功率模塊封裝基板等離子體清洗技術

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-03-01

功率模塊，即IPM(Intelligent Power Module)，是一種將電力電子和集成電路技術結合的功率驅動器件(Deriver Integrated Circuit，即Driver IC)。由于具有高集成度、高可靠性等優(yōu)勢，功率模塊贏得越來越大的市場，尤其適合于驅動電機的變頻器及各種逆變電源，是變頻調速、冶金機械、電力牽引、伺服驅動和變頻家電常用的電力電子器件。

其中，由于功率模塊的工況環(huán)境一般較為苛刻，如高溫、潮濕、高離子濃度等惡劣環(huán)境，且自身發(fā)熱較大，因此需要良好的可靠性設計以解決長期使用的壽命問題。

相關技術中，在功率模塊的制造過程中，采用的基板通常包括覆銅陶瓷基板(DBC)、引線框架架構(CIS)以及絕緣金屬基板(IMS)，其制造流程大體相似，包括粘結輔料印刷、功率器件和晶圓貼裝、回流焊接、藥水清洗或不清洗、等離子體清洗、金屬連接線綁定和環(huán)氧樹脂封裝等步驟。

金屬基板(CIS)以其良好的散熱性能成為功率模塊的主流基板，具體包括：粘結輔料印刷、功率器件、回流焊接、藥水清洗、等離子體清洗、金屬連接線綁定、引線框架焊接和環(huán)氧樹脂封裝，等離子體清洗設置在綁定金屬連接線之前，以便解決綁線脫線等不良的問題，然而在此流程中引腳焊接工序采用助焊劑輔助焊接，且不進行清洗處理去除助焊劑，而后進行環(huán)氧樹脂封裝，因此，引線框架與環(huán)氧樹脂間結合力變差，封裝體易發(fā)生分層，降低了功率模塊的耐濕熱特性、可靠性和使用壽命。

等離子清洗

等離子體清洗方法，通過采用包括氧氣和氬氣的混合氣體對基板和/或功率器件進行等離子體清洗，一方面，氧氣以氧離子的形式與基板上的助焊劑和黏膠等有機物進行化學反應，也即氧化有機物形成揮發(fā)性氣體，同時，氬氣作為惰性氣體轟擊有機物，以提高其活性，加速離子清洗的效率。

等離子體清洗的腔室包括一組相對設置的激勵端和地端，相當于一對正負相對設置的電極基板，等離子體從激勵端產生，并在射頻激勵的作用下向地端做加速運動，因此，基板和/或功率器件靠近激勵端設置時，等離子體的濃度最大，主要是氧等離子體對基板和/或功率器件進行化學清洗，而在基板和/或功率器件靠近地端設置時，氬等離子體的運動速度接近最大值，也即動能接近最大，因此，氬等離子體對基板和/或功率器件的轟擊清洗效果是最明顯的，提高了表面有機物的活性，利于進一步地與氧等離子快速反應。

其中，氬等離子體大約去除2～5納米的有機物，其反應公式如下：
Ar+e^-→Ar⁺+2e^-
氧等離子體的反應公式如下：
O₂+e^-→2O·+e^-；O·+Organic(有機物)→CO2+H2O。

以上資料由深圳等離子清洗機廠家納恩科技整理編輯，與現(xiàn)有技術中對基板的清洗技術對比而言，等離子體清洗取代了液體化學清洗方法，以避免對基板上的功率器件和電路布線的腐蝕，同樣，取代了激光清洗方法，以減少粉塵的產生和對基板的沾污。