ボンディング装置とは
ボンディング装置とは、半導体や電子部品の製造工程において、チップや基板を接合するために使用される装置のことです。
特に、半導体デバイスの製造では、シリコンチップとリードフレーム、または基板を高精度に接続する工程が重要であり、そのためにボンディング技術が活用されます。ボンディングの方法には、ワイヤーボンディング、フリップチップボンディング、ダイボンディングなどがあり、それぞれの技術に対応した専用のボンディング装置が存在します。
ワイヤーボンディングでは、極細の金属ワイヤーを用いてチップと基板を電気的に接続し、主にICチップやLEDなどの製造に利用されます。一方、フリップチップボンディングでは、チップを反転させ、バンプと呼ばれる小さな金属突起を介して基板に直接接合するため、高速・高密度な配線が可能となります。ダイボンディングは、チップを基板に直接貼り付ける工程であり、接着剤やはんだを用いることが一般的です。近年では、半導体の微細化や高機能化に伴い、ボンディング装置の高精度化や自動化が進んでおり、生産効率の向上や歩留まりの改善が図られています。
ボンディング装置の使用用途
ボンディング装置の主な使用用途は以下のとおりです。
1. ワイヤーボンディング
ワイヤーボンディングは、細い金属ワイヤーを用いて半導体チップと基板やリードフレームを電気的に接続する技術です。使用されるワイヤーには、用途に応じて、金、アルミニウム、銅などが選ばれます。この技術は、IC (集積回路)、LED、パワーデバイスなどの製造に広く用いられており、比較的低コストで高い信頼性を実現できることが特長です。特に、電子機器の大量生産に適しており、スマートフォンや家電製品、自動車向けの半導体デバイスの製造で重要な役割を果たしています。
2. フリップチップボンディング
フリップチップボンディングは、半導体チップを反転させ、基板上の配線パターンに直接接合する技術です。チップの接点には、バンプと呼ばれる小さな金属突起が形成されており、はんだや導電性接着剤を介して基板に固定されます。この方法は、高密度配線が可能であり、高速動作が求められるプロセッサやメモリ、無線周波数デバイス、光学デバイスなどに使用されます。また、チップと基板の距離が短いため、信号遅延の低減や電気特性の向上が期待できます。特に、最新のスマートフォンやタブレット、データセンター向けの高性能チップにおいて、フリップチップボンディングの需要が高まっています。
3. ダイボンディング
ダイボンディングは、半導体チップを基板やリードフレームに直接接着する技術です。この工程では、接着剤やはんだを用いて固定し、後工程のワイヤーボンディングやフリップチップ接合の準備を行います。パワーモジュール、センサー、微小電気機械システムなどの製造に活用されており、特に自動車や産業機器の高耐久・高信頼性が求められる分野で使用されています。近年では、熱伝導特性の向上や接合強度の最適化が進められ、高出力デバイスの安定稼働を支える技術として重要視されています。
参考文献
https://semi-connect.net/bonding/
https://semi-journal.jp/basics/process/wire-bonding.html
https://reinforz.co.jp/bizmedia/45165/
https://semicon-blog.com/die-bonding/