KR950000515B1 - 탭테이프에의 반도체소자 접합방법 및 초음파 본딩장치 - Google Patents

탭테이프에의 반도체소자 접합방법 및 초음파 본딩장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

탭테이프에의 반도체소자 접합방법 및 초음파 본딩장치
제 1 도는 및 제 2 도는 본 발명의 탭테이프에의 반도체소자 접합방법의 1실시예를 도시한 평면도.
제 3 도 내지 제 5 도는 초음파 본딩장치의 1실시예를 도시한 것으로서,
제 3 도는 측면도,
제 4 도는 정면도,
제 5 도는 일부 단면 평면도,
제 6 도는 종래의 텝테이프에의 반도체소자 접합방법을 도시한 것으로서, (a)는 평면도, (b)는 정면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 탭(tab) 테이프 2a∼2d : 인너리드
3 : 반도체소자 3a : 전극
4 : 본딩도구 5 : 혼(Horn)
25 : 회전축 27 : 상하동 블록
30,31 : 로울러 36 : 실린더
41,42 : 스토퍼 53 : 모우터
55,56 : 캠
본 발명은 탭테이프에 설치된 인너리드를 반도체소자의 전극에 본딩 도구를 사용하여 개별적으로 접합하는 방법 및 초음파 본딩장치에 관한 것이다.
제 6 도에 도시한 바와 같이, 탭테이프(1)에 설치된 인너리드(2a,2b,2c),2d)는 일반적으로 탭테이프(1)의 개구부 안쪽의 XY 방향의 4변으로부터 직교하여 나와있다. 이 탭테이프(1)의 인너리드(2a∼2d)를 반도체소자(3)의 전극(3a)에 개별적으로 본딩도구(4)에 초음파를 인가하여 접합하는 것이 알려져 있다.
그런데, 본딩도구(4)를 지지한 혼(5)의 초음파 진동방향은 혼(5)의 축심방향이다. 그래서 종래에는 개개의 인너리드(2a∼2d)에 대하여 균등한 초음파를 인가하기 위하여 혼(5)의 축심방향을 인너리드(2a∼2d)에가 나와있는 방향에 맞추어 회전시키고 있다. 이것을 더 상세히 기술하면 다음과 같다.
먼저, 도시하지 않은 검출수단으로 인너리드(2a∼2d)와 전극(3a)의 위치어긋남이 검출되고, 양자가 위치 맞춤된다.
지금, 혼(5)의 축심방향이 인너리드(2a)의 우단의 인너리드(2a-1)의 뻗어 있는 방향(Y)방향과 일치하고 있는 경우부터 동작한다고 한다. 그래서, 본딩도구(4)가 하강하여 인너리드(2a-1)를 전극(3a)에 압압함과 동시에 혼(5)에 초음파 전동이 가해져, 인너리드(2a-1)와 전극(3a)이 접합된다.
다음에 본딩도구(4)는 상승 및 X방향으로 이동되어, 다음의 인너리드(2a-2)의 윗쪽에 위치한다. 그리고, 상기 똑같은 동작에 의하여 인너리드(2a-2)와 전극(3a)이 접합된다.
상기한 동작을 차례로 행하여 인너리드(2a)의 모든 접합이 종료하면, 혼(5)이 90° 회전되어, 혼(5)의 축심방향이 인너리드(2b)의 뻗는 방향으로 일치된다. 그후에는 인너리드(2a)의 경우와 똑같이 인너리드(2b)의 접합동작이 행하여진다.
인너리드(2b)의 접합이 종료하면, 다음에는 인너리드(2c)의 접합을 행하기 위하여 혼(5)은 다시 90°회전되어, 똑같이 인너리드(2c)의 접합이 행하여진다. 인너리드(2c)의 접합이 종료하면, 똑같이 혼(5)은 다시 90°회전되어, 인너리드(2d)의 접합이 행하여진다. 인너리드(2d)의 접합이 종료하면, 본딩도구(4)를 스타트위치에 복귀시키기 위하여 혼(5)은 다시 90° 회전된다.
이와 같이, 하나의 디바이스에 대하여 90°씩 4회 혼(5)을 회전시킬 필요가 있다.
이와 같이 혼(5)을 360°회전시킬 수 있는 초음파 본딩장치로서, 예컨대 특공소 62-27741호 공보를 들수 있다.
상기 초음파 본딩장치는 본딩도구를 지지하는 혼과, 이 혼을 간접적으로 지지하여 상기 본딩도구와 동축적으로 배선된 회전축과, 이 회전축을 회전이 자유롭게 지승하는 상하동블록과, 이 상하동블록을 상하동시키는 상하동 구동기구와, 상기 회전축을 회전시키는 회전구동기구를 갖추고, 상기 회전구동기구는 모우터의 회전을 그 모우터의 출력축에 고정시킨 풀리와, 상기 회전축에 고정시킨 풀리에 걸쳐 걸려있는 벨트에 의하여 회전축에 전달되고 있다.
상기 탭테이프에의 반도체소자 접합방법은 혼을 하나의 디바이스에 대하여 4회 회전시킬 필요가 있으므로, 불필요한 시간이 많이 들어 생산성이 떨어진다는 문제점이 있었다.
또, 상기 초음파 본딩장치는 회전축의 회전에 모우터를 사용하고 있으므로, 이 모우터를 부착하는 상하동 블록의 중량이 무거원진다. 이 때문에, 상하동블록을 상하동키는 상하구동기구 및 상하동블록을 XY 방향으로 이동시키는 XY 테이블의 구동기구에 무리한 힘이 가해진다. 또, 모우터를 제어하여 회전축을 필요한 각도회전시키므로, 제어가 복잡하게 된다. 또한, 회전축의 회전각의 정밀도는 모우터의 회전을 전달하는 벨트등의 슬립이 영향하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명의 첫째 목적은 생산성의 향상을 꾀할 수 있는 탭테이프에의 반도체소자 접합방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 둘째 목적은 혼을 지지하여 회전하는 회전축을 일정각도 회전시키기 때문에, 회전구동기구의 중량의 경감을 꾀할 수 있고, 또, 그 회전구동 기구의 제어가 용이하며, 또한 회전축의 회전각의 고정밀도화를 꾀할 수 있는 초음파 본딩장치를 제공하는데 있다.
상기 첫째 목적은 서로 대향하는 2번을 개별적으로 접합한 후, 혼을90° 회전시켜, 나머지의 서로 대향하는 2변을 개별적으로 결합함으로써 달성된다.
상기 둘째 목적은 혼을 회전시키는 회전구동기구를 회전축에 편심하여 부착된 로울러와, 직선적으로 이동하여 상기 로울러를 이동시키는 실린더와, 상기 로울러의 이동범위를 규제하는 스토퍼로 구성함으로써 달성된다.
탭테이프에의 반도체소자 접합방법으로서, 서로 대향하는 2변을 1조로 하여 개별적으로 접합하므로, 혼의 회전은 적어도 되고, 생산성이 향상된다.
초음파 본딩장치로서, 회전축의 회전에 실린더를 사용하므로, 회전구동기구의 경량화를 꾀할 수 있다. 또, 실린더의 제어는 실린더의 온, 오프제어만으로 되고, 제어가 용이하다. 또한, 회전축의 회전각은 스토퍼에 의하여 결정되므로, 고정밀도의 회전각이 얻어진다.
이러한 초음파 본딩장치는 회전축을 일정각도 회전시키는 기구이므로, 특히 상기와 같이 혼을 90°회전시키는 텝테이프에의 반도체소자 접합방법에 사용하는 경우에 접합하다.
이하, 본 발명의 탭테이프에의 반도체소자 접합방법의 1실시예를 제 1 도 및 제 2 도에 의하여 설명한다.
그리고, 제 6 도와 동일 또는 상당부재에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다. 제 1 도에 도시한 바와같이, 혼(5)의 축심방향은 탭테이프(1)의 이동하는 방향(A)(실시예의 경우 X방향)에 대하여 직교하는 방향(Y방향)이 되도록 배치되어 있다.
그리고, 도시하지 않았으나, 혼(5)은 종래와 똑같이 회전기구를 가진 상하동 블록에 회전이 자유롭게 지지되고, 상하동불록은 본딩헤드에 상하동가능하게 지지되고, 또한 본딩헤드는 XY 테이블에 탑재되어 있다.
지금, 인너리드(2a)의 인너리드(2a-1)을 전극(3a)에 압압함과 동시에, 혼(5)에 초음파 진동이 가해져, 인너리드(2a-1)는 전극(3a)(제 6 도(b) 참조, 이하동)에 접합된다. 그후, 본딩도구(4)는 상승 및 X방향으로 이동되어, 인너리드(2A-2)의 위쪽에 위치된다.
그리고, 상기와 똑같은 동작에 의하여 인너리드(2a-2)가 전극(3a)에 접합된다.
상기한 동작을 차례로 행하여 인너리드(2a)의 모든 접합이 종료하면, 본딩 헤드가 XY 방향으로 구동되고, 본딩도구(4)는 인너리드(2c)의 인너리드(2c-1)의 윗쪽에 위치된다. 그후에는 이너리드(2a)의 경우와 똑같이 인너리드(2c)에의 접합동작이 행하여진다.
인너리드(2c)에의 접합이 종료하면, 다음에 혼(5)은 90°회전되고, 혼(5)의 축심방향은 탭테이프(1)의 이동방향(A)에 대하여 평행한 X방향이 되도록 배치된다. 인너리드(2b)의 인너리드(2b-1)의 윗쪽에 본딩도구(4)가 위치하도록 본딩헤드는 XY 방향으로 구동되고, 이하 상기한 경우와 똑같은 동작에 의하여 인너리드(2b)에의 접합동작이 행하여진다. 인너리드(2b)의 접합이 종료하면, 인너리드(2d)의 상단의 인너리드(2d-1)의 윗쪽에 본딩도구(4)가 위치하도록 본딩헤드는 XY 방향으로 구동되고, 상기한 바와 똑같은 동작에 의하여 인너리드(2d)에의 접합동작이 행하여 진다. 인너리드(2d)의 접합이 종료하면, 혼(5)은 다시 상기와 반대방향으로 90°회전되고, 또 본딩헤드는 XY방향으로 구동되며, 본딩도구(4)는 스타트 위치에 복귀한다.
여기서, 인너리드(2a∼2d)의 4변을 전극(3a)에 접합하는 경우, 본딩도구(4)에 인가되는 초음파 진동방향은 혼(5)의 축심방향과 동일하고, 이 방향에 의한 초음파 진동으로 본딩도구(4)는 왕복운동하므로, 인너리드(2a와 2c, 2b와 2d)에 대해서는 접합효과는 변하지 않는다.
이와 같이, 서로 대향하는 2변의 인너리드(2a,2d)를 개별적으로 접합한 후, 혼(5)을 90°회전시키고, 나머지의 서로 대향하는 2변의 인너리드(2b,2d)를 개별적으로 접합하므로, 혼(5)의 회전은 적어도 되어, 생산성의 향상을 꾀할 수 있다.
이러한 탭테이프에의 반도체소자 접합방법에는 종래의 일본국 특공소 62-27741호 공보에 개시된 장치를 사용하여도 좋다.
다음에 상기한 탭테이프에의 반도체소자 접합방벙에 적합한 초음파 본딩 장치의 1실시예를 제 3 도 내지 제 5 도에 의하여 설명한다.
제 3 도에 도시한 바와 같이, 선단에 본딩도구(4)를 구비한 혼(5)은 호울더(10)에 지지되어 있다. 호울더(10)에는 축(11)이 고정되어 있고, 축(11)은 회전블록(12)의 역 U자 형상의 양 측벽에 회전이 자유롭게 지승되어 있다. 호울더(10)와 회전블록(12)에는 본딩도구(4)를 윗쪽으로 가압하여 혼(5) 및 호울더(10)의 중량을 경감시키기 위한 밸런스용 스프링(13)과, 본딩도구(4)를 아래쪽으로 가압하는 본딩하주용 스프링(14)이 걸려있다. 또 호울더(10)의 윗면에는 부착판(16)이 고정되고, 코어(17)와 코일(18)로 된 솔레이노이드 등의 본딩하중설정용 리니어 모우터(18)의 코어(17)가 부착판(16)에 고정되고, 코일(18)이 회전블록(12)의 하면에 고정되어 있다.
상기 회전블록(12)은 본딩도구(4)의 윗쪽에 그 본딩도구(4)와 동축적으로 배설된 회전축(25)의 하단측에 고정되어 있고, 회전축(25)은 축받이(26)를 통하여 상하동블록(27)에 회전이 자유롭게 지승되어 있다. 회전축(25)의 상단측에는 회전구동판(28)이 고정되어 있고, 회전구동판(28)의 윗면에는 회전축(25)의 축심보다 편심한 위치에 축(29)이 고정되어 있다. 축(29)에는 2개의 로울러(30,31)가 회전이 자유롭게 지승되어 있다. 상기 상하동블록(27)의 윗면에는 가이드 레일(32)이 고정되어 있고, 가이드 레일(32)에는 슬라이더(33)가 수평방향으로 미끄럼운동이 자유롭게 얹혀있다. 슬라이더(33)에는 제1의 작동판(34)이 고정되고, 또한 제1의 작동판(34)과 제 2의 작동판(35)이 고정되어 있다.
그리고, 제1의 작동판(34)과 제2의 작동판(35)으로 상기 2개의 로울러(30,31)를 양쪽에서 끼워지지하도록 되어 있다. 또, 상하동블록(27)의 윗면에는 에어 또는 유압 혹은 솔레노이드 등으로 된 실린더(36)가 고정되어 있고, 실린더(36)의 작동로드(37)는 상기 제1의 작동판(34)에 연결되어 있다.
상기 제1의 작동판(34)위에는 제 5 도에 도시한 바와 같이, L자형의 회전 규제판(40)이 고정되어 있고, 회전규제판(40)의 양쪽에는 일정간격을 두고 스토퍼(41,42)가 대향하여 배설되어 있다. 스토퍼(41,42)는 각각 상하동블록(27)의 윗면에 고정된 지지판(43,44)에 위치조정가능하게 나사결합되어 있다.
따라서, 제 5 도에 도시한 바와 같이, 회전규제판(40)이 스토퍼에 맞닿은 상태에서, 실린더(36)를 작동시켜 작동로드(37)를 당겨넣으면, 회전규제판(40)이 스토퍼(42)에 맞닿을 때까지 제1의 작동판(34)이 오른쪽 방향으로 이동된다. 또, 제1의 작동판(34)이 오른쪽 방향으로 이동하면, 제1의 작동판(34)위에 고정된 제2의 작동판(35)에 의하여 로울러(31,30)가 오른쪽 방향으로 이동되고, 회전축(25)이 회전한다.
이에 의하여 회전블록(12)이 회전축(25)을 중심으로 회전한다.
따라서, 회전블록(12)에 호울더(10)를 통하여 부착된 혼(5)은 회전축(25), 즉 회전축(25)과 동축적으로 배설된 본딩도구를 중심으로 회전한다.
이 경우의 혼(5)의 회전각은 스토퍼(41,42)의 간격에 의하여 결정된다. 그래서, 상기한 텝테이프에의 반도체소자 접합방법과 같이, 혼(5)을 90°회전시킬 필요가 이는 경우에는, 미리 스토퍼(41,42)에 의하여 제1의 작동판(34)의 이동범위를 조정하여 둔다.
상기 상하동블록(27)의 우단측 양쪽면에는 제 3 도 내지 제 5 도에 도시한 바와 같이, 세로방향으로 가동 V레일(50)이 고정되고, 가동V레일(50)은 본딩헤드(51)에 고정된 고정 V레일(52)에 볼 또는 로울러를 통하여 상하 슬라이드가 자유롭게 끼워진 형태로 되어 있다. 본딩헤드(51)에는 모우터(53)가 고정되어 있고, 모우터(53)의 출력축(54)에는 2개의 캠(55,56)이 고정되어 있다.
여기서, 2개의 캠(55,56)을 겹쳐 맞춘 상태의 출력축(54)을 지나는 외경은 같게 형성되어 있다. 캠(55)의 윗면에 대응하여 캠플로어(57)가 캠(56)의 하면에 대응하여 캠플로어(58)가 각각 설치되고, 캠플로어(57,58)는 각각 아암(59,60)에 회전이 자유롭게 지승되어 있다. 아암(59)은 한끝이 상기 상하동블록(27)에 고정되고, 아암(60)은 한끝이 상기 아암(59)에 회전이 자유롭게 부착되어 있다. 아암(59,60)의 다른끝쪽에는 스프링(61)이 걸리고, 이 스프링(61)에 의하여 캠플로어(57,58)는 캠(55,56)에 압접하도록 가압하여 있다. 또 본딩헤드(51)는 XY방향으로 도시하지 않는 수단을로 구동되는 XY테이블(62)에 탑재되어 있다.
따라서, 모우터(53)가 회전하면, 캠(55,56)의 프로파일에 따라 아암(59,60), 즉 상하동블록(27)이 고정V레일(52)을 따라 상하동한다. 이에 의하여 회전블록(12)과 함께 본딩도구(4)가 상하동한다.
그래서, 본 장치를 제 1 도 및 제 2 도에 도신 탭테이프에의 반도체소자 접합방법에 적용하는 경우에 대하여 간단히 설명한다.
먼저, 제 1 도에 있어서, XY 테이블(62)을 작동시켜서 본딩도구(4)가 인너리드(2a-1)의 윗쪽에 위치한 상태에서, 모우터(53)를 회전시켜 본딩도구(4)를 하강시켜서, 인너리드(2a-1)에 접촉시킨다.
이 접촉전에 본딩하중설정용 리니어 모우터(18)를 작동시켜 본딩에 필요한 하중을 본딩도구(4)에 가하고, 인너리드(2a-1)를 전극(3a)에 압압함과 동시에, 혼(5)에 초음파 진동을 가하여 인너리드(2a-1)와 전극(3a)을 접합한다. 그후, 모우터(53)를 회전시켜 본딩도구(4)를 상승시킨다. 이 동작을 행하여 모든 인너리드(2a,2c)의 접합을 제 1 도에서 설명한 바와 같이 하여 행한다.
그후, 실린더(36)를 작동시켜, 혼(5)을 90°회전시킨다. 이후, 상기한 인너리드(2a-1)의 접합과 같은 동작을 시켜, 인너리드(2b,2d)의 모든 접합을 제 2 도에서 설명한 바와 같이하여 행한다.
이와 같이, 본 장치는 혼(5)을 실린더(36)에 의하여 회전시키므로, 매우 경량이 된다. 또, 실린더(36)를 온, 오프하는 것만으로 되고, 제어가 용이하다. 또한, 혼(5)의 회전각은 스토퍼(41,42)에 의하여 위치결정되므로, 고정밀도의 회전각이 얻어진다.
그리고, 본 실시예에 도시한 초음파 본딩장치는 상기한 텝테이프에의 반도체 소자 접합방법에 사용하는 경우뿐만 아니라, 와이어 본딩에도 사용할 수 있다. 이 경우에는, 종래예와 똑같이, 회전축(25)을 중공으로하고, 또 본딩도구(4)로서 와이어가 삽통가능한 것을 사용하고, 또한 클램퍼를 배설할 필요가 있는 것은 말할 것도 없다.
이상의 설명에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 탭테이프에의 반도체소자 접합방법에 의하면, 서로 대향하는 2변을 개별적으로 접합한 후, 혼을 90°회전시켜, 나머지의 서로 대향하는 2변을 개별적으로 접합하므로, 혼의 회전은 적어도 되어, 생산성의 향상을 꾀할 수 있다.
또, 본 발명의 초음파 본딩장치에 의하면, 혼을 실린더에 의하여 회전시키므로, 매우 경량이 된다. 또 실린더를 온, 오프하는 것만으로 되어, 제어가 용이하다. 또한, 혼의 회전각은 스토퍼에 의하여 위치결정되므로, 고정밀도의 회전각을 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 탭테이프에 설치된 인너리드를 반도체소자의 전극에 본딩도구를 사용하여 개별로 접합하는 방법에 있어서, 서로 대향하는 2변을 개별로 접합한 후, 혼을 90°회전시켜, 나머지의 서로 대향하는 2변을 개별로 접합하는 것을 특징으로 하는 탭테이프에의 반도체소자 접합방법.
  2. 본딩도구를 지지한 혼과, 이 혼을 간접적으로 지지하고 상기 본딩 도구와 동축적으로 배설된 회전축과, 이 회전축을 회전이 자유롭게 지승하는 상하동불록과, 이 상하동블록을 상하동시키는 상하동구동기구와, 상기 회전축을 회전시키는 회전구동기구를 적어도 갖춘 초음파 본딩장치에 있어서, 상기 회전구동기구는 상기 회전축에 편심하여 부착된 로울러와, 직선적으로 이동하여 상기 로울러를 이동시키는 실린더와, 상기 로울러의 이동범위를 규제하는 스토퍼로 된 것을 특징으로 하는 초음파 본딩장치.
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