功率器件封装工艺详解(公司最新).ppt
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功率器件封装工艺详解(公司最新).ppt
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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,2,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,Diebonding,Diesaw,wirebonding,molding,marking,Heataging,plating,segregating,Testing,Inspection,Packing,Warehouse,3,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,划片刀的厚度25um,芯片损耗小。
4,日本DISKO划片机,功率器件后封装工艺流程划片车间,5,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,6,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。
7,功率器件后封装工艺流程粘片车间,粘片员工在认真操作,8,功率器件后封装工艺流程粘片车间,全新的TO-220粘片机,9,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,10,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,11,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,12,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,13,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,14,功率器件后封装工艺流程塑封车间,塑封生产车间的景象,15,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,16,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,17,功率器件后封装工艺流程切筋,切筋员工在操作,18,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,19,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,20,功率器件后封装工艺流程测试设备,KT9614与DTS-1000,分选机,21,功率器件后封装工艺流程包装,整洁的包装车间,22,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,23,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,24,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,25,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。
26,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+RT3,27,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。
28,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。
29,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,30,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:
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。
31,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。
32,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,33,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。
34,我公司产品的热阻特点,通过测量Vbe,再经过公式RthVbe/KP我公司典型产品值:
35,控制“虚焊”造成虚焊的因素与对策措施,_,X,36,控制“虚焊”的措施,压焊工序对引线拉力进行了严格的控制,37,塑封气密性的工艺控制,38,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,39,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,40,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,41,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,42,3、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,43,今后发展,后封装扩建搬迁项目绿色环保塑封料,44,谢谢!
深爱半导体-封装部,结束语,45,
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