ホワイトペーパー：パワーエレクトロニクスのプロトタイピングの進歩

SiCおよびGaNパワーモジュール向け高精度超音波ウェッジボンディング

日付： 2026年2月

著者： 江蘇ヒマラヤ半導体有限公司 エンジニアリング部

主題： 研究開発環境における厚肉アルミニウムワイヤボンディングの最適化

1. エグゼクティブサマリー

への移行 ワイドバンドギャップ（WBG） 半導体、特に炭化ケイ素（SiC）と窒化ガリウム（GaN）は、リードボンディングに厳しい熱的および機械的要求をもたらしました。従来の手動ボンディングでは、高出力密度モジュールに必要な一貫性が得られないことがよくあります。本論文では、 WS3100 デスクトップ型超音波式厚線アルミ線ウェッジボンダー 実験室レベルの汎用性と自動車グレードの信頼性との間のギャップを埋める。

2．課題：パワーエレクトロニクスにおけるボンディング物理学

電気自動車のトラクションインバータやAIデータセンター向けのパワーモジュールは、極端な温度変化にさらされる。主な故障箇所は、多くの場合、ワイヤボンディングの接合部である。

• 材料の硬度： SiCやGaNの金属化層は、従来のシリコンよりも硬いことが多く、ダイを破損させることなく原子レベルの接合を実現するには、より高い超音波エネルギーと精密な圧力制御が必要となる。

• 電流密度: 大電流経路には太いアルミニウム線が必要です（75μm～500μmこのような厚板の変形を管理するには、高度な「スクラビング」と圧力プロファイルが必要です。

3. 技術的解決策：WS3100アーキテクチャ

WS3100は、以下の3つのコアテクノロジーを通じて、これらの複雑な接合物理現象を制御する環境を提供するように設計されています。

A. デジタル超音波周波数追跡

従来のデスクトップ型ボンダーは、トランスデューサが熱くなると周波数ドリフトが発生するという問題があります。WS3100は高出力ジェネレータ（9-30W） と 自動周波数キャプチャ（≤5ms）これにより、共振周波数（58.5±1kHz）は即座にロックされ、すべての債券に安定したエネルギー供給を提供します。

B. デュアルチャネルパラメータプログラミング

異なる表面（例：ダイと基板間、基板とリード間）には、異なるエネルギープロファイルが必要です。WS3100では、以下の項目を個別に調整できます。

• 超音波出力と時間

• 接着圧力（30g～1200g）

• ループの高さとテールの長さ

C. モード2 マルチポイントボンディング

電気抵抗を低減し、機械的せん断強度を向上させるために、WS3100は デュアルポイント第1および第2ボンドこの機能は、1本のワイヤで大きな電流を流し、電極パッド上の複数の「ステッチ」に負荷を分散させる必要があるパワーモジュールにとって不可欠です。

4. 性能データと仕様

以下の表は、2026年のプロセス規格におけるWS3100の動作範囲をまとめたものです。

5. 事例研究：IGBTプロトタイプの歩留まり向上

最近のパイロット研究では、ある研究施設が手動機器をWS3100に置き換え、 IGBTモジュールアセンブリWS3100の 自動圧力追跡この施設は薄肉金型の微細亀裂を低減し、 15% ワイヤ引き抜き試験の一貫性を向上させるために 22% 500個の製品群全体にわたって。

6．結論

半導体業界がより複雑な異種統合へと移行するにつれ、研究開発で使用されるツールは量産ラインの精度を反映したものでなければならない。 江蘇ヒマラヤ WS3100 次世代パワー半導体デバイスの開発に必要な、不可欠な精度、電力、およびプログラマビリティを提供します。

江蘇ヒマラヤ半導体有限公司について

江蘇ヒマラヤ半導体は、ハイテク産業の中心地である蘇州に位置し、半導体「バックエンド」装置の世界的リーダーです。当社の製品ポートフォリオには、高速 ボンダーウェハダイシングシステム、高精度超音波ウェッジボンダーなど。

接触： seaman@himalayasemi.com

Webサイト： www.himalayasemi.com