KR20140055588A - 와이어 본딩용 히터 블럭 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이어 본딩용 히터 블럭 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 와이어 본딩시 반도체 칩을 수용하는 홈부가 상부에 형성되며, 상기 홈부의 바닥면에 다수의 관통홀이 형성된 본체부; 및 상기 본체부의 다수의 관통홀에 삽입되어 일정 높이로 돌출되어 와이어 본딩 공정시 리드프레임의 하면과 맞닿아 리드프레임에 상부로 향하는 힘을 가하도록 하는 다수의 탄성 고정 부재를 포함하는 와이어 본딩용 히터블럭 및 그를 이용한 와이어 본딩 방법을 제공한다.

Description

와이어 본딩용 히터 블럭 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법{Heat block for wire bonding and method thereof}

본 발명은 와이어 본딩용 히터 블럭 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법에 관한 것이다.

반도체 패키지의 고용량, 고집적, 높은 응답속도, 소형화 등에 대한 기술 수요의 속도가 점점 빨라지고 있어 이것을 해결할 수 있는 방법이 요구되고 있는 가운데, 이를 보완해줄 방법 중의 하나가 스택 패키지이다.

스택 패키지를 프로세스별로 구분하면 반도체 칩을 리드프레임(lead frame)의 다이패드(paddle) 위에 붙이는 형태의 단품제품과 다이패드의 상면과 하면에 같은 크기의 반도체 칩을 2개 이상 적층하는 스택제품으로 나눌 수 있다.

그리고 이러한 반도체 패키지 제조 공정에서는 반도체 칩(die)을 리드프레임의 다이패드에 부착한 후, 리드프레임의 인너리드(inner lead)들과 반도체 칩 상의 본딩패드(bonding pad)들 사이를 전기적으로 연결하는 와이어 본딩을 수행하게 된다.

이러한 종래의 와이어 본딩 공정을 간략하게 설명하면, 다이패드에 반도체 칩이 부착된 상태로 리드프레임이 가이드 레일을 따라 이송되어 윈도우 클램프(window clamp)와 히터블럭(heater block) 사이에 위치하게 되면, 히터블럭(heater block)은 위로 상승하여 리드프레임을 히터블럭에 실장시키고 윈도우 클램프(window clamp)는 아래로 하강하면서 리드프레임을 가압하여 리드프레임을 히터블럭상에 고정시킨다. 이때, 리드프레임이 히터블럭에 실장된 상태에서 리드프레임의 다이패드는 히터블럭의 진공구에 의한 진공흡착에 의해 히터블럭상에 고정된다.

다음에, 히터블럭을 통하여 리드프레임과 그에 부착되는 반도체 칩에 어느 정도의 열을 가한 후 본딩 기계의 캐필러리(capillary)가 윈도우 클램프를 통하여 반도체 칩 상의 본딩패드와 리드프레임의 인너리드를 본딩 와이어로 연결하게 된다.

이와 같은 종래 기술에 따르면 변형이 심한 기판을 사용할 경우에 진공에 의한 기판 고정이 불가능하며 이는 바운싱 현상에 의한 본딩 특성 저하에 영향을 미친다.

국내 공개 특허 2006-6511호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 탄성 고정 부재를 사용하여 휨 발생에 따라 일정 높이만큼 고정시켜 바운싱 현상을 제거할 수 있도록 한 와이어 본딩용 히터 블럭 및 이를 이용한 와이어 본딩 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 와이어 본딩시 반도체 칩을 수용하는 홈부가 상부에 형성되며, 상기 홈부의 바닥면에 다수의 관통홀이 형성된 본체부; 및 상기 본체부의 다수의 관통홀에 삽입되어 일정 높이로 돌출되어 와이어 본딩 공정시 리드프레임의 하면과 맞닿아 리드프레임에 상부로 향하는 힘을 가하도록 하는 다수의 탄성 고정 부재를 포함한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 본체부의 관통홀은 상기 홈부의 바닥면에 돌출된 돌출부를 더 구비한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 탄성 고정 부재는 봉형상으로 말단에 형성된 걸림턱을 구비한 핀; 및 상기 홈부의 바닥면과 상기 핀의 걸림턱 사이에 위치하여 핀에 상부로 향하는 힘을 제공하는 스프링을 포함한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 탄성 고정 부재의 핀의 말단은 라운드진 원형이다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 탄성 고정 부재의 핀의 말단은 평평한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 탄성 고정 부재의 핀의 말단은 삼각뿔형이다.

한편, 본 발명의 방법은 (A) 리드프레임의 상면에 반도체 칩이 부착된 스택 제품을 히터블럭에 탄성 고정 부재에 맞닿으면서 고정하는 단계; 및 (B) 히터블럭에 의해 리드프레임 및 반도체 칩에 열이 가해지면서 캐필러리에 의해 와이어 본딩 공정이 진행하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법은 상기 (B) 단계 이후에, (C)와이어 본딩 공정이 완료되면, 제품을 이송하기 위해 히터블럭은 하강하고 윈도우 클램프는 상승하는 단계; 및 (D) 와이어 본딩이 완료된 제품이 후속 공정을 위해 가이드 레일을 따라 이송되면, 와이어 본딩 장치의 제어수단는 표면에 안착되었던 이물질을 제거하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 방법의 상기 (A)단계는 (A-1) 리드프레임의 상면에 반도체 칩이 부착된 스택 제품을 가이드 레일을 따라 히터블럭 위로 이송하는 단계; 및 (A-2)히터블럭은 상승하고 윈도우 클램프는 하강하여 리드프레임이 윈도우 클램프에 의해 가압되어 탄성 고정 부재에 맞닿으면서 고정하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법의 상기 히터 블럭은 와이어 본딩시 반도체 칩을 수용하는 홈부가 상부에 형성되며, 상기 홈부의 바닥면에 다수의 관통홀이 형성된 본체부; 및 상기 본체부의 다수의 관통홀에 삽입되어 일정 높이로 돌출되어 와이어 본딩 공정시 리드프레임의 하면과 맞닿아 리드프레임에 상부로 향하는 힘을 가하도록 하는 다수의 탄성 고정 부재를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법의 상기 본체부의 관통홀은 상기 홈부의 바닥면에 돌출된 돌출부를 더 구비한다.

또한, 본 발명의 방법의 상기 탄성 고정 부재는 봉형상으로 말단에 형성된 걸림턱을 구비한 핀; 및 상기 홈부의 바닥면과 상기 핀의 걸림턱 사이에 위치하여 핀에 상부로 향하는 힘을 제공하는 스프링을 포함한다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 탄성 고정 부재를 사용하여 휨 발생에 따라 일정 높이만큼 고정시켜 바운싱 현상을 제거할 수 있도록 한다.

그 결과, 본 발명에 따르면, 기판 고정으로 인하여 와이어 본딩시에 작업시 용이하게 진행되도록 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 와이어 본딩시 바운싱 미발생으로 와이어 볼의 밀착력이 증가되도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히터블럭의 구조를 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히터블럭의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 히터블럭에 와이어 본딩 공정을 위해 스택 패키지가 실장된 단면 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터블럭의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1의 핀의 여러 형상을 보여주는 예시도이다.
도 6은 상술한 구성의 히터블럭을 사용한 와이어 본딩 방법을 설명하는
도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히터블럭의 구조를 보여주는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히터블럭의 구조를 보여주는 A-A'선에 따른 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 히터블럭에 와이어 본딩 공정을 위해 스택 패키지가 실장된 단면 모습을 보여주는 도면이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 히터블럭은 몸체부(110)와 다수의 탄성 고정 부재(120)를 포함한다.

몸체부(110)는 와이어 본딩 공정시 리드프레임(200)을 압착 고정시킨다.

이러한 몸체부(110)는 와이어 본딩 공정시 리드프레임(200)을 수용하기 위한 홈부(112)가 상부에 형성되며, 홈부(112)에는 윈도우 클램프(400)에 의해 가압된 리드프레임(200)이 도 3에 도시된 바와 같이 압착된다.

이러한 몸체부(110)는 또한 다수의 탄성 고정 부재(120)가 관통할 수 있는 다수의 관통홀(130)이 형성되어 있다.

이러한 관통홀(130)은 몸체부(110)의 홈부(112)의 바닥면에 형성되어 있는데, 필요에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 홈부(112)의 바닥면에서부터 일정 높이로 돌출되어 있는 복수의 돌출부들을 구비할 수 있다.

이처럼 관통홀(130)이 홈부(112)의 바닥면으로 돌출된 돌출부를 구비하게 되면, 탄성 고정 부재(120)가 관통홀(130)에 설치될 때 스프링(121)의 길이나 탄성력에 있어서 훨씬 완화된 정도를 가질 수 있다.

즉, 스프링(121)의 탄성력이 강하지 않더라도 돌출부의 높이가 충분히 높으면 와이어 본딩시에 리드프레임(200)을 충분히 지지할 수 있다.

상기 관통홀(130)은 다수개 구비되는데 특히 중심 대칭으로 형성되어 리드 프레임(200)에 균형을 이루는 힘을 제공하여 와이어 본딩 작업이 균형있게 진행되도록 한다.

물론, 상기 관통홀(130)은 필요에 따라 와이어 본딩이 수행되는 부위에 집중적으로 위치하도록 할 수 있다.

한편, 탄성 고정 부재(120)는 홈부(112)의 바닥면 특히 홈부(112)의 바닥면에서부터 일정 높이로 돌출되어 와이어 본딩 공정시 리드프레임(200)의 하면과 맞닿아 리드프레임(200)에 상부로 향하는 힘을 가하도록 한다.

이러한 탄성 고정 부재(120)는 스프링(121)과 핀(122)으로 이루어져 있다. 상기 스프링(121)은 핀(122)의 상부에 형성된 걸림턱(123)과 홈부(112)의 바닥면 사이에 위치하여 핀(122)에 상부로 향하는 힘을 제공한다.

이와 같은 스프링(121)은 리드프레임(200)에 휨의 발생 수준에 따라 일정 높이만큼 고정시킬 수 있는 탄성력을 구비하여야 한다.

다음으로, 핀(122)은 원통형으로 말단이 도 5a에 도시된 바와 같이 원형이거나, 도 5b에 도시된 바와 같이 평평하거나, 도 5c에 도시된 바와 같이 삼각뿔형일 수 있다. 가장 바람직하게 상기 핀(122)은 라운드진 원형이 좋다.

이러한 핀(122)은 스프링(121)이 직경보다 넓은 걸림턱(123)이 구비되어 스프링(121)이 홈부(112)의 바닥면과 걸림턱(123) 사이에 위치하도록 한다.

이처럼, 탄성 고정 부재(120)가 홈부(112)의 바닥면에서부터 일정 높이로 돌출되어 와이어 본딩 공정시 리드프레임(200)의 하면과 맞닿아 리드프레임(200)에 상부로 향하는 힘을 가하도록 하면, 와이어 본딩 작업시에 리드프레임(200)을 홈부(112)에서 일정 높이만큼 고정시켜 바운싱 현상을 제거한다.

이와 같이 탄성 고정 부재(120)에 의해 리드프레임(200)의 바운싱 현상을 제거하면 와이어 본딩시에 바운싱 현상에 의한 미본딩 발생을 방지하여 원활한 와이어 본딩이 진행되도록 한다.

도 6은 상술한 구성의 히터블럭을 사용한 와이어 본딩 방법을 설명하는

도면이다.

먼저, 리드프레임(200)의 상하면에 반도체 칩(300)이 부착된 스택 제품이 가이드 레일(500)을 따라 히터블럭(100) 위로 이송되면(도 6a), 히터블럭(100)은 상승하고 윈도우 클램프(400)는 하강함으로써 리드프레임(200)은 홈부(112) 내에 수용된다.

이때, 리드프레임(200)은 윈도우 클램프(400)에 의해 가압되어 탄성 고정 부재(120)에 맞닿으면서 고정된다(도 6b).

다음에 히터블럭(100)에 의해 리드프레임 및 반도체 칩에 열이 가해지면서 캐필러리(미도시)에 의한 와이어 본딩 공정이 진행된다.

와이어 본딩 공정이 완료되면, 제품을 이송하기 위해 히터블럭(100)은 하강하고 윈도우 클램프(400)는 상승하게 된다(도 6c).

일반적으로, 와이어 본딩이 완료된 후 히터블럭(100)이 아래로 하강하는 중에 이물질(가공 잔류물)(P)이 제품으로부터 히터블럭의 표면(에어흡입부(130)의 표면)으로 떨어져 안착하게 된다.

따라서, 와이어 본딩 공정이 완료된 제품이 후속 공정을 위해 가이드 레일(500)을 따라 이송되고 와이어 본딩 공정을 수행할 다음 제품이 히터블럭(100) 위로 이송되기 전에, 와이어 본딩 장치의 제어수단(미도시)은 에어를 홈부(112)를 향해 분출하여 표면에 안착되었던 이물질을 바람에 날려 제거한다(6d).

다음에 다른 스택 제품이 가이드 레일(500)을 따라 다시 히터블럭(100) 위로 이송되어 오면 상술한 도 6a 내지 도 6d의 과정이 반복 수행된다.

상기와 같은 본 발명의 방법에 따르면, 탄성 고정 부재를 사용하여 휨 발생에 따라 일정 높이만큼 고정시켜 바운싱 현상을 제거할 수 있도록 한다.

그 결과, 본 발명에 따르면, 기판 고정으로 인하여 와이어 본딩시에 작업시 용이하게 진행되도록 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 와이어 본딩시 바운싱 미발생으로 와이어 볼의 밀착력이 증가되도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100 : 히터블럭 110 : 몸체부
120 : 탄성 고정 부재 121 : 스프링
122 : 핀 123 : 걸림턱
130 : 관통홀 200 : 리드 프레임
400 : 클램프 500 : 가이드 레일

Claims (12)

1. 와이어 본딩시 반도체 칩을 수용하는 홈부가 상부에 형성되며, 상기 홈부의 바닥면에 다수의 관통홀이 형성된 본체부; 및
   상기 본체부의 다수의 관통홀에 삽입되어 일정 높이로 돌출되어 와이어 본딩 공정시 리드프레임의 하면과 맞닿아 리드프레임에 상부로 향하는 힘을 가하도록 하는 다수의 탄성 고정 부재를 포함하는 와이어 본딩용 히터블럭.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체부의 관통홀은 상기 홈부의 바닥면에 돌출된 돌출부를 더 구비하는 와이어 본딩용 히터블럭.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성 고정 부재는
   봉형상으로 말단에 형성된 걸림턱을 구비한 핀; 및
   상기 홈부의 바닥면과 상기 핀의 걸림턱 사이에 위치하여 핀에 상부로 향하는 힘을 제공하는 스프링을 포함하는 와이어 본딩용 히터블럭.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄성 고정 부재의 핀의 말단은 라운드진 원형인 와이어 본딩용 히터블럭.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄성 고정 부재의 핀의 말단은 평평한 것을 특징으로 하는 와이어 본딩용 히터블럭.
   
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄성 고정 부재의 핀의 말단은 삼각뿔형인 와이어 본딩용 히터블럭.
   
7. (A) 리드프레임의 상면에 반도체 칩이 부착된 스택 제품을 히터블럭에 탄성 고정 부재에 맞닿으면서 고정하는 단계; 및
   (B) 히터블럭에 의해 리드프레임 및 반도체 칩에 열이 가해지면서 캐필러리에 의해 와이어 본딩 공정이 진행하는 단계를 포함하는 와이어 본딩 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 (B) 단계 이후에,
   (C)와이어 본딩 공정이 완료되면, 제품을 이송하기 위해 히터블럭은 하강하고 윈도우 클램프는 상승하는 단계; 및
   (D) 와이어 본딩이 완료된 제품이 후속 공정을 위해 가이드 레일을 따라 이송되면, 와이어 본딩 장치의 제어수단는 표면에 안착되었던 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 와이어 본딩 방법.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 (A)단계는
   (A-1) 리드프레임의 상면에 반도체 칩이 부착된 스택 제품을 가이드 레일을 따라 히터블럭 위로 이송하는 단계; 및
   (A-2)히터블럭은 상승하고 윈도우 클램프는 하강하여 리드프레임이 윈도우 클램프에 의해 가압되어 탄성 고정 부재에 맞닿으면서 고정하는 단계를 포함하는 와이어 본딩 방법.
   
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 히터 블럭은 와이어 본딩시 반도체 칩을 수용하는 홈부가 상부에 형성되며, 상기 홈부의 바닥면에 다수의 관통홀이 형성된 본체부; 및
    상기 본체부의 다수의 관통홀에 삽입되어 일정 높이로 돌출되어 와이어 본딩 공정시 리드프레임의 하면과 맞닿아 리드프레임에 상부로 향하는 힘을 가하도록 하는 다수의 탄성 고정 부재를 포함하는 와이어 본딩 방법.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 본체부의 관통홀은 상기 홈부의 바닥면에 돌출된 돌출부를 더 구비하는 와이어 본딩 방법.
    
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 탄성 고정 부재는
    봉형상으로 말단에 형성된 걸림턱을 구비한 핀; 및
    상기 홈부의 바닥면과 상기 핀의 걸림턱 사이에 위치하여 핀에 상부로 향하는 힘을 제공하는 스프링을 포함하는 와이어 본딩 방법.
    

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