श्वेत पत्र: पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रोटोटाइपिंग को आगे बढ़ाना
श्वेत पत्र: पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रोटोटाइपिंग को आगे बढ़ाना
SiC और GaN पावर मॉड्यूल के लिए सटीक अल्ट्रासोनिक वेज बॉन्डिंग
तारीख: फरवरी 2026
लेखक: इंजीनियरिंग विभाग, जियांग्सू हिमालय सेमीकंडक्टर कंपनी लिमिटेड
विषय: अनुसंधान एवं विकास परिवेश में मोटी एल्युमीनियम तार बॉन्डिंग का अनुकूलन
1. कार्यकारी सारांश
संक्रमण की ओर वाइड बैंडगैप (डब्ल्यूबीजी) सेमीकंडक्टरों, विशेष रूप से सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) और गैलियम नाइट्राइड (GaN) ने लीड बॉन्डिंग पर कठोर तापीय और यांत्रिक मांगें पैदा कर दी हैं। पारंपरिक मैनुअल बॉन्डिंग अक्सर उच्च-शक्ति घनत्व वाले मॉड्यूल के लिए आवश्यक स्थिरता प्रदान करने में विफल रहती है। यह शोधपत्र इस बात की पड़ताल करता है कि कैसे WS3100 डेस्कटॉप अल्ट्रासोनिक थिक एल्युमिनियम वायर वेज बॉन्डर यह प्रयोगशाला की बहुमुखी प्रतिभा और ऑटोमोटिव-ग्रेड विश्वसनीयता के बीच के अंतर को पाटता है।
2. चुनौती: पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में बॉन्डिंग भौतिकी
इलेक्ट्रिक वाहनों के ट्रैक्शन इनवर्टर और एआई डेटा केंद्रों के लिए पावर मॉड्यूल अत्यधिक ऊष्मीय चक्रण के तहत काम करते हैं। प्राथमिक विफलता बिंदु अक्सर वायर-बॉन्ड इंटरफ़ेस होता है।
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सामग्री की कठोरता: SiC और GaN की धातुकरण परतें अक्सर पारंपरिक सिलिकॉन की तुलना में अधिक कठोर होती हैं, जिसके लिए डाई को तोड़े बिना परमाणु स्तर पर बंधन प्राप्त करने के लिए उच्च अल्ट्रासोनिक ऊर्जा और सटीक दबाव नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
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वर्तमान घनत्व: उच्च धारा वाले मार्गों के लिए मोटे एल्युमिनियम तार की आवश्यकता होती है (75 माइक्रोमीटर से 500 माइक्रोमीटर तकइस प्रकार के भारी गेजों के विरूपण को प्रबंधित करने के लिए परिष्कृत "स्क्रबिंग" और दबाव प्रोफाइल की आवश्यकता होती है।
3. तकनीकी समाधान: WS3100 आर्किटेक्चर
WS3100 को तीन मुख्य तकनीकों के माध्यम से इन जटिल बॉन्डिंग भौतिकी के लिए एक नियंत्रित वातावरण प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है:
ए. डिजिटल अल्ट्रासोनिक आवृत्ति ट्रैकिंग
पारंपरिक डेस्कटॉप बॉन्डर ट्रांसड्यूसर के गर्म होने पर आवृत्ति विचलन से ग्रस्त होते हैं। WS3100 एक उच्च-शक्ति जनरेटर (9-30 वाट) साथ स्वचालित आवृत्ति कैप्चर (≤5 मिलीसेकंड)इससे यह सुनिश्चित होता है कि अनुनाद आवृत्ति (58.5±1 किलोहर्ट्ज़) तुरंत लॉक हो जाता है, जिससे प्रत्येक बॉन्ड को लगातार ऊर्जा की आपूर्ति सुनिश्चित होती है।
बी. ड्यूल-चैनल पैरामीटर प्रोग्रामिंग
विभिन्न सतहों (जैसे, डाई-टू-सब्सट्रेट बनाम सब्सट्रेट-टू-लेड) के लिए अलग-अलग ऊर्जा प्रोफाइल की आवश्यकता होती है। WS3100 निम्नलिखित के स्वतंत्र समायोजन की अनुमति देता है:
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अल्ट्रासोनिक शक्ति और समय
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बंधन दाब (30 ग्राम से 1200 ग्राम)
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लूप की ऊँचाई और पूंछ की लंबाई
सी. मोड 2 मल्टी-पॉइंट बॉन्डिंग
विद्युत प्रतिरोध को कम करने और यांत्रिक अपरूपण शक्ति को बेहतर बनाने के लिए, WS3100 सपोर्ट का उपयोग किया जाता है। ड्यूल-पॉइंट प्रथम और द्वितीय बांडयह विशेषता उन पावर मॉड्यूल के लिए आवश्यक है जहां एक ही तार को पर्याप्त मात्रा में करंट ले जाना होता है, जिससे इलेक्ट्रोड पैड पर कई "स्टिच" में लोड वितरित हो जाता है।
4. प्रदर्शन डेटा और विशिष्टताएँ
निम्नलिखित तालिका 2026 के लिए WS3100 प्रक्रिया मानकों के परिचालन दायरे का सारांश प्रस्तुत करती है:
| पैरामीटर | विनिर्देश | औद्योगिक महत्व |
| तार का व्यास | 75-500 माइक्रोमीटर (3-20 हजार) | सिग्नल और पावर लीड के लिए बहुमुखी प्रतिभा |
| प्लेसमेंट सटीकता | कंप्यूटर-नियंत्रित Z/Y स्टेपर | उच्च आवृत्ति आरएफ के लिए सुसंगत लूप आकार |
| बंधन बल | 0.30-12एन | नाजुक GaN-on-Si संरचनाओं के लिए सुरक्षित |
| अधिकतम कार्य ऊंचाई | 9.5 मिमी | इसमें बड़े आकार के पावर मॉड्यूल हाउसिंग को समायोजित किया जा सकता है। |
5. केस स्टडी: आईजीबीटी प्रोटोटाइपिंग में उत्पादन क्षमता में सुधार
हाल ही में किए गए एक प्रायोगिक अध्ययन में, एक अनुसंधान केंद्र ने मैनुअल उपकरणों को WS3100 से बदल दिया। आईजीबीटी मॉड्यूल असेंबलीWS3100 का उपयोग करके स्वचालित दबाव ट्रैकिंगइस सुविधा से पतले डाई में सूक्ष्म दरारों को कम किया जा सका। 15% और वायर-पुल परीक्षण की स्थिरता में सुधार करके 22% 500 यूनिटों के बैच में।
6. निष्कर्ष
जैसे-जैसे सेमीकंडक्टर उद्योग अधिक जटिल विषम एकीकरण की ओर बढ़ रहा है, अनुसंधान एवं विकास में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों को बड़े पैमाने पर उत्पादन लाइनों की सटीकता के अनुरूप होना चाहिए। जियांग्सू हिमालय WS3100 यह अगली पीढ़ी के पावर सेमीकंडक्टर उपकरणों के विकास के लिए आवश्यक सटीकता, शक्ति और प्रोग्रामेबिलिटी प्रदान करता है।
जियांग्सू हिमालय सेमीकंडक्टर कंपनी लिमिटेड के बारे में।
सूज़ौ के उच्च-तकनीकी केंद्र में स्थित, जियांग्सू हिमालय सेमीकंडक्टर सेमीकंडक्टर "बैक-एंड" उपकरणों में एक वैश्विक अग्रणी कंपनी है। हमारे पोर्टफोलियो में हाई-स्पीड उपकरण शामिल हैं। बॉन्डरएस, वेफर डाइसिंग सिस्टम और सटीक अल्ट्रासोनिक वेज बॉन्डर।
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