TO252 (DPAK) Verpackungslinienlösung für Leistungshalbleiter

HYRNUS bietet TO252 (DPAK) Gehäuseanlagen und Produktionslinienlösungen für MOSFETs, Schottky-Dioden, Gleichrichter, TVS-Bauelemente und andere Leistungshalbleiterprodukte an.

Abhängig von der Chipgröße, dem Leadframe-Design, dem Chipbefestigungsmaterial, dem Drahtbondverfahren, der Gehäusestruktur, den Anforderungen an die elektrische Prüfung und dem angestrebten Durchsatz können wir Einzelmaschinen, halbautomatische oder vollautomatische Verpackungs- und Testlinien konfigurieren. Der Prozessumfang umfasst das Schleifen der Waferrückseite, das Vereinzeln der Wafer, die Chipbefestigung, das Drahtbonden, das Formen, das Nachhärten nach dem Formen, das Trimmen und Formen, das Markieren, die Endprüfung, das Sortieren und Verpacken.

Das TO252-Gehäuse, auch bekannt als DPAK, ist ein oberflächenmontierbares Gehäuse, das häufig für Leistungshalbleiterbauelemente verwendet wird. Sein kompaktes Gehäuse ist mit der SMT-Bestückung kompatibel, während die freiliegenden Metalllaschen und der Anschlussrahmen eine effiziente Wärmeleitung vom Halbleiterchip zur Leiterplatte gewährleisten.

Im Vergleich zu größeren bedrahteten Leistungsgehäusen eignet sich TO252 besser für die automatisierte Montage und ein platzsparendes Leiterplattendesign. Es wird häufig für Anwendungen mit hohem Volumen in der Unterhaltungselektronik, Automobilelektronik, industriellen Stromversorgungen und neuen Energiesystemen eingesetzt.

Wichtigste Vorteile des TO252-Pakets

Besonderheit	Produktion und Produktnutzen
SMT-Kompatibilität	Unterstützt die automatisierte Platzierung und Reflow-Montage.
Kompakte Größe	Reduziert den Platzbedarf auf der Leiterplatte und ermöglicht eine höhere Bauteildichte.
Gute Wärmeleistung	Bietet einen effektiven Wärmeableitungsweg durch den Leadframe und die Montagefläche.
Kosteneffizienz	Geeignet für die Massenproduktion mit einer vergleichsweise wirtschaftlichen Gehäusestruktur.
Hohes Automatisierungspotenzial	Kann durch kontinuierliche Chipmontage, Drahtbonden, Spritzgießen, Umformen und Testvorgänge verarbeitet werden.
Anwendungszuverlässigkeit	Kann für Anwendungen im Konsumgüter-, Industrie- und Automobilbereich entwickelt werden.

Typische Anwendungen

Anwendungsgebiet	Typische Produkte
Unterhaltungselektronik	PD-Schnellladegeräte, Adapter und Smart-Home-Stromversorgungsmodule
Energiemanagement	Schaltnetzteile, DC/DC-Wandler und LED-Treiber
Automobilelektronik	Batteriemanagementsysteme, Steuergeräte, Motorantriebe und Bordstrommodule
Industrielle Steuerung	Industrielle Stromversorgungen, Steuermodule und Antriebssysteme
Neue Energie	Energiespeichersysteme und Hilfsstromversorgungen für Photovoltaik-Wechselrichter
Elektrische Geräte	USV-Systeme und andere Stromumwandlungsgeräte

Hauptkomponenten eines TO252-Geräts

1. Leadframe

Der Leadframe besteht typischerweise aus einer Kupferlegierung. Er dient der elektrischen Anbindung, der Wärmeableitung und der mechanischen Stabilität. Seine Maßgenauigkeit, Oberflächenbeschaffenheit, Beschichtungsqualität und die Planheit der Chipauflageflächen beeinflussen die Chipmontage, das Drahtbonden, das Spritzgießen und die Qualität der Endformung.

2. Halbleiterchip

Der Halbleiterchip übernimmt Schalt-, Gleichrichtungs- oder Leistungsregelungsfunktionen. Waferdicke, Spleißqualität, Oberflächenbeschaffenheit des Chips und rückseitige Metallisierung können die Chipbefestigungsqualität, den Wärmewiderstand und die Langzeitstabilität beeinflussen.

3. Bonddraht

Bonddraht stellt die elektrische Verbindung zwischen den Chipflächen und dem Leadframe her. Je nach Strombelastbarkeit, Flächendesign, Schleifengeometrie und Zuverlässigkeitsanforderungen kann Aluminiumdraht, dicker Aluminiumdraht, Flachbandkabel oder eine andere Verbindungsmethode gewählt werden.

4. Formmasse

Die Formmasse bietet elektrische Isolation, Feuchtigkeitsbeständigkeit und mechanischen Schutz für den Chip und die internen Verbindungen. Materialauswahl und Formparameter müssen aufeinander abgestimmt werden, um Lufteinschlüsse, Delaminationen, Drahtverwicklungen, Gratbildung und Spannungen im Gehäuse zu vermeiden.

Wichtigste Herausforderungen bei der TO252-Verpackung

1. Qualität der Chipbefestigung und thermische Leistung

TO252-Bauteile erzeugen im Betrieb Wärme. Die Grenzfläche zwischen Halbleiterchip und Anschlussrahmen beeinflusst direkt den Wärmewiderstand, die elektrischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit. Der Fertigungsprozess muss die Chipposition, die Neigung, die Dicke der Klebeverbindung, die Anzahl der Poren, die Klebstoffabdeckung, die Benetzung des Lots und die Haftfestigkeit kontrollieren.

2. Stabile Drahtbondierung

Leistungshalbleiter benötigen eine konstante Stromtragfähigkeit. Beim Drahtbonden müssen Bondposition, -kraft, Ultraschallenergie, Bondzeit, Drahtdurchmesser und Schleifengeometrie präzise gesteuert werden. Instabile Parameter können zu schwachen Verbindungen, Beschädigungen der Kontaktflächen, abgelösten Drähten, anormalen Schleifen oder erhöhtem elektrischem Widerstand führen.

3. Konsistenz beim Formen

Der Formgebungsprozess muss die Chip- und Drahtverbindungen schützen, ohne Drahtverwicklungen, unvollständige Füllung, Lufteinschlüsse, Delaminationen, übermäßigen Grat oder Gehäuserisse zu verursachen. Die Formmaschine, das Werkzeugdesign, die Formmasse, die Transferbedingungen und das Aushärtungsprofil müssen auf die Bauteilstruktur abgestimmt sein.

4. Genauigkeit beim Beschneiden und Formen

Als SMT-Gehäuse erfordert TO252 eine kontrollierte Anschlussgeometrie und Koplanarität. Die Trimm- und Formanlagen müssen die Anschlussabmessungen einhalten und gleichzeitig Grate, Gehäusespannungen, Anschlussverformungen und Gehäuserisse minimieren.

5. Effiziente Endprüfung und Sortierung

Die Serienfertigung erfordert neben präzisen elektrischen Prüfungen auch eine stabile Zuführung, Ausrichtung, Kontaktierung, Behälterlagerung und Datenerfassung. Das Testgerät muss entsprechend Gerätetyp, Testdauer, Behälteranzahl, Temperaturanforderungen und angestrebter Durchsatzleistung ausgewählt werden.

6. Fertigungskostenkontrolle

Die Kosten der Verpackung haben einen direkten Einfluss auf die Wettbewerbsfähigkeit des Geräts. Anlagenauslastung, Linienautomatisierung, Umrüstzeiten, Ausbeute, Verbrauchsmaterialverbrauch, Wartungsaufwand und die Gesamtanlageneffektivität sollten bei der Linienplanung berücksichtigt werden.

Vollständiger TO252-Verpackungsprozess

1. Wareneingangsprüfung der Wafer

Bei der Eingangskontrolle der Wafer werden Wafermodell, Abmessungen, Dicke, visueller Zustand, Wafer-Map, Chip-Layout, Zustand der Rückseite und Prozesslosinformationen vor dem Schleifen und Vereinzeln bestätigt.

Wichtige Prozesskontrollen

Wafer-Identifizierung und Rückverfolgbarkeit
Anfangsdicke des Wafers und Verformung
Karten- und Straßenlayout
Oberflächen- und Kantenzustand
Rückseitenmetallisierung oder Beschichtungsstatus

2. Wafer-Rückseitenschleifen

Durch das Wafer-Rückseitenschleifen wird der Wafer auf die für die Gehäusehöhe, die thermische Leistung, die Chipfestigkeit und die Weiterverarbeitung erforderliche Zieldicke reduziert.

Wichtige Prozesskontrollen

Endgültige Waferdicke
Gleichmäßigkeit der Dicke
Wafer-Verformung
Oberflächenrauheit
Kantenabsplitterung
Reinigung und Handhabung nach dem Schleifen

3. Oblaten-Zerkleinerung

Die Trennsäge vereinzelt die Wafer entlang der Schnittlinien in einzelne Chips. Eine gleichbleibende Schnittqualität ist erforderlich, damit jeder Chip zum Leadframe-Chip-Pad passt und zuverlässig aufgenommen und platziert werden kann.

Wichtige Prozesskontrollen

Schnittgenauigkeit
Konsistenz der Werkzeugabmessungen
Absplitterungs- und Risskontrolle
Zustand von Klinge und Spindel
Sauberkeit der Schneidfläche
Wafer-Map und Chip-Tracking

4. Die Befestigung

Der Die-Bonder platziert den Halbleiterchip auf dem Wärmeleitpad des TO252-Anschlussrahmens. Je nach Gerätedesign und thermischen Anforderungen können leitfähiges Epoxidharz, Lötmittel, eutektisches Bonden oder andere geeignete Befestigungsmethoden verwendet werden.

Wichtige Prozesskontrollen

Position und Rotation des Werkzeugs
Die Neigung
Klebstoff- oder Lötvolumen
Dicke der Klebefuge
Platzierungskraft
Erwärmungs- und Aushärtungsprofil
Hohlraumrate und Haftfestigkeit

Empfohlene Ausrüstung

Waffelmühle
HY-WT3005 Vollautomatische Ultrapräzisions-Waferverdünnungsmaschine.
Würfelsäge
HY-WD1202 Wafer-Vereinzelungssäge.
Die Donder
Der vollautomatische Multifunktions-Die-Bonder HY-GD800 erreicht eine typische Platzierungsgenauigkeit von ±5 μm und ±0,1°, abhängig vom Endprodukt und der Prozesskonfiguration.

5. Drahtbonden

Durch Drahtbonden wird die elektrische Verbindung zwischen den Chipflächen und dem Leadframe hergestellt. Die Bondplattform (Kapillare oder Keil), das Drahtmaterial, der Drahtdurchmesser, das Ultraschallsystem und das Bondprogramm müssen entsprechend der Bauteilstruktur ausgewählt werden.

Wichtige Prozesskontrollen

Bindungsposition
Bindungskraft
Ultraschallenergie
Gemeinsame Zeit
Drahtdurchmesser
Schleifenhöhe und Spannweite
Zugfestigkeit und Bindungsqualität

6. Formgebung

Beim Transferformverfahren werden der Chip, die Bonddrähte und ein Teil des Leadframes mit einer Epoxid-Formmasse umhüllt. Das Verfahren bietet Isolierung, Feuchtigkeitsbeständigkeit und mechanischen Schutz.

Wichtige Prozesskontrollen

Formtemperatur
Übertragungsdruck und Geschwindigkeit
Kariesfüllung
Drahtsweep
Hohlräume und unvollständige Füllung
Blitz und Blutung
Delaminierungsrisiko
Paketstress

7. Nachhärtung nach dem Formen

Nach dem Formgebungsprozess wird durch die Nachhärtung die Vernetzung der Formmasse abgeschlossen und deren mechanische Eigenschaften, Isolationseigenschaften und Feuchtigkeitsbeständigkeit stabilisiert.

Wichtige Prozesskontrollen

Aushärtungstemperatur
Aushärtungszeit
Lademethode
Lostrennung
Ofengleichmäßigkeit
Prozessrückverfolgbarkeit

8. Zuschneiden und Formen

Die Trimm- und Formanlage entfernt die Verbindungsstege des Leadframes und formt die Anschlüsse auf die für die SMT-Montage erforderliche TO252-Geometrie.

Wichtige Prozesskontrollen

Abmessungen der Anschlüsse
Bleikoplanarität
Formierungswinkel
Gratkontrolle
Schutz der Verpackung
Stabilität der Zuführung und Streifenpositionierung

Empfohlene Ausrüstung

Drahtbondmaschine
Automatisches Ultraschall-Keilbondgerät für dicke Aluminiumdrähte (HY-HW3850)
Form
HY-PM252-6R Spritzgießform
Lebensmittelverarbeitung & Catering
Automatisches Trim- und Formsystem HY-TF210

9. Kennzeichnung und Sichtprüfung

Das Kennzeichnungssystem bringt Produktidentifikations- und Rückverfolgbarkeitsinformationen auf der Verpackungsoberfläche an. Ein Bildverarbeitungssystem kann integriert werden, um die Position, den Inhalt, die Deutlichkeit und das Aussehen der Verpackung der Kennzeichnung zu überprüfen.

Wichtige Prozesskontrollen

Produktmodell
Chargen- oder Losnummer
Datumscode
Herstellerinformationen
Rückverfolgbarkeitscode
Charakter- und Erscheinungsprüfung

10. Abschlusstest und Sortierung

Der abschließende Testhandler führt die fertigen Geräte zu, positioniert sie, stellt Kontakte her, prüft sie und sortiert sie entsprechend den Ergebnissen der elektrischen Prüfung.

Wichtige Prozesskontrollen

Durchschlagspannung
Leckstrom
Einschaltwiderstand
Schwellenspannung
Durchlassspannung
Statische elektrische Parameter
Benutzerdefinierte Geräteparameter
Bin-Klassifizierung und Datenerfassung

11. Verpackung

Qualifizierte TO252-Bauteile werden gemäß den Kundenvorgaben für Handhabung und SMT-Bestückung verpackt. Die Verpackungsspezifikationen sollten Ausrichtung, Menge, Kennzeichnung, Feuchtigkeitsschutz und Rückverfolgbarkeit festlegen.

Wichtige Prozesskontrollen

Band- und Rollenverpackung
Tuben- oder Schalenverpackung, sofern zutreffend
Orientierungskontrolle
Etikettierung und Chargenaufzeichnung
Feuchtigkeitsbarriereverpackung
Endabnahme

Testgriff
HY-TS980 Revolver-Testhandhabungsgerät
Turmsortierer
HY-TH800 Turm-integriertes System

Empfohlene Gerätekonfiguration

Verfahren	Empfohlene Konfiguration	Hauptfunktion
Wafer-Rückseitenschleifen	HY-WT3005	Automatisches Wafer-Dünnen, Dickenkontrolle, Ausrichtung, Reinigung und Handhabung
Waffelwürfel	HY-WD1202	Wafer-Vereinzelung mit Schnittgenauigkeit und Ausbruchkontrolle
Die Attach	HY-GD800	Chipaufnahme, optische Ausrichtung, Klebe- oder Lötprozess und hochpräzise Platzierung
Drahtbonden	HY-HW3850	Elektrische Verbindung zwischen Chip und Leadframe
Formen	HY-PM252-6R	Transferformung und Verpackungsverkapselung
Nachbehandlung nach Schimmelbildung	Reifeofen	Kontrollierte Nachhärtung nach dem Formen und Chargenmanagement
Trimmen und Formen	HY-TF210	TO252-Anschlusskürzung und -formung
Markierung	Automatisches Lasermarkierungssystem	Produktkennzeichnung und Rückverfolgbarkeitskennzeichnung
Abschlusstest und Sortierung	HY-TS980	Elektrische Prüfung, Sortierung und automatische Gerätesortierung
Verpackung	HY-TH800	Orientierungskontrolle, Zählen, Verpacken und Etikettieren

Flexible Produktionslinienkonfigurationen

Standalone-Geräte

Geeignet für Labore, Prozessentwicklung, Pilotproduktion oder Ersatz und Erweiterung einzelner Betriebsabläufe in einer bestehenden Fabrik.

Halbautomatische Linie

Behält ausgewählte manuelle Lade- oder Transferschritte bei, während automatische Positionierung, Verarbeitung, Inspektion und Datenerfassung genutzt werden, um die Konsistenz zu verbessern und die Abhängigkeit von Arbeitskräften zu verringern.

Vollautomatische Linie

Verbindet Anlagen durch automatische Zuführung, Materialtransfer, Online-Inspektion, Sortierung und Produktionsdatenmanagement, um den Aufwand zwischen den Arbeitsgängen zu reduzieren und die Serienfertigung zu unterstützen.

Kompatibilität mit mehreren Gehäusen

Einige Maschinen können TO252-, TO220- oder andere verwandte Leistungsgehäuse verarbeiten, indem Vorrichtungen, Leiterbahnen, Formen, Kontaktteile, Werkzeuge und Prozessprogramme angepasst werden. Die Kompatibilität muss anhand der tatsächlichen Gehäuseabmessungen, der Leadframe-Struktur, der Prozessparameter und der Durchsatzanforderungen geprüft werden.

Fordern Sie eine maßgeschneiderte TO252-Verpackungslösung an

Senden Sie uns Ihre Gerätezeichnung, Informationen zum Leadframe, den Prozessablauf, die Zielkapazität, die Automatisierungsanforderungen und die Gegebenheiten Ihres Werks. HYRNUS wird Ihr Projekt bewerten und Ihnen eine geeignete Einzelmaschinenkonfiguration oder eine komplette TO252-Verpackungs- und Testlinie empfehlen.

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Häufig gestellte Fragen

Lässt sich die Leitung für verschiedene TO252-Bauteile anpassen?

Ja. Die Konfiguration sollte entsprechend der Chipgröße, dem Leadframe-Design, dem Chipbefestigungsmaterial, dem Verbindungsverfahren, der Formstruktur, dem Testprogramm, dem Eingabe- und Ausgabeformat sowie dem angestrebten Durchsatz angepasst werden.

Können die einzelnen Maschinen auch separat erworben werden?

Ja. Kunden können eine einzelne Maschine, mehrere miteinander verbundene Prozesse oder eine komplette Verpackungs- und Testlinie auswählen.

Kann das Gerät auch TO220-Produkte unterstützen?

Einige Geräte können TO220- oder ähnliche Stromversorgungsgehäuse unterstützen, nachdem Vorrichtungen, Formen, Leiterbahnen, Werkzeuge, Kontaktteile oder Programme angepasst wurden. Die endgültige Kompatibilität muss anhand der Produktzeichnungen und Prozessanforderungen bestätigt werden.

Bietet HYRNUS Unterstützung bei Installation und Prozessabwicklung?

Die Unterstützung kann je nach vereinbartem Projektumfang Installation, Inbetriebnahme, Probeproduktion, Bedienerschulung, Wartungsschulung und laufende technische Unterstützung umfassen.