功率器件封装工艺流程.ppt

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1、功率器件封装工艺流程,2,2,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,3,功率器件后封装工艺流程,划片,粘片,压焊,塑封,老化,打印,管脚上锡,测试,切筋,检验,包装,入库,Die bonding,Die saw,wire bonding,molding,marking,Heat aging,plating,segregating,Testing,Inspection,Packing,Ware house,4,功率器件后封装工艺流程 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

2、厚度25um，芯片损耗小。,5,日本DISKO划片机,功率器件后封装工艺流程划片车间,6,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,7,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。4、氮氢气体保护，避免高温下材料氧化。,8,功率器件后封装工艺流程粘片车间,粘片员工在认真操作,9,功率器件后封装工艺流程粘片车间,全新的TO-220粘片机,10,功率器件后封装工艺流程-压焊,压焊：用

3、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,划片,粘片,压焊,塑封,打印,11,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,12,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,13,功率器件后封装工艺流程-塑封,塑封：压机注 塑，将已装片的管子进行包封,塑封示意图,划片,粘片,压焊,塑封,打印,14,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

4、热能力，管体温度低。,塑封机,15,功率器件后封装工艺流程 塑封车间,塑封生产车间的景象,16,功率器件后封装工艺流程,激光打标,激光打印机,在管体打上标记,塑封,切筋,打印,电镀,测试,老化,17,功率器件后封装工艺流程-电镀切筋,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,塑封,切筋,打印,电镀,测试,老化,18,功率器件后封装工艺流程 切筋,切筋员工在操作,19,功率器件后封装工艺流程-老化,1、严格的筛选条件，温度140150。2、使用有N2保护的烘箱，防止管子在高温下氧化。,塑封,切筋,打印,电镀,测试,老化,20,功率器件后封装工艺流程,切筋,电镀,测试,老化,

5、检验,包装,测试流程,21,功率器件后封装工艺流程 测试设备,KT9614与DTS-1000,分选机,22,功率器件后封装工艺流程 包装,整洁的包装车间,23,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 b.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,24,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

6、、Iebo、Bveb、Icbo、Bvceo、Vfbe、Vfbc、Vfec、Bton、Bvces、Bvcer、Icer、Icex、Icbr、Icbs、BVcbo、Iceo等参数,25,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,26,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。,27,功率器件的重要参数热阻,一、热阻的定义 热阻(Rth

7、)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+RT3,28,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。,29,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。,30,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,31,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

8、的变化与结温度的变化T有近似线性的关系：VbekT 对于硅pn结，k约等于2，热阻的计算公式为：RthT/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。,32,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。,33,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：1.精度高，且精度高可达到0.1mV，重复性好。2.筛选率高,34,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

9、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）。,热点处温度高，Vbe将比其他地方的Vbe变化大。整个pn结的Vbe将主要受热点处的Vbe的影响，因此，有空洞的管子的Vbe比正常管子的Vbe要大很多。,35,我公司产品的热阻特点,通过测量Vbe，再经过公式 Rth Vbe/KP我公司典型产品值：,36,控制“虚焊”造成虚焊的因素与对策措施,_,X,37,控制“虚焊”的措施,压焊工序对引线拉力进行了严格的控制,38,塑封气密性的工艺控制,39,产品性价比,1、材料的选用2、先进的工艺制程3、严格的生产过程控制,40,材料的选用,1.供应商均经过评价认证2.品质好价格高的材料,4

10、1,先进的工艺制程,一、净化厂房，洁净度10000级，避免了粉尘灰粒的粘污二、全自动的粘片、压焊机，并有氮氢气保护三、所有产品经过高温老化，性能更稳定更可靠四、精度高、稳定性好的测试筛选设备，DTS-1000，Vbe,42,产品的特点,1、电流特性好，饱和压降小，在输出相同的功率下，晶体管消耗的功率小，发热量低2、产品种类型号丰富，专门针对节能灯、电子镇流器进行设计封装形式：TO-92、TO-126、TO-220、TO-262、TO-263、TO251带抗饱和电路的系列L(低电压)系列晶体管,43,3、可靠性高如高低温循环（-50150）冰沸水浸泡试验功率老化4、本公司生产芯片，保证质量及芯片货源,产品的特点,44,今后发展,后封装扩建搬迁项目绿色环保塑封料,45,谢谢！,深爱半导体-封装部,结束语,