粘合促进剂将防止功率半导体包装中的分层吗?狗万滚球官网
功率半导体包狗万滚球官网装适用于高温、高压环境。随着电动汽车(ev)和混合动力汽车(HEV)在汽车市场的增加,对动力包的需求不断增长。用于汽车应用的包装必须通过广泛的安全测试,因此,包装的可靠性是必不可少的。随着越来越多的功率半导体封装狗万滚球官网应用于汽车领域,零分层封装变得越来越重要。
无分层半导体功率封装的挑战狗万滚球官网
狗万滚球官网半导体封装由几种不同的材料组成。每种材料都有不同的特性,比如它的热膨胀系数(CTE)。有了这些不同的性能,通过极限测试并实现真正的“零分层”对半导体制造商来说是一项具有挑战性的任务。狗万滚球官网
典型的电源包结构有四个主要接口。的D2PAK(TO-263作为JEDEC标准)封装提供了这些接口的一个例子(图1和图2)。D2PAK是为低通阻和高速开关mosfet设计的,适用于大功率应用。适用于电机驱动器、电源电路和DC-DC变换器。
数字。1:D2PAK的包装大纲图。
数字。2:D2PAK的横截面。
D2Pak的标准材料是裸铜(Cu)引线框架(LF),焊料(管芯),铝(Al)线(互连)和用于包封的环氧树脂(EMC)。模具的材料可以是硅(Si),碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)。不同类型的材料需要相互粘附的粘附性,以承受严重的环境可靠性测试,并通过汽车组分的安全标准。
在EMC和铜LF、EMC和铅(Pb)焊料、EMC和铝模垫和/或EMC和镍(Ni)铅垫之间可能发生分层(图3)。
最弱的附着力点是在EMC和焊料之间。发展目标是在T=0(耐湿气测试(MRT)后)*¹和温度循环(TC)*²2000x时实现零分层。
*¹MRT: JEDEC Lv. 1(245°C回流x 3)
*²TC条件:-55°C至150°C
图3:可能分层的表面。
附着力促进剂的效果
附着力促进剂(AP)的材料选择是非常重要的,因为它必须与模具树脂,铜,铝,镍和铅焊料兼容。选择了几种聚酰亚胺基和环氧基材料进行评价。首先,通过杯剪试验测试黏附强度(图4)。
图4:用布丁杯剪切试验粘合强度测量。
在室温(RT)和150℃下,所有AP材料的粘附强度都比非AP涂层表面增加(图5)。
图5:粘附强度比较。
在初始测试之后,使用D2PAK作为测试载体,在一个包装上测试粘附促进剂。AP在焊丝粘接后用喷射喷涂器涂覆,以覆盖粘接区域(图6)。同时,使用不同类型的EMCs进行比较。
图6:从模具附着到切边和成形(TF)的工艺流程包括附着力促进剂涂层。
以非AP包覆材料为参考,采用三种不同EMCs的AP材料进行了实验设计。扫描声波断层扫描(SAT)检查在初始阶段进行,MRT (MSL 1), TC 500x TC 1000s, TC 1500x和TC 2000x。使用AP2涂层的包在TC 2000x中存活下来,并实现了完美的零分层(图7和图8)。
图7:AP涂层包装DOE的温度循环试验结果。
图8:测试样品的SAT检查。
到目前为止的结果是有希望提高封装的可靠性水平,通过添加附着力促进剂在装配过程中实现零分层。值得一提的是,AP涂层的实施具有成本效益,因为它可以通过已经在大多数装配现场使用的点胶工具进行应用。
结论
其中一种AP材料在TC 2000x下在所有界面上实现了完美的零分层。我们确定了材料的关键性能,以作为一个良好的附着力促进剂。下一个开发目标是将AP扩展到其他包和另一种结构,例如带有Cu夹结构的电源包。
작성자정보
Sophie Olson是SR. Manager,Wirebond和Amkor Technology的电力包装开发。狗万注册地址她于2004年加入了Amkor,目前负责电力包装和半导体包装材料的开发。狗万滚球官网在加入研发团队之前,她在Amkor Japan度过了两年的时间,以帮助加快Amkor子公司的整合。她以前持有业务运营,销售和客户服务角色。她拥有亚利桑那州立大学的材料科学和工程学士学位,以及来自FSU的政治学硕士学位。