提升封裝質(zhì)量，加速生產(chǎn)：等離子清洗機在IGBT模塊封裝中的關(guān)鍵應(yīng)用
發(fā)布時間:
2023-11-04
在IGBT模塊封裝過程中，等離子清洗機起到了重要的作用。等離子清洗機通過在射頻電壓激勵下產(chǎn)生活性等離子體，利用物理碰撞或化學(xué)反應(yīng)等方式分解多余物質(zhì)，有效去除材料表面污染物。等離子體由帶電粒子（正離子、負離子和自由電子等）和不帶電的中性粒子（如激發(fā)態(tài)分子和自由基）組成，是物質(zhì)的第四態(tài)。等離子清洗可以顯著提高功率電子器件界面連接質(zhì)量和可靠性。
功率電子器件是指用于控制和轉(zhuǎn)換電力的特殊電子器件，包括二極管、三極管等。絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是目前電力電子設(shè)備中最常用的功率轉(zhuǎn)換和控制核心器件。它結(jié)合了絕緣柵型場效應(yīng)管(MOSFET)和雙極型三極管(BJT)的優(yōu)點，具有驅(qū)動功率小、飽和壓降低、載流密度大、開關(guān)速度快等特點。IGBT模塊在軌道交通、電動汽車、航空電源、光伏逆變器等對安全性要求較高的電力電子系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
IGBT模塊的可靠性對整個電力電子系統(tǒng)的效率、能耗和成本都有影響。在長期的應(yīng)用過程中，IGBT模塊會受到溫度變化和疲勞老化的影響，導(dǎo)致失效故障，縮短器件的壽命。這不僅會造成經(jīng)濟損失，還可能引發(fā)安全事故，危及工作人員的生命安全。特別是隨著第三代半導(dǎo)體器件的發(fā)展，如碳化硅等高性能器件的出現(xiàn)，IGBT模塊的發(fā)熱量也在不斷增加，加速了老化速率，因此提高IGBT模塊的可靠性成為半導(dǎo)體器件封裝技術(shù)的主要突破目標。
等離子清洗機在IGBT模塊封裝中的應(yīng)用
在IGBT模塊封裝過程中，等離子清洗機起到了重要的作用。等離子清洗機通過在射頻電壓激勵下產(chǎn)生活性等離子體，利用物理碰撞或化學(xué)反應(yīng)等方式分解多余物質(zhì)，有效去除材料表面污染物。等離子體由帶電粒子（正離子、負離子和自由電子等）和不帶電的中性粒子（如激發(fā)態(tài)分子和自由基）組成，是物質(zhì)的第四態(tài)。等離子清洗可以顯著提高功率電子器件界面連接質(zhì)量和可靠性。
常見芯片為硅基鍍金芯片，金鍍層表面常常會有油脂、油污等有機物及氧化層，在進行芯片的貼裝前，需要用一定的方法將有機物及氧化層去除，以提高芯片表面活性(附著力)從而提高與焊膏連接界面的強度。 在等離子清洗中，一般可將活化氣體分為兩類:一類為由惰性氣體產(chǎn)生的等離子體(如Ar，N等);另一類為由反應(yīng)性氣體產(chǎn)生的等離子體(如O，H，氟氣體等)。在芯片粘接中，氧氣和氬氣是兩種常用的等離子活化氣體，運用氧氣和氬氣等離子在清洗芯片的過程中，芯片鍍層表面會分別受到化學(xué)處理和物理轟擊的作用，分別經(jīng)歷以下幾個步驟:
第一步為污染物在真空和瞬時高溫狀態(tài)下部分蒸發(fā);
第二步為在高能量氧離子或氬離子的沖擊下，芯片表面污染物快速氣化；
第三步為真空泵工作將污染物抽出；
第四步為充入氮氣，使腔體恢復(fù)常壓狀態(tài)。
除此之外等離子清洗機還可以對IGBT模塊的DBC基板和功率端子等進行清洗，以去除基板表面的有機物，氧化物，微顆粒污染物等雜質(zhì)，提高封裝可靠性。等離子清洗具有常規(guī)清洗方法無法到達的效果，通過離子轟擊的方法可以將組件表面的油污等雜質(zhì)徹底清洗掉。
友情鏈接：