功率器件封装工艺详解

•整洁的包 装车间
•新型的包装方式—编带
•我公司今年新引 进的编带机
产品一致性和可靠性
1、产品的一致性 a.芯片生产工艺控制 ห้องสมุดไป่ตู้.通过细分类进行控制
2、产品可靠性 a.优化芯片生产工艺提高可靠性 b.封装工艺的严格要求
产品参数一致性的保证
高精度的测试系统
1、最高测试电压为1000V，最大电流20A，漏电流最 高精度达到pA级，电压测试精度达到2mV 2、可测试的半导体器件有双极晶体管，MOS管，二极 管等多种器件。 3、对于双极晶体管，可测试hFE、Vcesat、Vbesat、 Rhfe、Iceo、Iebo、Bveb、Icbo、Bvceo、Vfbe、Vfbc 、Vfec、Bton、Bvces、Bvcer、Icer、Icex、Icbr、 Icbs、BVcbo、Iceo等参数
•功率器件后封装工艺流程－划片车 间
•
•日本DISKO划片 机
功率器件后封装工艺流程 ——粘片
•（将单颗芯片粘结到引线框架上）
•实物图
•划片
•粘片
•压焊
•塑封
•打印
我公司粘片的特点
1、自动粘片机，芯片和引线框架的粘结牢固 ，一致性好。
2、优质的框架及焊接材料使用，获得良好的 热学和电学特性。
3、芯片与框架的热匹配性良好，芯片和框架 之间的应力达到最小，热阻小，散热性好。
提高产品可靠性 －封装工艺的严格控制
一、降低热阻 二、控制“虚焊” 三、增强塑封气密性
功率器件的重要参数－热阻
降低器件发热量的三个途径 一、通过优化电路，避免开关器件进入放大区，减
小器件上的功率消耗 。 二、降低器件的热阻，即提高器件的散热能力。 三、提高器件的电流性能，降低饱和压降 。
在电路和芯片都已固定的情况下，避免器件发热 失效重要的途径就是降低器件的热阻 。
1.精度高，且精度高可达到0.1mV，重复性好。 2.筛选率高
热阻测试筛选设备的优点
•优点2：筛选率高 •如粘片有空洞，脉冲测试在很短功 率脉冲内，由于热量来不及传导， 有空洞的地方就会形成一个热点（ 即温度比粘结面其他地区高出很多 的小区域）（如右图示 ）。
功率器件的重要参数－热阻
一、热阻的定义 热阻(Rth)是表征晶体管工作时所产生 的热量向外界散发的能力，单位为℃/W ，即是当管子消耗掉1W时器件温度升高 的度数。
RTH总＝ RT1+ RT2+ RT3
功率器件的重要参数－热阻
二、晶体管热阻的组成
•1、RT1内热阻－由芯 片的大小及材料决定。 •2、 RT2接触热阻－与 封装工艺有关。 •3、 RT3与封装形式及 是否加散热片有关。
4、氮氢气体保护，避免高温下材料氧化。
•功率器件后封装工艺流程——粘片车间
•粘片员工在认真操作
•功率器件后封装工艺流程——粘片车 间
•全新的TO-220粘片机
功率器件后封装工艺流程-压焊
•划片
•粘片
•压焊
•塑封
•打印
•压焊：用金丝或铝丝 将芯片上的电极跟外 引线（框架管脚）连 接起来。
•金丝－金丝球焊 •铝丝－超声波焊
•压焊示意图
压焊的特点
1、自动压焊机，一致性好，焊点、弧度 、高度最佳，可靠性高。
2、根据管芯的实际工作电流选择引线直 径规格，保证了良好的电流特性 。
•压 焊 实 物 图
•功率器件后封装工艺流程 ——压焊车间
•全新的KS TO-92压焊机
•压焊车间
功率器件后封装工艺流程-塑封
•划片
•粘片
•压焊
对于硅pn结，k约等于2，热阻的计算公式为： Rth＝△T/P 只需加一个稳定的功率，测量晶体管的△Vbe即 可计算出晶体管的热阻 RT。
热阻测试筛选设备的优点
进行热阻测试筛选，我们用的是日本 TESEC的△Vbe测试仪 。
热阻测试筛选设备的优点
△Vbe测试仪的性能参数及优点： 测试精度：0.1mV 脉冲时间精确度：1us 最高电压：200V 最大电流：20A 优点：
•塑封
•打印
•电镀
•切筋
•老化
•测试
•1、严格的筛选条件 ，温度140～150℃ 。
•2、使用有N2保护的 烘箱，防止管子在高 温下氧化。
功率器件后封装工艺流程
•电镀
•切筋
•老化
•测试
•检验
•包装
•测试流程
功率器件后封装工艺流程 ——测试设备
•分选 机 •KT9614与DTS-1000
功率器件后封装工艺流程 ——包装
热阻的工艺控制
我们工艺控制过程中，最重要的是解决 接触热阻。主要的控制手段： 1、粘片工艺对接触热阻的控制。 2、高效的测试手段进行筛选 。
热阻的工艺控制 —粘片工艺
•热阻偏大的原因分析与工艺保证
热阻的工艺控制 —测试筛选
晶体管的热阻测试原理： 在一定范围内pn结的正向压降Vbe 的变化与结
温度的变化△T有近似线性的关系： △Vbe＝k△T
•切筋
•老化
•Inspection •Testing •segregating •Heat
aging
•包装
•入库
•Packing •Ware house
•打印 •marking
•管脚上 •pla锡ting
功率器件后封装工艺流程 ——划片
•圆硅片
•划片及绷片 后的圆片
•划片
•划片：将圆片切割成单个分离的芯片 •划片特点：日本DISCO划片机，具有高稳 定性，划片刀的厚度25um，芯片损耗小。
功率器件后封装工艺流程
•塑封
•打印
•电镀
•切筋
•老化
•测试
•激光打标
•在管体打上标记
•激光打印机
功率器件后封装工艺流程-电镀切筋
•塑封
•打印
•电镀
•切筋
•老化
•测试
•电镀：纯锡电镀 ，符合无铅化要求
•切筋：器件分散
•连筋
•切筋示意 图
功率器件后封装工艺流程 ——切筋
•切筋员工在 操作
功率器件后封装工艺流程-老化
•塑封
•打印
•塑封：压机注 塑，将已装片的 管子进行包封
•塑封体
•框架管脚
•塑封示意 图
塑封的特点
• 采用环氧树脂塑封 材料封装，阻燃， 应力小，强度高， 导热性好，密封性 好，保证晶体管大 功率使用情况下具 有良好散热能力， 管体温度低。
•塑封 机
功率器件后封装工艺流程 ——塑封车间
•塑封生产车间的景象
功率器件封装工艺详解
2020年6月2日星期二
主要内容
主要内容介绍 一、功率器件后封装工艺流程 二、产品参数一致性和可靠性的保证 三、产品性价比 四、今后的发展
功率器件后封装工艺流程
•划片
•粘片
•压焊
•塑封
•Die saw
•Die bonding
•wire
•molding
bonding
•检验
•测试