Chalcoの幅広い ダイ・トゥ・パッケージ接合材料 のラインナップの中で、河南チャルコはIGBT、パワーMOSFET、SiCパワーデバイス、パワーモジュールのトップ側高電流インターコネクト用の重アル ミ/アルミニウム合金ボンディングワイヤー、アルミニウムボン ディングリボン、重銅ボンディングワイヤー、銅ボンディングリボンを供給しています。
製品マッチングは、現在のボンディングワイヤー/リボン仕様から開始することも、新しいプロジェクトの要件からも得られ、プロジェクト段階に応じて技術データやエンジニアリングサンプルサポートが提供されます。
ヘビーアルワイヤー |アルリボン| ヘビーキュウワイヤー |キュリボン
パワー半導体パッケージにおけるトップサイドボンディングインターコネクト
IGBTやパワーMOSFET、SiCデバイスなどのパワーデバイスでは、ダイトップのパワー電極は基板導電性領域、パッケージ電極、モジュール端子に電気的に接続されなければなりません。重いボンディングワイヤーとボンディングリボンがウェ ッジボンディング を通じてトップサイドのインターコネクトを形成し、パワーデバイス内で電流を流します。
パワーダイ
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トップサイドメタリゼーション/パワー電極
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ヘビーボンディングワイヤー/ボンディングリボン
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基板メタリゼーション/電極/モジュール端子
パワーディスクリートパッケージでは、重いボンディングワイヤーやリボンがダイを導電性パッケージ構造に接続できます。マルチダイパワーモジュールでは、モジュールレイアウトに応じてダイ、基板導電領域、モジュール端子間に複数の内部接続を形成できます。接続方式、インターコネクト数、導体断面積は、実際のデバイス構造やモジュール設計によって異なります。
パワーセミコンダクターのトップサイドヘビーワイヤーおよびリボンインターコネクトは、他の ICパッケージングインターコネクトアーキテクチャとは異なります。パッケージ設計によっては、ICや高度なパッケージング構造では、このページで述べているヘビーワイヤー/リボンウェッジボンディングルートの代わりに、細線ボンドや 銅ピラー インターコネクトが使われることもあります。
電源装置用のヘビーボンディングワイヤーとリボン
ヘナンチャルコは、ヘビーワイヤーおよびリボンウェッジ接合において、アルミニウムと銅の2つの主要材料ルートを、丸 型接着ワイヤー と長方形 接合リボン 形式の両方で提供しています。具体的な材料、寸法、供給仕様は製品要件やプロジェクト条件に応じて確認されます。
重アルミニウムおよびアルミニウム合金接合線 アルミニウム系のヘビーワイヤーウェッジボンディング用。材料系、ワイヤー直径、機械的特性、供給仕様は、現在のワイヤーやパッケージの要件と照らし合わせることができます。
アルミニウムボンディングリボン 長方形のアルミニウムベースの接合リボン。リボンの幅、厚さ、スプールの形状、関連する接着要件はプロジェクトで確認できます。
ヘビー銅ボンディングワイヤー 銅ベースのヘビーワイヤーウェッジ接合用。銅材、ワイヤー直径、機械的特性、供給仕様はプロジェクトに応じて確認可能です。
銅ボンディングリボン 長方形の銅製接合リボン。リボンの幅、厚さ、スプールの形状、関連する技術的要件はプロジェクトで確認できます。
パワー半導体パッケージにおける典型的なインターコネクト応用
電源装置やモジュールは、接合面積、インターコネクト数、インターコネクトのレイアウト、信頼性の各点で異なります。したがって、重いワイヤーやリボンの素材やサイズは、実際のパッケージ構造に合わせて選択する必要があります。
パワー・ディスクリートデバイス
パワーMOSFET、IGBT、SiC MOSFET、その他の個別パワーデバイスにおけるダイトップ電極と導電性パッケージ構造間の電力相互接続に使用されます。主な考慮事項には、導体断面積、接合面積、限られたパッケージ空間内の接続配置が含まれます。
結合面積 | 断面積 | パッケージクリアランス
IGBTパワーモジュール
マルチダイモジュールは通常、ダイ、基板導電領域、モジュール端子間で複数の電源インターコネクトを必要とします。材料や導体形状は電流経路、並列接続数、モジュールのレイアウトと合わせて評価されるべきです。
電流経路 | 並列接続 | モジュール配置
SiC パワーモジュール
SiCモジュールプロジェクトでは、上部金属化、インターコネクト構造、接合プロセス、サイクル信頼性要件の総合評価が必要です。アルミニウム/銅かワイヤー/リボンかをデバイスの種類だけで決定するわけではありません。
冶金 | インターコネクト幾何学 | サイクリング要件
パワーセミコンダクター用のトップサイドインターコネクトの選択方法
パワーセミコンダクターのトップサイドインターコネクトの選択は、「ヘビーワイヤーかリボンか?」と「アルミニウムか銅か?」という2つの別々の質問に単純化すべきではありません。より効果的なアプローチは、まず既存のパッケージとプロセスの基準を確立し、その後材料 、導体形状、ボンドインターフェース、プロジェクトの目的で候補ルートを絞り込むことです。
デバイスの種類は適用範囲を定義するのに役立ちますが、材料や導体の経路を単独で決定することはできません。選定段階の目的は、最終材料を即座に確定させることではなく、プロセスや信頼性検証に取り入れる価値のある候補ルートを特定することです。
まずは既存のパッケージとプロセスベースラインから始めましょう
確立された生産プログラムでは、現在の材料、寸法、パッケージレイアウト、接合プロセスが重要な選定基準となります。新規プロジェクトでは、まず目標の現在の接着面積、利用可能な接着面積、表面金属化、および意図された接合装置を定義します。
| チェック | 主な考慮事項 |
| 現在の素材と規模 | アルミニウム/銅、ワイヤー/リボン、ワイヤーの直径または幅×厚さ |
| 相互接続構造 | 必要な断面積、接合面積、インターコネクト数、モジュールレイアウト |
| ボンドインターフェース | 表面の冶金と利用可能な結合面積 |
| 既存のプロセス | ボンダー、ウェッジツール、確立されたプロセス基準 |
| プロジェクトの目標 | 第二の供給源、電源交換、NPI、またはインターコネクトの再設計 |
ヘビーワイヤー vs. ボンディングリボン:インターコネクトジオメトリー
ヘビーワイヤーとボンディングリボンの比較では、導体形状が最初の区別です。重いワイヤーは断面が丸く、主にワイヤーの直径でサイズが決まりますが、ボンディングリボンは幅と厚さで定義される長方形の断面です。違いは幾何学的なものだけではありません。ボンドのフットプリント、インターコネクトのレイアウト、スペースの使用、工具や送り込み条件にも影響します。
| 評価係数 | ヘビーワイヤー | ボンディングリボン |
| 断面定義 | ワイヤー直径 | 幅×厚さ |
| 債券の足跡 | ワイヤーの直径と接合形状によって決定されます | リボンの幅、厚さ、接合形状の影響 |
| レイアウト | 既存の多線式インターコネクトレイアウトの継続的な評価に適しています | リボンインターコネクトレイアウトの再設計が必要なプロジェクトでも評価可能です |
| プロセスの変更 | 第二の電源の場合、既存のワイヤー形状をまず保持することができます | ワイヤー→リボンの変更については、工具、供給、レイアウトを再確認してください |
したがって、接合リボンは断面が異なる、または導体断面積が大きいからといって、重いワイヤーからの自動的なアップグレードとして扱うべきではありません。関連する比較対象は、実際の断面積、接続数、接合面積、パッケージレイアウト、既存のプロセス条件です。
アルミニウムと銅:次に材料ルートを比較しましょう
より広範な半導体パッケージでは 金、銀、銅、アルミニウムの接合線の比較を含むこともありますが、このページでは主にアルミニウムと銅の経路に焦点を当てたパワーデバイス上層のヘビーワイヤー/リボン選択です。アルミニウム系ヘビーワイヤー/リボンは、パワーデバイスにおける成熟したウェッジボンディングルートです。安定し確立されたアルミニウムベースの生産プログラムでは、セカンドソースや供給継続プロジェクトは、現在の材料システムや寸法に近い候補製品から始めるのが一般的に適しており、材料系の変更による不要な検証変数を避けるのに役立ちます。
銅ベースのインターコネクトを評価するプロジェクトでは、銅製の重線やリボンが候補ルートとして検討されますが、材料の変更は表面の金属化、接合面積、材料の機械的特性、既存のくさび接合条件と合わせて検討する必要があります。同じ長さと断面積では銅は電気抵抗率が低いですが、その材料特性がモジュールレベルの利点に結びつくかどうかは、実際の導体仕様、接合界面、パッケージ設計によります。
| アルミニウムルート | 銅線 |
| 成熟した電力装置ウェッジボンディング経路 | 導体抵抗の低さなどの設計目標について評価できます |
| 既存のアルミニウムプロジェクトでは、まず現在の材料ルートを保持することができます | 通常はより多くの材料やプロセスの変更が伴います |
| 材料の状態、表面、寸法の整合性はまだ確認が必要です | 主なチェックには金属化、接着負荷、工具・プロセスの適合性が含まれます |
したがって、アルミニウムから銅への移行は、直接的な同径導体交換ではなく、 インターコネクトシステムの変更 として扱うべきです。
第二の情報源とNPI:異なる出発点
既存のプロセス/第二の供給源
主な目的は、検証済みパッケージ/プロセスの基準を可能な限り維持することです。まず現在の材料、寸法、機械的特性、供給フォームから始め、適合する候補製品をスクリーニングし、その後プロセスおよび資格検証に進みます。
新プラットフォーム / NPI
材料やインターコネクト構造がまだロックされていない場合は、アルミニウム/銅、重いワイヤー/リボン、接合面積、表面金属化、パッケージレイアウトを一体化して評価し、目標の電気的、パッケージング、製造条件により適した候補ルートを特定できます。
SiCは銅線を自動的に必要とせず、リボンが重いワイヤーより優れているわけでもありません。選定段階の結果は、 次の検証ステップに進む候補ルートであるべきであり、実際のパッケージやプロセスとは独立して材料のランク付けを行うものではありません。
接着材料を変更する前にプロセス適合性を確認しましょう
ヘビーワイヤーまたはボンディングリボン材料の候補を選定した後も、既存のウェッジボンディングプロセスとの適合性を確認する必要があります。 類似した材料システムや標準寸法であっても、既存の機器、工具、プロセスパラメータを検証なしに引き継ぐことはできません。
材料、ワイヤー直径やリボン断面、機械的特性、表面状態の変化は、送り込み、接合変形、界面形成、プロセスウィンドウの安定性に影響を与えることがあります。アルミニウムから銅、ワイヤーからリボンに変換するような大きな変化を伴うプロジェクトでは、一般的により多くの条件の再確認が必要です。
| チェック | 確認すべきこと |
| ボンダーとツール | 既存のボンダーがターゲットワイヤー/リボンを支えているかどうか、そしてウェッジ、カッター、フィーディングシステムが素材やサイズに合っているか |
| ボンドインターフェース | ダイトップの金属化、結合面積、基底構造、そして他端の接続インターフェースが候補材料と互換性があるかどうか |
| プロセスウィンドウ | 既存のレシピが適用可能かどうか、また接合力、超音波エネルギー、接合変形の調整が必要かどうか |
| 給餌と取り扱い | スプール、巻き上げ、巻き取りが安定しているか、保管、開梱、使用条件がプロセス要件を満たしているか |
銅ベースのヘビーワイヤー/リボンの場合、接合荷重、表面金属化、工具の適合性、プロセスウィンドウも材料の機械的特性と併せて確認する必要があります。 既存のアルミニウム線パラメータが直接伝達されると想定すべきではありません。
特定の材料、設備、接合界面に応じて接合力、超音波エネルギー、その他のプロセス条件を評価し、その後実際の接合試験やDOEで検証して安定したプロセスウィンドウを確立する必要があります。
初期ボンド品質が長期的な接続信頼性とは必ずしも一致しません
パワー半導体のトップサイドインターコネクトでは、許容可能な接合の外観やプルまたはせん断の結果が初期接合品質の評価に役立ちますが、それだけでは配線やリボンの長期的な信頼性を運転条件下で証明することはできません。
電源サイクル中、負荷変化によりIGBT、MOSFET、SiCデバイス、その他の電源デバイスで接合温度が繰り返し変化します。熱サイクルでは外部温度変化により、結合ワイヤー/リボン、接合界面、隣接するパッケージ材料に周期的な熱機械的応力がかかります。
繰り返しの温度サイクル
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熱機械的応力
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相互接続とボンド疲労
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ヒールのひび割れ/ワイヤーのリフトオフ/インターフェース劣化
重いワイヤー、ボンディングリボン、または材料システムを変更した後は、検証は初期のボンド品質を超えてパッケージレベルの信頼性にまで及ぶ必要があります。
| 検証レベル | 主な質問 |
| 初期ボンド品質 | 結合の形状や界面はプロセス要件を満たしていますか? |
| 機械的結合試験 | プル/シアター試験および関連する試験は、プロジェクトの初期機械的要件を満たしていますか? |
| パッケージレベルの信頼性 | プロジェクトで定められた熱・電力サイクル条件下で、インターコネクトは安定していますか? |
ヒールの亀裂、ワイヤーのリフトオフ、ボンド界面の劣化は、電源線/リボン接続で考慮すべき故障モードの一部です。材料、導体形状、接合インターフェースが変化した場合、それらの変化がサイクル信頼性に与える影響も再評価する必要があります。
したがって、 アルミニウムや銅の基材特性だけで信頼性を判断することはできません。 最終的な接続信頼性は、導体仕様、接合界面、パッケージ構造、接合プロセス、実際の動作および検証条件にも依存します。
工学試料から材料認定まで
候補のヘビーワイヤーやボンディングリボンが特定されたら、現行材料の代わりに直接置き換えるのではなく、実際のパッケージおよびボンディング条件の下で段階的に検証されるべきです。セカンドソースプログラムとNPIプログラムは異なる要件を持つ場合がありますが、一般的には以下の方法で進められます。
1. 現在の仕様書レビュー
現在の材料や新規プロジェクトの要件を確認し、ワイヤー/リボン候補の仕様が密接に一致しているかをスクリーニングしてください。
2. 工学サンプル
実際のボンダー、ウェッジツール、パッケージ条件を用いて接着評価のために工学試料を準備します。
3. プロセスと信頼性の検証
プロセスウィンドウ、接合品質、機械的試験、プロジェクト要件に基づく熱・電源サイクルやその他の信頼性項目を確認してください。
4. パイロット/マルチロット評価
顧客資格計画にエンジニアリングロット、パイロットロット、複数ロット評価が含まれている場合、生産適性やロット間一貫性はプロジェクト要件に応じてさらに評価できます。
5. 顧客資格
顧客の内部エンジニアリング、品質、サプライヤー資格要件に従って最終材料承認を完了し、その後の生産供給に移行します。
プロジェクトサポート:現行仕様一致 | 候補製品レビュー | 技術データ | エンジニアリングサンプル
セカンドソースやNPIプロジェクトでは、Henan Chalcoは現在の材料仕様や確定されたパッケージ状態に基づいて候補製品をスクリーニングし、利用可能な技術データや工学サンプルの範囲を確認します。特定の試験項目、受け入れ基準、認証手順は、顧客の装置、パッケージ、品質システムの要件に従います。
見積もりやサンプル依頼に何を提供すべきか
既存のヘビーワイヤー/リボンの第二の供給源を探している場合は、 まず現在の製品モデルやデータシート、材料、ワイヤーの直径またはリボン幅×太さを提供してください。可能であれば、デバイスやモジュールの種類、表面の金属化、接合器/くさび工具、そして対処したい問題も提供できます。
NPIプロジェクトでは、パッケージ構造、材料、寸法の要件が確認されたことから議論を始めることができます。 完全な仕様がまだ最終化されていなくても、候補製品マッチングを最初に始め、検証が進むにつれて技術的要件が段階的に追加されます。
よくある質問
現在のヘビーワイヤー/リボンの仕様に合わせてもらえますか?
はい。生産ベースラインが確立されたプロジェクトでは、近い候補製品をまず現在のデータシート、材料、ワイヤーの直径やリボンサイズと比較し、実際の接合評価で第二の供給源として適しているかを検証できます。
新しい第二の水源で結合パラメータは変わりますか?
必ずしもそうとは限りませんが、既存のパラメータが変わらずに移行すると仮定すべきではありません。材料や寸法が似ていても、機械的特性、表面状態、実際の接合挙動は製品間で異なることがあります。したがって、既存のプロセスウィンドウが適用可能かどうかを確認するために、実際の接合評価が必要です。
サンプル結合とプル/シアンの後に生産は開始できますか?
プロジェクトによっては、さらなる信頼性評価、エンジニアリングロット評価、パイロットロット評価、複数ロット評価が求められることもあります。単一の試料試験でその試料の初期接合性能を示すことは可能ですが、完全な材料認証の代わりにはなりません。
アルミニウムから銅に移すと何が変わるのか?
導体材料自体に加え、表面金属化、接合面積、くさび型、接合プロセス、パッケージレベルの信頼性も再確認する必要があります。アルミニウムから銅への交換は、直接的な同サイズの材料置換よりも、相互接続システムの変更として評価する方が適切です。
新しいサプライヤーでロット・トゥ・ロットリスクをどのように減らせるのでしょうか?
認証は単一のサンプルだけに絞るべきではありません。より要求の高いプロジェクトでは、最終承認前にエンジニアリングロットや複数ロットの評価を追加し、主要仕様、受領項目、生産中に管理すべき材料や品質要件を事前に定めることができます。
評価は不完全な資料情報から始められますか?
はい。材料名、寸法、製品モデル、写真、サンプル、パッケージ情報など、利用可能な情報から始めてください。候補範囲が定義されたら、機械的特性、接合条件、検証要件をプロジェクトに必要に応じて追加できます。
ヘビーワイヤー/リボンの評価を始めましょう
既存材料のセカンドソースの資格審査であれ、新しいパワーディスクリート、IGBTパワーモジュール、SiCパワーモジュールプロジェクトを始める場合でも、評価は既に持っている情報から始めることができます。
現在のワイヤー/リボン仕様書や新プロジェクトのための基本要件を送ってください。まず候補製品と工学サンプルの範囲を特定し、その後の接着や資格評価に進みます。