제하도록 상기 와이어 클램프를 개방하는 단계와; 상기 공압 장치와 본딩 공구 사이에서 본딩 공구에 인접하게 위치된 와이어 가이더의 구멍을 통해 공급되도록 상기 공압 장치로 와이어를 압박하는 단계와; 상기 본딩 공구를 통해 공급되도록 와이어와 공압 장치를 압박하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 와이어 본더의 본딩 공구에 와이어를 공급하기 위한 장치가 제공되며, 상기 공압 장치의 출구를 통해 상기 본딩 공구 쪽으로 공급되도록 와이어를 압박하도록 작동 가능한 공압 장치와; 상기 공압 장치의 출구에 인접하게 위치된 와이어 클램프와; 상기 본딩 공구로 공급되기 전에 이를 통해 와이어를 끼우기 위해 와이어 클램프와 본딩 공구 사이에서 와이어 클램프에 인접하게 위치된 구멍을 갖는 와이어 가이더를 포함한다.

본 발명의 일 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조함으로써, 이후에 본 발명을 보다 상세히 설명하는데 편리하다. 특히 도면 및 관련된 설명은 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 넓은 인식의 대부분을 대체하는 것으로 이해되지 않는다.

본 발명에 따른 시스템 및 방법의 바람직한 실시예의 예들은 이제 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 종래의 와이어 본더의 와이어 공급 루트의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 바람직한 실시예에 따른 와이어 본더의 와이어 공급 루트의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 바람직한 실시예에 다른 와이어 본더의 와이어 공급 루트의 측면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 와이어 본딩 동안 자동 와이어 공급 프로세스를 도시하는 도면이다.
도 5는 본딩 와이어의 원하는 테일 길이가 자동적으로 얻어질 수 있는 방법을 도시한다.

도 2는 본 발명의 제1 바람직한 실시예에 따른 와이어 본더의 와이어 공급 루트의 측면도이다. 상부 와이어 클램프(12)는 와이어 스풀(도시 안함)과 같은 와이어 공급원과, 소정 길이의 본딩 와이어(10)의 와이어 공급 루트를 따라 공압 장치(14) 사이에 위치된다. 금 또는 구리 와이어와 같은 본딩 와이어(10)는 와이어 스풀로부터 공급되고 공압 장치(14)로 공급된다. 공압 장치(14)는 본딩 와이어(10)를 당기도록 상향으로, 또는 공압 장치(14)의 출구를 통해 본딩 공구 쪽으로 본딩 와이어(10)를 공급하도록 하향으로 이동하기 위해 본딩 와이어(10)를 압박하는 수직 힘을 인가하도록 작동 가능하다.

공압 장치(14)의 바로 아래 및 공압 장치(14)의 출구에 인접하여 와이어 공급 루트를 따라 위치된 하부 와이어 클램프(16)가 위치된다. 하부 와이어 클램프(16)는 와이어 본딩 동안 그의 이동을 억제하기 위해 클램핑 지점에서 본딩 와이어(10) 상을 클램프하도록 동작 가능하다. 공압 장치(14)가 작동되면, 진공 흡인력이 본딩 와이어(10)에 인가되어 본딩 공구 쪽의 방향으로 하부 와이어 클램프(16)의 클램핑 지점을 통해 압박하여 공급된다.

하부 와이어 클램프(16)는 가능한 공압 장치(14)에 근접할 것이다. 거리가 길어지면, 본딩 와이어(10)가 하부 와이어 클램프(16)의 한계 이상으로 공급될 위험이 커지고, 이는 와이어가 굴곡되어 와이어 끼움이 실패하게 될 수 있다. 따라서, 하부 와이어 클램프(16)는 상부 위치와 하부 위치 사이에서 회전 가능하고, 상향으로 스윙(swing)될 때 하부 와이어 클램프(16)의 상부 위치에서, 공압 장치(14)의 출구와 하부 와이어 클램프(16) 사이의 거리는 바람직하게는 0.5mm 내지 10mm 사이이다.

와이어 가이더(18)는 하부 와이어 클램프(16)와 본딩 공구 사이에서 하부 와이어 클램프(16)에 인접하게 위치된다. 와이어 가이더(18)는 하부 클램프 와이어(16)의 기부에 장착될 수 있고, 본딩 공구의 와이어 공급 루트를 따라 이를 통해 본딩 와이어(10)를 끼우고 가이드하기 위한 작은 구멍을 갖는다. 그 다음에 본딩 와이어(10)는 변환기 혼(22)의 일단부에 위치된 캐필러리(20)와 같은 본딩 공구로 공급된다. 변환기 혼(22)은 초음파 변환기의 일부일 수 있다. 캐필러리(20)의 하부 팁으로부터 돌출하는 본딩 와이어(10)는 캐필러리(20)의 팁에서 와이어 본딩을 수행하기 위해 사용된다.

또한, 상부 와이어 클램프(12)의 도움으로, 상부 와이어 클램프(12)로 본딩 와이어(10)를 클램핑함으로써 본딩 와이어(10)의 이동을 억제하면서, 본딩 와이어(10)는 또한 와이어 가이더(18)쪽으로 캐필러리(20)와 함께 변환기 혼(22)을 상향으로 스윙함으로써 캐필러리(20)쪽으로 공급될 수 있다. 이러한 작용은 본딩 와이어(10)를 캐필러리(20)로 공급되도록 압박하고, 공압 장치(14)에서 공압 하향력을 제공하는 것을 대체한다. 변환기 혼(22)과 캐필러리(20)의 스윙 업의 이러한 공급 작용의 다른 장점은, 캐필러리(20)의 팁으로 본딩 와이어의 적절한 공급을 보장함으로써, 짧은 테일이나 볼 누락의 발생 위험을 제거하거나 감소시키도록 조력한다는 점이다.

도 3은 본 발명의 제2 바람직한 실시예에 따른 와이어 본더의 와이어 공급 루트의 측면도이다. 제2 바람직한 실시예는 상부 와이어 클램프(12)가 없다는 점을 제외하고는 제1 바람직한 실시예와 유사하다. 따라서, 상부 와이어 클램프(12)를 포함하지 않는 제2 실시예는 보다 구체적으로 설명되지 않는다.

와이어 본딩을 시작하기 전에 본딩 와이어(10)를 공급하기 위해, 본딩 와이어(10)는 우선 공압 장치(14)에 본딩 와이어(10)를 위치시키도록 조작자에 의해 공압 장치(14) 내로 수동으로 삽입된다. 그 다음에, 공압 장치(14)는 본딩 와이어(10) 상에 하향 진공 흡입력을 인가하도록 작동한다. 하향 진공 흡입력은 캐필러리(20)의 팁을 통해 본딩 와이어(10)가 돌출할 때까지 하부 와이어 클램프(16), 와이어 가이더(18) 및 캐필러리(20)를 통해 본딩 와이어(10)를 자동적으로 밀어낸다. 와이어 본더는 이제 와이어 본딩을 수행할 준비가 되었다,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와이어 본딩 동안의 자동 와이어 공급 프로세스를 도시한다. 도 4의 (a)에서, 파단 와이어(24)는 와이어 본딩 동안 접한다. 본딩 와이어(10)의 탄성력은 파단 와이어(24)를 되튀게하여(recoil) 캐필러리(20)로부터 분리되도록 한다. 따라서, 본딩 시스템이 와이어 본딩 동안 파단 와이어를 검지하면, 본딩 와이어(10)의 임의의 부가적인 후퇴를 방지하기 위해, 본딩 와이어(10)가 공압 장치(14)에 위치되면서 상부 와이어 클램프(12)는 본딩 와이어(10)를 클램프하도록 즉시 폐쇄된다. 하부 와이어 클램프(16)는 또한 이를 위해 폐쇄된다. 제2 바람직한 실시예에서와 같이 상부 와이어 클램프(12)가 없으면, 하부 와이어 클램프(16)만이 그 이동을 억제하도록 본딩 와이어(10) 상에서 폐쇄될 것이다.

도 4의 (b)에서, 하향 진공력은 캐필러리(20)쪽으로 와이어 가이더(18) 내로 하향으로 본딩 와이어(10)를 압박하기 위해 본딩 와이어(10) 상에서 공압 장치(14)를 자동적으로 작동시킨다. 동시에, 상부 및 하부 와이어 클램프(12, 16)는, 캐필러리(20)로 본딩 와이어(10)를 공급하기 위해 와이어 스풀로부터 공압 장치(14)쪽으로 소정 길이의 본딩 와이어(10)를 공급하도록 본딩 와이어(10)를 클램프 해제하도록 개방된다. 또한, 상부 및 하부 클램프(12, 16)를 개방하기 전에, 와이어 스풀은, 본딩 와이어(10)가 본딩 와이어(10)의 장력으로 인해 공압 장치(14)로부터 되튀어 날리는 것을 방지하기 위해 버퍼로서 소정 길이의 본딩 와이어(10)를 공압 장치(14)로 공급할 것이다. 공압 장치(14)에 의한 이러한 하향력의 적절한 인가로 인해, 본딩 와이어(10)는 캐필러리(20)의 팁으로부터 돌출하기 전에 캐필러리(20)와 와이어 가이더(18)의 구멍을 통해 공급되어, 와이어 본딩이 파단 와이어에 대해 임의의 조작자의 개입없이 계속될 수 있다.

도 5는 본딩 와이어의 원하는 테일 길이가 자동적으로 얻어질 수 있는 방법을 도시한다. 본딩 공구(20)는 우선 리드 프레임, 인쇄 회로 기판 상의 인쇄 구리 패드 또는 와이어 본딩 동안 본딩되는 재료 상에 클램프되는 윈도우 클램프와 같은 도전성 표면(26) 위에 위치된다. 본딩 공구(20)의 하부 팁으로부터 도전성 표면(26)까지의 거리는 본딩 와이어(10)의 원하는 테일 길이로 설정된다. 본딩 와이어(10)가 본딩 공구(20)를 통해 공급되도록 압박됨에 따라, 하부 와이어 클램프(16)는 본딩 와이어(10)의 공급률을 제어하기 위해 신속히 개폐된다.

동시에, 본드 스틱 검출은 본딩 와이어(10)가 도전성 표면(26)에 접촉할 때마다 정확한 지점을 검출하기 위해 짧은 인터벌로 연속적으로 수행된다. 본드 스틱 검출은 본딩 기계의 일반적인 특징이며, 전류가 본딩 와이어(10)를 통과하는지 여부를 본딩 장치가 체크하는 와이어 본딩 동안의 프로세스를 지칭한다. 그렇다면, 이는 본딩 와이어(10)에 의해 형성된 폐쇄 전기 회로를 지시한다. 폐쇄 전기 회로가 본딩 와이어(10)와 도전성 표면(26) 사이의 접촉을 나타내는 것으로 검출되면, 본딩 공구(20)로의 본딩 와이어(10)의 추가 공급은 정지되어, 정확한 테일 길이가 자동적으로 얻어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 와이어 공급 시스템은 와이어 본딩 시스템에서 본딩 와이어를 끼우는데 수작업의 개입을 감소시킨다. 이는 기술자가 다른 업무를 수행할 수 있도록 자유롭게 하며, 또한 본딩 와이어를 끼우는데 필요한 시간을 단축시킴으로써 생산성을 개선한다. 또한, 공압 장치(14) 상의 상부 와이어 클램프(12)의 도움으로, 와이어 본딩 프로세스는 캐필러리(20)로의 보다 신뢰성 있는 본딩 와이어(10)의 공급을 통해 제2 본딩을 실시하기 위한 지연을 감소시킴으로써 속도가 빨라질 수 있다.

본원에 개시된 발명은 특정하게 설명된 것 이외에 변형, 변경 및/또는 추가를 허용하며, 본 발명은 상기 설명의 사상 및 범주 내에 포함되는 모든 이러한 변형, 변경 및/또는 추가를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

와이어 본더의 본딩 공구에 와이어를 공급하기 위한 방법으로서,
상기 와이어를 공압 장치에 위치시키는 단계와;
상기 공압 장치에 인접하게 위치된 와이어 클램프의 클램핑 지점과, 상기 와이어 클램프와 상기 본딩 공구 사이에서 상기 와이어 클램프에 인접하게 위치된 와이어 가이더의 구멍을 통해 공급되도록, 상기 와이어를 상기 공압 장치로 압박하는 단계와;
상기 본딩 공구를 통해 공급되도록, 상기 와이어를 상기 공압 장치로 압박하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 와이어 가이더는 상기 와이어 클램프의 기부 상에 장착되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 공압 장치에 상기 와이어를 위치시키기 위해 상기 와이어를 상기 공압 장치 내로 수동으로 삽입하는 전 단계를 더 포함하고,
상기 와이어를 상기 공압 장치로 압박하는 단계는 상기 본딩 공구 쪽의 방향으로 상기 와이어에 힘을 인가하도록 상기 공압 장치를 작동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 와이어 공급원과 상기 공압 장치 사이에 위치된 상부 와이어 클램프를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 와이어를 상기 와이어 클램프로 클램핑하면서, 상기 와이어 가이더 쪽의 방향으로 상기 본딩 공구를 스윙함으로써 와이어를 상기 본딩 공구로 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 본딩 공구를 도전성 표면 위에 위치시켜서, 상기 본딩 공구와 상기 도전성 표면 사이의 거리가 원하는 테일 길이(tail length)와 동일하게 되도록 하고, 상기 원하는 테일 길이를 자동적으로 얻기 위해 상기 와이어와 상기 도전성 표면 사이의 접촉이 검출될 때 상기 본딩 공구로 와이어의 공급을 정지시키는 단계를 더 포함하는 방법.
와이어 본딩 동안 파단 와이어가 검출되고 상기 와이어가 본딩 공구로부터 분리되면 와이어 본더의 상기 본딩 공구에 와이어를 공급하기 위한 방법으로서,
상기 와이어를 공압 장치에 위치시키면서 상기 와이어를 와이어 클램프로 클램핑하는 단계와;
소정 길이의 와이어를 와이어 공급원으로부터 상기 공압 장치 쪽으로 공급하는 단계와;
상기 와이어를 클램핑 해제하도록 상기 와이어 클램프를 개방하는 단계와;
상기 공압 장치와 상기 본딩 공구 사이에서 상기 본딩 공구에 인접하게 위치된 와이어 가이더의 구멍을 통해 공급되도록 상기 와이어를 상기 공압 장치로 압박하는 단계와;
상기 본딩 공구를 통해 공급되도록 상기 와이어를 상기 공압 장치로 압박하는 단계를 포함하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 와이어 클램프는 와이어 공급원과 상기 공압 장치 사이에 위치된 상부 와이어 클램프를 포함하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 와이어 클램프는 상기 공압 장치와 상기 와이어 가이더 사이에서 상기 공압 장치에 인접하게 위치된 하부 와이어 클램프를 포함하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 와이어 가이더는 상기 하부 와이어 클램프의 기부 상에 장착되는 방법.
제9항에 있어서, 상기 와이어 클램프는 상부 위치와 하부 위치 사이에서 회전 가능하고, 상기 공압 장치의 출구와 상기 와이어 클램프의 상부 위치 사이의 거리는 0.5mm 내지 10mm 사이인 방법.
제7항에 있어서, 상기 와이어를 상기 와이어 클램프로 클램핑하면서, 상기 와이어 가이더쪽 방향으로 상기 본딩 공구를 스윙시킴으로써 와이어를 상기 본딩 공구로 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 본딩 공구를 도전성 표면 위에 위치시켜서, 상기 본딩 공구와 상기 도전성 표면 사이의 거리가 원하는 테일 길이와 동일하게 되도록 하고, 상기 원하는 테일 길이를 자동적으로 얻기 위해 상기 와이어와 상기 도전성 표면 사이의 접촉이 검출될 때 상기 본딩 공구로의 와이어의 공급을 정지시키는 단계를 더 포함하는 방법.
와이어 본더의 본딩 공구에 와이어를 공급하기 위한 장치로서,
상기 공압 장치의 출구를 통해 상기 본딩 공구 쪽으로 공급되게 상기 와이어를 압박하도록 작동하는 공압 장치와;
상기 공압 장치의 출구에 인접하게 위치된 와이어 클램프와;
상기 본딩 공구로 공급되기 전에 구멍을 통해 상기 와이어를 끼우기 위해 상기 와이어 클램프와 상기 본딩 공구 사이에서 상기 와이어 클램프에 인접하게 위치된 상기 구멍을 갖는 와이어 가이더를 포함하는 장치.
제14항에 있어서, 상기 와이어 가이더는 상기 와이어 클램프의 기부 상에 장착되는 장치.
제14항에 있어서, 상기 와이어 클램프는 상부 위치와 하부 위치 사이에서 회전 가능하고, 상기 공압 장치의 출구와 상기 와이어 클램프의 상부 위치 사이의 거리는 0.5mm 내지 10mm 사이인 장치.
제14항에 있어서, 와이어 공급원과 상기 공압 장치 사이에 위치된 상부 와이어 클램프를 더 포함하는 장치.
제14항에 있어서, 상기 본딩 공구는 상기 본딩 공구에 와이어를 공급하기 위해 상기 와이어 가이더쪽으로 스윙하도록 작동 가능한 장치.