KR970002101Y1 - 와이어 본딩 장비의 예열 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

와이어 본딩 장비의 예열장치

제1도는 일반적인 초음파 열압착 방식 와이어 본딩 장비의 개략적인 구조 및 본딩작업 상태를 보인 단면도.

제2도는 종래의 본딩툴 분해 상태 사시도.

제3도는 본 고안에 의한 예열장치의 구조 및 본딩작업 상태를 보인 단면도.

제4도는 본 고안 예열장치의 분해 상태 사시도.

제5도는 본 고안 예열장치의 일실시예를 보인 요부 사시도.

제6도는 본 고안 예열장치의 다른실시예를 보인 요부 사시도.

제7도는 본 고안 예열장치의 또 다른 실시 형태를 보인 본딩작업상태 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제품지지대 3 : 반도체칩

4 : 히터 5 : 히터블록

6 : 금속와이어 10 : 본딩툴

11 : 캐필러리 12 : 캐필러리 홀더

20 : 모재예열용 히터

본 고안은 와이어 본딩(Wire bonding) 장비의 예열장치에 관한 것으로, 특히 와이어 본딩에 필요한 열을 보다 효과적으로 공급할수 있도록한 와이어 본딩 장비의 예장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 패키지를 제조함에 있어서는 다이본딩공정 후 칩과 리드프레임의 인너리드를 금속와이어를 이용하여 전기적으로 접속 연결시키는 와이어 본딩 공정을 수행하게 된다.

이와같은 와이어본딩 공정에 사용되는 장비를 와이어 본더라도 하고 있으며, 상기한 와이어 본더를 이용하여 와이어 본딩공정을 행함에 있어서는, 다음과 같은 2가지 방법이 알려지고 있다.

그 하나는 반도체칩이 부착된 리드프레임을 열판(Heater block)위로 지나게 하거나 머물게하여 그 열판을 통해 발생된 열을 리드프레임 및 반도체칩 부착용 접착재를 경유하여 반도체 칩에 전달함으로써 칩의 표면에 위치한 접합부인 본드 패드의 온도를 올린후 본딩툴(bonding tool)에 끼워진 금속와이어(골드나 알루미늄)를 공급하여 상기 패드에 압력과 초음파 진동을 가하여 접속시킴과 아울러 금속와이어의 타단부를 리드프레임의 인너리드에 상기와 같은 방법으로 접속하는 이른바, 초음파 열압착 와이어 본딩 방식이고, 다른 하나는 반도체칩이 부착된 세라믹 패키지에 열을 가하지 않고 금속와이어가 끼워진 본딩툴에 고주파를 발생시켜 반도체칩의 본드패드와 금속와이어, 그 금속와이어와 리드프레임의 인너리드를 초음파 압착시키는 이른바 초음파 압착실 와이어 본딩 방식이다.

이와같은 와이어 본딩방식중 전자는 일반적으로 플라스틱류 제품에 많이 적용되고 있고, 후자는 주로 세라믹류 제품에 적용되고 있다.

제1도는 일반적인 초음파 열압착 방식 와이어 본딩 장비의 구조 및 본딩 작업상태를 보인 단면도이다. 도면에서 1은 제품지지대를 보인 것으로, 이 제품지지대(1) 위에는 리드프레임의 패들(2)위에 반도체칩(3)이 부착고정된 반조립상태의 제품이 올려져 있고, 상기 제품지지대(1)의 하부에는 제품에 열을 가하는 히터(4)와 히터블럭(5)으로 이루어진 가열수단이 설치되어 있으며, 상기 제품지지대(1)의 상부에는 금속와이어(6)를 공급하여 실제 와이어 본딩을 행하는 본딩툴(10)이 상,하 좌,우 방향으로 이동가능하게 설치되어 있다.

상기 본딩툴(10)은 제2도에 도시한 바와같이, 금속와이어(6)가 끼워진 캐필러리(Capillary : 11)와, 캐필러리홀더(12)로 일어 지는바, 여기서 상기 캐필러리 홀더(12)는 초음파를 발생함으로써 초음파 진동을 유발시키는 역할을 하게 된다.

그리고, 상기 캐필러리(11)는 캐필러리 홀더(12)의 고정공(12a)에 삽입되어 고정나사(13)로 고정되어 진다.

제1 도중 미설명 부호 2a는 인너리드, 3a는 본드패드, 7은 칩부착용 접착제를 보인 것이고, 제2 도중 12b는 고정나사공을 보인 것이다.

이하, 본딩작업을 살펴본다.

히터(4)에서 발산되는 열원이 도시된 화살표 방향과 같이, 히터블록(5)를 경유하여 제품지지대(1), 패들(2), 접착제(7), 및 반도체칩(3)으로 전달되어 접합부위, 예컨대 칩(3)의 본드패드(3a) 및 리드프레임의 인너리드(2a)를 가열시키게 된다. 이와같이 전달되는 열에 의해 양측 접합부위(3a)(2a)의 온도가 적정온도까지 올라가면 본딩툴(10)의 캐필러리(11)로부터 금속와이어(6)가 공급되면서 본딩이 진행되는바, 전기방전으로 공급되는 금속와이어(6)를 녹여 금속블 형태를 형성한후, 반도체칩(3)의 본드패드(3a)를 향해 캐필러리(11)가 내려와 누름과 동시에 캐필러리 홀더(12)로부터 발생된 초음파 진동으로 비벼 반도체 칩(3)의 본드패드(3a)에 금속와이어(6)의 선단을 접합하게 된다.

이후에는 선단이 접속된 금속와이어(6)를 그대로 끌고 나와 도면에 점선으로 도시한 바와같이, 금속와이어(6)의 타단을 리드프레임의 인너리드(2a)에 상기와 같은 방법으로 접속시킨후 끊어내는 과정을 반복하면서 와이어 본딩 공정을 진행하는 것이다.

한편, 도시하지는 않았으나, 초음파 압착식 와이어 본딩 방식은 히터를 사용하지 않고, ㅇ지(wedge)와 ㅇ지고정나사 및 금속와이어등으로 구성된 선접합치구(본딩툴)를 사용하여 고주파 혹은 초음파로 발생시킨 진동을 이용, 빠른속도로 반도체칩의 본드패드와 금속 와이어를 비벼 발생하는 열로 접합시키는 것이다.

그러나, 상기한 바와같은 종래의 와이어 본딩 장비에 있어서는, 초음파 열압착 와이어 본딩 방식의 경우, 히터(4)로부터 발생된 열을 반도체칩(3)까지 전달시키는 가열방식이므로, 이 과정에서 여러단계의 금속간, 혹은 열전도도가 다른 물체를 통과하게 됨으로써 열손실이 크다는 단점이 있었고, 열에 민감한 반도체칩(3)의 전체에 열을 가해 줌으로써 열로인한 칩의 열화, 리드프레인의 재질변경, 산화 및 열화등이 발생하여 와이어 본딩의 품질저하를 유발하는 단점이 있었으며, 또한 초음파 압착식 와이어본딩 방식에서는 단순히 고주파 혹은 초음파의 진동을 이용, 비벼 발생하는 열로 접합함에 따라 와이어 본딩의 품질 향상에 한계가 있다는 문제가 있었다.

또한 종래에는 일본 공개특허공보 소63-111635호와 같이 본딩툴에 예열히터를 구비한 것이 안출된 바 있다.

그러나 이러한 장치에서는 캐필러리 자체에 나선형홈을 형성하고 이에 히터를 매립설치한 것이어서 캐필러리를 교체할 때마다 히터까지도 폐기해야 하는 것이어서 자원의 낭비를 초래하게 되는 문제점이 있었다.

이를 감안하여 안출한 본 고안 목적은 와이어 본딩시 필요한 열을 여러단계의 열전달 경로를 거치지 않고 직접 본딩툴에 발생시킴으로써 열전달 효율을 높이고, 반도체 칩 및 리드프레임의 열화를 방지하여 궁극적으로는 와이어본딩의 품질 향상을 기할 수 있도록 하면서도 캐필러리를 교체할 경우 히터를 분리하여 교체된 캐필러리에 재조립함으로써 자원의 낭비와 이에 따른 원가절감을 기할 수 있도록 한 와이어 본딩 장비의 예열 장치를 제공하려는데 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 반도체 칩이 탑재된 리드프레임이 장착 지지되는 제품지지대의 상부에 상,하,좌,우 이동가능하게 설치되어 금속 와이어를 공급하면서 본딩을 행하는 본딩툴에 착,탈가능한 모재예열용 히터를 설치하여 본딩툴의 캐필러리의 교체시 모재예열용 히터를 재사용할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 와이어 본딩장비의 예열장치가 제공된다.

상기와 같은 본 고안 장치를 구성함에 있어서는 상기 모재 예열용 히터를 본딩툴의 캐필러리에 부착하는 제1 실시예와, 본딩툴의 캐필러리 홀더에 부착하는 다른실시예가 제공되며, 또한 상기 제품지지대의 하부에 히터와 히터블록으로 이루어지는 가열수단을 더 설치하여 구성하는 또 다른 실시예가 제공된다.

상기와 같이된 본 고안 장치에 의하면, 본딩에 필요한 열을 가하는 히터가 본딩툴에 부착되어 있으므로 열전달원의 단일물체로 인한 열전달 효율을 높일 수있고, 반도체칩에 직접 열을 가해주지 않음으로써 칩의열화 및 리드프레임의 열화 또는 산화를 방지할 수 있으며, 또한, 보다 높은 예열온도를 유지시킬수 있으므로 와이어 본딩의 품질 향상을 기할수 있다는 등의 효과를 기대 할수 있다.

이하, 상기한 바와같은 본 고안에 의한 와이어 본딩 방비의 예열 장치를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

제3도는 본 고안에 의한 예열장치의 구조 및 본딩작업 상태를 보인 단면도이고, 제4도는 동상의 본딩툴 분해 상태 사시도이며, 제5도는 캐필러리의 부분파단 사시도로서 이에 도시한 바와같이, 본 고안에 의한 와이어 본딩 장비의 예열장치는 반도체칩(3)이 탑재된 리드프레임이 장착지지되는 제품지지대(1)의 상부에 상,하,좌,우 이동가능하게 설치되어 금속와이어(6)를 공급하면서 본딩을 행하는 본딩툴(10)의 캐필러리(11)에 모재예열용 히터(20)를 부착하여 구성한 것으로, 도면에서 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여 하였다.

즉, 본 고안은 본딩에 필요한 열을 발생하는 히터를 본딩툴(10)에 설치함으로써 종래와 같이 여러단계의 열전달 경로를 거치지 않고 본딩을 행하는 본딩툴(10)에 직접 열을 가하여 열전달 효율을 향상시키고, 반도체 칩(3)이나 리드프레임등에는 열이 전달되지 않게 함으로써 칩(3)의 열화 및 리드프레임의 열화 또는 산화를 방지하여 제품의 품질 향상을 기할수 있도록 구성한 것이다.

상기와 같이된 본 고안의 예열장치가 채용된 와이어 본딩장비의 동작은 히터(20)에 전원을 가하여 온도를 올리면, 제3도의 화살표 방향과 같이, 열이 캐필러리(11) 전체에 전달되면서 금속와이어(6)에 직접 가해진다는 차이점만을 제외하고는 종래 동작과 유사하므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이, 본 고안의 예열장치에 의하면, 와이어 본딩에 필요한 열을 가하는 히터가 본딩툴에 부착되어 있으므로 열전달원의 단일 물체로 인한 열전달 효율을 높일수 있고, 반도체칩과 리드프레임에 직접적으로 열을 가해주지 않으므로, 칩의 열화 및 리드프레임의 열화 또는 산화를 방지 할수있어 품질 향상을 기할수 있다는 효과가 있다.

한편, 제6도는 본 고안 장치의 다른 실시예를 보인 도면으로서, 이는 모재예열용 히터(20)를 캐필러리에 부착하지 않고, 캐필러리 홀더(12)에 부착하여 구성한 것으로, 그외 본고안장치를 구성하는 여타 구성 및 작용 효과는 상술한 일실시예와 동일 유사하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다,

또한 첨부한 제7도는 본 고안 장치의 또 다른 실시예를 보인 것이다. 도시한 바와같이, 본 고안의 또 다른 실시예에 의한 예열장치는 제품지지대(1)의 하부에 히터(4)와 히터블록(5)으로 이루어진 가열수단을 부가하여 구성한 것이다.

즉, 종래의 가열방식과 본 고안의 가열방식을 병행하여 구성한 것이다.

이와같이된 본 고안의 또다른 실시예에 의한 예열장치에 있어서는 종래보다 높은 본딩 온도를 유지할수 있으므로 즉, 본딩툴의 히터열과 가열수단의 히터열로 병행하여 이용할 수 있으므로 와이어 본딩의 품질을 보다 향상시킬 수 있다는 효과가 기대된다.

또한 본딩툴에 모재예열용 히터를 탈부착가능하게 결합함으로써 본딩툴의 캐필러리와 롤더를 제작함에 있어 매번 히터를 결합하지 않고 별도로 제작하여 필요에 따라 결합하여 사용할 수 있으므로 그 제작이 간편하고, 캐필러리를 교체하는 경우 히터를 분리하고 캐필러리를 교체한 다음 다시 히터를 결합하면 되므로 경제적으로 되며, 히터의 가열온도를 변경할 경우에는 본딩툴 전체을 교체하지 않고 히터(20)만을 교체하면 되므로 그 작업이 간편하게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 반도체칩(3)이 탑재된 리드프레임이 장착지지되는 제품지지대(1)의 상부에 상,하,좌,우 이동가능하게 설치되어 금속와이어(6)를 공급하면서 본딩을 행하는 본딩툴(10)에 착탈가능한 모재예열용 히터(20)를 설치하여 본딩툴의 캐필러리의 교체시 모재예열용 히터를 재사용할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장비의 예열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 모재예열용 히터(20)가 본딩툴(10)의 캐필러리(11)에 부착된 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장비의 예열장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 모재예열용 히터(20)가 본딩툴(10)의 캐필러리 홀더(12)에 부착된 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장비의 예열장치.
4. 제1항에 있어서, 제품지지대(1)의 하부에 히터(4) 및 히터블록(5)으로 이루어진 가열수단이 설치된 것을 특징으로 하는 와이어 본딩장비의 예열장치.