功率模塊封裝基板等離子體清洗技術(shù)

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(shù)結(jié)合的功率驅(qū)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(qū)動電機的變頻器及各種逆變電源，是變頻調(diào)速、冶金機械、電力牽引、伺服驅(qū)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(shè)計以解決長期使用的壽命問題。

相關(guān)技術(shù)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(gòu)(CIS)以及絕緣金屬基板(IMS)，其制造流程大體相似，包括粘結(jié)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(jié)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(shè)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(jié)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(xué)反應(yīng)，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(shè)置的激勵端和地端，相當(dāng)于一對正負(fù)相對設(shè)置的電極基板，等離子體從激勵端產(chǎn)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(shè)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(xué)清洗，而在基板和/或功率器件靠近地端設(shè)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(yīng)。

其中，氬等離子體大約去除2～5納米的有機物，其反應(yīng)公式如下：
Ar+e^-→Ar⁺+2e^-
氧等離子體的反應(yīng)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(shù)中對基板的清洗技術(shù)對比而言，等離子體清洗取代了液體化學(xué)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(chǎn)生和對基板的沾污。