KR20110108603A - Wire bonder having device for calculation bar value - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지 제조용 와어어 본더의 바값 측정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 와이어 본딩된 볼의 높이 및 크기를 측정하는 바 테스트(bar test)를 초정밀 광학 스코프를 이용하던 종래 방법과 달리, 와이어 본더내에서 실시간으로 측정되도록 함으로써, 보다 정밀한 바값을 도출하여 정확한 바 테스트가 이루어질 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 반도체 칩의 본딩패드에 본딩된 와이어의 볼 부위를 영상이미지로 인식하여 볼 크기를 검출하는 볼 크기 검출부와; 볼 본딩시 캐필러리의 저면과 와이어의 볼 바닥면간의 높이를 측정하는 볼 높이 검출부와; 상기 볼 크기 검출부에서 측정된 볼 크기 검출신호와 상기 볼 높이 검출부에서 측정된 볼 높이 검출신호를 수신하여 와이어의 볼 크기 및 높이를 산출하는 연산부; 를 반도체 칩의 본딩패드와 기판간을 도전성 와이어로 연결하는 와이어 본더 장비에 한 시스템으로 구성하여서, 와이어 본딩과 동시에 바테스트가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템을 제공한다.The present invention relates to a bar value measuring system of a wire bonder for manufacturing a semiconductor package, and more particularly, unlike a conventional method in which a bar test for measuring the height and size of a wire-bonded ball using a high precision optical scope, The present invention relates to a bar value measuring system of a wire bonder for manufacturing a semiconductor package, in which a bar measurement is performed in real time in a wire bonder, so that a more accurate bar value can be derived and an accurate bar test can be performed.
To this end, the present invention includes a ball size detection unit for detecting the ball size by recognizing the ball portion of the wire bonded to the bonding pad of the semiconductor chip as an image image; A ball height detector for measuring a height between the bottom surface of the capillary and the ball bottom surface of the wire during ball bonding; A calculation unit configured to receive a ball size detection signal measured by the ball size detector and a ball height detection signal measured by the ball height detector to calculate a ball size and a height of a wire; Is a system of wire bonder that connects a bonding pad of a semiconductor chip and a substrate with a conductive wire, so that bar test can be performed simultaneously with wire bonding. to provide.

Description

반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템{Wire bonder having device for calculation bar value}Wire bonder having device for calculation bar value for semiconductor package manufacturing

본 발명은 반도체 패키지 제조용 와어어 본더의 바값 측정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 와이어 본딩된 볼의 높이 및 크기를 측정하는 바 테스트(bar test)를 초정밀 광학 스코프를 이용하던 종래 방법과 달리, 와이어 본더내에서 실시간으로 측정되도록 함으로써, 보다 정밀한 바값을 도출하여 정확한 바 테스트가 이루어질 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a bar value measuring system of a wire bonder for manufacturing a semiconductor package, and more particularly, unlike a conventional method in which a bar test for measuring the height and size of a wire-bonded ball using a high precision optical scope, The present invention relates to a bar value measuring system of a wire bonder for manufacturing a semiconductor package, in which a bar measurement is performed in real time in a wire bonder, so that a more accurate bar value can be derived and an accurate bar test can be performed.

통상적으로 반도체 패키지는 기판(인쇄회로기판, 회로필름, 리드프레임 등)의 칩 부착영역에 반도체 칩을 실장하는 칩 부착공정과, 상기 반도체 칩의 본딩패드와 기판의 와이어 본딩 영역을 와이어로 연결하는 와이어 본딩 공정과, 반도체 칩과 와이어 등을 외부로부터 보호하기 위하여 실시하는 몰딩 공정 등을 거쳐서 제조된다.In general, a semiconductor package includes a chip attaching process for mounting a semiconductor chip in a chip attaching region of a substrate (a printed circuit board, a circuit film, a lead frame, etc.), and a wire connecting the bonding pad of the semiconductor chip and the wire bonding region of the substrate with a wire. It manufactures through a wire bonding process and the molding process performed in order to protect a semiconductor chip, a wire, etc. from the exterior.

상기 와이어 본딩 공정을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Looking at the wire bonding process in more detail as follows.

와이어 본딩 공정은 와이어 본더 머신이라는 장비내에서 이루어지되, 와이어 본더의 와이어 피딩부로부터 와이어가 인출되는 단계와, 와이어 본더의 디버팅 로드 및 에어가이드에서 와이어의 피딩방향을 캐필러리쪽으로 전환해주는 단계와, 텐셔너에서 와이어의 장력이 조절되면서 와이어의 최종 공급 경로가 되는 캐필러리를 통하여 와이어가 인출되는 단계와, 캐필러리 하단으로 인출된 와이어에 전류를 방전하여 볼 형상으로 만들어주는 단계와, 볼 형상으로 된 와이어가 반도체 칩의 본딩패드에 본딩되는 1차 본딩(볼 본딩이라고도 함)되는 단계와, 연속해서 캐필러리가 와이어를 루프 형상으로 형성하면서 기판의 와이어 본딩영역으로 이동하여 본딩하는 2차 본딩(스티치 본딩이라고도 함)을 실시하는 단계로 진행된다.The wire bonding process is performed in a device called a wire bonder machine, wherein the wire is drawn out from the wire feeding part of the wire bonder, and the feeding direction of the wire is diverted to the capillary in the diverting rod and air guide of the wire bonder. And, the tension of the wire in the tensioner while the wire is drawn through the capillary which is the final supply path of the wire, and discharging the current to the wire drawn to the lower end of the capillary to make a ball shape, First bonding (also referred to as ball bonding) in which a ball-shaped wire is bonded to a bonding pad of a semiconductor chip, and 2 in which a capillary moves to a wire bonding area of a substrate and bonds, forming a wire in a loop shape. Proceeding to the step of performing car bonding (also called stitch bonding).

이렇게 반도체 패키지를 제조하기 위한 와이어 본딩을 실시한 후, 와이어 본딩 상태에 대한 일종의 품질 검사 및 테스트로서, 볼 본딩된 부위에 대한 전단응력을 측정하는 볼 전단 테스트(Ball Shear Test), 와이어를 당겼을 때 와이어가 단락되기 직전에 갖는 강도인 본딩력을 시험하는 와이어 풀 테스트(Wire Pull Test), 바 테스트(BAR Test) 등을 실시하게 된다.After conducting wire bonding to manufacture a semiconductor package, as a kind of quality inspection and test of the wire bonding state, the ball shear test (Ball Shear Test) for measuring the shear stress on the ball bonded portion, when the wire is pulled The wire pull test, bar test, etc., which test the bonding strength, which is the strength of the wire immediately before the short circuit, are performed.

특히, 상기 바 테스트는 와이어 본딩 품질 판단을 위하여 반드시 검사 및 테스트되어야 하는 검사(Inspection) 항목으로서, 반도체 칩의 본딩패드에 1차 본딩된 볼의 크기 및 높이를 측정하는 검사를 의미하며, 이렇게 1차 본딩된 볼의 크기(size) 및 높이(height)는 와이어 본딩 품질(Bonding Quality)을 판단함에 있어 중요한 요소중 하나이다.In particular, the bar test is an inspection item that must be inspected and tested to determine wire bonding quality, and means a test for measuring the size and height of a ball bonded first to a bonding pad of a semiconductor chip. The size and height of the differentially bonded ball are one of the important factors in determining the wire bonding quality.

종래의 바 테스트는 와이어 본딩된 자재 즉, 와이어 본딩 공정이 종료된 반도체 패키지를 와이어 본더 머신(Wire Bonder Machine)에서 꺼내어 초정밀 광학 스코프(Scope)에 탑재한 후, 도 6에서 보듯이 작업자가 직접 초정밀 광학 스코프(50)의 촛점을 조절하면서 반도체 칩의 본딩패드에 1차 본딩된 볼(Ball)의 바값 즉, 1차 본딩된 볼의 높이와 크기(본딩패드에 대한 접착면적)를 구하는 방법으로 진행되어 왔다.In the conventional bar test, a wire-bonded material, that is, a semiconductor package in which a wire bonding process is completed, is taken out of a wire bonder machine and mounted on a high precision optical scope, and as shown in FIG. Proceed by adjusting the focus of the optical scope 50 to obtain the bar value of the ball bonded first to the bonding pad of the semiconductor chip, that is, the height and size (adhesive area of the bonding pad) of the first bonded ball. Has been.

상기 볼의 높이(hight)를 구하는 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 초정밀 광학 스코프로 반도체 칩의 본딩패드(12)의 표면(A)에 포커스(Focus)를 일치시킨 후, 초정밀 광학 스코프내에 새겨진 눈금을 1차로 읽는 과정과; 볼 높이가 되는 볼의 볼(16) 본딩된 부위면(B)에 포커스를 일치시킨 다음, 초정밀 광학 스코프내에 새겨진 눈금을 2차로 읽는 과정과; 1차로 읽은 눈금과 2차로 읽은 눈금간의 차이를 구하는 과정으로 진행되며, 결국 1차로 읽은 눈금과 2차로 읽은 눈금간의 차이가 볼 높이(hight)가 된다.As shown in FIG. 5, the method of obtaining the height of the ball is performed by matching the focus to the surface A of the bonding pad 12 of the semiconductor chip with an ultra-precision optical scope, and then placing the ball in the ultra-precision optical scope. Reading the engraved graduation first; Focusing the ball 16 bonded area surface B of the ball to be the height of the ball, and then reading the scale engraved in the ultra-precision optical scope secondly; The process of finding the difference between the first reading scale and the second reading scale is the result. The difference between the first reading scale and the second reading scale becomes the height of the ball.

상기 볼의 크기를 구하는 방법은 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이, 반도체 칩의 본딩패드 크기를 좌표 기준(0.0)으로 삼은 후, X축 및 Y축 방향의 볼 시작점 좌표값(X1,Y1)과 종료점 좌표값(X4,Y4)를 구한 다음, X축 방향의 좌표값인 X4에서 X1을 차감(X4-X1)하여 X축 방향의 볼 크기(Ball size(X))를 구하게 되고, Y축 방향의 좌표값인 Y4에서 Y1을 차감(Y4-Y1)하여 Y축 방향의 볼 크기(Ball size(Y))를 구하게 된다.As shown in FIG. 4, the method for calculating the size of the ball is based on the bonding pad size of the semiconductor chip as the coordinate reference (0.0), and then the coordinates of the starting point of the ball in the X and Y axis directions (X1 and Y1). And end point coordinate values (X4, Y4), and then subtract (X4-X1) X1 from the coordinate value X4 in the X-axis direction to obtain the ball size (X) in the X-axis direction. Y1 is subtracted from the coordinate value Y4 in the direction Y4 to Y1 to obtain the ball size Y in the Y-axis direction.

이렇게 작업자가 초정밀 광학 스코프로 이용하여 직접 실시간으로 측정한 볼 높이 및 크기를 기준으로 바(Bar)값을 구하게 되며, 이 바값은 아래와 같은 수식에 의하여 구해진다.In this way, the operator calculates the bar value based on the ball height and the size measured in real time using an ultra-precision optical scope, and the bar value is obtained by the following equation.

* 바(Bar)값 = 볼 크기/ 볼 높이* Bar Value = Ball Size / Ball Height

위의 수식을 이용하여 작업자가 직접 바값을 산출하게 되는 바, 그 기준 스펙은 4~8이며, 바값이 기준 스펙내이면 와이어 본딩 품질을 양호로 판정하고, 반면에 바값이 기준 스펙을 벗어나면 와이어 본딩 품질을 불량으로 판정하게 된다.The operator directly calculates the bar value using the above formula, and the standard specification is 4 to 8, and if the bar value is within the standard specification, the wire bonding quality is judged as good, whereas if the bar value is outside the standard specification, the wire is The bonding quality is judged to be bad.

그러나, 상기한 기존의 바테스트는 볼의 높이 및 크기를 작업자가 직접 초정밀 광학 스코프의 포커싱 및 좌표값을 조절하면서 측정하기 때문에 작업자마다 그 측정 결과가 달라 바값의 측정 오차가 발생하는 등 측정 정밀도 및 신뢰도가 떨어지는 단점이 있고, 바테스트를 위한 별도의 작업자 선정 과정 등이 필요하여 작업성이 떨어지는 단점이 있었다.
However, in the conventional bar test, the height and size of the ball are measured while the operator directly adjusts the focusing and coordinate values of the ultra-precision optical scope, and thus the measurement results are different for each operator. There is a disadvantage of low reliability, there is a disadvantage in that workability is inferior because a separate worker selection process for the bar test is required.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 와이어 본더 장비 자체에 반도체 칩의 본딩패드에 1차 본딩된 와이어의 볼 크기 및 높이를 측정할 수 있는 수단을 부가하여, 바테스트를 위한 볼 높이 및 크기가 실시간으로 자동 계산될 수 있도록 함으로써, 보다 정밀한 바테스트를 실시할 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in view of the above, and added to the wire bonder itself means for measuring the ball size and height of the first bonded wire to the bonding pad of the semiconductor chip, ball for the bar test It is an object of the present invention to provide a bar value measuring system of a wire bonder for manufacturing a semiconductor package, by allowing height and size to be automatically calculated in real time, so that a more accurate bar test can be performed.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 칩의 본딩패드에 본딩된 와이어의 볼 부위를 영상이미지로 인식하여 볼 크기를 검출하는 볼 크기 검출부와; 볼 본딩시 캐필러리의 저면과 와이어의 볼 바닥면간의 높이를 측정하는 볼 높이 검출부와; 상기 볼 크기 검출부에서 측정된 볼 크기 검출신호와 상기 볼 높이 검출부에서 측정된 볼 높이 검출신호를 수신하여 와이어의 볼 크기 및 높이를 산출하는 연산부; 를 반도체 칩의 본딩패드와 기판간을 도전성 와이어로 연결하는 와이어 본더 장비에 한 시스템으로 구성하여, 와이어 본딩과 동시에 바테스트가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템을 제공한다.The present invention for achieving the above object is a ball size detection unit for detecting the ball size by recognizing the ball portion of the wire bonded to the bonding pad of the semiconductor chip as an image image; A ball height detector for measuring a height between the bottom surface of the capillary and the ball bottom surface of the wire during ball bonding; A calculation unit configured to receive a ball size detection signal measured by the ball size detector and a ball height detection signal measured by the ball height detector to calculate a ball size and a height of a wire; Is a system for wire bonder that connects a bonding pad of a semiconductor chip and a substrate with a conductive wire, so that bar testing can be performed simultaneously with wire bonding. to provide.

본 발명의 일 구현예로서, 상기 볼 크기 검출부는 반도체 칩의 본딩패드에 본딩된 와이어의 볼 크기를 인식하도록 와이어 본더에 별도로 장착된 광학카메라인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the ball size detector is an optical camera mounted separately to the wire bonder to recognize the ball size of the wire bonded to the bonding pad of the semiconductor chip.

또는, 상기 볼 크기 검출부는 와이어 본더에 미리 탑재된 패턴 인식 시스템의 PBI 검출용 카메라로 채택되는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the ball size detector may be adopted as a PBI detection camera of a pattern recognition system pre-mounted in a wire bonder.

본 발명의 다른 구현예로서, 상기 볼 높이 검출부는 캐필러리가 반도체 칩의 본딩패드에 볼 본딩을 완료한 시점에서 캐필러리의 저면과 본딩패드면 사이의 높이인 Z축값을 측정하도록 와이어 본더에 미리 탑재된 Z-엔코더인 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the ball height detector is pre-set to the wire bonder to measure the Z-axis value, which is the height between the bottom surface of the capillary and the bonding pad surface when the capillary has completed ball bonding to the bonding pad of the semiconductor chip. It is characterized by being a mounted Z-encoder.

또는, 상기 볼 높이 검출부는 캐필러리가 반도체 칩의 본딩패드에 볼 본딩을 완료한 시점에서 캐필러리의 저면과 본딩패드면 사이의 높이를 측정하도록 와이어 본더에 별도로 장착된 갭센서인 것을 특징으로 한다.
Alternatively, the ball height detector may be a gap sensor mounted separately on the wire bonder to measure the height between the bottom surface of the capillary and the bonding pad surface when the capillary finishes ball bonding to the bonding pad of the semiconductor chip. .

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above problem solving means, the present invention provides the following effects.

본 발명에 따르면, 와이어 본더 장비내에 볼 크기 검출부와 볼 높이 검출부를 구비하여, 바테스트를 위한 바값 산출이 실시간으로 자동 진행되도록 함으로써, 보다 정밀한 바테스트 결과를 얻을 수 있다.According to the present invention, a ball size detector and a ball height detector are provided in the wire bonder, and the bar value calculation for the bar test can be automatically performed in real time, thereby obtaining more accurate bar test results.

즉, 기존에 별도의 초정밀 광학 스코프를 이용하여 작업자가 직접 계측하던 방식에서 바값 산출 오류가 발생되던 점을 방지하여, 보다 정확한 바값을 얻을 수 있다.That is, by using a separate high-precision optical scope in the conventional way to prevent the bar value calculation error occurs in the way the operator directly measured, it is possible to obtain a more accurate bar value.

또한, 기존의 초정밀 광학 스코프를 이용하는 방법을 배제함에 따른 작업성 향상 및 비용 절감을 도모할 수 있다.
In addition, the workability can be improved and the cost can be reduced by excluding the conventional method using the high precision optical scope.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템을 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템 장치의 볼 크기 검출부에서 촬영된 이미지를 보여주는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템의 볼 높이 검출부의 검출 동작을 설명하는 개략도,
도 4는 기존에 초정밀 광학 스코프를 이용하여 볼 크기를 구하는 방법을 설명하는 개략도,
도 5는 기존에 초정밀 광학 스코프를 이용하여 볼 높이를 구하는 방법을 설명하는 개략도,
도 6은 기존에 바테스트를 위한 초정밀 광학 스코프를 나타내는 개략도.
도 7은 와이어 본더의 본딩헤드 부분을 보여주는 사진,1 is a schematic view showing a bar value measuring system of a wire bonder for manufacturing a semiconductor package according to the present invention;
2 is a schematic view showing an image taken by the ball size detection unit of the bar value measuring system apparatus of the wire bonder for manufacturing a semiconductor package according to the present invention;
3 is a schematic diagram illustrating a detection operation of a ball height detection unit of a bar value measuring system of a wire bonder for manufacturing a semiconductor package according to the present invention;
4 is a schematic diagram illustrating a method of obtaining a ball size using a conventional high precision optical scope;
5 is a schematic diagram illustrating a method of obtaining a ball height using a conventional high precision optical scope,
6 is a schematic diagram showing a conventional high precision optical scope for bar test.
7 is a photograph showing a bonding head portion of a wire bonder,

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 기존에 작업자가 초정밀 광학 스코프를 이용하여 바테스트의 바값을 직접 산출하던 방식을 배제하고, 와이어 본딩을 위한 장비인 와이어 본더 자체에서 바값을 실시간으로 측정되도록 함으로써, 보다 정밀하고 정확한 바테스트 결과를 얻을 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.The present invention excludes the method in which the operator directly calculates the bar value of the bar test using an ultra-precision optical scope, and allows the bar value to be measured in real time in the wire bonder itself, which is a device for wire bonding, thereby providing more accurate and accurate bar test. The point is to get results.

반도체 패키지 분야에서 반도체 칩이 외부회로와 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 반도체 칩의 본딩패드와 기판간을 도전성 와이어로 상호 연결시키는 와이어 본딩 공정은 와이어 본더라는 장비에서 이루어진다.In the semiconductor package field, a wire bonding process for interconnecting a bonding pad and a substrate of a semiconductor chip with a conductive wire so that the semiconductor chip can exchange electrical signals with an external circuit is performed in a device called a wire bonder.

상기 와이어 본더의 구성을 보면, 도 7에서 보는 바와 같이 X,Y 테이블(30)상에 탑재된 본딩헤드(40)를 포함하고 있고, 이 본딩헤드(40)는 반도체 칩과 기판의 본딩위치를 검출하기 위한 위치검출용 광학 옵틱(42)과, 실제 와이어 본딩을 행하는 캐필러리(44)가 함께 조립되어 있다.As shown in FIG. 7, the wire bonder includes a bonding head 40 mounted on the X and Y tables 30, and the bonding head 40 determines a bonding position between the semiconductor chip and the substrate. The position detection optical optic 42 for detection and the capillary 44 which actually performs wire bonding are assembled together.

따라서, 상기 광학 옵틱(42) 즉, 패턴 인식 시스템용 광학 옵틱(42)에서 기판과 반도체 칩간의 와이어 본딩을 위한 패턴을 좌표값으로 인식하고, 그 인식된 좌표값 신호에 따라 상기 캐필러리가 미리 설정된 X축 및 Y축 좌표값대로 이동하면서 와이어 본딩을 실시하게 된다.Therefore, the optical optic 42, that is, the optical optic 42 for a pattern recognition system, recognizes a pattern for wire bonding between the substrate and the semiconductor chip as a coordinate value, and the capillary is previously determined according to the recognized coordinate value signal. Wire bonding is performed while moving according to the set X-axis and Y-axis coordinate values.

이때, 와이어 본딩은 칩의 본딩패드에 행하는 볼 본딩(1차 본딩이라고도 함)과, 기판의 본딩영역에 행하는 스티치 본딩(2차 본딩이라고도 함)이 연속 구분 동작으로 실시되는 바, 전술한 바와 같이 볼 본딩은 상기 캐필러리의 끝단으로 인출된 와이어에 방전에 의하여 열을 가하여 볼 형태로 만들어주는 동시에 이 볼 형태의 와이어가 칩의 본딩패드에 본딩되고, 스티치 본딩(stitch)은 상기 캐필러리가 기판의 본딩영역으로 이동하는 동시에 기판의 본딩영역에 와이어를 부착시키면서 끊어주는 동작으로 이루어진다.At this time, the wire bonding is performed by ball bonding (also referred to as primary bonding) to the bonding pad of the chip and stitch bonding (also referred to as secondary bonding) to the bonding region of the substrate as a continuous division operation. Ball bonding applies heat to the wire drawn out to the end of the capillary by discharging it to form a ball shape, and at the same time, the wire of the ball shape is bonded to the bonding pad of the chip, and the stitch bonding (stitch) is the substrate of the capillary Movement to the bonding area of the substrate and at the same time breaking the wire while attaching the wire to the bonding area of the substrate.

본 발명에 따르면 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)에 볼(16) 본딩이 이루어질 때, 와이어 본더(20) 장비내에서 볼(16)의 높이 및 크기를 실시간으로 측정하여 바값이 자동 산출되도록 한다.According to the present invention, when the ball 16 is bonded to the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10, the bar value is automatically calculated by measuring the height and size of the ball 16 in real time in the wire bonder 20 equipment. Be sure to

이를 위해, 상기 와이어 본더(20)에 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)에 본딩된 와이어(18)의 볼(16) 부위를 인식하여 볼(16) 크기를 검출하는 볼 크기 검출부(22)와, 볼 본딩시 캐필러리(44)의 저면과 와이어(18)의 볼(16) 바닥면간의 높이를 측정하는 볼 높이 검출부(24)와, 상기 볼 크기 검출부(22)에서 측정된 볼 크기 검출신호와 상기 볼 높이 검출부(24)에서 측정된 볼 높이 검출신호를 수신하여 와이어의 볼 크기 및 높이를 산출하는 연산부(26)와, 이 연산부(26)에서 계산된 바값을 표시하는 표시부(28)를 포함하는 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템 장치가 구비된다.To this end, the ball size detection unit 22 for detecting the size of the ball 16 by recognizing the ball 16 portion of the wire 18 bonded to the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10 in the wire bonder 20 ), A ball height detector 24 that measures the height between the bottom surface of the capillary 44 and the bottom surface of the ball 16 of the wire 18 during ball bonding, and the ball measured by the ball size detector 22. An arithmetic unit 26 which receives the magnitude detection signal and the ball height detection signal measured by the ball height detection unit 24 to calculate the ball size and height of the wire, and a display unit which displays the bar value calculated by the arithmetic unit 26 ( Bar value measuring system apparatus of the wire bonder for semiconductor package manufacture containing 28) is provided.

상기 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)에 캐필러리(44)에 의한 1차 본딩 즉, 볼 본딩이 이루어질 때, 와이어(18)의 볼 크기를 검출하는 볼 크기 검출부(22)는 와이어 본더(20)에 별도로 장착된 광학카메라이거나, 또는 와이어 본더(20)에 미리 탑재되어 와이어 본딩을 위한 위치를 인식하는 패턴 인식 시스템의 PBI 검출용 카메라로 채택될 수 있다.When primary bonding, ie, ball bonding, is performed by the capillary 44 to the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10, the ball size detecting unit 22 detecting the ball size of the wire 18 is a wire. The optical camera may be separately mounted on the bonder 20 or may be adopted as a PBI detection camera of a pattern recognition system that is pre-mounted on the wire bonder 20 to recognize a position for wire bonding.

상기 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)에 캐필러리(44)에 의한 1차 본딩 즉, 캐필러리(44)가 볼 본딩을 하는 최대 하강 지점에 도달하였을 때, 다시 말해서 캐필러리(44)가 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)에 볼 본딩을 완료한 시점에서, 와이어(18)의 볼 높이를 검출하는 볼 높이 검출부(24)는 와이어 본더(20)에 미리 탑재된 Z-엔코더로 채택될 수 있거나, 또는 와이어 본더(20)에 별도로 장착되는 갭센서로 채택될 수 있다.When the first bonding by the capillary 44 to the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10, that is, the capillary 44 reaches the maximum falling point of ball bonding, that is, the capillary 44 At the time when 44 has completed ball bonding to the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10, the ball height detection unit 24 for detecting the ball height of the wire 18 is mounted in advance in the wire bonder 20. It may be adopted as a Z-encoder or as a gap sensor separately mounted to the wire bonder 20.

여기서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 바값 측정 시스템에 의하여 바값이 자동 산출되는 동작을 설명하면 다음과 같다.Here, the operation of automatically calculating the bar value by the bar value measuring system of the present invention having the above configuration will be described.

와이어 본더(20)의 X,Y 테이블(30)상에 반도체 칩(10)이 부착된 기판이 안착된 후, 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)와 기판의 와이어 본딩 영역간이 와이어(18)로 연결되는 와이어 본딩 공정이 진행된다.After the substrate on which the semiconductor chip 10 is attached is seated on the X and Y tables 30 of the wire bonder 20, the wire 18 between the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10 and the wire bonding region of the substrate 18. ), A wire bonding process is performed.

즉, 상기 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)에 대한 1차 본딩 즉, 볼 본딩을 위하여 캐필러리(44) 하단으로 인출된 와이어(18) 끝단부에 전류를 방전하는 동시에 방전 전류에 의하여 와이어 끝단이 볼(16) 형상으로 만들어지고, 동시에 캐필러리(44)가 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)로 하강하되, 미리 정해진 스펙대로 캐필러리(44)가 최대 하강 지점에 도달하여 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)에 1차 본딩(볼 본딩)을 하게 되며, 연속해서 캐필러리(44)가 와이어(18)를 루프 형상으로 형성하면서 기판의 와이어 본딩영역으로 이동하여 2차 본딩(스티치 본딩이라고도 함)을 실시하게 된다.That is, the current is discharged at the end of the wire 18 drawn out to the lower end of the capillary 44 for the primary bonding, that is, ball bonding, of the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10. The wire end is made into a ball 16 shape, and at the same time the capillary 44 is lowered to the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10, the capillary 44 is the maximum descending point according to a predetermined specification The first bonding (ball bonding) to the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10 is reached, and the capillary 44 continuously forms the wire 18 in a loop shape, and the wire bonding region of the substrate To perform secondary bonding (also called stitch bonding).

이때, 상기 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)에 캐필러리(44)에 의한 1차 본딩 즉, 볼 본딩이 이루어질 때, 상기 볼 크기 검출부(22)인 광학카메라 또는 패턴 인식 시스템의 PBI 검출용 카메라에서 와이어(18)의 볼(16) 부위를 위쪽에서 촬영하게 되며, 그 촬영된 영상 이미지 신호는 연산부(26)에 전송된다.At this time, when the primary bonding, that is, ball bonding, is performed by the capillary 44 on the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10, the PBI of the optical camera or pattern recognition system, which is the ball size detecting unit 22, is used. In the detection camera, the ball 16 of the wire 18 is photographed from above, and the photographed video image signal is transmitted to the calculator 26.

이에, 상기 연산부(26)에서 볼 크기 검출신호 즉, 영상 이미지 신호를 수신하여 볼의 직경에 따른 크기를 자동 계산하게 된다.Accordingly, the calculation unit 26 receives the ball size detection signal, that is, the video image signal, and automatically calculates the size according to the diameter of the ball.

한편, 상기 캐필러리(44)가 볼 본딩을 할 때, 캐필러리(44)의 저면(볼 본딩을 하기 위해 캐필러리가 최대 하강 지점에 도달하였을 때의 캐필러리의 저면)과 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)면 사이의 높이인 Z축값을 볼 높이 검출부(24)로서 와이어 본더(20)에 미리 탑재된 Z-엔코더에서 검출하거나, 또는 Z-엔코더가 장착되는 위치에 별도로 장착되는 갭센서에서 캐필러리(44)의 저면과 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)간의 높이를 검출하며, 검출된 볼 높이 검출신호도 연산부(26)로 전송된다.Meanwhile, when the capillary 44 performs ball bonding, the bottom surface of the capillary 44 (the bottom surface of the capillary when the capillary reaches the maximum descending point for ball bonding) and the semiconductor chip ( The Z-axis value, which is the height between the surfaces of the bonding pads 12 of 10), is detected by a Z-encoder pre-mounted on the wire bonder 20 as the ball height detector 24, or separately mounted at a position where the Z-encoder is mounted. The gap sensor detects the height between the bottom surface of the capillary 44 and the bonding pad 12 of the semiconductor chip 10, and the detected ball height detection signal is also transmitted to the calculator 26.

이에, 상기 연산부(26)에서 볼 높이 검출신호를 수신하여, 볼(16)의 크기와 함께 바값을 자동으로 계산하게 된다.Thus, the calculation unit 26 receives the ball height detection signal, and automatically calculates the bar value together with the size of the ball 16.

즉, 상기 연산부(26)에서 볼 크기 검출부(22)에서 측정된 볼 크기 검출신호와 볼 높이 검출부(24)에서 측정된 볼 높이 검출신호를 수신하여 와이어의 볼 크기 및 높이를 아래와 같은 수식에 따라 자동 계산하여, 표시부(28)에 표시하게 된다.That is, the calculation unit 26 receives the ball size detection signal measured by the ball size detector 22 and the ball height detection signal measured by the ball height detector 24 to determine the ball size and height of the wire according to the following equation. It automatically calculates and displays it on the display unit 28.

* 바(Bar)값 = 볼 크기/ 볼 높이* Bar Value = Ball Size / Ball Height

이와 같이, 본 발명에 따르면 바테스트를 위한 바값이 와이어 본더에서 이루어지는 와이어 본딩시 자동 계산되어 표시됨에 따라, 기존에 별도의 초정밀 광학 스코프를 이용하여 작업자가 직접 수동 진행하던 방법을 완전히 배제시킬 있고, 바테스트의 바값에 대한 정확도를 크게 향상시켜 바테스트의 정확성을 높일 수 있다.
As described above, according to the present invention, the bar value for the bar test is automatically calculated and displayed when the wire bonding is performed in the wire bonder, thereby completely excluding a method in which the operator manually proceeds by using a separate high-precision optical scope. The accuracy of bar tests can be greatly improved by increasing the accuracy of bar tests.

10 : 반도체 칩 12 : 본딩패드
16 : 볼 18 : 와이어
20 : 와이어 본더 22 : 볼 크기 검출부
24 : 볼 높이 검출부 26 : 연산부
28 : 표시부 30 : X,Y 테이블
40 : 본딩헤드 42 : 광학 옵틱
44 : 캐필러리 50 : 초정밀 광학 스코프10 semiconductor chip 12 bonding pad
16: ball 18: wire
20: wire bonder 22: ball size detection unit
24: ball height detection unit 26: calculation unit
28: display unit 30: X, Y table
40: bonding head 42: optical optic
44: capillary 50: high precision optical scope

Claims (5)

반도체 칩의 본딩패드에 본딩된 와이어의 볼 부위를 영상이미지로 인식하여 볼 크기를 검출하는 볼 크기 검출부와;
볼 본딩시 캐필러리의 저면과 와이어의 볼 바닥면간의 높이를 측정하는 볼 높이 검출부와;
상기 볼 크기 검출부에서 측정된 볼 크기 검출신호와 상기 볼 높이 검출부에서 측정된 볼 높이 검출신호를 수신하여 와이어의 볼 크기 및 높이를 산출하는 연산부;
를 반도체 칩의 본딩패드와 기판간을 도전성 와이어로 연결하는 와이어 본더 장비에 한 시스템으로 구성시켜서, 와이어 본딩과 동시에 바테스트가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템.
A ball size detector for detecting a ball size by recognizing a ball portion of a wire bonded to a bonding pad of a semiconductor chip as an image image;
A ball height detector for measuring a height between the bottom surface of the capillary and the ball bottom surface of the wire during ball bonding;
A calculation unit configured to receive a ball size detection signal measured by the ball size detector and a ball height detection signal measured by the ball height detector to calculate a ball size and a height of a wire;
A bar bond measurement system according to claim 1, wherein a bar test can be performed simultaneously with wire bonding, by configuring a system in a wire bonder device that connects a bonding pad of a semiconductor chip and a substrate with a conductive wire.
청구항 1에 있어서,
상기 볼 크기 검출부는 반도체 칩의 본딩패드에 본딩된 와이어의 볼 크기를 인식하도록 와이어 본더에 별도로 장착된 광학카메라인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The ball size detection unit is a bar value measuring system of a wire bonder for manufacturing a semiconductor package, characterized in that the optical camera is mounted separately to the wire bonder to recognize the ball size of the wire bonded to the bonding pad of the semiconductor chip.
청구항 1에 있어서,
상기 볼 크기 검출부는 와이어 본더에 탑재된 패턴 인식 시스템의 PBI 검출용 카메라로 채택되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The ball size detecting unit is a bar value measuring system of a wire bonder for manufacturing a semiconductor package, characterized in that is adopted as a PBI detection camera of the pattern recognition system mounted on the wire bonder.
청구항 1에 있어서,
상기 볼 높이 검출부는 캐필러리가 반도체 칩의 본딩패드에 볼 본딩을 완료한 시점에서 캐필러리의 저면과 본딩패드면 사이의 높이인 Z축값을 측정하도록 와이어 본더에 탑재된 Z-엔코더인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The ball height detector is a Z-encoder mounted on the wire bonder to measure the Z-axis value, which is the height between the bottom surface of the capillary and the bonding pad surface when the capillary has completed ball bonding to the bonding pad of the semiconductor chip. The bar value measuring system of the wire bonder for semiconductor package manufacture.
청구항 1에 있어서,
상기 볼 높이 검출부는 캐필러리가 반도체 칩의 본딩패드에 볼 본딩을 완료한 시점에서 캐필러리의 저면과 본딩패드면 사이의 높이를 측정하도록 와이어 본더에 별도로 장착된 갭센서인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 와이어 본더의 바값 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The ball height detection unit is a semiconductor package, characterized in that the gap sensor is mounted separately to the wire bonder to measure the height between the bottom surface of the capillary and the bonding pad surface when the capillary has completed ball bonding to the bonding pad of the semiconductor chip Bar value measuring system of wire bonder for manufacturing.
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