反向技术
研究基地

当前位置:首页 > 技术支持与下载 > SMT技术

SMT工艺中VDMOS气泡介绍

更新时间:2015-12-17 15:21:29  点击次数:1072次 打印
VDMOS能实现很高的单元集成度,具有很低的导通电阻,在各种DC-DC稳压电源模块中能高效地处理大电流,因而得到广泛应用。VDMOS器件常用的封装形式是D-PAK,在该封装中,贴片工艺是通过焊锡共晶来实现芯片与引线框架的连接

VDMOS能实现很高的单元集成度,具有很低的导通电阻,在各种DC-DC稳压电源模块中能高效地处理大电流,因而得到广泛应用。VDMOS器件常用的封装形式是D-PAK,在该封装中,贴片工艺是通过焊锡共晶来实现芯片与引线框架的连接,以尽可能地减小接触电阻和提高散热性在贴片工艺中,贴片层中气泡的存在严重影响了器件的质量,可导致接触电阻过大和散热性能差等;还会降低器件的可靠性,如焊锡的老化、金属间化合物的形成和分层,最终导致芯片破裂。

在贴片工艺中,由于焊锡的材料中一般会含有一些挥发性的物质,工艺中的温度曲线控制和贴片工艺速度的控制必须与焊锡材料的性能吻合,这样才能保证贴片层中的气泡含量较小,否则就会有大量的气泡在有机物挥发后依然存在焊锡中直至焊锡冷却成形。此外,引线框架上氧化物的存在或有挥发性的物质也会在贴片工艺的高温下形成气泡,尤其是Cu金属的引线框架,很容易氧化进而造成气泡甚至贴片层与基板分层。在芯片贴上焊锡前,焊锡的分布必须均匀而且与芯片的形状一致,在焊滴量过大或过小及其形状与芯片不相同时,也会造成气泡或接触的面积过小。

当贴片层中气泡的大小或含量很大时,器件的机械性能、散热性能和电学性能就会下降,并且器件的可靠性也会很差。VDMOS管功率消耗大,所以其要求散热性能好,否则其安全工作区就会减小。对于D-PAK封装,其主要的散热途径就是通过芯片背部、贴片层、再到引线框架即散热片。贴片层中的气泡严重影响了器件的性能,最主要的原因是散热性能的下降,热机械应力的产生也取决于其温度的变化。VDMOS-PAK封装模型的热阻是决定其散热性能的参数,对于VDMOS-PAK封装材料性能一定,模型建立后,对其工作情况只需设定输入功耗和时间,其最高结温和工作时能承受的最大功耗即可清楚。

在贴片层中如果有气泡,由于空气的导热性不好,其温度上升则会高很多,在贴片层中,如果气泡的含量占了整个体积的30%,在上述同样的应用条件下,其芯片的最高温度比没有气泡时高近40℃,在器件没有功耗时也需要更长的时间来散尽热量。当贴片层中气泡含量较高时,贴片层热阻就会增大很多,使整个器件的散热性能下降,造成器件工作时很多参数温度漂移或超出其安全工作区。

贴片工艺影响着功率MOSFET成品的热学、机械和电性能,尤其是贴片层中的气泡会严重降低器件的机械性能和散热性能,甚至引起芯片碎裂,造成电学参数的温度漂移和安全工作区的缩小。FEA分析能够对器件封装的热阻模型和温度分布进行准确地模拟。对于功率VDMOS管的D-PAK封装结构,通过可靠性实验,发现气泡含量较大时能直接造成器件的失效和可靠性降低,进行FEA分析,在有气泡时其热阻明显增大,器件的安全工作区减小。

(编辑:admin)