KR20230110880A - 와이어 클램프 및 그를 포함하는 와이어 본딩 장치 - Google Patents

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허재혁
구효성
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Abstract

본 발명은 와이어 클램프 및 그를 포함하는 와이어 본딩 장치를 개시한다. 그의 클램프는 고정 레버와, 상기 고정 레버와 평행하고 상부 받침대를 갖는 구동 레버와, 상기 구동 레버의 중심을 관통하여 상기 고정 레버에 연결되는 샤프트와, 상기 구동 레버 내에 제공되고, 상기 샤프트의 외주면 상에 제공되어 상기 구동 레버를 상기 고정 레버에 압착하는 스프링과, 상기 상부 받침대의 내벽 상에 돌출되어 상기 고정 레버로부터 상기 상부 받침대를 분리시키는 상부 피봇을 포함한다.

Description

와이어 클램프 및 그를 포함하는 와이어 본딩 장치{wire clamp and wire bonding device including the same}
본 발명은 와이어 본딩 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 와이어 클램프 및 그를 포함하는 와이어 본딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 조립 공정 중에서 반도체 칩을 금 또는 알루미늄과 같은 와이어로 외부 소자, 예컨대 리드 프레임에 전기적으로 연결하는 공정을 와이어 본딩 공정이라 할 수 있다. 와이어 본딩 공정은 주로 캐필러리에 의해 수행될 수 있다. 반도체 칩의 전극 패드에는 와이어 볼이 형성되고, 와이어의 한쪽은 리드프레임에 접합된다. 이러한 와이어 본딩은 반도체 칩과 리드 프레임을 연결할 때뿐만 아니라 회로 기판의 배선에 연결할 때에도 사용되며, 가장 널리 사용되는 칩 접속 방법 중 하나이다
본 발명의 해결 과제는, 구동 레버의 틀어짐에 따른 피봇의 편마모 불량을 감소시킬 수 있는 와이어 클램프 및 그를 포함하는 와이어 본딩 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 와이어 클램프를 개시한다. 그의 클램프는 고정 레버; 상기 고정 레버와 평행하고, 상부 받침대를 갖는 구동 레버; 상기 구동 레버의 중심을 관통하여 상기 고정 레버에 연결되는 샤프트; 상기 구동 레버 내에 제공되고, 상기 샤프트의 외주면 상에 제공되어 상기 구동 레버를 상기 고정 레버에 압착하는 스프링; 및 상기 상부 받침대의 내벽 상에 돌출되어 상기 고정 레버로부터 상기 상부 받침대를 분리시키는 상부 피봇을 포함한다. 여기서, 상기 구동 레버는 상기 샤프트의 양측들에 각기 제공되는 작용점 및 힘점을 갖고, 상기 힘점을 상기 샤프트 및 상기 작용점에 직선의 방향으로 연결할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 와이어 본딩 장치는, 본더 몸체; 상기 본더 몸체 상에 제공되어 와이어를 풀어주는 와이어 스풀; 상기 본더 몸체 아래에 제공되어 와이어를 기판에 압착하는 캐필러리; 및 상기 캐필러리와 상기 와이어 스풀 사이에 배치되어 상기 와이어를 고정하는 와이어 클램프를 포함한다. 여기서, 상기 와이어 클램프는: 고정 레버; 상기 고정 레버와 평행하고, 상부 받침대를 갖는 구동 레버; 상기 구동 레버의 중심을 관통하여 상기 고정 레버에 연결되는 샤프트; 상기 구동 레버 내에 제공되고, 상기 샤프트의 외주면 상에 제공되어 상기 구동 레버를 상기 고정 레버에 압착하는 스프링; 및 상기 상부 받침대의 내벽 상에 돌출되어 상기 고정 레버로부터 상기 상부 받침대를 분리시키는 상부 피봇을 포함할 수 있다. 상기 구동 레버는 상기 샤프트의 양측들에 각기 제공되는 작용점 및 힘점을 갖고, 상기 힘점을 상기 샤프트 및 상기 작용점에 직선의 방향으로 연결할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 와이어 클램프는 고정 레버; 상기 고정 레버와 평행하고, 상부 받침대와 상기 상부 받침대 아래의 하부 받침대를 갖는 구동 레버; 상기 구동 레버의 중심을 관통하여 상기 고정 레버에 연결되는 샤프트; 상기 구동 레버 내에 제공되고, 상기 샤프트의 외주면 상에 제공되어 상기 구동 레버를 상기 고정 레버에 압착하는 스프링; 상기 상부 받침대의 내벽 상에 돌출되어 상기 고정 레버로부터 상기 상부 받침대를 분리시키는 상부 피봇; 및 상기 하부 받침대의 내벽 상에 돌출되어 상기 고정 레버로부터 상기 하부 받침대를 분리시키는 하부 피봇을 포함한다. 여기서, 상기 구동 레버는 상기 상부 피봇 및 상기 하부 피봇 사이에 배치되고, 마름모의 모양을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 와이어 클램프는 힘점을 작용점에 직선의 방향으로 연결하는 구동 레버를 이용하여 상기 구동 레버의 틀어짐에 따른 피봇들의 편마모 불량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 와이어 본딩 장치의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 2 내지 도 5도 1의 와이어 클램프를 보여주는 정면도, 평면도 측면도, 및 분해 사시도이다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 와이어 본딩 장치(100)의 일 예를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 개념에 따른 와이어 본딩 장치(100)는 본더 몸체(10), 와이어 스풀(20), 캐필러리(30), 제 1 와이어 장력부(40), 와이어 가이드(50), 제 2 와이어 장력부(60), 및 와이어 클램프(70)를 포함할 수 있다.
본더 몸체(10)는 와이어 스풀(20), 캐필러리(30), 제 1 와이어 장력부(40), 와이어 가이드(50), 제 2 와이어 장력부(60), 및 와이어 클램프(70)를 지지할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 본더 몸체(10)는 캐필러리(30), 제 1 와이어 장력부(40), 와이어 가이드(50), 제 2 와이어 장력부(60), 및 와이어 클램프(70)를 이동시키거나 구동시킬 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
와이어 스풀(20)은 본더 몸체(10) 상에 제공될 수 있다. 와이어 스풀(20)은 와이어(22)를 풀어줄 수 있다. 와이어(22)는 금(Au) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 와이어 스풀(20)은 스핀들 또는 보빈을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
캐필러리(30)는 본더 몸체(10)의 하부에 연결될 수 있다. 캐필러리(30)는 본더 몸체(10)의 본더 헤드(미도시)에 탑재되어 수평방향 및 수직방향으로 이동될 수 있다. 와이어(22)는 캐필러리(30) 내에 제공될 수 있다. 본더 헤드가 하강하면, 캐필러리(30)는 와이어(22)를 반도체 칩(미도시) 상에 압착할 수 있다. 캐필러리(30)에 인접하여 토치 전극(32)이 제공될 수 있다. 그 전에, 토치 전극(32)은 와이어(22)를 가열하여 와이어 볼(24)를 형성시킬 수 있다. 와이어 볼(24)은 반도체 칩의 패드 영역에 제공될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 토치 전극(32)은 와이어(22)를 절단할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제 1 와이어 장력부(40)는 와이어 스풀(20)에 인접하는 본더 몸체(10)의 상에 제공될 수 있다. 제 1 와이어 장력부(40)는 와이어(22)를 와이어 스풀(20)로부터 팽팽하게(tension) 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 와이어 장력부(40)는 에어 블룬 홀더 또는 집게(tongs)를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
와이어 가이드(50)는 제 1 와이어 장력부(40) 및 제 2 와이어 장력부(60) 사이에 제공될 수 있다. 와이어 가이드(50)는 제 1 와이어 장력부(40)로부터 와이어(22)를 인출하여 와이어 루프(미도시)를 상기 제 1 와이어 장력부(40) 및 제 2 와이어 장력부(60) 사이에 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 와이어 가이드(50)는 적어도 하나의 풀리(pully)를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제 2 와이어 장력부(60)는 와이어 가이드(50) 와이어 클램프(70) 사이에 제공될 수 있다. 제 2 와이어 장력부(60)는 와이어 클램프(70)에 고정되는 와이어(22)를 팽팽하게(tension)할 수 있다. 또한, 제 2 와이어 장력부(60)는 와이어 루프 형성 시에 와이어(22)의 팽팽하게 할 수 있다. 제 2 와이어 장력부(60)는 에어 블룬 홀더 또는 집게(tongs)를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
와이어 클램프(70)는 제 2 와이어 장력부(60)와 캐필러리(30) 사이에 제공될 수 있다. 와이어 볼(24)이 캐필러리(30) 아래에 형성되면, 와이어 클램프(70)는 와이어(22)를 고정(hold and/or clamp)할 수 있다.
도 2 내지 도 5도 1의 와이어 클램프(70)를 보여준다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 와이어 클램프(70)는 고정 레버(710), 구동 레버(720), 샤프트(730), 스프링(740), 상부 피봇(750) 및 하부 피봇(760)을 포함할 수 있다.
고정 레버(710)는 복수개의 스크류들(714)에 의해 도 1의 본더 몸체(10)의 본더 헤드에 고정될 있다. 복수개의 스크류들(714)의 각각은 스텝진 볼트를 포함할 수 있다. 고정 레버(710)는 평면적 관점에서 L자의 모양을 가질 수 있다. 고정 레버(710)는 제 1 패드(712)를 가질 수 있다. 제 1 패드(712)는 고정 레버(710)의 말단에 연결될 수 있다. 제 1 패드(712)는 사파이어를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
구동 레버(720)는 고정 레버(710)에 이격하여 배치될 수 있다. 구동 레버(720)는 평면적인 관점에서 고정 레버(710)와 평행할 수 있다. 일 예로, 구동 레버(720)는 샤프트(730)의 양측들에 작용점(721)과 힘점(723)을 가질 수 있다.
작용점(721)은 제 1 패드(712)에 인접하여 제공될 수 있다. 제 2 패드(722)는 작용점(721)에 제공될 수 있다. 제 1 패드(712) 및 제 2 패드(722)는 서로 평행할 수 있다. 작용점(721)이 제 1 패드(712)에 접근하면, 제 1 패드(712)와 제 2 패드(722)는 와이어(22)를 고정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 힘점(723)은 샤프트(730) 및 작용점(721)에 대해, 직선(727)의 방향으로 연결될 수 있다. 힘점(723)은 바이모프(80)에 연결될 수 있다. 바이모프(80)는 본더 몸체(10)에 연결될 수 있다. 바이모프(80)는 힘점(723)을 위아래로 이동시킬 수 있다. 바이모프(80) 및 힘점(723)이 상승하면, 제 1 패드(712)와 제 2 패드(722)는 서로 가까워져, 와이어(22)를 고정(clamp)할 수 있다. 바이모프(80) 및 힘점(723)이 하강하면, 제 2 패드(722)는 제 1 패드(712)로부터 멀어어져, 와이어(22)를 풀어줄(release) 수 있다.
일 예에 따르면, 구동 레버(720)는 마름모(725) 모양의 측면을 가질 수 있다. 구동 레버(720)는 마름모(725)의 장축 방향으로 배열될 수 있다. 마름모(725)의 장축은 작용점(721)과 힘점(723) 사이의 직선(727)에 대응될 수 있다. 구동 레버(720)는 상부 받침대(724) 및 하부 받침대(726)를 가질 수 있다. 상부 받침대(724)는 구동 레버(720)의 중심 상에 제공될 수 있다. 상부 받침대(724)는 구동 레버(720) 또는 장축의 직선(727)으로부터 약 80˚ 내지 약 85˚의 사이각(θ)을 가질 수 있다. 즉, 구동 레버(720)는 상부 받침대(724)에 대해 약 80˚ 내지 약 85˚의 사이각(θ)을 가질 수 있다. 예를 들어, 사이각(θ)은 약 82˚일 수 있다. 하부 받침대(726)는 구동 레버(720)의 중심 아래에 제공될 수 있다.
다시 도 2 내지 도 5를 참조하면, 샤프트(730)는 구동 레버(720)의 중심을 관통하여 고정 레버(710)에 연결될 수 있다. 샤프트(730)는 구동 레버(720)의 받침점에 제공될 수 있다.
스프링(740)은 구동 레버(720) 내에 제공될 수 있다. 스프링(740)은 샤프트(730)의 외주면에 감길 수 있다. 스프링(740)은 구동 레버(720)를 고정 레버(710)에 압착할 수 있다. 스프링(740)은 약 628gf/mm2의 탄성 계수를 가질 수 있다.
상부 피봇(750)은 상부 받침대(724)의 내벽에 제공될 수 있다. 상부 피봇(750)은 상부 받침대(724)의 내벽으로부터 돌출될 수 있다. 상부 피봇(750)은 상부 받침대(724)와 고정 레버(710)의 이격 거리를 정의할 수 있다. 또한, 상부 피봇(750)은 고정 레버(710)에 대한 상부 받침대(724) 및 구동 레버(720)의 기울어짐을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상부 피봇(750)은 사파이어를 포함할 수 있다.
하부 피봇(760)은 하부 받침대(726)의 내벽 상에 제공될 수 있다. 하부 피봇(760)은 하부 받침대(726)의 내벽으로부터 돌출될 수 있다. 하부 피봇(760)은 하부 받침대(726) 및 고정 레버(710)의 이격 거리를 정의할 수 있다. 또한, 하부 피봇(760)은 고정 레버(710)에 대한 하부 피봇(760) 및 구동 레버(720)의 기울어짐을 방지할 수 있다. 예를 들어, 하부 피봇(760)은 사파이어를 포함할 수 있다.
한편, 일반적인 구동 레버의 힘점은 수평 방향으로 상부 받침대(724)에 연결될 수 있다. 힘점이 바이모프(80)에 의해 하강하면, 일반적인 구동 레버는 상부 피봇(750)에 하중이 전달됨에 따라 상기 상부 피봇(750)의 편마모 불량을 야기할 수 있었다.
반면, 구동 레버(720)는 힘점(723)을 샤프트(730) 및 작용점(721)에 직선(727)의 방향으로 연결하여 상부 피봇(750)의 편마모 불량을 최소화하거나 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 와이어 클램프(70)는 구동 레버(720)의 틀어짐에 따른 상부 피봇(750)의 손상을 감소시킬 수 있다.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.

Claims (10)

  1. 고정 레버;
    상기 고정 레버와 평행하고, 상부 받침대를 갖는 구동 레버;
    상기 구동 레버의 중심을 관통하여 상기 고정 레버에 연결되는 샤프트;
    상기 구동 레버 내에 제공되고, 상기 샤프트의 외주면 상에 제공되어 상기 구동 레버를 상기 고정 레버에 압착하는 스프링; 및
    상기 상부 받침대의 내벽 상에 돌출되어 상기 고정 레버로부터 상기 상부 받침대를 분리시키는 상부 피봇을 포함하되,
    상기 구동 레버는 상기 샤프트의 양측들에 각기 제공되는 작용점 및 힘점을 갖고, 상기 힘점을 상기 샤프트 및 상기 작용점에 직선의 방향으로 연결하는 와이어 클램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 레버는 마름모의 모양의 측면을 갖는 와이어 클램프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 직선은 상기 마름모의 장축에 대응되는 와이어 클램프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 레버는 상기 상부 받침대에 대해 80˚ 내지 85˚의 사이각을 갖는 와이어 클램프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 사이각은 82˚인 와이어 클램프.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 레버는 상기 샤프트 아래의 하부 받침대를 갖는 와이어 클램프.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부 받침대의 내벽 상에 돌출되어 상기 고정 레버로부터 상기 하부 받침대를 분리시키는 하부 피봇을 더 포함하는 와이어 클램프.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 레버는 상기 상부 피봇과 상기 하부 피봇 사이에 제공되는 와이어 클램프.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 레버는 그의 말단에 제공되는 제 1 패드를 갖고,
    상기 구동 레버는 상기 작용점에 제공되어 상기 제 1 패드에 밀착되는 제 2 패드를 갖는 와이어 클램프.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링은 628gf/mm2의 탄성 계수를 갖는 와이어 클램프.
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