TO252（DPAK）パワー半導体パッケージングラインソリューション

ヒルヌス MOSFET、ショットキーダイオード、整流器、TVSデバイス、その他のパワー半導体製品向けに、TO252（DPAK）パッケージング装置および生産ラインソリューションを提供しています。

ダイサイズ、リードフレーム設計、ダイアタッチ材料、ワイヤボンディング方法、パッケージ構造、電気テスト要件、および目標スループットに基づいて、スタンドアロンマシン、半自動ライン、または全自動パッケージングおよびテストラインを構成できます。プロセス範囲は、ウェーハ裏面研削、ウェーハダイシング、ダイアタッチ、ワイヤボンディング、成形、成形後硬化、トリミングおよび成形、マーキング、最終テスト、選別、および梱包を網羅できます。

TO252（DPAKとも呼ばれる）は、パワー半導体デバイスに広く使用されている表面実装パッケージです。コンパクトなボディはSMT実装に対応しており、露出した金属タブとリードフレームは、半導体ダイからプリント基板への効率的な熱伝導経路を提供します。

大型のスルーホール型パワーパッケージと比較して、TO252は自動組立や省スペースなPCB設計に適しています。そのため、民生用電子機器、車載用電子機器、産業用電源、新エネルギーシステムなどの大量生産用途で広く採用されています。

TO252パッケージの主な利点

特徴	生産と製品のメリット
SMT互換性	自動配置およびリフロー組立に対応しています。
コンパクトサイズ	基板の設置面積を削減し、より高い部品密度に対応します。
優れた熱性能	リードフレームと取り付けパッドを通して効果的な熱伝達経路を提供します。
コスト効率	比較的経済的なパッケージ構造で、大量生産に適しています。
高い自動化ポテンシャル	連続ダイアタッチ、ワイヤボンディング、成形、加工、および試験工程を経て処理することができる。
アプリケーションの信頼性	民生用、産業用、車載用電源アプリケーション向けに設計可能です。

代表的な用途

適用分野	代表的な製品
家電	PD急速充電器、アダプター、スマートホーム用電源モジュール
電源管理	スイッチング電源、DC/DCコンバータ、LEDドライバ
自動車用電子機器	バッテリー管理システム、ECU、モータードライブ、およびオンボード電源モジュール
産業制御	産業用電源装置、制御モジュール、および駆動システム
新エネルギー	太陽光発電インバータ用のエネルギー貯蔵システムおよび補助電源
動力機器	UPSシステムおよびその他の電力変換機器

TO252デバイスの主要構成要素

1. リードフレーム

リードフレームは通常、銅合金で作られています。リードフレームは、電気接続、熱伝導経路、および機械的支持の役割を果たします。その寸法精度、表面状態、めっき品質、およびダイパッドの平面度は、ダイの接合、ワイヤボンディング、成形、および最終的な成形品質に影響を与えます。

2. 半導体ダイ

半導体ダイは、スイッチング、整流、または電力制御機能を担います。ウェーハの厚さ、ダイシング品質、ダイ表面の状態、および裏面金属化は、ダイの接合品質、耐熱性、および長期信頼性に影響を与える可能性があります。

3. ボンディングワイヤー

ボンディングワイヤは、ダイパッドとリードフレーム間の電気的接続を確立します。電流容量、パッド設計、ループ形状、および信頼性要件に応じて、アルミニウムワイヤ、太いアルミニウムワイヤ、リボン、またはその他の相互接続方法を選択できます。

4. 成形用コンパウンド

成形コンパウンドは、ダイおよび内部接続部に対して、電気絶縁性、耐湿性、および機械的保護を提供します。材料の選定と成形パラメータは、ボイド、層間剥離、ワイヤのずれ、バリ、およびパッケージ応力を制御するために調整する必要があります。

TO252パッケージングにおける主な課題

1. ダイアタッチ品質と熱性能

TO252デバイスは動作中に発熱します。半導体ダイとリードフレームの界面は、熱抵抗、電気的性能、および信頼性に直接影響を与えます。そのため、プロセスにおいては、ダイの位置、傾き、接合線の厚さ、ボイド率、接着剤の被覆率、はんだ濡れ性、および接合強度を制御する必要があります。

2. 安定したワイヤボンディング

パワーデバイスには、安定した電流供給能力が求められます。ワイヤボンディングプロセスでは、ボンディング位置、ボンディング力、超音波エネルギー、ボンディング時間、ワイヤ径、ループ形状を正確に制御する必要があります。これらのパラメータが不安定だと、ボンディング不良、パッド損傷、ワイヤの剥離、ループ形状の異常、電気抵抗の増加などを引き起こす可能性があります。

3. 成形時の一貫性

成形工程では、ダイとワイヤ接続部を保護しつつ、ワイヤの飛び出し、充填不良、空隙、剥離、過剰なバリ、パッケージのひび割れが発生しないようにする必要があります。成形機、金型設計、成形コンパウンド、転写条件、硬化プロファイルは、デバイス構造に適合させる必要があります。

4. トリミングと形状の精度

SMTパッケージであるTO252は、リードの形状と平面性を厳密に管理する必要があります。トリミングおよび成形装置は、バリ、パッケージ応力、リードの変形、およびボディの亀裂を最小限に抑えつつ、リードの寸法を維持する必要があります。

5. 効率的な最終検査と選別

大量生産においては、正確な電気試験だけでなく、安定した供給、位置決め、接触、仕分け、およびデータ記録も必要となる。試験ハンドラーは、機器の種類、試験時間、仕分けビンの数、温度要件、および目標UPHに応じて選定する必要がある。

6. 製造コスト管理

パッケージコストは、デバイスの競争力に直接影響を与えます。ライン計画においては、設備稼働率、ライン自動化、段取り替え時間、歩留まり、消耗品使用量、メンテナンス要件、および総合設備効率を考慮する必要があります。

TO252パッケージングプロセス全体

1. ウェハー受入検査

入荷時のウェーハ検査では、研削およびダイシングの前に、ウェーハのモデル、寸法、厚さ、外観状態、ウェーハマップ、ダイレイアウト、裏面状態、およびプロセスロット情報を確認します。

主要プロセス制御

ウェハーの識別とトレーサビリティ
初期ウェーハ厚さと反り
ダイマップと街路配置図
表面およびエッジの状態
裏面の金属化またはコーティングの状態

2. ウェハー裏面研削

ウェーハの裏面研削は、パッケージの高さ、熱性能、ダイ強度、および後工程での取り扱いに必要な目標厚さまでウェーハを削り取る工程です。

主要プロセス制御

最終的なウェーハの厚さ
厚みの均一性
ウェハーの反り
表面粗さ
エッジの欠け
粉砕後の洗浄と取り扱い

3. ウェハーダイシング

ダイシングソーは、切断線に沿ってウェハを個々のダイに分割します。各ダイがリードフレームのダイパッドに適合し、確実にピックアンドプレースできるように、安定した切断品質が求められます。

主要プロセス制御

切断精度
金型寸法の一貫性
欠けやひび割れの抑制
ブレードとスピンドルの状態
切断面の清浄度
ウェハマップとダイトラッキング

4. 金型取り付け

ダイボンダーは、半導体ダイをTO252リードフレームの放熱パッド上に配置します。デバイスの設計および熱要件に応じて、導電性エポキシ、はんだ、共晶接合、またはその他の適切な接合方法が使用できます。

主要プロセス制御

金型の位置と回転
金型傾斜
接着剤またははんだの量
接着層の厚さ
配置力
加熱および硬化プロファイル
無効率と付着強度

推奨機器

ウェハーグラインダー
HY-WT3005 全自動超精密ウェハー薄化装置
ダイシングソー
HY-WD1202 ウェハー分割ダイシングソー
ダイ・ドンダー
HY-GD800は、全自動多機能ダイボンダーです。標準的な位置決め精度は、最終製品およびプロセス構成に応じて、±5μmおよび±0.1°に達します。

5. ワイヤボンディング

ワイヤボンディングは、ダイパッドとリードフレーム間の電気的接続を確立する技術です。ボンディングプラットフォーム、キャピラリーまたはウェッジ、ワイヤ材料、ワイヤ径、超音波システム、およびボンディングプログラムは、デバイスの構造に応じて選択する必要があります。

主要プロセス制御

結合位置
結合力
超音波エネルギー
絆を深める時間
ワイヤーの直径
ループの高さとスパン
引張強度と接着品質

6. 成形

トランスファー成形では、ダイ、ボンディングワイヤ、およびリードフレームの一部をエポキシ成形コンパウンドで封入します。このプロセスにより、絶縁性、耐湿性、および機械的保護が実現されます。

主要プロセス制御

金型温度
伝達圧力と速度
虫歯の詰め物
ワイヤースイープ
空隙および不完全な充填
フラッシュとブリード
層間剥離リスク
パッケージのストレス

7. 成形後の硬化

成形後、成形後の硬化処理によって成形材料の架橋が完了し、機械的特性、絶縁性、耐湿性が安定化される。

主要プロセス制御

硬化温度
治癒時間
ロード方法
区画分割
オーブンの均一性
プロセスのトレーサビリティ

8. トリミングと成形

トリミングおよび成形装置は、リードフレームのタイバーを除去し、SMT実装に必要なTO252形状にリードを成形します。

主要プロセス制御

リード寸法
リードの共面性
形成角度
バリ取り
パッケージ本体の保護
給紙およびストリップ位置決めの安定性

推奨機器

ワイヤーボンディングマシン
HY-HW3850 自動超音波式ヘビーアルミニウムワイヤウェッジボンダー
成形金型
HY-PM252-6R 成形金型
食品加工・ケータリング
HY-TF210 自動トリミング・成形システム

9. マーキングと目視検査

このマーキングシステムは、製品の識別情報とトレーサビリティ情報をパッケージ表面に印字します。画像処理システムを統合することで、マーキングの位置、内容、鮮明度、パッケージの外観を検証できます。

主要プロセス制御

製品モデル
バッチ番号またはロット番号
日付コード
メーカー情報
トレーサビリティコード
性格および外見の検査

10．最終テストと選別

最終検査ハンドラーは、電気検査結果に基づいて、完成したデバイスを供給、位置決め、接触、検査、および分類します。

主要プロセス制御

破壊電圧
漏洩電流
抵抗力
しきい値電圧
順方向電圧
静的電気パラメータ
カスタマイズされたデバイスパラメータ
ビン分類とデータ記録

11. 梱包

認定済みのTO252デバイスは、顧客の取り扱いおよびSMT実装要件に従って梱包されます。梱包仕様には、向き、数量、ラベル表示、防湿対策、およびトレーサビリティを明記する必要があります。

主要プロセス制御

テープアンドリール梱包
チューブまたはトレイ包装（該当する場合）
方向制御
ラベリングとロット記録
防湿包装
最終出荷検査

テストハンドル
HY-TS980 タレットテストハンドラー
タレットソーター
HY-TH800 砲塔型一体型システム

推奨機器構成

プロセス	推奨構成	主要機能
ウェハー裏面研削	HY-WT3005	自動ウェーハ薄化、厚さ制御、位置合わせ、洗浄、およびハンドリング
ウェハーダイシング	HY-WD1202	切断精度とチッピング制御を備えたウェハーの個別化
ダイアタッチ	HY-GD800	ダイピックアップ、ビジョンアライメント、接着またははんだ付けプロセス、高精度配置
ワイヤボンディング	HY-HW3850	ダイとリードフレーム間の電気的相互接続
成形	HY-PM252-6R	トランスファー成形およびパッケージカプセル化
成形後硬化	硬化炉	成形後の制御された硬化とバッチ管理
トリミングと成形	HY-TF210	TO252リードのトリミングと成形
マーキング	自動レーザーマーキングシステム	製品識別およびトレーサビリティ表示
最終テストと選別	HY-TS980	電気試験、分類、および自動デバイス選別
パッキング	HY-TH800	向きの制御、計数、梱包、ラベル貼付

柔軟な生産ライン構成

スタンドアロン機器

研究所、プロセス開発、パイロット生産、または既存工場における個々の作業工程の置き換えや拡張に適しています。

半自動ライン

自動位置決め、処理、検査、データ記録を使用しながら、選択された手動の積載または移送手順を保持することで、一貫性を向上させ、労働力への依存度を低減します。

全自動ライン

自動供給、材料搬送、オンライン検査、選別、生産データ管理を通じて機器を接続し、工程間の取り扱いを削減し、大量生産をサポートします。

複数パッケージ互換性

一部の装置は、治具、配線、金型、接点部品、工具、およびプロセスプログラムを変更することで、TO252、TO220、またはその他の関連パワーパッケージに対応できます。互換性は、実際のパッケージ寸法、リードフレーム構造、プロセスパラメータ、およびスループット要件に基づいて評価する必要があります。

カスタマイズされたTO252パッケージングソリューションをリクエストする

デバイスの図面、リードフレーム情報、プロセスフロー、目標生産能力、自動化要件、および工場条件をお送りください。HYRNUSがプロジェクトを評価し、最適なスタンドアロンマシン構成、またはTO252パッケージングおよびテストライン一式をご提案いたします。

エンジニアリングチームにお問い合わせください

よくある質問

このラインは、さまざまなTO252デバイスに合わせてカスタマイズできますか？

はい。構成は、金型サイズ、リードフレーム設計、金型接合材料、接合方法、成形構造、テストプログラム、入出力フォーマット、および目標スループットに応じて調整する必要があります。

個々の機械を別々に購入することは可能ですか？

はい。お客様は、単体の機械、複数の接続されたプロセス、または完全な包装・検査ラインを選択できます。

この装置はTO220製品にも対応できますか？

一部の装置は、治具、金型、配線、工具、接点部品、またはプログラムを変更することで、TO220または関連する電源パッケージに対応できます。最終的な互換性は、製品図面およびプロセス要件に基づいて確認する必要があります。

HYRNUSはインストールおよびプロセスサポートを提供していますか？

サポート内容は、合意されたプロジェクトの範囲に応じて、設置、試運転、試作、オペレーター研修、保守研修、および継続的な技術支援などが含まれます。