ウェッジボンディング解説：電子部品向け精密ワイヤ接続技術
ウェッジボンディングの概要
ウェッジボンディングは、電子部品とプリント基板（PCB）の間で接続リードを接合する自動化プロセスです。部品側の端子とPCB側の端子に、ワイヤコネクタを圧力と超音波（U/S）またはサーモソニック（T/S）エネルギーの組み合わせで接合します。コネクタワイヤを供給し、圧力とエネルギーを接合部に伝える装置は平らな楔形（ウェッジ）をしており、これが接合部の特徴的な形状とプロセス名の由来となっています。通常アルミニウム線または金合金線を使用し、アルミ線は常温でU/Sエネルギー、金合金線はT/Sエネルギーで接合可能です。ボールボンディングなど他プロセスと比較すると、生産速度が遅く、部品とPCB間の接合角度の自由度に制限があるというデメリットがあります。
PCB製造における重要性
PCB製造で最も重要な工程の一つが、多数の部品端子を基板上の対応する回路点と接続することです。接続は回路の信頼性を確保するために確実に行わなければならず、物理的なコネクタワイヤも最小限のスペースに配置する必要があります。これらはほぼ顕微鏡レベルで、高度に洗練された自動機械によって行われます。ウェッジボンディングは、ボールボンディングと並ぶ二大接続プロセスの一つです。
装置構造と接合メカニズム
ウェッジボンディング機のボンディングヘッドは平板で、後部下面に送り穴、前部下縁に楔形の圧力シューを備えます。接続ワイヤは後部の穴から供給され、ウェッジで圧縮・接合されます。接合はウェッジシューによる圧力と、超音波またはサーモソニックエネルギーの組み合わせで生成されます。U/Sエネルギーは高周波音響振動の局所集中で永久的な接合を生み、主にアルミ線に用いられます。T/Sエネルギーは超音波と従来の熱エネルギーの組み合わせで、金合金線を接合します。
多段階の接合プロセス
- ウェッジが部品端子上に降下し、接触したら圧力とU/SまたはT/Sエネルギーを印加してワイヤを接合
- ウェッジが所定の高さまで上昇し、PCB端子位置へ後退。この同時動作で部品とPCB間に適切なループ（アーチ）が形成される
- ウェッジが降下し、コネクタをPCBに接合
- 接合完了後、ウェッジが上昇しつつワイヤを切断、次の端子セットへ移動
特徴と使い分け
ウェッジボンディングはボールボンディングよりやや遅く、一般的に部品とPCB端子間を直線的に接続する場合に限られます。しかし、接合「フットプリント」が小さいため、密に配置された端子の接合に適しています。
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