第四章 結論與建議
4.2 未來目標與建議
本文所使用的電性分析，現行只針對 RDS (on)進行探討，但真正 GaN HEMT 可以被量測的電性特性，尚包括 Gate-to-Source Voltage、Drain-to -Source Leakage Current 或 Gate-to-Source Forward Leakage 等特性，故在未 來的探討中，亦能加入這些比較因子，探討 Wire Bond 對於 GaN HEMT 之 影響。另外就 GaN HEMT Wire Bond 而言，若能考慮 Wire Bond 之可靠度 驗證，並能搭配壽命預估，相信對提升 GaN HEMT 結構安全性，能有很大 的幫助。
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參考文獻
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表5. Wire Bond製程參數 L9直交表
表6. Wire Bond製程參數表
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表7. Wire Pull量測表
表8. Ball Shear量測表
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表9. Wire Pull變異數分析表
表10. Ball Shear變異數分析表
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實驗1 實驗2 實驗3 MAX MIN AVGE. STDEV
第10組 WIRE PULL 3.33 4.24 3.92 4.24 3.33 3.83 0.461628
斷點 D D D
表11. Wire Pull量測表(驗證組)
實驗1 實驗2 實驗3 MAX MIN AVGE. STDEV
第10組 BALL SHEAR 68.67 59.26 54.84 68.67 54.84 60.92 7.063443
表12. Ball Shear量測表(驗證組)
表13. Wire Bond實驗前後電性比照表
晶片測試值 封裝後測試值 晶片測試值 封裝後測試值
RDS(on) Static Drain-to-Source
On-Resistance 5 3.378 4.464 4.505 Ω
ID Continuous Drain Current,
VGS@_1_V 1000 1000 1000 1000 mA
Units
推拉力高 推拉力低
Parameter
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圖 1. 2009~2015 年 GaN 功率元件市場產值分析 資料來源：新 電子雜誌, May 2011
圖2. 理論上的電阻乘以晶片面積(氮化鎵及矽元件於不同電壓下 之表現限制) 資料來源：Power Electronics
Europe,pp.30,August 2008
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圖 3. 封裝流程圖
圖4. 晶圓黏片後照片 Die Saw
Die Bond
Wire Bond
Mold
Trim/Form
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圖5. 切割製程示意圖
圖6. 切割後晶片照片 晶片
Saw blade
框架
膠膜
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圖7. Scribing and Die defects(condition A為加嚴要求; condition B 為 一 般 要 求 ) 資 料 來 源 ： U.S. military standards.
MIL-STD-883 METHOD 2010.11
圖8. Die Bond後照片
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圖9. Void Criteria 資料來源：U.S. military standards MIL-STD-883 METHOD 2030-1
圖 10. Wire Bond process flow PAD
銲針移至SECOND BONDPAD
導線架
再利用超音波振動 及加熱
銲接完成，
銲針往上昇
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圖 11. Wire Bond 後照片
圖 12. Wire Pull test 示意圖 勾針
晶粒 導線架
物品夾具
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.
圖 13. Ball Shear test 示意圖
圖 14. Wire Pull test 規格 資料來源： U.S. military standards.
MIL-STD-883 METHOD 2011.7 導線架
晶片
物品夾具 推刀
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圖 15. Ball Shear test 規格 資料來源：Joint Electron Device Engineering Council. JESD22-B116A
圖16. Mold process flow
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圖17. Mold 後照片
圖 18. Wire Pull 斷點示意圖 Front side
Back side
B A
E
C D
晶粒
導線架
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圖19. TO220 橫切面示意圖
圖20. TO220 上視透視圖
Lead Molding
Compound
Heat Sink
Epoxy Gold Wire
Die
Gold Wire Heat Sink
Die
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圖 21. 新美化 SPB-U668 超音波銲線機
圖22. 打線示意圖
陶瓷
Source
Drain Gate
陶瓷
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圖23. 打線示意圖(側視)
圖 24. 導線架裁剪處示意圖
陶瓷
Source 晶粒
Drain Gate
陶瓷
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圖25. Wire Pull S/N ration圖
圖26. Ball Shear S/N ration圖
Response Table for Signal to Noise Ratios Larger is better
瓷嘴下 超音波振 晶片加 超音波振
Mean of SN ratios
超音波振動頻率
晶片加熱溫度 超音波振動時間
Main Effects Plot for SN ratios Data Means
Signal-to-noise: Larger is better
Response Table for Signal to Noise Ratios Larger is better
瓷嘴下 超音波振 晶片加 超音波振
Mean of SN ratios
超音波振動頻率
晶片加熱溫度 超音波振動時間
Main Effects Plot for SN ratios Data Means
Signal-to-noise: Larger is better
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圖27. 5mm GaN晶片圖
圖28. 推拉力高實驗組量測圖(Wire Bond前)
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圖29. 推拉力低實驗組量測圖(Wire Bond前)
圖30. 推拉力高實驗組量測圖(Wire Bond後)
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圖31. 推拉力低實驗組量測圖(Wire Bond後)
圖32. 金線接合觀測圖(推拉力高實驗組) 金線
Bond Pad
晶粒
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圖33. 金線接合觀測圖(推拉力低實驗組) Bond Pad
晶粒
Bond Pad Peeling 金線