KR100546280B1 - 롱 루프 와이어 본딩을 위한 히터블록 - Google Patents

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Abstract

롱 루프 와이어 본딩시에 골드와이어가 칩의 가장자리(edge)와 접촉되어 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 롱 루프(long loop) 와이어 본딩을 위한 히터블록에 대해 개시한다. 이를 위해 본 발명은, 와이어 본더(wire bonder)의 히터블록 플레이트(heater block plate)와, 상기 히터블록 플레이트 내에 구성되고 상기 히터블록 플레이트의 평면보다 음각된 형상으로 구성된 리드프레임의 패드 안착부와, 상기 패드 안착부에 구성된 복수개의 진공홀(vacuum hole)과, 상기 패드 안착부의 외곽을 감싸면서 상기 히터블록 플레이트의 평면보다 돌출된 형상으로 구성되어, 롱 루프(long loop)를 갖는 본딩이 완료된 골드와이어(gold wire)가 패드 안착부에 있는 칩의 가장자리와 접촉되는 것을 방지하는 히터블록 리브(heater block rib)를 구비하는 와이어 본더의 히터블록을 제공한다.

Description

롱 루프 와이어 본딩을 위한 히터블록{Heater block for long loop wire bonding}
도 1은 종래 기술에 의한 와이어 본더의 히터블록을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도1의 II-II'에 대한 절개면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 의한 와이어 본더의 히터블록에서 와이어 본딩을 수행하는 것을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 와이어 본더의 히터블록을 나타낸 평면도이다.
도 5는 도4의 V-V'에 대한 절개면을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 와이어 본더의 히터블록에서 와이어 본딩을 수행하는 것을 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 히터블록 플레이트,102: 패드 안착부,
104: 진공홀,106: 히터블록 리브(rib),
108: 리드프레임의 인너리드,110: 리드프레임의 패드,
112: 칩,114: 본딩된 골드와이어.
본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 사용되는 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패키징(packaging) 공정에서 와이어 본딩 공정에 사용되는 와이어 본더(wire bonder)의 히터블록(heater block)에 관한 것이다.
웨이퍼 상태로 기능이 완성된 반도체 소자는 외부의 충격 및 불순물의 침투로부터 보호가 가능하고, 인쇄회로 기판에 실장(mounting)이 가능한 형태로 패키징을 하게 된다. 이때, 와이어 본딩(wire bonding) 공정은 패키징(packaging)의 초기 공정으로서, 칩(chip)에 형성된 본드패드(bondpad)와 패키지의 골격을 이루는 리드프레임의 인너리드(inner lead)를 금실(gold wire)로 연결하는 공정을 지칭한다. 즉, 칩의 기능은 본드패드에 연결된 골드와이어를 통해 칩의 외부인 패키지까지 확장된다.
이러한 와이어 본딩 공정은 와이어 본더(wire bonder)에서 패드에 칩이 부착된 형태의 리드프레임을 히터블록(heater block)에 올려놓고, 적당한 열과 초고주파를 인가하면서, 캐필러리(capillary)를 이용하여 골드와이어를 연결하는 공정이다. 즉, 캐필러리를 사용하여 골드와이어로 칩의 본드패드에 볼 본딩(ball bonding)을 하고, 이어서 리드프레임의 인너리드(inner lead)에 스티치 본딩(stitch bonding)을 반복적으로 수행하게 된다.
도 1은 종래기술에 의한 와이어 본더의 히터블록을 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 의한 와이어 본더의 히터블록은 일반적으로 리드프레임이 이송되는 히터블록 플레이트(51)와, 상기 히터블록 플레이트 내에 구성 된 패드 안착부(52), 즉 리드프레임의 패드가 안착되는 부분과, 상기 안착된 리드프레임의 패드를 진공으로 흡착하는 역할을 수행하는 진공홀(53)로 이루어진다.
도 2는 도1의 II-II'면에 대한 절개면을 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 패드 안착부(52)는 히터블록 플레이트(51)의 평면보다 낮게 음각된 형태로 구성되어서 리드프레임의 패드가 이곳에 안착될 수 있도록 되어 있음을 확인할 수 있다. 또한, 안착된 리드프레임의 패드는 다시 진공홀(53)에 의해 아래로 흡착되기 때문에 아래로부터의 열과 진동을 그대로 전달받게 된다.
도 3은 종래기술에 의한 와이어 본더의 히터블록에서 와이어 본딩을 수행하는 것을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, LOC(Lead On Chip) 패키지용 칩과 같이, 본드패드가 칩(55)의 중앙에 구성된 경우, 본드패드와 리드프레임의 인너리드(inner lead, 57) 사이를 연결하는 골드와이어(56)의 길이는 롱 루프(long loop)를 갖게 된다. 도면에서 참조부호 54는 칩(55)이 부착되는 리드프레임의 패드를 가리킨다.
그러나, 상술한 종래기술은 골드와이어가 롱 루프인 경우, 골드와이어가 칩의 가장자리(edge)에 접촉됨으로 인하여 단선불량(short defect)이 발생하여 반도체 패키지를 영구적으로 못쓰게 만든다. 따라서, 반도체 패키징 공정의 수율을 하락시킨다. 또한, 패키징을 완료했을 때, 단선이 되지 않았다고 하더라도 골드와이어가 늘어진 경우에 외부에서 열이 가해지면 골드와이어는 팽창을 하게되어 단선불량이 발생하였다가, 다시 온도가 떨어지면 골드와이어가 수축되어 정상적으로 작동하는 등의 신뢰성 문제를 유발하기도 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 골드와이어가 롱 루프를 갖는 경우에도 칩의 가장자리와 단선 불량을 일으키지 않는 롱 루프(long loop) 와이어 본딩을 위한 히터블록을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 와이어 본더(wire bonder)의 히터블록 플레이트(heater block plate)와, 상기 히터블록 플레이트 내에 구성되고 상기 히터블록 플레이트의 평면보다 음각된 형상으로 구성된 리드프레임의 패드 안착부와, 상기 패드 안착부에 구성된 복수개의 진공홀(vacuum hole)을 구비하는 와이어 본더의 히터블록에 있어서, 상기 히터블록 플레이트는 상기 패드 안착부의 외곽을 감싸면서 상기 히터블록 플레이트의 평면도다 돌출된 형상으로 구성되어, 롱 루프(long loop)를 갖는 본딩이 완료된 골드와이어(gold wire)가 패드 안착부에 있는 칩의 가장자리와 접촉되는 것을 방지하는 히터블록 리브(heater block rib)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 롱 루프(long loop) 와이어 본딩을 위한 히터블록을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 히터블록 리브는 리드프레임을 히터블록에 로딩(loading)하였을 때, 패드와 인너리드 사이 평면의 히터블록 플레이트에 구성하는 것이 적합하다.
바람직하게는, 상기 히터블록 리브는 히터블록 플레이트와 동일 재질로 하나의 몸체 형상으로 구성하거나, 접착수단을 이용하여 기존의 히터블록 플레이트 위 에 추가로 구성한 것이 적합하다.
본 발명에 따르면, 히터블록 리브(heater block rib)가 와이어 본딩시에 긴 길이의 골드와이어를 위로 올려주면서 와이어 본딩을 하기 때문에, 골드와이어가 칩의 가장자리와 접촉되는 문제점을 해결할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 의한 와이어 본더의 히터블록을 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 롱 루프(long loop) 와이어 본딩을 위한 히터블록은, 와이어 본더(wire bonder)의 히터블록 플레이트(heater block plate, 100)와, 상기 히터블록 플레이트(100) 내에 구성되고 상기 히터블록 플레이트(100)의 평면보다 음각된 형상으로 구성된 리드프레임의 패드 안착부(102)와, 상기 패드 안착부(102)에 구성된 복수개의 진공홀(vacuum hole, 104)과, 상기 패드 안착부(102)의 외곽을 감싸면서 상기 히터블록 플레이트(100)의 평면보다 돌출된 형상으로 구성된 히터블록 리브(heater block rib, 106)로 구성된다.
여기서, 상기 히터블록 리브(heater block rib, 106)는 본 발명의 목적을 달성하는 가장 핵심적인 수단이 된다. 즉, 히터블록 리브(106)가 롱 루프(long loop)를 들어올려서, 본딩이 완료된 골드와이어(gold wire)가 패드 안착부(102)에 로딩된 칩의 가장자리와 접촉되는 것을 방지함과 동시에 적절한 루프(loop)를 형성하는 역할을 한다. 이러한 히터블록 리브(106)는 금형을 형성하는 방법을 사용하여 강철(Steel) 재질로 히터블록 플레이트와 하나의 몸체를 이루도록 구성할 수도 있고, 인위적으로 테이프나 접착제와 같은 접착수단을 사용하여 기존의 히터블록 플레이트에 추가로 만들 수 있다. 이러한 히터블록 리브(106)는 칩의 두께, 루프의 형상 및 높이게 맞게 제작할 수 있다.
도 5는 도4의 V-V'에 대한 절개면을 나타낸 단면도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명에 의한 히터블록 리브(106)가 패드 안착부(102)의 외곽을 따라서, 히터블록 플레이트(100) 평면보다 돌출된 형상으로 구성된 것을 보여준다. 이러한 히터블록 리브(106)는 히터블록에 리드프레임이 로딩되었을 때, 리드프레임의 패드와 인너리드가 놓이는 부분의 중간에 형성하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 의한 와이어 본더의 히터블록에서 와이어 본딩을 수행하는 것을 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 리드프레임의 패드(110)가 놓이는 패드 안착부(102)의 외곽을 따라서 히터블록 리브(106)가 롱 루프(long loop) 골드와이어(106)를 들어주기 때문에, 골드와이어가 리드프레임 패드(110) 위에 부착된 칩(112)의 가장자리와 접촉되는 문제가 없어진다. 여기서, 리드프레임의 인너리드(108)와 패드 안착부(102) 사이에 구성된 히터블록 리브(106)의 높이 및 폭은 칩(112)의 높이를 고려하여 조정할 수 있다.
이러한 롱 루프(long loop) 와이어 본딩을 위한 히터블록은 LOC용 칩을 범용 리드프레임(conventional leadframe)을 사용하여 본딩할때 유리하다. 즉, LOC용 리드프레임은 폴리이미드 테이프(polyimide tape)를 사용하여 칩과 리드프레임을 접착시키는데, 테이프의 사용에 따른 제작원가의 상승을 초래한다. 이때, 제조원 가를 줄이기 위해 범용 리드프레임을 사용하여 패키징을 할 경우엔, LOC용 칩에서 본드패드 어레이(bond pad array)가 대부분 중앙에 형성되어 와이어 본딩을 수행하는 인너리드와 본드패드간의 길이가 길어짐으로써 롱 루프(long loop)를 갖게 된다. 이러한 경우, 본 발명에 의한 히터블록 리브가 구비된 히터블록을 사용하면, 품질 및 신뢰도에서 많은 개선을 가져올 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.
따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 히터블록 리브(heater block rib)가 와이어 본딩시에 긴 길이의 골드와이어를 위로 올려주면서 와이어 본딩을 하기 때문에, 골드와이어가 칩의 가장자리와 접촉되는 문제점을 해결할 수 있다.

Claims (3)

  1. 와이어 본더(wire bonder)의 히터블록 플레이트(heater block plate);
    상기 히터블록 플레이트 내에 구성되고 상기 히터블록 플레이트의 평면보다 음각된 형상으로 구성된 리드프레임의 패드 안착부; 및
    상기 패드 안착부에 구성된 복수개의 진공홀(vacuum hole)을 구비하는 와이어 본더의 히터블록에 있어서,
    상기 히터블록 플레이트는 상기 패드 안착부의 외곽을 감싸면서 상기 히터블록 플레이트의 평면도다 돌출된 형상으로 구성되어, 롱 루프(long loop)를 갖는 본딩이 완료된 골드와이어(gold wire)가 패드 안착부에 있는 칩의 가장자리와 접촉되는 것을 방지하는 히터블록 리브(heater block rib)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 롱 루프(long loop) 와이어 본딩을 위한 히터블록.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히터블록 리브는 리드프레임을 히터블록에 안착하였을 때, 패드와 인너리드 사이 평면의 히터블록 플레이트에 구성하는 것을 특징으로 하는 롱 루프(long loop) 와이어 본딩을 위한 히터블록.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 히터블록 리브는 히터블록 플레이트와 동일 재질로 하나의 몸체 형상으 로 구성하거나, 접착수단을 이용하여 기존의 히터블록 플레이트 위에 추가로 구성한 것을 특징으로 하는 롱 루프(long loop) 와이어 본딩을 위한 히터블록.
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