볼 본딩 vs 웨지 본딩: 재료·공정·방향성·용도 비교
둘 다 칩의 전극 패드와 리드 프레임이나 기판을 가는 금속선으로 연결하는 와이어 본딩 방식입니다. 볼 본딩은 와이어 끝을 방전으로 녹여 볼을 만들고, 열과 하중과 초음파로 접합합니다. 볼에는 방향이 없으므로 어느 방향으로든 와이어를 끌어낼 수 있고 고속으로 접합할 수 있어, IC 패키지에서 가장 널리 쓰입니다. 웨지 본딩은 와이어를 옆에서 납작하게 눌러 주로 초음파로 접합합니다. 알루미늄 와이어나 리본을 그대로 쓸 수 있어, 대전류를 흘리는 전력 반도체에서 많이 쓰입니다.
| 비교 항목 | 볼 본딩 | 웨지 본딩 |
|---|---|---|
| 접합 형태 | 1차 본드는 볼, 2차 본드는 와이어를 눌러 찌그러뜨린 스티치 | 1차 본드와 2차 본드 모두 와이어를 납작하게 누른 웨지 형태 |
| 공구 | 캐필러리(중심에 구멍이 있는 세라믹 가는 관) | 웨지 툴(와이어를 비스듬히 뒤에서 공급하고 끝으로 누르는 공구) |
| 접합 에너지 | 열·하중·초음파를 함께 쓰는 서모소닉. 기판을 약 150~200 ℃로 가열합니다 | 주로 초음파와 하중. 알루미늄 와이어는 실온에서 접합할 수 있습니다 |
| 와이어 재료 | 금, 구리(팔라듐 피복 구리 포함) | 알루미늄(세선·굵은 선), 알루미늄 리본, 금. 전력용으로는 굵은 구리선도 |
| 와이어 굵기 | 약 15~50 µm | 세선은 수십 µm, 전력용 굵은 선은 약 100~500 µm. 납작한 띠 모양의 리본도 있습니다 |
| 방향성 | 볼에 방향이 없어 어느 방향으로든 와이어를 끌어낼 수 있습니다 | 와이어를 공급하는 방향을 따라 접합하므로 방향이 정해져 있습니다. 접합할 때마다 헤드나 작업물을 돌려 방향을 맞춥니다 |
| 속도 | 빠름. 방향을 신경 쓰지 않고 연속으로 접합할 수 있습니다 | 느린 편. 방향을 맞추는 동작이 필요합니다 |
| 접합부 크기와 피치 | 볼은 와이어 지름의 약 2배. 수십 µm의 좁은 패드 피치에 대응합니다 | 접합부의 폭이 볼보다 좁아, 세선에서는 좁은 피치에도 적합합니다 |
| 루프 형태 | 볼에서 위로 솟아오르므로 어느 정도 높이가 필요합니다. 낮게 만드는 방법도 있습니다 | 낮은 루프로 만들기 쉽습니다 |
| 신뢰성 주의점 | 금선과 알루미늄 패드에서는 금속간 화합물과 보이드의 성장. 구리선에서는 패드 아래의 균열(크레이터링) | 굵은 알루미늄 선에서는 온도 상승·하강의 반복에 의한 접합부 박리(리프트오프)나 근원부 균열 |
| 주요 용도 | QFP, BGA, 메모리 칩 적층 등 IC 패키지 전반 | 전력 반도체와 파워 모듈, 차량용 전장품, 고주파와 광 디바이스, 알루미늄 선을 이용한 연결 |
수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.