KR20230174024A - Wire bonding apparatus and method for wire bondinof semiconducor package using the same - Google Patents
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Abstract
와이어 본딩 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법에서, 반도체 패키지 와이어 본딩 방법은, 패키지 기판 상의 반도체 칩의 본딩 패드에 와이어 클램프 및 캐필러리를 통과하여 공급되는 와이어의 선단을 본딩시키고, 와이어 클램프가 와이어를 고정한 상태에서, 본딩 패드에 대응하는 패키지 기판의 접속 패드로 캐필러리를 이동시키고, 와이어를 접속 패드에 본딩시켜 본딩 패드와 접속 패드를 연결하는 와이어를 형성하고, 와이어 클램프가 와이어의 고정을 해제하고, 엔코더가 접속 패드를 기준으로 캐필러리의 높이를 측정하고, 그리고 측정된 캐필러리의 높이와 기 설정된 기준 캐필러리의 높이를 비교하여 접속 패드에서 와이어가 본딩된 부분의 오염도를 검출하는 것을 포함한다.In the wire bonding device and the wire bonding method of the semiconductor package using the same, the semiconductor package wire bonding method bonds the tip of the wire supplied through the wire clamp and the capillary to the bonding pad of the semiconductor chip on the package substrate, and the wire clamp With the false wire fixed, the capillary is moved to the connection pad of the package substrate corresponding to the bonding pad, the wire is bonded to the connection pad to form a wire connecting the bonding pad and the connection pad, and the wire clamp is attached to the wire. Release the fixation, and the encoder measures the height of the capillary based on the connection pad, and compares the measured height of the capillary with the height of the preset reference capillary to detect the degree of contamination of the portion where the wire is bonded to the connection pad. It includes doing.
Description
본 발명은 와이어 클램프를 포함하는 와이어 본딩 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wire bonding device including a wire clamp and a wire bonding method for a semiconductor package using the same.
반도체 패키지는 여러 단계의 공정들을 통해 제조된다. 예를 들어, 반도체 패키지는, 와이어 본딩(wire bonding) 공정, 소잉(sawing) 공정, 다이 본딩(die bonding) 공정, 몰딩(molding) 공정 및 마킹(marking) 공정 등을 통해 제조된다.Semiconductor packages are manufactured through several steps. For example, semiconductor packages are manufactured through a wire bonding process, a sawing process, a die bonding process, a molding process, and a marking process.
여기서, 와이어 본딩 공정은 반도체 칩(chip)의 패드(pad)와 리드 프레임(lead frame)의 리드(lead)를 와이어로 연결하거나, 반도체 칩들 각각의 패드를 와이어로 연결하는 공정이다.Here, the wire bonding process is a process of connecting the pads of a semiconductor chip and the leads of a lead frame with a wire, or connecting the pads of each semiconductor chip with a wire.
와이어의 재료는 도전성이 좋은 금(Au) 등이 사용되고, 와이어 본딩 장치는 캐필러리와 와이어 클램프를 포함한다. 여기서, 캐필러리는 반도체 칩의 패드와 리드 프레임의 리드 사이를 왕복하여 와이어를 안내할 수 있다. 이를 통해 와이어는 반도체 칩의 패드와 리드 프레임의 리드를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 와이어 클램프는 와이어를 클램핑하거나 클램핑을 해제하여 캐필러리로의 와이어의 공급을 단속할 수 있다.The wire material used is gold (Au), which has good conductivity, and the wire bonding device includes a capillary and a wire clamp. Here, the capillary may guide the wire by reciprocating between the pad of the semiconductor chip and the lead of the lead frame. Through this, the wire can electrically connect the pad of the semiconductor chip and the leads of the lead frame. The wire clamp can clamp or unclamp the wire to regulate the supply of the wire to the capillary.
그런데 와이어의 불량으로 인해 와이어 단선이 발생되면, 와이어 클램프가 단선된 와이어를 클램핑하게 된다. 이 때, 와이어 클램프가 단선된 와이어를 신속하게 클램핑하지 못할 경우, 단선된 와이어는 캐필러리 외부로 이탈될 수 있다.However, if a wire break occurs due to a defective wire, the wire clamp clamps the broken wire. At this time, if the wire clamp does not quickly clamp the broken wire, the broken wire may escape outside the capillary.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 반도체 칩의 본딩 패드에서 와이어가 본딩된 부분의 오염도를 측정하고, 오염이 감지된 경우 와이어 클램프가 와이어를 클램핑함으로써, 오염에 의해 본딩된 와이어가 끊어져 캐필러리 외부로 이탈되는 것을 방지할 수 있는 와이어 본딩 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to measure the degree of contamination of the portion where the wire is bonded in the bonding pad of the semiconductor chip, and when contamination is detected, the wire clamp clamps the wire, thereby breaking the bonded wire due to contamination and causing capillary damage. The aim is to provide a wire bonding device that can prevent the wire from being released to the outside.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 와이어 본딩 장치를 이용한 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for wire bonding a semiconductor package using the wire bonding device.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 본딩 장치의 일 면(aspect)은, 와이어를 안내하는 캐필러리, 상기 와이어를 고정하거나 고정 해제하여 상기 와이어의 공급을 제어하는 와이어 클램프, 상기 와이어가 패키지 기판 상의 반도체 칩의 본딩 패드에 본딩되도록 상기 캐필러리를 이동시키며, 상기 와이어의 일 측이 상기 본딩 패드에 본딩되면 상기 와이어의 타 측이 상기 패키지 기판의 접속 패드에 본딩되도록 상기 캐필러리를 이송시키는 캐필러리 이송부, 상기 캐필러리 이송부를 구동시키는 구동모터, 상기 구동모터의 회전각을 측정하도록 상기 구동모터에 연결되어, 상기 와이어의 타 측이 상기 접속 패드에 본딩될 때, 상기 접속 패드를 기준으로 상기 캐필러리의 높이를 측정하는 엔코더, 및 상기 측정된 캐필러리의 높이와 기 설정된 기준 캐필러리 높이를 비교하여, 상기 접속 패드에서 상기 와이어의 타 측이 본딩된 부분의 오염도를 검출하는 검출모듈을 포함한다.One aspect of the bonding device according to the technical idea of the present invention for solving the above problem is a capillary that guides the wire, a wire clamp that controls the supply of the wire by fixing or unfixing the wire, The capillary is moved so that the wire is bonded to the bonding pad of the semiconductor chip on the package substrate, and when one side of the wire is bonded to the bonding pad, the capillary is moved so that the other side of the wire is bonded to the connection pad of the package substrate. A capillary transfer unit that transfers the filler, a drive motor that drives the capillary transfer unit, and a connection to the drive motor to measure the rotation angle of the drive motor, when the other side of the wire is bonded to the connection pad. , an encoder that measures the height of the capillary based on the connection pad, and a portion where the other side of the wire is bonded to the connection pad by comparing the measured height of the capillary with a preset reference capillary height. Includes a detection module that detects the level of contamination.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 상기 와이어 본딩 방법의 일 면은, 패키지 기판 상의 반도체 칩의 본딩 패드에 와이어 클램프 및 캐필러리를 통과하여 공급되는 와이어의 선단을 본딩시키고, 상기 와이어 클램프가 상기 와이어를 고정한 상태에서, 상기 본딩 패드에 대응하는 상기 패키지 기판의 접속 패드로 상기 캐필러리를 이동시키고, 상기 와이어를 상기 접속 패드에 본딩시켜 상기 본딩 패드와 상기 접속 패드를 연결하는 본딩 와이어를 형성하고, 상기 와이어 클램프가 상기 와이어의 고정을 해제하고, 엔코더가 상기 접속 패드를 기준으로 상기 캐필러리의 높이를 측정하고, 상기 측정된 캐필러리의 높이와 기 설정된 기준 캐필러리의 높이를 비교하여 상기 접속 패드에서 상기 와이어가 본딩된 부분의 오염도를 검출하는 것을 포함한다.One aspect of the wire bonding method according to the technical idea of the present invention for solving the other problems is bonding the tip of a wire supplied through a wire clamp and a capillary to a bonding pad of a semiconductor chip on a package substrate, With the wire clamp fixing the wire, the capillary is moved to the connection pad of the package substrate corresponding to the bonding pad, and the wire is bonded to the connection pad to connect the bonding pad and the connection pad. forming a bonding wire, the wire clamp releases the fixation of the wire, the encoder measures the height of the capillary based on the connection pad, and the measured height of the capillary and the difference between the preset reference capillary It includes detecting the degree of contamination of the portion where the wire is bonded in the connection pad by comparing the height.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예에 따른 와이어 본딩 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법으로 제조된 와이어를 포함하는 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 3의 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법을 구체적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5 내지 도 16은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 공정 순서를 나타내는 공정도들이다.1 is a schematic diagram showing a wire bonding device according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor package including a wire manufactured by a wire bonding method for a semiconductor package according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing a wire bonding method for a semiconductor package according to an embodiment of the technical idea of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart specifically illustrating the wire bonding method of the semiconductor package of FIG. 3.
5 to 16 are process diagrams showing the process sequence of a semiconductor package according to an embodiment of the technical idea of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments according to the technical idea of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예에 따른 와이어 본딩 장치를 나타내는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a wire bonding device according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
도 1을 참조하면, 와이어 본딩 장치(1)는, 캐필러리(capillary , CA), 트랜스듀서(미도시), 와이어 클램프(WC), 캐필러리 이송부(2), 구동모터(4), 엔코더(EN), 검출모듈(6), 및 제어모듈(8)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the
캐필러리(CA)에는 본딩 공정을 위한 와이어(10P, 도 5 참조)가 장착될 수 있다. 캐필러리(CA)는 와이어(10P)를 지지하고, 그 하측에 와이어(10P)가 배출되는 선단 개구부가 마련될 수 있다.The capillary (CA) may be equipped with a wire (10P, see FIG. 5) for a bonding process. The capillary CA supports the
트랜스듀서는 와이어(10P)가 가소변형하도록 초음파 진동을 발생시킬 수 있다. 트랜스듀서는 캐필러리(CA)로 초음파를 인가할 수 있다.The transducer may generate ultrasonic vibration so that the
캐필러리 이송부(2)는 와이어(10P)가 부착될 반도체 패키지의 본딩패드(115) 상으로 캐필러리(CA) 및 와이어 클램프(WC)를 이동시킬 수 있다. The
와이어 클램프(WC)는 와이어(10P)가 캐피러리(CA)에 적절히 삽입될 수 있도록 와이어(1OP)를 지지 및 가이드할 수 있다. 와이어 클램프(WC)는 와이어에 텐션(Tension)을 인가할 수 있다. 예를 들어, 와이어 클램프(WC)는 압전소자에 의해서 와이어를 고정 또는 홀드하는 클로즈 동작과, 와이어를 고정해제 또는 릴리즈하는 오픈 동작 동작을 수행할 수 있다. The wire clamp (WC) may support and guide the wire (1OP) so that the wire (10P) can be properly inserted into the capillary (CA). The wire clamp (WC) can apply tension to the wire. For example, the wire clamp (WC) can perform a close operation to fix or hold a wire and an open operation to unfix or release a wire by means of a piezoelectric element.
구동모터(4)는 캐필러리 이송부(2)를 구동시킬 수 있다. 캐필러리 이송부(2)는 구동모터(4)에 의해 캐필러리(CA)가 반도체 칩(110)의 본딩 패드(115)의 본딩면에 가까워지거나 멀어지도록 캐필러리(CA)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.The
엔코더(EN)는, 와이어 본딩이 시작되면 캐필러리(CA)의 높이를 실시간으로 측정할 수 있다. The encoder (EN) can measure the height of the capillary (CA) in real time when wire bonding begins.
후술하겠으나 도 8에 도시한 바와 같이, 캐필러리(CA)는 와이어(10P)를 지지한 상태에서, 본딩 패드(115)의 본딩면으로 하강하여 본딩패드(115)와 접촉함으로써 와이어가 본딩 패드(115)의 본딩면에 접합되도록 할 수 있다. As will be described later, as shown in FIG. 8, while supporting the
캐필러리(CA)는 와이어(10P)가 본딩패드(115)의 본딩면에 본딩되면 캐필러리(CA)를 상승할 수 있다.The capillary (CA) can rise when the wire (10P) is bonded to the bonding surface of the bonding pad (115).
엔코더(EN)는 구동모터(4)의 회전각을 측정하도록 구동모터(4)에 연결될 수 있다. 엔코더(EN)는 회전각 위치와 직성변위를 측정하는 디지털식 위치 센서로서, 캐필러리(CA)의 높이를 측정할 수 있다. 즉, 패키지 기판(210)이 X축 방향을 따라 배치될 때 엔코더(EN)는 Z축 방향으로 캐필러리(CA)의 높이를 측정할 수 있다.The encoder (EN) may be connected to the drive motor (4) to measure the rotation angle of the drive motor (4). The encoder (EN) is a digital position sensor that measures rotation angle position and linear displacement, and can measure the height of the capillary (CA). That is, when the
도 8을 참조하면, 와이어의 본딩 공정 시, 와이어(10P)는 일 측이 패키지 기판(210) 상의 반도체 칩(110)의 본딩 패드(115)에 본딩된 후, 타 측이 패키지 기판(210) 상의 접속 패드(215)에 본딩될 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이 캐필러리(CA)가 와이어(10P)를 지지한 상태에서 이동함으로써 와이어의 일 측 및 타 측을 각각 본딩 패드(115) 및 접속 패드(215)에 각각 본딩시킬 수 있다. 엔코더(EN)는 와이어(10P)의 타 측이 접속 패드(215) 상에 본딩될 때 접속 패드(215)를 기준으로 캐필러리(CA)의 높이를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 8, during the wire bonding process, one side of the
접속 패드(215) 상에 오염물질이 형성된 경우 캐필러리(CA)의 높이는, 접속 패드(215) 상에 오염물질이 형성되지 않은 경우 보다 더 크게 형성될 수 있다. 와이어 본딩 장치는 접속 패드(215) 상에 오염물질이 형성되지 않은 경우에서의 캐필러리(CA)의 높이를 기준 캐필러리 높이로 기 설정할 수 있다.When contaminants are formed on the
검출모듈(6)은 와이어(10P)의 타 측이 접속 패드(215) 상에 본딩될 때 엔코더(EN)에서 측정된 캐필러리(CA)의 높이와 설정된 기준 캐필러리 높이와 비교하여, 접속 패드(215)에서 와이어의 타 측이 본딩된 부분의 오염도를 검출할 수 있다.The
즉, 엔코더(EN)에서 측정된 캐필러리(CA)의 높이가 기준 캐필러리 높이 보다 큰 경우 접속 패드(215)가 오염된 것으로 판단하고, 엔코더(EN)에서 측정된 캐필러리(CA)의 높이가 기준 캐필러리 높이와 동일한 경우 접속 패드(215)가 오염되지 않은 것으로 판단할 수 있다.That is, if the height of the capillary (CA) measured at the encoder (EN) is greater than the reference capillary height, the
검출모듈(6)은 측정된 캐필러리(CA)의 높이가 기준 캐필러리 높이 보다 큰 경우 와이어 단선 예측 신호를 생성할 수 있다. 나아가, 측정된 캐필러리(CA)의 높이가 기준 캐필러리 높의 차이가 설정된 값 보다 큰 경우, 와이어 단선 예측 신호를 생성할 수 있다.The
제어모듈(8)은 검출모듈(6)과 전기적으로 연결되며, 와이어 단선 예측 신호에 따라 와이어 클램프(WC)가 와이어(1OP)를 고정하도록 와이어 클램프(WC)를 제어할 수 있다. The
이하에서는 앞서 설명한 도 1의 와이어 본딩 장치를 이용한 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법으로 제조된 반도체 패키지에 대하여 설명한다.Hereinafter, a semiconductor package manufactured by the wire bonding method of a semiconductor package using the wire bonding device of FIG. 1 described above will be described.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법으로 제조된 와이어를 포함하는 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor package including a wire manufactured by a wire bonding method for a semiconductor package according to an embodiment according to the technical idea of the present invention.
도 2를 참조하면, 반도체 패키지(100)는 반도체 칩(110), 패키지 기판(210), 몰딩 부재(310), 및 본 발명의 기술적 사상에 따른 와이어 본딩 방법으로 형성된 본딩 와이어(10)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
반도체 패키지(100)는 패키지 기판(210) 상에 수직 방향으로 실장된 반도체 칩(110)을 포함할 수 있다. 반도체 칩(110)은 본딩 와이어(10)를 통하여 패키지 기판(210)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하나의 반도체 칩(110)이 실장된 반도체 패키지(100)를 예시적으로 도시하였지만, 반도체 패키지(100) 내에 실장되는 반도체 칩의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. The
예를 들어, 반도체 패키지(100) 내에 복수의 반도체 칩(110)이 실장될 수도 있다. 또한, 반도체 칩(110)은 메모리 칩 및/또는 로직 칩일 수 있다. 예를 들어, 반도체 칩(110)이 복수로 실장되는 경우, 반도체 칩(110)은 모두 동일한 종류의 메모리 칩일 수 있고, 또는 반도체 칩(110) 중 일부는 메모리 칩이고 다른 일부는 로직 칩일 수 있다. 메모리 칩은 휘발성 또는 비휘발성 메모리 칩일 수 있다. For example, a plurality of
휘발성 메모리 칩은 예를 들어, DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static RAM), TRAM(thyristor RAM) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Volatile memory chips may be implemented as, for example, dynamic random access memory (DRAM), static RAM (SRAM), or thyristor RAM (TRAM), but are not limited thereto.
또한, 비휘발성 메모리 칩은 예를 들어, 플래시(flash) 메모리, MRAM(magnetic RAM), STT-MRAM(spin-transfer torque MRAM), FRAM(ferroelectric RAM), PRAM(phase change RAM), RRAM(resistive RAM) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, non-volatile memory chips include, for example, flash memory, magnetic RAM (MRAM), spin-transfer torque MRAM (STT-MRAM), ferroelectric RAM (FRAM), phase change RAM (PRAM), and resistive RAM (RRAM). RAM), etc., but is not limited to this.
로직 칩은 예를 들어, 마이크로 프로세서, 그래픽 프로세서, 신호 프로세서, 네트워크 프로세서, 칩셋, 오 디오 코덱, 비디오 코덱, 애플리케이션 프로세서, 시스템 온 칩(System on Chip) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.A logic chip may be implemented as, for example, a microprocessor, graphics processor, signal processor, network processor, chipset, audio codec, video codec, application processor, system on chip, etc., but is not limited to these. no.
반도체 칩(110)은 반도체 기판(113) 및 본딩 패드(115)를 포함할 수 있다. 반도체 기판(113)은 서로 마주보는 상면 및 하면을 가질 수 있다. 반도체 기판(113)은 반도체 소자(미도시)를 포함할 수 있다. The
본딩 패드(115)는 반도체 소자 상에 형성될 수 있다. 본딩 패드(115)를 구성하는 물질은, 알루미늄 (Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 백금(Pt), 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
반도체 기판(113)은 예를 들어, 실리콘(silicon)을 포함할 수 있다. 또는 반도체 기판(113)은 저마늄(germanium)과 같은 반도체 원소, 또는 SiC(silicon carbide), GaAs(gallium arsenide), InAs(indium arsenide), InP(indium phosphide) 등과 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 또는, 반도체 기판(113) 은 SOI(silicon on insulator) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(113)은 BOX 층(buried oxide layer)을 포함할 수 있다. 반도체 기판(113)은 도전 영역, 예를 들어, 불순물이 도핑된 웰(well) 또는 불순물이 도핑된 구조물을 포함할 수 있다. 반도체 기판(113)은 STI(shallow trench isolation) 구조와 같은 다양한 소자 분리 구조를 가질 수 있다. The
반도체 기판(113)에는 반도체 소자 및 반도체 기판(113) 내의 다른 구조물들을 외부 충격이나 습기로부터 보호하기 위한 패시베이션층(미도시)이 형성될 수 있다. 패시베이션층은 본딩 패드(115)의 상면의 적어도 일부를 노출시킬 수 있다. A passivation layer (not shown) may be formed on the
패키지 기판(210)의 상면과 상기 반도체 칩(110)의 하면 사이에 접착 필름(AF)이 배치되어 반도체 칩 (110)을 패키지 기판(210) 상에 부착시킬 수 있다. 접착 필름(AF)은 예를 들어, 다이 어태치 필름(Die Attach Film, DAF)일 수 있다. 다이 어태치 필름은 무기질 접착제 및 고분자 접착제로 구분될 수 있고, 이 두 가지 성분을 혼합시켜 만든 하이브리드 형도 있다.An adhesive film (AF) is disposed between the upper surface of the
패키지 기판(210)은 지지 기판 및 실장 기판으로서, 몸체부(213) 및 보호층을 포함할 수 있다. 패키지 기판(210)은 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB), 웨이퍼 기판, 세라믹 기판, 유리 기판, 및 인터포저(interposer) 등을 기반으로 형성될 수 있다. 패키지 기판(210)은 인쇄 회로 기판일 수 있다. 물론, 상기 패키지 기판(210)이 인쇄 회로 기판에 한정되는 것은 아니다. The
패키지 기판(210)에는 내부 배선(미도시)이 형성될 수 있고, 내부 배선은 패키지 기판(210) 상 면의 접속 패드(215)에 연결되는 본딩 와이어(10)를 통하여 반도체 칩(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. Internal wiring (not shown) may be formed on the
패키지 기판(210)이 인쇄 회로 기판인 경우, 몸체부(213)는 통상적으로, 열경화성 수지 등의 고분자 물질, FR-4(Flame Retardant 4), BT(Bismaleimide Triazine), ABF(Ajinomoto Build up Film) 등의 에폭시계 수지, 또는 페놀 수지 등을 일정 두께로 압축하여 박형으로 형성하고, 양면에 동박(copper foil)을 입힌 후, 패터닝을 통해 전기 신호의 전달 경로인 내부 배선을 형성함으로써 구현될 수 있다.When the
한편, 인쇄 회로 기판은 한쪽 면에만 내부 배선을 형성한 단면 PCB(single layer PCB) 및 양쪽 면에 내부 배선을 형성한 양면 PCB(double layer PCB)로 구별될 수 있다. 또한, 프레프레그(prepreg)라는 절연체를 이용하여 동박의 층수를 3층 이상으로 형성할 수 있고, 형성된 동박의 층수에 따라 3개 이상의 내부 배선을 형성함으로써, 다층 구조의 PCB가 구현될 수도 있다. 물론, 패키지 기판(210)이 앞서 설명한 인쇄 회로 기 판의 구조나 재질에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, a printed circuit board can be divided into a single-layer PCB (single layer PCB) with internal wiring formed on only one side, and a double-layer PCB (double layer PCB) with internal wiring formed on both sides. In addition, three or more layers of copper foil can be formed using an insulator called prepreg, and a PCB with a multi-layer structure can be implemented by forming three or more internal wirings depending on the number of layers of copper foil formed. . Of course, the
몰딩 부재(310)는 반도체 칩(110)과 본딩 와이어(10)를 둘러싸도록 패키지 기판(210) 상에 형성될 수 있다. 몰딩 부재(310)는 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound)로 형성될 수 있다. The
이와 달리, 몰딩 부재(310)는 에폭시 몰딩 컴파운드에 한정되지 않고 다양한 물질, 예를 들어, 에폭시 계 열 물질, 열경화성 물질, 열가소성 물질, UV 처리 물질 등으로 형성될 수 있다. 열경화성 물질의 경우, 페놀형, 산무수물형, 아민형의 경화제와 아크릴폴리머의 첨가제를 포함할 수 있다. In contrast, the
몰딩 부재(310)는 주입 공정에 의하여 적절한 양의 몰딩 물질이 패키지 기판(210) 상에 주입되고, 경화 공정을 통해 반도체 패키지(100)의 외형을 형성한다. 필요에 따라 프레스와 같은 가압 공정에서 몰딩 물질에 압력을 가하여 반도체 패키지(100)의 외형을 형성한다. 여기서, 몰딩 물질 주입과 가압 사이의 지연 시간, 주입되는 몰딩 물질의 양, 및 가압 온도/압력 등의 공정 조건은 몰딩 물질의 점도와 같은 물리적 성질을 고려하여 설정할 수 있다. 몰딩 부재(310)의 측면 및 상면이 직각 형태를 가질 수 있다. The
도시하지는 않았지만, 몰딩 부재(310)의 측면 및/또는 상면에 반도체 칩(110)의 정보를 포함하는 마킹 패턴, 예를 들어, 바코드, QR코드, 숫자, 문자, 기호 등이 형성될 수 있다.Although not shown, a marking pattern including information on the
몰딩 부재(310)는 반도체 칩(110) 및 본딩 와이어(10)를 오염 및 충격 등과 같은 외부 영향으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하기 위하여, 몰딩 부재(310)의 두께는 적어도 반도체 칩(110) 및 본딩 와이어(10)를 모두 둘러쌀 수 있도록 형성될 수 있다. 몰딩 부재(310)는 패키지 기판(210)을 모두 덮으므로, 몰딩 부재(310)의 폭은 반도체 패키지(100)의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다. The
본 발명의 기술적 사상에 따른 와이어 본딩 방법으로 형성된 본딩 와이어(10)는, 본딩 패드(115) 및 접속 패드(215)를 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다. 본딩 와이어(10)를 통하여 반도체 칩(110)의 동작을 위한 제어 신호, 전원 신호, 및 접지 신호 중 적 어도 하나를 외부로부터 제공받을 수 있다. 또한, 본딩 와이어(10)를 통하여 반도체 칩(110)에 저장될 데이터 신호를 외부로부터 제공받거나, 반도체 칩(110)에 저장된 데이터를 외부로 제공할 수 있다. The
본딩 와이어(10)가 반도체 칩(110)의 일면에만 배치된 모습을 예시적으로 도시하지만, 본딩 와이어(10)의 배치가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체 칩(110)의 2면 이상에 본딩 와이어(10)가 배치될 수 있다. 본딩 와이어(10)를 구성하는 물질은, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Although the
본딩 와이어(10)는 열 압착(thermo compression) 접속 및 초음파(ultra-sonic) 접속 중 어느 하나의 방법에 의해 연결될 수 있으며, 열 압착 접속 및 초음파 접속 방법을 혼합한 열 음 파(thermo sonic) 접속 방법에 의해 연결될 수도 있다. The
본딩 와이어(10)는 볼 부분(11), 넥(neck) 부분(13), 와이어 부분(15), 및 스티치 부분(17)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 볼 부분(11)은 본딩 패드(115)의 상면에 직접 접촉하도록 위치할 수 있다. 넥 부분(13)은 볼 부분(11)의 상면에 위치할 수 있다. 스티치 부분(17)은 접속 패드(215)의 상면에 직접 접촉하도록 위치할 수 있다. 와이어 부분(15)은 넥 부분(13)과 스티치 부분(17)의 사이를 연결할 수 있다. 즉, 본딩 패드(115)와 본딩 와이어(10)는 볼 본딩 방식으로 접합하고, 접속 패드(215)와 본딩 와이어(10)는 스티치 본딩 방식으로 접합하도록 형성될 수 있다.
최근 전자 장치에서 요구하는 반도체 칩(110)의 집적도가 점차 높아짐에 따라, 반도체 패키지(100)에 포함되는 본딩 와이어(10)의 개수는 더욱 많아지고 있다. 따라서, 본딩 와이어(10)를 형성하기 위한 본딩 설비의 빠른 작업 속도가 요구되는 실정이다. As the degree of integration of the
이에 따라, 후술하는 본 발명의 기술적 사상에 따른 와이어 본딩 방법은, 접속 패드(215)에서 와이어(10P)가 본딩된 부분의 오염에 따른, 본딩 설비의 일시 정지를 해결하여 본딩 설비의 가동률을 높임으로써, 궁극적으로 반도체 패키지(100)의 제조 효율을 높이고 생산성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the wire bonding method according to the technical idea of the present invention, which will be described later, improves the operation rate of the bonding facility by solving the temporary stoppage of the bonding facility due to contamination of the portion where the
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법을 나타내는 흐름도이다. Figure 3 is a flowchart showing a wire bonding method for a semiconductor package according to an embodiment of the technical idea of the present invention.
본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법은 다음과 같은 공정 순서를 포함할 수 있다. 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.The wire bonding method of a semiconductor package according to the technical idea of the present invention may include the following process sequence. In cases where an embodiment can be implemented differently, a specific process sequence may be performed differently from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially at the same time, or may be performed in an order opposite to the order in which they are described.
도 3을 참조하면, 본딩 패드에 제1 본딩을 형성하는 제1 단계(S110), 와이어 루프를 형성하는 제2 단계(S120), 접속 패드에 제2 본딩을 형성하는 제3 단계(S140), 접속 패드(215)에서 와이어가 본딩된 부분의 오염도를 검출하는 제4 단계(S450), 와이어(10P)의 선단에 프리에어볼을 형성하는 제5 단계(S560), 와이어(10P)의 이탈을 방지하는 제6 단계(S160)를 포함하는 와이어 본딩 방법(S10)을 나타낸다.Referring to FIG. 3, a first step of forming a first bond on a bonding pad (S110), a second step of forming a wire loop (S120), a third step of forming a second bond on a connection pad (S140), The fourth step (S450) of detecting the degree of contamination of the portion where the wire is bonded in the
본 발명의 기술적 사상에 따른 와이어 본딩 방법(S10)에서는, 와이어의 오염도를 검출하는 제4 단계(S140)의 검출 결과에 따라, 접속 패드(215)에서 와이어가 본딩된 부분이 오염되지 않은 것으로 판정되는 경우(즉, 불량이 발생하지 않은 경우), 와이어(10P)의 선단에 프리에어볼을 형성하는 제5 단계(S150)로 진행되어 와이어 형성 공정의 1 사이클이 정상적으로 종료된다.In the wire bonding method (S10) according to the technical idea of the present invention, according to the detection result of the fourth step (S140) of detecting the degree of contamination of the wire, it is determined that the portion where the wire is bonded in the
만약, 접속 패드(215)에서 와이어(10P)가 본딩된 부분이 오염된 것으로 판정되는 경우(즉, 불량이 발생한 경우), 와이어(10P)의 이탈을 방지하는 제6 단계(S160)로 진행되고, 이어서 와이어의 선단에 프리에어볼을 형성하는 제5 단계(S150)로 진행되어, 와이어 형성 공정의 1 사이클이 정상적으로 종료된다.If the portion where the
즉, 본 발명의 기술적 사상에 따른 와이어 본딩 방법(S10)은, 접속 패드(215)에서 와이어(10P)가 본딩된 부분의 오염에 따른, 본딩 설비의 일시 정지를 해결하기 위해, 와이어의 오염 여부를 검출할 수 있도록 각 단계를 설계함으로써, 반도체 패키지의 제조 효율을 높이고 생산성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.That is, the wire bonding method (S10) according to the technical idea of the present invention is to determine whether the wire is contaminated in order to solve the temporary stoppage of the bonding facility due to contamination of the portion where the
도 4는 도 3의 반도체 패키지의 와이어 본딩 방법을 구체적으로 나타내는 흐름도이고, 도 5 내지 도 18은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 공정 순서를 나타내는 공정도들이다.FIG. 4 is a flowchart specifically showing the wire bonding method of the semiconductor package of FIG. 3, and FIGS. 5 to 18 are process charts showing the process sequence of the semiconductor package according to an embodiment of the technical idea of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 와이어 본딩 방법(S20)은, 접속 패드에서 캐필러리가 상승하기 전, 접속 패드에서 와이어가 본딩된 부분의 오염 여부를 검출할 수 있는 단계를 구체적으로 설명하고 있다. 만약, 접속 패드에서 와이어가 본딩된 부분이 오염된 경우(즉, 불량이 발생한 경우), 와이어 클램프를 닫힘 상태로 변경하여 와이어가 캐필러리에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 4, the wire bonding method (S20) according to the technical idea of the present invention specifically includes a step of detecting contamination of the portion where the wire is bonded to the connection pad before the capillary rises from the connection pad. It is explained as: If the part of the connection pad where the wire is bonded is contaminated (i.e., a defect occurs), the wire clamp can be changed to a closed state to prevent the wire from leaving the capillary.
따라서, 와이어 본딩 방법(S20)으로 와이어의 형성 공정을 진행하면, 공정 과정에서 불량이 발생하더라도 본딩 설비의 일시 정지 없이 연속 공정이 가능하므로, 본딩 설비의 가동률을 획기적으로 높일 수 있다. 이에 따라, 반도체 패키지의 제조 효율을 높이고, 생산성 및 경제성을 향상시킬 수 있다. Therefore, if the wire forming process is performed using the wire bonding method (S20), continuous processing is possible without temporary stoppage of the bonding equipment even if a defect occurs during the process, thereby dramatically increasing the operation rate of the bonding equipment. Accordingly, the manufacturing efficiency of semiconductor packages can be increased, and productivity and economic efficiency can be improved.
도 5를 참조하면, 반도체 칩(110)은 본딩 패드(115)를 포함할 수 있고, 패키지 기판(210)은 접속 패드(215)를 포함할 수 있다. 반도체 칩(110)은 패키지 기판(210) 상에 접속 패드(215)가 가려지지 않도록 실장될 수 있다. 패키지 기판 (210)의 상면과 반도체 칩(110)의 하면 사이에 접착 필름(AF)이 개재되어, 반도체 칩(110)을 상기 패키지 기판(210) 상에 부착시킬 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
캐필러리(CA)가 본딩 패드(115)의 상부에 일정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 캐필러리(CA)의 중심 홀로부터 와이어(10P)의 일부가 돌출될 수 있다.The capillary CA may be disposed on the top of the
와이어(10P)를 구성하는 물질 은, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 캐필러리(CA)의 중심 홀로부터 돌출된 와이어(10P)에 전기 스파크가 제공되어, 와이어(10P)의 하단이 용융될 수 있다. 이에 따라, 캐필러리(CA)의 중심 홀에서, 상기 와이어(10P)의 하단에 프리에어볼(Free Air Ball)(10F)이 형성될 수 있다.The material constituting the
전기 스파크 대신 초음파 에너지 또는 열 에너지가 상기 와이어(10P)의 하단에 제공될 수 있다. 와이어(10P)는 와이어 클램프(WC)의 닫힘 동작에 의해, 캐필러리(CA)의 내부에서 이동이 제한될 수 있다. Instead of electric sparks, ultrasonic energy or thermal energy may be provided to the bottom of the
도 4 및 도 6을 참조하면, 캐필러리(CA)가 본딩 패드(115)를 향해 이동하여, 프리에어볼(10F, 도 5 참조)이 본딩 패드 (115)에 접촉할 수 있다. 이에 따라 패키지 기판(210) 상의 반도체 칩(110)의 본딩 패드(115)에 와이어 클램프(WC) 및 캐필러리(CA)를 통과하여 공급되는 와이어(10P)의 선단을 본딩시킬 수 있다(단계 S210). Referring to FIGS. 4 and 6 , the capillary CA moves toward the
이 경우, 프리에어볼(10F, 도 4 참조)은 캐필러리(CA)와 본딩 패드(115) 사이에서 압착되어, 와이어(10 P)의 하단에 볼 부분(11) 및 넥 부분(13)을 형성할 수 있다. 볼 부분(11)이 본딩 패드(115)에 본딩될 수 있도록 반도체 칩(110)에 열 에너지 및/또는 초음파 에너지가 제공될 수 있다. 본딩 패드(115)에 볼 부분(11)이 본딩되는 볼 본딩 방식의 접합이 구현될 수 있다. 넥 부분(13)은 캐필러리(CA) 내부의 챔퍼 앵글(Champer angle)에 따른 형태로 형성될 수 있다. 넥 부분(13)의 직경은 볼 부분(11)의 직경보다 작게 형성될 수 있으며, 이에 따라, 넥 부분(13)은 볼 부분(11)의 상면에 완전히 안착되도록 배치될 수 있다. In this case, the free air ball (10F, see FIG. 4) is compressed between the capillary (CA) and the
도 7을 참조하면, 캐필러리(CA)가 본딩 패드(115)의 상면으로부터 수직 방향으로 상승 이동하여, 넥 부분(13) 및 와이어(10P)를 캐필러리(CA)의 외부로 노출할 수 있다. 캐필러리(CA)는 본딩 패드(115)로부터 소정 거리에 해당하는 높이에 위치하도록 수직 상승할 수 있다. 와이어(10P)는 와이어 클램프(WC)의 열림 상태에 의해, 넥 부분(13)의 상면으로부터 수직하게 연장된 와이어 부분(15)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 7, the capillary (CA) moves upward in the vertical direction from the upper surface of the
도 4 및 도 8을 참조하면, 와이어 클램프(WC)가 와이어(10P)를 고정한 상태에서, 본딩 패드(115)에 대응하는 패키지 기판(210)의 접속 패드(215)로 캐필러리(CA)를 이동시킬 수 있다(단계 S220). 즉, 본딩 패드(115)로부터 수직 방향으로 상승 이동된 캐필러리(CA)가 접속 패드(215)를 향해 슬라이딩 할 수 있다. 와이어 클램프(WC)가 열린 상태에서 캐필러리(CA)가 슬라이딩함으로써, 캐필러리(CA)의 하단으로부터 배출되는 와이어 부분(15)은 캐필러리(CA)의 슬라이딩을 따라 연장될 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 8 , with the wire clamp (WC) fixing the wire (10P), the capillary (CA) is connected to the
이를 통해, 본딩 패드(115) 및 접속 패드(215) 사이에 와이어 부분(15)이 형성될 수 있다. 와이어 부분(15)은 와이어 루프를 형성하며, 와이어 부분(15)은 끊어짐 없이 캐필러리(CA)의 곡률 궤적을 따라 이동할 수 있다. 즉, 와이어(10P)를 접속 패드(215)에 본딩시킴으로써 본딩 패드(115) 및 접속 패드(215) 사이를 연결하는 본딩 와이어(10)가 형성되는 것이다(단계 S230).Through this, the
본딩 와이어(10)가 형성되면, 도 9에 도시한 바와 같이 와이어 클램프(WC)가 와이어(10P)의 고정을 해제할 수 있다(단계 S240).When the
접속 패드(215)에서 캐필러리(CA)가 상승 이동하기 전, 엔코더(EN)에서 구동모터의 회전각도를 측정하여, 캐필러리(CA)의 높이를 측정할 수 있다(단계 S250). 다시 말하여, 엔코더(EN)는 와이어(10P)가 접속 패드(215)에 본딩될 때, 와이어(10P)를 안내한 캐필러리(CA)의 높이를 측정할 수 있다(단계 S250). Before the capillary (CA) moves upward on the
접속 패드(215)에서 와이어(10P)가 본딩된 부분이 오염되는 경우, 오염물질이 접속 패드(215) 상에 형성되므로, 캐필러리(CA)는 접속 패드(215)가 오염되지 않을 때 보다 높은 위치에 위치하게 된다. 이에 따라, 엔코더(EN)에서 측정한 캐필러리(CA)의 높이가 기준 캐필러리의 높이 보다 높은 경우 앞서 설명한 검출모듈은 접속 패드(215)에서 와이어가 본딩된 부분에 오염물질이 형성된 것으로 판단할 수 있으며, 엔코더(EN)에서 측정한 캐필러리(CA)의 높이가 기준 캐필러리 높이와 동일한 경우 접속 패드(215)에서 와이어가 본딩된 부분에 오염물질이 형성되지 않은 것으로 판단할 수 있다(단계 S260).When the portion of the
도 9를 참조하면, 접속 패드(215)에서 와이어(10P)가 본딩된 부분이 오염되지 않은 상태라는 결과가 확인되면, 와이어 클램프(WC)가 와이어(10P)의 고정을 해제한 상태에서 캐필러리(CA)가 접속 패드(215)의 상면으로부터 수직 방향으로 상승 이동할 수 있다. 와이어(10P)가 접속 패드(215)의 접촉 지점(CP)에 접촉한 상태로, 와이어(10P)가 연장될 수 있다. 즉, 이와 같이 불량이 발생하지 않은 경우, 와이어(10P)는 캐필러리(CA)의 외부로 돌출되어 접속 패드(215)와 전기적으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 9, when it is confirmed that the portion of the
도 10을 참조하면, 와이어 클램프(WC)가 열린 상태에서 캐필러리(CA)가 계속적인 상승 이동함으로써, 와이어(10P)는 스티치 부분(17)으로부터 완전히 끊어지고, 이를 통해, 본딩 패드(115)와 접속 패드(215)를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(10)를 형성할 수 있다. 본딩 와이어(10)의 일부인 스티치 부분(17)이 접속 패드(215)에 접착되는 스티치 본딩이 구현될 수 있다. Referring to FIG. 10, as the capillary (CA) continues to move upward while the wire clamp (WC) is open, the wire (10P) is completely cut off from the stitch portion (17), and through this, the bonding pad (115) ) can be formed to form a
와이어(10P)가 상기 스티치 부분(17) 및/또는 상기 접속 패드(215)로부터 분리될 때, 열 에너지 또는 초음파 에너지가 상기 와이어(10P)에 인가될 수 있다. 캐필러리(CA)는 일렉트로닉 플레임-오프 높이에 해당하는 레벨까지 상승할 수 있고, 후술하는 도 15의 과정을 통해 와이어(10P)의 하단에 새로운 프리에어볼(10F, 도 15 참조)이 형성될 수 있다. 즉, 와이어 형성 공정의 1 사이클이 정상적으로 종료되고, 캐필러리(CA)는 새로운 사이클의 와이어 본딩 공정을 진행하거나 대기할 수 있다.When the
도 11을 참조하면, 접속 패드(215)에서 캐필러리(CA)가 상승하기 전, 접속 패드(215)에서 와이어(10P)가 본딩된 부분이 오염된 상태라는 결과가 확인되면(즉, 불량이 발생한 경우), 와이어 클램프(WC)를 닫힘 상태로 변경하여 와이어(10P)가 캐필러리(CA)에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다. Referring to FIG. 11, before the capillary (CA) rises from the
측정된 캐필러리(CA)의 높이가 기준 캐필러리 높이보다 크거나, 측정된 캐필러리(CA)의 높이와 기준 캐필러리 높이의 차이가 기 설정된 값 보다 큰 경우, 검출모듈(6)에서 와이어 단선 예측 신호가 생성되며, 제어모듈(8)은 와이어 단선 예측 신호에 따라 와이어 클램프(WC)가 와이어(10P)를 고정하도록 와이어 클램프(WC)를 제어할 수 있다.If the measured height of the capillary (CA) is greater than the reference capillary height, or the difference between the measured height of the capillary (CA) and the reference capillary height is greater than a preset value, the detection module (6 ), a wire disconnection prediction signal is generated, and the
이에 따라 와이어 클램프(WC)가 닫힘 상태로 변경됨으로써, 와이어(10P)의 선단(19)이 캐필러리(CA)의 내부에 머무를 수 있다. 왜냐하면, 와이어 클램프(WC)가 열림 상태로 유지된다면, 와이어(10P)가 오염에 따라 접속 패드(215)와 본딩된 부분에 단선이 발생됨에 따라, 와이어(10P)는 고정되지 않고, 와이어(10P)가 릴(reel)의 장력에 의하여 감겨 올라감으로써, 와이어(10P)가 캐필러리(CA)로부터 이탈할 수 있기 때문이다.Accordingly, the wire clamp WC is changed to the closed state, so that the
도 12 및 도 13을 참조하면, 와이어 클램프(WC)가 닫힘 상태에서 캐필러리(CA)가 접속 패드(215)의 상면으로부터 수직 방향으로 상승 이동함으로써, 와이어(10P)는 일 부분이 접속 패드(215)로부터 이격된다. 이에 의하여, 본딩 패드(115)와 접속 패드(215)를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(10)를 형성할 수 있다. 본딩 와이어(10)의 일부인 스티치 부분(17)이 접속 패드(215)에 접착되는 스티치 본딩이 구현될 수 있다.12 and 13, when the wire clamp (WC) is closed, the capillary (CA) moves vertically upward from the upper surface of the
다만, 도 8에 도시된 바와 달리 와이어(10P)의 선단(19)이 캐필러리(CA)로부터 돌출되지 않고 캐필러리(CA)의 내부에 위치하면서, 와이어(10P)의 선단(19)에 프리에어볼을 형성할 수는 없다.However, unlike shown in FIG. 8, the
도 1를 참조하면, 와이어 클램프(WC)를 열림 상태로 변경하고, 와이어(10P)의 선단(19)이 캐필러리(CA)의 외부로 돌출하도록 캐필러리(CA)를 상하 진동한다. 진동 장치(VB)를 이용한 상기 캐필러리(CA)의 상하 진동에 의하여, 와이어(10P)의 선단(19)이 캐필러리(CA)의 외부로 돌출되어 접속 패드(215)가 위치하는 방향으로 하강 이동할 수 있다. 캐필러리(CA)를 상하 진동하는 과정에 상기 캐필러리(CA)에 초음파 진동을 추가하여 진행할 수 있다. 다만, 상기 초음파 진동은 필요에 따라 수행되지 않을 수 있다. Referring to FIG. 1, the wire clamp (WC) is changed to the open state, and the capillary (CA) is vibrated up and down so that the
도 15 및 도 16을 참조하면, 와이어(10P)의 하단에 새로운 프리에어볼(10F)을 형성할 수 있다. 방전 전극(BT)을 이용하여 캐필러리(CA)의 중심 홀로부터 돌출된 와이어(10P)의 하단에 전기 스파크가 제공되어, 와이어(10P)의 하단이 용융될 수 있다. 이에 따라, 캐필러리(CA)의 중심 홀에서, 와이어(10P)의 하단에 새로운 프리에어볼(10F)이 형성될 수 있다. 전기 스파크 대신 초음파 에너지 또는 열 에너지가 상기 와이어(10P)의 하단에 제공될 수 있다. 즉, 와이어 형성 공정의 1 사이클이 정상적으로 종료되고, 캐필러리(CA)는 새로운 사이클의 와이어 본딩 공정을 진행하거나 대기할 수 있다.Referring to Figures 15 and 16, a new free air ball (10F) can be formed at the bottom of the wire (10P). An electric spark may be provided to the lower end of the
프리에어볼(10F)이 형성된 와이어(10P)를 반도체 칩(110)의 새로운 본딩 패드(미도시) 상으로 이동할 수 있다. 본딩 패드와 패키지 기판(210)의 새로운 접속 패드(미도시)를 전기적으로 연결하는 와이어(미도시)를 연속적으로 형성할 수 있는 상태가 제공될 수 있다. The
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments according to the technical idea of the present invention have been described with reference to the attached drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in various different forms, and is commonly known in the technical field to which the present invention pertains. Those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
1: 와이어 본딩 장치
2: 캐필러리 이송부
4: 구동모터
6: 검출모듈
8: 제어모듈
CA: 캐필러리
WC: 와이어 클램프
EN: 엔코더1: Wire bonding device 2: Capillary transfer unit
4: Drive motor 6: Detection module
8: Control module CA: Capillary
WC: Wire clamp EN: Encoder
Claims (11)
상기 와이어를 고정하거나 고정 해제하여 상기 와이어의 공급을 제어하는 와이어 클램프;
상기 와이어가 패키지 기판 상의 반도체 칩의 본딩 패드에 본딩되도록 상기 캐필러리를 이동시키며, 상기 와이어의 일 측이 상기 본딩 패드에 본딩되면 상기 와이어의 타 측이 상기 패키지 기판의 접속 패드에 본딩되도록 상기 캐필러리를 이송시키는 캐필러리 이송부;
상기 캐필러리 이송부를 구동시키는 구동모터;
상기 구동모터의 회전각을 측정하도록 상기 구동모터에 연결되어, 상기 와이어의 타 측이 상기 접속 패드에 본딩될 때, 상기 접속 패드를 기준으로 상기 캐필러리의 높이를 측정하는 엔코더; 및
상기 측정된 캐필러리의 높이와 기 설정된 기준 캐필러리 높이를 비교하여, 상기 접속 패드에서 상기 와이어의 타 측이 본딩된 부분의 오염도를 검출하는 검출모듈을 포함하는 와이어 본딩 장치.A capillary that guides the wire;
a wire clamp that controls supply of the wire by fixing or unfixing the wire;
The capillary is moved so that the wire is bonded to the bonding pad of the semiconductor chip on the package substrate, and when one side of the wire is bonded to the bonding pad, the other side of the wire is bonded to the connection pad of the package substrate. A capillary transfer unit that transfers the capillary;
A driving motor that drives the capillary transfer unit;
an encoder connected to the drive motor to measure the rotation angle of the drive motor and measuring the height of the capillary based on the connection pad when the other side of the wire is bonded to the connection pad; and
A wire bonding device comprising a detection module that detects a degree of contamination of a portion of the connection pad where the other side of the wire is bonded by comparing the measured height of the capillary with a preset reference capillary height.
상기 패키지 기판은, X축 방향을 따라 배치되고,
상기 엔코더는, Z축 방향으로 상기 캐필러리의 높이를 측정하는 와이어 본딩 장치.According to clause 1,
The package substrate is disposed along the X-axis direction,
The encoder is a wire bonding device that measures the height of the capillary in the Z-axis direction.
상기 검출모듈은,
상기 측정된 캐필러리의 높이가 상기 기준 캐필러리 높이보다 큰 경우,
와이어 단선 예측 신호를 생성하는 와이어 본딩 장치.According to clause 1,
The detection module is,
When the measured height of the capillary is greater than the reference capillary height,
A wire bonding device that generates a wire break prediction signal.
상기 검출모듈은,
상기 측정된 캐필러리의 높이와 상기 기준 캐필러리 높이의 차이가 기 설정된 값 보다 큰 경우, 와이어 단선 예측 신호를 생성하는 와이어 본딩 장치.According to clause 1,
The detection module is,
A wire bonding device that generates a wire disconnection prediction signal when the difference between the measured height of the capillary and the reference capillary height is greater than a preset value.
상기 검출모듈과 전기적으로 연결되며, 상기 와이어 단선 예측 신호에 따라 상기 와이어 클램프가 상기 와이어를 고정하도록 상기 와이어 클램프를 제어하는 제어모듈을 더 포함하는 와이어 본딩 장치. According to claim 3 or 4,
A wire bonding device that is electrically connected to the detection module and further includes a control module that controls the wire clamp to fix the wire according to the wire disconnection prediction signal.
상기 와이어 클램프가 상기 와이어를 고정한 상태에서, 상기 본딩 패드에 대응하는 상기 패키지 기판의 접속 패드로 상기 캐필러리를 이동시키고,
상기 와이어를 상기 접속 패드에 본딩시켜 상기 본딩 패드와 상기 접속 패드를 연결하는 본딩 와이어를 형성하고,
상기 와이어 클램프가 상기 와이어의 고정을 해제하고,
엔코더가 상기 접속 패드를 기준으로 상기 캐필러리의 높이를 측정하고, 그리고
상기 측정된 캐필러리의 높이와 기 설정된 기준 캐필러리의 높이를 비교하여 상기 접속 패드에서 상기 와이어가 본딩된 부분의 오염도를 검출하는 것을 포함하는 와이어 본딩 방법.Bonding the tip of the wire supplied through the wire clamp and capillary to the bonding pad of the semiconductor chip on the package substrate,
With the wire clamp fixing the wire, the capillary is moved to a connection pad of the package substrate corresponding to the bonding pad,
Bonding the wire to the connection pad to form a bonding wire connecting the bonding pad and the connection pad,
the wire clamp releases the fixation of the wire,
An encoder measures the height of the capillary based on the connection pad, and
A wire bonding method comprising detecting a degree of contamination of a portion of the connection pad to which the wire is bonded by comparing the measured height of the capillary with a preset height of a reference capillary.
상기 오염도를 검출하는 것은,
상기 측정된 캐필러리의 높이가 상기 기준 캐필러리 높이보다 큰 경우,
와이어 단선 예측 신호를 생성하는 것을 포함하는 와이어 본딩 방법.According to clause 6,
Detecting the level of contamination is,
When the measured height of the capillary is greater than the reference capillary height,
A wire bonding method comprising generating a wire breakage prediction signal.
상기 오염도를 검출하는 것은,
상기 측정된 캐필러리의 높이와 상기 기준 캐필러리 높이의 차이가 기 설정된 값 보다 큰 경우, 와이어 단선 예측 신호를 생성하는 것을 포함하는 와이어 본딩 방법.According to clause 6,
Detecting the level of contamination is,
A wire bonding method comprising generating a wire disconnection prediction signal when the difference between the measured height of the capillary and the reference capillary height is greater than a preset value.
상기 와이어 단선 예측 신호에 따라 상기 와이어 클램프가 상기 와이어를 고정하도록 상기 와이어 클램프를 제어하는 것을 더 포함하는 와이어 본딩 방법.According to claim 7 or 8,
A wire bonding method further comprising controlling the wire clamp so that the wire clamp fixes the wire according to the wire disconnection prediction signal.
상기 와이어 클램프가 상기 와이어를 고정한 상태에서 상기 와이어가 끊어지는 경우,
상기 캐필러리를 상승시키는 것을 더 포함하는 와이어 본딩 방법.According to clause 9,
If the wire breaks while the wire clamp is holding the wire,
A wire bonding method further comprising raising the capillary.
상기 오염도를 검출하는 것은,
상기 측정된 캐필러리의 높이와 상기 기준 캐필러리 높이의 차이가 기 설정된 값 보다 작은 경우,
상기 와이어 클램프가 상기 와이어의 고정을 해제한 상태를 유지하고, 상기 캐필러리를 상기 접속 패드로부터 상승시키는 것과,
상기 와이어 클램프가 상기 와이어를 고정하도록 한 후, 상기 캐필러리를 더 상승시키는 것을 더 포함하는 와이어 본딩 방법.According to clause 8,
Detecting the level of contamination is,
When the difference between the measured height of the capillary and the reference capillary height is less than a preset value,
maintaining the wire clamp in a released state of the wire and raising the capillary from the connection pad;
A wire bonding method further comprising raising the capillary further after allowing the wire clamp to secure the wire.
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