TO-247 Güç Cihazı Paketleme: Yüksek Güçlü Uygulamalar için Komple Proses Çözümü

Küresel ayrık TO paket pazarı şu seviyeye ulaştı: 4,83 milyar dolar 2025'te büyüyen %8,1 Yeni enerji araçlarında, fotovoltaik invertörlerde ve enerji depolama sistemlerinde güç cihazlarına yönelik artan talep nedeniyle, TO paket aileleri arasında TO-247, yüksek güç ve yüksek akım uygulamaları için en iyi seçenek olarak öne çıkıyor. 3 ila 5 pin ile 30-80A akım taşıyabilen TO-247, endüstriyel sürücülerde, EV çekiş invertörlerinde, araç içi şarj cihazlarında ve DC-DC dönüştürücülerde IGBT'ler, SiC MOSFET'ler ve süper bağlantılı MOSFET'ler için tercih edilen paket konumunda.

SiC MOSFET cihazları, yüksek sıcaklık ortamlarında hızlı ısı dağılımı ve istikrarlı çalışma sağlayan mükemmel ısı dağıtım performansı nedeniyle TO-247 paketlemeyi giderek daha fazla benimsediğinden, güvenilir ve yüksek kaliteli TO-247 paketleme çözümlerine olan talep hiç bu kadar yüksek olmamıştı.

Bu makale, kapsamlı bir genel bakış sunmaktadır. TO-247 paketleme sürecinin tamamlanmasıYarı iletken levha hazırlığından son teste kadar her aşamayı kapsayan ve her aşama için önerilen ekipman çözümlerini içeren bir kitap.

Genel Bakış

TO-247, aşağıdaki özelliklere sahip, delikli montajlı bir güç paketidir:

Büyük kalıp boyutu: TO ailesindeki en büyük güç çiplerini barındırır.
3-5 iğne: Standart 3 pinli (TO-247-3L), Kelvin emitörlü 4 pinli (TO-247-4L) ve 5 pinli varyantlar.
Entegre ısı dağıtıcı sekmesi: Arka taraftaki metal çıkıntı hem termal hem de elektriksel bağlantı görevi görür.
Mevcut kapasite: 30–80A, bazı varyantları 200A'ya kadar desteklemektedir.
Ultra kalın alüminyum tel bağlama: 300–500 μm alüminyum teller, direnci azaltmak ve akım taşıma kapasitesini artırmak için genellikle çok telli paralel bağlantılar halinde kullanılır.

TO-247 Paketleme Proses Akış Şeması

TO-247 paketleme süreci, yüksek güç gereksinimlerine yönelik özel uyarlamalarla birlikte standart TO serisi iş akışını takip eder:

Yonga Levhası Arka Yüzey Taşlama → Yonga Levhası Kesme → Plazma Temizleme → Kalıp Bağlama → Tel Bağlama → Kalıplama → Kesme ve Şekillendirme → Test ve Sıralama → Muayene

Aşağıda her adımın ayrıntılı bir açıklaması ve önerilen ekipmanlar yer almaktadır.

Adım 1: Gofretin Arka Yüzeyinin Taşlanması (Gofrin İnceltilmesi)

TO-247 için güç cihazı çipleri, optimum ısı dağılımı için arka yüzey metalizasyonu ile tipik olarak 200-350 μm kalınlığındadır. Yonga levhası, daha sonraki yonga bağlantısı için yüzey kalitesini koruyarak hedef kalınlığa kadar taşlanmalıdır.

Önerilen Ekipmanlar	Öğe	Amaç
Tam Otomatik Taşlama/Parlatma Makinesi	HY-TP9730	Çip arka yüzeyinin inceltilmesi ve parlatılması, termal direncin azaltılması

Adım 2: Gofretleri Doğrama

TO-247, geniş kesme çizgilerine sahip büyük kalıp boyutlarına sahiptir. Kesme işlemi sırasında güç çiplerinin mekanik hasara daha yatkın olması nedeniyle, çiplerin kırılması ve çatlaması önlenmelidir.

Önerilen Ekipmanlar	Öğe	Amaç
Tam Otomatik Çift Milli Kesme Testeresi + Ayıklama Makinesi	HY-WD1202	Büyük güç çiplerinin tek tek ayrılması, çatlak ve kırılmanın önlenmesi

3. Adım: Plazma Temizleme

Bakır veya demir-nikel kurşun çerçeve, çip yüzeyiyle birlikte yağlardan, oksitlerden ve parçacıklardan iyice temizlenmelidir. Bu adım, kalıplama sırasında katman ayrılmasını önlemek ve güçlü kalıp yapışmasını ve tel bağlama yapışmasını sağlamak için kritik öneme sahiptir.

Önerilen Ekipmanlar	Öğe	Amaç
Vakum Plazma Temizleyici	HY-EI160	Geniş alanlı kurşun çerçeve toplu temizliği, katman ayrılmasının önlenmesi

Adım 4: Kalıbı Takın

TO-247 standardı, gümüş epoksi veya ötektik bağlama ile yüksek güçlü kalıp yapıştırma gerektirir. Geniş ada alanı, yüksek yerleştirme kuvveti ve hassasiyet gerektirir; kalıp kesme dayanımı ≥5 kg olmalıdır. SiC/GaN cihazları için, üstün termal iletkenlik ve yüksek sıcaklık güvenilirliği nedeniyle ötektik kalıp yapıştırma tercih edilir.

Önerilen Ekipmanlar	Öğe	Amaç
Yüksek Güçlü Kalıp Bağlayıcı	HY-DB812	TO-247 yüksek güçlü yonga bağlantısı, yüksek kesme dayanımı, yüksek ısı iletkenliği
Ötektik Kalıp Bağlayıcı	HY-GD4000	Yüksek güçlü SiC/GaN cihazı ötektik bağlantısı

Adım 5: Kablo Bağlantısı (Güç Cihazları İçin Kritik)

TO-247 paketlemesinde tel bağlama, tartışmasız en kritik adımdır. Küçük sinyal cihazlarının aksine, TO-247, yüksek akımları yönetirken direnci ve endüktansı en aza indirmek için çok sayıda paralel tel içeren ultra kalın alüminyum tel bağlama (300–500 μm) gerektirir. Büyük kalıp ve kalın teller, yüksek ultrasonik güce sahip özel derin erişimli bağlama cihazları gerektirir.

Önerilen Ekipmanlar	Öğe	Amaç
Çift Başlı Ağır Hizmet Tipi Alüminyum Tel Bağlama Aleti	HY-HW3850	TO-247 yüksek akımlı kalın alüminyum tel bağlama, direnç azaltma, akım kapasitesi artırma

Adım 6: Kalıplama (Transfer Kalıplama)

TO-247 standardı, büyük paket boyutu ve kalın epoksi reçine kapsüllemesi nedeniyle yüksek sıkıştırma basıncına (180 tona kadar) sahip büyük kalıplar gerektirir. Kalıplama işlemi, boşlukları en aza indirmeli ve kalın bağlantı telleri ve büyük çiplerin etrafında tam dolum sağlamalıdır.

Önerilen Ekipmanlar	Öğe	Amaç
Tam Otomatik Kalıplama Sistemi (180T)	HY-PS8180	TO-247 yüksek basınçlı büyük kalıplı kalıplama, boşluk azaltma, ısı dağılımı optimizasyonu

Adım 7: Kesme ve Şekillendirme

Kalıplama işleminden sonra, kurşun çerçeve kesilmeli ve şekillendirilmelidir. TO-247, sağlam kesme ve şekillendirme yetenekleri gerektiren 3-5 kalın pimli uzun bir çerçeveye sahiptir. Düzlemsellik ≤0,1 mm hassasiyetle kontrol edilmelidir.

Önerilen Ekipmanlar	Öğe	Amaç
Tam Otomatik Kesme ve Şekillendirme Sistemi	HY-TF221	TO-247 özel kesme, bükme ve ayırma işlemleri için tasarlanmıştır.

Adım 8: Test Et ve Sırala

TO-247 standardı, sıcaklık kontrolü ve cebri hava soğutması ile yüksek voltajlı, yüksek akımlı testler gerektirir. Test soketi, ağır cihazları taşıyabilmeli ve yüksek akım testleri sırasında pinlerin yanmasını önlemelidir.

Önerilen Ekipmanlar	Öğe	Amaç
Ağır Hizmet Tipi Taret Taşıyıcı	HY-TS936H	TO-247 yüksek voltaj, yüksek akım testi, yanma önleme, yüksek hacimli üretim

Adım 9: AOI ve X-ışını Muayenesi

TO-247 standardı için, iç boşlukları, tel kaymasını ve çip kaymasını kontrol etmek amacıyla X-ışını muayenesi zorunludur. AOI muayenesi ise dış paket kalitesini ve pin bütünlüğünü doğrular.

Önerilen Ekipmanlar	Öğe	Amaç
X-ışını Muayene Sistemi	HY-XR5010	Boşluk tespiti, kırık tel incelemesi, çip kayması tespiti
AOI Sistemi	HY-BI300	Paket görünümü, pim deformasyonu kontrolü

Özet

TO-247 paketleme, benzersiz akım taşıma kapasitesi, mükemmel termal performans ve en zorlu yüksek güç uygulamaları için kanıtlanmış güvenilirlik sunan, delikli güç cihazı paketlemesinin zirvesini temsil eder. Tüm paketleme süreci—wafer arka taşlamasından son kontrole kadar—her aşamada, özellikle şu işlemler için özel ekipman gerektirir:

Çok telli paralel konfigürasyonlara sahip ultra kalın alüminyum tel bağlama (300–500 μm)
Büyük, özel kalıplarla yüksek basınçlı kalıplama (180T)
Sıcaklık kontrolü ve cebri hava soğutması ile ağ