LIVRE BLANC : Faire progresser le prototypage de l'électronique de puissance
LIVRE BLANC : Faire progresser le prototypage de l'électronique de puissance
Collage par ultrasons de précision pour modules de puissance SiC et GaN
Date: Février 2026
Auteur: Département d'ingénierie, Jiangsu Himalaya Semiconductor Co., Ltd.
Sujet: Optimisation du câblage par fils d'aluminium épais dans les environnements de R&D
1. Résumé
La transition vers Bande interdite large (WBG) Les semi-conducteurs, notamment le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN), imposent des contraintes thermiques et mécaniques rigoureuses au soudage des conducteurs. Le soudage manuel traditionnel ne permet souvent pas d'obtenir la régularité requise pour les modules à haute densité de puissance. Cet article explore comment… Machine de soudage par ultrasons de bureau WS3100 pour fils d'aluminium épais. comble le fossé entre la polyvalence en laboratoire et la fiabilité de niveau automobile.
2. Le défi : la physique des liaisons en électronique de puissance
Les modules de puissance des onduleurs de traction pour véhicules électriques et des centres de données d'IA fonctionnent dans des conditions de cycles thermiques extrêmes. Le principal point de défaillance est souvent l'interface de connexion par fil.
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Dureté du matériau : Les couches de métallisation en SiC et GaN sont souvent plus dures que le silicium traditionnel, ce qui nécessite une énergie ultrasonique plus élevée et un contrôle précis de la pression pour obtenir une liaison au niveau atomique sans fracturer la puce.
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Densité de courant : Les chemins de courant élevé nécessitent un fil d'aluminium épais (75 μm à 500 μmLa gestion de la déformation de ces jauges épaisses nécessite des profils de « nettoyage » et de pression sophistiqués.
3. Solution technique : l'architecture WS3100
Le WS3100 est conçu pour fournir un environnement contrôlé pour ces phénomènes physiques de liaison complexes grâce à trois technologies de base :
A. Suivi de fréquence ultrasonique numérique
Les machines de collage de bureau traditionnelles souffrent de dérive de fréquence lorsque le transducteur chauffe. La WS3100 utilise un générateur haute puissance (9-30W) avec Capture automatique de fréquence (≤5 ms)Cela garantit que la fréquence de résonance (58,5 ± 1 kHz) est verrouillée instantanément, assurant une alimentation énergétique constante à chaque liaison.
B. Programmation paramétrique à double canal
Les différentes surfaces (par exemple, puce-substrat ou substrat-électrode) nécessitent des profils énergétiques différents. Le WS3100 permet un réglage indépendant des paramètres suivants :
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Puissance et durée des ultrasons
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Pression de collage (30 g à 1200 g)
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Hauteur de la boucle et longueur de la queue
C. Liaison multipoints en mode 2
Pour réduire la résistance électrique et améliorer la résistance au cisaillement mécanique, le WS3100 est équipé de supports Liaisons à double point 1 et 2Cette caractéristique est essentielle pour les modules de puissance où un seul fil doit transporter un courant important, répartissant la charge sur plusieurs « points de contact » sur la pastille d'électrode.
4. Données de performance et spécifications
Le tableau suivant récapitule le domaine opérationnel des normes de processus WS3100 pour 2026 :
| Paramètre | Spécification | Importance industrielle |
| Diamètre du fil | 75-500 μm (3 à 20 mille) | Polyvalence pour les câbles de signal et d'alimentation |
| Précision du placement | Moteur pas à pas Z/Y à commande par ordinateur | Formes de boucle cohérentes pour les radiofréquences haute fréquence |
| Force de liaison | 0,30-12N | Sans danger pour les structures fragiles GaN sur Si |
| Hauteur de travail maximale | 9,5 mm | Peut accueillir des boîtiers de modules d'alimentation surdimensionnés |
5. Étude de cas : Amélioration du rendement du prototypage des IGBT
Dans une étude pilote récente, un centre de recherche a remplacé l'équipement manuel par le WS3100 pour Assemblage du module IGBTEn utilisant les WS3100 Suivi automatique de la pression, l'installation a réduit la microfissuration dans les matrices amincies par 15% et une meilleure cohérence des tests de traction de fil par 22% sur un lot de 500 unités.
6. Conclusion
À mesure que l'industrie des semi-conducteurs évolue vers une intégration hétérogène plus complexe, les outils utilisés en R&D doivent refléter la précision des lignes de production de masse. Jiangsu Himalaya WS3100 offre la précision, la puissance et la programmabilité essentielles requises pour développer la prochaine génération de dispositifs semi-conducteurs de puissance.
À propos de Jiangsu Himalaya Semiconductor Co., Ltd.
Située à Suzhou, pôle technologique de pointe, Jiangsu Himalaya Semiconductor est un leader mondial des équipements de fabrication de semi-conducteurs. Notre gamme de produits comprend des semi-conducteurs à haute vitesse. le liants, systèmes de découpe de plaquettes et soudeuses à coin ultrasoniques de précision.
Contact: seaman@himalayasemi.com
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