Bonding à fil d'aluminium

Le bonding à fil d'aluminium (aluminium wire bonding) est une méthode de contact bien établie dans le domaine des semi-conducteurs et de l'électronique de puissance, dans laquelle des fils d'aluminium sont utilisés pour la connexion électrique entre la puce et le boîtier ou la carte de circuit imprimé.

Procédure et caractéristiques

Contrairement à la bonding à  fil d'or, la liaison par fil d'aluminium se fait uniquement par ultrasons (assistée thermiquement, mais généralement sans chaleur supplémentaire). Le fil est soudé au plot de contact sous pression et par ultrasons - un processus appelé Ultrasonic Wedge Bonding. Les diamètres de fil typiques sont compris entre 25 µm et plus de 500 µm.

Surfaces de circuits imprimés appropriées

Le choix de la bonne surface de circuit imprimé est essentiel pour un bonding fiable du fil d'aluminium. Les surfaces appropriées sont :

• Étain chimique (Immersion Tin) - Offre une surface plane facile à souder, mais nécessite un contrôle minutieux du processus en raison de sa stabilité limitée au stockage.
• Or chimique (Immersion Gold) - Également connu sous le nom d'ENIG, il permet d'obtenir une surface de liaison bien contrôlable, mais la couche d'or doit être suffisamment fine pour assurer une liaison solide avec la couche de nickel sous-jacente.
• ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) - La surface préférée pour les applications de bonding exigeantes. Elle combine les avantages d'une couche de palladium bloquant la diffusion et d'une surface en or pouvant être liée, et offre une fiabilité maximale, en particulier pour le bonding mixte (aluminium sur or).

Domaines d'application du bonding par fil d'aluminium

Le bonding par fil d'aluminium est principalement utilisé lorsque des courants élevés circulent ou que de grandes surfaces doivent être contactées. Les applications typiques sont :

• Semi-conducteurs de puissance (IGBT, MOSFET, diodes).
• Modules de puissance dans l'électromobilité
• Applications à courant élevé dans l'industrie et les systèmes de propulsion
• Grandes surfaces de puces où plusieurs connexions de bonding sont connectées en parallèle.

Avantages du bonding par fil d'aluminium par rapport au bonding par fil d'or

• Moins cher: l'aluminium est nettement moins cher que l'or.
• Capacité de transport de courant plus élevée: possible grâce à des sections de fil plus importantes
• Bonne conductivité électrique: l'aluminium conduit presque aussi bien que l'or
• Technologie éprouvée: processus très robuste et fiable

Le soudage par fil d'aluminium : Inconvénients et défis

L'aluminium a tendance à s'oxyder en surface, ce qui peut rendre le contact plus difficile. De plus, le fil est plus fragile que l'or, ce qui peut entraîner des fissures en cas de contrainte mécanique. Dans le domaine de la haute fréquence, l'aluminium est rarement utilisé en raison de sa conductivité inférieure à celle de l'or.