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
功率器件封装工艺流程ppt
目的
将功率器件按照电路连接需求装配到预定位置，实现电路功能。
主要步骤
定位：确定器件在封装板上的位置，确保器件与电路板连接的准确性；- 插入引脚：将器件引脚插入到封装板上的引脚孔中；- 固定：采用焊接、压接等方式固定器件在封装板上。
装配
检测
检测封装后的功率器件是否符合技术要求，保证产品的质量和可靠性。
目的
电性能检测：检测封装后的功率器件的电气性能指标是否符合设计要求；- 外观检测：检查封装后的器件表面及引脚是否完好无损，是否符合外观标准；- 环境适应性检测：模拟器件在实际使用中可能遇到的环境条件，检测其稳定性和可靠性。
主要步骤
封装工艺材料
03
03
介质损耗因数
绝缘材料在交流电压作用下消耗的能量与总能量之比，反映材料的介质损失。
封装工艺与功率器件性能
背景介绍
1
封装工艺重要性
2
3
良好的封装工艺能够保护功率器件免受环境影响，提高器件性能和稳定性。
提高器件性能
功率器件在工作过程中会产生大量热量，良好的封装工艺能够增强器件的散热能力，保证器件的正常运行。
增强散热能力
封装工艺对功率器件的电路设计具有重要影响，良好的封装设计方案能够优化电路布局和性能。
环境友好型封装技术
IPC及其他国际质量标准在封装行业的应用情况
06
IPC标准的制定
IPC标准是电子封装行业的基础标准之一，包括封装设计、制造、组装和测试等方面的标准，对提高封装质量和可靠性具有重要意义。
IPC在封装行业的应用情况
IPC标准的推广
IPC标准在电子封装行业得到了广泛的应用和推广，特别是在微电子、半导体等领域，已经成为封装企业必须遵守的基础标准之一。
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。
感谢您的观看
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。
功率器件封装工艺流程
不够
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 X -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。
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
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功率器件的重要参数－热阻
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。
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
4
功率器件后封装工艺流程－划片车间
日本DISKO划片机
5
功率器件后封装工艺流程 ——粘片
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。
gan功率工艺流程 -回复
gan功率工艺流程-回复GAN功率工艺流程GaN（氮化镓）材料是一种兼具高电子迁移率和较宽能隙的半导体材料，因此在功率电子领域具有巨大的应用潜力。
GaN功率器件的制造过程需要经历多个步骤，包括半导体材料生长、晶圆制备、器件加工和封装测试等。
本文将详细介绍GAN功率工艺流程的每个步骤。
首先，GaN功率器件的制造需要从纯度高的氮化镓单晶开始。
氮化镓单晶的生长可以通过金属有机气相沉积（MOCVD）或分子束外延（MBE）等方法进行。
这些方法都是通过控制材料的化学反应以及温度和气氛等条件来实现。
在生长完氮化镓的单晶后，需要将单晶切割成小片，也称为晶片或晶圆。
晶圆制备的过程包括晶圆切割、扩散和去离子淀积等步骤。
在晶圆切割中，将大尺寸的氮化镓单晶切割成薄片，并通过化学机械抛光（CMP）等方法对其进行平整化和光洁度提高。
然后，通过离子注入或化学气相沉积等方法将所需的掺杂物（如镓或硅等）引入晶片。
最后，通过去离子淀积等方法去除晶圆上的杂质。
接下来是器件加工步骤。
首先是图案化，即在晶圆表面涂覆光刻胶，并利用光掩膜技术将光刻胶进行曝光，形成需要的图案。
然后，使用湿法或干法等方法将未被曝光的光刻胶去除，同时也去除暴露在光刻胶上的不需要的杂质。
随后是沉积金属。
通过物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）方法在晶圆表面沉积金属层，形成电极和引线等结构。
金属沉积后，需要进行电镀，即在金属层上涂覆一层保护性的金属或合金。
接下来是蚀刻步骤，通过浸泡在化学溶液中或利用物理蚀刻方法，将不需要的金属层或氮化镓材料进行蚀刻，形成所需的结构。
蚀刻技术是制造复杂器件结构的关键步骤之一。
在完成器件加工后，需要进行封装和测试。
封装步骤包括将器件封装在合适的封装材料（如瓷片或金属封装）中，并连接电极与外界电路。
测试步骤包括对器件的电性能进行测试，如电流-电压特性、功率损耗和温度特性等。
测试结果可以用于评估器件的性能和可靠性。
总之，GAN功率工艺流程是一个复杂而精密的过程，包括氮化镓单晶生长、晶圆制备、器件加工和封装测试等多个步骤。
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
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功率器件后封装工艺流程-塑封
划片
粘片
压焊
塑封
打印
塑封：压机注 塑，将已装片的 管子进行包封
塑封体 框架管脚
至诚至爱，共创未来塑封示意图SI SEMI.
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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。
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
连筋
切筋示意图
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
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功率器件后封装工艺流程 ——切筋
切筋员工在 操作
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
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功率器件后封装工艺流程-老化
塑封
打印
电镀
切筋
老化
测试
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
SI SEMI.
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
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
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 。
至诚至爱，共创未来
塑封机
SI SEMI.
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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
SI SEMI.
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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
在管体打上标记
激光打印机
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
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功率器件后封装工艺流程-电镀切筋源自塑封打印电镀
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
4
功率器件后封装工艺流程－划片车间
日本DISKO划片机
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
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
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
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。
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
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功率器件后封装工艺流程
电镀
切筋
老化
测试
检验
成品管
测试分选 合格
QC 抽检 合格
成品包装
不合格品 不合格
粉碎 返工
测试流程
QA 检验 合格
入成品库
不合格
返工
抽检 合格
不合格
客户使用
返工
至诚至爱，共创未来 SI SEMI.
包装
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功率器件后封装工艺流程 ——测试设备
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
SI SEMI.
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
至诚至爱，共创未来
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8
功率器件后封装工艺流程——粘片车间
全新的TO-220粘片机
至诚至爱，共创未来
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9
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 或铝丝
金丝－金丝球焊 铝丝－超声波焊
压焊示意图
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切筋
molding 老化
Inspection Testing segregating Heat
包装
入库
aging
Packing Ware house
打印 marking
管脚上锡 plating
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3
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。
至诚至爱，共创未来
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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。
RT1
3、 RT3与封装形式及 RT2 是否加散热片有关。 RT3
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
至诚至爱，共创未来
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11
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
至诚至爱，共创未来
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至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
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、Iebo、Bveb、Icbo、Bvceo、Vfbe、Vfbc、 Vfec、Bton、Bvces、Bvcer、Icer、Icex、Icbr、 Icbs、BVcbo、Iceo等参数
分选机 KT9614与DTS-1000
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
21
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
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
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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
功率器件封装工艺流程
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
21
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
至诚至爱，共创未来
SI SEMI.
2
功率器件后封装工艺流程
划片
粘片
压焊
塑封
Die saw 检验
Die bonding
测试
wire bonding
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 。
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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