KR20060102495A - 와이어 접속부 형성 방법 - Google Patents

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KR20060102495A
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capillary
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슈이 유안 유
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언액시스 인터내셔널 트레이딩 엘티디
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Abstract

본 발명은, 반도체 칩(3)과 기판(5) 사이에 와이어 접속부를 형성시키는 방법으로서, 와이어 본더의 캐필러리 외부로 돌출된 와이어 단부를 용융시켜 와이어 볼로 형성시킨 다음에 반도체 칩(3)의 제1 접속 지점(2)에 부착시키고 나서 소정의 길이로 잡아당겨 기판의 제2 접속 지점(4)에 부착시키는 와이어 접속부 형성 방법에 있어서, 와이어 볼을 반도체 칩(3)의 제1 접속 지점(2)에 부착시킨 후에, 캐필러리를 소정의 거리(D1)만큼 상승시켜 소정의 거리(D2)만큼 기판(5)의 제2 접속 지점(4)을 향한 방향으로 수평으로 또는 상향으로 경사지게 이동시키는 것을 특징으로 하는 와이어 접속부 형성 방법에 관한 것이다. 일반적으로 거리(D1)와 거리(D2)는 와이어 직경의 1배 내지 2배이다.
와이어 접속부, 반도체 칩, 기판

Description

와이어 접속부 형성 방법{METHOD FOR PRODUCING A WIRE CONNECTION}
도 1과 도 2는 본 발명에 따른 와이어 접속부 형성 방법의 제1 실시예 또는 제2 실시예의 캐필러리의 경로를 도시한 도면들이다.
도 3은 도 1과 도 2의 와이어 접속부 형성 방법에 따라 형성된 와이어 루프를 도시한 도면이다.
도 4와 도 5는 본 발명에 따른 와이어 접속부 형성 방법의 제3 실시예 또는 제4 실시예의 캐필러리의 경로를 도시한 도면들이다.
도 6은 도 4와 도 5의 와이어 접속부 형성 방법에 따라 형성된 와이어 루프를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 경로 2: 제1 접속 지점
3: 반도체 칩 4: 제2 접속 지점
5: 기판 6: 평면
7: 수직선 8: 벡터
9: 와이어 루프 10: 종래 킹크
본 발명은 와이어 본더에 의해 반도체 칩과 기판 사이에 와이어 접속부를 형성시키는 방법에 관한 것이다.
와이어 본더는 설치 후에 반도체 칩을 기판에 와이어로 접속시키는 장치이다. 와이어 본더는 캐필러리(capillary)를 구비하며, 이러한 캐필러리의 말단부에 혼(horn)이 고정된다. 캐필러리는 와이어를 반도체 칩의 접속 지점과 기판의 접속 지점에 부착시키는 역할을 함과 동시에, 두 연결 지점 사이에서 와이어를 안내하는 역할을 한다.
지금까지, 지속적으로 변화되고 있는 요건에 대처하기 위한 여러 가지 와이어 접속부 형성 방법이 제시되어 왔다. 반도체 칩의 접속 지점과 기판의 접속 지점 사이에 와이어 루프를 형성시키는 방법으로서 널리 사용되고 있는 표준 방법에 따르면, 우선 캐필러리의 외부로 돌출된 와이어 단부를 용융시켜 볼로 형성시킨다. 이어서, 와이어 볼을 압력과 초음파에 의해 반도체 칩의 접속 지점에 부착시킨다. 이렇게 할 때, 초음파 트랜스듀서로부터 초음파를 혼에 인가시킨다. 이러한 단계를 볼 접합(ball bonding) 단계라 부른다. 이어서, 와이어를 소정의 길이로 잡아당겨서 와이어 루프로 형성시킨 다음에 기판의 접속 지점에 접합시킨다. 이러한 마지막 단계를 웨지 접합(wedge bonding) 단계라 부른다. 와이어가 기판의 접속 지점에 부착된 후에, 와이어가 떼내어지며, 후속 접합 사이클이 개시된다. 위에서 설명한 두 접합 단계에서, 기판이 가열되는 온도는 중요한 역할을 한다.
이러한 표준 방법은 몇 가지 간단한 단계들만을 포함하기 때문에 신속하게 행해진다. 하지만, 이러한 표준 방법은, 본 기술 분야에 공지된 바와 같이 "루프 높이"가 비교적 크다는 단점을 갖는다. 따라서, 루프 높이가 낮은 적용 분야에 대한 신규한 방법이 제시되었다. 이러한 방법 중 널리 공지된 방법을 보면, 이른바 "역 루프 형성(reverse looping)" 방법으로서, 우선 와이어 볼이 반도체 칩의 접속 지점에 부착된다. 부착시, 와이어 볼은 평탄하게 가압되어 "범프(bump)"로 형성되며, 이어서 와이어가 떼내어진다. 이어서, 캐필러리 외부로 돌출된 와이어 단부가 용융되어 볼로 형성된 다음에, 표준 방법과는 반대 방식으로 와이어 볼이 기판에 부착되고 나서, 소정의 길이로 잡아당겨져 와이어 루프로 형성되어, "웨지 접합부"로서 반도체 칩의 "범프"에 부착됨으로써, 와이어 접속부가 형성된다.
대한민국 공개 특허 공보 제10-2005-0073412호에도, 우선 "범프"가 반도체 칩의 접속 지점에 부착되는 방법이 개시되어 있다. 하지만, 이 문헌에 따르면, 우선 와이어가 반도체 칩의 "범프"에 부착되고 나서 소정의 길이로 잡아당겨져 기판에 부착됨으로써, 와이어 접속부가 이른바 "웨지-웨지(wedge-wedge)" 와이어 접속부로서 형성된다.
미국 특허 공보 제6933608호에는, 우선 와이어가 반도체 칩에 부착된 다음에 표준 방법을 사용하여 기판에 부착됨으로써 와이어 루프가 형성되는 방법이 개시되어 있다. 와이어 볼이 반도체 칩의 접속 지점에 부착된 후에, 캐필러리가 상승되어 기판의 제2 접속 지점으로부터 멀어지는 방향으로 수평으로 이동된 다음에, 추가로 상승되어 기판의 제2 접속 지점을 향한 방향으로 수평으로 동일 거리만큼 다시 이동되고 나서 하강되며, 이러한 방식으로 형성된 추가 루프는 와이어 볼에 대해 가 압되면서 그 와이어 볼에 접속된다. 이에 후속하여, 캐필러리가 다시 상승되고, 와이어 루프가 표준 방법에 의해 형성되어 완성된다.
본 발명의 목적은, 루프 높이가 낮으면서도 가능한 한 시간이 거의 소요되지 않는 와이어 접속부 형성 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 와이어 접속부 형성 방법은, 반도체 칩과 기판 사이에 와이어 접속부를 형성시키는 표준 방법으로서, 와이어 본더의 캐필러리 외부로 돌출된 와이어 단부를 용융시켜 와이어 볼로 형성시킨 다음에, 반도체 칩의 제1 접속 지점에 부착시키고 나서, 소정의 길이로 잡아당겨, 기판의 제2 접속 지점에 부착시키는 방법에 기본 원리를 두고 있다. 이러한 와이어 접속부 형성 방법은, 와이어 볼이 반도체 칩의 제1 접속 지점에 부착된 후에, 캐필러리가 소정의 거리(D1)만큼 상승되어, 소정의 거리(D2)만큼 기판의 제2 접속 지점을 향한 방향으로 수평으로 또는 상향으로 경사지게 이동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 이러한 단계들을 행한 후에, 와이어 부분이 기판의 표면에 평행하게 연장될 수 있도록 반도체 칩의 부착 지점에 바로 인접한 와이어가 굽혀질 수 있게 하기 위해서, 캐필러리가 수직으로 소정의 거리(D3)만큼 다시 상승되어, 소정의 거리(D4)만큼 기판의 제2 접속 지점을 향한 방향으로 수평으로 또는 상향으로 경사지게 이동된다.
본 명세서에 포함되면서 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면에는 본 발명의 하나 이상의 실시예들이 도시되어 있으며, 이하에서는 이러한 도면들과 그에 대한 상세한 설명을 중심으로 하여 본 발명의 원리들과 실시예들을 상세히 설명한다. 도면들은 축척에 맞게 도시되지 않았다.
도 1은, 반도체 칩(3)의 제1 접속 지점(2)과 기판(5)의 제2 접속 지점(4) 사이에 와이어 루프를 형성시키기 위한 본 발명의 와이어 접속부 형성 방법의 제1 실시예에 따른 캐필러리의 경로(1)를 도시하고 있다. 두 접속 지점(2, 4)을 연결한 벡터(8)와 수직선(7)에 의해 형성되는 평면(6)에서 이동이 행해진다. 와이어 접속부는 다음의 단계들, 즉 단계 1, 단계 2, 단계 3 및 단계 4에 따라 형성된다.
1. 캐필러리의 말단부로부터 돌출되는 와이어의 단부가 용융되어 와이어 볼(wire ball)로 형성되어서 반도체 칩(3)의 제1 접속 지점(2)에 부착된다.
2. 캐필러리가 소정의 거리(D1)만큼 상승, 즉 소정의 거리(D1)만큼 수직 방향으로 이동된다. 일반적으로 거리(D1)는 와이어 직경의 1배 내지 2배이다. 와이어 직경이 25㎛이면, 거리(D1)는 25㎛ 내지 50㎛이다.
3. 캐필러리가 기판(5)의 제2 접속 지점(4) 쪽을 향한 방향으로 수평으로 소정의 거리(D2)만큼 이동된다. 일반적으로 거리(D2)도 와이어 직경의 1배 내지 2배이다.
단계 2와 단계 3에 따르면, 서두에 언급한 표준 방법과는 달리, 와이어가 제1 접속 지점에 부착되어 있는 변형된 와이어 볼에 바로 인접하여 90°만큼 굽혀짐 으로써, 부착 지점 바로 위에서 거의 수평으로 기판(5)의 제2 접속 지점(4)을 향해 연장되게 된다.
4. 캐필러리가 일례로 도 1에 도시된 경로를 따라서 종래 방식대로 추가로 이동되며, 이러한 이동시에 와이어를 소정 길이로 잡아당기고 킹크(kink)를 형성하게 된다.
도 2는 본 발명의 와이어 접속부 형성 방법의 제2 실시예에 따른 캐필러리의 경로(1)를 도시하고 있다. 단계 1, 단계 2 및 단계 4는 제1 실시예와 동일하다. 단계 3은 다음의 단계 3'로 대체된다.
3'. 캐필러리가 기판(5)의 제2 접속 지점(4) 쪽을 향한 방향으로 상향으로 경사지게 소정의 거리(D2)만큼 이동된다. 일반적으로 거리(D2)도 와이어 직경의 1배 내지 2배이다.
따라서, 이러한 2가지 실시예의 차이점은, 도 2에 도시된 실시예의 단계 3'에서 캐필러리가 수평으로 이동되는 것이 아니라, 동시에 수직 상향 및 수평으로, 즉 대각선 방향으로 이동된다는 점이다. 경로는 수평선과 각도(φ)를 형성하며, 이러한 각도는 일반적으로 30°내지 45°이다.
도 3은 본 발명의 와이어 접속부 형성 방법으로 형성된 와이어 루프(9)의 측면도이며, 이러한 와이어 루프에는 종래의 킹크(10)도 또한 단계 4에서 형성되어 있다. 반도체 칩(3)과 킹크(10) 사이의 와이어 부분은 수평이 아닌 곡형으로 연장된다. 이에 따라, 루프 높이(H1)는 이론적으로 가능한 최저 루프 높이에 비해 다소 높게 된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 제1 접속 지점(2)에 비교적 근접한 추가 킹크를 형성시켜 이러한 추가 킹크와 종래 킹크(10) 사이의 와이어 부분이 거의 수평으로 또는 약간 하향으로 경사져서 연장될 수 있게 하기 위해서, 단계 3 이후와 단계 4 이전에 추가 단계를 행하는 또 다른 실시예가 제시된다. 도 4와 도 5는 이러한 추가 단계가 제1 실시예에 부가된 경우에 캐필러리의 경로(1)에 대한 2가지 실시예를 도시하고 있다. 이러한 추가 단계에 따르면, 단계 3 혹은 단계 3' 이후에, 캐필러리가 소정의 거리(D3)만큼 상승되고 나서, 기판(5)의 제2 접속 지점(4) 쪽을 향한 방향으로 수평으로(도 4) 혹은 상향으로 경사져서(도 5) 소정의 거리(D4)만큼 이동된다. 하지만, 이렇게 하여 형성된 추가 킹크는 육안으로는 거의 식별이 불가능하며, 이러한 추가 킹크 대신에 와이어가 약간 추가로 굽혀지는 현상만을 식별할 수 있다. 거리(D3)는 제1 접속 지점(2)으로부터 추가 킹크까지의 간격을 결정한다. 거리(D3)가 길어질수록, 추가 킹크가 제1 접속 지점(2)으로부터 더욱 이격된다. 거리(D4)는 추가 킹크의 강도와 그에 따른 킹크에서의 굽힘 정도를 결정한다. 이와 동일한 방식으로, 도 2에 도시된 캐필러리의 경로(1)가 변형될 수 있다.
다시 말하면, 이러한 구성은, 기판(5)의 제2 접속 지점(4) 쪽을 향한 방향으로 짧게 수평으로 혹은 상향으로 경사져서 운동할 수 있게 하기 위해서, 단계 4 초기의 캐필러리의 수직 운동이 도중에 중단되는 것으로 설명할 수 있다.
이러한 추가 단계가 부가된 와이어 접속부 형성 방법으로 형성된 와이어 루 프(9)가 도 6에 도시되어 있으며, 이러한 와이어 루프를 보면 반도체 칩(3)의 접속 지점(2)과 종래 킹크(10) 사이의 와이어 부분이 수평으로 연장되어 있다. 거리(D3)는 추가 킹크가 제1 접속 지점(2)에 근접하게 배치될 수 있도록 비교적 짧게 선정된다. 따라서, 루프 높이(H2)는 루프 높이(H1)보다 낮다.
지금까지 본 발명의 실시예들과 적용예들을 도시하여 설명하였지만, 본 기술 분야의 당업자라면 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고서 본 발명에 여러 가지 변형을 가할 수 있음을 명확하게 파악할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부 특허청구범위와 그의 동등물에 의해서만 한정된다.
본 발명에 의하면, 루프 높이가 낮으면서도 가능한 한 시간이 거의 소요되지 않는 와이어 접속부 형성 방법이 제공된다.

Claims (4)

  1. 반도체 칩(3)과 기판(5) 사이에 와이어 접속부를 형성시키는 방법으로서,
    (a) 와이어 본더의 캐필러리 외부로 돌출된 와이어의 단부를 용융시켜 와이어 볼을 형성시키는 단계와,
    (b) 상기 와이어 볼을 반도체 칩(3)의 제1 접속 지점(2)에 부착시키는 단계와,
    (c) 상기 캐필러리를 와이어 직경의 1배 내지 2배인 소정의 거리(D1)만큼 상승시키는 단계와,
    (d) 상기 캐필러리를 와이어 직경의 1배 내지 2배인 소정의 거리(D2)만큼 기판의 제2 접속 지점을 향한 방향으로 수평으로 또는 상향으로 경사지게 이동시키는 단계와,
    (e) 상기 캐필러리를 상승시키고 이동시켜 와이어 루프를 형성시켜서 상기 와이어를 기판(5)의 제2 접속 지점(4)에 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 접속부 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (f) 상기 캐필러리를 수직으로 소정의 거리(D3)만큼 상승시키는 단계와,
    (g) 상기 캐필러리를 소정의 거리(D4)만큼 기판(5)의 제2 접속 지점(4)을 향 한 방향으로 수평으로 또는 상향으로 경사지게 이동시키는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 단계 f와 단계 g는 단계 d 이후와 단계 e 이전에 행해지는 것을 특징으로 하는 와이어 접속부 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거리(D3)는 와이어 직경의 1배 내지 2배인 것을 특징으로 하는 와이어 접속부 형성 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 거리(D4)는 와이어 직경의 1배 내지 2배인 것을 특징으로 하는 와이어 접속부 형성 방법.
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