DE102021207489A1 - Bonding wire, circuit with bonding wire, method for producing a bonding wire and method for producing a circuit - Google Patents
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Abstract
Bonddraht (105) mit einem Leiterelement (110) zum elektrisch leitfähigen Verbinden einer Kontaktfläche einer Leiterplatte (125) mit einer Kontaktfläche eines Halbleiterelements (135), dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterelement (110) von einer elektrisch nicht-leitfähigen Isolationsschicht (115) ummantelt ist.Bonding wire (105) with a conductor element (110) for electrically conductively connecting a contact surface of a printed circuit board (125) to a contact surface of a semiconductor element (135), characterized in that the conductor element (110) is encased in an electrically non-conductive insulating layer (115). is.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bonddraht, eine Schaltung mit einem Bonddraht, ein Verfahren zum Herstellen eines Bonddrahts und ein Verfahren zum Herstellen einer Schaltung.The present invention relates to a bonding wire, a circuit with a bonding wire, a method for manufacturing a bonding wire and a method for manufacturing a circuit.
Leistungsmodule können in der Leistungselektronik als zentrales Schaltelement in elektronischen Geräten verwendet werden. Die schaltenden Elemente können mit Halbleitern zum Beispiel bestehend aus Silizium, Silizium Karbid oder Gallium Nitrid realisiert werden. Verbaut werden können bipolare Transistoren und unipolare Feld Effekt Transistoren. Diese Halbleiter können auf einem Substrat verbunden werden, welches vorab eine Kupferkaschierung enthalten kann, in der die notwendigen Leiterbahnen aufgebracht sein können, um die jeweilige Topologie korrekt schalten lassen zu können. Dies ist vergleichbar mit einem zweidimensionalen Aufbau. Um dennoch notwendigerweise die dritte Dimension mit einzubeziehen, wie ein Überspringen von Kupfergräben oder Kontaktierung einer Chipoberseite, können Bonddrähte als Stromleitungen auf einem Halbleitermodul zum Einsatz kommen. Die Form der Bonddrähte kann einen entscheidenden Einfluss auf die Performance des Halbleitermodules haben.Power modules can be used in power electronics as a central switching element in electronic devices. The switching elements can be realized with semiconductors, for example consisting of silicon, silicon carbide or gallium nitride. Bipolar transistors and unipolar field effect transistors can be installed. These semiconductors can be connected on a substrate, which can contain a copper cladding in advance, in which the necessary conductor tracks can be applied in order to be able to switch the respective topology correctly. This is comparable to a two-dimensional structure. However, in order to necessarily include the third dimension, such as skipping copper trenches or contacting the top side of a chip, bonding wires can be used as power lines on a semiconductor module. The shape of the bonding wires can have a decisive influence on the performance of the semiconductor module.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Bonddraht, eine verbesserte Schaltung mit einem Bonddraht, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Bonddrahts und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Schaltung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved bonding wire, an improved circuit with a bonding wire, an improved method for manufacturing a bonding wire and an improved method for manufacturing a circuit according to the independent claims. Advantageous configurations result from the dependent claims and the following description.
Gegenstand dieser Erfindung ist die Optimierung von Bonddrähten zum Verwenden in Leistungsmodulen beziehungsweise Schaltungen. Mit dem hier vorgestellten Bonddraht kann vorteilhafterweise der Materialeinsatz verringert und die elektrische Performance einer Schaltung erhöht werden. Zusätzlich kann die Lebensdauer der Bonddrähte und mitunter des verwendeten Moldmaterials erhöht werden.The subject matter of this invention is the optimization of bonding wires for use in power modules or circuits. With the bonding wire presented here, the use of material can advantageously be reduced and the electrical performance of a circuit can be increased. In addition, the service life of the bonding wires and sometimes the mold material used can be increased.
Es wird ein Bonddraht mit einem Leiterelement zum elektrisch leitfähigen Verbinden einer Kontaktfläche einer Leiterplatte mit einer Kontaktfläche eines Halbleiterelements vorgestellt. Dabei ist das Leiterelement von einer elektrisch nicht-leitfähigen Isolationsschicht ummantelt.A bonding wire with a conductor element for the electrically conductive connection of a contact surface of a circuit board with a contact surface of a semiconductor element is presented. In this case, the conductor element is encased by an electrically non-conductive insulation layer.
Die Leiterplatte und das Halbleiterelement können Teil eines Hableitermoduls sein. Bei dem Halbleiterelement kann es sich beispielsweise um einen Transitor, eine integrierte Schaltung oder einen Sensor handeln. Gemäß einer Ausführungsform ist das Halbleiterlement ein Leistungstransistor. Der Bonddraht kann in entsprechender Weise auch zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen Kontaktflächen der Leiterplatte verwendet werden. Bei dem Leiterelement kann es sich beispielsweise um einen dünnen und elektrisch leitfähigen Draht handeln, der beispielsweise mittels eines Lötprozesses fest mit den Kontaktflächen verbunden werden kann und somit eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Halbleiterelement herstellen kann.The printed circuit board and the semiconductor element can be part of a semiconductor module. The semiconductor element can be a transistor, an integrated circuit or a sensor, for example. According to one embodiment, the semiconductor element is a power transistor. In a corresponding manner, the bonding wire can also be used to produce an electrically conductive connection between contact surfaces of the printed circuit board. The conductor element can be a thin and electrically conductive wire, for example, which can be firmly connected to the contact surfaces, for example by means of a soldering process, and can thus produce an electrically conductive connection between the printed circuit board and the semiconductor element.
Der Bonddraht kann vorteilhafterweise in der Leitungselektronik eingesetzt werden. Eine Hauptaufgabe in der hartschaltenden Leistungselektronik kann unter anderem ein verlustarmes Schalten und das damit entstehende Überschwingen beim Abschalten des Halbleiters sein. Die Höhe des Überspannungsimpulses kann zum einen von dem Faktor der Steilheit des kommutierenden Stromes und zum anderen von der aufbaubedingten Streuinduktivität in der gesamten Kommutierungszelle abhängig sein. Die gesamte Streuinduktivität kann sich bei einer Leistungselektronik zusammensetzen aus der Streuinduktivität eines Zwischenkreises, aus der Streuinduktivität einer Zuleitung zu dem sogenannten Power Module und aus der Streuinduktivität des Power Modules. Die Streuinduktivität eines Halbleitermodules kann beispielsweise aus der aufgespannten Fläche des hinführenden Laststromes und des zurückführenden Laststromes entstehen. Da die Bonddrähte innerhalb des Modules zum Aufspannen dieser Fläche beitragen können, können sie auch einen Anteil an der Streuinduktivität des Modules beitragen. Die sogenannte Loop oder Krümmung der Bonddrähte kann dennoch vonnöten sein, damit Luft und Kriechstrecken eingehalten werden können. Vorteilhafterweise kann mit dem hier vorgestellten Bonddraht ein Bondloop so gering wie möglich optimiert werden, um die Streuinduktivität des Halbleitermodules weiter zu einem kleineren Wert zu optimieren. Dies kann zu geringeren Schaltverlusten führen, da die Grenze des Überspannungspulses weiter ausgereizt werden kann, was die Performance des Wechselrichters erhöhen kann. Hierfür ist der hier vorgestellte Bonddraht vorteilhafterweise mit einer elektrisch nicht-leitfähigen Isolationsschicht ummantelt. Durch Verwendung von Bonddrähten mit einer Ummantelung kann zusätzlich die Lebensdauer der Bonddrähte und mitunter des verwendeten Moldmaterials erhöht werden.The bonding wire can advantageously be used in line electronics. One of the main tasks in hard-switching power electronics can be, among other things, low-loss switching and the resulting overshoot when the semiconductor is switched off. The magnitude of the overvoltage pulse can depend on the factor of the steepness of the commutating current on the one hand and on the structural leakage inductance in the entire commutation cell on the other. In the case of power electronics, the entire leakage inductance can be made up of the leakage inductance of an intermediate circuit, the leakage inductance of a supply line to the so-called power module, and the leakage inductance of the power module. The leakage inductance of a semiconductor module can arise, for example, from the spanned area of the incoming load current and the returning load current. Since the bonding wires within the module can contribute to spanning this area, they can also contribute to the leakage inductance of the module. The so-called loop or curvature of the bonding wires may still be necessary so that clearance and creepage distances can be maintained. A bond loop can advantageously be optimized as small as possible with the bonding wire presented here in order to further optimize the leakage inductance of the semiconductor module to a smaller value. This can lead to lower switching losses as the limit of the overvoltage pulse can be pushed further, which can increase the performance of the inverter. For this purpose, the bonding wire presented here is advantageously encased with an electrically non-conductive insulation layer. The service life of the bonding wires and sometimes of the molding material used can also be increased by using bonding wires with a sheath.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Isolationsschicht als stoffschlüssige Lackschicht ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Isolationsschicht als durchsichtige Lackschicht auf das Leiterelement aufgetragen werden. Zum Kontaktieren der Leiterplatte und des Halbleiterelements kann beispielsweise ein Teil des lackierten Bonddrahts mit UV behandelt werden. Zur Erhöhung der Prozesssicherheit trotz der aufgebrachten Lackschicht kann diese lokal beispielsweise durch einen UV-Flash modifiziert werden. Vorteilhafterweise kann ein Lackieren des Leiterelements schnell und kostengünstig durchgeführt werden.According to one embodiment, the insulation layer can be formed as a cohesive lacquer layer. For example, the insulation layer can be applied to the conductor element as a transparent lacquer layer. To contact the circuit board and the semiconductor element, for example, part of the coated bonding wire with UV be treated. To increase process reliability despite the applied layer of lacquer, this can be modified locally, for example by a UV flash. Advantageously, the conductor element can be varnished quickly and inexpensively.
Gemäß einer Ausführungsform können die Isolationsschicht und das Leiterelement relativ zueinander beweglich sein. Beispielsweise kann das Leiterelement von einem Überzug umgeben sein, der nicht stoffschlüssig an dem Leiterelement anliegt. Ein solcher Überzug kann zum Beispiel ein dünner Silikonschlauch sein. Vorteilhafterweist kann das Leiterelement dadurch innerhalb der Isolationsschicht beweglich sein. In dieser Ausführungsform geht also die Ummantelung, anders als beispielsweise eine Klebung bei Lack, keine schlüssige Verbindung mit dem Leiter beziehungsweise mit dem Leiterelement ein. Somit kann sich der Draht gegenüber der Ummantelung leicht bewegen und nicht starr mit der umhüllenden Isolation verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass die thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) der einzelnen Packagematerialen (Mold oder Silikongel, Draht) entkoppelt sein können. Hierdurch kann ein thermomechanischer Stress zwischen den Materialien des Bonddrahtes und dem Power Modul Verguss vermieden werden, was eine positive Auswirkung auf die Lebensdauer des Powermoduls haben kann. So können Ermüdungserscheinungen vermieden werden, die typischerweise am Bonddraht, der auch als Bondwire bezeichnet werden kann, aufgrund der Unterschiede der einzelnen CTEs und der direkten starren Verbindung der Materialien auftreten können.According to one embodiment, the insulating layer and the conductor element can be movable relative to one another. For example, the conductor element can be surrounded by a coating that is not in material contact with the conductor element. Such a coating can be a thin silicone tube, for example. As a result, the conductor element can advantageously be movable within the insulating layer. In this embodiment, the sheathing does not form a coherent connection with the conductor or with the conductor element, in contrast to, for example, an adhesive bond in the case of paint. Thus, the wire can move slightly relative to the sheath and not be rigidly connected to the sheathing insulation. This has the advantage that the thermal expansion coefficients (CTE) of the individual package materials (mold or silicone gel, wire) can be decoupled. In this way, thermomechanical stress between the materials of the bonding wire and the power module encapsulation can be avoided, which can have a positive effect on the service life of the power module. In this way, signs of fatigue can be avoided, which can typically occur on the bonding wire, which can also be referred to as a bond wire, due to the differences in the individual CTEs and the direct, rigid connection of the materials.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Bonddraht mit Aluminium und zusätzlich oder alsternativ Kupfer ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Leiterelement als Kupferdraht oder alternativ als Aluminiumdraht oder als Aluminium-Siliziumdraht ausgebildet und mit einer Isolationsschicht ummantelt sein. Vorteilhafterweise kann der Bonddraht aus diesem Materialien kostengünstig hergestellt werden und zudem optimale elektrische und mechanische Eigenschaften aufweisen.According to one embodiment, the bonding wire can be formed with aluminum and additionally or alternatively copper. For example, the conductor element can be designed as a copper wire or alternatively as an aluminum wire or as an aluminum-silicon wire and encased with an insulating layer. Advantageously, the bonding wire can be produced inexpensively from these materials and can also have optimum electrical and mechanical properties.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Bonddraht und/oder das Leiterelement einen Durchmesser von 10 µm bis 500 µm aufweisen. Beispielsweise kann der Bonddraht oder das Leiterelement einen Durchmesser zwischen 10 µm und 50 µm, zwischen 30 µm und 100 µm, zwischen 100 µm und 200 µm oder zwischen 200 µm und 500µm aufweisen. Dabei kann die Dicke des Bonddrahts abhängig von der elektronischen Schaltung sein, in der der Bonddraht verwendet werden soll. Vorteilhafterweise kann eine Dicke des Bonddrahts entsprechend dem Einsatzbereich ausgewählt werden.According to one embodiment, the bonding wire and/or the conductor element can have a diameter of 10 μm to 500 μm. For example, the bonding wire or the conductor element can have a diameter between 10 μm and 50 μm, between 30 μm and 100 μm, between 100 μm and 200 μm or between 200 μm and 500 μm. The thickness of the bonding wire can be dependent on the electronic circuit in which the bonding wire is to be used. Advantageously, a thickness of the bonding wire can be selected according to the area of use.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Isolationsschicht thermisch isolierend ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Leiterelement des Bonddrahts während einer Verwendung in einem elektrischen System erhitzt werden. Durch die thermisch isolierende Ummantelung kann vorteilhafterweise die Moldtemperatur im Umfeld des Drahtes geringer sein und eine Begünstigung des Drahts als Keimstelle für Moldrisse kann aufgrund einer flexiblen Verbindung zwischen Draht und Moldmaterial vermieden werden.According to one embodiment, the insulation layer can be thermally insulating. For example, the conductor element of the bond wire may be heated during use in an electrical system. Due to the thermally insulating sheathing, the molding temperature in the vicinity of the wire can advantageously be lower and the wire being favored as a nucleation site for mold cracks can be avoided due to a flexible connection between the wire and molding material.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Bonddraht ein erstes Ende zum Kontaktieren der Kontaktfläche der Leiterplatte, ein zweites Ende zum Kontaktieren der Kontaktfläche des Halbleiterelements und einen zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordneten Zwischenabschnitt aufweisen, wobei die Isolationsschicht ausschließlich im Zwischenabschnitt angeordnet sein kann. Beispielsweise kann an den Enden, die auch als Bondfüße bezeichnet werden können, die Isolationsschicht vor der Integration in eine Schaltung entfernt werden, um vorteilhafterweise ein Bonden des Bonddrahts mit den Kontaktflächen der Leiterplatte und des Halbleiterelements beispielsweise durch Verlöten zu ermöglichen.According to one embodiment, the bonding wire can have a first end for contacting the contact surface of the printed circuit board, a second end for contacting the contact surface of the semiconductor element and an intermediate section arranged between the first end and the second end, wherein the insulating layer can be arranged exclusively in the intermediate section. For example, the insulating layer can be removed at the ends, which can also be referred to as bonding feet, before integration into a circuit, in order to advantageously enable bonding of the bonding wire to the contact surfaces of the printed circuit board and the semiconductor element, for example by soldering.
Zudem wird eine Schaltung mit einer Leiterplatte und einem Halbleiterelement vorgestellt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche der Leiterplatte und eine Kontaktfläche des Halbleiterelements durch eine Variante des zuvor vorgestellten Bonddrahts elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Durch die Verwendung eines Bonddrahts mit einer Isolationsschicht in der hier vorgestellten Schaltung können alle zuvor genannten Vorteile optimal umgesetzt werden. In entsprechender Weise kann der Bonddraht oder ein weiterer entsprechender Bonddraht verwendet werden, um die Kontaktfläche der Leiterplatte mit einer weiteren Kontaktfläche der Leiterplatte zu verbinden. Gemäß einer Ausführungsform weist die Schaltung eine Mehrzahl von entsprechend ausgeformter Bonddrähte zum Verbinden von Kontaktflächen der Leiterplatte untereinander und/oder mit Kontaktflächen eines oder mehrerer Halbleiterelemente oder anderer Elektronikbauteile, wie beispielsweise Widerständen oder Steckern auf.In addition, a circuit with a printed circuit board and a semiconductor element is presented, characterized in that a contact surface of the printed circuit board and a contact surface of the semiconductor element are electrically conductively connected to one another by a variant of the previously presented bonding wire. By using a bonding wire with an insulation layer in the circuit presented here, all the advantages mentioned above can be optimally implemented. The bonding wire or another corresponding bonding wire can be used in a corresponding manner in order to connect the contact area of the printed circuit board to a further contact area of the printed circuit board. According to one embodiment, the circuit has a plurality of correspondingly shaped bonding wires for connecting contact areas of the printed circuit board to one another and/or to contact areas of one or more semiconductor elements or other electronic components, such as resistors or plugs.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Länge des Bonddrahts kleiner sein als der 1 ,5-fache Abstand zwischen der Kontaktfläche der Leiterplatte und der Kontaktfläche des Halbleiterelements oder einer weiteren Kontaktfläche der Leiterplatte, je nachdem für welche Verbindung der Bonddraht verwendet wird. Mit anderen Worten kann der Bonddraht eine Krümmung beziehungsweise einen sogenannten Loop oder Bondloop aufweisen. Bondloops können einen Anteil an der Streuinduktivität der Schaltung, beispielsweise in Form eines Halbleitermoduls beitragen. Die gekrümmte Anordnung der Bonddrähte kann nötig sein, damit Luft und Kriechstrecken eingehalten werden können. Vorteilhafterweise kann bei der hier vorgestellten Schaltung aufgrund des ummantelten Bonddrahts die Größe der Bondloops optimiert werden. Durch Verringerung der Bondloops am gesamten Halbleitermodul kann die durch die Geometrie entstehende Streuinduktivität verringert werden. Dies kann die Performance durch Verringerung der Schaltverluste steigern und sich positiv auf die elektromagnetische Verträglichkeit auswirken, da weniger Streuinduktivität im System zum Schwingen angeregt werden kann. Zudem kann Material eingespart werden, wodurch statischer Widerstand reduziert werden kann, und eine Lebensdauer des Halbleitermodules kann verbessert werden.According to one embodiment, a length of the bonding wire can be less than 1.5 times the distance between the contact surface of the printed circuit board and the contact surface of the semiconductor element or another contact surface of the printed circuit board, depending on the connection for which the bonding wire is used. In other words, the bonding wire can have a curvature or a so-called loop or bonding loop. Bondloops can account for some of the stray inductance of the circuit, for example in the form of a semiconductor module. The curved arrangement of the bonding wires may be necessary so that clearance and creepage distances can be maintained. Advantageously, the size of the bond loops can be optimized in the circuit presented here due to the sheathed bonding wire. By reducing the bond loops on the entire semiconductor module, the leakage inductance caused by the geometry can be reduced. This can increase performance by reducing switching losses and have a positive effect on electromagnetic compatibility, since less leakage inductance in the system can be excited to oscillate. In addition, material can be saved, whereby static resistance can be reduced, and a service life of the semiconductor module can be improved.
Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Variante eines zuvor vorgestellten Bonddrahts vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines elektrisch leitfähigen Leiterelements umfasst und einen Schritt des Ummantelns des Leiterelements mit einer elektrisch nicht-leitfähigen Isolationsschicht, um den Bonddraht herzustellen.In addition, a method for producing a variant of a previously presented bonding wire is presented, the method comprising a step of providing an electrically conductive conductor element and a step of encasing the conductor element with an electrically non-conductive insulation layer in order to produce the bonding wire.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Entfernens eines Teils der Isolationsschicht aufweisen, um den Bonddraht mit mindestens einer Kontaktfläche verbinden zu können. Beispielsweise kann die Isolationsschicht als nicht-stoffschlüssige Hülle um das Leiterelement ausgebildet sein. Dabei kann zum Beispiel die Isolationsschicht von einem ersten Ende des Bonddrahts zum Kontaktieren einer Kontaktfläche einer Leiterplatte und von einem zweiten Ende zum Kontaktieren einer Kontaktfläche eines Halbleiterelements entfernt werden. So kann vorteilhafterweise ein Bondverfahren, beispielsweise mittels lokalen Erhitzens, an diesen frei gelegten Bereichen des Leiterelements ermöglicht werden.According to one embodiment, the method can have a step of removing part of the insulation layer in order to be able to connect the bonding wire to at least one contact area. For example, the insulation layer can be designed as a non-materially bonded sheath around the conductor element. In this case, for example, the insulation layer can be removed from a first end of the bonding wire for contacting a contact area of a printed circuit board and from a second end for contacting a contact area of a semiconductor element. A bonding process, for example by means of local heating, can thus advantageously be made possible on these uncovered areas of the conductor element.
Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Variante der zuvor vorgestellten Schaltung vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer Leiterplatte und eines Halbleiterelements umfasst und einen Schritt des Anordnens des Halbleiterelements auf der Leiterplatte. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Verbindens des Halbleiterelements mit der Leiterplatte durch eine Variante des zuvor vorgestellten Bonddrahts unter Verwendung eines Bondverfahrens. Beispielsweise kann als Bondverfahren ein Thermosonic-Ball-Wedge-Bonden (TS-Bonden) oder ein Ultraschall-Wedge-Wedge-Bonden (US-Bonden) eingesetzt werden.In addition, a method for producing a variant of the circuit presented above is presented, the method comprising a step of providing a printed circuit board and a semiconductor element and a step of arranging the semiconductor element on the printed circuit board. In addition, the method includes a step of connecting the semiconductor element to the printed circuit board by a variant of the previously presented bonding wire using a bonding method. For example, thermosonic ball wedge bonding (TS bonding) or ultrasonic wedge wedge bonding (US bonding) can be used as the bonding method.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Schaltung mit einem Bonddraht; -
2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Schaltung mit einem Bonddraht; -
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Bonddrahts gemäß einem Ausführungsbeispiel; und -
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic cross-sectional representation of an embodiment of a circuit with a bonding wire; -
2 a schematic cross-sectional representation of an embodiment of a circuit with a bonding wire; -
3 a flowchart of a method for producing a bonding wire according to an embodiment; and -
4 a flow chart of a method for producing a circuit according to an embodiment.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference symbols are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect, with a repeated description of these elements being dispensed with.
Der andere Bonddraht 150 weist im Gegensatz zum Bonddraht 105 keine Isolationsschicht auf und ist entsprechend mit einem Bondloop von einer Höhe 155 ausgeformt, die beispielhaft der vierfachen Höhe 145 des Bondloops das Bonddrahts 105 entspricht.In contrast to the
Die Isolationsschicht 115 des Bonddrahts 105 ermöglicht also eine nahe Ausrichtung entlang der Kupferkontaktierungen der Leiterplatte 125 beziehungsweise des Halbleiterelements 135, wodurch der Bonddraht 105 die Kommutierungsschleife deutlich kleiner entstehen lässt. Entsprechend ist für den Bonddraht 105 ein geringerer Materialeinsatz notwendig als für den anderen Bonddraht 150.The
Im Betrieb der hier dargestellten Schaltung 100 entsteht eine Streuinduktivität der Schaltung 100, beispielsweise in Form eines Halbleitermodules, unter anderem aus der aufgespannten Fläche des hinführenden Laststromes und des zurückführenden Laststromes. Da die Bonddrähte innerhalb des Modules zum Aufspannen dieser Fläche beitragen, tragen sie auch einen Anteil an der Streuinduktivität des Modules bei. Durch die Verringerung des Bondloops durch Verwenden des ummantelten Bonddrahts 105 weist die Streuinduktivität des Halbleitermodules einen kleineren Wert auf als unter Verwendung des nicht isolierten anderen Bonddrahts 150. Dies führt zu geringeren Schaltverlusten, da die Grenze des Überspannungspulses weiter ausgereizt wird, was die Performance beispielsweise eines Wechselrichters erhöht. Somit handelt es sich bei der Schaltung 100 beispielsweise um ein Halbleitermodul eines Wechselrichters.During operation of the
Auch wen in
Gleich der vorangegangenen Figur ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Länge des Bonddrahts 105 kleiner als der 1 ,5-fache Abstand 140 zwischen der Kontaktfläche 120 der Leiterplatte 125 und der Kontaktfläche 130 des Halbleiterelements 135. Der Bonddraht 105 weist einen Bondloop auf, dessen Höhe 145 kleiner ist als die Höhe 155 des anderen Bonddrahts 150, der keine Isolationsschicht aufweist.In this exemplary embodiment, a length of the bond is equal to the
Anschließend folgt ein Schritt 415 des Verbindens des Halbleiterelements mit der Leiterplatte durch einen Bonddraht unter Verwendung eines Bondverfahrens.This is followed by a
Dabei umfasst der hier verwendete Bonddraht, wie anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben, ein Leiterelement zum elektrisch leitfähigen Verbinden einer Kontaktfläche einer Leiterplatte mit einer Kontaktfläche eines Halbleiterelements, wobei das Leiterelement von einer elektrisch nicht-leitfähigen Isolationsschicht ummantelt ist.As described with reference to the previous figures, the bonding wire used here includes a conductor element for electrically conductively connecting a contact surface of a printed circuit board to a contact surface of a semiconductor element, the conductor element being encased by an electrically non-conductive insulation layer.
Der Schritt 415 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel mehrfach wiederholt ausgeführt, um eine Mehrzahl von Kontaktflächenpaaren unter Verwendung einer Mehrzahl von entsprechend ausgeführten Bonddrähten elektrisch leitfähig zu verbinden. Dabei können auch sich direkt auf der Leiterplatte befindliche Kontaktflächenpaare verbunden werden. Längen der dabei verwendeten Bonddrähte sind gemäß einem Ausführungsbeispiel an die Abstände der jeweils zu verbindenden Kontaktflächen angepasst. Auf diese Weise können die Krümmungen der einzelnen Bonddrähte möglichst gering gehalten werden. Die Abstände der jeweils zu verbindenden Kontaktflächen kann beispielsweise einem Schaltungslayout entnommen werden, sodass die Längen der zu verwendenden Bonddrähte einfach bestimmt werden kann.According to one exemplary embodiment,
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Schaltungcircuit
- 105105
- Bonddrahtbonding wire
- 110110
- Leiterelementladder element
- 115115
- Isolationsschichtinsulation layer
- 120120
- Kontaktfläche der Leiterplattecontact surface of the circuit board
- 125125
- Leiterplattecircuit board
- 130130
- Kontaktfläche des HalbleiterelementsContact surface of the semiconductor element
- 135135
- Halbleiterelementsemiconductor element
- 140140
- Abstand zwischen den KontaktflächenDistance between the contact surfaces
- 145145
- Höhe des Bonddrahtsheight of the bonding wire
- 150150
- anderer Bonddrahtdifferent bonding wire
- 155155
- Höhe des anderen BonddrahtsHeight of the other bonding wire
- 160160
- weitere Kontaktfläche der Leiterplatte further contact surface of the circuit board
- 200200
- Erstes Ende des BonddrahtsFirst end of the bond wire
- 205205
- Zweites Ende des BonddrahtsSecond end of the bond wire
- 210210
- Zwischenabschnitt des Bonddrahts Intermediate section of the bond wire
- 300300
- Verfahren zum Herstellen eines BonddrahtsMethod for producing a bonding wire
- 305305
- Schritt des Bereitstellens eines LeiterelementsStep of providing a conductor element
- 310310
- Schritt des UmmantelnsCoating step
- 315315
- Schritt des Entfernens step of removal
- 400400
- Verfahren zum Herstellen einer SchaltungMethod of making a circuit
- 405405
- Schritt des Bereitstellens einer Leiterplatte und eines HalbleiterelementsStep of providing a circuit board and a semiconductor element
- 410410
- Schritt des Anordnensarranging step
- 415415
- Schritt des Verbindensstep of connecting
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DE102021207489.8A DE102021207489A1 (en) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | Bonding wire, circuit with bonding wire, method for producing a bonding wire and method for producing a circuit |
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DE102021207489A1 true DE102021207489A1 (en) | 2023-01-19 |
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ID=84547138
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-
2021
- 2021-07-14 DE DE102021207489.8A patent/DE102021207489A1/en active Pending
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