บรรจุภัณฑ์อุปกรณ์ไฟฟ้า TO-247: โซลูชันกระบวนการที่สมบูรณ์แบบสำหรับการใช้งานกำลังสูง

ตลาดบรรจุภัณฑ์ TO แบบแยกชิ้นทั่วโลกเติบโตขึ้น 4.83 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ในปี 2025 คาดว่าจะเติบโตขึ้น 8.1% ยอดขายเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องทุกปี โดยได้รับแรงหนุนจากความต้องการอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เพิ่มสูงขึ้นในรถยนต์พลังงานใหม่ อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ และระบบจัดเก็บพลังงาน ในบรรดาแพ็คเกจ TO ทั้งหมด TO-247 โดดเด่นในฐานะตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานกำลังสูงและกระแสสูง สามารถรองรับกระแสได้ 30–80A ด้วยจำนวนขา 3 ถึง 5 ขา ทำให้เป็นแพ็คเกจที่เหมาะสมสำหรับ IGBT, SiC MOSFET และ super-junction MOSFET ในไดรฟ์อุตสาหกรรม อินเวอร์เตอร์สำหรับระบบขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า เครื่องชาร์จในรถยนต์ และตัวแปลง DC-DC

เนื่องจากอุปกรณ์ SiC MOSFET หันมาใช้บรรจุภัณฑ์ TO-247 มากขึ้นเรื่อยๆ เพราะมีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนที่ดีเยี่ยม ช่วยให้ระบายความร้อนได้อย่างรวดเร็วและทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ความต้องการโซลูชันบรรจุภัณฑ์ TO-247 ที่เชื่อถือได้และมีคุณภาพสูงจึงเพิ่มสูงขึ้นอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

บทความนี้ให้ภาพรวมที่ครอบคลุมเกี่ยวกับ กระบวนการบรรจุภัณฑ์ TO-247 ที่สมบูรณ์ครอบคลุมทุกขั้นตอนตั้งแต่การเตรียมเวเฟอร์ไปจนถึงการทดสอบขั้นสุดท้าย พร้อมทั้งแนะนำอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับแต่ละขั้นตอน

ภาพรวม

TO-247 เป็นแพ็คเกจจ่ายไฟแบบติดตั้งผ่านรู ซึ่งมีคุณสมบัติดังนี้:

ขนาดแม่พิมพ์ใหญ่: รองรับชิปประมวลผลกราฟิกขนาดใหญ่ที่สุดในตระกูล TO
3–5 พิน: มีให้เลือกทั้งแบบมาตรฐาน 3 ขา (TO-247-3L), 4 ขาพร้อมตัวปล่อยอิเล็กตรอนแบบเคลวิน (TO-247-4L) และ 5 ขา
แผ่นระบายความร้อนแบบรวม: แผ่นโลหะด้านหลังทำหน้าที่เป็นทั้งตัวเชื่อมต่อความร้อนและตัวเชื่อมต่อไฟฟ้า
ความจุปัจจุบัน: 30–80A โดยบางรุ่นรองรับได้ถึง 200A
การเชื่อมต่อด้วยลวดอลูมิเนียมหนาพิเศษ: สายอลูมิเนียมขนาด 300–500 ไมโครเมตร มักต่อแบบขนานหลายเส้นเพื่อลดความต้านทานและเพิ่มความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้า

ขั้นตอนการบรรจุภัณฑ์ TO-247 อย่างสมบูรณ์

กระบวนการผลิตบรรจุภัณฑ์ TO-247 เป็นไปตามขั้นตอนมาตรฐานของซีรี่ส์ TO โดยมีการปรับเปลี่ยนเฉพาะสำหรับความต้องการกำลังไฟสูง:

การเจียรแผ่นเวเฟอร์ → การตัดแผ่นเวเฟอร์ → การทำความสะอาดด้วยพลาสมา → การติดชิ้นส่วน → การเชื่อมต่อสายไฟ → การขึ้นรูป → การตัดแต่งและขึ้นรูป → การทดสอบและการคัดแยก → การตรวจสอบ

ด้านล่างนี้คือรายละเอียดของแต่ละขั้นตอน พร้อมอุปกรณ์ที่แนะนำ

ขั้นตอนที่ 1: การเจียรด้านหลังแผ่นเวเฟอร์ (การทำให้แผ่นเวเฟอร์บางลง)

ชิปอุปกรณ์กำลังไฟฟ้าสำหรับ TO-247 โดยทั่วไปมีความหนา 200–350 ไมโครเมตร และมีการเคลือบโลหะด้านหลังเพื่อการระบายความร้อนที่ดีที่สุด เวเฟอร์จะต้องถูกเจียรให้ได้ความหนาตามเป้าหมาย พร้อมทั้งรักษาคุณภาพพื้นผิวไว้สำหรับการติดชิปในขั้นตอนต่อไป

อุปกรณ์ที่แนะนำ	รายการ	วัตถุประสงค์
เครื่องเจียร/ขัดเงาแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ	HY-TP9730	การลดความบางและการขัดเงาด้านหลังของชิปประมวลผล ช่วยลดความต้านทานความร้อน

ขั้นตอนที่ 2: การหั่นเวเฟอร์เป็นชิ้นเล็กๆ

TO-247 มีขนาดแม่พิมพ์ใหญ่และเส้นแบ่งแม่พิมพ์กว้าง การตัดแม่พิมพ์ต้องป้องกันการบิ่นและการแตกร้าว เนื่องจากชิปกำลังสูงมีความเสี่ยงต่อความเสียหายทางกลระหว่างการแยกชิ้นมากกว่า

อุปกรณ์ที่แนะนำ	รายการ	วัตถุประสงค์
เครื่องหั่นลูกเต๋าแบบสองแกนอัตโนมัติเต็มรูปแบบ + เครื่องคัดแยก	HY-WD1202	การแยกชิปขนาดใหญ่ การป้องกันการแตกร้าวและการบิ่น

ขั้นตอนที่ 3: การทำความสะอาดด้วยพลาสมา

แผ่นตะกั่วทองแดงหรือเหล็กนิกเกิล รวมถึงพื้นผิวของชิป ต้องได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึงจากน้ำมัน ออกไซด์ และอนุภาคต่างๆ ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันการแยกชั้นระหว่างการขึ้นรูป และเพื่อให้มั่นใจได้ว่าการยึดติดของชิปและการเชื่อมต่อสายไฟมีความแข็งแรง

อุปกรณ์ที่แนะนำ	รายการ	วัตถุประสงค์
เครื่องทำความสะอาดพลาสม่าสุญญากาศ	HY-EI160	การทำความสะอาดแผ่นตะกั่วขนาดใหญ่แบบเป็นชุด และป้องกันการหลุดลอก

ขั้นตอนที่ 4: ติดตั้งแม่พิมพ์

มาตรฐาน TO-247 ต้องการการยึดชิ้นส่วนด้วยแรงดันสูงโดยใช้กาวอีพ็อกซี่สีเงินหรือกาวแบบยูเทคติก พื้นที่เกาะขนาดใหญ่ต้องการแรงกดและความแม่นยำสูงในการวางชิ้นส่วน โดยมีแรงเฉือนชิ้นส่วน ≥5 กก. สำหรับอุปกรณ์ SiC/GaN การยึดชิ้นส่วนแบบยูเทคติกเป็นที่นิยมมากกว่าเนื่องจากมีค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมและมีความน่าเชื่อถือสูงในอุณหภูมิสูง

อุปกรณ์ที่แนะนำ	รายการ	วัตถุประสงค์
เครื่องเชื่อมไดคัทกำลังสูง	HY-DB812	ขั้วต่อชิป TO-247 กำลังสูง ความแข็งแรงในการรับแรงเฉือนสูง และการนำความร้อนสูง
กาวเชื่อมแม่พิมพ์ยูเทคติก	HY-GD4000	การเชื่อมต่อยูเทคติกของอุปกรณ์ SiC/GaN กำลังสูง

ขั้นตอนที่ 5: การเชื่อมต่อสายไฟ (สำคัญมากสำหรับอุปกรณ์กำลังไฟฟ้า)

การเชื่อมต่อด้วยลวดถือเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในบรรจุภัณฑ์ TO-247 แตกต่างจากอุปกรณ์สัญญาณขนาดเล็ก บรรจุภัณฑ์ TO-247 ต้องการการเชื่อมต่อด้วยลวดอะลูมิเนียมที่มีความหนาเป็นพิเศษ (300–500 ไมโครเมตร) โดยใช้ลวดขนานหลายเส้นเพื่อรองรับกระแสไฟฟ้าสูง ในขณะที่ลดความต้านทานและความเหนี่ยวนำให้น้อยที่สุด ชิ้นส่วนขนาดใหญ่และลวดที่หนาจำเป็นต้องใช้เครื่องเชื่อมแบบพิเศษที่เข้าถึงส่วนลึกและมีกำลังอัลตราโซนิกสูง

อุปกรณ์ที่แนะนำ	รายการ	วัตถุประสงค์
เครื่องเชื่อมลวดอะลูมิเนียมแบบสองหัวสำหรับงานหนัก	HY-HW3850	ขั้วต่อสายอลูมิเนียมหนา TO-247 กระแสสูง ลดความต้านทาน เพิ่มความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า

ขั้นตอนที่ 6: การขึ้นรูป (การขึ้นรูปด้วยการถ่ายโอน)

มาตรฐาน TO-247 ต้องการแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ที่มีแรงกดสูง (สูงสุด 180 ตัน) เนื่องจากขนาดของบรรจุภัณฑ์ที่ใหญ่และการห่อหุ้มด้วยเรซินอีพ็อกซี่ที่หนา กระบวนการขึ้นรูปต้องลดช่องว่างให้น้อยที่สุดและรับประกันการเติมเต็มอย่างสมบูรณ์รอบๆ ลวดเชื่อมที่หนาและชิ้นส่วนขนาดใหญ่

อุปกรณ์ที่แนะนำ	รายการ	วัตถุประสงค์
ระบบขึ้นรูปอัตโนมัติเต็มรูปแบบ (180 ตัน)	HY-PS8180	การขึ้นรูปแม่พิมพ์ขนาดใหญ่แรงดันสูง TO-247 ลดช่องว่าง เพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อน

ขั้นตอนที่ 7: ตัดแต่งและจัดทรง

หลังจากขึ้นรูปแล้ว ต้องตัดแต่งและขึ้นรูปแผ่นตัวนำ TO-247 มีแผ่นตัวนำยาวที่มีขาหนา 3-5 ขา ซึ่งต้องการความสามารถในการตัดแต่งและขึ้นรูปที่แข็งแรง ความเรียบของแผ่นตัวนำต้องควบคุมให้มีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 0.1 มม.

อุปกรณ์ที่แนะนำ	รายการ	วัตถุประสงค์
ระบบตัดแต่งและขึ้นรูปอัตโนมัติเต็มรูปแบบ	HY-TF221	TO-247 เหมาะสำหรับการตัดแต่ง ดัด และแยกชิ้นส่วน

ขั้นตอนที่ 8: ทดสอบและจัดเรียง

มาตรฐาน TO-247 ต้องการการทดสอบแรงดันสูง กระแสสูง พร้อมการควบคุมอุณหภูมิและการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ ซ็อกเก็ตทดสอบต้องรองรับอุปกรณ์ขนาดใหญ่และป้องกันไม่ให้ขาพินไหม้ระหว่างการทดสอบกระแสสูง

อุปกรณ์ที่แนะนำ	รายการ	วัตถุประสงค์
เครื่องมือจัดการป้อมปืนสำหรับงานหนัก	HY-TS936H	TO-247 ทดสอบแรงดันสูง กระแสสูง ป้องกันการไหม้ เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก