KR100471175B1 - 한 쌍의 기준면을 갖는 빔 리드용 본드 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빔 리드(Beam lead)용 본드 헤드(Bond head)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 본딩 툴이 트랜스듀서에 삽입됨과 동시에 본딩 툴의 유도홈이 빔 리드의 길이 방향과 같은 특정 방향으로 고정될 수 있도록 하여 빔 리드의 접착성을 향상할 수 있는 빔 리드용 본드 헤드에 관한 것이며, 이를 위하여 본딩 툴과 트랜스듀서의 결합부분에 서로 맞물리는 한 쌍의 기준면을 형성한 본드 헤드의 구조를 개시하고, 한 쌍의 기준면으로 유도홈의 방향을 특정 방향으로 설정하기 위하여 본딩 툴의 기준면에 대하여 유도홈의 방향을 변화시키거나 또는 트랜스듀서의 기준면에 대하여 요부의 방향을 변화시키는 본딩 툴과 트랜스듀서의 구조를 개시하며, 이러한 구조를 통하여 부품의 손상과 트랜스듀서와 본딩 툴의 결합을 단순화하여, 부품의 손상을 방지하고 신뢰성을 확보하며 나아가 공정의 난이도를 낮추어 작업능률을 향상할 수 있다.

Description

한 쌍의 기준면을 갖는 빔 리드용 본드 헤드 { Bond head having a pair of base plane for beam lead }

본 발명은 빔 리드(Beam lead)용 본드 헤드(Bond head)에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 본딩 툴과 트랜스듀서의 결합부분에 서로 맞물리는 한 쌍의 기준면을 형성함으로써 본딩 툴이 트랜스듀서에 삽입됨과 동시에 본딩 툴의 유도홈이 빔 리드의 길이 방향과 같은 특정 방향으로 고정될 수 있도록 결합과정을 단순화하고 더 나아가 빔 리드의 접착성을 향상할 수 있는 빔 리드용 본드 헤드에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 칩을 외부와 전기적으로 연결하는 방법은 리드를 반도체 칩의 본딩패드와 연결하는 것이며, 이러한 방법의 대표적인 것으로 와이어 본딩(Wire bonding) 방법이 있다. 와이어 본딩 방법은 금(Au)과 같은 재질로 형성된 와이어의 양단을 각기 리드와 본딩패드에 접착하여 전기적으로 연결하는 것이며, 본딩패드에 적용되는 볼 본딩(Ball bonding) 방법과 리드에 적용되는 에지 본딩(Edge bonding) 방법으로 구분된다. 이때 볼 본딩 방법은 와이어의 굴곡(Loop)이 형성되는 방향을 자유롭게 선택할 수 있으며 에지 본딩 방법은 임의의 방향으로 형성된 굴곡의 끝을 리드 위에 접착하여 고정하는 것으로, 결과적으로 와이어 본딩 방법은 와이어의 굴곡을 형성하는 방향에 대하여 제한이 없는 특징이 있다. 또한 이러한 와이어 본딩 방법이 적용되는 리드프레임에 대하여, 리드들의 배열형태는 방향에 대한 제한이 없이 자유롭게 형성할 수 있다.

그에 반하여, 에프비지에이 패키지(FBGA package ; Fine pitch Ball Grid Array package) 등과 같은 칩 스케일 패키지(CSP ; Chip Scale Package)의 제조공정에서는 반도체 칩의 본딩패드 위에 빔 리드를 직접 접착하는 빔 리드 본딩(Beam lead bonding) 방법이 주로 사용된다. 빔 리드 본딩 방법은 패키지 내의 반도체 칩의 체적비를 극대화하기 위한 한 방법이다.

도 1a 및 도 1b는 빔 리드가 노출된 테이프를 평면도로 도시하고 있다. 도 1a 및 도 1b를 참고로 하여 테이프를 설명하면 다음과 같다.

테이프는 본딩패드가 위치한 부분을 따라 윈도우가 형성되어 있으며 그 윈도우를 통하여 테이프의 저면에 형성된 빔 리드들이 노출되고, 윈도우가 형성되지 않은 부분에 솔더 볼을 형성하기 위한 사이트들이 형성되어 있다. 이때, 빔 리드들이 노출된 부분은 각 윈도우에 대하여 특정 방향으로 형성되며, 구체적으로 설명하면 윈도우의 길이방향 - 즉, 반도체 칩을 기준으로 반도체 칩의 사변 - 에 대하여 약 45°또는 약 90°의 각을 이루며 형성되는 것이 일반적이다.

이러한 빔 리드들을 본딩패드에 접착하기 위해 빔 리드 본더와 같은 장치가 사용되며, 이때 빔 리드 본더의 본딩 툴의 하단에 형성된 유도홈의 방향이 빔 리드가 형성된 특정 방향에 일치되도록 대응되어야 한다.

빔 리드 본딩 방법은 빔 리드를 반도체 칩의 본딩패드 위에서 본딩 툴로 압착하고 동시에 본딩 툴에 초음파(Ultra sonic)를 이용한 진동을 일으켜 본딩패드 위로 빔 리드를 접착하는 방법이다.

도 2a 내지 도 2e에 본딩 툴(30)을 이용하여 빔 리드(20)를 반도체 칩(10)의 본딩패드(12) 위에 접착하는 방법이 순차적으로 도시되어 있다. 이를 간단히 설명하면, 빔 리드 본딩 방법은 본딩 툴(30)을 수직으로 하강시켜 빔 리드(20)를 절단하는 과정(도 2a), 반도체 칩(10)을 수평으로 움직여 빔 리드(20)의 굴곡을 형성하는 과정(도 2b 및 도 2c), 본딩 툴(30)을 본딩패드(12)까지 하강시켜 빔 리드(20)를 압착하는 과정(도 2d) 및 본딩 툴(30)에 초음파를 이용한 진동을 일으켜 빔 리드(20)를 본딩패드(12)에 완전히 접착하는 과정(도 2e)을 포함한다.

이 과정에서 본딩 툴의 유도홈의 방향이 빔 리드가 형성된 특정 방향에 어긋나게 설정된 경우 빔 리드의 굴곡이 잘못 형성되거나 또는 빔 리드와 본딩패드의 접착력이 저하될 수 있다. 따라서, 빔 리드가 형성된 특정 방향에 맞추어 본딩 툴의 유도홈의 방향이 정해져야 하며, 결국 본딩 툴을 트랜스듀서에 결합하는 과정에서 유도홈의 방향을 정밀하게 조정하는 작업이 요구된다.

결과적으로 일반적인 와이어 본딩 방법에서 캐필러리가 와이어의 형성 방향에 자유도를 가지며 움직이던 것에 비하여, 빔 리드 본딩 방법에서 본딩 툴은 미리 정해진 바와 같이 특정 방향 - 빔 리드의 길이 방향 - 으로만 움직이며 접착 공정을 수행하여야 한다.

도 3은 종래의 본딩 툴(30)과 트랜스듀서(50)를 저면 분해사시도로 나타내고 있다. 도 3을 참고로 하여 본딩 툴(30)의 구조 및 본딩 툴(30)과 트랜스듀서(50)의 결합방법을 살펴보면 다음과 같다.

본딩 툴(30)은 크게 상부몸체(34)와 하부몸체(36) 및 하단(32)으로 구분할 수 있다. 상부몸체(34)는 트랜스듀서(50)의 요부(52)에 삽입되며, 하단(32)은 직접 빔 리드와 접촉하는 부분으로 유도홈(42)을 갖는 팁(40)을 포함하고, 하부몸체(36)는 이러한 상부몸체(34)와 하단(32)을 일체로 연결한다. 상부몸체(34)와 하부몸체(36)는 원통형을 이루며 형성되고, 하부몸체(36)의 원형에 일정한 각이 형성되어 기준면(38)을 이룬다. 트랜스듀서(50)의 끝단(54)은 본딩 툴(30)의 상부몸체(34)가 삽입되는 요부(52)가 상부몸체(34)에 대응되는 원형의 단면으로 형성되며, 요부(52)를 중심으로 끝단(54)이 두 부분으로 분리되고, 본딩 툴(30)이 삽입된 후 고정시킬 수 있는 고정수단(60)을 포함하고 있다.

따라서, 본딩 툴과 트랜스듀서의 결합은 트랜스듀서의 끝단에 형성된 요부에 본딩 툴의 상부몸체가 삽입된 후 트랜스듀서의 끝단의 고정수단을 통하여 고정됨에 따라 이루어진다.

도 4는 도 3의 빔 리드용 본딩 툴의 하단(32)을 저면 사시도로 나타내고 있다. 도 4를 참고로 하여 본딩 툴에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.

본딩 툴(30)은 하단(32)의 끝에 육면체의 팁(40)이 포함하며, 팁(40)의 끝에는 다시 빔 리드를 유도할 수 있는 유도홈들(42)이 사면을 따라 직각을 이루며 형성되어 있고, 유도홈들(42)의 중앙에 십자홈(44)이 형성되어 있다. 이때 십자홈(44)은 유도홈들(42)의 중앙에서 얕게 패인 홈이며, 십자형으로 형성된 그루부(Groove) 또는 각 중심부에 형성된 딤플(Dimple)의 형태 등으로 형성될 수 있다.

이상과 같은 본딩 툴과 트랜스듀서를 포함한 본드 헤드는 빔 리드 본딩 방법에 적용되는 반도체 칩의 종류에 따라 그에 적절한 본딩 툴로 교체하여야 하며, 또한 본딩 장치의 정비 등에 따라 본딩 툴의 교체될 수 있다.

종래의 본드 헤드에서, 본딩 툴을 트랜스듀서에 결합하는 방법의 일 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 하부몸체에 형성된 기준면을 참고로 하여 트랜스듀서의 요부에 상부몸체를 삽입한 후 지그(Jig ; 도시되지 않음)를 이용하여 트랜스듀서에서 돌출되는 본딩 툴의 길이를 조정하고 고정수단으로 고정하여 결합시킨다. 결합된 본딩 툴을 이용하여 1회 빔 리드 본딩 작업을 수행한 후, 접착된 빔 리드의 상태를 참고로 하여 유도홈의 방향을 추정하여 확인한다. 유도홈의 방향이 빔 리드의 방향과 어긋나게 본딩 툴이 결합된 경우 본딩 툴을 트랜스듀서에서 분리한 후 다시 삽입하여 고정시키고, 재차 빔 리드 본딩 작업을 1회 수행하여 유도홈의 방향을 확인하며, 이러한 확인작업은 유도홈의 방향이 빔 리드가 형성된 특정 방향에 일치할 때까지 계속 반복적으로 수행되어야 한다.

이와 같은 반복작업은 본딩 툴을 트랜스듀서의 요부에 결합하기 위하여 숙련된 작업자의 작업을 요구하며, 작업자의 작업 결과에 따라 부품의 손상과 결합시간의 증가 및 빔 리드 본딩 공정의 난이도를 증가시키는 주요 요인이 될 수 있다.

본 발명의 목적은 트랜스듀서에 본딩 툴을 삽입함과 동시에 본딩 툴의 유도홈의 방향을 특정 방향으로 고정하여 결합시킬 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 트랜스듀서와 본딩 툴의 결합을 단순화하여, 부품의 손상을 방지하고 신뢰성을 확보하며 나아가 공정의 난이도를 낮추는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 빔 리드를 유도하는 유도홈을 가지며, 기계적 운동을 하는 본딩 툴;과 본딩 툴이 삽입되는 요부가 형성되어 있으며, 본딩 툴에 기계적 운동을 전달하는 트랜스듀서; 및 트랜스듀서가 결합되며, 트랜스듀서에 기계적 운동을 전달하는 헤드 몸체;를 포함하며 본딩 툴을 이용하여 반도체 칩의 본딩패드에 빔 리드를 접착하는 빔 리드용 본드 헤드에 있어서, 본딩 툴과 트랜스듀서에는 각기 서로 맞물리는 한 쌍의 기준면이 형성되고, 본딩 툴이 트랜스듀서에 삽입됨과 동시에 유도홈의 방향이 빔 리드의 길이 방향과 같은 특정 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 본드 헤드를 제공한다.

또한 본딩 툴은 유도홈이 형성된 팁과 요부에 일부가 삽입되는 원통형의 몸체 및 팁과 몸체를 연결하는 하단을 가지고, 요부는 원통형의 몸체에 대응하는 원형의 단면을 가지며, 한 쌍의 기준면은 몸체와 요부의 원형의 단면에 일정한 각을 주어 형성하는 것을 특징으로 한다.

이에 더하여, 본딩 툴은 팁이 형성된 하단;과 트랜스듀서의 요부에 적어도 일부분이 삽입되는 상부몸체; 및 하단과 상부몸체를 연결하는 하부몸체;를 포함하는 구조를 가지며, 본딩 툴에 형성되는 기준면은 상부몸체에만 혹은 상부몸체와 하부몸체에 형성될 수 있다. 본딩 툴의 유도홈의 방향을 특정 방향으로 설정하는 방법으로 본딩 툴의 형성과정에서, 일정한 기준 - 예를 들어 본딩 툴의 기준면 - 에 대하여 유도홈의 방향을 설정함으로써 동일한 트랜스듀서에 서로 다른 본딩 툴을 이용할 수 있다.

또한, 본딩 툴의 단면과 요부의 단면은 서로 맞물리는 다각형으로 형성될 수 있으며, 이때 정사각형으로 형성되는 것이 바람직하다. 이때는 유도홈의 방향을 특정 방향으로 설정하기 위해 트랜스듀서에 형성되는 요부의 형태를 일정한 기준 - 예를 들어 트랜스듀서의 길이 방향 등 - 에 대하여 형성함으로써, 동일한 본딩 툴을 서로 다른 트랜스듀서에 결합시켜 이용할 수 있다.

이하 첨부도면을 참고로 하여 본 발명을 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 본드 헤드(200)의 일 실시예를 나타낸 구성도이다.

도 5를 참고로 하여 빔 리드용 본드 헤드(200)의 개략적인 구조를 살펴보면 다음과 같다. 본드 헤드(200)는 빔 리드에 직접 접촉하는 본딩 툴(130)과 본딩 툴(130)이 결합되는 트랜스듀서(150) 및 트랜스듀서(150)가 결합되어 있는 헤드 몸체(170)를 포함하고 있다. 본딩 툴(130)은 빔 리드와 반도체 칩(110)이 공급되는 테이블(114) 위에 정렬되며, 헤드 몸체(170)는 모터 등을 포함하는 구동부(190)와 초음파를 발생시키는 초음파 발진기(180)와 연결되어 기계적 운동을 수행한다.

구동부 및 초음파 발진기로부터 전달되는 기계적 운동은 헤드 몸체와 결합된 트랜스듀서를 통하여 본딩 툴로 전달된다. 기계적 운동을 상세히 설명하면, 테이블에 대하여 본딩 툴이 수직으로 움직이는 수직 직선운동과 초음파에 의하여 발생되는 본딩 툴의 진동을 포함한다. 이러한 기계적 운동과 함께 반도체 칩이 공급되는 테이블이 수평으로 움직이는 수평 직선운동을 통하여 빔 리드는 본딩패드 위에 접착될 수 있다.

도 6은 도 5의 본딩 툴(130)과 트랜스듀서(150)의 일부를 나타낸 저면 분해사시도이다. 도 6을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 툴(130)과 트랜스듀서(150)의 결합을 설명하면 다음과 같다.

본딩 툴(130)은 상부몸체(134)와 하부몸체(136) 및 하단(132)으로 구분할 수 있다. 상부몸체(134)는 트랜스듀서(150)에 일부분이 삽입되어 고정되며, 하단(132)은 직접 빔 리드와 접촉하는 부분으로 유도홈이 형성된 팁(140)을 가지고, 하부몸체(136)는 이러한 상부몸체(134)와 하단(132)을 일체로 연결한다. 상부몸체(134)와 하부몸체(136)는 원통형으로 형성되며, 상부몸체(134)의 원형의 단면에 일정한 각을 주어 기준면(138)이 형성된다. 트랜스듀서(150)의 끝단(154)은 상부몸체(134)가 삽입되는 요부(152)가 상부몸체(134)의 원형의 단면에 대응하여 형성되어 있으며, 상부몸체(134)에 형성된 기준면(138)에 대응하는 또 다른 기준면(158)이 형성되어 서로 맞물리도록 되어 있다.

요부(152)를 중심으로 트랜스듀서의 끝단(154)이 두 부분으로 분리되어 있고, 본딩 툴(130)이 삽입된 후 고정시킬 수 있는 고정수단(160)을 포함하고 있다. 고정수단(160)은 분리된 끝단들(154)을 가로지르며 형성된 너트(162)와 너트(162)에 대응하는 볼트(164)를 포함한다.

종래 본딩 툴의 상부몸체와 트랜스듀서의 요부가 서로 맞물리는 원형의 단면으로 형성됨으로써 하부몸체에 형성된 기준면을 통하여 간접적으로 유도홈의 방향을 설정되어 이루어지는 결합과는 달리, 본 발명에 따른 결합은 본딩 툴과 트랜스듀서가 서로 맞물리는 한 쌍의 기준면을 각기 결합되는 부분인 상부몸체와 요부에 형성한 구조를 이용하여 결합이 이루어지므로, 한번 삽입함과 동시에 한 쌍의 기준면이 물리적으로 맞물리는 직접적인 효과에 의해 본딩 툴의 유도홈의 방향이 결정된다. 이때 이렇게 결정되는 유도홈의 방향이 작업하고자 하는 빔 리드의 특정 방향과 일치되도록 하기 위해서는 본딩 툴의 제작 과정에서 미리 유도홈의 방향을 일정한 기준에 맞추어 형성하여야 한다.

이와 같이 유도홈의 방향이 빔 리드의 특정 방향에 맞추어 본딩 툴이 사용되는 예가 도 7a 및 도 7b에 나타나 있다. 도 7a 및 도 7b를 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

반도체 칩의 본딩패드들이 반도체 칩의 사변을 따라 외곽에 형성된 에지패드(Edge-pad)인 경우에 관하여 설명한다. 반도체 칩(110) 위에 놓여지는 테이프(122)는 반도체 칩(110)의 사변을 따라 윈도우(124)가 형성되어 있으며, 윈도우(124)를 통하여 테이프의 저면에 형성된 빔 리드들(120)이 노출되어 있고, 빔 리드들의 다른 끝단은 테이프의 저면을 따라 중앙부의 솔더 볼 사이트(126)에 연결되어 있다. 또한 빔 리드들(120)은 특정 방향 - 반도체 칩의 사변에 대하여 수직(도 7a) 또는 약 45°의 각도(도 7b) - 을 따라 형성되며, 이러한 특정 방향에 따라 팁(140)의 유도홈의 방향이 설정되어 사용되어야 한다.

유도홈의 방향을 설정하는 방법은 본딩 툴 또는 트랜스듀서를 이용하는 경우로 구분될 수 있으며, 각각의 경우에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 8a 및 도 8b는 도 6의 본딩 툴(130)을 이용하여 유도홈의 방향을 설정한 각각의 예를 나타낸 것으로, 본딩 툴(130)의 저면도로 나타내고 있다. 도 8a 및 도 8b를 참고로 하여 본딩 툴을 이용하여 유도홈의 방향을 설정한 구체적인 예들을 설명한다.

본딩 툴(130)은 팁(140)을 중심으로 하단(132)이 하부몸체(136)에 연결되어 있으며, 상부몸체(도시되지 않음)의 기준면(138)이 투영된 모습으로 나타나 있다. 유도홈의 방향은 일정한 기준 - 예를 들어 본딩 툴의 기준면(138) - 에 대하여 팁(140)의 끝이 이루는 정사각형의 한 쌍의 변이 수직으로 형성되거나(도 8a) 또는 팁(140)의 끝이 이루는 정사각형의 한 대각선이 수직으로 형성됨으로써(도 8b) 빔 리드의 특정 방향에 대응하여 설정될 수 있다.

이때, 팁이 형성되는 일정한 기준으로 본딩 툴의 기준면을 적용하는 것은 본딩 툴 제조과정에서의 편의를 위한 것이며, 반드시 그러한 것은 아니다. 즉 본딩 툴이 트랜스듀서에 결합된 후 빔 리드에 적용될 때, 빔 리드의 특정 방향에 맞추어 유도홈의 방향이 설정되어야 하며, 이때 본딩 툴의 기준면은 빔 리드가 노출된 윈도우의 길이 방향에 대하여 본딩 툴의 기준면이 수직으로 형성되도록 테이블 위로 반도체 칩과 테이프가 공급된다는 조건 아래에서, 팁을 형성하는 일정한 기준으로 적용될 수 있다.

따라서, 본딩 툴이 트랜스듀서와 결합 된 후에 빔 리드의 특정 방향에 일정한 연관관계를 갖는 것이라면 다른 기준이라도 적용할 수 있다. 예를 들어 트랜스듀서의 길이 방향을 기준으로 삼는다면, 본딩 툴의 기준면이 트랜스듀서의 길이 방향에 대하여 소정의 각도를 주고 형성된다고 가정할 때, 팁을 형성하는 과정에서 본딩 툴의 기준면에 대하여 역으로 소정의 각도를 주고 형성하면 된다. 물론, 이때 본딩 툴이 삽입되는 요부의 기준면도 역시 소정의 각도를 주고 형성되어 서로 맞물리도록 하여야 한다.

도 9a 및 도 9b는 도 6의 트랜스듀서(150)에 본딩 툴(130)이 결합되는 서로 다른 예를 나타낸 것이다. 도 9a 및 도 9b를 참고로 하여, 본딩 툴(130)과 트랜스듀서(150)의 결합을 본딩 툴(130) 트랜스듀서(150)에서 돌출된 길이를 중심으로 설명한다.

본딩 툴(130)은 상부몸체(134)에 형성된 기준면(138)에 대하여 하부몸체(136)의 대응부분이 돌출 되어 턱(149)이 형성된다. 이와 같이 기준면(138)이 상부몸체(134)에만 형성됨으로써 형성되는 턱(149)을 이용하여, 본딩 툴(130)이 트랜스듀서(150)에 결합된 후 트랜스듀서(150)에서 돌출되는 길이를 조절할 수 있다. 즉, 상부몸체(134)와 하부몸체(136)의 경계에 형성되는 턱(149)에서 하단의 팁(140)까지의 길이를 본딩 툴의 제조과정에서 미리 조정할 수 있으며, 턱(149) - 하부몸체의 돌출된 부분 - 이 트랜스듀서(150)에 접촉된 후 더 이상 삽입되지 않음으로써, 본딩 툴(130)이 트랜스듀서(150)에 삽입됨과 동시에 유도홈의 방향과 함께 돌출되는 본딩 툴의 길이도 고정시킬 수 있다(도 9a). 따라서, 턱(149)을 이용하여 본딩 툴의 돌출 길이가 조절됨에 따라, 종래 본딩 툴의 돌출 길이를 조절하기 위하여 사용되던 도구인 지그(Jig)를 사용하지 않고 결합할 수 있다.

또는 턱(149)이 형성되어 있음에도 불구하고, 본딩 툴(130)의 돌출 길이를 더 연장하고자 할 때에는 종래와 마찬가지로 지그를 사용하여 상부몸체(134)의 일부만을 삽입시킨 후 고정수단(160)을 이용하여 고정시킴으로써 돌출되는 길이를 자유롭게 조절할 수도 있다(도 9b).

이와 같이 본딩 툴이 트랜스듀서에서 돌출되는 길이를 자유롭게 조절하기 위해서는, 본딩 툴의 상부몸체가 삽입되는 트랜스듀서의 요부의 형태도 알맞게 형성되어야 한다. 즉 종래와 같이 트랜스듀서의 끝단에서 하부에만 형성된 요홈 형태의 수직단면을 갖는 요부뿐만이 아니고, 그에 더하여 트랜스듀서의 끝단에서 하부로부터 상부까지 관통된 개구부 형태의 수직단면을 갖는 요부가 형성될 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 본딩 툴(210)을 나타낸 사시도이다. 도 10을 참고로 하여 다른 실시예에 따른 본딩 툴의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

트랜스듀서에 삽입되는 상부몸체(214)와 팁(220)을 갖는 하단(212)이 형성되어 있으며, 상부몸체(214)와 하단(212)을 하부몸체(216)가 연결하고 있다. 이 본딩 툴의 특징은 기준면(218)이 상부몸체(214)와 하부몸체(216) 전체를 따라 형성된 것이다. 즉, 상부몸체와 하부몸체의 경계면에 턱이 형성되지 않음으로써, 트랜스듀서에 삽입되는 정도를 지그를 사용하여 조절할 수 있으며, 본딩 툴을 가공하는 공정도 턱이 형성된 본딩 툴에 비하여 용이하다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 본딩 툴(230)을 나타낸 사시도이며, 도 12a 및 도 12b는 도 11의 본딩 툴(230)과 결합되는 서로 다른 형태의 요부(252, 254)가 형성된 트랜스듀서(250)의 일부를 나타낸 저면도이다. 도 11 내지 도 12b를 참고로 하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 본딩 툴(230)과 트랜스듀서(250)의 결합을 설명한다.

본딩 툴(230)의 구조를 보면, 트랜스듀서(250)에 삽입되는 상부몸체(214)와 팁(220)을 갖는 하단(212)이 형성되어 있으며, 상부몸체(214)와 하단(212)을 하부몸체(216)가 연결되어 있다. 이 본딩 툴(230)의 특징은 본딩 툴(230)의 단면이 정사각형과 같은 다각형으로 형성되어 있는 것이다. 즉, 앞서 설명된 본딩 툴이 원형의 단면에 일정 부분으로 기준면(도 10의 218)을 형성하던 것에 비하여, 본딩 툴이 다각형의 단면으로 다각형 자체가 기준면(238)을 형성하는 것이다. 이때 본딩 툴(230)이 삽입되는 트랜스듀서(250)의 요부(252. 254)의 단면 또한 대응하는 정사각형으로 이루어지며, 본딩 툴과 요부의 단면인 정사각형 자체가 기준면(238)을 형성한다.

또한 빔 리드의 특정 방향에 맞추어 본딩 툴을 사용하기 위해서는, 본딩 툴의 유도홈의 방향이 빔 리드의 특정 방향과 일치하여야 하며, 본딩 툴과 트랜스듀서의 결합 후에 유도홈의 방향을 다시 설정할 수 없으므로 결합에 앞서 일정한 기준에 대하여 요부의 형태가 미리 설정된 트랜스듀서를 사용한다.

상세히 설명하면, 일정한 기준 - 예를 들어 트랜스듀서(250)의 길이 방향 - 에 대하여 요부(252)의 정사각형 단면의 한 개의 대각선의 방향(도 12a) 또는 요부(254)의 정사각형 단면의 한 쌍의 마주보는 변의 방향(도 12b)이 수직으로 형성된 트랜스듀서(250)가 사용될 수 있다.

결국 일정한 기준에 대하여 본딩 툴이 삽입되는 요부의 방향을 미리 설정한 트랜스듀서를 이용함으로써, 유도홈의 방향을 빔 리드의 특정 방향에 일치시킬 수 있으며, 이때 일정한 기준으로 적용되는 트랜스듀서의 길이방향은 빔 리드의 특정 방향에 대하여 일정한 연관관계로 이루어진다. 즉, 트랜스듀서의 길이 방향이 빔 리드가 노출되는 윈도우의 길이방향에 수직하도록 테이블로 반도체 칩과 테이프가 공급되어야 한다.

이상에서 반도체 칩은 본딩패드가 반도체 칩의 외곽을 따라 사변에 형성된 경우에 관하여 설명하였으며, 그에 따라 빔 리드가 형성된 테이프 또한 윈도우가 대응하는 반도체 칩의 외곽을 따라 형성된 것을 중심으로 설명하였다. 그러나, 빔 리드가 적용되는 반도체 칩의 본딩패드가 센터패드(Center-pad)와 같이 반도체 칩의 중앙에 형성된 경우에는 빔 리드가 형성된 테이프 또한 윈도우가 대응하는 반도체 칩의 중앙에 형성되어야 하며, 이때 본 발명에 따른 한 쌍의 기준면을 갖는 본드 헤드가 적용될 수 있음은 자명하다.

즉 빔 리드용 본드 헤드에 있어서, 빔 리드의 특정 방향에 따라 유도홈의 방향이 설정되어야 하는 경우라면 유도홈이 형성된 본딩 툴과 본딩 툴이 삽입되는 트랜스듀서의 요부에 각각 서로 맞물리는 한 쌍의 기준면을 형성함으로써 본딩 툴과 트랜스듀서의 결합을 단순화할 수 있다.

본 발명에 따른 빔 리드용 본드 헤드는 본딩 툴과 트랜스듀서의 제작과정에서 본딩 툴 및 트랜스듀서에 서로 맞물리는 한 쌍의 기준면을 형성함으로써, 본딩 툴이 트랜스듀서의 요부에 삽입됨과 동시에 본딩 툴의 유도홈이 테이블 위로 공급되는 빔 리드의 특정 방향에 일치될 수 있으며, 그에 따라 종래 유도홈의 방향을 빔 리드의 특정 방향에 맞추기 위해 반복적으로 수행되던 본딩 툴의 결합공정을 단순화할 수 있고 또한 공정이 단순화됨에 따라 작업의 난이도가 낮아짐으로 작업자의 작업능률을 향상할 수 있다. 이에 더하여, 종래의 반복작업에 따른 부품의 손상을 방지하고 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 빔 리드가 형성된 테이프를 나타낸 평면도,

도 2a 내지 도 2e는 본딩 툴이 빔 리드를 본딩패드에 접착하는 과정을 순차적으로 나타낸 단면도,

도 3은 종래의 본딩 툴과 트랜스듀서의 일부를 나타낸 저면 분해사시도,

도 4는 도 3의 본딩 툴의 하단을 확대한 저면 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 본드 헤드의 일 실시예를 나타낸 구성도,

도 6은 도 5의 본딩 툴과 트랜스듀서의 일부를 나타낸 저면 분해사시도,

도 7a 및 도 7b는 빔 리드의 특정 방향에 맞추어 본딩 툴의 팁의 방향이 설정된 서로 다른 모습을 나타낸 평면도,

도 8a 및 도 8b는 도 6의 본딩 툴의 팁이 형성된 서로 다른 예를 나타낸 본딩 툴의 저면도,

도 9a는 도 6의 트랜스듀서에 본딩 툴이 결합된 일 예를 나타낸 정면도,

도 9b는 도 6의 트랜스듀서에 본딩 툴이 결합된 다른 예를 나타낸 정면도,

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 본딩 툴을 나타낸 사시도,

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 본딩 툴을 나타낸 사시도,

도 12a는 도 11의 본딩 툴이 삽입되는 트랜스듀서의 일 예를 나타낸 저면도,

도 12b는 도 11의 본딩 툴이 삽입되는 트랜스듀서의 다른 예를 나타낸 저면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10, 110 : 반도체 칩 12 : 본딩패드

20, 120 : 빔 리드 22, 122 : 테이프

24, 124 : 윈도우 26, 126 : 솔더 볼 사이트

30, 130, 210, 230 : 본딩 툴 32, 132, 212, 232 : 하단

34, 134, 214, 234 : 상부몸체 36, 136, 216, 236 : 하부몸체

38, 138, 218, 238 : 본딩 툴의 기준면 40, 140, 220, 240 : 팁

42 : 유도홈 44 : 십자홈

50, 150, 250 : 트랜스듀서 52, 152, 252, 254 : 요부

54, 154 : 끝단 60, 160 : 고정수단

114 : 테이블 149 : 턱

158 : 요부의 기준면 162 : 너트

164 : 볼트 170 : 헤드 몸체

180 : 초음파 발진기 190 : 구동부

200 : 본드 헤드

Claims (17)

1. 빔 리드를 유도하는 유도홈을 가지며, 기계적 운동을 하는 본딩 툴;

   상기 본딩 툴이 삽입되는 요부가 형성되어 있으며, 상기 본딩 툴에 상기 기계적 운동을 전달하는 트랜스듀서; 및

   상기 트랜스듀서가 결합되며, 상기 트랜스듀서에 상기 기계적 운동을 전달하는 헤드 몸체;

   를 포함하며 상기 본딩 툴을 이용하여 반도체 칩의 본딩패드에 상기 빔 리드를 접착하는 빔 리드용 본드 헤드에 있어서,

   상기 본딩 툴과 상기 트랜스듀서에는 각기 서로 맞물리는 한 쌍의 기준면이 형성되어 있으며, 상기 본딩 툴이 상기 트랜스듀서에 삽입됨과 동시에 상기 유도홈의 방향이 상기 빔 리드가 형성된 특정 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 본딩 툴은 상기 유도홈이 형성된 팁과 상기 요부에 일부가 삽입되는 원통형의 몸체 및 상기 팁과 몸체를 연결하는 하단을 가지고, 상기 요부는 상기 원통형의 몸체에 대응하는 원형의 단면을 가지며, 상기 한 쌍의 기준면은 상기 몸체와 상기 요부의 원형의 단면에 일정한 각을 주어 형성하는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 팁은 각 변을 따라 상기 유도홈들이 형성된 정사각형의 끝면을 가지며, 상기 정사각형의 한 쌍의 변이 일정한 기준에 수직하게 대응하는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 팁은 각 변을 따라 상기 유도홈들이 형성된 정사각형의 끝면을 가지며, 상기 정사각형의 한 개의 대각선이 일정한 기준에 수직하게 대응하는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 일정한 기준은 상기 본딩 툴의 기준면인 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 본딩 툴의 몸체는

   상기 요부에 적어도 일부분이 삽입되는 상부몸체; 및

   상기 상부몸체와 상기 하단을 연결하는 하부몸체;

   를 포함하며, 상기 본딩 툴의 기준면은 상기 상부몸체에 형성되는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 상부몸체의 기준면에 대하여 상기 하부몸체의 대응부분이 돌출 되어 턱이 형성되며, 상기 본딩 툴이 상기 트랜스듀서에서 돌출되는 길이는 상기 턱에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 본딩 툴의 몸체는

   상기 요부에 적어도 일부분이 삽입되는 상부몸체; 및

   상기 상부몸체와 상기 하단을 연결하는 하부몸체;

   를 포함하며, 상기 본딩 툴의 기준면은 상기 상부몸체와 상기 하부몸체에 형성되는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 본딩 툴은 상기 유도홈이 형성된 팁과 다각형의 단면으로 이루어지며 상기 요부에 일부가 삽입되는 몸체 및 상기 팁과 몸체를 연결하는 하단을 가지고, 상기 요부는 상기 몸체가 삽입되는 상기 다각형의 단면을 가지며, 상기 한 쌍의 기준면은 상기 몸체와 상기 요부의 다각형 단면 자체로 형성되는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 다각형은 정사각형이며, 상기 팁은 상기 정사각형의 방향에 일치하는 각 변을 따라 유도홈이 형성된 또 다른 정사각형의 끝면을 가지는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 요부의 단면은 일정한 기준에 수직한 한 쌍의 변을 포함하는 정사각형인 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 요부의 단면은 일정한 기준에 수직한 한 개의 대각선을 포함하는 정사각형인 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 일정한 기준은 상기 트랜스듀서의 길이 방향인 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 본딩 툴은 상기 트랜스듀서의 요부에 삽입된 후 고정수단에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 트랜스듀서는 상기 요부를 중심으로 분리된 두 개의 끝단을 포함하며, 상기 고정수단은 상기 끝단들을 관통하며 형성된 너트와 상기 너트에 대응하는 볼트인 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 기계적 운동은 수직 직선운동과 진동을 포함하는 것을 특징으로 하는 본드 헤드.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 헤드 몸체는 상기 헤드 몸체에 상기 수직 직선운동을 전달하는 구동부와, 상기 헤드 몸체에 초음파를 전달하여 상기 진동을 일으키는 초음파 발진기에 연결된 것을 특징으로 하는 본드 헤드.