KR960001171B1 - 와이어 본드 풀-테스팅 방법 및 장치 - Google Patents

와이어 본드 풀-테스팅 방법 및 장치 Download PDF

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빅터 윙클 로이
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엔.브이.필립스 글로아이람펜파브리켄
이반 밀러 레르너
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Abstract

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Description

와이어 본드 풀-테스팅 방법 및 장치
제1도는 와이어에서의 힘을 분해시키기 위한 방정식으로 테스트의 기하학적 변수를 나타낸 것이며, 와이어 본드 풀 테스트에서의 와이어 루프에 대한 인장력의 인가를 도시한 다이어그램.
제2도는 본 발명에 따른 방법의 개시부에서의 발명의 장치 투시도.
제3도는 와이어 본드의 루프를 팽팽하게 하기 위해 초기이동의 종단부에서 힘-인가장치를 도시한 제2도의 유사도.
제4도는 와이어의 종단부에서의 한 본드가 분리된 포인트에서 힘-인가장치를 도시한 제2도 및 제3도의 유사도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 수평 로딩암 3 : 로드
4 : 훅 7 : 본드
8 : 와이어 14 : 변위 변환기
17 : 슬리브
본 발명은 집적회로 또는 하이브리드회로와 같은 마이크로-소형 고체상태 장치상의 와이어 본드를 풀-테스팅하는 방법에 관한 것이다. 상기 본드는 전기 도전 와이어로 구성되어 있으며, 상기 와이어는 고체 상태 장치상의 두 본딩 패드로 향해 종단에서 본드되며, 와이어는 패드사이에서 루프를 형성하며, 상기 패드는 두 다이 또는 단자 및 다이가 형성될 수 있다. 용어 "와이어 본드"는 와이어의 종단에서 와이어 및 본드를 구비하는 패드사이에서의 전 상호접속을 포함한다. 상기 본드는 초음파 웰딩과 같은 공지된 방법으로 형성된다.
와이어 본드를 풀-테스팅하는 표준방법에 있어서, 인장력은 루프의 종단 중간점에서 와이어 본드가 파괴될때까지, 본드중의 하나가 실패하거나 또는 예정된 값으로 스트레스를 받음으로서 본드를 포함하는 평면으로부터 벗어나는 방향으로 인가된다. 상기 힘은 와이어 루프를 팽팽하게 하는 장치에 의해 인가되어 인장력을 루프에 인가하며, 인가된 힘을 측정하며 측정된 힘에 관련된 신호를 공급하는 힘변화기와 같은 수단을 구비한다.
상기 방법은 I.E.E.E. 잡지의 트랜스액션 온 컴포넌트, 하이브리드 및 제작기술, 볼륨 CHMT-1, No. 3의 1978년 9월호에 기술되어 있다. 상기 잡지에 있어서, 풀 테스트의 기하학적 변수는 루프의 높이이다. 상기 높이는 루프의 종단 사이의 포인트에 영향을 받는다. 또, 루프의 길이에 영향을 받는다. 즉, 루프를 형성하는 와이어의 길이에 영향을 받는다. 즉, 루프를 형성하는 와이어의 길이에 영향을 받는다. 와이어 본드에 통상 사용되는 골드 와이어의 경우에 있어서, 루프와 길이는 동일한 시리얼 와이어 본드에 있어서 한와이어 본드와 다른 와이어 본드 사이에는 거의 차이가 없다. 이것은 골드의 순응성에 따른 것이며 와이어가 본딩 패드 사이의 루프를 형성하도록 놓여지므로, 와이어의 상태 예측에 따른 것이다. 경제적 이유에 의해, 특이한 금속 와이어 대신에 구리 와이어를 사용하는 경향이 있으며, 구리 와이어의 탄성은 와이어 루프의 길이를 변경시키며 풀 테스트의 시리즈에 있어서 루프 높이를 변경시킨다.
본 발명의 목적은 풀링-테스팅 와이어 본드의 개선된 방법을 제공하는 것이며, 여기서, 루프의 길이 변화에 따른 루프 높이의 변화도 고려해야 한다.
본 발명에 따라, 마이크로-소형 고체 상에 장치상에 와이어 본드를 풀림 테스트하는 방법이 제공되며, 여기서, 인장력이 와이어 본드가 파괴 되거나 또는 예정된 값으로 스트레스를 받을 때까지 루프의 종단부에서 본드를 포함하는 평면으로부터 벗어나서 루프의 종단의 중간점에 인가되며, 상기 힘은 제1번째로 와이어 루프를 팽팽하게 하며 그리고 인장력을 루프에 인가하는 장치 수단에 의해 인가되며, 인가된 힘을 측정하며, 측정된 힘에 대응하는 신호를 공급하기 위한 수단을 구비하며, 힘-인가 장치의 이동은 신호를 공급하는 수단에 의해 측정되며, 상기 수단은 와이어 루프를 팽팽하게 하기 위해 힘 인가 장치가 이동하는 거리 및 팽팽해진 루프의 높이로부터 추출할 수 있는 신호를 공급하여, 상기 신호 및 측정된 힘에 대한 신호는 연산장치에 공급되며, 여기서, 측정된 힘은 팽팽해진 루프의 높이의 주어진 값으로부터의 변량을 교정하는 것을 특징으로 한다. 적절하게, 와이어 루프를 팽팽하게 하며 인장력을 루프에 인가하기 위해 힘-인가장치가 처음에 움직이는 전체 거리는, 와이어 본드가 예정된 값으로 스트레스를 받거나 파괴될때까지, 측정되며, 팽팽해진 루프의 높이는 연산장치에서의 값으로부터 감산하므로 상기 측정치로부터 추출되며, 와이어 본드가 상기 예정된 값으로 스트레스를 받거나 파괴될때까지 루프를 팽팽하게 한 후에 힘-인가장치가 움직이는 거리가 측정된다.
본 발명은 또한 상기 방법을 이행하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는, 제1번째로 와이어 루프를 팽팽하게 하기 위해 움직이며, 인장력을 루프에 인가하는 장치와, 인가된 힘을 측정하며 측정된 힘에 대한 신호를 공급하는 수단을 구비하며, 힘-인가장치의 이동을 측정하며, 힘 인가장치가 이동하여 와이어 루프를 팽팽하게 하는 거리로부터 추출되는 관련신호를 공급하기 위한 수단 및 두 신호가 공급될 수 있으며, 루프를 팽팽하게 하기 위해 힘 인가장치가 이동하는 거리변량에 대한 상기 측정된 힘을 교정하기 위해 프로그램되어 있는 연산장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 장치의 적절한 실시예는 인가된 힘을 측정하기 위한 수단이 힘 변환기를 구비하며 힘 인가장치의 이동을 측정하기 위한 수단은 관련신호를 측정하여 관련신호를 공급하기 위해 배치되는 변위 변환기를 구비하며, 힘-인가장치가 이동하는 전체거리는 첫째로 와이어 루프를 팽팽하게 하여, 와이어 본드가 예정된 값으로 스트레스를 받거나 파괴될때까지 인장력을 루프에 인가하는 거리이며, 두 변환기로부터의 신호는 연산장치에 공급되며, 후자는 상기 전체거리로부터 감산되기 위해 프로그램되며, 힘-인가장치를 통한 거리는 와이어 본드가 상기 예정된 값으로 스트레스를 뻗거나 파괴될때까지 루프를 팽팽하게 한 후 힘-인가 장치가 움직이는 거리인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 장치의 실시예에서, 힘 인가장치는 모터 및 훅수단에 의해 이동될 수 있는 부재를 구비하며, 상기 훅은 장치가 동작할때 와이어 루프와 맞물릴 수 있으며, 상기 부재와 함께 움직이기 위해 힘 변환기를 거쳐 상기 부재에 접속되어서 첫째로 루프에 맞물리며, 루프를 팽팽하게 하며, 여기에 인장력을 인가하며, 힘 변환기는 함께 움직일 수 있는 상기 부재에 접속된 소자와, 상기 소자의 편향을 측정하며 측정된 편향에 대한 신호를 연산장치에 공급하기 위한 스트레인 게이트와, 소자의 편향 가능부에 접속된 훅을 구비하며, 변위 변환기는, 상기 부재가 와이어 루프를 팽팽하게 하도록 움직이며, 여기에 인장력을 인가하는 전체 거리에 대한 신호를 연산장치에 공급하며, 상기 거리를 측정하기 위해 배치되며, 연산장치는 상기 측정치로부터 상기 편향 가능 소자의 편향 측정치를 감산하도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법의 실시예와, 본 발명의 방법에 따른 장치의 실시예는 첨부된 도면으로 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
제1도의 다이어그램은 종단에서 본드 Bt 및 Bd에 의해 접속된 와이어 W로 구성되며, 단자 T 및 다이 D에 의해 형성된 패드를 기판 S에 각각 본딩시키기 위한 와이어 본드를 도시한 것이다. 와이어는 본딩 패드 사이의 루프 L을 형성한다. 풀 테스트에 있어서, 인장력 F가 루프의 종단 중간 포인트 P에서 루프에 인가된다.
본드 Bt 및 Bd에 도시된 장치에 있어서, Bt 및 Bd는 수직거리 H에 의해 분리되며, 수평 방향에 있어서는 본드는 거리 d만큼 분리되는 다른 레벨이다. 더높은 본드 Bt와 인장력 F가 인가되는 포인트 P사이의 수직거리는 h로 나타나며 관련 수평거리는 c 및 d로 나타난다. 인장력 F는 수직에 대해 각 Φ만큼 경사져 있으며, 와이어 W의 종단사이의 포인트 P의 위치는 각도 X 및 Y가 본드 Bt 및 Bd에서의 와이어 W 및 수평선 사이에서 형성된다. 본드 Bt 및 Bd에서의 와이어의 힘은 제1도의 방정식(1) 및 (2)으로 주어질 수 있다.
만약 본드가 동일한 레벨(H=0)이면, 인장력은 루프(C=1/2)의 중심에 인가되며 수직방향(θ=0)으로 인가되며 방정식(1) 및 (2)는 다음과 같다.
Figure kpo00001
제2, 3 및 4도에 도시된 장치는 거의 수평인 로딩암(1)을 구비하며, 상기 암은 한 종단(2)에서 주축으로 지지되어 모터 드라이브(도시되어 있지 않음)수단에 의해 상, 하방향으로 이동한다. 로드(3)는 다른 로드 및 로딩암의 자유종단부에 의존하며 하부 종단에서, 상기 로드는 훅(4)을 지지한다. 상기 훅은 조정가능한 커플링(5)에 의해 로드에 접속되며, 상기 커플링은 로드의 축방향에 있어서 로드에 대한 훅의 조정을 허용한다. 상부 종단에서, 로드(3)는 암(1) 내부의 변형가능 칸티 레버빔(6)의 자유종단에 접속되어 있다. 스트레인 게이지(도시되어 있지 않음)는 편향을 측정하기 위해 빔상에 제공되며, 빔 및 게이지는 공지된 타입의 힘 변환기를 형성한다. 따라서 상술한 장치는 다음의 방법으로 동작한다. 와이어 본드(7)는 테스트된다. 와이어 본드는 와이어(8)로 구성되며 다음의 방법으로 종단에서 볼 본드(12) 및 웨지 본드(13)에 의해 기판(11)상에서 다이패드(9) 및 (10)에 본드된다. 로딩암(1)이 제2도에 도시된 하부위치에 있을때, 기판은 와이어 본드(7)의 와이어 루프 중심 아래에 직접 놓여진다. 암(1)은, 제3도에 도시된 바와같이, 상승되어 훅이 와이어 루프와 맞물리도록 하여 루프를 팽팽하게 한다. 통상 웨지 본드가 되는 두 본드(12) 및 (13) 취약부의 파괴 또는 제4도에 도시된 바와같이, 와이어를 분리시킴으로 예정된 스트레스값에 도달하거나 와이어 본드가 파괴될때까지 로딩암(1)의 또다른 상부운동은 암에서의 빔(6)의 대향 편향을 가지며, 와이어 본드에 스트레스를 준다. 빔(6)의 로드/편향 특성이 공지되어 있으므로, 암(1)에 의해 와이어 루프에 인가되는 인장력의 측정은 빔의 편향을 측정하는 스트레인 게이지로부터 얻어진다.
본드(12) 및 (13)에 인가되는 힘은 와이어 루프의 길이에 따라 변화하는데, 왜냐하면, 루프의 길이는 팽팽해진 루프의 높이를 의미하는 루프의 높이 및 상술한 루프의 높이의 인수이기 때문에, 본드에서 와이어에서의 힘을 인가하는 방정식 인수가 된다.
상술한 바와같이, 구리 와이어가 사용되는 와이어 본드에 있어서, 와이어 루프의 길이, 따라서 높이는 예측할 수 없으며, 풀 테스트의 시리즈로 상당히 변경될 수 있다. 제2도, 3도 및 4도에 도시된 발명의 실시예에 있어서 상기 변량을 고정하기 위해, 팽팽해진 루프의 높이는 변위 변환기로 각각의 테스트를 하는 동안에 로딩암(1)의 상부 운동을 측정함으로써 확인되며, 상기 변환기로부터의 신호 및 빔(6)에 의해 형성되는 힘 변환기로부터의 신호를 연산장치(15), 본 실시예에서는 컴퓨터로 구성에 대한 관련 스트레인 게이지로 공급한다. 상기 컴퓨터에 있어서, 로딩암(1)에 의해 와이어 루프에 인가되는 측정된 힘은 주어된 값으로부터 루프 높이에 있어서의 변형을 고정하여 본드(12) 및 (13)에 인가되는 실질적인 힘의 고정된 측정치를 얻는다. 변위 변환기는 전체거리를 측정하며, 상기 변환기로부터, 암(1)은 개시부(제2도)로부터 와이어 본드가 파괴되는 모멘트(제4도)로 이동하며, 상기 측정으로부터 컴퓨터(15)에서 빔(6)의 편향을 추출하여 팽팽해진 루프의 높이를 측정할 수 있다.
상기 높이는 선택된 기준면으로부터 측정되며, 상기 면은 각 테스트의 개시부에서 훅(4)의 위치에 의해 정해지며, 테스트의 개시부에서 로딩암이 낮아지는 위치를 조정하거나 또는 커플링(5)에 의해 로드(3)에 대한 훅을 조정함으로 변경될 수 있다. 기준면은 본드(12) 및 (13)를 포함하는 면이 될 수 있으며, 본 실시예에서는 동일레벨로 표시되어 있다. 제2도에서, 더욱 쉽게 표시된 바와같이, 기판(11)의 상부표면은 기준면으로서 이용되는데, 왜냐하면, 각각의 테스트가 행해진 후, 로딩암(1)은 훅(4)이 기판(11)과 접합되어 다음 테스트에 대한 암의 개시위치를 정하기 위해 간단하게 낮아지기 때문이다. 컴퓨터는 훅(4)을 구성하는 와이어의 단면 직경에 대한 루프높이를 측정할 수 있도록 프로그램될 수 있다.
변위 변환기(14)는 종래의 공지된 형태가 될 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 변환기는 슬리브(17)에 고정되어 수직으로 배치된 보호 자계 차폐내에 배치된 고정 코일(도시되어 있지 않음) 및 일렬로 대향되게 와이어로 된 두개의 제2권선사이의 1차 권선을 구비한다. 변압기의 전기자(도시되어 있지 않은)는 수직으로 배치된 로드(16)상에서 지지되며, 상기 로드는 하부종단에서 로딩암(1)에 접속되며, 자유종단부 또는 그 주위에서 암과 함께 상하로 움직인다. 전지자는 코일의 오목한 철심내에서 움직이며, 1차 권선이 활성화될때, 1차 권선으로부터 2차 권선으로 전압을 유도시킨다. 코일내의 전기자의 위치는 각각의 제2권선에서의 전압레벨을 결정하며, 따라서, 0점 즉, 중간점으로부터의 전기자 변위에 비례하는 출력전압을 결정한다.
변위 변환기를 가진 로딩암(1)의 전 상부 운동은 측정하며, 와이어 본드가 암에 의해 스트레스를 받는 곳에서의 암의 이동부를 추출하기 위한 상기 측정으로부터의 팽팽해진 루프의 높이를 추출하는 대신에, 루프의 높이는, 광 변환기와 같은 비접촉 센서를 가진 루프(제3도)를 팽팽하게 하기 위해 개시부로부터 훅(4)이 이동하는 거리를 측정함으로써 얻어질 수 있으며, 여기서, 상기 센서는 컴퓨터(15)에 훅의 이동에 관련된 신호를 제공한다.
비록, 구리 와이어로 된 와이어 본드의 풀 테스팅에 대해 특정적으로 기술되어 있지만, 본 발명은 다른 와이어 재질로 구성된 와이어 본드의 테스팅에도 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 인장력이 와이어 본드가 파괴 되거나 또는 예정된 값으로 스트레스를 받을 때까지 루프의 종단부에서 본드를 포함하는 평면으로부터 벗어나서 루프의 종단의 중간점에 인가되며, 상기 힘은 제1번째로 와이어 루프를 팽팽하게 하며 그리고 인장력을 루프에 인가하는 장치 수단에 의해 인가되며, 인가된 힘을 측정하며, 측정된 힘에 대응하는 신호를 공급하기 위한 수단을 구비하는, 마이크로-소형 고체 상태상의 와이어본드를 풀-테스팅하는 방법에 있어서, 힘-인가 장치의 이동은 신호를 공급하는 수단에 의해 측정되며, 상기 수단은 와이어 루프를 팽팽하게 하기 위해 힘 인가 장치가 이동하는 거리 및 팽팽해진 루프의 높이로부터 추출할 수 있는 신호를 공급하여, 상기 신호 및 측정된 힘에 대한 신호는 연산장치에 공급되며, 여기서, 측정된 힘은 팽팽해진 루프의 높이의 주어진 값으로부터의 변량을 고정하는 것을 특징으로 하는 와이어 본드 풀-테스팅 방법.
  2. 제1항에 있어서, 와이어 루프를 팽팽하게 하며 인장력을 루프에 인가하기 위해 힘-인가장치가 처음에 움직이는 전체 거리는, 와이어 본드가 예정된 값으로 스트레스를 받거나 파괴될때까지, 측정되며, 팽팽해진 루프의 높이는 연산장치에서의 값으로부터 감산하므로 상기 측정치로부터 추출되며, 와이어 본드가 상기 예정된 값으로 스트레스를 받거나 파괴될때까지 루프를 팽팽하게 한 후에 힘-인가장치가 움직이는 거리가 측정되는 것을 특징으로 하는 와이어 본드 풀-테스팅 방법.
  3. 제1번째로 와이어 루프를 팽팽하게 하기 위해 움직이며, 인장력을 루프에 인가하는 장치와, 인가된 힘을 측정하며 측정된 힘에 대한 신호를 공급하는 수단을 구비하는 제1항의 방법을 이행하기 위한 장치에 있어서, 힘-인가장치에 이동을 측정하며, 힘 인가장치가 이동하여 와이어 루프를 팽팽하게 하는 거리로부터 추출되는 관련신호를 공급하기 위한 수단 및 두 신호가 공급될 수 있으며, 루프를 팽팽하게 하기 위해 힘 인가장치가 이동하는 거리의 변량에 대한 상기 측정된 힘을 고정하기 위해 프로그램되어 있는 연산장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 와이어 본드 풀-테스팅장치.
  4. 제2항에 있어서 청구된 방법을 이행하기 위해 제3항에 청구된 장치에 있어서, 인가된 힘을 측정하기 위한 수단은 힘 변환기를 구비하며 힘 인가장치의 이동을 측정하기 위한 수단은 관련신호를 측정하며 관련신호를 공급하기 위해 배치되는 변위 변환기를 구비하며, 힘-인가장치가 이동하는 전체거리는 첫째로 와이어 루프를 팽팽하게 하여, 와이어 본드가 예정된 값으로 스트레스를 받거나 파괴될때까지 인장력을 루프에 인가하는 거리이며, 두 변환기로부터의 신호는 연산장치에 공급되며, 후자는 상기 전체거리로부터 감산되기 위해 프로그램되며, 힘-인가장치를 통한 거리는 와이어 본드가 상기 예정된 값으로 스트레스를 받거나 파괴될때까지 루프를 팽팽하게 한 후 힘-인가장치가 움직이는 거리인 것을 특징으로 하는 와이어 본드 풀-테스팅 장치.
  5. 제4항에 있어서, 힘 인가장치는 모터 및 훅수단에 의해 이동될 수 있는 부재를 구비하며, 상기 훅은 장치가 동작할때 와이어 루프와 맞물릴 수 있으며, 상기 부재와 힘께 움직이기 위해 힘 변환기를 거쳐 상기 부재에 접속되어서 첫째로 루프에 맞물리며, 루프를 팽팽하게 하며, 여기서 인장력을 인가하며, 힘 변환기는 함께 움직일 수 있는 상기 부재에 접속된 소자와, 상기 소자의 편향을 측정하며 측정된 편향에 대한 신호를 연산장치에 공급하기 위한 스트레인 게이지와, 소자의 편향 가능부에 접속된 훅을 구비하며, 변위 변환기는, 상기 부재가 와이어 루프를 팽팽하게 하도록 움직이며, 여기에 인장력을 인가하는 전체 거리에 대한 신호를 연산장치에 공급하며, 상기 거리를 측정하기 위해 배치되며, 연산장치는 상기 측정치로부터 상기 편향 가능 소자의 편향 측정치를 감산하도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본드 풀-테스팅 장치.
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