功率器件封装工艺详解(公司最新)

公司功率器件封装工艺2主要内容主要内容介绍一、功率器件后封装工艺二、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老化打印管脚上锡测试切筋检验包装入库DiebondingDiesawwirebondingmoldingmarkingHeatagingplatingsegregatingTestingInspectionPackingWarehouse*功率器件后封装工艺流程——划片划片圆硅片划片及绷片后的圆片划片：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。*日本DISKO划片机功率器件后封装工艺流程－划片车间*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。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划片粘片压焊塑封打印*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，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KSTO-92压焊机压焊车间*功率器件后封装工艺流程-塑封塑封体框架管脚塑封：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*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*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*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。塑封切筋打印电镀测试老化*功率器件后封装工艺流程切筋电镀测试老化检验包装测试流程*功率器件后封装工艺流程——测试设备KT9614与DTS-1000分选机*功率器件后封装工艺流程——包装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*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2mV2、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*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。*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。*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—粘片工艺原因技术要求工艺保证芯片背面金属层质量金属层平整清洁无氧化，且有一定厚度。每片先试粘一条，试推力，符合工艺规范才下投。焊料表面清洁光亮，无氧化及斑点、粘污等不良现象。与芯片、框架两者之间的浸润性良好，溶化后无颗粒状。引线框架表面平整、清洁、光亮无氧化，无斑点。焊料点上熔化后，焊料与之的浸润好。粘接强度1、推力：mm2>1kg2、焊料覆盖芯片面积>95%(空洞面积<5%)3、芯片、焊料、框架三者之间无缝隙。1、专职检验员每隔1小时巡查一次。2、N2、H2气体保护。3、X-R管理图热阻偏大的原因与工艺保证*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：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）。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。*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：品种封装形式热阻值MJE13001TO-926.5℃/WMJE13003BRTO-1263.5℃/WMJE13005TO-2201.3℃/W*控制“虚焊”—造成虚焊的因素与对策措施因素技术要求对策措施引线材料抗拉强度、延伸性良好，硬度适中。1、严格执行公司的原材料进料检验。2、不定期上供应商生产线考察质量体系进行情况。劈刀1、劈刀端面平整，与引线形变后尺寸一致。2、确保劈刀端面有合适的振幅。1、定期清洗劈刀，保证端面清洁完整。2、劈刀安装位置准确，高度合适。芯片铝层质量铝层不氧化，无划伤，具有一定厚度加强表面镜检，剔除不合格品。引线强度不够不同的线径，规定不同的工艺条件，压力、功率、时间。1、在N2保护中压焊。2、专职检验员，每隔1h巡检一次。3、引线强度的-R管理图。框架管脚质量1、管脚牢固、平整。2、管脚锡层光亮平整、不氧化。3、高温老化后锡层不变色。1、调整塑封工艺，以达到充分填充。2、加强浸锡前，管脚处理。3、老化烘箱采用N2保护。_X*控制“虚焊”的措施压焊工序对引线拉力进行了严格的控制*塑封气密性的工艺控制相关因素工艺措施检测措施引线框架和塑料粘接表面机械强度1、引线框架的管脚增加两条密封槽，增加此处引线框架表面的粗糙度，使其与塑封料粘结更紧密2、在塑料型号上挑选收缩率低、流动性好的材料，使其之间的机械粘结更加紧密。1、定期检查设备运行状况，确保工艺参数稳定。2、严格原料检验。3、采用热强酸腐蚀比较法，定期检查密封性。4、借助广州五所的先进分析手段，不定期的对产品密封性能进行抽查。5、产品测试前增加老化工序，使存在隐患的产品提前失效，加严测试漏电的参数项，剔除可能存在缺陷的产品。引线框架和塑料热膨胀系数匹配对每种封装形式均需作材料热匹配的对比试验，通过样品测量和批量试用，选择最佳的材料组合。注塑工艺方面的调整1、增大注塑压力和时间，使塑料达到充分填充。2、增加保压时间，使塑料充分固化后出模，防止出模时摩擦大，塑料发生形变而减弱与引线框架之间的粘结强度。*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*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*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*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*3、可靠性高如高低温循环（-50℃～150℃）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*今后发展后封装扩建搬迁项目绿色环保塑封料*谢谢！深爱半导体--封装部结束语*