安森美T2PAK封装功率器件贴装方法-电子发烧友网

T2PAK应用笔记重点介绍T2PAK封装的贴装及其热性能的高效利用。内容涵盖以下方面：T2PAK封装详解：全面说明封装结构与关键规格参数;焊接注意事项：阐述实现可靠电气连接的关键焊接注意事项;湿度敏感等级(MSL)要求：明确器件在处理与存储过程中的防潮防护规范;器件贴装指南：提供器件贴装的最佳实践建议。第一篇介绍了T2PAK封装基础知识，本文将继续介绍器件贴装方法。

回流焊工艺各阶段的推荐参数值

下表列出了回流焊工艺各阶段的推荐参数值。尽管实际温度曲线可能因设备类型和工艺条件而异，该曲线可作为可靠的初始参考，并应根据具体应用进行调整——包括PCB的尺寸与厚度、元件密度与类型、所用焊膏特性以及衬底材料等因素。

制定焊接温度曲线时，建议首先采用焊膏制造商提供的基准曲线，并确保所有装配元件的温度与时间限制均得到满足。目前主流的回流焊设备包括红外(IR)加热炉、强制对流炉和气相焊接系统，其中强制对流炉凭借其优异的热均匀性，能均匀加热整个PCB板，使元件受热更一致，特别适用于功率器件的高可靠性焊接。在双面PCB装配中，T2PAK器件应安排最后焊接，因其底部焊点在二次回流过程中会再次熔融，易导致移位或脱落。对于返修操作，建议采用局部加热方式进行定点回流，避免整板二次回流[2]。

表. 根据[2]的分类回流曲线

以下说明适用于表3[2]：

所有温度均指封装中心温度，测量位置为封装本体在回流焊接过程中朝上的表面(例如live bug，引脚朝下)。若元件采用非标准live bug方向(即dead bug，引脚朝上)进行回流，其TP温度与“live bug”方向TP值的偏差应在±2K范围内，且仍需满足TC温度要求;否则需调整回流曲线以确保符合TC规范。为精确测量实际封装本体峰值温度，请参照JEP140[3]推荐的热电偶使用规范。

本文档中的回流温度曲线仅用于分类或预处理，并不直接规定实际PCB装配的回流工艺参数。实际的板级装配回流曲线应根据具体工艺需求和电路板设计来制定，且不得超出表3中所列的参数限值。例如，若 TC =260 °C、时间 tP = 30 秒，则对供应商和用户分别具有如下要求：

对供应商而言：峰值温度必须至少达到 260 °C，且高于 255 °C 的时间必须不少于 30 秒。

对用户而言：峰值温度不得超过 260 °C，且高于255 °C 的时间不得超过 30 秒。

测试负载中的所有元件均须满足分类温度曲线要求。

依据J-STD-020、JESD22-A112(已废止)、IPC-SM-786(已废止)历史版本流程或标准进行湿度敏感性分级的表面贴装器件，若无变更等级或提高峰值温度等级的需求，无需按当前修订版重新分级。

表面贴装器件：不建议采用波峰焊工艺。

湿度敏感等级根据JEDEC J-STD-033和J-STD-020标准，T2PAK产品被归类为湿度敏感等级1(MSL1)。因此，在标准环境条件下，该产品无需干燥包装且无明确的保质期限制，从而简化了存储和操作要求。

器件贴装

为实现最佳性能，顶部散热器件除需遵循指定的焊接安装温度要求外，还需与冷板或散热器建立高效的热连接。结壳热阻(RθJC)取决于芯片尺寸、厚度、裸片粘贴和铜引线框架等因素，已在数据手册中严格规定并明确标注，但整体散热性能仍高度依赖于连接外露焊盘与散热器的堆叠结构。实现高效热连接的关键在于界面材料的选择，通常称为热界面材料(Thermal Interface Material, TIM)。选用合适的TIM，并实施精确且可重复的涂覆工艺，是优化散热性能、确保器件级和板级可靠性以及增强电气绝缘安全性的核心要素。为提出有效解决方案并展示界面评估流程，本研究已对三种可选方案进行了探讨。

液态间隙填充材料(图1)

大多数液态间隙填充材料(Liquid Gap Fillers，见图1)具有相对较低的粘度，能够很好地贴合外露焊盘与散热器之间的接触面。此类TIM材料的最终厚度和形态主要由封装与散热器之间施加的装配压力决定(由PCB施加的压力)，并可通过螺钉或弹簧针等夹持系统调节散热器与PCB之间的距离来进行精确控制。在采用液态间隙填充材料时，需综合考虑以下几个关键因素：

1. 导热界面材料(TIM)的特性

评估和验证TIM材料的隔热性能至关重要。间隙填充材料是封装散热焊盘(高电压)与散热器(接地)之间唯一的绝缘介质。根据材料不同，为承受相应电压所需的最小厚度通常在500 µm至1mm之间。

市售液态间隙填充材料的导热系数范围为1.6W/(m·K) 至 9 W/(m·K)，安森美建议采用的测试值应高于5 W/(m·K)。

2. 最佳涂覆量

为确保最佳绝缘性能而过度涂覆TIM，会以牺牲热性能为代价。更多细节请参见热仿真和热测试部分所提供的数据。

3. 固化过程中的收缩

需要注意的是，间隙填充材料在必要的固化过程中可能会发生收缩

平衡这些方面对于实现所需的电气绝缘，同时保持最佳的热性能至关重要。

图1. 液态间隙填充材料

预成型间隙填充垫(图2)

预成型间隙填充垫(Pre-Formed Gap Filler Pad)提供了另一种解决方案。在此方案中，厚度通过设计得到保证。然而，整体装配成本可能会增加，并且控制散热器与PCB之间距离的关键环节可能更具挑战性：预切割的导热垫虽然能保证厚度一致，但由于其预设的形状，无法像液态材料那样与周边结构紧密贴合。