KR20230031182A - 본딩 장치 및 위치 맞춤 방법 - Google Patents

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KR20230031182A
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horn
bonding
mirror image
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KR1020227020085A
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토루 마에다
오사무 카쿠타니
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

본딩 장치의 혼과 클램퍼의 위치를 맞추는 위치 맞춤 방법을 제공한다.
본딩 장치(1)는, 한 쌍의 아암 사이(17L, 17R)에 와이어(2)를 클램프 가능한 클램퍼(17)와, 캐필러리(15)를 유지 가능한 제1 관통공(41)에 더해, 이 제1 관통공에 인접하고 또한 당해 혼(16)을 상하 방향(Z)으로 관통하는 제2 관통공이 추가로 형성된 혼과, 워크를 재치 가능한 본딩 스테이지(20)를 갖추고 있다. 본딩 장치의 혼과 클램퍼의 위치를 맞추는 위치 맞춤 방법은, 본딩 스테이지에 대하여 평행하게 되도록 거울면(200)을 배치하는 것, 제2 관통공을 통하여 거울면을 보았을 때, 이 거울면에 비친 제2 관통공의 거울상(420)을 제2 관통공의 중앙에 위치 맞춤하는 것, 및 거울상 및 혼의 위치에 기초하여 클램퍼를 위치 맞춤하는 것을 포함하고 있다.

Description

본딩 장치 및 위치 맞춤 방법
본 발명은 본딩 장치의 혼과 클램퍼의 위치를 맞추는 위치 맞춤 방법에 관한 것이다.
본딩 장치는 반도체 제조의 후공정에 사용되며, IC칩 및 리드프레임의 전극끼리를 금속의 와이어로 연결한다. 본딩 장치는 초음파를 병용하여 와이어를 열압착하는 캐필러리와, 캐필러리에 초음파를 인가하는 혼과, 캐필러리에 공급되는 와이어를 파지하는 클램퍼를 갖추고 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
일본 특개 2002-064118호 공보
클램퍼는 캐필러리의 축선 상에서 와이어를 파지하도록 배치된다. 본딩에 사용되는 금선 등의 와이어는 부드럽기 때문에 상처가 나기 쉽다. 클램퍼의 중심이 캐필러리의 축선 상으로부터 어긋나 있으면, 클램퍼 또는 캐필러리가 와이어를 찰과하여 와이어의 표면에 상처가 날 우려가 있다. 캐필러리는 혼에 유지되기 때문에, 혼에 대하여 클램퍼를 정확하게 위치 맞춤하는 것이 중요하게 된다. 그런데, 정확한 위치 맞춤에는 시간이 걸리기 때문에 작업자의 부담이 크다. 또 작업자의 숙련도에 좌우되기 때문에, 위치 정밀도에 불균일이 생길 우려가 있다.
그래서, 본 발명은 본딩 장치의 혼에 대하여 클램퍼의 위치를 정확하게 맞출 수 있는 위치 맞춤 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 태양에 따른 위치 맞춤 방법은, 본딩 장치의 혼과 클램퍼의 위치를 맞추는 위치 맞춤 방법이다. 본딩 장치는, 한 쌍의 아암 사이에 와이어를 클램프 가능한 클램퍼와, 본딩 툴을 유지 가능한 제1 관통공에 더해, 이 제1 관통공에 인접하고 또한 당해 혼을 상하 방향으로 관통하는 제2 관통공이 추가로 형성된 혼과, 워크를 재치 가능한 본딩 스테이지를 갖추고 있다. 당해 위치 맞춤 방법은, 본딩 스테이지에 대하여 평행하게 되도록 거울면을 배치하는 것, 제2 관통공을 통하여 거울면을 보았을 때, 이 거울면에 비친 제2 관통공의 거울상을 제2 관통공의 중앙에 위치 맞춤하는 것, 및 거울상 및 혼의 위치에 기초하여 클램퍼를 위치 맞춤하는 것을 포함하고 있다.
본 발명의 다른 하나의 태양에 따른 본딩 장치는, 한 쌍의 아암 사이에 와이어를 클램프 가능한 클램퍼와, 본딩 툴을 유지 가능한 제1 관통공에 더해, 이 제1 관통공에 인접하고 또한 당해 혼을 상하 방향으로 관통하는 제2 관통공이 추가로 형성된 혼과, 워크를 재치 가능한 본딩 스테이지와, 혼과 클램퍼의 위치 맞춤을 실행하는 제어부를 갖추고 있다. 당해 제어부는, 제2 관통공을 통하여 본딩 스테이지에 대하여 평행하게 되도록 배치된 거울면을 보았을 때, 이 거울면에 비친 제2 관통공의 거울상을 제2 관통공의 중앙에 위치 맞춤하고, 거울상 및 혼의 위치에 기초하여 클램퍼를 위치 맞춤한다.
이러한 태양에 의하면, 본딩 스테이지에 수직인 방향에 있어서, 거울면에 비친 제2 관통공의 거울상을 제2 관통공의 중앙에 위치 맞춤한 상태에서 클램퍼를 이동시키기 때문에, 혼과 클램퍼를 정확하게 위치 맞춤할 수 있다.
상기 태양에 있어서, 거울상을 위치 맞춤하는 것은, 이 거울상이 제2 관통공의 중앙에 보이는 위치로 시점을 이동시키는 것을 포함하고 있어도 된다. 클램퍼를 위치 맞춤하는 것은, 시점으로부터 보았을 때, 제1 관통공 및 제2 관통공을 이등분하는 혼의 대칭면에 대하여, 한 쌍의 아암의 각각으로부터 등거리에 있는 클램퍼의 대칭면이 겹치도록 클램퍼를 이동시키는 것을 포함하고 있어도 된다.
이 태양에 의하면, 본딩 스테이지에 수직인 방향에 있어서, 거울면에 비친 제2 관통공의 거울상과, 제2 관통공과, 그들을 보는 시점과, 삼자가 일렬로 늘어선다. 이 위치 관계를 유지한 채, 혼의 대칭면에 겹치도록 클램퍼의 대칭면을 이동시키기 때문에, 혼과 클램퍼를 정확하게 위치 맞춤할 수 있다.
상기 태양에 있어서, 제2 관통공의 개구는, 곡률이 극대가 되는 정점을 가진 티어드롭 형상이며, 클램퍼를 위치 맞춤하는 것은, 시점으로부터 보았을 때, 정점에 대하여 클램퍼의 대칭면이 겹치도록 클램퍼를 이동시키는 것을 포함하고 있어도 된다.
이 태양에 의하면, 곡률이 극대이며 뾰족한 형상의 정점이 있기 때문에, 제2 관통공의 개구가 원형으로 정점이 없는 경우와 비교하여 혼의 대칭면이 어디에 있는지 시인하기 쉽다. 정점을 마크로 하여 혼과 클램퍼를 보다 정확하게 위치 맞춤할 수 있다.
본 발명에 의하면, 본딩 장치의 혼에 대하여 클램퍼의 위치를 정확하게 맞출 수 있는 위치 맞춤 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본딩 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 혼 및 클램퍼의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 혼의 선단부를 연직 방향 하측으로부터 본 저면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 위치 맞춤 방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 도 2에 나타낸 클램퍼를 연직 방향 상측으로부터 본 평면도이다.
도 6은 도 2에 나타낸 혼 및 클램퍼를 선단측으로부터 본 정면도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 설명한다. 또한 각 도면에 있어서, 동일한 부호를 붙인 것은 동일 또는 마찬가지의 구성을 가진다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 하나의 실시형태는, 본딩 장치(1)의 혼(16)과 클램퍼(17)의 위치를 맞추는 위치 맞춤 방법이다. 도 1은 본딩 장치(1)의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다. 도시한 예에서는, 본딩 장치(1)가 기대(11), XY 테이블(12), 본딩 헤드(13), 토치 전극(14), 캐필러리(15), 혼(16), 클램퍼(17), 와이어 텐셔너(18), 회전 스풀(19), 본딩 스테이지(20), 히터(21), 제어부(10) 등을 갖추고 있다.
이하의 실시형태에서는 본딩 대상이 되는 반도체 소자나 리드프레임 등에 평행한 평면을 XY 평면이라고 하고, XY 평면에 수직인 방향을 Z축 방향이라고 한다. Z축 방향은 상하 방향이다. 또한 상하 방향은 엄밀한 연직 방향에 한정되지 않고, 연직 방향으로부터 약간 기울어도 된다. 캐필러리(15)의 선단 위치는 X좌표, Y좌표, Z좌표로 표시되는 공간 좌표(X, Y, Z)로 특정할 수 있다.
기대(11)는 XY 테이블(12)을 슬라이딩 가능하게 재치하여 구성되어 있다. XY 테이블(12)은 제어부(10)로부터의 구동 신호에 기초하여 캐필러리(15)를 XY 평면에서 소정의 위치로 이동 가능한 이동 장치이다. 본딩 헤드(13)는 제어부(10)로부터의 구동 신호에 기초하여 혼(16)의 선단부에 부착된 캐필러리(15)의 선단이 기판 등의 워크의 표면에 접리하도록 Z축 방향으로 이동 가능하게 유지하는 이동 장치이다.
혼(16)은 말단으로부터 선단에 걸쳐, 말단부, 플랜지부, 혼부, 선단부의 각 부로 구성된 봉형상 부재이다. 말단부는 제어부(10)로부터의 구동 신호에 따라 진동하는 초음파발진기(22)가 배치되어 있다. 플랜지부는 초음파 진동의 마디가 되는 위치에서 본딩 헤드(13)에 공진 가능하게 부착되어 있다. 혼부는 말단부의 직경에 비해 길게 연장되는 아암이며, 초음파발진기(22)에 의한 진동의 진폭을 확대하여 선단부에 전하는 구조를 갖추고 있다. 선단부는 캐필러리(15)를 교환 가능하게 유지하는 부착부로서 구성되어 있다. 혼(16)의 선단부에 대해서는, 도 2 내지 도 6을 참조하여 나중에 상세하게 설명한다.
혼(16)은 전체로서 초음파발진기(22)의 진동에 공명하는 공진 구조를 갖추고 있고, 공진시의 진동의 마디에 초음파발진기(22) 및 플랜지부가 위치하고, 진동의 배에 캐필러리(15)가 위치하도록 하는 구조로 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 혼(16)은 전기적인 구동 신호를 기계적인 진동으로 변환하는 트랜스듀서로서 기능한다.
캐필러리(15)는 본딩에 사용되는 본딩 툴의 일례이다. 캐필러리(15)는 통형상으로 형성되어 있고, 본딩에 사용하는 와이어(2)가 삽입통과되어 있다. 캐필러리(15)는 혼(16)의 선단부에 교환 가능하게 부착되어 있다. 클램퍼(17)는 제어부(10)로부터의 신호에 기초하여 개폐되는 한 쌍의 아암(17L, 17R)을 갖추고 있어, 임의의 타이밍에 와이어(2)를 파지하거나 해방하거나 할 수 있다.
와이어 텐셔너(18)는 와이어(2)가 삽입통과되어, 제어부(10)의 제어 신호에 기초하여 와이어(2)에 대한 장력을 자유롭게 변경함으로써, 본딩 중의 와이어(2)에 적당한 장력을 부여할 수 있다. 회전 스풀(19)은 와이어(2)가 둘러감긴 릴을 교환 가능하게 유지하고 있고, 와이어 텐셔너(18)로부터 부여된 장력에 따라 와이어(2)를 풀어내도록 구성되어 있다. 또한 와이어(2)의 재료는 가공의 용이함과 전기 저항의 낮음으로부터 선택된다. 통상적으로 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 등이 사용된다.
토치 전극(14)은 방전 안정화 저항을 통하여 도시하지 않는 고전압 전원에 접속되어 있고, 제어부(10)로부터의 제어 신호에 기초하여 스파크(방전)를 발생시켜, 스파크의 열에 의해 캐필러리(15)의 선단으로부터 풀어낸 와이어(2)의 수하단에 프리에어볼을 성형할 수 있다. 본딩 스테이지(20)는 본딩 대상이 되는 반도체 칩이나 리드프레임을 재치 가능한 가공대이다. 본딩 스테이지(20)의 상면에는 히터(21)가 매설되어 있어, 반도체 칩이나 리드프레임을 본딩에 적합한 온도까지 가열 가능하게 구성되어 있다. 본딩 스테이지(20)의 상면은 상기 서술한 XY 평면에 평행하게 형성되어 있다.
제어부(10)는 소정의 소프트웨어 프로그램에 기초하여 본딩 장치(1)를 제어하는 각종 제어 신호를 출력 가능하게 구성되어 있다. 본딩 장치(1)의 구성은 도시한 예에 한정되지 않는다. 예를 들면 X축 방향 및/또는 Y축 방향으로 이동시키는 이동 장치를 본딩 스테이지(20)측에 설치해도 된다. 또는 XY 테이블(12)측 및 본딩 스테이지(20)측의 쌍방에 이동 장치를 설치해도 된다.
도 2는 도 1에 나타낸 혼(16) 및 클램퍼(17)의 일례를 나타내는 측면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 혼(16)은 길이 방향이 수평 방향을 따르도록 배치되어 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 혼(16)의 선단부를 연직 방향 하측으로부터 본 저면도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 혼(16)의 선단부에는 이 혼(16)을 각각 관통하는 제1 관통공(41) 및 제2 관통공(42)이 형성되어 있다. 제1 관통공(41)은 캐필러리(15)의 유지 구멍이며, 캐필러리(15)의 외형을 따른 원형으로 형성되어 있다.
제2 관통공(42)은 제1 관통공(41)에 인접하고 있다. 제2 관통공(42)은 곡률이 극대가 되는 정점(421)을 가진 티어드롭형 형상으로 형성되어 있다. 제1 관통공(41)과 제2 관통공(42)은 슬릿(애로부(隘路部))(43)에서 연통하고 있다. 슬릿(43)은 정점(421)과는 반대측에 위치하고 있다. 혼(16)은 제1 관통공(41) 및 제2 관통공(42)을 이등분하는 대칭면(160)에 대하여 거울상 대칭으로 형성되어 있다. 대칭면(160)은 제1 관통공(41)의 중심과 제2 관통공(42)의 정점(421)을 포함하고 있다.
마찬가지로 클램퍼(17)는 한 쌍의 아암(17L, 17R)이 와이어(2)를 파지하는 파지면의 각각으로부터 등거리에 있는 클램퍼(17)의 대칭면(170)에 대해 거울상 대칭으로 형성되어 있다. 단, 클램퍼(17)는 대칭면(170)에 대하여 거울상 대칭인 것에 한정되지 않고, 한 쌍의 클램프 아암(17L, 17R) 사이에서 체결 나사 등의 부재의 배치가 서로 상이해도 된다.
계속해서, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 위치 맞춤 방법에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 위치 맞춤 방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 도 5는 도 2에 나타낸 클램퍼(17)를 연직 방향 상측으로부터 본 평면도이다. 도 6은 도 2에 나타낸 혼(16) 및 클램퍼(17)를 선단측으로부터 본 정면도이다. 본 발명에 따른 위치 맞춤 방법에서는, 우선, 본딩 스테이지(20)에 대하여 평행하게 되도록 거울면(200)을 배치한다(스텝 S1). 거울면(200)은 도 6에 나타낸 평면 거울에 한정되지 않고, 본딩 스테이지(20)에 가공한 도금막 등이어도 된다. 거울면의 기능을 가지는 것 여러가지를 포함한다.
계속해서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 관통공(42)을 통하여 거울면(200)을 보았을 때, 이 거울면(200)에 비친 제2 관통공의 거울상을 제2 관통공의 중앙에 위치 맞춤한다(스텝 S2). 거울상(420)을 위치 맞춤하기 위해서는, 예를 들면 거울상(420)이 제2 관통공(42)의 중앙에 보이는 위치로 시점(400)(도 6에 나타낸다)을 이동시키면 된다. 또한 본다, 보인다라는 것은 육안에 한정되지 않고, 카메라의 촬상 범위에 대상물을 포착하는 것을 포함한다.
그리고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 따른 위치 맞춤 방법은, 거울상(420) 및 혼(16)의 위치에 기초하여 클램퍼(17)를 위치 맞춤한다(스텝 S3). 클램퍼(17)를 위치 맞춤하기 위해서는, 예를 들면 시점(400)으로부터 보았을 때, 혼(16)의 대칭면(160)에 대하여, 클램퍼(17)의 대칭면(170)이 겹치도록 클램퍼를 이동시키면 된다.
지금까지 설명한 위치 맞춤 방법의 순서는 제어부(10)가 자동으로 실행해도 되고, 작업자가 수동으로 실행해도 된다. 제어부(10)가 상기 서술한 순서를 실행하는 경우, 클램퍼(17)를 이동시키는 액추에이터를 본딩 장치(1)가 추가로 갖추고 있어도 된다.
본 발명의 각 실시형태의 위치 맞춤 방법에 의하면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본딩 스테이지(20)에 수직인 방향에 있어서, 거울면(200)에 비친 제2 관통공(42)의 거울상(420)과, 제2 관통공(42)과, 그들을 보는 시점(400)과, 삼자가 일렬로 늘어선다. 이 위치 관계를 유지한 채, 혼(16)의 대칭면(160)에 겹치도록 클램퍼(17)의 대칭면(170)을 이동시키기 때문에, 혼(16)과 클램퍼(17)를 정확하게 위치 맞춤할 수 있다. 제2 관통공(42)이 티어드롭 형상이기 때문에, 정점(421)을 마크로 하여 혼(16)과 클램퍼(17)를 보다 정확하게 위치 맞춤할 수 있다.
이상 설명한 실시형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하여 해석하기 위한 것이 아니다. 실시형태가 갖추는 각 요소 및 그 배치, 재료, 조건, 형상 및 사이즈 등은 예시한 것에 한정되는 것은 아니며 적절하게 변경할 수 있다. 또 상이한 실시형태에서 나타낸 구성끼리를 부분적으로 치환하거나 또는 조합하는 것이 가능하다.
1…본딩 장치, 2…와이어, 10…제어부, 11…기대, 12…XY 테이블, 13…본딩 헤드, 14…토치 전극, 15…캐필러리(본딩 툴의 일례), 16…혼, 17…클램퍼, 17L, 17R…아암, 18…와이어 텐셔너, 19…회전 스풀, 20…본딩 스테이지, 21…히터, 22…초음파발진기, 41…제1 관통공, 42…제2 관통공, 43…슬릿, 160…혼의 대칭면, 170…클램퍼의 대칭면, 200…거울면, 400…시점, 420…거울상, 421…정점, X…좌우 방향, Y…전후 방향, Z…상하 방향.

Claims (4)

  1. 본딩 장치의 혼과 클램퍼의 위치를 맞추는 위치 맞춤 방법으로서,
    상기 본딩 장치는,
    한 쌍의 아암 사이에 와이어를 클램프 가능한 상기 클램퍼와,
    본딩 툴을 유지 가능한 제1 관통공에 더해, 이 제1 관통공에 인접하고 또한 당해 혼을 상하 방향으로 관통하는 제2 관통공이 추가로 형성된 상기 혼과,
    워크를 재치 가능한 본딩 스테이지를 갖추고,
    당해 위치 맞춤 방법은,
    상기 본딩 스테이지에 대하여 평행하게 되도록 거울면을 배치하는 것,
    상기 제2 관통공을 통하여 상기 거울면을 보았을 때, 이 거울면에 비친 상기 제2 관통공의 거울상을 상기 제2 관통공의 중앙에 위치 맞춤하는 것, 및
    상기 거울상 및 상기 혼의 위치에 기초하여 상기 클램퍼를 위치 맞춤하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 맞춤 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 거울상을 위치 맞춤하는 것은, 이 거울상이 상기 제2 관통공의 중앙에 보이는 위치로 시점을 이동시키는 것을 포함하고,
    상기 클램퍼를 위치 맞춤하는 것은, 상기 시점으로부터 보았을 때, 상기 제1 관통공 및 상기 제2 관통공을 이등분하는 상기 혼의 대칭면에 대하여, 상기 한 쌍의 아암의 각각으로부터 등거리에 있는 상기 클램퍼의 대칭면이 겹치도록 상기 클램퍼를 이동시키는 것을 포함하는,
    것을 특징으로 하는 위치 맞춤 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 관통공의 개구는, 곡률이 극대가 되는 정점을 가진 티어드롭 형상이며,
    상기 클램퍼를 위치 맞춤하는 것은, 상기 시점으로부터 보았을 때, 상기 정점에 대하여 상기 클램퍼의 대칭면이 겹치도록 상기 클램퍼를 이동시키는 것을 포함하는,
    것을 특징으로 하는 위치 맞춤 방법.
  4. 한 쌍의 아암 사이에 와이어를 클램프 가능한 클램퍼와,
    본딩 툴을 유지 가능한 제1 관통공에 더해, 이 제1 관통공에 인접하고 또한 당해 혼을 상하 방향으로 관통하는 제2 관통공이 추가로 형성된 혼과,
    워크를 재치 가능한 본딩 스테이지와,
    상기 혼과 상기 클램퍼의 위치 맞춤을 실행하는 제어부를 갖추고,
    당해 제어부는,
    상기 제2 관통공을 통하여 상기 본딩 스테이지에 대하여 평행하게 되도록 배치된 거울면을 보았을 때, 이 거울면에 비친 상기 제2 관통공의 거울상을 상기 제2 관통공의 중앙에 위치 맞춤하고,
    상기 거울상 및 상기 혼의 위치에 기초하여 상기 클램퍼를 위치 맞춤하는 것을 특징으로 하는 본딩 장치.
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