中古ワイヤーボンダーの取扱実績・入荷のご連絡

ワイヤーボンダーは、半導体チップの電極パッドとリードフレームや基板の端子を細い金属ワイヤーでつなぎ、電気的な接続をつくる後工程(組立工程)向けの装置である。フリップチップなど他の接続方式も広がっているが、対応できる品種の幅が広く実績も長いため、今も主流の接続技術の一つである。
接合のエネルギーの与え方には、熱と荷重で圧着する熱圧着、超音波振動で接合する超音波方式、両方を組み合わせた熱超音波方式の3つがある。金線では熱超音波方式が中心で、加熱温度はおおむね100〜240℃程度とされる。ワイヤーの線径は1〜3mil(約25〜75µm)が一般的で、1mil(約25µm)の金線がよく使われる。
接合形態はボールボンディングとウェッジボンディングに分かれる。ボールボンディングでは、キャピラリと呼ぶ中空のセラミック製ツールにワイヤーを通し、先端を放電(EFO)で溶かして表面張力で球(フリーエアボール)をつくる。ボール径は線径の1.5〜2.5倍程度が目安である。このボールをチップのパッドに押し当て、荷重・熱・超音波を一定時間加えて金属的な接合(第1ボンド)をつくる。続いてキャピラリがループ形状を描きながら相手側の端子へ移動し、ワイヤーを押し付けてステッチ接合(第2ボンド)を形成する。最後にクランプでワイヤーを保持したまま引き上げて切断し、次のボールを形成する。一方ウェッジボンディングはボールを作らず、ツール先端でワイヤーをパッドに直接押し当てて超音波で接合する。アルミ線は酸化しやすく、ボール形成には不活性雰囲気が必要になるため、ほぼウェッジ方式で使われる。ボール方式は電子部品の接合の約9割を占めるとされ、狭ピッチに強く高速に打てるのが利点である。ウェッジ方式はツール前面が垂直なので背の高い部品の近くにも打ちやすいが、一般に速度ではボール方式に劣る。
装置は、超音波トランスデューサーとツールを載せたボンドヘッド、高速・高精度なXYテーブル、ワークを加熱するヒーターステージ、ワイヤースプールとクランプ、放電ユニット、パッド位置を認識する画像処理系、搬送機構などからなる。全自動機は、リードフレームや基板を連続で搬送し、画像認識で位置を補正しながら高速に打ち続ける。研究・試作向けには手動や半自動の卓上機もある。
ワイヤー材料は金とアルミが代表的で、コスト面の利点から銅線の採用も増えており、銀線も使われる。銅線は酸化しやすいため、ボール形成時に保護ガスを流す機構が要る。パワーデバイスでは、大電流に対応するため太いアルミ線のウェッジボンディングが使われる。
実務では、荷重・超音波出力・時間・温度の条件出しが品質を大きく左右する。荷重が大きすぎるとパッド下のクラック(クレータリング)やメタル膜のはがれが、小さすぎると不着が起こりやすい。パッドの汚れや表面の凹凸も不着の原因になる。ワイヤーが交差したり長すぎたりすると、ショートや電気特性の悪化につながるため、パッド配置の設計段階から配慮が要る。接合強度は、MIL-STD-883のMethod 2011(破壊プル試験)などに基づくプル試験やシェア試験で評価するのが一般的である。
用途は、IC・LSIのパッケージ組立のほか、LED、MEMS、各種センサー、パワーモジュール、ハイブリッドICや高周波モジュールなど幅広い。