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KR100718889B1 - 투스텝 하이 보틀넥을 갖는 와이어 본딩 캐필러리 - Google Patents

투스텝 하이 보틀넥을 갖는 와이어 본딩 캐필러리 Download PDF

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KR100718889B1
KR100718889B1 KR20050114006A KR20050114006A KR100718889B1 KR 100718889 B1 KR100718889 B1 KR 100718889B1 KR 20050114006 A KR20050114006 A KR 20050114006A KR 20050114006 A KR20050114006 A KR 20050114006A KR 100718889 B1 KR100718889 B1 KR 100718889B1
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KR
South Korea
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capillary
bottle neck
wire
height
bonding
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
KR20050114006A
Other languages
English (en)
Inventor
이정구
성현범
이해발
문정주
이강용
Original Assignee
이정구
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이정구 filed Critical 이정구
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Priority to TW95102247A priority patent/TWI307131B/zh
Priority to US11/342,188 priority patent/US20070119903A1/en
Priority to JP2006033976A priority patent/JP4227142B2/ja
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Abstract

본 발명은 와이어 본딩을 수행하는 캐필러리에 관한 것으로, 캐필러리의 끝단으로부터 1.5~5.0mm의 높이에 10~15도의 단부를 형성하여 종전의 보틀 넥에 더하여 투스텝 하이 보틀 넥(2 Step High Bottle Neck)을 형성하면, 이는 기존 캐필러리의 보틀 넥 높이를 대폭 증가시켜주는 효과를 가지며 또한 형성된 캐필러리의 단부의 형태가 스텝형으로 전환됨으로써 초음파 전달의 효과를 배가시켜주는 것이며,
상기한 발명의 효과는 복수의 패드 레이어 패키지 와이어 본딩 공정중 본딩 와이어를 캐필러리가 접촉하여 기 완료된 와이어의 루프를 손상시키는 문제점을 원천적으로 제거하였으며,
본 발명에 의해서는 캐필러리 끝의 보틀 넥 높이를 변경하지 않고 보틀 넥 높이를 대폭 증가시켜주는 효과를 가지도록 함으로서 종전의 기술상의 문제점을 해소하였으며 오히려 와이어 본딩 포스(Force), 초음파 파워(Power)값을 감소시키면서도 와이어 본딩을 수행 가능케 하는 캐필러리를 제공한다.
캐필러리, 보틀넥, 투스텝, 본딩, 와이어

Description

투스텝 하이 보틀넥을 갖는 와이어 본딩 캐필러리 {Wire bonding capillary having two-step high bottleneck}
도 1은 종래의 캐필러리 단면도
도 2은 종래의 캐필러리를 이용한 와이어 본딩 공정을 도시한 개략도
도 3은 종래의 캐필러리를 이용하여 와이어 본딩시 발생하는 문제점을 도시한 사진
도 4는 본 발명에 의한 캐필러리의 실시예도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 캐필러리 몸체 101 : 1차 보틀 넥
102 : 2차 보틀 넥 103,103' : 경계턱
본 발명은 복수의 패드 레이어(Pad Layer) 및 로우(Low)-K 패키지 즉 금속 산화물의 레이어(layer) 층의 두께가 매우 얇아 낮은 저항값을 보이는 패키지 등의 와이어 본딩 공정에 효과적으로 적용할수 있는 와이어 본딩 캐필러리에 관한 것으로, 특히 캐필러리 끝으로부터 높이 1.5~5.0mm 및 10~15도의 각도를 갖는 투스텝 하이 보틀 넥(2 Step High Bottle Neck)을 형성한 캐필러리에 관한 것이다.
현대의 전자 장비는 집적회로가 상부에 장착되는 인쇄 회로 기판에 의하여 구성되어지며 집적회로와 기판을 연결하여 주는 공지된 기술은 와이어 본딩, 테이프 자동본딩, 플립-칩 기술 등이 있고, 이들 가운데 가장 통상의 기술은 와이어 본딩이다.
도 1을 참조하여 와이어 본딩에 사용되어지는 캐필러리를 좀 더 상세히 설명하면 통상적으로 사용되는 캐필러리의 외형은 캐필러리 끝단부 및 보틀 넥(Bottle Neck)의 유무에 따라 A형, B형, C형, D형으로 구분되며, 그 내부에는 매우 작은 직경의 미세홀을 가지고 있어 이에 의하여 와이어를 안내하여 와이어 본딩을 수행하게 된다.
캐필러리의 끝단부 형상을 좀더 구체적으로 설명하면 몸통부에서 캐필러리 끝 부분까지 일정각도인 20, 30, 50도로 형성된 A형을 업계에서는 통상 노멀(Normal) 캐필러리라고 칭하며, 몸통부에서 소정의 길이로 일정의 각도 20,30,50도 형성되고 그 하단부에 연결된 8~10도의 각도와 높이 0.1~0.4mm를 갖는 B형, C형, D형의 캐필러리를 업계에서는 통상 보틀 넥 캐필러리(Bottle Neck Capillary)라 칭한다.
A형의 끝단부를 갖는 노멀(Normal) 캐필러리의 경우는 와이어 본딩부의 면적과 본딩부의 간격이 비교적 충분히 여유있는 패키지의 와이어 본딩시 사용하며 캐필러리 끝단부의 직경이 대략 0.15~0.25mm이며, 이때 사용하는 금 세선의 직경은 대략 0.025~0.038mm의 것을 사용한다.
B형, C형, D형의 끝단부 형상을 갖는 보틀 넥 캐필러리는 와이어 본딩부의 면적과 본딩부의 간격이 매우 조밀한 경우에 사용되며 근간에 이르러서는 급속히 회로의 집적화가 진행되면서 주로 사용되고 있다.
캐필러리의 직경이 대략 0.05~0.15mm이며 사용하는 금 세선의 직경은 대략0.020~0.025mm의 것을 사용한다.
캐필러리의 끝단부 형상이 보틀 넥으로 제작되는 이유는 회로의 집적화에 의하여 와이어 본딩부의 면적이 축소되고 상호 인접하는 본딩부의 간격이 매우 조밀하여 캐필러리 끝단부의 직경이 감소하지 않으면 와이어 본딩 과정에서 인접 본딩부 간의 간섭현상이 발생하게 되며 또한 인접 와이어 사이에도 간섭 현상이 불가피 하게 되므로 이를 방지하기 위해 캐필러리의 끝단부 형상이 보틀 넥으로 제작되는 것이다.
또한 동일 평면의 한정된 집적화는 와이어 본딩부의 간격을 축소하여 이루어지지만 한편으로는 높이 방향으로도 진행되는데, 높이 방향으로 집적화가 진행되면서 본딩부 간격을 축소함과 아울러 본딩부의 배열을 격자 형태로 하게 되며 이와같은 경우에 본딩 와이어는 높이 방향으로의 간섭 현상이 발생하게 되고 캐필러리 역 시 높이 방향으로 미세화되어야 하며 이런 이유에 의하여 캐필러리의 보틀 넥 높이가 증가 되어야 한다.
상기한 바와 같이 집적화를 이루기 위해서 본딩부의 면적이 축소됨에도 불구하고 와이어 본딩의 최종 결과인 본딩부의 전단 강도 및 인장 강도 값에 대한 요구 신뢰도는 충분히 확보되어야 하며 이는 와이어 본딩의 원천적인 기술이 초음파 열 압착인 점을 고려한다면 와이어 본딩 공정중에 캐필러리에 부가하는 본딩 포스(Force), 초음파 파워(Power) 역시 최적화 상태이어야 하며 캐필러리의 구조는 이러한 상태를 충분히 만족시킬 수 있도록 제조되어야 한다.
도 3을 참조하여 일예로 3층 패드 레이어 디바이스(3 Tiers Pad Layer Device)의 와이어 본딩을 종전 기술에 의한 캐필러리를 적용하였을 경우 공정중에 유발되는 문제점을 살펴보면 캐필러리 끝단부의 직경은 본딩부의 면적 이내에서 본딩 가능하게 축소되었으나 보틀 넥의 높이가 충분치 않아 와이어 본딩 과정 중 캐필러리의 끝단에 의하여 본딩이 완료된 인접 와이어를 접촉하여 원래 형성되었던 와이어의 형상을 변형시킨 경우를 나타내며 이와 같은 문제점이 발생하면 와이어의 형태를 수정하는 공정이 추가로 필요로 하게 된다.
상기한 문제점을 극복하기 위하여 종전의 기술에 의해서는 캐필러리에 의하여 본딩 와이어가 접촉되는 것을 피하기 위하여 끝단부에 형성된 보틀 넥의 높이를 증가 시키게 된다.
그러나 일차적으로 캐필러리 내부의 구조적 한계에 의하여 보틀 넥 높이를 과다하게 증가하였을 경우 와이어 본딩 공정중 보틀 넥부분이 절단되는 문제점이 발생하며 또한 와이어 본딩 공정중에 부가하는 제반 조건과 대별하면 본딩 포스(Force), 초음파 파워(Power)의 값이 급격히 증가하여 와이어 본딩이 어렵게 되는 경우와 와이어 본딩을 진행하여도 과다하게 부여된 포스(Force) 및 파워(Power)에 의하여 요구되는 본딩부의 형태 및 인장강도, 전단강도의 값을 얻을 수 없게 된다.
또한 본딩 포스(Force),초음파 파워(Power) 값의 증가는 캐필러리의 사용 수명에 지대한 영향을 미치는 점 또한 간과해서는 안 될 문제점이다.
본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 극복하고자 안출된 것으로서, 캐필러리의 끝단으로부터 1.5~5.0mm의 높이에 각도가 10~15도의 단부를 형성하여 투스텝 하이 보틀 넥을 형성하였으며,
이는 종전의 기술에 비하여 보틀 넥의 높이(Height)를 대폭 증가시켜주는 효과를 가지며 이는 복수 패드 레이어(Pad Layer) 패키지 등의 와이어 본딩 과정에서 캐필러리에 의한 와이어 접촉 방지 및 와이어 변형의 문제점을 제거 하였으며,
또한 종전의 캐필러리 형상이 코니칼형 혼 형태였던 점에 반해 스텝형으로 전환함으로서 와이어 본딩 공정중에 부가되는 종전의 기술에 비하여 낮은 본딩 Force 및 초음파 Power에 캐필러리 끝단부에 소정의 확대된 진폭을 얻을 수 있게 함으로서 기존의 캐필러리의 구조상의 문제점을 해결하고자 한 투스텝 하이 보틀넥 을 갖는 와이어 본딩 캐필러리를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 캐필러리의 실시예도이다.
본 발명은 와이어 본딩 툴 캐필러리의 끝단으로부터 테이퍼 각 8~12도 및 높이 0.1~0.5 mm의 1차 보틀 넥을 형성하고 1차 보틀 넥으로부터 상향으로 연결되는 테이퍼 각 10~15도 및 캐필러리 끝단으로부터 높이가 1.5~5.0mm인 2차 보틀 넥을 갖도록 구성된 투스텝 하이 보틀 넥 와이어 본딩 캐필러리이다.
본 발명에서는 초음파 혼의 경우 기본적으로 4가지의 형태가 있으며 혼의 형태에 따른 끝단의 진폭은 각 혼의 양단 면적비가 일정하더라도 혼의 형태에 따라서 스텝형, 카테노이달형, 익스토넬셜형, 코니칼형순으로 진폭 확대율이 높다는 사실에 기초하여, 캐필러리의 끝단으로부터 1.5~5.0mm의 높이에 12~15도의 단부를 형성하여 종전의 보틀 넥에 더하여 투스텝 하이 보틀 넥을 형성한다.
이는 기존 캐필러리의 보틀 넥 높이(Height)를 대폭 증가시켜주는 효과를 가지며 또한 형성된 캐필러리의 단부의 형태가 스텝형으로 전환됨으로써 초음파 전달의 효과를 배가 시켜준다.
상기한 발명의 효과는 복수의 패드 레이어(Pad Layer) 패키지 와이어 본딩 공정중 본딩 와이어를 캐필러리가 접촉하여 기 완료된 와이어의 루프를 손상시키는 문제점을 원천적으로 제거하였으며, 캐필러리 끝의 보틀 넥 높이를 변경하지 않고 보틀 넥 높이를 대폭 증가시켜주는 효과를 가지도록 함으로서 종전의 기술상의 문제점을 해소하였으며 오히려 와이어본딩 포스(Force), 초음파 파워(Power) 값을 감소시키면서도 와이어 본딩을 수행 가능케 하는 캐필러리를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.
이와 같은 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4를 참조하여 캐필러리 끝단으로부터 높이 1.5~5.0mm 인 2차 보틀 넥과 바디부를 살펴보면 초음파 혼의 형태 중 스텝형을 취하였으며 스텝형의 입력단과 출력단의 진폭의 비는 양단 직경의 2승에 비례하며 이는 익스포넨셜형 및 카네노이달형, 코니칼형의 초음파 혼에 비교하여 매우 크다.
이는 종전기술에 의한 캐필러리 바디부와 끝단으로 연결되는 테이퍼 각도 20,30,50도로 구성된 형태가 코니칼형인 점을 고려하고 본 발명에 2차 보틀 넥부의 형태가 스텝형으로서 진폭비에 있어서 큰 차이를 갖는다
또한 본 발명에서는 종전의 기술에 의한 경우 캐필러리와 와이어의 접촉을 피하기 위하여 보틀 넥부의 길이를 과다하게 증가시키는 경우 캐필러리에 초음파를 전달하는 기능을 수행하는 와이어 본더의 트랜듀서와 캐필러리의 공진 특성의 불일치를 유발하여 본딩 포스(Force), 초음파 파워(Power)가 급격히 증가 와이어 본딩을 수행할 수 없다는 점을 고려하여 종전의 기술에 의한 캐필러리 끝단의 보틀 넥 부의 길이는 변경하지 않고 캐필러리와 와이어의 접촉하는 문제를 해결하고자 캐필러리 끝 단으로부터 1.5~5.0mm 높이의 2차 보틀 넥을 형성하여 각도 10~15도로 제작하였다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
캐필러리의 끝단으로부터 0.3mm의 높이에 테이퍼각 10도의 보틀 넥을 형성하고 이와 상향으로 연결되는 캐필러리 끝단으로부터 4.5mm의 높이에 테이퍼각 15도의 투스텝(2Step) 보틀 넥을 형성하고 끝 단부의 직경은 0.063mm이며 캐필러리를 관통하는 와이어 가이드 홀의 직경은 0.028mm의 캐필러리를 제작하여 와이어 본더에 장착후 와이어 본딩을 실시하였다.
실시예 2
캐필러리의 끝단으로부터 2.5mm의 높이에 테이퍼각 15도의 투스텝(2Step) 보틀 넥을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 형상으로 캐필러리를 제작하여 와이어 본더에 장착하여 와이어 본딩을 실시하였다.
실시예 3
캐필러리의 끝단으로부터 4.5mm의 높이에 테이퍼각 12도의 투스텝(2Step) 보 틀 넥을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 형상으로 캐필러리를 제작하여 와이어 본더에 장착하여 와이어 본딩을 실시하였다.
실시예 4
캐필러리의 끝단으로부터 2.5mm의 높이에 테이퍼각 12도의 투스텝(2Step) 보틀 넥을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 형상으로 캐필러리를 제작하여 와이어 본더에 장착하여 와이어 본딩을 실시하였다.
비교예 1
캐필러리의 끝단으로부터 0.15mm의 높이에 테이퍼각 10도의 보틀 넥을 형성하고 이와 상향으로 연결되는 테이퍼각 50도의 캐필러리를 제작하여 와이어 본더에 장착하여 와이어 본딩을 실시하였다.(기존 사용 캐필러리)
비교예 2
캐필러리의 끝단으로부터 0.3mm의 높이에 테이퍼각 10도의 보틀 넥을 형성하고 이와 상향으로 연결되는 테이퍼각 50도의 캐필러리를 제작하여 와이어 본더에 장착하여 와이어 본딩을 실시하였다.
캐필러리 끝단으로부터 0.3mm의 높이로 보틀 넥을 형성한 이유는 전술한 바와 같이 캐필러리에 의하여 와이어 본딩 과정에서 인접 와이어에 접촉하는 문제를 해결하고자 보틀 넥의 높이를 상승시킨 것이다.
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1과 2를 참고하여 3 Tier Pad layer 패키지에 와이어 본딩을 실시한 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112005068739608-pat00001
상기 표 1은 3 Tiers Pad Layer 패키지 와이어 본딩 실시 결과임.
상기의 표 1의 결과에 따르면 비교예 1의 캐필러리는 종전에 적용하던 캐필러리이며 이의 경우 본딩의 변수 값 및 와이어 인장 강도, 전단 강도 등의 값은 정상적인 상태를 보여주고 있으나 캐필러리에 의한 인접 와이어의 접촉문제가 100% 발생하여 문제를 보이고 있으며 이의 개선을 위하여 보틀 넥의 높이를 0.15mm에서 0.3mm로 상승시킨 비교예 2의 경우 캐필러리에 의한 인접 와이어의 접촉문제는 해결 가능하였으나 표 1에 표기된 바와 같이 본딩의 변수 값은 급격하게 증가하여 본딩 공정 수행이 어려운 상태에 이르게 되며 본딩을 수행한 후 와이어 인장강도 및 와이어 전단강도 값이 현격히 저하되는 문제가 발생하였으며 이에 의한 Ball Lift의 불량이 다량 발생하였다.
이에 반하여 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 경우 본딩의 변수 값은 정상적인 상태를 나타내었으며 실시예 1 및 3의 경우에는 포스(Force) 값은 동일하며 캐필러리에 부가하는 초음파의 파워(Power)값은 오히려 현저히 저하시킬 수 있음으로서 캐필러리의 사용 수명 연장은 물론 초음파 파워(Power) 값이 상승하면서 발생하는 볼 리프트(Ball Lift) 불량을 방지 가능케 하며 표 1의 표기에서 보이는 것처럼 실시예 1 내지 4의 경우는 충분한 2차 보틀 넥을 확보하여 캐필러리에 의하여 인접와이어를 변형시키는 와이어 간섭(Wire Touch)을 근본적으로 해결 가능케 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 와이어 본딩 툴 캐필러리의 끝단으로부터 1.5~5.0mm의 높이와 테이퍼각 10~15도로 일정량의 단부를 부여하게 되면 캐필러리에 부가되는 초음파의 진폭 확대율을 증가시켜 주는 효과를 나타내며 또한 충분한 높이의 보틀 넥 높이(Height)를 증가시키는 효과를 부여 함으로서 낮은 본딩 포스 (Force) 및 낮은 본딩 파워(Power) 만으로도 규정하는 본딩부의 인장강도와 전단강도를 얻을수 있는 와이어 본딩이 가능하며 또한 본딩 과정에서 캐필러리에 의하여 인접 와이어를 접촉하여 기 본딩이 완료된 와이어의 형태를 변경시키는 문제점을 완전히 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 캐필러리 몸체(100)의 하단에 하향 경사상의 보틀 넥(101)이 형성된 공지의 와이어 본딩용 캐필러리에 있어서,
    상기 캐필러리 몸체(100)와 상기 1차 보틀 넥(101)의 사이에 테이퍼상의 2차 보틀 넥(102)을 형성하되,
    상기 1차 보틀 넥(101)은, 캐필러리 몸체(100)의 하부 끝단으로부터 테이퍼 각 8~12도 및 높이 0.1~0.5mm로 형성되게 하고,
    상기 2차 보틀 넥(102)은, 상기 1차 보틀 넥(102)으로부터 상향으로 연결되어 테이퍼 각 10~15도 및 캐필러리 끝단으로부터 높이가 1.5~5.0mm가 되게 하여,
    상기 1차 보틀 넥(101)과 2차 보틀 넥(102)의 경계와, 상기 2차 보틀 넥(102)과 캐필러리 몸체(100)의 경계에는 각각 경계턱(103)(103')이 형성되어 구성됨을 특징으로 하는 투스텝 하이 보틀넥을 갖는 와이어 본딩 캐필러리.
  2. 제 1항에 있어서,
    캐필러리 몸체(100)의 끝단으로부터 0.3mm의 높이에 테이퍼각 10도의 1차 보틀 넥(101)을 형성하고, 이와 상향으로 연결되는 2차 보틀 넥(102)은 캐필러리 끝단으로부터 4.5mm의 높이에 테이퍼각 15도의 투스텝(2Step) 보틀 넥을 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 투스텝 하이 보틀넥을 갖는 와이어 본딩 캐필러리.
  3. 제 1항에 있어서,
    캐필러리 몸체(100)의 끝단으로부터 0.3mm의 높이에 테이퍼각 10도의 1차 보틀 넥(101)을 형성하고, 이와 상향으로 연결되는 2차 보틀 넥(102)은 캐필러리 끝단으로부터 2.5mm의 높이에 테이퍼각 15도의 투스텝(2Step) 보틀 넥을 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 투스텝 하이 보틀넥을 갖는 와이어 본딩 캐필러리.
  4. 제 1항에 있어서,
    캐필러리 몸체(100)의 끝단으로부터 0.3mm의 높이에 테이퍼각 10도의 1차 보틀 넥(101)을 형성하고, 이와 상향으로 연결되는 2차 보틀 넥(102)은 캐필러리 끝단으로부터 4.5mm의 높이에 테이퍼각 12도의 투스텝(2Step) 보틀 넥을 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 투스텝 하이 보틀넥을 갖는 와이어 본딩 캐필러리.
  5. 제 1항에 있어서,
    캐필러리 몸체(100)의 끝단으로부터 0.3mm의 높이에 테이퍼각 10도의 1차 보틀 넥(101)을 형성하고, 이와 상향으로 연결되는 2차 보틀 넥(102)은 캐필러리 끝단으로부터 2.5mm의 높이에 테이퍼각 12도의 투스텝(2Step) 보틀 넥을 형성하여 구 성됨을 특징으로 하는 투스텝 하이 보틀넥을 갖는 와이어 본딩 캐필러리.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014007430A (ja) * 2009-09-30 2014-01-16 Toto Ltd ボンディングキャピラリー
WO2011040543A1 (ja) * 2009-09-30 2011-04-07 Toto株式会社 ボンディングキャピラリー
TWI534919B (zh) * 2014-03-17 2016-05-21 矽品精密工業股份有限公司 銲線形成方法及其銲線設備
CN105710545A (zh) * 2014-12-03 2016-06-29 长沙华恒机器人系统有限公司 极针焊接装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5503321A (en) * 1993-10-07 1996-04-02 Nec Corporation Bonding tool employed in ultrasonic compression bonding apparatus
KR970018275A (ko) * 1995-09-30 1997-04-30 김광호 반도체 칩의 와이어 본딩공정에 사용하는 버틀넥 캐피러리(bottleneck capillary)
JPH09162223A (ja) * 1995-12-08 1997-06-20 Can Electron:Kk ワイヤーボンディングキャピラリー
KR20010027590A (ko) * 1999-09-14 2001-04-06 이용철 캐피러리 제작용 툴과 그 툴을 이용한 캐피러리 제조방법 및 캐피러리 재생방법
KR20030082611A (ko) * 2001-02-28 2003-10-22 쿨리케 앤드 소파 인베스트먼츠 인코퍼레이티드 감쇠 제어식 캐필러리

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5485949A (en) * 1993-04-30 1996-01-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Capillary for a wire bonding apparatus and a method for forming an electric connection bump using the capillary
US6321969B1 (en) * 2000-04-28 2001-11-27 Kulicke & Soffa Investments Efficient energy transfer capillary
US6715658B2 (en) * 2001-07-17 2004-04-06 Kulicke & Soffa Investments, Inc. Ultra fine pitch capillary

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5503321A (en) * 1993-10-07 1996-04-02 Nec Corporation Bonding tool employed in ultrasonic compression bonding apparatus
KR970018275A (ko) * 1995-09-30 1997-04-30 김광호 반도체 칩의 와이어 본딩공정에 사용하는 버틀넥 캐피러리(bottleneck capillary)
JPH09162223A (ja) * 1995-12-08 1997-06-20 Can Electron:Kk ワイヤーボンディングキャピラリー
KR20010027590A (ko) * 1999-09-14 2001-04-06 이용철 캐피러리 제작용 툴과 그 툴을 이용한 캐피러리 제조방법 및 캐피러리 재생방법
KR20030082611A (ko) * 2001-02-28 2003-10-22 쿨리케 앤드 소파 인베스트먼츠 인코퍼레이티드 감쇠 제어식 캐필러리

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