功率器件封装工艺流程
功率器件封装工艺详解

功率器件定义与分类
功率器件定义:用于控制和转换电能的电子器件 功率器件分类:按照工作电压、电流、频率等参数进行分类 常见功率器件:二极管、晶体管、晶闸管等 功率器件应用:电机控制、电源转换、逆变器等
封装工艺在功率器件中的作用
提高器件稳定性
增强器件散热性能
确保器件电气性能
方便器件安装与使 用
封装工艺对功率器件性能的影响
机械强度不足导致的故障
故障现象:功率器件封装机械强度不足,可能导致器件损坏或性能下降 原因分析:封装材料选择不当、封装工艺不合理、器件结构不合理等 解决方案:优化封装材料选择,改进封装工艺,加强器件结构设计 预防措施:加强封装工艺控制,提高器件机械强度,定期进行性能检测
电气性能不稳定导致的故障
故障现象:功率器件电气性能不稳定,可能导致电路异常、过热、短路等问题 原因分析:器件老化、制造工艺问题、使用环境恶劣等 解决方案:优化器件设计、加强制造工艺控制、改善使用环境等 预防措施:定期检查、维护、更换功率器件,确保设备正常运行
耐温要求:功率器件封装应能够在高温环境下稳定工作,并承受一定的温 度波动和冲击。
可靠性要求:功率器件封装应具有较高的可靠性和稳定性,能够保证长时 间的正常工作。
机械强度要求
封装结构强度:能够承受机械应力和振动 封装材料强度:具有足够的机械强度和耐久性 封装工艺要求:确保封装结构在制造过程中不受损坏 可靠性测试:通过严格测试确保封装结构在各种环境下的稳定性
可靠性不达标导致的故障
器件老化:由于长 时间使用或高温环 境导致器件性能下 降
封装材料问题:封 装材料选择不当或 质量不佳导致器件 性能不稳定
制造工艺问题:制 造工艺不规范或操 作不当导致器件性 能不达标
碳化硅功率模块 塑封工艺

碳化硅功率模块塑封工艺
碳化硅(Silicon Carbide,SiC)功率模块是一种高性能的半导体器件,用于高温、高频和高功率应用。
其塑封工艺是将芯片封装在保护壳体中,以提供机械保护和电气连接。
以下是一般的碳化硅功率模块塑封工艺的步骤:
1. 准备芯片:首先,碳化硅功率模块的芯片需要进行前期准备工作。
这包括清洗芯片表面以去除杂质,并进行必要的测试和筛选。
2. 封装设计:根据芯片的尺寸和布局,设计封装壳体和引线排列。
考虑到碳化硅器件的高温和高功率特性,封装设计需要具备良好的散热性能和电气隔离能力。
3. 封装材料选择:选择合适的封装材料,通常使用高温耐受性、电绝缘性和机械强度较高的材料,如陶瓷或有机塑料。
4. 芯片安装:将准备好的芯片粘贴或焊接到封装壳体的内部。
这可以使用导热黏合剂或焊接技术来实现。
5. 引线连接:连接芯片与封装壳体外部的电气引线。
引线可以通过焊接或焊锡等方法与芯片的电极进行连接。
6. 封装封闭:将封装壳体的顶部密封,以确保芯片的保护和稳定性。
这可以通过焊接、胶粘剂或热塑性材料等方法来实现。
7. 清洗和测试:完成封装后,需要进行清洗和测试,以确保封装质量和器件性能。
这包括清除残留物、检查引线连接和进行电气特性测试等。
需要注意的是,具体的碳化硅功率模块塑封工艺可能因制造商和产品类型而有所不同。
功率器件封装工艺流程

2023-11-07
contents
目录
• 功率器件封装概述 • 前段封装工艺 • 后段封装工艺 • 特殊封装工艺 • 封装工艺材料与设备 • 封装工艺研究与发展趋势
01
功率器件封装概述
封装的作用与重要性
1 2 3
提高功率器件的可靠性
通过封装,可以保护功率器件免受环境因素( 如温度、湿度、尘埃等)的影响,提高其可靠 性。
成品测试
外观检查
对封装完成的功率器件进行外观检查,包括 器件的高度、平整度、引脚是否歪斜等。
电气性能测试
对封装完成的功率器件进行电学性能测试,包括导 通电阻、耐压、电流等参数的测试。
环境适应性测试
对封装完成的功率器件进行环境适应性测试 ,包括高温高湿、振动、盐雾等恶劣环境的 测试。
04
特殊封装工艺
实现标准化和批量生产
通过封装,可以将不同规格和类型的功率器件 进行标准化,从而实现批量生产,提高生产效 率。
提高功率器件的性能
通过先进的封装技术,可以改善功率器件的性 能,例如降低内阻、提高散热性能等。
封装工艺的基本流程
引线键合
将芯片上的电极与引线连接起来, 通常采用超声波键合或热压键合等 方法。
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THANKS
封装设备
切割设备பைடு நூலகம்
用于将功率器件从原始芯片中分离出来, 并进行初步的切割和形状加工。
清洗设备
用于清洗封装过程中的各种材料和器件, 保证其清洁度和质量。
焊接设备
用于将金属引脚或其他连接件焊接到功率 器件上,保证其可靠性和稳定性。
检测设备
用于检测封装后的功率器件性能和质量, 包括电气性能测试、外观检测等。
功率器件封装工艺流程

功率器件封装工艺流程摘要功率器件封装工艺是将功率器件芯片封装在外部保护层中,以保护器件免受环境因素影响。
本文将介绍功率器件封装工艺的流程及相关技术细节。
引言功率器件是电子设备中重要组成部分,其封装过程对器件的性能和稳定性起着重要作用。
功率器件封装工艺包括多个环节,从芯片封装到外部保护层的封装,每个环节都需要精确控制。
工艺流程1. 良品检查在封装工艺开始之前,需要对功率器件芯片进行检查,确保其质量符合要求。
2. 芯片封装首先,芯片被放置在封装座上,然后通过焊接或其他固定方式固定在座上。
接着,通过导线连接芯片的引脚,并在其周围加入封装材料。
3. 铸包封装材料会通过铸包的方式将芯片包裹在内,确保芯片受到良好的保护。
4. 温度固化将封装好的器件放置在固化烤箱中,通过加热使封装材料固化,并确保其与芯片牢固结合。
5. 修边封装完成后,需要对器件进行修边,消除封装过程中可能产生的不平整或刺边,保证器件外观整洁。
6. 老化测试封装完成的功率器件需要进行老化测试,模拟长期使用情况,检测器件稳定性和性能表现。
7. 包装最后,封装好的功率器件被放置在专门的包装盒中,可以是塑料盒或泡沫盒,以保护器件在运输和存储过程中不受损坏。
技术细节•焊接技术:通常采用金属焊接技术将导线连接到芯片引脚上。
•封装材料:常见的封装材料包括环氧树脂、有机硅胶等,具有良好的绝缘和导热性能。
•铸包方法:铸包可以采用注塑成型或模塑成型,确保封装材料均匀包裹芯片。
•固化温度:固化温度根据封装材料的特性而定,需要根据具体要求进行调整。
•老化测试条件:老化测试一般在高温高湿的环境下进行,以模拟器件长时间使用的情况。
结论功率器件封装工艺流程是保证功率器件性能和稳定性的重要环节,通过严格控制每个步骤,可以确保封装的功率器件具有良好的品质和可靠性。
同时,随着科技的发展,封装技术也在不断创新和改进,以满足不断变化的市场需求。
致谢本文参考了相关文献和资料,特此感谢。
功率模块封装流程

功率模块封装流程功率模块是电子行业中的核心组件,它们的封装质量决定了整个系统的性能和可靠性。
下面将介绍功率模块封装的基本流程。
一、电路设计在开始封装流程之前,需要先进行电路设计。
设计师需要确定需要使用的元器件、PCB布局等,并制定具体的电路方案和原理图。
必须充分考虑模块性能、功率和电源,以根据特定的需求选择合适的元器件。
二、PCB设计在电路设计确认后,需要进行PCB设计。
PCB设计师根据电路设计方案和原理图,创建电路板的布局和电路连接。
PCB布线要满足低损耗或低噪声设计要求,确保元器件之间的电气连接稳定可靠。
三、元器件选择电路布局和PCB布线完成后,需要选择元器件用于制造功率模块。
这些元器件将根据功率模块的特定性能要求选择。
元器件的选择由具有经验丰富的电子工程师来完成。
元器件的选择对功率模块的可靠性和工作温度有重要影响。
常常选择重复跟踪,确保元器件在其规定工作范围内运行,以最大程度地提高性能和可靠性。
四、进行制造机械制造过程是指根据预设计作生产所需地机器和设备的制造工作。
它可以包括CNC加工,印刷电路板组装制造,焊接元件,清洗和防腐处理等。
五、测试当封装过程完全完成之后,我们需要进行功率模块系统测试。
测试人员需要检查功率模块的性能、温度和稳定性。
如果有任何问题,他们可以快速检测,并及时解决。
测试还可以让我们了解到整个功率模块系统的工作情况,根据这些信息进行必要的改进。
六、封装最后,就是对功率模块进行封装处理。
封装就是将已经都好的电路板放在一个封装容器中,并且在容器中加入化学药剂或气体冷却方式使其可靠地工作。
封装过程是一个需要精细技术和注意细节的工作。
技术工人必须非常仔细地进行操作,确保每个零件都安装到正确的位置上。
这个过程中还需要进行壳体贴标签,以便识别模块编号和其他信息。
以上就是功率模块封装的基本流程。
封装的过程对整个功率模块工作的稳定性和可靠性具有重大影响,必须经过多次封装测试,验证它们能够良好工作。
功率器件与工艺流程

功率器件与工艺流程
功率器件的制造工艺流程包括多个步骤,具体如下:
1. 衬底制备:通过区熔(CZ)法和直拉(FZ)法得到单晶硅,并通过切割抛光后获得器件衬底(晶圆)。
2. 外延、薄膜沉积:根据器件结构进行外延、薄膜沉积等多道工艺获得裸芯片晶圆。
3. 注入掺杂:在碳化硅中难以扩散的杂质原子,在高温下通过离子注入的方式实现。
掺杂注入深度通常为μm~3μm,高能量的离子注入会破坏碳化硅材料本身的晶格结构,需要采用高温退火修复离子注入带来的晶格损伤,同时控制退火对表面粗糙度的影响。
4. 栅结构成型:开发特定的栅氧及氧化后退火工艺,以特殊原子(例如氮原子)补偿SiC/SiO2界面处的悬挂键,满足高质量SiC/SiO2界面以及器件高迁移的性能需求。
5. 形貌刻蚀:碳化硅材料在化学溶剂中呈现惰性,精确的形貌控制只有通过干法刻蚀方法实现。
掩膜材料、掩膜蚀刻的选择、混合气体、侧壁的控制、蚀刻速率、侧壁粗糙度等都需要根据碳化硅材料特性开发。
6. 金属化:器件的源电极需要金属与碳化硅形成良好的低电阻欧姆接触。
这不仅需要调控金属淀积工艺,控制金属-半导体接触的界面状态,还需采用高温退火的方式降低肖特基势垒高度,实现金属-碳化硅欧姆接触。
7. 封装:将裸露的芯片封装进一个外壳里并填充绝缘材料,再把芯片电极引到外部制成完整的功率器件产品。
外壳中有一颗芯片的为单管产品,有多颗芯片电气互连并包含散热通道、连接接口和绝缘保护等单元的为模块产品,其封装方式根据应用工况不同而有所区别。
8. 应用:将封装好的单管或模块等器件产品应用到逆变器等电源系统中。
以上信息仅供参考,建议咨询专业人士获取具体信息。
功率器件封装工艺流程ppt

微型化封装
采用微电子制造技术,实现功率器 件的小型化和微型化。
绿色封装
采用环保材料和工艺,降低封装过 程对环境的影响,实现绿色生产。
高温超导技术应用
利用高温超导材料制作功率器件, 提高器件的效率和性能。
02
封装工艺流程
芯片准备
环境适应性检测
01
02
03
检测目的
评估封装后的功率器件在 不同环境条件下的性能表 现,确保其具有较高的可 靠性和稳定性。
检测内容
包括温度循环测试、湿度 测试、机械应力测试等。
检测方法
在环境试验箱内进行模拟 测试。
05
封装工艺问题及解决方案
引脚焊接不良
原因
引脚材料不纯或焊接温度不当,导致引脚与焊板焊接不牢固 。
引脚焊接
01
02
03
引脚准备
将引脚焊接在芯片上,并 调整引脚间距和高度。
焊接准备
清洁引脚和基板上的焊接 点,并涂上焊膏。
焊接操作
将引脚与基板上的焊接点 对齐,并使用焊接设备进 行焊接。
塑封固化
塑封材料准备
选择合适的塑封材料,并 进行称量和混合。
塑封操作
将塑封材料均匀涂抹在基 板上,并将芯片和引脚完 全覆盖。
环氧树脂具有优良的绝缘性能和加工性能,常用于高电压、高温、高频率的功率器件封装。硅酮树脂 具有优良的耐腐蚀性能和阻燃性能,常用于高电压、高温、高频率的功率器件封装。聚氨酯具有优良 的耐腐蚀性能和阻燃性能,常用于中低档功率器件封装。
04
封装质量检测与控制
外观检测
检测目的
确保封装后的功率器件外观符 合设计要求,无缺陷、无不良
某公司功率器件封装工艺流程培训

某公司功率器件封装工艺流程培训第一部分:背景介绍1.1 公司简介某公司是一家专注于功率器件封装的高科技企业,致力于提供高质量、高性能的功率器件解决方案。
公司通过不断创新和技术研发,已经成为业界的领导者之一。
为了保证产品的质量和稳定性,公司注重对封装工艺流程的培训和管理。
1.2 封装工艺的重要性功率器件的封装工艺对于产品的性能、可靠性和稳定性有着重要的影响。
恰如其名,封装工艺是将芯片或器件封装到外壳中的过程。
封装不仅仅是将芯片放入外壳中,还包括了多种关键步骤,如金属线的连接、外壳的封合等。
良好的封装工艺可以提高器件的散热性能、电气特性和机械强度,保证器件在各种环境下的稳定工作。
第二部分:封装工艺流程概述2.1 预处理预处理是封装工艺的首要步骤。
其主要目的是将芯片或器件的表面清洁干净,以便后续的粘接和封装操作。
预处理的具体步骤包括:•清洗:使用清洁剂将芯片或器件浸泡并清洗干净,去除表面的油污和杂质。
•干燥:将清洗后的芯片或器件放置在烘箱中进行干燥,以确保没有水分残留。
2.2 粘接粘接是将芯片或器件固定在封装基板上的步骤。
粘接的质量和可靠性直接影响到芯片与基板的接触性和导热性。
粘接的具体步骤包括:•预处理:对封装基板进行预处理,使其表面平整,去除氧化层和杂质。
•敷胶:将粘合剂均匀地涂覆在封装基板上。
•定位:将芯片或器件精确定位到粘合剂上。
•固化:将整个组装放入烘箱中,使粘合剂固化。
2.3 金线键合金线键合是连接芯片与封装基座的关键步骤。
键合过程需要使用特殊的导线将芯片的金属引脚与基座上的焊盘连接起来。
金线键合的具体步骤包括:•准备:准备好金线、焊盘和键合机。
•焊盘涂覆:在封装基座上涂覆一层焊盘。
•撒线:使用键合机将金线剪断并用焊盘连接起来。
•焊接:使用键合机对金线进行加热,使其与焊盘焊接在一起。
2.4 封装封装是将芯片和键合线固定在外壳内的最终步骤。
封装的目的是保护芯片和键合线,提高散热性能和机械强度。
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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。
至诚至爱,共创未来
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功率器件后封装工艺流程
电镀 切筋 老化
成品管 不合格品 测试分选 合格 不合格 QC 抽检 合格 成品包装 不合格 QA 检验 合格 入成品库 不合格 抽检 合格 客户使用 返工 粉碎
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
SI MJE13003
SI MJE13003
连筋
切筋示意图
至诚至爱,共创未来
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功率器件后封装工艺流程 ——切筋 ——切筋
切筋员工在 操作
至诚至爱,共创未来
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功率器件后封装工艺流程功率器件后封装工艺流程-老化
金丝 或铝丝
至诚至爱,共创未来
压焊示意图
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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
至诚至爱,共创未来
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功率器件后封装工艺流程 ——压焊车间 ——压焊车间
引线框架 粘接强度
至诚至爱,共创未来
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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。
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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 。
至诚至爱,共创未来
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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 原因 技术要求 工艺保证 每片先试粘一条,试推力, 符合工艺规范才下投。 与芯片、框架两者之间的浸 润性良好,溶化后无颗粒状。 焊料点上熔化后,焊料与之 的浸润好。 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 芯片背面金 金属层平整清洁无氧化, 属层质量 且有一定厚度。 焊料 表面清洁光亮,无氧化及 斑点、粘污等不良现象。 表面平整、清洁、光亮无 氧化,无斑点。 1、推力:mm2>1kg 2、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。
塑封机
至诚至爱,共创未来
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功率器件后封装工艺流程 ——塑封车间
塑封生产车间的景象
至诚至爱,共创未来
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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
打印
SI MJE13003
在管体打上标记
激光打印机
至诚至爱,共创未来
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功率器件后封装工艺流程功率器件后封装工艺流程-电镀切筋
测试
检验
包装
测试流程
返工
返工
至诚至爱,共创未来
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功率器件后封装工艺流程 ——测试设备
分选机 KT9614与DTS-1000
至诚至爱,共创未来
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功率器件后封装工艺流程 ——包装 ——包装
新型的包装方式—编带 整洁的包 装车间 我公司今年新引 进的编带机
至诚至爱,共创未来
1、自动粘片机,芯片和引线框架的粘结牢固, 一致性好。 2 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。
至诚至爱,共创未来
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功率器件后封装工艺流程——粘片车间 功率器件后封装工艺流程——粘片车间
功率器件的重要参数-热阻 功率器件的重要参数-
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。
RT2 RT3 芯片 背面金、银层 RT1 焊料层 铜底座 (框架)
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Inspection Testing 包装 Packing 入库
segregating Heat aging
Ware house
至诚至爱,共创未来
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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。
粘片员工在认真操作
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功率器件后封装工艺流程——粘片车间 功率器件后封装工艺流程——粘片车间
全新的TO-220粘片机
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9
功率器件后封装工艺流程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
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塑封气密性的工艺控制
相关因素 工艺措施 检测措施 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。 引线框架和 对每种封装形式均需作材料热匹配的 4、借助广州五所的先 塑料热膨胀 对比试验,通过样品测量和批量试用, 进分析手段,不定期的 系数匹配 选择最佳的材料组合。 对产品密封性能进行抽 1、增大注塑压力和时间,使塑料达到 查。 5、产品测试前增加老 充分填充。 化工序,使存在隐患的 注塑工艺方 2、增加保压时间,使塑料充分固化后 产品提前失效,加严测 出模,防止出模时摩擦大,塑料发生 面的调整 试漏电的参数项,剔除 形变而减弱与引线框架之间的粘结强 可能存在缺陷的产品。 度。 1、引线框架的管脚增加两条密封槽, 引线框架和 增加此处引线框架表面的粗糙度,使 塑料粘接表 其与塑封料粘结更紧密 面机械强度 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。
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控制“虚焊” 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 1、严格执行公司的原材料进料检验制度。 2、不定期上供应商生产线考察质量体系进 行情况。 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。 加强表面镜检,剔除不合格品。 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 X -R管理图。 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。 引线材料 抗拉强度、延伸性良好,硬度适 中。 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。
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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 。
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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
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功率器件的重要参数-热阻 功率器件的重要参数-
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
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功率器件封装工艺流程
至诚至爱,共创未来
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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
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功率器件后封装工艺流程
划片 Die saw 检验 粘片 Die bonding 测试 压焊 wire bonding 切筋 塑封 molding 老化 打印 marking 管脚上锡 plating
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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-
日本DISKO划片机
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功率器件后封装工艺流程 ——粘片 ——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
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我公司粘片的特点
全新的KS TO-92压焊机 压焊车间
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功率器件后封装工艺流程功率器件后封装工艺流程-塑封