Một chủ đề nóng: kiểm tra nhiệt gắn khuôn cho các linh kiện điện tử công suất

Các thành phần điện tử công suất cải thiện hiệu suất năng lượng của máy móc và động cơ điện trong tất cả các ngành công nghiệp và ứng dụng. Các linh kiện điện tử công suất này ngày càng được đóng gói dày đặc hơn với nhau, được đặt gần hoặc trên chính động cơ và bị tác động bởi sự khắc nghiệt và rung động khi rung. Loại bỏ hiệu quả tản nhiệt khỏi các bộ phận này là rất quan trọng để ngăn ngừa hỏng hóc sớm hoặc thoát nhiệt.

Tác động của dao động nhiệt độ đối với các hỏng hóc ban đầu trong các thiết bị bán dẫn

Biến động nhiệt độ có thể dẫn đến gãy phần đính kèm khuôn hàn, phần đính kèm khuôn bị bong ra khỏi khuôn hoặc phần đính kèm khuôn tách ra khỏi đế. Giống như hiệu ứng domino, điều này dẫn đến nhiệt độ cao hơn, làm hỏng thêm thiết bị cho đến khi hỏng hoàn toàn.

Những cải tiến liên tục về chất lượng và giảm thiểu hỏng hóc trong thời gian đầu là những mục tiêu quan trọng đối với các nhà sản xuất chất bán dẫn và khách hàng của họ. Trước đây, các công ty bán dẫn sẽ triển khai các nỗ lực giảm thiểu sự cố trong thời gian đầu bằng các thử nghiệm điện hoặc kỹ thuật không gian địa lý để loại bỏ hoặc kiểm tra các sự cố tiềm ẩn. Burn-in và các kỹ thuật kiểm tra dự đoán như kiểm tra phần trung bình đã xuất hiện từ lâu. Ngoài ra, các phương pháp không gian địa lý khác, chẳng hạn như sàng lọc khiếm khuyết trực quan và phân cụm năng suất thuật toán để tìm kiếm các mẫu bất thường, được sử dụng để dự đoán các lỗi ban đầu.

Các phép đo điện trở nhiệt nội tuyến bổ sung một con đường khác đến chất lượng cho các công ty bán dẫn. Thử nghiệm chuyển tiếp nhiệt có thể đo phản ứng nhiệt độ của mối nối bán dẫn đối với các xung ngắn và cung cấp thông tin chuyên sâu về các lỗi sản xuất tiềm ẩn. Công nghệ này có thể tiết lộ sự không nhất quán trong đường dẫn nhiệt, định lượng ảnh hưởng của chúng đối với khả năng chịu nhiệt và làm nổi bật vị trí của chúng. Có thể phát hiện các vấn đề như vật liệu giao diện nhiệt (TIM1) hoặc khoảng trống đính kèm khuôn hoặc sự tách lớp trong một phần giây, nhưng các vấn đề bên ngoài gói, chẳng hạn như chất lượng TIM2 cũng có thể được đo bằng các xung ngắn.

Giới thiệu về kiểm tra nhiệt gắn khuôn trong các thiết bị bán dẫn

Thử nghiệm nhiệt gắn khuôn tạm thời giúp đảm bảo chất lượng và hiệu suất của các thiết bị bán dẫn, đặc biệt là những thiết bị được sử dụng trong các ứng dụng năng lượng cao như điện tử công suất và bộ vi xử lý.
Các nhóm có thể sử dụng thử nghiệm nhiệt đính kèm khuôn tạm thời để kiểm tra vật liệu đính kèm khuôn kết nối chip với gói hoặc chất nền. Thử nghiệm này liên quan đến việc tạo ra nhiệt bằng một xung năng lượng điện, khiến nhiệt độ của khuôn và môi trường xung quanh tăng lên. Cảm biến nhiệt theo dõi nhiệt độ và các nhóm có thể phân tích phản ứng nhiệt độ theo thời gian.

Với thông tin này, các nhóm có thể xác định các đặc tính nhiệt khác nhau của vật liệu gắn khuôn, chẳng hạn như tính dẫn nhiệt, công suất nhiệt và khả năng chịu nhiệt, để tối ưu hóa thiết kế của thiết bị và đảm bảo thiết bị hoạt động đáng tin cậy trong các điều kiện vận hành khác nhau.

Cải thiện chất lượng thiết bị bán dẫn bằng thử nghiệm nhiệt

Thử nghiệm nhiệt gắn khuôn tạm thời có thể cải thiện chất lượng của các thiết bị bán dẫn bằng cách:

1. Cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị thông qua kiểm soát chất lượng: Đảm bảo sản phẩm đáp ứng các thông số kỹ thuật nhiệt cần thiết và giảm thiểu rủi ro hỏng hóc trong tương lai.
2. Kéo dài tuổi thọ của sản phẩm với thiết kế tối ưu: Tối ưu hóa bố cục của thiết bị và lựa chọn vật liệu bằng cách sử dụng các đặc tính nhiệt của vật liệu đính kèm khuôn, dẫn đến độ tin cậy cao hơn và tuổi thọ hoạt động lâu hơn.
3. Ngăn ngừa thất bại sớm: Đánh giá giới hạn an toàn nhiệt của các thiết bị để đảm bảo hoạt động tối ưu và ngăn ngừa hiện tượng quá nóng dẫn đến hỏng hóc thiết bị.
4. Thời gian tiếp thị nhanh hơn với các mô hình mô phỏng: Cải thiện độ chính xác của các mô hình mô phỏng nhiệt được sử dụng để dự đoán hành vi nhiệt độ của các thiết bị bán dẫn trong quá trình hoạt động.

Thử nghiệm nhiệt gắn khuôn tạm thời đóng một vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất và thiết kế thiết bị bán dẫn.

Các công cụ mô phỏng nâng cao để kiểm tra nhiệt gắn khuôn

Các nhóm có thể thiết kế các chương trình thử nghiệm nhiệt đính kèm khuôn hiệu quả hơn bằng cách dự đoán sự phân bố nhiệt độ, mô hình dòng nhiệt và các thông số quan trọng khác. Mô phỏng có thể cung cấp một mô hình dự đoán về hành vi của thiết bị trong các điều kiện hoạt động khác nhau. Những mô phỏng này có thể:

1. Tối ưu hóa các thông số thử nghiệm: để đảm bảo thiết bị đạt đến nhiệt độ mong muốn mà không gây hư hỏng, giúp giảm thời gian và chi phí thử nghiệm và giảm thiểu rủi ro hỏng hóc thiết bị.
2. Đánh giá các phương án thiết kế: để giúp đưa ra quyết định sáng suốt về lựa chọn vật liệu, bố cục và các yếu tố thiết kế khác, giúp các nhóm đánh giá các tùy chọn thiết kế khác nhau và xác định hiệu suất nhiệt nhanh hơn.
3. Diễn giải kết quả thí nghiệm: để so sánh dữ liệu nhiệt độ mô phỏng và thực nghiệm nhằm xác thực các mô hình mô phỏng và hiểu các đặc tính nhiệt của thiết bị.
4. Dự đoán hành vi của thiết bị: để xem thiết bị sẽ hoạt động như thế nào trong các điều kiện vận hành khác nhau chẳng hạn như nhiệt độ xung quanh hoặc tải trọng hiện tại, cho phép các nhà thiết kế tối ưu hóa hiệu suất nhiệt của thiết bị và đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định trong nhiều điều kiện khác nhau.

Mô phỏng có thể tối ưu hóa quy trình thử nghiệm nhiệt gắn khuôn tạm thời, cải thiện thiết kế thiết bị và đảm bảo rằng các thiết bị hoạt động an toàn và đáng tin cậy trong các môi trường khác nhau.

Tìm hiểu thêm về thử nghiệm nhiệt đính kèm khuôn

Bạn muốn tìm hiểu thêm về bộ phận đi kèm khuôn điện tử công suất và hiệu suất nhiệt? Hãy xem hội thảo trên web và sách trắng sau đây.

Kiểm tra nhiệt tiên tiến và kỹ thuật gắn khuôn

Hội thảo trực tuyến “Tối ưu hóa bao bì bán dẫn với thử nghiệm nhiệt tiên tiến và kỹ thuật gắn khuôn” giải thích cách sử dụng thử nghiệm chuyển tiếp nhiệt để đo lường sự thay đổi nhiệt độ trong bao bì bán dẫn và xác định các lỗi sản xuất tiềm ẩn.

Những điểm chính:

• Vai trò của thử nghiệm chuyển tiếp nhiệt để hỗ trợ phân tích mô hình gói
• Ứng dụng hàm cấu trúc để xác định lỗi
• Thử nghiệm các trường hợp sử dụng và giới hạn đối với chất lượng nhiệt của gói
• Các cách khác nhau để tích hợp hệ thống thử nghiệm vào môi trường sản xuất chất bán dẫn

Giải pháp đính kèm khuôn để đáp ứng các yêu cầu điện tử công suất độc đáo

ON Semiconductor tạo ra và cung cấp cho khách hàng của mình các linh kiện điện tử công suất, chẳng hạn như chất bán dẫn dải rộng, hoạt động tối ưu khi tiếp xúc với nhiệt độ cao và thấp. Sách trắng “Hiểu biết về hiệu suất nhiệt gắn khuôn cho thiết bị điện tử công suất” thảo luận về các quy trình thử nghiệm và giải pháp để ngăn ngừa hỏng hóc thiết bị trong tương lai do nhiệt độ khắc nghiệt.

Đánh giá tác động của các khoảng trống đối với trở kháng nhiệt của bộ phận gắn khuôn, yêu cầu một thiết bị đo nhạy cảm và phương pháp xác định tác động của bộ phận gắn khuôn đối với điện trở nhiệt đo được tổng thể. Siemens Simcenter POWERTESTER^TM công cụ có thể đo dòng điện, điện áp và nhiệt độ khuôn trong khi sử dụng phân tích chức năng cấu trúc để ghi lại các thay đổi hoặc lỗi cấu trúc gói. Cùng với phân tích chức năng-cấu trúc tích hợp của đường cong Z, nó có thể xác định trở kháng nhiệt từng phần do gắn khuôn gây ra.

Hãy đọc sách trắng này để biết cách thức hoạt động của ON Semiconductor:

• Giải thích hiệu suất nhiệt của gói bị ảnh hưởng như thế nào bởi kích thước, vị trí và sự phân bố của các khoảng trống
• Xác định phương pháp và công cụ chính xác nhất để tính toán điện trở giữa các trường hợp
• Phân tích ý nghĩa của các khoảng trống của lớp đính kèm khuôn đối với điện trở của mối nối với vỏ máy
• Đo mười mẫu, từ a đến j, sử dụng phương pháp đạo hàm nhiệt độ theo thời gian

Giới thiệu về Siemens Simcenter PowerTESTER

Simcenter Powertester, kết hợp chu kỳ năng lượng hoạt động với đặc tính nhiệt nhất thời và điều tra cấu trúc nhiệt. Thực hiện đánh giá cấu trúc-chức năng không phá hủy trong khi thiết bị được gắn, cung cấp đánh giá cấu trúc và điện hoàn chỉnh của thiết bị.

Về ON Semiconductor
ON Semiconductor là nhà sản xuất chất bán dẫn hàng đầu với hơn 80.000 bộ phận khác nhau và chuỗi cung ứng toàn cầu, phục vụ hàng chục nghìn khách hàng trên hàng trăm thị trường.