Корпус силовых устройств TO-247: комплексное технологическое решение для мощных приложений.

Мировой рынок дискретных корпусов TO достиг 4,83 миллиарда долларов в 2025 году, растет 8,1% Из года в год рост обусловлен растущим спросом на силовые устройства в электромобилях, фотоэлектрических инверторах и системах хранения энергии. Среди всех семейств корпусов TO, TO-247 выделяется как лучший выбор для мощных и сильноточных приложений — способный выдерживать ток 30–80 А с 3–5 выводами, что делает его предпочтительным корпусом для IGBT, SiC MOSFET и суперпереходных MOSFET в промышленных приводах, тяговых инверторах электромобилей, бортовых зарядных устройствах и преобразователях постоянного тока.

Поскольку в устройствах SiC MOSFET все чаще используется корпус TO-247 благодаря его превосходным теплоотводящим свойствам, обеспечивающим быстрое рассеивание тепла и стабильную работу в условиях высоких температур, спрос на надежные и высококачественные решения в корпусе TO-247 никогда не был так высок.

В данной статье представлен всесторонний обзор... полный процесс упаковки TO-247охватывает каждый этап, от подготовки пластин до окончательного тестирования, и предлагает рекомендуемые решения по оборудованию для каждого этапа.

Обзор

Корпус TO-247 — это силовой модуль для монтажа в отверстия, характеризующийся следующими особенностями:

Большой размер матрицы: Подходит для размещения самых крупных микросхем питания семейства TO.
3–5 штифтов: Стандартные 3-контактные (TO-247-3L), 4-контактные с эмиттером Кельвина (TO-247-4L) и 5-контактные варианты.
Встроенный радиатор: Металлический контакт на задней стороне служит одновременно для тепло- и электрического соединения.
Текущая мощность: 30–80 А, при этом некоторые варианты поддерживают до 200 А.
Сверхтолстая алюминиевая проволочная сварка: Алюминиевые провода диаметром 300–500 мкм, часто с многопроводным параллельным соединением для снижения сопротивления и повышения пропускной способности по току.

Полный технологический процесс упаковки в корпус TO-247.

Технологический процесс корпусирования TO-247 соответствует стандартному рабочему процессу серии TO с учетом требований к высокой мощности:

Шлифовка обратной стороны пластины → Нарезка пластин → Плазменная очистка → Прикрепление кристалла → Проволочное соединение → Формование → Обрезка и придание формы → Тестирование и сортировка → Контроль качества

Ниже приведено подробное описание каждого этапа с указанием рекомендуемого оборудования.

Шаг 1: Шлифовка обратной стороны пластины (утончение пластины)

Микросхемы силовых устройств для корпуса TO-247 обычно имеют толщину 200–350 мкм и металлизацию с обратной стороны для оптимального отвода тепла. Пластина должна быть отшлифована до заданной толщины с сохранением качества поверхности для последующей установки кристалла.

Рекомендуемое оборудование	Элемент	Цель
Полностью автоматический шлифовально-полировальный станок	HY-TP9730	Утончение и полировка обратной стороны силового чипа, снижающие тепловое сопротивление.

Шаг 2: Нарезка вафель кубиками

В корпусе TO-247 используются кристаллы больших размеров с широкими линиями разметки. При нарезке необходимо предотвращать сколы и растрескивание, поскольку силовые микросхемы более подвержены механическим повреждениям во время разделения.

Рекомендуемое оборудование	Элемент	Цель
Полностью автоматическая двухшпиндельная пила для раскроя и сортировки.	HY-WD1202	Крупногабаритная обработка стружки, предотвращение образования трещин и сколов.

Шаг 3: Плазменная очистка

Медная или железо-никелевая выводная рамка, а также поверхность чипа, должны быть тщательно очищены от масел, оксидов и частиц. Этот этап имеет решающее значение для предотвращения расслоения во время формования и обеспечения прочного соединения кристалла и проволочных выводов.

Рекомендуемое оборудование	Элемент	Цель
Плазменный вакуумный пылесос	HY-EI160	Пакетная очистка выводных рамок больших площадей, предотвращение расслоения.

Шаг 4: Прикрепление матрицы

Для корпусов TO-247 требуется высокоэффективная установка кристалла с использованием серебряной эпоксидной смолы или эвтектического клея. Большая площадь островков требует высокой силы и точности установки, при этом прочность кристалла на сдвиг должна быть ≥5 кг. Для устройств на основе SiC/GaN предпочтительнее использовать эвтектический способ установки кристалла из-за превосходной теплопроводности и высокой надежности при высоких температурах.

Рекомендуемое оборудование	Элемент	Цель
Мощный инструмент для склеивания кристаллов	HY-DB812	Корпус TO-247 для крепления мощных кристаллов, высокая прочность на сдвиг, высокая теплопроводность.
Эвтектический связующий материал для кристаллов	HY-GD4000	Эвтектическое крепление для мощных SiC/GaN устройств

Шаг 5: Соединение проводов (критически важно для силовых устройств)

Проволочное соединение, пожалуй, является наиболее важным этапом в корпусе TO-247. В отличие от малосигнальных устройств, TO-247 требует сверхтолстого алюминиевого проволочного соединения (300–500 мкм) с использованием нескольких параллельных проводов для работы с высокими токами при минимизации сопротивления и индуктивности. Большой размер кристалла и толстые провода требуют специализированных глубокозалегающих бондеров с высокой ультразвуковой мощностью.

Рекомендуемое оборудование	Элемент	Цель
Двухголовочный аппарат для склеивания тяжелых алюминиевых проводов	HY-HW3850	Высокотоковое соединение толстостенных алюминиевых проводов в корпусе TO-247, снижение сопротивления, увеличение токовой нагрузки.

Шаг 6: Формование (трансферное формование)

Для изготовления изделий стандарта TO-247 требуются большие пресс-формы с высоким давлением смыкания (до 180 тонн) из-за больших размеров корпуса и толстого слоя эпоксидной смолы, покрывающей его. Процесс формования должен минимизировать пустоты и обеспечивать полное заполнение пространства вокруг толстых соединительных проводов и крупных микросхем.

Рекомендуемое оборудование	Элемент	Цель
Полностью автоматическая система формования (180T)	HY-PS8180	Формование под высоким давлением в крупногабаритных пресс-формах по стандарту TO-247, уменьшение пустот, оптимизация теплоотвода.

Шаг 7: Обрезка и придание формы

После формовки выводную рамку необходимо обрезать и придать ей нужную форму. Корпус TO-247 имеет длинную рамку с выводами толщиной 3–5 мм, что требует надежной обрезки и придания формы. Необходимо обеспечить копланарность с точностью до ≤0,1 мм.

Рекомендуемое оборудование	Элемент	Цель
Полностью автоматизированная система обрезки и формовки	HY-TF221	Корпус TO-247 предназначен для обрезки, гибки и разделения листов.

Шаг 8: Тестирование и сортировка

Для испытаний в корпусе TO-247 требуется контроль температуры и принудительное воздушное охлаждение при высоком напряжении и сильном токе. Разъем для испытаний должен выдерживать большие нагрузки и предотвращать перегорание контактов во время испытаний при высоком токе.

Рекомендуемое оборудование	Элемент	Цель
Мощный манипулятор для поворотной башни	HY-TS936H	Высоковольтные и сильноточные испытания в корпусе TO-247, предотвращение перегорания, крупносерийное производство.