와이어 본딩– 칩을 PCB에 실장하는 방법

공정이 끝나기 전에 각 웨이퍼에는 500~1,200개의 칩이 연결됩니다. 이들 칩을 필요한 곳에 사용하려면 웨이퍼를 개별 칩으로 잘라낸 뒤 외부와 연결해 전원을 켜야 한다. 이때, 와이어(전기 신호의 전송 경로)를 연결하는 방식을 와이어 본딩이라고 합니다.

와이어본딩 재질: 금/알루미늄/구리

와이어본딩의 소재는 다양한 용접 변수를 종합적으로 고려하고 이를 가장 적절한 방법으로 조합하여 결정됩니다. 여기에 언급된 매개변수에는 반도체 제품 유형, 패키징 유형, 패드 크기, 금속 리드 직경, 용접 방법은 물론 금속 리드의 인장 강도 및 연신율과 같은 신뢰성 지표를 포함한 많은 문제가 포함됩니다. 일반적인 금속 납 재료에는 금, 알루미늄, 구리가 포함됩니다. 그 중 금와이어(Gold Wire)는 주로 반도체 패키징에 사용된다.

금선은 전기 전도성이 좋고 화학적으로 안정하며 내식성이 강합니다. 그러나 초기에 주로 사용되었던 알루미늄선의 가장 큰 단점은 부식이 쉽다는 점이었다. 또한, 금선의 경도가 강하여 1차 본딩에서는 볼 형태로 잘 형성될 수 있고, 2차 본딩에서는 반원형의 리드 루프(Loop, 1차 본딩에서 2차 본딩까지)를 적절하게 형성할 수 있다. 모양이 형성됨)

알루미늄 와이어는 금 와이어보다 더 큰 직경과 더 큰 피치를 가지고 있습니다. 따라서 고순도 금선을 사용하여 리드 루프를 형성하더라도 끊어지지 않지만 순수 알루미늄 선은 쉽게 부러지기 때문에 일부 실리콘이나 마그네슘을 혼합하여 합금을 만듭니다. 알루미늄 와이어는 골드 와이어를 사용할 수 없는 고온 포장(Hermetic 등)이나 초음파 방식에 주로 사용됩니다.

구리선은 저렴하지만 경도가 너무 높습니다. 경도가 너무 높으면 볼 형태로 성형하기가 쉽지 않고, 리드루프 성형에도 많은 제약이 따른다. 또한, 볼본딩 공정에서는 칩패드에 압력을 가해야 합니다. 경도가 너무 높으면 패드 하단의 필름에 균열이 나타납니다. 또한, 견고하게 결합된 패드층이 벗겨지는 '필링' 현상도 발생하게 됩니다. 그럼에도 불구하고, 칩의 금속 배선이 구리로 이루어져 있기 때문에, 요즘에는 구리선을 사용하는 추세가 늘어나고 있습니다. 물론, 구리선의 단점을 극복하기 위해 일반적으로 소량의 다른 재료와 혼합하여 합금을 형성한 후 사용됩니다.