Este estudio de caso explora materiales de pasta conductora para la fijación de chips que mejoran el rendimiento de los semiconductores de potencia con una conductividad térmica superior y una baja resistencia eléctrica, al tiempo que cumplen con los estrictos estándares de la industria automotriz.
- Un cliente estaba diseñando un encapsulado QFN de un solo troquel, utilizando marcos conductores de cobre (Cu) más rentables y confiables. Se seleccionó el marco conductor de cobre sin recubrimiento debido a su excelente adhesión a los materiales compuestos de moldeo y a su menor costo en comparación con los marcos conductores de cobre con PPF convencional y con recubrimiento de plata .
- El cliente también especificó el uso de alambre de cobre en lugar de alambre de oro para las interconexiones de alambre, a fin de reducir aún más los costos.
- Dado que los dispositivos semiconductores de potencia se emplearán en aplicaciones industriales, se requiere una fiabilidad excepcional y un rendimiento eléctrico (RDSon) y térmico (W/mK) óptimo. La temperatura de funcionamiento elevada influye en el rendimiento del troquel. En este caso, el troquel puede experimentar temperaturas de hasta 150 °C.
- La capacidad térmica del material de die attach es fundamental para alcanzar el rendimiento deseado de los paquetes con estructuras de plomo de cobre y alambre de cobre. Está en contacto directo con el troquel y proporciona el camino más eficiente para la disipación térmica.
- La resistencia elevada entre el troquel y el paquete generará un calor considerable, lo que reducirá la eficiencia energética del dispositivo. La capa de die attach es un factor clave en la resistencia eléctrica, RDS(on), por lo que se necesita un material que pueda reducir la resistencia y mejorar la eficiencia energética.
- El material debe tener un alto módulo a altas temperaturas (200 °C - 250 °C) para permitir la unión de alambres sin fallas de no adherencia en la almohadilla (NSOP).
- Además de los marcos de conexión de cobre, se prefiere la compatibilidad de la pasta de fijación del chip con otros acabados de marcos de conexión y chips metalizados o no metalizados en la parte posterior, para que el material pueda integrar con diferentes diseños de encapsulado.
- Henkel desarrolló una plataforma química de pasta die attach para cumplir con la alta conductividad térmica, la baja resistencia eléctrica y la alta confiabilidad requeridas en los paquetes de semiconductores de potencia.
- El material utilizado en este caso, LOCTITE Ablestik ABP 6395T, está construido sobre la nueva plataforma. Su química epoxi única y su enfoque de carga de plata (Ag) proporcionan:
- Excelentes características de conductividad térmica (30 W/m-K sin sinterización).
Baja tensión.
- Baja resistencia eléctrica para un buen RDS(on).
- El material cumple con los estándares de fiabilidad más estrictos para diferentes combinaciones de marcos de conexión y acabados de matrices. La fiabilidad de Grado Automotriz 0 y MSL 1 se logra con la mayoría de las combinaciones de troquel/leadframe con tamaños de troquel de hasta 3.0 mm × 3.0 mm. Los materiales competitivos lograron MSL 1, pero solo pudieron ofrecer una conductividad térmica de 25 W/m-K.
- Usando LOCTITE Ablestik ABP 6395T, este cliente avanzó con su nuevo diseño de QFN de potencia, reduciendo el costo en aproximadamente un 2 % por dispositivo.
- LOCTITE Ablestik 6395T también es sustentable y cumple con rigurosas normas de seguridad. El material no contiene halógenos y cumple con RoHS, sin que se detectaran materiales peligrosos en pruebas de terceros.
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