功率模块封装基板等离子体清洗技术

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-03-01

功率模块，即IPM(Intelligent Power Module)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动器件(Deriver Integrated Circuit，即Driver IC)。由于具有高集成度、高可靠性等优势，功率模块赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动和变频家电常用的电力电子器件。

其中，由于功率模块的工况环境一般较为苛刻，如高温、潮湿、高离子浓度等恶劣环境，且自身发热较大，因此需要良好的可靠性设计以解决长期使用的寿命问题。

相关技术中，在功率模块的制造过程中，采用的基板通常包括覆铜陶瓷基板(DBC)、引线框架架构(CIS)以及绝缘金属基板(IMS)，其制造流程大体相似，包括粘结辅料印刷、功率器件和晶圆贴装、回流焊接、药水清洗或不清洗、等离子体清洗、金属连接线绑定和环氧树脂封装等步骤。

金属基板(CIS)以其良好的散热性能成为功率模块的主流基板，具体包括：粘结辅料印刷、功率器件、回流焊接、药水清洗、等离子体清洗、金属连接线绑定、引线框架焊接和环氧树脂封装，等离子体清洗设置在绑定金属连接线之前，以便解决绑线脱线等不良的问题，然而在此流程中引脚焊接工序采用助焊剂辅助焊接，且不进行清洗处理去除助焊剂，而后进行环氧树脂封装，因此，引线框架与环氧树脂间结合力变差，封装体易发生分层，降低了功率模块的耐湿热特性、可靠性和使用寿命。

等离子清洗

等离子体清洗方法，通过采用包括氧气和氩气的混合气体对基板和/或功率器件进行等离子体清洗，一方面，氧气以氧离子的形式与基板上的助焊剂和黏胶等有机物进行化学反应，也即氧化有机物形成挥发性气体，同时，氩气作为惰性气体轰击有机物，以提高其活性，加速离子清洗的效率。

等离子体清洗的腔室包括一组相对设置的激励端和地端，相当于一对正负相对设置的电极基板，等离子体从激励端产生，并在射频激励的作用下向地端做加速运动，因此，基板和/或功率器件靠近激励端设置时，等离子体的浓度最大，主要是氧等离子体对基板和/或功率器件进行化学清洗，而在基板和/或功率器件靠近地端设置时，氩等离子体的运动速度接近最大值，也即动能接近最大，因此，氩等离子体对基板和/或功率器件的轰击清洗效果是最明显的，提高了表面有机物的活性，利于进一步地与氧等离子快速反应。

其中，氩等离子体大约去除2～5纳米的有机物，其反应公式如下：
Ar+e^-→Ar⁺+2e^-
氧等离子体的反应公式如下：
O₂+e^-→2O·+e^-；O·+Organic(有机物)→CO2+H2O。

以上资料由深圳等离子清洗机厂家纳恩科技整理编辑，与现有技术中对基板的清洗技术对比而言，等离子体清洗取代了液体化学清洗方法，以避免对基板上的功率器件和电路布线的腐蚀，同样，取代了激光清洗方法，以减少粉尘的产生和对基板的沾污。