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アルミニウム電極への銅太線ワイヤボンディング量産技術を確立【新日本無線】
2012年5月24日
新日本無線㈱（本社:東京都中央区 代表取締役社長 小倉 良）では、産業機器、電気自動車（EV）、ハイブリット自動車及びスマートグリッド送・配電など、高電圧かつ大電流を必要とするアプリケーション向け製品技術として、高信頼性・環境負荷低減を目的に研究開発を行っています。
今回、従来技術では信頼性の面で実現困難であった、半導体チップのアルミニウム電極上への銅太線ワイヤボンディングについて、世界で初めて*1量産技術を確立しました。
技術概要
新日本無線では半導体パッケージ技術のうちワイヤボンディング技術に着目し、主流のワイヤボンディング材であるアルミニウムに替えて銅（太線）を採用するため、研究開発を進めてきました。
一般に、銅太線を半導体チップのアルミニウム電極上へ直接ボンディングすることは、技術的に難しく量産化への障壁となっていました。
新日本無線では、今回、装置及び材料メーカー様*2のご協力の下、ウエッジボンディング技術*3を用いて、線径200μm以上の銅太線を半導体チップのアルミニウム電極上に直接ワイヤボンディングすることに成功し、量産技術として確立しました。
1 ： 温度サイクル試験、5,000サイクル以上を達成し高い信頼性を確保
産業機器や電気自動車などでは、高温時の動作保証が要求され、現行より厳しい温度サイクル試験*4寿命が求められます。
当社における温度サイクル試験結果では、アルミニウム線では約2,000サイクルの製品寿命であるのに対し、銅線の場合は5,000サイクル以上の製品寿命があることを、確認しています。
2 ： 使用材料削減により環境負荷低減に貢献
アルミニウム線と比較して銅線は溶断電流が高く、アルミニウム線の線径約300μmと同等の特性を銅線では線径約200μmで得られることから、使用材料を削減でき、環境負荷低減に貢献します。
また、アルミニウムの熱伝導率238W/mKに対し、銅の熱伝導率は397W/mKと高く、放熱性が良いことから低損失技術としても活用できます。
今後の展開について
新日本無線では、本技術をSiC-SBDなどのパワーデバイスへ応用し、製品開発を積極的に展開していきます。
*1 ： 線径 200μm以上の銅太線、アルミニウム電極への量産ボンディング技術として（2012年5月現在 当社調べ）
*2 ： 装置メーカー ： 超音波工業株式会社（REBO7-WC）、材料メーカー ： 田中電子工業（CHA）
*3 ： ワイヤボンディングの一手法で、ボンディングワイヤの先端にボールを形成せずに、超音波、熱などを使い直接電極と接続する方法。
*4 ： 半導体製品などの周囲温度を繰り返し変化させ、破壊または故障しないことを確認するための試験。
本件に関するお問い合わせ先
技術的お問い合わせ
技術開発本部 第一開発部 第二開発課 担当 藤井（フジイ）
TEL ： 0952-55-6767
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