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ワイヤボンディング条件についての解説
- ワイヤボンディングの条件について簡単に解説します。
- 超音波時間（ＵＳ ＴＩＭＥＲ）、超音波力（ＵＳ ＰＯＷＥＲ）、荷重（ＢＯＮＤ ＦＯＲＣＥ）の関係について解説します。
- 具体的な要素であるTIMER, POWER, FORCEがボンディングに与える影響についてご説明します。
- 電子部品・基板部品
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本来の目的は接合させることであり各々の動作を把握する必要性は無いと私は思います。しかしパラメータを振って目的とするボール厚、ボール径、はく離強度(シェア強度)、ループ高さ、形状など条件がいろいろありますがこれらの設定についてはある程度の経験を積まなければならないのが現状です。又、各メーカのワイヤボンダの装置特性(癖？)にもよるものもあると思います。 今後はこのようなわずらわしい設定を無くしワンタッチで目標となるボンディングが出来るような装置が出てくれば今回のような質問がなくなるのかもしれませんね。 各、動作の意味は下記の通りとなります。 超音波時間（ＵＳ ＴＩＭＥＲ）・・・超音波を発振している時間です。超音波は正弦波で出力されておりその振幅がどれだけの時間を与えるかを示します。 超音波力（ＵＳ ＰＯＷＥＲ）・・・上記の超音波発振している振幅の量(大きさ)をここで与えています。 荷重（ＢＯＮＤ ＦＯＲＣＥ）・・・ボンディングのＺ方向(上下方向)のＰＡＤ面に接地したときに与える力です。この時、気になるのは衝撃荷重になりますがあるスピードで接地面にぶつかるのですから、出てしまうのは仕方が無いものです。例えが悪いのですが、車のブレーキでも完全に止まるまでの距離(制動距離)が必要です。ボンディングにおいても同様のことが言えるでしょう！又、ボンディングの場合には、重力加速度が更に加わるので制御が更に難しい物となると思います。 これらは同一の部分(ここでは接合される部分ですね)において各パラメータのふるまいがミックスされた状況で結果が出てきますので要素別に別けて考えるのは非常に難しいと思います。なぜならその部分の環境(デバイスの仕様にも大きく変わってきます)や使用しているツール(金線、キャピラリなど)で全く異なったパラメータになってしますからです。
そうですね。もちはもちや。最近私も言われましたが、プロに聞くのが一番手っ取り早いですね。 ですが基板屋さんの担当が無知な人にあたると最悪です。 まずは低温からの評価がいいかもしれません。 あとキャピラリー1つかえてもまったく違う条件になります。 私の場合最低でも5品目のキャピラリーをかえます。ふとけりゃいいってもんでもないですし 大は小をかねることもないです。その辺は更に パラメーター（形状、角度、材質等）多岐に渡り そこへ金線の材質も絡んできますと、一種の迷宮 に入り込んだ気分になる事間違い無しです。
こんにちは 拡散作用 接合について 下記ＵＲＬが参考になりそうです。 http://www.yacida.co.jp/help2.html#top
超音波の波形は山のように立ち上がり、オフでストンと落ちます。 ターボ機能というのは超音波波形の立ち上がりを９０°の崖を這い上がるが如く一気に立ち上がらせ 設定値を維持し、ストンと落ちます。この効果は酸化膜を打ち破る効果が高い反面、圧着がばらつきます。 しかし余程のことが無い限り使用しません。大概の設備には裏メニューで存在します。（設備によってはパスワードで装置メーカーから隠されているかも） あと気になるのはガラエポで１４０度というのは、あくまで一般的というか 教科書通りで私の経験上百害あって一利なしですね。基板が何層基板で真ん中の層が何で出来ているのか また接着剤の軟化温度がどこまでか知った上で熱設定すべきと考えます。 一般的にトランスデューサー（ホーン）の伸縮でPOWERが出ています。ということは前後に動く為 Ｘ方向とＹ方向では条件が違ってきます。（補正機能で誤魔化せますが） ちなみにメッキの質が分かりませんが、硬いメッキ薄いメッキではキャピラリーの片当たりは致命傷です。
＃2です。 例えが悪くてすいません。 POWER＝超音波振動で、この振動の振幅 のつもりで、消す範囲と書きました。 キャピラリーが動く範囲というよりは、振動が伝わる 大きさで、摩擦力が変化すると理解したほうが いいのかもしれません。 このサイトの「No9984」も参考になると思います。
お礼
回答ありがとうございます。 POWERの意味合いも少しずつですが理解できてきました。 [No.9984]を見ました。 現象についての回答は納得できますが、 逆になぜ金線とパターンが接合するのか疑問になりますた。 [No.9984]にも書かれていますが拡散作用によって接合をつくりますが 拡散作用とはどの様な状態、現象か不明です。 接合技術の本を図書館に行って探しましたが田舎の為置いていない状態です。又県立図書館などにあっても高価な専門書は取寄せが困難と言われました。 接合とは何か、拡散作用とは何かご存知でしたら教えて頂けませんか。宜しくお願い致します。
ボンディングは「こすって」つけている。 っいう感覚ではどうでしょう。 例えるなら、消しゴムで文字を消すのといっしょで ふにゃふにゃの消しゴムは荷重がかるく 硬い消しゴムは荷重が重い POWERの大小は、消す範囲の広さで TIMERは、消している時間 これで回答になっていますか？ 実際には＃1さんが言ってるように、熱が加わって くるので、条件出しには苦労してます。
お礼
回答ありがとうございます。 教育の為にボンディングしているので チップを使用せず、パターンtoパターン（金パターン）で行っています。 基板はガラエポ、加熱温度140度、金線径30μ、イニシャルボール82μの条件で打っています。 Ｐ／Ｔ一定で荷重を最小値から最大値へ変更していきながら打つと荷重が軽過ぎると打てず、 強すぎても打てない状態を確認できました。 打てない状態でもＰ又はＴを変更すると打てるようになります。（当たり前の事と思いますが） 回答から自分なりに考えますと 荷重はPOWERとTIMERの合成エネルギーを効率よく 伝える為の押し付け力と思ってます。 TIMERはPOWERを伝える時間。 POWERは？？？いまいち不明です。 質問ですが Ｐを大きくするとキャピラリの動く幅が大きくなると思えば良いのですか？ 回答宜しくお願い致します。
このての抽象的な質問は非常に簡単そうで難しいと思います。 TIME＝超音波発振出力時間 POWER＝超音波発振出力 FORCE＝荷重 まさに言葉の通りです。基本はすべて強くすれば接合力が強くなりますが、ここからが難しいです。 何故なら、過ぎたるは及ばざるが如し。ことわざ通り強すぎても弱すぎても駄目なんです。 だから条件を見出すのが難しい。 デバイス、パッケージの材質、メッキ、表面状態、金線の破断強度、キャピラリー形状等あらゆる要素が加わります。 例えば柔らかい素材では荷重をかけすぎるとへこみ、キャピラリーと素材の平行度に差異が生じ まったく接合しません。だからといって荷重を減らし超音波をかけすぎると、オープンエラーになる。 超音波、荷重も素材によっては一気にターボ機能でかけたほうがいい場合、じょじょに段階を踏まなければいけない事もあります。 私もあまり経験がありませんのでたいしたことは言えませんが・・・ あと大事なのは熱ですね。熱は素材の耐熱温度、軟化温度？を十分考慮する必要があります。
お礼
回答ありがとうございます。 私はボンディングの知識も無い上 ボンディングする為の要素が多くどうしても 抽象的な質問になってしまいます。 １つ質問ですが 「一気にターボ機能」のターボ機能とはどの様な 事なのでしょうか？ ボンディングパラメータにそのような項目があるのでしょうか。 少し詳しく教えて頂けませんか。 宜しくお願い致します。
お礼
回答ありがとうございます。 ターボ機能の意味合い理解しました。 こちらの設備では取説に表記されていないのでメーカーに確認してみます。 勉強の為の基板として使用している物は裏表パターンのみなので140℃としてます。 やはり温度条件を設定する場合は基板メーカーにパターンの厚み、積層数、接着軟化温度、耐熱温度などを聞いてから設定しているのでしょうか？ 回答宜しくお願い致します。