ワイヤーボンディング– チップをPCBに実装する方法

工程終了までに、1枚のウェハには500～1,200個のチップが接続されています。これらのチップを必要な場所で使用するために、ウェハを個々のチップに切断し、外部に接続して電源を投入する必要があります。この際、ワイヤ（電気信号の伝送路）を接続する手法をワイヤボンディングと呼びます。

ワイヤボンディングの材質：金/アルミニウム/銅

ワイヤボンディングの材質は、様々な溶接パラメータを総合的に考慮し、最適な方法を組み合わせることで決定されます。ここで言うパラメータには、半導体製品の種類、パッケージの種類、パッドサイズ、金属リードの直径、溶接方法、さらには金属リードの引張強度や伸びといった信頼性指標など、多岐にわたります。代表的な金属リードの材質には、金、アルミニウム、銅などがあります。中でも、半導体パッケージングでは金ワイヤが最も多く使用されています。

金線は導電性に優れ、化学的に安定しており、耐腐食性も強い。しかし、初期に主に使用されていたアルミ線の最大の欠点は、腐食しやすいことだった。さらに、金線は硬度が高いため、一次ボンディングではボール状に成形しやすく、二次ボンディングでは半円状のリードループ（一次ボンディングから二次ボンディングへのループ）を適切に形成できる。

アルミ線は金線よりも線径が大きく、ピッチも大きいため、リードループの形成に高純度の金線を使用しても断線しません。一方、純アルミ線は断線しやすいため、シリコンやマグネシウムを少量混ぜて合金化します。アルミ線は主に、金線が使用できない高温実装（ハーメチックシールなど）や超音波方式で使用されます。

銅線は安価ですが、硬度が高すぎます。硬度が高すぎるとボール状に成形しにくく、リードループを形成する際に多くの制限があります。また、ボールボンディング工程ではチップパッドに圧力をかける必要があります。硬度が高すぎると、パッド底のフィルムに亀裂が生じます。さらに、しっかりと接続されたパッド層が剥がれる「剥離」現象も発生します。しかし、チップの金属配線は銅で作られているため、最近では銅線を使用する傾向が高まっています。もちろん、銅線の欠点を克服するために、通常は少量の他の材料と混合して合金にして使用します。