Im Rahmen der „24th International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems“ (EuroSimE 2023) wurde das Paper „Influence of the Bond Foot Angle on Active Power Cycling Lifetime of Wire Bonds” von Marcel Sippel, Yi Fong Tan, Ralf Schmidt, Pietro Botazzoli, Mario Sprenger und Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke mit dem “Best Paper Award” ausgezeichnet.

In diesem Paper wird der Einfluss des Designs der chipoberseitigen Bonddrahtverbindung auf die Zuverlässigkeit eines Leistungsmoduls bewertet. Miniaturisierungsbestrebungen sowie zusätzliche Komponenten auf Modulebene können die Designmöglichkeiten hinsichtlich der Geometrie des Bondsloops und der Positionierung der Bondfüße einschränken. Es kann daher notwendig sein, vom Standard-Layout abzuweichen, bei welchem alle Bondfüße entlang einer Achse positioniert wären, was zu einem Verdrehwinkel zwischen Bondfuß und Bondloop führt. Die Auswirkung dieses Designparameters wird mit Hilfe einer umfassenden Lastwechsel-Studie bewertet. Es wird dabei festgestellt, dass eine Vergrößerung des Bondfußwinkels zu einer deutlichen Reduzierung der Lebensdauer von Bonds auf Leistungshalbleitern führt. Um diesen Effekt besser nachzuvollziehen, wird die Belastung an der Bondschnittstelle mit Hilfe einer Multiphysik-Simulation untersucht. Hierfür wird eine angepasste Auswertungsmethodik für die Simulationsergebnisse vorgestellt, welche den Einfluss des Bondfußwinkels bestätigt und eine gute Korrelation zwischen der Belastung in der Verbindungsschicht und der getesteten Lebensdauer der Verbindung liefert.

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