Tel Bağlama ve Şerit Bağlama: Güç Modülleri İçin Bağlantı Seçimi

Yarı iletken ambalajında, tel bağlama ve şerit bağı (aynı zamanda bağlanma bandı olarak da adlandırılır), kalıp panelini leadframe veya substrata bağlamanın iki ana yoludur. Fark, iletkenin kesit şeklindedir — biri yuvarlak bir tel, diğeri ise düz bir şerittir.

Bu makale, yapıştırıcı tel ve yapıştırma şeridi şeklindeki kalıp-paket yapıştırma malzemelerini ele alır; elektrikli topraklama kayışları, fotovoltaik PV şerit veya topraklama örgüleri kapsamaz.

Aşağıdaki bölümler, akım, ısı dağıtımı, güvenilirlik, eşdeğerlik dönüşümü, maliyet ve uygulamalar üzerinden geçerek güç modüllerinde yuvarlak tel ile düz şerit arasında karar vermenize yardımcı olur.

Bakışta: yuvarlak tel mi düz kurdele

• Tel ile kurdele arasındaki fark, kesit şeklidir (yuvarlak vs düz mi, süreç değil; kurdele sadece kama ile bağlanabilir.
• Bir kurdele, paralel olarak birden fazla kalın yuvarlak telin yerini değiştirerek bağlanma noktalarının sayısını azaltabilir.
• Yüksek akımlı, küçük güç paketleri şeridi tercih eder; ince perdeli ve her yöne yönlendirme yuvarlak telleri tercih eder.

Yarı iletken ambalajda tel bağlanması nedir?

Tel bağlama, kalıp pedini leadframe veya substrata bağlamak için ultrasonik, termosonik veya termokompresyon enerjisiyle hareket eden ince metal tel kullanan bir ambalaj bağlantı teknolojisidir.

Yaygın tel malzemeleri arasında altın, alüminyum, bakır ve gümüş bulunur; çapları bir düzineden fazla mikron uzunluğunda ince tellerden birkaç yüz mikronluk ağır tellere kadar değişir.

Bugüne kadar en olgun ve yaygın kullanılan kalıp seviyesinde bağlantı yöntemi olmaya devam ediyor — sektör kaynakları genellikle dünya genelinde çoğu kalıp-paket bağlantısının hâlâ tel bağlama ile yapıldığını savunuyor. Flip chip gibi alternatiflere karşı bile, düşük ve orta pin sayımı, güç ve ayrı cihaz paketleri için bir çalışma atı olmaya devam ediyor.

Yine de tel bağlamada kullanılan iletken sadece yuvarlak kesitle sınırlı değildir. Yuvarlak teli dikdörtgen bir hale getirdiğinizde şeritli bağlanma elde edilir — yine de ultrasonik bağlanma, sadece farklı iletken formunda.

Bu şekil farkı, performans ve süreç takaslarını tetikleyen şeydir.

Yuvarlak tel ile düz kurdele arasında gerçek fark nedir?

En yaygın yanlış anlama, şerit bağlanmasını ayrı bir "süreç" olarak ele almaktır. Aslında, yuvarlak tel bağlama ile arasındaki fark, işlem yolu değil, malzeme formudur.

Yuvarlak tel, çapla tanımlanan dairesel bir kesite sahiptir ve ince telden ağır teline kadar geniş bir aralığı kapsar. Düz şerit, genişlik × kalınlık olmak üzere iki boyutla tanımlanan dikdörtgen bir kesite sahiptir — örneğin 1,0 mm × 0,1 mm.

İkisi de ultrasonik birleştirme malzemeleridir; kurdele yepyeni bir süreç değildir, sadece "teli düzleştirmekten" gelen yeni özellikler setidir.

Önemli nokta: kesitsel şekli değiştikçe, kullanabileceği bağlama süreci, taşıyabileceği akım ve uygun paketler de değişir.

Yuvarlak telin bir ayarlanabilir parametresi (çapı) varken, şeritin iki parametresi (genişlik ve kalınlık) vardır; bu da daha fazla tasarım esnekliği sağlar — bu nokta daha sonra eşdeğerlik dönüşümünde çok net olur.

Adlandırma konusunda kısa bir not: kurdele, literatürde aynı düz bağlama bandı veya kurdele teli olarak da görülür — hepsi aynı düz bağlama şeridine atıfta bulunur ve fotovoltaik PV kurdeleyle karıştırılmamalıdır.

Bağlanma sürecinin malzeme seçimiyle nasıl bağlantılı olduğu

Tel ile kurdele arasındaki dengeyi anlamak için bir asimetrik gerçekle başlayın: kurdele sadece kama bağlanabilirken, yuvarlak tel hem top hem de kama bağlama ile çalışır.

Her bağlama döngüsünün başında, top bağlama, tel kuyruğunu elektrikli kıvılcımla bir küre (serbest havalı top, FAB) eriter ve ardından bunu ilk bağ olarak bağlar. Yönlendirmemiştir — ikinci bağ herhangi bir yöne yerleştirilebilir — ve hızlıdır, çoğunlukla ince altın, bakır, paladyum kaplı bakır ve gümüş teller için kullanılır ve genellikle yüksek sıcaklık gerektirir.

Kama bağlama top oluşturmaz; düşük bir halka ve yön kısıtlamasıyla doğrudan basınç ve ultrasonik enerji altında bağlanır ve her boyutta yuvarlak tel ve şeride bağlanabilir. Alüminyum tel ve alüminyum şerit, oda sıcaklığında ultrasonik olarak bağlanabilir.

Neden kurdele sadece kama bağlanabilir? Düz kesiti, yuvarlak tel gibi her yöne bir küre bağlayıcı ile bağlanamaz — özel bir kama aracıyla yönlü olarak bağlanmalıdır. Yani, "kurdele + top bağlama" kombinasyonu fiziksel olarak mevcut değildir.

Bu da malzeme havuzunu tanımlar: kama bağlama ile alüminyum tel ve tüm kurdele türleri elde edilir; top bağlanmasında ince çaplı değerli metal veya bakır yuvarlak teller elde edilir.

İki sürece daha derinlemesine bakmak için Top Bağlanması vs Kama Bağlanması rehberimize bakabilirsiniz.

Kurdelenin kazandığı yer — akım, sıcaklık ve güvenilirlik

Yüksek akım uygulamalarında ise ribbon'un avantajı sadece "daha büyük bir kesit" olmaktan çıkır — arkasında daha spesifik bir mekanizma vardır.

Kalıpta daha eşit akım girişi. Yayınlanmış teknik araştırmalar, aynı pad üzerinde birden fazla yuvarlak tel paralel bağlandığında, onların bağ temas alanlarının ayrı ve kesik olduğunu belirtir; bu dağınık noktalardan kalıpta ağır akım girer, ısı dağılımı ve elektrik alanında yerel farklılıklar yaratabilir. Buna karşılık, bir kurdele sürekli büyük bir temas alanı sağlar, böylece akım kalıpta daha eşit girer.

Yüksek güçlü, yüksek akımlı cihazlar için, sürekli büyük bir bağlı alan genellikle daha fazla akım taşıyabilir.

Daha iyi ısı dağılımı sağlar. Daha büyük temas ve yüzey alanı, ısının dağıtılmasına yardımcı olur — bu güç cihazlarında sürekli yüksek akımda çalışırken çok değerlidir.

Daha düşük parazitik endüktans. RF ve yüksek frekanslı yollarda, şeridin düşük endüktansı ikincil ama gerçek bir avantajdır.

Sıcaklık döngüsü altında dayanıklılık. Yayınlanmış araştırmalar, sıcaklık döngüsünde eşdeğer bir alüminyum şeridin bağ ömrünün eşdeğer alüminyum telin yaklaşık 2,17 katına ulaşabileceğini göstermektedir (Al şeridi ve benzer akım taşıma kapasitesine sahip Al telleri karşılaştırınca).

Referans olarak, yayımlanan veriler yaklaşık 1 cm bir halka uzunluğunda, 300 μm alüminyum telin yaklaşık 25 A, 500 μm'lik bir telin ise yaklaşık 60 A taşıdığını göstermektedir — bu rakamlar test koşullarına göre değişir ve sadece büyüklük mertebesine göre referans içindir.

Bu avantajlar en çok yüksek akım yoğunluğuna sahip IGBT / SiC güç modüllerinde görünür.

Bir kurdele, kaç tel var? eşdeğerlik mantığı

Mühendislerin sorduğu en pratik sorulardan biri: "Şu anda N ağır alüminyum tel kullanıyorum — bunların yerine kaç kurdele geçer?" Bunu cevaplamak için, önce bir tabloyu ezberlemek yerine dönüşüm mantığını anlayın.

Dönüşümün özü, eşit uzunlukta eşit direnç, kesit alanı × dirençle belirlenir. Bir şeridin genişliği × kalınlığı, birkaç yuvarlak telin birleşik kesitlerine eşit olabilir — kesit ile eşleşir ve aynı uzunluktaki direnç de eşleşir.

Yayınlanan dönüşüm verileri, yaklaşık 10:1 genişlik/kalınlık oranına sahip bir alüminyum şeritin, kurdele kalınlığına eşit çapı olan yaklaşık 12 alüminyum telin yani yaklaşık 8 bakır telin yerini alabileceğini göstermektedir. Örneğin, 1,0 mm × 0,1 mm alüminyum şeridin kesimi yaklaşık 100.000 μm² iken, 100 μm alüminyum yuvarlak telin yaklaşık 7.854 μm² olması — yukarıdaki şekilde tutarlı yaklaşık 12,7 oranıdır.

Bir işlenmiş örnek: Şu anda dört adet 380 μm alüminyum tel kullandığınızı varsayalım ve toplam kesit yaklaşık 0,454 mm². Tek bir 2,0 mm × 0,25 mm alüminyum şerit (0,5 mm² kesit) elektriksel eşdeğer olarak yeterlidir. Adımlar basittir — tel kesitlerini topla, eşit veya biraz daha büyük bir kesitli bir şerit seçin, ardından paket koşullarına göre doğrulanın.

Hızlı geometrik eşdeğerlik (kesitsel alandan türetilmiş, yuvarlatılmış):

(Kesitsel geometriden hesaplanmıştır; gerçek seçim yine de mevcut ve süreç penceresini hesaba katmalıdır.)

Farklı malzemeler, dirençleri farklılık gösterdiği için farklı tel sayılarının yerini alır: ρ_Al ≈ 2.7, ρ_Cu ≈ 1.7, ρ_Au ≈ 2.3 ×10⁻⁶ Ω·cm. Bakırın daha düşük direnci, aynı kesitli bakır şeritin alüminyum telden farklı sayıda telin yerini alması anlamına gelir.

Dönüşümden elde edilen pratik kazanç, daha düşük bir bond sayısı — daha az potansiyel arıza arayüzü ve daha hızlı bir bağlanma döngüsü.

Ama hatırlatma: eşdeğerlik dönüşümü "elektriksel eşdeğerlik"in sadece başlangıç noktasıdır — nihai seçim yine de döngü yüksekliği, pad boyutu ve işlem penceresini hesaba katmak zorundadır.

Kurdele bağlama gerçekten maliyetinizi düşürüyor mu?

Kurdeleye geçmek gerçekten para tasarrufu sağlar mı? Cevap basit bir "evet" ya da "hayır" değildir — bu, birkaç maliyet faktörünün birleşimine bağlıdır.

Malzeme maliyeti

Birim maliyetleri altın, gümüş, bakır ve alüminyum bağ tellerinde belirgin şekilde farklılık gösterir — altın en yüksekken, bakır ve alüminyum daha ekonomiktir. Malzeme seçimi başlı başına bir maliyet kaldıraçıdır ve tel ile kurdele arasındaki formun üzerine değerlendirilir.

Tahvil sayısı ve veri

Bir şerit, birkaç teli değiştirirse, daha az bağlama döngüsü ve daha hızlı bir bağlama ritmi sağlar; bu da paket başına yapıştırma emek süresini azaltır. Bu, şeridin yüksek hacimli üretimde en doğrudan ekonomi kaynağıdır.

Güvenilirlik maliyeti

Daha az tahvil arayüzü, daha az potansiyel arıza noktası anlamına gelir ve bu da zamanla yeniden işleme ve arıza ile ilgili maliyetleri azaltmaya yardımcı olur.

Diğer tarafta tek seferlik yatırım

Kurdele için özel kama aletleri ve derin erişimli bir bağlantı başlığı gerekir, bu nedenle benimseme tek seferlik ekipman ve alet yatırımı gerektirir. Küçük hacimlerde veya olgun bir ağır tel hattı zaten varsa, anahtarlama işe yaramayabilir.

Yani tasarruf edip etmemesi, sadece malzeme birim fiyatına değil, toplam sahiplik maliyetine — malzemeler, işçilik, verim ve ekipman amortisasyonuna — bağlıdır. Geçişin değerli olup olmadığı paket türü, üretim hacmi ve hattınızın mevcut durumuna göre değişir.

Hangi uygulamalar tel mi kurdele kullanıyor?

Mevcut ve perde gereksinimleri uygulamaya göre değişir ve doğru seçim de öyle — bunu kullanarak kendi gereksinimlerinizi hızlıca bulabilirsiniz:

Güç modülleri (IGBT / SiC / DBC)

Yüksek akımlı yollar — ağır alüminyum tel ve alüminyum şeritten oluşan ev alanı.

Otomotiv ve EV

Motor kontrol modülleri, batarya modülleri ve CCS yüksek akımlı bağlantılar; burada şeridin güvenilirliği ve çevrim süresi avantajları öne çıkar.

RF / Mikrodalga

Yüksek frekanslı sinyal yolları, burada şeridin düşük endüktansı ikincil bir avantajdır.

LED / Optoelektronik

Çoğunlukla top bağlanmalı ince yuvarlak teller; yüksek güçlü LED'ler ise kurdeleye doğru bir eğilim gösterir.

IC / Mantık / MEMS

İnce perde ve yüksek pim sayıları — ince yuvarlak telin ev sahası.

Uygulama, akım ve perde gereksinimlerini belirler; bu gereksinimler kablo veya şerit kararını verir. Güç modülü senaryoları hakkında daha fazla bilgi için yarı iletken ambalaj uygulamaları sayfamıza bakınız.

Nasıl seçilir — yuvarlak tel mi yoksa kurdele mi?

Avantajlar ele alındıktan sonra, tam resim de önemlidir: kurdele her şeyde en iyisi değildir — birçok durumda yuvarlak tel doğru seçim olarak kalabilir.

Yuvarlak tel hâlâ kazanır.

Kurdele yönlüdür — yuvarlak tel gibi her yöne yönlendirilemez, bu yüzden yuvarlak tel keskin virajlar veya karmaşık yönlendirme için daha esnektir; ince perdeli IC'ler ve sinyal hatları yuvarlak tel alanı olarak kalır. Kurdele ayrıca özel kama aletleri ve derin erişimli bir bağlantı başlığına ihtiyaç duyar, bu yüzden her hat onu takıp çalıştırabilir şekilde benimseyemez.

Başarısızlık modları doğrudan yüzleşmek.

Yayınlanan arıza analizleri, ikinci bağlanma kaldırma ve topuk çatlamasının kurdele için gerçek arıza modları olduğunu ve şeritin bağlanma süreci penceresi ve arayüz temizliğine daha hassas olduğunu vurguluyor. Bu, şerdeleye karşı bir dava değil — ilgili süreç kontrollerinin yerinde olması gerektiğini hatırlatıyor.

Karar hızlı referans:

Sonuçta, seçim senaryoyu eşleştirmektir — kurdelenin telden koşulsuz daha iyi olmasıyla değil.

Geçişi nitelendirmek — tahvil testi ve pratik kontrol listesi

Kurdeleu denemeye karar verdiğinizde, tahvil kalitesini nasıl doğrulayacağınızı ve evlat edinmeden önce neleri kontrol etmeniz gerektiğini bilmelisiniz.

Bağ gücü nasıl doğrulanıyor.

İki ana yöntem: tel çekme testi (yıkıcı çekme, halka ve bağ şiddeti değerlendirmesi) ve bağ kesme testi (kesme kuvveti, bağlanmış arayüzün değerlendirilmesi).

Büyük temas alanına sahip olan şerit bağları çoğunlukla kesme/itme testi ile değerlendirilirken, yuvarlak tel ağırlıklı olarak çekme testine dayanır. Test yöntemleri ASTM F459 ve JEDEC JESD22-B116A gibi standartları takip edebilir (atıf vermeden önce mevcut revizyonu kontrol edin).

Bu testlerin "bağ gücü" sorusuna cevap verdiğini unutmayın; malzemenin kendi kırılma yükü ve uzamasını kontrol etmek yerine onları tamamlar.

Geçiş öncesi değerlendirme kontrol listesi:

• Pad boyutu ve yerleşimi şeride genişliği ve kama baskısını karşılayabilir mi;
• Bonder'ın derin erişimli bir bondhead ve uyumlu kama aletleri var mı?
• Kalıp takılı katman (yumuşak lehim / lehim macunu / gümüş epoksi) şerit bağlanmasının daha yüksek ultrasonik enerjisine dayanabilir mi;
• Döngü yüksekliği ve paket içi boşluk uyumu yapın;
• Güvenilirlik doğrulama planı: sıcaklık döngüsü / güç döngüsü artı çekme / kesme örnekleme;
• Tedarik zinciri: Kurdele boyutları ve makara formatı besleme sisteminizle uyumlu mu?

Malzemeler bakışta — tel ve kurdele seçenekleri

Çerçeve hazır olduğunda, mevcut malzemeler ve her birinin nasıl konumlandığı işte yer alıyor.

Bağlama teli:

• Altın: son derece güvenilir, top bağlanmasının temel dayanağı, arayüzde yavaş intermetalik büyüme ile.
• Gümüş alaşımı: mükemmel elektrik ve termal iletkenlik, altın telin yaygın bir alternatifidir.
• Bakır / Pd kaplamalı Bakır: maliyet ve güvenilirlik dengesi; bakır bağlanması inert bir atmosfere ihtiyaç duyar.
• Alüminyum: güç cihazları için kama bağlama temel malzemesi; oda sıcaklığında ultrasonik olarak bağlanır.

Bağlama kurdelesi:

• Alüminyum: güç modüllerindeki yüksek akımlı bağlantıların temel dayanağı.
• Bakır / Altın / Gümüş: farklı iletkenlik ve güvenilirlik ihtiyaçları için seçenekler.

Henan Chalco, yukarıdaki malzemeler boyunca hem bağlama teli hem de yapıştırıcı şeridi sağlar; Yapıştırıcı kurdelesi birden fazla genişlik × kalınlık boyutlarında mevcuttur.

Teknik özellikler için Alüminyum Bağlama Teli, Altın Bağlama Teli, Bakır / Pd kaplamalı Bakır Bağlama Teli, Gümüş Bağlama Teli ve Yapıştırma Kurdelası ürün sayfalarına bakınız.

Anında Alıntı

Yarı iletken bağlanma teli

Altın bağlama teli

Bakır bağlama teli

Alüminyum bağlayıcı tel

Gümüş alaşımı bağlama teli

Yarı iletken bağlanma şeridi

Alüminyum bağ kuridi

Bakır sütun

Yarı iletken sputtering hedef malzemeleri

Sıkça Sorulan Sorular

Yarı iletken ambalajda tel bağlanması nedir?

Tel bağlama, kalıp pedini leadframe veya substrata bağlamak için ultrasonik, termosonik veya termokompresyon enerjisiyle hareket eden ince metal tel kullanır. Bu, genellikle altın, alüminyum, bakır veya gümüş tel kullanılarak en olgun ve yaygın kullanılan kalıp seviyesinde bağlantı yöntemidir.

Tel bağı ile kurdele bağlanması arasındaki fark nedir?

Fark iletkenin kesitindedir: tel yuvarlak, şeride düz dikdörtgendir. Şeride yalnızca kama bağlanabilir, daha geniş temas alanı ve daha yüksek akım kapasitesi sunar ve çoğunlukla yüksek akımlı güç paketlerinde kullanılır; yuvarlak tel, ince perde ve her yönde yönlendirme için uygundur.

Bir kurdelenin kaç tel bağı değiştirilebilir?

Büyüklük mertebesi olarak, yaklaşık 10:1 genişlik/kalınlık oranına sahip bir alüminyum şerit, diametri kurdele kalınlığına eşit olan yaklaşık 12 alüminyum telin yerini alabilir (tam sayı boyut ve malzemeye göre değişir). Dönüşüm, eşit uzunluk üzerindeki eşit direnç, yani eşdeğer kesit üzerine kuruludur — yukarıdaki eşdeğerlik bölümüne bakınız.

Kurdele bağlama, ağır tel bağlamadan daha mı güvenilirdir?

Sıcaklık döngüsünde, eşdeğer bir alüminyum şerit genellikle eşdeğer alüminyum telden daha uzun ömürlüdür (yayımlanmış araştırmalar yaklaşık 2,17× olarak koymaktadır). Ancak şeridin kendi arıza modları vardır, örneğin ikinci bağ kaldırma ve topuk çatlaması, ve ilgili işlem kontrollerine ihtiyaç duyar.

Top bağ ile kama bağlama arasındaki fark nedir?

Top bağlama, tel kuyruğunu birleştirmeden önce bir küre dönüştürür — yönsüz ve hızlı, ince yuvarlak tel için. Kama bağlaması top oluşturmaz, düşük bir halka ve yön kısıtlaması ile hem yuvarlak tel hem de şeridi bağlayabilir. Top Bağlanması vs Kama Bağlanması rehberimize bakınız.

Tel bağlama ile flip chip arasındaki fark nedir?

Tel/şerit bağında kalıp yukarıya bakır ve metal tellerle çerçeveye bağlanır; flip çipte ise kalıp doğrudan tümsekler veya lehim topları aracılığıyla ters çevrilir ve kablo olmadan birbirine bağlanır. Bu makale, tel birleştirme ailesindeki tel ile kurdele arasındaki seçime odaklanmaktadır. LED ve benzeri uygulamalarda her yaklaşımın bir yeri vardır — bkz. LED ambalaj yapıştırma telidir.

Yapıştırma kurdelesi, bonding bandı mı yoksa PV ribbon ile aynı mı?

Yapıştırıcı kurdele ve bağlanma bandı, kalıp bağlamada kullanılan aynı düz şeridin iki isimidir. Bu, fotovoltaik PV kurdele (güneş tabaklı şerit) veya elektrikli topraklama kayışları ile aynı şey değildir — kullanım alanları ve özellikleri farklıdır.