반도체 후공정, 초음파 방식 와이어 본딩(Ultrasonic Wire Bonding) 공정 이란??

*목차*

1. 초음파 방식 와이어 본딩(Ultrasonic Wire Bonding) 공정이란?

2. Ultrasonic Wire Bonding 공정 흐름(방법)

1. 초음파 방식 와이어 본딩(Ultrasonic Wire Bonding) 공정이란?

-. 이전 포스팅에서 반도체 후공정(Packaging) 중에서 'Wire Bonding(와이어 본딩)'에 대해서 공부해봤는데요.

'Wire Bonding'이란 전공정이 완료된 반도체 Chip을 외부 디바이스와 전기적으로 연결하는 공정이에요. 이름 그대로 '가느다란 금속 선(Wire)'로 회로를 연결해요.

'Wire Bonding'은 '금속 선(Wire)'을 'Bonding Pad'에 접합하는 방식에 따라 종류가 달라져요.

그 중 '초음파 와이어 본딩(Ultrasonic Wire Bonding)' 방식은 

금속 선을 '초음파(Ultrasonic)'을 이용하여 접합 시키는 방식이에요.

'초음파(Ultrasonic)'는 사람의 귀로 느끼지 못하는 영역대의 음파로

진동수가 1초에 '20,000Hz(20kHz)' 이상인 음파에요.

공정이 저렴하다는 장점이 있지만

금속 선의 접합 강도가 약하다는 단점이 있어서 잘 사용하지 않는다고 하네요....

2. Ultrasonic Wire Bonding 공정의 흐름(방식)

-. 공정 방법을 요약해서 정리하면

금속 물질로 된 'Bonding Pad'에 '금속 선(Wire)'를 작은 힘으로 찍어 누르고

'Wire Bonder'의 '웨지(Wedge)'라는 부분을 통해서

'초음파(Ultrasonic)'을 가해서 Wire와 Pad를 붙여요.

**웨지(Wedge) : 빗면, 경사면, 쐐기 라는 뜻이 있네요.

공정 흐름을 그림이랑 같이 아래에 정리해봤어요.

2.1 준비

-. 1st Bonding을 할 Pad 위에 Wedge를 위치 시켜요.

2.2 1st Bonding

-. Wedge로 Wire를 Pad 위에 찍어 누르고 '초음파(Ultrasonic)'을 가해서 '1차 본딩(1st Bonding)'을 해요.

2.3 Wedge Up 및 이동

-. Wire가 뽑히도록 Clamp를 Open한 상태에서 Wedge를 상승하고 Wire 길이를 충분히 뽑아요. 그리고 2nd Bonding을 할 Pad 위치로 이동해요.

두 번째 Pad로 이동하면서 Wire는 둥근 Loop를 형성해요.

2nd Bonding을 하기 전에 Wire 길이가 충분히 있어야 돼요.

Wire가 짧으면 Chip 표면에 닿게 되고 전기 신호가 원활하지 못하게 돼요.

2.4 2nd Bonding

-. 두 번째 Pad 위에 Wedge로 Wire를 찍어 누르고 초음파(Ultrasonic)을 가해서

2nd Bonding을 해요.

2.5 Finish

-. 2nd Bonding이 완료되면 Clamp Close 상태로 Wedge를 상승해요.

그러면 Wire는 가늘어지다가 끊어지면서 공정이 마무리 돼요.

Wire가 가늘어지면서 끊어지면 Wire Tail이 생기는데

이를 'Tail Bonding'이라고 불러요.

**공부하면서 정리했는데 오류가 있으면 댓글로 알려주세요.