功率器件封裝工藝流程（行業(yè)經(jīng)驗(yàn)）

1、功率器件封裝工藝流程21主要內(nèi)容主要內(nèi)容介紹一、功率器件后封裝工藝流程二、產(chǎn)品參數(shù)一致性和可靠性的保證三、產(chǎn)品性價(jià)比四、今后的發(fā)展2課堂上課功率器件后封裝工藝流程劃片粘片壓焊塑封老化打印管腳上錫測(cè)試切筋檢驗(yàn)包裝入庫(kù)Die bondingDie sawwire bondingmoldingmarkingHeat agingplatingsegregatingTesting Inspection Packing Ware house 3課堂上課功率器件后封裝工藝流程 劃片劃片圓硅片劃片及繃片后的圓片劃片：將圓片切割成單個(gè)分離的芯片劃片特點(diǎn)：日本DISCO劃片機(jī)，具有高穩(wěn)定性，劃片刀的厚度25um，

2、芯片損耗小。4課堂上課 日本DISKO劃片機(jī)功率器件后封裝工藝流程劃片車間5課堂上課功率器件后封裝工藝流程 粘片（將單顆芯片粘結(jié)到引線框架上）實(shí)物圖劃片粘片壓焊塑封打印6課堂上課我公司粘片的特點(diǎn)1、自動(dòng)粘片機(jī)，芯片和引線框架的粘結(jié)牢固，一致性好。2、優(yōu)質(zhì)的框架及焊接材料使用，獲得良好的熱學(xué)和電學(xué)特性。3、芯片與框架的熱匹配性良好，芯片和框架之間的應(yīng)力達(dá)到最小，熱阻小，散熱性好。4、氮?dú)錃怏w保護(hù)，避免高溫下材料氧化。7課堂上課功率器件后封裝工藝流程粘片車間粘片員工在認(rèn)真操作8課堂上課功率器件后封裝工藝流程粘片車間全新的TO-220粘片機(jī)9課堂上課功率器件后封裝工藝流程-壓焊壓焊：用金絲或鋁絲將芯

3、片上的電極跟外引線（框架管腳）連接起來。金絲金絲球焊鋁絲超聲波焊壓焊示意圖劃片粘片壓焊塑封打印10課堂上課壓焊的特點(diǎn)1、自動(dòng)壓焊機(jī)，一致性好，焊點(diǎn)、弧度、高度最佳，可靠性高。2、根據(jù)管芯的實(shí)際工作電流選擇引線直徑規(guī)格，保證了良好的電流特性 。壓焊實(shí)物圖11課堂上課功率器件后封裝工藝流程 壓焊車間全新的KS TO-92壓焊機(jī)壓焊車間12課堂上課功率器件后封裝工藝流程-塑封塑封體框架管腳塑封：壓機(jī)注 塑，將已裝片的管子進(jìn)行包封塑封示意圖劃片粘片壓焊塑封打印13課堂上課塑封的特點(diǎn)采用環(huán)氧樹脂塑封材料封裝，阻燃，應(yīng)力小，強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性好，密封性好，保證晶體管大功率使用情況下具有良好散熱能力，管體溫度低

4、。塑封機(jī)14課堂上課功率器件后封裝工藝流程 塑封車間塑封生產(chǎn)車間的景象15課堂上課功率器件后封裝工藝流程激光打標(biāo)激光打印機(jī)在管體打上標(biāo)記塑封切筋打印電鍍測(cè)試?yán)匣?6課堂上課功率器件后封裝工藝流程-電鍍切筋電鍍：純錫電鍍，符合無鉛化要求切筋：器件分散連筋切筋示意圖塑封切筋打印電鍍測(cè)試?yán)匣?7課堂上課功率器件后封裝工藝流程 切筋切筋員工在操作18課堂上課功率器件后封裝工藝流程-老化1、嚴(yán)格的篩選條件，溫度140150。2、使用有N2保護(hù)的烘箱，防止管子在高溫下氧化。塑封切筋打印電鍍測(cè)試?yán)匣?9課堂上課功率器件后封裝工藝流程切筋電鍍測(cè)試?yán)匣瘷z驗(yàn)包裝測(cè)試流程20課堂上課功率器件后封裝工藝流程 測(cè)試設(shè)備

5、KT9614與DTS-1000分選機(jī)21課堂上課功率器件后封裝工藝流程 包裝整潔的包裝車間新型的包裝方式編帶我公司今年新引進(jìn)的編帶機(jī)22課堂上課產(chǎn)品一致性和可靠性1、產(chǎn)品的一致性 a.芯片生產(chǎn)工藝控制 b.通過細(xì)分類進(jìn)行控制2、產(chǎn)品可靠性 a.優(yōu)化芯片生產(chǎn)工藝提高可靠性 b.封裝工藝的嚴(yán)格要求 23課堂上課產(chǎn)品參數(shù)一致性的保證高精度的測(cè)試系統(tǒng) 1、最高測(cè)試電壓為1000V，最大電流20A，漏電流最高精度達(dá)到pA級(jí)，電壓測(cè)試精度達(dá)到2mV 2、可測(cè)試的半導(dǎo)體器件有雙極晶體管，MOS管，二極管等多種器件。 3、對(duì)于雙極晶體管，可測(cè)試hFE、Vcesat、Vbesat、Rhfe、Iceo、Iebo、

6、Bveb、Icbo、Bvceo、Vfbe、Vfbc、Vfec、Bton、Bvces、Bvcer、Icer、Icex、Icbr、Icbs、BVcbo、Iceo等參數(shù)24課堂上課 提高產(chǎn)品可靠性 封裝工藝的嚴(yán)格控制一、降低熱阻二、控制“虛焊”三、增強(qiáng)塑封氣密性25課堂上課功率器件的重要參數(shù)熱阻降低器件發(fā)熱量的三個(gè)途徑一、通過優(yōu)化電路，避免開關(guān)器件進(jìn)入放大區(qū)，減小器件上的功率消耗 。二、降低器件的熱阻，即提高器件的散熱能力。 三、提高器件的電流性能，降低飽和壓降 。 在電路和芯片都已固定的情況下，避免器件發(fā)熱失效重要的途徑就是降低器件的熱阻 。26課堂上課功率器件的重要參數(shù)熱阻一、熱阻的定義 熱阻(

7、Rth)是表征晶體管工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量向外界散發(fā)的能力，單位為/W，即是當(dāng)管子消耗掉1W時(shí)器件溫度升高的度數(shù)。RTH總 RT1+ RT2+ RT327課堂上課功率器件的重要參數(shù)熱阻二、晶體管熱阻的組成1、RT1內(nèi)熱阻由芯片的大小及材料決定。2、 RT2接觸熱阻與封裝工藝有關(guān)。3、 RT3與封裝形式及是否加散熱片有關(guān)。28課堂上課熱阻的工藝控制 我們工藝控制過程中，最重要的是解決接觸熱阻。主要的控制手段： 1、粘片工藝對(duì)接觸熱阻的控制。 2、高效的測(cè)試手段進(jìn)行篩選 。29課堂上課熱阻的工藝控制 粘片工藝原因技術(shù)要求工藝保證芯片背面金屬層質(zhì)量金屬層平整清潔無氧化，且有一定厚度。每片先試粘一條，試推

8、力，符合工藝規(guī)范才下投。焊料表面清潔光亮，無氧化及斑點(diǎn)、粘污等不良現(xiàn)象。與芯片、框架兩者之間的浸潤(rùn)性良好，溶化后無顆粒狀。引線框架表面平整、清潔、光亮無氧化，無斑點(diǎn)。焊料點(diǎn)上熔化后，焊料與之的浸潤(rùn)好。粘接強(qiáng)度1、推力：mm21kg2、焊料覆蓋芯片面積95%(空洞面積5%)3、芯片、焊料、框架三者之間無縫隙。1、專職檢驗(yàn)員每隔1小時(shí)巡查一次。2、N2、H2氣體保護(hù)。3、X-R管理圖熱阻偏大的原因分析與工藝保證30課堂上課熱阻的工藝控制 測(cè)試篩選 晶體管的熱阻測(cè)試原理： 在一定范圍內(nèi)pn結(jié)的正向壓降Vbe 的變化與結(jié)溫度的變化T有近似線性的關(guān)系： VbekT 對(duì)于硅pn結(jié)，k約等于2，熱阻的計(jì)算公

9、式為： RthT/P 只需加一個(gè)穩(wěn)定的功率，測(cè)量晶體管的Vbe即可計(jì)算出晶體管的熱阻 RT。31課堂上課熱阻測(cè)試篩選設(shè)備的優(yōu)點(diǎn) 進(jìn)行熱阻測(cè)試篩選，我們用的是日本TESEC的Vbe測(cè)試儀 。32課堂上課熱阻測(cè)試篩選設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)Vbe測(cè)試儀的性能參數(shù)及優(yōu)點(diǎn)：測(cè)試精度：0.1mV脈沖時(shí)間精確度：1us最高電壓：200V最大電流：20A優(yōu)點(diǎn)： 1.精度高，且精度高可達(dá)到0.1mV，重復(fù)性好。 2.篩選率高 33課堂上課熱阻測(cè)試篩選設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)2：篩選率高如粘片有空洞，脈沖測(cè)試在很短功率脈沖內(nèi)，由于熱量來不及傳導(dǎo)，有空洞的地方就會(huì)形成一個(gè)熱點(diǎn)（即溫度比粘結(jié)面其他地區(qū)高出很多的小區(qū)域）（如右圖示 ）。 熱

10、點(diǎn)處溫度高，Vbe將比其他地方的Vbe變化大。整個(gè)pn結(jié)的Vbe將主要受熱點(diǎn)處的Vbe的影響，因此，有空洞的管子的Vbe比正常管子的Vbe要大很多。34課堂上課我公司產(chǎn)品的熱阻特點(diǎn)通過測(cè)量Vbe，再經(jīng)過公式 Rth Vbe /KP我公司典型產(chǎn)品值：品種 封裝形式 熱阻值MJE13001 TO-92 6.5/WMJE13003BR TO-126 3.5/WMJE13005 TO-220 1.3/W35課堂上課控制“虛焊” 造成虛焊的因素與對(duì)策措施因素技術(shù)要求對(duì)策措施引線材料抗拉強(qiáng)度、延伸性良好，硬度適中。1、嚴(yán)格執(zhí)行公司的原材料進(jìn)料檢驗(yàn)制度。2、不定期上供應(yīng)商生產(chǎn)線考察質(zhì)量體系進(jìn)行情況。劈刀1、

11、劈刀端面平整，與引線形變后尺寸一致。2、確保劈刀端面有合適的振幅。1、定期清洗劈刀，保證端面清潔完整。2、劈刀安裝位置準(zhǔn)確，高度合適。芯片鋁層質(zhì)量鋁層不氧化，無劃傷，具有一定厚度加強(qiáng)表面鏡檢，剔除不合格品。引線強(qiáng)度不夠不同的線徑，規(guī)定不同的工藝條件，壓力 、功率、時(shí)間。1、在N2保護(hù)中壓焊。2、專職檢驗(yàn)員，每隔1h巡檢一次。3、引線強(qiáng)度的 -R管理圖?？蚣芄苣_質(zhì)量1、管腳牢固、平整。2、管腳錫層光亮平整、不氧化。3、高溫老化后錫層不變色。1、調(diào)整塑封工藝，以達(dá)到充分填充。2、加強(qiáng)浸錫前，管腳處理。3、老化烘箱采用N2保護(hù)。_X36課堂上課控制“虛焊”的措施壓焊工序?qū)σ€拉力進(jìn)行了嚴(yán)格的控制37

12、課堂上課塑封氣密性的工藝控制相關(guān)因素工藝措施檢測(cè)措施引線框架和塑料粘接表面機(jī)械強(qiáng)度1、引線框架的管腳增加兩條密封槽，增加此處引線框架表面的粗糙度，使其與塑封料粘結(jié)更緊密2、在塑料型號(hào)上挑選收縮率低、流動(dòng)性好的材料，使其之間的機(jī)械粘結(jié)更加緊密。1、定期檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，確保工藝參數(shù)穩(wěn)定。2、嚴(yán)格原料檢驗(yàn)。3、采用熱強(qiáng)酸腐蝕比較法，定期檢查密封性。4、借助廣州五所的先進(jìn)分析手段，不定期的對(duì)產(chǎn)品密封性能進(jìn)行抽查。5、產(chǎn)品測(cè)試前增加老化工序，使存在隱患的產(chǎn)品提前失效，加嚴(yán)測(cè)試漏電的參數(shù)項(xiàng)，剔除可能存在缺陷的產(chǎn)品。引線框架和塑料熱膨脹系數(shù)匹配對(duì)每種封裝形式均需作材料熱匹配的對(duì)比試驗(yàn)，通過樣品測(cè)量和批量試

13、用，選擇最佳的材料組合。 注塑工藝方面的調(diào)整1、增大注塑壓力和時(shí)間，使塑料達(dá)到充分填充。2、增加保壓時(shí)間，使塑料充分固化后出模，防止出模時(shí)摩擦大，塑料發(fā)生形變而減弱與引線框架之間的粘結(jié)強(qiáng)度。38課堂上課產(chǎn)品性價(jià)比1、材料的選用2、先進(jìn)的工藝制程3、嚴(yán)格的生產(chǎn)過程控制39課堂上課材料的選用1.供應(yīng)商均經(jīng)過評(píng)價(jià)認(rèn)證2.品質(zhì)好價(jià)格高的材料40課堂上課先進(jìn)的工藝制程 一、凈化廠房，潔凈度10000級(jí)，避免了粉塵灰粒的粘污二、全自動(dòng)的粘片、壓焊機(jī)，并有氮?dú)錃獗Ｗo(hù)三、所有產(chǎn)品經(jīng)過高溫老化，性能更穩(wěn)定更可靠四、精度高、穩(wěn)定性好的測(cè)試篩選設(shè)備， DTS-1000 ， Vbe41課堂上課產(chǎn)品的特點(diǎn)1、電流特性好，飽和壓降小，在輸出相同的功率下，晶體管消耗的功率小，發(fā)熱量低2