KR20120068500A - Cleaning apparatus and method for cleaning capilary using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A capillary washing device and method are provided to the lifetime of capillary by eliminating foreign materials from a capillary bottom portion by using a washing sheet and dummy bonding. CONSTITUTION: Capillaries are carried to an upper portion of a polishing part in a capillary washing device(S12). Primary pollutants remaining on a bottom tip are removed by letting a bottom tip of the capillaries rubbed against a surface of the washing sheet in the polishing part(S14). The capillaries are carried to a bonding treatment part contiguous to the polishing part after being rubbed against the cleaning sheet in the polishing part. Second pollutants generated at the bottom tip of the capillaries is removed by being additionally bonded with a metal bonding layer prepared in the bonding treatment part(S16).

Description

캐필러리 세정장치 및 세정방법{CLEANING APPARATUS AND METHOD FOR CLEANING CAPILARY USING THE SAME}Capillary cleaning device and cleaning method {CLEANING APPARATUS AND METHOD FOR CLEANING CAPILARY USING THE SAME}

본 발명은 캐필러리(capilary)의 세정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이어 본딩시에 사용하는 캐필러리의 세정장치 및 그 세정방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capillary cleaning method, and more particularly, to a capillary cleaning apparatus and a method for cleaning the capillary.

반도체 패키지 또는 표시장치의 제조공정에 있어서, 와이어 본딩(wire bonding) 공정은 금(Au) 또는 알루미늄(Al) 와이어로 반도체칩과 패키지 기판을 전기적으로 연결하는 공정이다.In the manufacturing process of a semiconductor package or a display device, a wire bonding process is a process of electrically connecting a semiconductor chip and a package substrate with gold (Au) or aluminum (Al) wire.

이러한 와이어 본딩 공정은 웨이퍼로부터 단위 반도체 칩을 분리하는 소잉(sawing) 공정과 단위 반도체 칩을 패키지 기판에 부착하는 칩 본딩(chip bonding) 공정의 후속 공정이기도 하다.The wire bonding process is also a subsequent process of a sawing process of separating the unit semiconductor chip from the wafer and a chip bonding process of attaching the unit semiconductor chip to the package substrate.

도 1은 일반적인 와이어 본딩 장치에 대해 개략적으로 도시한 개략도이다.1 is a schematic view schematically showing a general wire bonding apparatus.

일반적으로, 와이어 본딩 공정에 이용되는 와이어 본딩장치(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 와이어(10)가 감겨 있는 스풀(24)로부터 와이어(10)가 풀어지도록 하거나 와이어(10)가 풀어지는 것을 정지시키는 클램프(22), 클램프(22)에 의해 스풀(24)로부터 풀어지는 와이어(10)가 통과하는 관통홀(21a)을 갖는 캐필러리(21)와, 캐필러리(21)를 통과한 와이어(10)의 끝 부분에 불꽃을 가하여 와이어 볼(10a)을 형성하는 토치(23)와, 반도체 칩(11)과 패키지 기판(13)을 지지하는 동시에 반도체 칩(11)과 패키지 기판(13)에 열을 가하는 히터 블록(25)을 포함한다.In general, the wire bonding apparatus 20 used in the wire bonding process, as shown in FIG. 1, causes the wire 10 to be released from the spool 24 on which the wire 10 is wound, or the wire 10 is loosened. Capillary 21 having a clamp 22 for stopping the loosening, a through hole 21a through which the wire 10 released from the spool 24 passes by the clamp 22, and the capillary 21 Torch 23 to form a wire ball 10a by applying a flame to the end of the wire 10 passing through the wire, and to support the semiconductor chip 11 and the package substrate 13, The heater block 25 which applies heat to the package substrate 13 is included.

이러한 와이어 본딩 장치(20)를 이용한 와이어 본딩 공정은 캐필러리(21)의 단부에 토치(23)를 이용하여 와이어 볼(10a)을 형성하고, 와이어 볼(10a)을 반도체 칩(11)의 칩 패드(12)에 본딩한 다음, 캐필러리(21)를 패키지 기판(13)으로 이동하면서 와이어 루프(미도시)를 형성한다. In the wire bonding process using the wire bonding device 20, the wire ball 10a is formed at the end of the capillary 21 using the torch 23, and the wire ball 10a is formed on the semiconductor chip 11. After bonding to the chip pad 12, a wire loop (not shown) is formed while moving the capillary 21 to the package substrate 13.

계속해서, 캐필러리(21)는 와이어(10)를 패키지 기판(13)에 와이어 스티치(미도시) 형태로 본딩한 다음, 와이어(10)를 절단한다.Subsequently, the capillary 21 bonds the wire 10 to the package substrate 13 in the form of a wire stitch (not shown), and then cuts the wire 10.

이와 같이 캐필러리(21)는 실질적으로 와이어 본딩 공정을 진행하며 이러한 과정에서 와이어 볼(10a)의 크기, 와이어 루프(미도시)의 높이 및 와이어(10)의 인장 강도(tensile strength)를 결정한다.As such, the capillary 21 substantially undergoes a wire bonding process, and in this process, the size of the wire ball 10a, the height of the wire loop (not shown), and the tensile strength of the wire 10 are determined. do.

그런데, 이러한 와이어 본딩 공정에서, 캐필러리(21)의 관통홀(21a)을 통과하는 와이어(10) 또는 캐필러리(21)에 의해 와이어(10)가 본딩되는 패키지 기판 (13)의 미세한 오염물이 캐필러리(21)의 단부에 부착되어 오염시킨다.However, in such a wire bonding process, the wire 10 passing through the through hole 21a of the capillary 21 or the minute of the package substrate 13 to which the wire 10 is bonded by the capillary 21 is fine. Contaminants are attached to the ends of the capillary 21 to contaminate.

이에 따라, 캐필러리(21)의 단부에서 형성되는 와이어 볼(10a)이 변형되고, 와이어의 인장 강도가 약화되며, 나아가 칩 패드(12)에 대한 와이어 볼(10a)의 본딩력 및 패키지 기판(13)에 대한 와이어 스티치(10c)의 본딩력이 약화되어, 반도체 패키지의 품질이 저하된다.Accordingly, the wire ball 10a formed at the end of the capillary 21 is deformed, the tensile strength of the wire is weakened, furthermore, the bonding force of the wire ball 10a with respect to the chip pad 12 and the package substrate. The bonding force of the wire stitch 10c with respect to (13) is weakened, and the quality of a semiconductor package is reduced.

이러한 이유로, 종래에는 와이어 본딩 공정에서 캐필러리(21)의 오염으로 인한 문제가 발생하면, 캐필러리(21)를 교체하여 사용하고, 오염된 캐필러리(21)는 수거하여 세정한 다음 재사용하였다.For this reason, conventionally, when a problem occurs due to contamination of the capillary 21 in the wire bonding process, the capillary 21 is replaced and used, and the contaminated capillary 21 is collected and cleaned. Reused.

그러나, 이러한 경우에, 캐필러리(21)를 교체하고 교체된 캐필러리(21)의 컨디션(condition)을 조절하는데 있어서의 시간 손실이 발생하였다. 그리고, 교체된 캐필러리의 컨디션(condition)을 조절하기 위해 수차례 행해지는 더미 칩 등에서의 작업으로 인하여 교체된 캐필러리가 초기부터 오염되어 있어, 와이어 본딩 공정에 재사용되는 교체된 캐필러리의 수명이 짧았다. 또한, 캐필러리(21)의 오염으로 인한 문제가 발생되는 경우에 캐필러리(21)를 교체하기 때문에, 캐필러리(21)의 오염에 대한 즉각적인 대처가 불가능하였다.In this case, however, a time loss occurred in replacing the capillary 21 and adjusting the condition of the replaced capillary 21. In addition, since the replaced capillaries are contaminated from the beginning due to the work on the dummy chip which is performed several times to control the conditions of the replaced capillaries, the life of the replaced capillaries reused in the wire bonding process is reduced. It was short. In addition, since the capillary 21 is replaced when a problem due to the contamination of the capillary 21 occurs, an immediate response to the contamination of the capillary 21 was not possible.

이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 방법으로는, 캐필러리를 화공약품 등의 세정액에 침강시켜 세정함으로써 각종 오염물을 제거하는 방법이 있다.In order to solve this problem, there is a method of removing various contaminants by sedimenting and washing the capillary in a cleaning liquid such as chemicals.

그러나, 이러한 화공약품을 이용한 세정방법은 화공 약품이 캐필러리를 손상시킬 수 있는 문제가 발생하게 되는데, 특히 화공약품은 강산성이기 때문에 환경 오염을 유발하는 문제가 있다.However, the cleaning method using such chemicals may cause a problem that the chemicals may damage the capillary, and in particular, chemicals have a problem of causing environmental pollution because they are strongly acidic.

한편, 도 2에 도시된 초음파 세정방법이 있는데, 이 초음파를 이용한 종래의 캐필러리 세정방법에 대해 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.On the other hand, there is an ultrasonic cleaning method shown in Figure 2, a conventional capillary cleaning method using the ultrasonic wave will be described with reference to Figure 1 as follows.

도 2는 종래기술에 따른 캐필러리 세정방법을 설명하기 위한 초음파 세정장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing an ultrasonic cleaning device for explaining the capillary cleaning method according to the prior art.

도 2에 도시된 바와 같이, 캐필러리(21)를 세정부의 욕조(32) 내에 침지시키는 단계로부터 출발하는데, 욕조(32) 내에 세정액(30)이 채워져 있으며, 욕조(32)의 내벽에는 필터(31)가 형성되어 있다.As shown in FIG. 2, starting from the step of immersing the capillary 21 in the tub 32 of the washing unit, the washing liquid 30 is filled in the tub 32 and the inner wall of the tub 32. The filter 31 is formed.

이러한 구성으로 이루어진 욕조(32) 내에 캐필러리(21)를 침지시키고, 상기 세정액(30) 내로 가압시킨다.The capillary 21 is immersed in the bath 32 having such a configuration, and pressurized into the cleaning liquid 30.

또한, 와이어 본딩 공정에서 캐필러리(21)에 초음파를 부가하는 것과 동일하게 욕조(32) 내의 캐필러리(21)에 초음파를 부가한다. 이때, 캐필러리(21)의 단부에 부착된 오염물의 양에 따라, 캐필러리(21)에 부가되는 초음파의 강도 및 초음파를 부가하는 시간을 조절할 수 있다.In addition, the ultrasonic wave is added to the capillary 21 in the bathtub 32 in the same manner as the ultrasonic wave is added to the capillary 21 in the wire bonding process. At this time, according to the amount of contaminants attached to the end of the capillary 21, the intensity of the ultrasonic wave added to the capillary 21 and the time for adding the ultrasonic wave can be adjusted.

이와 같이 욕조(32)의 바닥부에 가압되는 동시에 초음파가 부가됨으로써, 캐필러리(21)의 단부에 부착되어 있던 오염물이 세정액(30) 내로 분리된다.In this way, when the ultrasonic wave is applied to the bottom of the bathtub 32 and the ultrasonic wave is added, contaminants attached to the end of the capillary 21 are separated into the cleaning liquid 30.

한편, 세정액(30) 내로 분리된 오염물은 필터(31)에 흡착되어 제거된다.Meanwhile, contaminants separated into the cleaning liquid 30 are adsorbed and removed by the filter 31.

그 다음, 캐필러리(21)를 건조시키는 단계가 진행되는데, 오염물이 분리된 캐필러리(21)를 욕조(32)의 외부로 꺼내어 세정부의 건조기(미도시)에서 열풍 등으로 건조시킨다.Then, the step of drying the capillary 21 is carried out, the capillary 21 from which the contaminants are separated is taken out of the tub 32 and dried by hot air or the like in a dryer (not shown) of the cleaning unit. .

그러나, 상기 초음파를 이용한 세정방법인 경우에, 캐필러리를 제거한 다음에 세정하여야 하고, 건조하는 시간이 오래 걸려 생산성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.However, in the case of the cleaning method using the ultrasonic wave, the capillary must be removed and then cleaned, resulting in a problem that productivity is reduced due to a long drying time.

한편, 또다른 캐필러리 세정방법으로는, 부드러운 솔 등으로 캐필러리 끝 단의 오염 물질을 작업자가 직접 제거하거나 일정 지그 등을 설치하여 물리적으로 세정하는 방법이 있다.Meanwhile, another capillary cleaning method includes a method of physically cleaning the contaminants at the end of the capillary with a soft brush or by installing a certain jig or the like.

이와 같이, 기존의 캐필러리 세정방법에 따르면, 화공 약품을 이용하는 방법과 물리적 세정방법은 캐필러리를 제거하고 세척함으로 세정된 캐필러리를 장착한 후 와이어 본딩 머신의 조건(parameter) 튜닝 및 시작품을 본딩한 후 인출(pull) 테스트, 볼 전단(ball shear) 테스트 등을 실시하고, 결과가 양호로 판정된 경우에 양산 적용이 가능하게 된다.As described above, according to the existing capillary cleaning method, the method of using chemicals and the physical cleaning method include tuning the parameters of the wire bonding machine after mounting the capillary cleaned by removing the capillary and washing. After the prototype is bonded, a pull test, a ball shear test, and the like are performed, and mass production is possible when the result is determined to be good.

또한, 기존의 캐필러리 세정방법은 세정시간이 오래 걸려 생산성이 저하될 뿐만 아니라 기계적인 방법이 아닌 작업자가 직접 작업하는 방법임으로 개인의 편차가 발생하여 와이어 본딩 품질에 영향을 미칠 수 있다.In addition, the conventional capillary cleaning method takes a long cleaning time and not only decreases productivity, but also a method of directly working by a worker rather than a mechanical method, so that individual deviation may occur and affect wire bonding quality.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 캐필러리의 사용 가능한 수명을 연장하여 생산 비 가동 손실을 줄일 뿐만 아니라 와이어 본딩 능력(wire bond ablity)을 향상시켜 품질을 안정화시킬 수 있는 캐필러리 세정장치 및 그 세정방법을 제공함에 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to stabilize the quality by extending the usable life of the capillary not only reduce the production non-operational loss but also improve the wire bond ablity The present invention provides a capillary cleaning device and a method for cleaning the same.

상기 목적을 달성하기 위한 캐필러리 세정장치는, 세정용 클램프(clamp); 상기 세정용 클램프 상에 설치된 고정용 지그; 및 상기 고정용 지그 상면에 마련되고, 캐필러리의 오염물질을 제거하는 연마부 와 본딩처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Capillary cleaning device for achieving the above object, the cleaning clamp (clamp); A fixing jig provided on the cleaning clamp; And a polishing part and a bonding treatment part provided on an upper surface of the fixing jig and removing contaminants of the capillary.

상기 목적을 달성하기 위한 캐필러리 세정장치를 이용한 세정방법은, 와이어 본딩을 진행된 캐필러리를 제공하는 단계; 상기 캐필러리를 캐필러리 세정장치의 연마부 상측으로 이동시키는 단계; 상기 캐필러리의 하단 팁을 상기 연마부의 세정시트 표면에 마찰시켜 상기 하단 팁에 잔존하는 1차 오염물질을 제거하는 단계; 상기 연마부의 세정시트에 마찰시킨 후 다시 상기 연마부와 인접한 본딩처리부로 상기 캐필러리를 이동시키는 단계; 및 상기 캐필러리의 하단 팁에 생성되는 2차 오염물질을 상기 본딩처리부에 마련된 금속 본딩층에 추가로 본딩되도록 하여 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Cleaning method using a capillary cleaning device for achieving the above object, the step of providing a capillary subjected to wire bonding; Moving the capillary above the polishing unit of the capillary cleaner; Rubbing the lower tip of the capillary to the surface of the cleaning sheet of the polishing unit to remove primary contaminants remaining on the lower tip; Rubbing the cleaning sheet of the polishing unit and then moving the capillary to a bonding treatment unit adjacent to the polishing unit; And removing the secondary contaminants generated at the bottom tip of the capillary by further bonding to the metal bonding layer provided in the bonding processing unit.

본 발명에 따른 캐필러리 세정장치 및 이를 이용한 세정방법에 따르면, 캐필러리에 초음파 에너지가 절단되어 프리 어에볼(FAB; free air ball)이 형성되면서 이물이 발생하게 되는데, 이를 와이어 및 캐필러리를 제거하지 않고 세정 시트와 더미 본딩을 이용하여 캐필러리 하단에 있는 이물을 제거할 수 있다.According to the capillary cleaning device and the cleaning method using the same according to the present invention, the ultrasonic energy is cut into the capillary to form a free air ball (FAB), foreign substances are generated, wire and capillary The foreign material at the bottom of the capillary may be removed by using the cleaning sheet and the dummy bonding without removing the lid.

또한, 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치 및 이를 이용한 세정방법에 따르면, 이렇게 세정 시트와 더미 본딩을 이용하여 캐필러리 하단에 있는 이물을 제거할 수 있어, 캐필러리를 일정 횟수마다 세정하므로 캐필러리의 수명이 연장된다. 특히, 통상적으로 캐필러리 사용 수명은 품질 능력 지수 데이터의 오차 범위 안에서 결정되어지는데 사용 수명 횟수 안에서 일정 횟수 구간을 나누어 캐필러리를 세정하게 되므로 와이어 본딩 작업시에 본딩 조건이 최상의 조건으로 안정되고, 그에 따라 본딩 수율이 향상된다. In addition, according to the capillary cleaning device and the cleaning method using the same according to the present invention, it is possible to remove the foreign material in the lower capillary by using the cleaning sheet and the dummy bonding, so that the capillary is cleaned every predetermined number of times The life of the capillary is extended. In particular, the capillary service life is generally determined within the error range of the quality capability index data. The capillary is cleaned by dividing a certain number of times within the service life cycle, so that the bonding conditions are stabilized at the best conditions during wire bonding. Therefore, the bonding yield is improved.

그리고, 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치 및 이를 이용한 세정방법에 따르면, 와이어 본딩 작업시에 본딩 조건이 최상의 조건으로 안정되고, 그에 따라 본딩 수율이 향상된다.In addition, according to the capillary cleaning device and the cleaning method using the same according to the present invention, the bonding conditions are stabilized at the best conditions at the time of wire bonding, and thus the bonding yield is improved.

더욱이, 본 발명은 와이어를 캐필러리에서 제거하거나 캐필러리를 교체하지 않고, 세정함으로써 캐필러리 교체시보다 생산성이 향상된다.Moreover, the present invention improves productivity over capillary replacement by cleaning the wire without removing the wire from the capillary or replacing the capillary.

도 1은 일반적인 와이어 본딩 장치에 대해 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 종래기술에 따른 캐필러리 세정방법을 설명하기 위한 초음파 세정장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치를 이용한 캐필러리 세정 공정을 설명하기 위한 세정 공정 흐름도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치를 이용한 캐필러리 세정 공정 단면도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 캐피럴리 세정장치를 이용한 캐필러리 세정 공정을 진행하기 전과 후의 캐필러리 하단면의 표면 및 와이어 볼의 표면을 나타내는 사진이다.1 is a schematic view schematically showing a general wire bonding apparatus.
2 is a cross-sectional view schematically showing an ultrasonic cleaning device for explaining the capillary cleaning method according to the prior art.
3 is a perspective view schematically showing a capillary cleaning device according to the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of a capillary cleaning device according to the present invention.
5 is a cleaning process flowchart for explaining a capillary cleaning process using a capillary cleaning apparatus according to the present invention.
6A and 6B are cross-sectional views of a capillary cleaning process using a capillary cleaning apparatus according to the present invention.
7A and 7B are photographs showing the surface of the bottom surface of the capillary and the surface of the wire ball before and after the capillary cleaning process using the capillary cleaning apparatus according to the present invention.

이하 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a capillary cleaning device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.3 is a perspective view schematically showing a capillary cleaning device according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치의 개략적인 단면도이다. 4 is a schematic cross-sectional view of a capillary cleaning device according to the present invention.

여기서는 와이어 본딩에 적용되는 경우를 반도체 패키지에 대해 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 액정표시장치를 포함한 표시장치는 물론, 이들 표시장치에 사용되는 LED(light emitting diode)에 형성되는 리드선으로 사용되는 와이어의 본딩시에도 적용됨을 밝혀 두기로 한다.Although the semiconductor package has been described here, the present invention is not limited thereto. The present invention is not limited thereto, and may be used as a lead wire formed in a light emitting diode (LED) used in these display devices as well as a display device including a liquid crystal display device. It will be appreciated that the same applies to the bonding of the wire.

도 1을 참조하면, 와이어 본딩 공정에 이용되는 와이어 본딩장치(20)는 와이어(10)가 감겨 있는 스풀(24)로부터 와이어(10)가 풀어지도록 하거나 와이어(10)가 풀어지는 것을 정지시키는 클램프(22), 클램프(22)에 의해 스풀(24)로부터 풀어지는 와이어(10)가 통과하는 관통홀(21a)을 갖는 캐필러리(21)와, 캐필러리(21)를 통과한 와이어(10)의 끝 부분에 불꽃을 가하여 와이어 볼(10a)을 형성하는 토치(23)와, 반도체 칩(11)과 패키지 기판(13)을 지지하는 동시에 반도체 칩(11)과 패키지 기판(13)에 열을 가하는 히터 블록(25)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the wire bonding apparatus 20 used in the wire bonding process includes a clamp for releasing the wire 10 from the spool 24 on which the wire 10 is wound or stopping the wire 10 from being loosened. (22), the capillary 21 having a through hole 21a through which the wire 10 released from the spool 24 by the clamp 22 passes, and the wire passing through the capillary 21 ( 10 to support the semiconductor chip 11 and the package substrate 13 while supporting the torch 23 and the semiconductor chip 11 and the package substrate 13 to form a wire ball 10a by applying a spark to the end portion thereof. And a heater block 25 for applying heat.

이러한 와이어 본딩 장치(20)를 이용한 와이어 본딩 공정은 캐필러리(21)의 단부에 토치(23)를 이용하여 와이어 볼(10a)을 형성하고, 와이어 볼(10a)을 반도체 칩(11)의 칩 패드(12)에 본딩한 다음, 캐필러리(21)를 패키지 기판(13)으로 이동하면서 와이어 루프(미도시)를 형성한다. In the wire bonding process using the wire bonding device 20, the wire ball 10a is formed at the end of the capillary 21 using the torch 23, and the wire ball 10a is formed on the semiconductor chip 11. After bonding to the chip pad 12, a wire loop (not shown) is formed while moving the capillary 21 to the package substrate 13.

계속해서, 캐필러리(21)는 와이어(10)를 패키지 기판(13)에 와이어 스티치(미도시) 형태로 본딩한 다음, 와이어(10)를 절단한다.Subsequently, the capillary 21 bonds the wire 10 to the package substrate 13 in the form of a wire stitch (not shown), and then cuts the wire 10.

이와 같이 캐필러리(21)는 실질적으로 와이어 본딩 공정을 진행하며 이러한 과정에서 와이어 볼(10a)의 크기, 와이어 루프(미도시)의 높이 및 와이어(10)의 인장 강도(tensile strength)를 결정한다.As such, the capillary 21 substantially undergoes a wire bonding process, and in this process, the size of the wire ball 10a, the height of the wire loop (not shown), and the tensile strength of the wire 10 are determined. do.

그런데, 이러한 와이어 본딩 공정에서, 캐필러리의 관통홀을 통과하는 와이어 또는 캐필러리에 의해 와이어가 본딩되는 패키지 기판의 미세한 오염물이 캐필러리의 단부에 부착되어 오염시킨다.However, in this wire bonding process, fine contaminants of the package substrate to which the wire is bonded by the wire or the capillary passing through the through hole of the capillary are attached to the end of the capillary and contaminated.

이에 따라, 캐필러리의 단부에서 형성되는 와이어 볼이 변형되고, 와이어의 인장 강도가 약화되며, 나아가 칩 패드에 대한 와이어 볼의 본딩력 및 패키지 기판에 대한 와이어 스티치의 본딩력이 약화되어, 반도체 패키지의 품질이 저하되기 때문에, 상기 캐필러리의 세정이 반드시 필요하게 된다.As a result, the wire ball formed at the end of the capillary is deformed, the tensile strength of the wire is weakened, and further, the bonding force of the wire ball to the chip pad and the bonding force of the wire stitch to the package substrate are weakened. Since the quality of this is reduced, washing of the said capillary is necessarily required.

이러한 캐필러리의 세정을 진행하기 위해 제안된 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치(100)는, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 세정용 클램프(clamp)(101)와, 이 세정용 클램프(101) 상에 설치된 고정용 지그(111)와, 상기 고정용 지그(111) 상면에 마련되고, 캐필러리(121)의 세정 작업이 이루어지는 연마부(113) 및 본딩처리부 (115)와, 상기 연마부(113)에 의한 세정 작업시에 초음파를 발생시키는 초음파 발생장치(미도시)를 포함하여 구성된다.The capillary cleaning device 100 according to the present invention proposed to proceed with the cleaning of such capillary, as shown in Figures 3 and 4, the cleaning clamp (clamp) 101, and the cleaning clamp A fixing jig 111 provided on the 101, an upper surface of the fixing jig 111, and a polishing unit 113 and a bonding processing unit 115 for cleaning the capillary 121, It is configured to include an ultrasonic generator (not shown) for generating an ultrasonic wave during the cleaning operation by the polishing unit 113.

여기서, 상기 고정용 지그(111) 상면에 마련된 연마부(113)는 연마 필름, 예를들어 SiC 또는 Al2O3 으로 구성된 세정 시트(cleaning sheet)(113a)로 구성되어 있으며, 상기 세정 시트(113a)의 표면에는 미세한 다수의 요철부가 형성되어 있다.Here, the polishing unit 113 provided on the fixing jig 111, the upper surface is composed of a cleaning film (113a) composed of an abrasive film, for example SiC or Al 2 O 3 , the cleaning sheet ( On the surface of 113a), many fine uneven parts are formed.

또한, 상기 고정용 지그(111)의 연마부(113)와 인접하여 마련된 본딩처리부 (115)는 구리(copper), 알루미늄(Al) 등과 같은 연성 재질의 금속으로 구성되어 있다.In addition, the bonding processing unit 115 provided adjacent to the polishing unit 113 of the fixing jig 111 is made of a flexible metal such as copper, aluminum (Al), or the like.

상기와 같이 구성되는 캐필러리 세장장치(100)에 와이어 본딩이 이루어진 캐필러리(121)가 위치하여, 상기 고정용 지그(101)의 연마부(113)에 의해 캐필러리 (121)의 하단 팁(121b)이 접촉되도록 하여 초음파를 이용한 진동에 의한 이동 및 마찰을 통해 1차 세정작업이 진행되며, 이후 상기 고정용 지그(101)의 본딩처리부 (115)에서 더미본딩(dummy bonding)을 통해 2차 세정작업이 진행된다.The capillary 121 made of wire bonding is located in the capillary washing apparatus 100 configured as described above, and the capillary 121 of the capping unit 121 is formed by the polishing unit 113 of the fixing jig 101. The lower tip 121b is brought into contact with the first cleaning operation by moving and rubbing by vibration using ultrasonic waves. Then, dummy bonding is performed by the bonding processing unit 115 of the fixing jig 101. Through the second cleaning operation.

한편, 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치를 이용한 캐필러리 세정방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.On the other hand, it will be described in detail with reference to the accompanying drawings for the capillary cleaning method using a capillary cleaning device according to the present invention having the above configuration as follows.

도 5는 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치를 이용한 캐필러리 세정 공정을 설명하기 위한 세정 공정 흐름도이다.5 is a cleaning process flowchart for explaining a capillary cleaning process using a capillary cleaning apparatus according to the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 단계(S12)로서, 와이어 본딩을 진행된 이후의 캐필러리(121)를 캐필러리 세정장치(100)로 이동시킨다.As shown in FIG. 5, as the first step S12, the capillary 121 after the wire bonding is performed is moved to the capillary cleaning apparatus 100.

그 다음, 제 2 단계(S14)로서, 상기 캐필러리(121)를 상기 캐필러리 세정장치(100)의 연마부(113) 상측에 위치시킨 후 상기 캐필러리(121)의 하단 팁(121b)을 상기 연마부(113)의 요철부(113a)에 마찰시킨다. Next, as a second step (S14), the capillary 121 is positioned above the polishing unit 113 of the capillary cleaner 100, and then the lower tip of the capillary 121 ( 121b) is rubbed against the uneven portion 113a of the polishing portion 113.

이어서, 제3 단계(S16)로서, 상기 연마부(113)에 하단 팁(121b)을 일정 시간 동안 마찰시킨 후 다시 상기 연마부(113)와 인접한 본딩처리부(115)로 상기 캐필러리 (121)를 이동시킨 상태에서, 상기 본딩처리부(115)에 마련된 금속 본딩층(115a)에 상기 캐필러리(121)의 하단 팁(121b)의 오염물질이 추가로 본딩되도록 한다.Subsequently, in a third step S16, after rubbing the lower tip 121b to the polishing unit 113 for a predetermined time, the capillary 121 is further transferred to the bonding processing unit 115 adjacent to the polishing unit 113. In the moved state, the contaminant of the lower tip 121b of the capillary 121 is further bonded to the metal bonding layer 115a provided in the bonding processing unit 115.

그 다음, 제 4 단계(S18)로서, 상기 본딩처리부(115)에 마련된 금속 본딩층 (115a)에 상기 캐필러리(121)의 하단 팁(121b)의 오염물질이 추가로 본딩된 이후에 상기 캐필러리(121)를 상승시켜 다시 와이어 본딩 공정을 수행하게 한다.Next, as a fourth step (S18), after the contaminant of the lower tip 121b of the capillary 121 is further bonded to the metal bonding layer 115a provided in the bonding processing unit 115, the The capillary 121 is raised to perform the wire bonding process again.

한편, 상기 공정 순으로 이루어지는 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치를 이용한 캐필러리 세정방법에 대해 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the capillary cleaning method using the capillary cleaning device according to the present invention in the order of the process will be described in detail with reference to Figure 6a and 6b as follows.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치를 이용한 캐필러리 세정 공정 단면도이다.6A and 6B are cross-sectional views of a capillary cleaning process using a capillary cleaning apparatus according to the present invention.

도면에 도시하지 않았지만, 상기 캐필러리(121)를 이용한 와이어 본딩 공정은, 먼저 본딩에 사용되는 와이어(131)가 캐필러리(121) 내에 마련된 관통홀(121a) 을 통해 상기 캐필러리(121)를 통과하여 이 와이어(131)의 끝 부분에 구비된 하단 팁(tip)(131a)에 불꽃이 가해져서 와어이 볼(미도시)을 형성하고, 이 와이어 볼을 반도체 칩의 칩 패드에 본딩한 다음, 캐필러리(121)를 패키지 기판으로 이동하면서 와이어 루프(미도시)를 형성하는 것이다.Although not shown in the drawings, the wire bonding process using the capillary 121, the capillary (through the through hole 121a is provided in the capillary 121 is first wire 131 used for bonding) A flame is applied to the lower tip 131a provided at the end of the wire 131 through 121 to form a wire ball (not shown), and the wire ball is bonded to the chip pad of the semiconductor chip. Next, while moving the capillary 121 to the package substrate to form a wire loop (not shown).

그 다음, 이렇게 와이어 본딩 작업이 계속 반복해서 이루어진 이후에, 상기 캐필러리(121)의 하단 팁(121b)에 형성된 오염물질을 제거하기 위한 1차 세정공정을 진행하기 위해, 상기 캐필러리(121)를 캐필러리 세정장치(100)로 이동시킨다. Subsequently, after the wire bonding operation is repeatedly performed, in order to proceed with the primary cleaning process for removing contaminants formed on the lower tip 121b of the capillary 121, the capillary ( 121 is moved to the capillary cleaner 100.

이어서, 도 6a 에 도시된 바와 같이, 상기 캐필러리(121)를 상기 캐필러리 세정장치(100)의 연마부(113) 상측에 위치시킨 후 상기 캐필러리(121)의 하단 팁(121b)을 상기 연마부(113)의 세정시트(113a)의 표면에 마찰시킨다. 이때, 상기 연마부 (113)에는 SiC 또는 Al2O3 으로 구성된 세정 시트(cleaning sheet)(113a)가 마련되어 있다. 이때, 상기 세정 시트(113a)는 표면에 미세한 다수의 요철부가 형성되어 있다.Subsequently, as shown in FIG. 6A, the capillary 121 is positioned above the polishing unit 113 of the capillary cleaning apparatus 100 and then the lower tip 121b of the capillary 121. ) Is rubbed on the surface of the cleaning sheet 113a of the polishing unit 113. At this time, the polishing unit 113 is provided with a cleaning sheet 113a composed of SiC or Al 2 O 3 . At this time, the cleaning sheet 113a has a plurality of minute uneven portions formed on its surface.

이때, 상기 캐필러리(121)의 하단 팁(121b)을 상기 연마부(113)의 요철부 (113a)에 마찰시킴과 동시에 상기 연마부(113)의 세정시트(113a)가 진동할 수 있도록 상기 캐필러리 세정장치(100)에 초음파를 발생시킨다. At this time, the lower tip 121b of the capillary 121 is rubbed against the concave-convex portion 113a of the polishing portion 113 and the cleaning sheet 113a of the polishing portion 113 may vibrate. Ultrasonic waves are generated in the capillary cleaning device 100.

이렇게 상기 캐필러리(121)의 하단 팁(121b)을 상기 연마부(113)의 세정시트 (113a)에 마찰시킴과 동시에 상기 세정시트(113a)가 초음파에 의해 진동하도록 함으로써 상기 캐필러리(121)의 하단 팁(121b)에 있던 오염물질 또는 와이어(131)의 잔류 물질(131a)들이 상기 연마부(113)의 세정시트(113a)와의 마찰과 초음파에 의한 진동에 의해 떨어지거나 제거된다. As such, the lower tip 121b of the capillary 121 is rubbed against the cleaning sheet 113a of the polishing unit 113 and the cleaning sheet 113a is vibrated by ultrasonic waves. The contaminants or residual materials 131a of the wire 131 at the lower tip 121b of the 121 are dropped or removed by friction with the cleaning sheet 113a of the polishing unit 113 and vibration by ultrasonic waves.

그 다음, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 연마부(113)에 마련된 세정시트 (113a)에 하단 팁(121b)을 일정 시간 동안 마찰시킨 이후에, 상기 연마부(113)에 의해 오염물질이 추가로 발생할 수 있기 때문에, 다시 상기 연마부(113)와 인접한 본딩처리부(115)로 상기 캐필러리(121)를 이동시킨 상태에서, 상기 본딩처리부 (115)에 마련된 금속 본딩층(115a)에 상기 캐필러리(121)의 하단 팁(121b)의 오염물질이 추가로 본딩되도록 하는 2차 세정공정을 진행한다. Next, as shown in FIG. 6B, after rubbing the lower tip 121b to the cleaning sheet 113a provided in the polishing unit 113 for a predetermined time, contaminants may be removed by the polishing unit 113. In addition, since the capillary 121 is moved to the bonding treatment unit 115 adjacent to the polishing unit 113, the metal bonding layer 115a provided in the bonding treatment unit 115 may be further formed. The secondary cleaning process to further bond the contaminants of the lower tip (121b) of the capillary (121).

최종적으로, 상기 본딩처리부(115)의 금속 본딩층(115a)에 상기 캐필러리 (121)의 하단 팁(121b)의 오염물질이 추가로 본딩된 이후에 상기 캐필러리(121)를 상승시킴으로써 캐필러리 세정 공정을 완료하게 된다.Finally, after the contaminants of the lower tip 121b of the capillary 121 are further bonded to the metal bonding layer 115a of the bonding processing unit 115, the capillary 121 is raised by raising the capillary 121. The capillary cleaning process is completed.

이렇게 하여, 1차 및 2차 세정공정을 통해 오염물질을 제거해 줌으로써, 캐필러리(121)의 사용 가능 횟수를 연장해 줄 뿐만 아니라 항상 양질의 와이어 본딩 능력을 얻을 수 있게 된다.In this way, by removing the contaminants through the primary and secondary cleaning process, it is possible to not only extend the number of times the capillary 121 can be used, but also to obtain a good wire bonding capability at all times.

도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 캐피럴리 세정장치를 이용한 캐필러리 세정 공정을 진행하기 전과 후의 캐필러리 하단면의 표면 및 와이어 볼의 표면을 나타내는 사진이다.7A and 7B are photographs showing the surface of the bottom surface of the capillary and the surface of the wire ball before and after the capillary cleaning process using the capillary cleaning apparatus according to the present invention.

도 7a에 도시된 바와 같이, 1차 및 2차 세정공정을 통해 캐필러리를 세정하전에는 캐필러리의 표면과 와이어 볼(wire ball)의 표면이 심하게 오염되어 있었으나, 도 7b에 도시된 바와 같이, 1차 및 2차 세정공정을 통해 캐필러리를 세정한 후에는 세정하기 전에 캐필러리의 표면과 와이어 볼(wire ball)의 표면에 있던 오염물질이 거의 제거된 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7A, the surface of the capillary and the surface of the wire ball were heavily contaminated before the capillary was cleaned through the first and second cleaning processes, as shown in FIG. 7B. After cleaning the capillary through the first and second cleaning processes, it can be seen that contaminants on the surface of the capillary and the surface of the wire ball are almost removed before the cleaning.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치 및 이를 이용한 세정방법에 따르면, 캐필러리에 초음파 에너지가 절단되어 프리 어에볼(FAB; free air ball)이 형성되면서 이물이 발생하게 되는데, 이를 와이어 및 캐필러리를 제거하지 않고 세정 시트와 더미 본딩을 이용하여 캐필러리 하단에 있는 이물을 제거할 수 있다.As described above, according to the capillary cleaning device and the cleaning method using the same according to the present invention, foreign matter is generated while ultrasonic energy is cut into the capillary to form a free air ball (FAB), It is possible to remove the foreign material at the bottom of the capillary using the cleaning sheet and the dummy bonding without removing the wire and capillary.

또한, 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치 및 이를 이용한 세정방법에 따르면, 이렇게 세정 시트와 더미 본딩을 이용하여 캐필러리 하단에 있는 이물을 제거할 수 있어, 캐필러리를 일정 횟수마다 세정하므로 캐필러리의 수명이 연장된다. 특히, 통상적으로 캐필러리 사용 수명은 품질 능력 지수 데이터의 오차 범위 안에서 결정되어지는데 사용 수명 횟수 안에서 일정 횟수 구간을 나누어 캐필러리를 세정하게 되므로 와이어 본딩 작업시에 본딩 조건이 최상의 조건으로 안정되고, 그에 따라 본딩 수율이 향상된다. In addition, according to the capillary cleaning device and the cleaning method using the same according to the present invention, it is possible to remove the foreign material in the lower capillary by using the cleaning sheet and the dummy bonding, so that the capillary is cleaned every predetermined number of times The life of the capillary is extended. In particular, the capillary service life is generally determined within the error range of the quality capability index data. The capillary is cleaned by dividing a certain number of times within the service life cycle, so that the bonding conditions are stabilized at the best conditions during wire bonding. Therefore, the bonding yield is improved.

그리고, 본 발명에 따른 캐필러리 세정장치 및 이를 이용한 세정방법에 따르면, 와이어 본딩 작업시에 본딩 조건이 최상의 조건으로 안정되고, 그에 따라 본딩 수율이 향상된다.In addition, according to the capillary cleaning device and the cleaning method using the same according to the present invention, the bonding conditions are stabilized at the best conditions at the time of wire bonding, and thus the bonding yield is improved.

더욱이, 본 발명은 와이어를 캐필러리에서 제거하거나 캐필러리를 교체하지 않고, 세정함으로써 캐필러리 교체시보다 생산성이 향상된다.Moreover, the present invention improves productivity over capillary replacement by cleaning the wire without removing the wire from the capillary or replacing the capillary.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also within the scope of the present invention.

100: 캐필러리 세정장치 101: 세정용 클램프
111: 고정용 지그 113: 연마부
113a: 세정시트 115: 본딩 처리부
115a: 금속 본딩층 121: 캐필러리
121a: 관통홀 121b: 하단 팁
131: 와이어 131b: 와이어 잔류물100: capillary cleaning device 101: cleaning clamp
111: fixing jig 113: polishing part
113a: cleaning sheet 115: bonding treatment unit
115a: metal bonding layer 121: capillary
121a: through hole 121b: bottom tip
131: wire 131b: wire residue

Claims (10)

세정용 클램프(clamp);
상기 세정용 클램프 상에 설치된 고정용 지그; 및
상기 고정용 지그 상면에 마련되고, 캐필러리의 오염물질을 제거하는 연마부 와 본딩처리부를 포함하여 구성되는 캐필러리 세정장치.Cleaning clamps;
A fixing jig provided on the cleaning clamp; And
Capillary cleaning device provided on the fixing jig upper surface, comprising a polishing portion and a bonding treatment for removing contaminants of the capillary. 제1 항에 있어서, 상기 연마부는 SiC 또는 Al2O3 으로 구성된 세정 시트 (cleaning sheet)로 구성된 것을 특징으로 하는 캐필러리 세정장치.The capillary cleaning apparatus according to claim 1, wherein the polishing unit comprises a cleaning sheet composed of SiC or Al 2 O 3 . 제2 항에 있어서, 상기 세정 시트의 표면에는 다수의 미세한 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 캐필러리 세정장치.The capillary cleaning device according to claim 2, wherein a plurality of minute irregularities are formed on a surface of the cleaning sheet. 제1 항에 있어서, 상기 연마부를 진동시켜 주는 초음파 발생장치가 더 포함된 것을 특징으로 하는 캐필러리 세정장치.The capillary cleaning apparatus according to claim 1, further comprising an ultrasonic generator for vibrating the polishing unit. 제1 항에 있어서, 상기 본딩 처리부는 Cu, Al을 포함한 연성 재질의 금속으로 이루어진 그룹 중에서 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 캐필러리 세정장치.The capillary cleaning apparatus according to claim 1, wherein the bonding treatment unit is made of any one group consisting of a metal of a soft material including Cu and Al. 와이어 본딩을 진행된 캐필러리를 제공하는 단계;
상기 캐필러리를 캐필러리 세정장치의 연마부 상측으로 이동시키는 단계;
상기 캐필러리의 하단 팁을 상기 연마부의 세정시트 표면에 마찰시켜 상기 하단 팁에 잔존하는 1차 오염물질을 제거하는 단계;
상기 연마부의 세정시트에 마찰시킨 후 다시 상기 연마부와 인접한 본딩처리부로 상기 캐필러리를 이동시키는 단계; 및
상기 캐필러리의 하단 팁에 생성되는 2차 오염물질을 상기 본딩처리부에 마련된 금속 본딩층에 추가로 본딩되도록 하여 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 캐필러리 세정장치를 이용한 세정방법.Providing a capillary subjected to wire bonding;
Moving the capillary above the polishing unit of the capillary cleaner;
Rubbing the lower tip of the capillary to the surface of the cleaning sheet of the polishing unit to remove primary contaminants remaining on the lower tip;
Rubbing the cleaning sheet of the polishing unit and then moving the capillary to a bonding treatment unit adjacent to the polishing unit; And
And removing the secondary contaminants generated at the bottom tip of the capillary by further bonding the secondary contaminants to the metal bonding layer provided in the bonding processing unit. 제6 항에 있어서, 상기 연마부는 SiC 또는 Al2O3 으로 구성된 세정 시트 (cleaning sheet)로 구성된 것을 특징으로 하는 캐필러리 세정장치를 이용한 세정방법.The cleaning method using a capillary cleaning device according to claim 6, wherein the polishing unit comprises a cleaning sheet composed of SiC or Al 2 O 3 . 제7 항에 있어서, 상기 세정 시트의 표면에는 다수의 미세한 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 캐필러리 세정장치를 이용한 세정방법.8. The cleaning method using a capillary cleaning device according to claim 7, wherein a plurality of minute irregularities are formed on the surface of the cleaning sheet. 제6 항에 있어서, 상기 캐필러리의 하단 팁을 상기 연마부의 세정시트 표면에 마찰시킴과 동시에 초음파를 이용하여 상기 연마부를 진동시켜 주는 것을 특징으로 하는 캐필러리 세정장치를 이용한 세정방법.The cleaning method using a capillary cleaning device according to claim 6, wherein the lower tip of the capillary is rubbed against the surface of the cleaning sheet of the polishing part, and the polishing part is vibrated using ultrasonic waves. 제6 항에 있어서, 상기 본딩 처리부는 Cu, Al을 포함한 연성 재질의 금속으로 이루어진 그룹 중에서 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 캐필러리 세정장치를 이용한 세정방법.The cleaning method using a capillary cleaning device according to claim 6, wherein the bonding treatment unit is made of any one of a group consisting of a metal of a soft material including Cu and Al.
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AT16196U1 (en) * 2018-02-19 2019-03-15 Zkw Group Gmbh METHOD AND DEVICE FOR CLEANING A WIRE BONDING TOOL

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