張華洪，張少芳

（汕頭華汕電子器件有限公司，廣東 汕頭 515300）

1 引言

隨著電子技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，整機(jī)產(chǎn)品越來越趨向于多功能、小型化，因此其結(jié)構(gòu)的設(shè)計也越來越密集；而發(fā)達(dá)國家不斷設(shè)置非貿(mào)易壁壘，對整機(jī)的安全性能、相互抗干擾能力等提出了越來越高的標(biāo)準(zhǔn)，因而整機(jī)對器件，尤其是功率器件的要求也就越來越苛刻。而SOT82封裝產(chǎn)品載芯板面積比TO-126大，可以裝配較大面積芯片，裝配芯片界于TO-126和TO-220之間，且背面散熱板面積較TO-126大，散熱效果比TO-126好，市場前景將會大幅提升。

2 開發(fā)歷程

SOT82先期產(chǎn)品質(zhì)量策劃工作嚴(yán)格按照TS16949要求進(jìn)行，歷時30個月。產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)歷四個階段：

第一階段：成立新產(chǎn)品項(xiàng)目研發(fā)小組、確認(rèn)項(xiàng)目開發(fā)的各個目標(biāo)、確定初期產(chǎn)品的材料清單、流程圖、特殊特性、APQP的開發(fā)計劃和設(shè)備開發(fā)計劃、項(xiàng)目可行性評審等主要工作。

第二階段：本階段的主要工作是在所有設(shè)備進(jìn)廠完成調(diào)試后進(jìn)行樣品試產(chǎn)，圍繞樣品試產(chǎn)分別制定樣品控制計劃、樣品制試標(biāo)準(zhǔn)等。樣品試產(chǎn)后送樣給客戶做可靠性認(rèn)定試驗(yàn)，同時討論修改了產(chǎn)品特殊特性，并正式確定生產(chǎn)流程。

第三階段：為過程設(shè)計和開發(fā)階段，主要包括樣品試生產(chǎn)后完成各種工作文件，如包裝規(guī)范、PFMEA、工藝流程、SOT82機(jī)臺裝配工藝條件等，并為試生產(chǎn)準(zhǔn)備控制計劃、SPC計劃和MSA計劃等。

第四階段：為產(chǎn)品和過程確認(rèn)階段，主要包括產(chǎn)品的批量試生產(chǎn)和可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證。在本階段試驗(yàn)過程中，研發(fā)小組對各個生產(chǎn)過程都進(jìn)行了確認(rèn)，落實(shí)了生產(chǎn)各環(huán)節(jié)對于人、機(jī)、料、法、環(huán)、測各要素的控制，能夠按照開發(fā)的要求進(jìn)行生產(chǎn)。在試生產(chǎn)過程中完成SPC報告和MSA報告、APQP策劃總結(jié)、PPAP資料提交等。通過本次的批量試產(chǎn)，對SOT82的策劃目標(biāo)、量產(chǎn)能力做最后的驗(yàn)證。

3 確定生產(chǎn)工藝流程

SOT82的制造流程與普通功率器件的工藝流程大致相同，主要在去溢料后增加一道去澆口工序，SOT82的主要工藝流程如圖1。

4 生產(chǎn)過程解決的主要問題

4.1 DVT（熱阻測試）不良

批量生產(chǎn)時，測試出現(xiàn)連續(xù)低良率批異常，成品率低于95%，主要不良項(xiàng)目為DVT H/L異常。經(jīng)分析確認(rèn)為上芯工序的錫層厚度太厚及錫層傾斜所致，如圖2所示。

4.1.1 原因分析

錫層厚度不良主要體現(xiàn)在熔合在框架載芯板上的錫量不穩(wěn)定、壓錫后的錫層不平整。這些主要與點(diǎn)錫、壓錫機(jī)構(gòu)的調(diào)整有關(guān)。

（1）點(diǎn)錫頭的孔徑與焊料的線徑不匹配，導(dǎo)致焊料在點(diǎn)錫頭中存在較大的間隙，送錫時會出現(xiàn)彎折從而使得熔合在框架上的錫量有大有小。

（2）壓錫頭安裝的水平度不良，壓錫后，錫層存在一邊厚一邊薄的現(xiàn)象。

4.1.2 解決措施

（1）優(yōu)化點(diǎn)錫參數(shù)：點(diǎn)錫量規(guī)定為0.7mm（焊料采用457 μm線徑匹配508 μm點(diǎn)錫頭孔徑）；

（2）定期清潔壓錫頭及調(diào)整壓錫水平度（采用3.3mm×3.3mm的壓錫頭）；

（3）加嚴(yán)錫層厚度過程控制標(biāo)準(zhǔn)（錫層厚度控制標(biāo)準(zhǔn)由20μm～65μm調(diào)整至22μm～50μm）；

（4）每班壓錫頭的水平度校準(zhǔn)。

4.2 脫口

小批量生產(chǎn)時，焊線工序頻繁出現(xiàn)脫口，部分異常批不良比率達(dá)10%左右。

4.2.1 原因分析

（1）焊接工藝不合適。SOT82框架為全鍍鎳框架，為化學(xué)鍍鎳層，在空氣中容易氧化生成鈍化膜，影響正常的管腳焊接。

（2）劈刀污染。鍍鎳框架焊腳焊接工藝會略高于正常的裸銅框架工藝，使得劈刀的U型槽內(nèi)更容易殘留鋁渣。

（3）過位不穩(wěn)定。SOT82框架因結(jié)構(gòu)問題，載芯板前端沒有連筋，容易變形，如果一次過位2只，單步過位距離變大，會增加變形/錯位的幾率，使得壓爪沒有壓緊焊腳。

4.2.2 解決措施

（1）采用正交試驗(yàn)優(yōu)化確定焊腳的焊接條件；

（2）修正劈刀的清洗周期（由10萬點(diǎn)調(diào)整至6萬點(diǎn)，防止劈刀污染而導(dǎo)致的脫口）；

（3）焊線過位設(shè)定為單只過位，禁止連續(xù)2只過位（防止過位錯位而導(dǎo)致壓爪壓不緊引起的脫口異常）。

4.3 載芯板變形異常

塑封后在側(cè)面出現(xiàn)露銅，焊線后出現(xiàn)載芯板偏移變形現(xiàn)象（如圖3）。

4.3.1 原因分析

（1）過位勾爪的調(diào)整不合適。過位勾爪的位置與壓輪處于同一水平方向，過位時勾爪容易碰到壓輪，導(dǎo)致過位出現(xiàn)錯位。

（2）過位步距的設(shè)定不合適。SOT82框架因結(jié)構(gòu)問題，載芯板前端沒有連筋，容易變形，如果一次過位2只，單步過位距離變大，會增加過位步距的誤差，使得載芯板經(jīng)定位叉校準(zhǔn)后產(chǎn)生歪頭現(xiàn)象。

4.3.2 解決措施

（1）焊線過位設(shè)定為單只過位，禁止連續(xù)2只過位；（2）制作量具，用于檢測框架載芯板是否存在偏移。

4.4 頂針角度偏移

在塑封試生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)個別頂針角度偏移的現(xiàn)象（如圖4）。

4.4.1 原因分析

經(jīng)摘解模條分析發(fā)現(xiàn)，模具上有個別壓緊框架的頂針存在一定程度的偏轉(zhuǎn)，如圖5。導(dǎo)致該壓緊針偏轉(zhuǎn)的主要原因是因?yàn)樵撫樀念^部直徑太小，而背面開的圓孔大于該頂針頭，針頭部的兩個小平面不能起到定位作用，定位針可以在孔里自由旋轉(zhuǎn)。

4.4.2 解決措施

針對以上問題重新設(shè)計頂針，加大頂針頭部尺寸，使其頭部卡在模條的凹槽中不能自由旋轉(zhuǎn)，更換整個模具的頂針后解決該問題，如圖6。

4.5 塑封體段差不良

在生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)不同程度的塑封體段差不良，如圖7。

4.5.1 原因分析

經(jīng)對產(chǎn)品外觀及模具整體結(jié)構(gòu)分析、檢查后，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致SOT82產(chǎn)品塑封體段差的主要原因是：由于上下模具的定位塊嚴(yán)重磨損，如圖8，在合模時使模具出現(xiàn)輕微偏移，從而使生產(chǎn)的產(chǎn)品塑封體出現(xiàn)段差不良。

4.5.2 解決措施

重新設(shè)計加工定位，并采用合金耐磨材質(zhì)，問題解決，如圖9。

4.6 電鍍工藝的確定

SOT82產(chǎn)品最初采用的框架是全鍍鎳框架，為化學(xué)鍍鎳層，在空氣中容易氧化生成鈍化膜，如果電鍍前鎳鈍化膜處理不徹底，將導(dǎo)致鍍錫層與框架表面的鎳層結(jié)合不良而影響產(chǎn)品引腳的可焊性，通過試驗(yàn)確定適合的工藝條件，解決鍍層的結(jié)合力不良問題，最后出于對工藝條件各方面因素（如去氧化槽溫度、有效濃度等）的不穩(wěn)定性考慮，而采用局部鍍鎳框架，從根源上解決錫鍍層與框架表面鎳層的結(jié)合不良問題。

根據(jù)SOT82產(chǎn)品特性（框架較單薄，強(qiáng)度不足等）設(shè)計專用的掛具。

5 結(jié)束語

本文通過對SOT82產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)入研究，確定了產(chǎn)品工藝條件；對封裝設(shè)備工作原理進(jìn)行分析，解決了SOT82產(chǎn)品DVT（熱阻測試）高、塑封體段差、載芯板變形、頂針角度偏移和錫層厚度不均勻等問題。以上工藝技術(shù)，適應(yīng)于大批量SOT82產(chǎn)品制造，裝配后產(chǎn)品技術(shù)指示達(dá)到國際先進(jìn)水平。