ボールボンディングとウェッジボンディングの違い：材料・工程・方向性・用途を比較
どちらも、チップの電極パッドとリードフレームや基板を、細い金属線でつなぐワイヤボンディングの方式です。ボールボンディングは、ワイヤの先端を放電で溶かしてボールをつくり、熱と荷重と超音波で接合します。ボールには向きがないので、どの方向にもワイヤを引き出せ、高速に接合でき、ICのパッケージで最も広く使われています。ウェッジボンディングは、ワイヤを横から平たく押しつぶして、主に超音波で接合します。アルミニウムのワイヤやリボンをそのまま使えるので、大電流を流すパワー半導体でよく使われます。
| 項目 | ボールボンディング | ウェッジボンディング |
|---|---|---|
| 接合の形 | 第1ボンドはボール、第2ボンドはワイヤを押しつぶしたステッチ | 第1ボンドも第2ボンドも、ワイヤを平たく押しつぶしたウェッジの形 |
| 工具 | キャピラリ(中心に穴のあるセラミックの細い管) | ウェッジツール(ワイヤを斜め後ろから送り、先端で押さえる工具) |
| 接合のエネルギー | 熱・荷重・超音波を併用するサーモソニック。基板を約150〜200 ℃に加熱する | 主に超音波と荷重。アルミニウムのワイヤは室温で接合できる |
| ワイヤの材料 | 金、銅(パラジウム被覆の銅を含む) | アルミニウム(細線・太線)、アルミニウムのリボン、金。パワー用には太い銅線も |
| ワイヤの太さ | 約15〜50 µm | 細線は数十 µm、パワー用の太線は約100〜500 µm。平たい帯状のリボンもある |
| 方向性 | ボールに向きがなく、どの方向にもワイヤを引き出せる | ワイヤを送る向きに沿って接合するので、向きが決まっている。接合ごとにヘッドやワークを回して向きを合わせる |
| 速度 | 速い。向きを気にせず連続して接合できる | 遅め。向きを合わせる動作が必要 |
| 接合部の大きさとピッチ | ボールはワイヤ径の約2倍。数十 µmの狭いパッドピッチに対応する | 接合部の幅がボールより細く、細線では狭いピッチにも向く |
| ループの形 | ボールから立ち上がるので、ある程度の高さが必要。低くする工夫もある | 低いループにしやすい |
| 信頼性の注意点 | 金線とアルミニウムのパッドでは金属間化合物とボイドの成長。銅線ではパッドの下の割れ(クレータリング) | 太いアルミニウム線では、温度の上下の繰り返しによる接合部のはがれ(リフトオフ)や根元の割れ |
| 主な用途 | QFP、BGA、メモリのチップ積層など、ICのパッケージ全般 | パワー半導体やパワーモジュール、車載の電装品、高周波や光のデバイス、アルミニウム線での接続 |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。