웨어본딩은 패드에 금속 리드를 연결하는 방법으로, 내부 칩과 외부 칩을 연결하는 기술입니다.

구조적으로 금속 리드는 칩 패드(1차 본딩)와 캐리어 패드(2차 본딩) 사이의 다리 역할을 합니다. 초기에는 리드 프레임이 캐리어 기판으로 사용되었지만, 기술의 급속한 발전으로 PCB 기판이 기판으로 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 두 개의 독립적인 패드를 연결하는 와이어 본딩, 리드 재질, 본딩 조건, 본딩 위치(칩과 기판을 연결하는 것 외에도 두 개의 칩 또는 두 개의 기판에 연결되는 경우도 있음)는 매우 다릅니다.

1. 와이어 본딩: 열압착/초음파/열음파
패드에 금속 리드를 부착하는 방법은 세 가지가 있습니다.

① 열압축 방식은 용접패드와 모세관분할기(금속 리드를 움직이는 모세관 모양의 도구와 유사)를 사용하여 가열과 압축 방식으로 진행합니다.
②초음파 방식은 가열하지 않고, 모세관 분리기에 초음파를 가해 연결합니다.
③열음파치료는 열과 초음파를 모두 이용하는 방법입니다.
첫 번째는 핫프레싱 접합 방법으로, 칩 패드의 온도를 미리 200°C 정도로 가열한 후 모세관 스플라이서 팁의 온도를 높여 공 모양으로 만든 다음 모세관 스플라이서를 통해 패드에 압력을 가해 금속 리드를 패드에 연결합니다.
두 번째 초음파 방식은 웨지(금속 리드를 이동시키는 도구인 모세관 웨지와 유사하지만, 볼을 형성하지는 않음)에 초음파를 가하여 금속 리드를 패드에 연결하는 것입니다. 이 방식의 장점은 공정 및 재료비가 저렴하다는 것입니다. 그러나 초음파 방식은 가열 및 가압 공정을 쉽게 조작할 수 있는 초음파로 대체하기 때문에, 접합 인장 강도(연결 후 와이어를 계속 잡아당길 수 있는 능력)가 상대적으로 약합니다.
2. 금속 리드 접합 재료 : 금(Au)/알루미늄(Al)/구리(Cu)
금속 리드의 재질은 다양한 용접 매개변수를 종합적으로 고려하고 가장 적합한 용접 방법을 조합하여 결정됩니다. 일반적인 금속 리드 재질로는 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu)가 있습니다.
금선은 전기 전도성이 좋고 화학적 안정성이 높으며 내식성이 강합니다. 그러나 알루미늄선을 초기에 사용할 경우 가장 큰 단점은 부식되기 쉽다는 것입니다. 금선은 경도가 높아 첫 번째 결합에서 볼을 잘 형성할 수 있으며, 두 번째 결합에서 반원형 리드 루프(첫 번째 결합에서 두 번째 결합으로 형성되는 모양)를 형성할 수 있습니다.
알루미늄 와이어는 금 와이어보다 직경이 크고 피치도 더 큽니다. 따라서 고순도 금 와이어를 사용하여 리드 링을 형성하더라도 끊어지지 않습니다. 하지만 순수 알루미늄 와이어는 끊어지기 쉽기 때문에 실리콘이나 마그네슘, 기타 합금과 혼합하여 사용합니다. 알루미늄 와이어는 주로 금 와이어를 사용할 수 없는 고온 포장(예: 밀폐 포장)이나 초음파 처리에 사용됩니다.
구리선은 저렴하지만 너무 단단합니다. 경도가 너무 높으면 볼을 형성하기 어렵고, 리드 링을 형성할 때 많은 제약이 따릅니다. 또한, 볼 본딩 과정에서 칩 패드에 압력을 가해야 하는데, 경도가 너무 높으면 패드 바닥의 필름이 갈라질 수 있습니다. 또한, 단단히 연결된 패드 층이 "벗겨지는" 현상이 발생할 수 있습니다.

그러나 칩의 금속 배선이 구리로 만들어지기 때문에 구리선을 사용하는 경향이 점점 커지고 있습니다. 구리선의 단점을 극복하기 위해 일반적으로 소량의 다른 재료와 혼합하여 합금을 형성합니다.