Bonding Wire란 ?

반도체 조립 공정의 핵심 소재로 리드와 실리콘 칩을 연결하여 전기적 신호를 전달하는 부품으로서 반도체 생산에 없어서는 안 되는 핵심재료 머리카락 평균 굵기의 1/4 정도 되는 미세선으로서 고강도 초정밀 기술과 고열에서 오래 견딜 수 있는 기술력이 필요

Bonding Wire의 동향

반도체의 경박단소(輕薄短小)화로 Si chip은 점점 작아지고, chip 위에 많은 In/Out이 집적됨에 따라 반도체 assembly 공정에 사용되는 wire의 직경은 25um(0.025mm)에서 15um(0.015mm)로 미세(微細)화되는 추세 금1돈(3.75g)으로 약 1100m(15um 기준)의 wire 생산

1. 정제 공정
2. 용해 및 주조 공정
3. 신선 공정
4. 열처리 공정
5. 권선 공정

Method 1 : 화학 습식 정제 (Chemical Refining)

공정 원리

• 왕수(염산과 질산 3:1의 비율로 혼합)로 금을 녹여,
• 이중 불순물을 제외한 순수 gold 만을 선택적으로 추출하는 화학 약품을 이용하여 순도를 높임
• 99% 미만의 금을 99.9% 이상으로 정제

Method 2 : 전해정제 (Electro Refining)

공정 원리

• 금은 특정전압을 가해주면 ( + ) 이온으로 분해됨
• 이온으로 분해된 금은 ( - ) 극판 쪽으로 전기적 힘에 의해 이동
• 최종 정제된 금의 순도는 99.997% 이상의 순도를 보임

공정 원리

• 정제된 금을 고주파 용해로에서 고주파 방식으로 용해시킴
• 용해 시 목적하는 원소를 첨가시켜 합금 wire의 type을 결정
• 균일한 합금 조성의 유지가 핵심
• 합금 후 약 10mm 의 봉을 뽑아내면서 연속 주조함

공정 원리

• 일정한 크기의 Hole을 가지고 있는 dies에 wire를 통과시킴으로써, - wire의 직경을 단계적으로 감소시킴
• 25um wire 제조 시 약 100여개의 dies 사용
• 직경 감소시 균일가공 및 단선방지가 핵심

공정 원리

• 신선으로 hard해진 wire를 연속 열처리를 통하여 soft하게 만듦
• Wire의 강도(breaking load) 와 연신율(elongation)을 가열 온도를 통하여 조절
• wire 강도 조절이 핵심

공정 원리

• 열처리된 wire를 고객 spec.에 맞도록 재권취
• spool size, 권선의 방향 및 모든 작업조건이 고객기준
• 이동시 층무너짐 방지와 사용시 부드러운 풀림을 갖는 프로그램 개발이 핵심

50um:26.37m , 25um:105.49m , 20um:164.84m , 15um:293.04m

Au wire(Gold Bonding Wire)

Au wire는 높은 bondability, 고 신뢰성, 비산화성 등의 장점을 가져 bonding wire 수요의 90% 이상을 차지

Au(금)-Ag(은) alloy wire (MR type)

Au-Ag wire는 100% Au wire에 일정비율의 Ag을 투입하여 Au Wire 대비 상대적으로 원재료비가 저렴하며, 강도가 높으며 loop 직진성이 뛰어남

Cu wire

Cu wire는 Au wire에 비해 낮은 가격과 전기 전도도 및 인장 강도가 높은 장점을 가지고 있음. Bonding wire용 Cu를 고순도화하고, 적절한 dopant를 일정량 첨가함으로써 loop shape의 안정성을 크게 개선함

Ball Neck

• HAZ length와 더불어 loop height를 결정하는 부분
• low loop 적용 시, neck damage가 없어야 함

Loop Span

• 전기적 short 현상을 방지하기 위해 곧고 강한 loop 유지가 요구됨
• 고강도 wire 일수록 sagging 및 mold sweeping을 저하시키고 긴 loop length 에서도 좋은 loop 특성이 유지됨

Ball Bonding

• 1st bonding
• 와이어 접합의 접합강도 및 신뢰성을 결정 짓는 부위
• Fine pitch 적용 시 FAB (Free Air Ball)의 대칭성과 size deviation이 중요한 요소 임
• 본딩 시 chip cratering 및 pad peeling 을 방지하기 위해 금속의 FAB 경도가 적절히 제어되어야 함

Stitch Bond

• 2nd bonding
• 와이어 접합의 접합강도 및 신뢰성을 결정 짓는 부위
• 2nd bonding 후 tail length를 균일하게 유지하는 것이 FAB size 균일도에 영향을 미침