TO-247 전력 소자 패키징: 고출력 애플리케이션을 위한 완벽한 공정 솔루션

글로벌 개별 TO 패키지 시장은 다음과 같은 수준에 도달했습니다. 48억 3천만 달러 2025년에는 성장할 것입니다. 8.1% 신에너지 자동차, 태양광 인버터 및 에너지 저장 시스템에 사용되는 전력 소자에 대한 수요가 급증하면서 TO 패키지 시장은 매년 성장하고 있습니다. 모든 TO 패키지 제품군 중에서 TO-247은 고출력, 고전류 애플리케이션에 가장 적합한 선택으로, 3~5개의 핀으로 30~80A의 전류를 처리할 수 있어 산업용 드라이브, 전기차 구동 인버터, 차량용 충전기 및 DC-DC 컨버터에 사용되는 IGBT, SiC MOSFET 및 슈퍼정션 MOSFET에 널리 사용됩니다.

SiC MOSFET 소자가 우수한 방열 성능으로 고온 환경에서 빠른 방열과 안정적인 작동을 가능하게 하는 TO-247 패키징을 점점 더 많이 채택함에 따라, 신뢰할 수 있고 고품질의 TO-247 패키징 솔루션에 대한 수요가 그 어느 때보다 높아지고 있습니다.

이 기사는 다음 사항에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다. TO-247 포장 공정 완료웨이퍼 준비부터 최종 테스트까지 모든 단계를 다루며, 각 단계에 적합한 장비 솔루션을 권장합니다.

개요

TO-247은 다음과 같은 특징을 가진 스루홀 전력 패키지입니다.

대형 다이 사이즈: TO 제품군 중 가장 강력한 칩을 수용합니다.
3~5핀: 표준 3핀(TO-247-3L), 켈빈 이미터가 있는 4핀(TO-247-4L) 및 5핀 변형
일체형 방열판 탭: 뒷면의 금속 탭은 열 및 전기 연결 역할을 모두 수행합니다.
현재 용량: 30~80A이며, 일부 변형 모델은 최대 200A까지 지원합니다.
초후막 알루미늄 와이어 본딩: 저항을 줄이고 전류 전달 능력을 향상시키기 위해 300~500μm 알루미늄 전선을 여러 가닥 병렬로 연결하는 경우가 많습니다.

TO-247 포장 공정 흐름도 전체 보기

TO-247 패키징 공정은 고출력 요구 사항에 맞게 특정 조정을 거친 표준 TO 시리즈 워크플로를 따릅니다.

웨이퍼 백그라인딩 → 웨이퍼 다이싱 → 플라즈마 클리닝 → 다이 접착 → 와이어 본딩 → 몰딩 → 트리밍 및 성형 → 테스트 및 분류 → 검사

아래는 각 단계별 상세 설명과 권장 장비입니다.

1단계: 웨이퍼 백그라인딩(웨이퍼 박막화)

TO-247용 전력 소자 칩은 일반적으로 두께가 200~350μm이며, 최적의 열 방출을 위해 후면 금속화가 되어 있습니다. 웨이퍼는 후속 다이 접착 공정을 위해 표면 품질을 유지하면서 목표 두께로 연마해야 합니다.

권장 장비	목	목적
완전 자동 연삭/연마기	HY-TP9730	전력 칩 후면 박막화 및 연마를 통해 열 저항을 감소시켰습니다.

2단계: 웨이퍼 절단

TO-247 규격은 넓은 스크라이브 라인이 있는 대형 다이 사이즈를 특징으로 합니다. 전력 칩은 분리 과정에서 기계적 손상에 더 취약하므로 다이싱 시 칩이 깨지거나 금이 가는 것을 방지해야 합니다.

권장 장비	목	목적
완전 자동 이중 스핀들 절단 톱 + 분류기	HY-WD1202	대용량 칩 분리, 균열 및 파손 방지

3단계: 플라즈마 세척

구리 또는 철-니켈 리드프레임과 칩 표면은 오일, 산화물 및 입자를 완전히 제거해야 합니다. 이 단계는 성형 중 박리를 방지하고 다이 접착 및 와이어 본드 접착력을 강화하는 데 매우 중요합니다.

권장 장비	목	목적
진공 플라즈마 클리너	HY-EI160	대면적 리드프레임 일괄 세척, 박리 방지

4단계: 다이 부착

TO-247 규격은 은 에폭시 또는 공융 접합을 이용한 고출력 다이 접착을 요구합니다. 넓은 아일랜드 영역으로 인해 높은 접착력과 정밀도가 필요하며, 다이 전단 강도는 5kg 이상이어야 합니다. SiC/GaN 소자의 경우, 우수한 열전도율과 고온에서의 신뢰성을 위해 공융 접합 방식이 선호됩니다.

권장 장비	목	목적
고출력 다이 본더	HY-DB812	TO-247 대형 다이 접착, 높은 전단 강도, 높은 열전도율
공융 다이 본더	HY-GD4000	고출력 SiC/GaN 소자 공융 접합

5단계: 와이어 본딩 (전력 장치에 매우 중요)

와이어 본딩은 TO-247 패키징에서 가장 중요한 단계라고 할 수 있습니다. 소신호 소자와 달리 TO-247은 높은 전류를 처리하면서 저항과 인덕턴스를 최소화하기 위해 여러 개의 병렬 와이어를 사용하는 초후막(300~500μm) 알루미늄 와이어 본딩을 요구합니다. 이러한 대형 다이와 두꺼운 와이어로 인해 높은 초음파 출력을 갖춘 특수 심층 접근 본더가 필요합니다.

권장 장비	목	목적
양두형 고중량 알루미늄 와이어 본더	HY-HW3850	TO-247 고전류 후막 알루미늄 와이어 본딩, 저항 감소, 전류 용량 향상

6단계: 성형 (전사 성형)

TO-247 규격은 대형 패키지 크기와 두꺼운 에폭시 수지 캡슐화로 인해 높은 클램핑 압력(최대 180톤)을 요구하는 대형 금형이 필요합니다. 성형 공정은 기포 발생을 최소화하고 두꺼운 본드 와이어와 대형 칩 주변을 완벽하게 채워야 합니다.

권장 장비	목	목적
완전 자동 성형 시스템(180톤)	HY-PS8180	TO-247 고압 대형 금형 성형, 기포 감소, 열 방출 최적화

7단계: 다듬기 및 모양 잡기

성형 후 리드프레임을 다듬고 성형해야 합니다. TO-247은 3~5개의 두꺼운 핀이 있는 긴 프레임을 특징으로 하며, 견고한 다듬기 및 성형 기술이 필요합니다. 평면도는 0.1mm 이하로 제어해야 합니다.

권장 장비	목	목적
완전 자동 재단 및 성형 시스템	HY-TF221	TO-247 전용 트리밍, 벤딩 및 개별 분리

8단계: 테스트 및 분류

TO-247 규격은 온도 제어 및 강제 공랭식 냉각을 동반한 고전압, 고전류 테스트를 요구합니다. 테스트 소켓은 고전류 테스트 중 핀 소손을 방지하면서 무거운 장치를 견딜 수 있어야 합니다.

권장 장비	목	목적
고하중 터렛 핸들러	HY-TS936H	TO-247 고전압, 고전류 테스트, 소손 방지, 대량 생산

9단계: AOI 및 X선 검사

TO-247 규격의 경우, 내부 기포, 배선 이탈, 칩 변위 등을 확인하기 위해 X선 검사가 필수적입니다. AOI 검사는 외부 패키지 품질과 핀 무결성을 검증합니다.

권장 장비	목	목적
X선 검사 시스템	HY-XR5010	결선 감지, 단선 검사, 칩 이동 감지
AOI 시스템	HY-BI300	포장 외관, 핀 변형 검사

요약

TO-247 패키징은 고출력 소자 패키징의 정점을 나타내며, 타의 추종을 불허하는 전류 처리 능력, 탁월한 열 성능, 그리고 가장 까다로운 고출력 애플리케이션에 필요한 검증된 신뢰성을 제공합니다. 웨이퍼 백그라인딩부터 최종 검사에 이르는 전체 패키징 공정은 모든 단계에서 특수 장비, 특히 다음과 같은 장비들을 필요로 합니다.

다중 와이어 병렬 구성의 초후막 알루미늄 와이어 본딩(300~500μm)
대형 전용 금형을 사용한 고압 성형(180톤)
온도 제어 및 강제 공기 냉각을 이용한 고강도 테스트
내부 공극 및 배선 무결성 검증을 위한 X선 검사

TO-247 포장 장비 및 솔루션에 대한 자세한 내용은 당사