Удаление оксидных пленок при вибрационной пайке

Полуавтоматические установки монтажа кристаллов компании Dr. TRESKY AG

•Современная линейка оборудования Dr. TRESKY насчитывает четыре базовые модели. Три из них построены на платформе T-3000 и предназначены для выполнения различных операций монтажа кристаллов и компонентов с высокой степенью точности (до ±5 мкм). Четвертая модель, T-Chipex 1, - для демонтажа кристаллов, установленных на клей.

•Время полного цикла установки компонента составляет 3-4 секунды.

•Решение любых задач по установке кристаллов - клеевой монтаж, пайка, ультразвуковой и эвтектический монтаж, установка "Flip Chip", сборка оптоэлектронных и многокомпонентных модулей, поверхностный монтаж и др.

•Гибкость и уникальные возможности по модернизации оборудования непосредственно на предприятии клиента •

•Автоматизированное нанесение клеев, припойных паст, адгезивов и флюса •

•Система видеосовмещения, передовая конструкция выталкивателя кристаллов, работа под управлением ОС Windows

Автомат

присоединения кристаллов Die Bonder 2009 SSI

•Для монтажа кристаллов размером 1–11 мм в приборах в корпусах SOT, SOD, SO, PSSO, PSOP, DPAK, TO, PQFN, Power LED и др. компанией Esec (Швейцария) разработан автомат Die Bonder 2009 SSI , имеющий автоматические загрузчики пластин и рамок приборов, дозатор припоя, 8-ми зонный контролируемый нагреватель, высокоразрешающую видеосистему. Время цикла монтажа составляет 0,6 с, точность присоединения ± 80 мкм/ ±0,8°, коэффициент воспроизводимости монтажа Ср>1,33. Технология присоединения кристаллов на легкоплавкий припой патентована, а стоимость такого оборудования более 250 000 долларов США.

Зависимость толщины припоя под кристаллом от дозы припоя (Nимп) при различной амплитуде колебаний:

1 – 250 мкм, 2 – 500 мкм, 3 - 750 мкм

Оптимизация параметров монтажа кристаллов

Зависимости количества отказов и толщины припоя

всоединении от амплитуды вибраций:

•1 – толщина припоя, 2 – количество отказов после термоударов

IGBT транзистор

•В современных условиях наиболее качественное преобразование электроэнергии при максимальной компактности и надежности устройств обеспечивается электронными модулями на базе управляемых силовых полупроводниковых приборов с изолированным затвором (IGBT — Insulated Gate Bipolar Transistor).

•Повышенный интерес к IGBT объясняется чрезвычайно малой мощностью управления и высоким быстродействием, что позволяет создавать на их основе компактные силовые устройства с частотой переключения до нескольких десятков килогерц.

•Развитие IGBT идет по пути повышения диапазона предельных коммутируемых токов и напряжений (единицы кА, 5-7 кВ); быстродействия; стойкости к перегрузкам ; снижения прямого падения напряжения; создания "интеллектуальных" IGBT (с встроенными функциями диагностики и защиты); повышения частоты и снижение потерь быстро восстанавливающихся обратных диодов.

Структура IGBT

•IGBT являются продуктом развития технологии силовых транзисторов со структурой металл–оксид–полупроводник, управляемых электрическим полем (MOSFET) и сочетают в себе два транзистора в одной полупроводниковой структуре: биполярный (образующий силовой канал) и полевой (образующий канал управления). Таким образом, IGBT имеет три внешних вывода: эмиттер, коллектор, затвор. Соединения эмиттера и стока (D), базы и истока (S) являются внутренними. Сочетание двух приборов в одной структуре объединило достоинства полевых и

биполярных транзисторов: высокое входное сопротивление с высокой

IGBT в корпусе ТО-254

1 –внешние вывода; 2- проволочные перемычки; 3 -кристалл; 4 –термокомпенсатор; 5 –основание корпуса

Кристаллы мощного IGBT транзистора, поступающие на сборку имеют два вида металлизации – Ti-NiV-Ag и V-Au на непланарной стороне по следующему маршруту: шлифовка, отмывка, обработка в 1 растворе HF, напыление металлизации, измерение электропараметров, контроль внешнего вида. Магнетронное напыление металлизации Ti-

Ni-Ag осуществлялось на установке ”Магна 2М” с толщиной слоев: Ti – 0,1 0,05 мкм; Ni

Схема процесса разделения пластин на кристаллы

•Разделение пластин на кристаллы выполнялось на автомате ЭМ-2005 методом сквозной дисковой резки. Режим – встречно-попутный со скоростью подачи 50 мм/с. Алмазный диск ДАР-4В-3 с шириной режущего лезвия 30 мкм. В качестве адгезионного носителя использовалась лента-спутник марки ЛС с клеящим слоем толщиной 20 мкм. После резки автоматически выполнялась отмывка пластин с последующим контролем по внешнему виду. Затем годные кристаллы снимались с адгезионного носителя и размещались ориентировано в специальной кассете.

Монтаж кристаллов IGBT

•Монтаж кристаллов в корпус выполняют двумя способами: пассивным и активным. При пассивном - пайка кристаллов проходила в конвейерной водородной печи ЖК-4007 с использованием кассетной технологии сборки. В процессе пайки на кристалл действовали только силы смачивания расплава и он находился в состоянии пассивного равновесия под действием сил поверхностного натяжения расплава припоя.

•Для пайки кристаллов в печи с применением кассетной технологии использовались два типа припоев ПОС-10 и ПСрОСу-8 с толщиной прокладок: 30, 50 и 100 мкм. В кассету специальной конструкции укладывается корпус; трафарет с окнами для укладки в них кристаллов; кристалл сверху поджимается специальными грузиками. Собранная в таком виде кассета с кристаллами устанавливается на конвейер печи.

•В активном способе пайка кристаллов выполнялась на автомате типа ЭМ-4085-03 заданием специальной траектории движения кристалла при определенных значениях амплитуды колебаний и количества периодов колебаний по осям Х и У.