مقاله سفید: نمونهسازی پیشرفته الکترونیک قدرت
مقاله سفید: نمونهسازی پیشرفته الکترونیک قدرت
اتصال گوهای اولتراسونیک دقیق برای ماژولهای قدرت SiC و GaN
تاریخ: فوریه ۲۰۲۶
نویسنده: بخش مهندسی، شرکت نیمههادی جیانگسو هیمالیا، با مسئولیت محدود
موضوع: بهینهسازی اتصال سیم آلومینیومی ضخیم در محیطهای تحقیق و توسعه
۱. خلاصه اجرایی
گذار به سوی شکاف باند وسیع (WBG) نیمههادیها، به ویژه کاربید سیلیکون (SiC) و نیترید گالیم (GaN)، الزامات حرارتی و مکانیکی سختی را برای اتصال سربی ایجاد کردهاند. اتصال دستی سنتی اغلب نمیتواند سازگاری مورد نیاز برای ماژولهای با چگالی توان بالا را فراهم کند. این مقاله بررسی میکند که چگونه دستگاه اتصال گوه ای سیم آلومینیومی ضخیم اولتراسونیک رومیزی WS3100 شکاف بین تطبیقپذیری آزمایشگاهی و قابلیت اطمینان در سطح خودرو را پر میکند.
۲. چالش: فیزیک پیوند در الکترونیک قدرت
ماژولهای برق برای اینورترهای کششی خودروهای برقی و مراکز داده هوش مصنوعی تحت چرخههای حرارتی شدید کار میکنند. نقطه خرابی اصلی اغلب رابط سیم-اتصال است.
-
سختی مواد: لایههای فلزیسازی SiC و GaN اغلب سختتر از سیلیکون سنتی هستند و برای دستیابی به پیوند در سطح اتمی بدون شکستن قالب، به انرژی فراصوت بالاتر و کنترل فشار دقیق نیاز دارند.
-
چگالی جریان: مسیرهای جریان بالا به سیم آلومینیومی ضخیم نیاز دارند (۷۵ میکرومتر تا ۵۰۰ میکرومترمدیریت تغییر شکل چنین گیجهای سنگینی نیازمند «شستشوی» و پروفیلهای فشار پیچیده است.
۳. راه حل فنی: معماری WS3100
WS3100 به گونهای مهندسی شده است که از طریق سه فناوری اصلی، محیطی کنترلشده برای این فیزیک پیوندهای پیچیده فراهم کند:
الف. ردیابی فرکانس اولتراسونیک دیجیتال
باندرهای رومیزی سنتی با گرم شدن مبدل، دچار افت فرکانس میشوند. WS3100 از یک ژنراتور پرقدرت (9-) استفاده میکند.30 وات) با ضبط خودکار فرکانس (≤۵ میلیثانیه)این تضمین میکند که فرکانس رزونانس (۵۸.۵±۱ کیلوهرتز) فوراً قفل میشود و تحویل انرژی مداوم را به هر پیوند فراهم میکند.
ب. برنامهریزی پارامتر دو کاناله
سطوح مختلف (مثلاً، قالب به زیرلایه در مقابل زیرلایه به سرب) به پروفایلهای انرژی متفاوتی نیاز دارند. WS3100 امکان تنظیم مستقل موارد زیر را فراهم میکند:
-
قدرت و زمان اولتراسونیک
-
فشار اتصال (30 گرم تا 1200 گرم)
-
ارتفاع حلقه و طول دم
ج. اتصال چند نقطهای حالت ۲
برای کاهش مقاومت الکتریکی و بهبود مقاومت برشی مکانیکی، WS3100 از ... پشتیبانی میکند. اوراق قرضه اول و دوم دو نقطهایاین ویژگی برای ماژولهای قدرت که در آنها یک سیم واحد باید جریان قابل توجهی را حمل کند و بار را در چندین "کوک" روی پد الکترود توزیع کند، ضروری است.
۴. دادهها و مشخصات عملکرد
جدول زیر خلاصهای از پوشش عملیاتی استانداردهای فرآیند WS3100 برای سال 2026 را نشان میدهد:
| پارامتر | مشخصات | اهمیت صنعتی |
| قطر سیم | ۷۵-۵۰۰ میکرومتر (۳-۲۰ هزار) | تطبیق پذیری برای سیم های سیگنال و برق |
| دقت قرارگیری | پلهزن Z/Y کنترلشده با کامپیوتر | شکلهای حلقهای ثابت برای RF با فرکانس بالا |
| نیروی پیوند | 0.30-12N | ایمن برای ساختارهای شکننده GaN-on-Si |
| حداکثر ارتفاع کار | ۹.۵ میلیمتر | محفظههای ماژول برق بزرگ را در خود جای میدهد |
۵. مطالعه موردی: بهبود بازده در نمونهسازی اولیه IGBT
در یک مطالعه آزمایشی اخیر، یک مرکز تحقیقاتی تجهیزات دستی را با WS3100 جایگزین کرد. مونتاژ ماژول IGBTبا استفاده از WS3100 ردیابی فشار خودکاراین مرکز، ریزترکها را در قالبهای نازکشده کاهش داد. ۱۵٪ و بهبود ثبات تست کشش سیم توسط ۲۲٪ در یک بسته ۵۰۰ واحدی.
۶. نتیجهگیری
همچنان که صنعت نیمههادی به سمت ادغام ناهمگن پیچیدهتر حرکت میکند، ابزارهای مورد استفاده در تحقیق و توسعه باید دقت خطوط تولید انبوه را منعکس کنند. جیانگ سو هیمالیا WS3100 دقت، توان و قابلیت برنامهریزی ضروری مورد نیاز برای توسعه نسل بعدی قطعات نیمههادی قدرت را فراهم میکند.
درباره شرکت نیمههادی جیانگسو هیمالیا
شرکت نیمهرسانای جیانگسو هیمالیا، واقع در قطب فناوری پیشرفته سوژو، یک رهبر جهانی در تجهیزات "پشتیبانی" نیمهرساناها است. نمونه کارهای ما شامل سرعت بالا میشود. باندرها، سیستمهای خرد کردن ویفر، و اتصالدهندههای گوهای اولتراسونیک دقیق.
تماس: seaman@himalayasemi.com
وبسایت: