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                    IGBT模塊封裝DBC基板等離子清洗

                    Jun. 05, 2024

                    IGBT模塊通常是由功率芯片和續流二極管芯片集成,通過(guò)特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產(chǎn)品。圖1-1顯示了典型IGBT模塊的橫截面結構示意圖。一個(gè)完整的IGBT模塊主要包括IGBT芯片,續流二極管芯片,陶瓷直接覆銅基板(Direct Bond Copper,DBC),焊料層,鍵合引線(xiàn),銅底板,灌封材料,封裝管殼等和功率端子等。IGBT模塊的封裝過(guò)程首先是將IGBT芯片和續流二極管芯片通過(guò)回流焊等互連方法連接到DBC基板上,再通過(guò)超聲鍵合技術(shù)將芯片的電極引出到DBC基板的焊盤(pán)上,實(shí)現模塊內部電氣連接和外部功率端子的電氣連接,之后將粘有芯片的DBC基板和功率端子再次通過(guò)回流焊等互連方法焊接到散熱銅底板上,最后對殼體進(jìn)行塑封,點(diǎn)膠后安裝封裝管殼,對殼體內部灌膠并抽真空,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的高溫固化后加裝頂蓋,產(chǎn)品最終成型。

                    圖 1-1 IGBT 模塊結構示意圖

                    圖 1-1 IGBT 模塊結構示意圖

                    IGBT模塊封裝的一般工藝流程如下:

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                    等離子清洗機在IGBT模塊封裝DBC基板清洗中的應用

                    DBC基板和芯片表面難免會(huì )沾上油污、油脂等有機物和氧化層,在進(jìn)行封裝之前,首先得將表面有機物和氧化層去除。傳統的無(wú)水乙醇浴超聲波清洗的方式難以去除表面頑固雜質(zhì)??梢允褂玫入x子清洗機對芯片和DBC基板等封裝材料進(jìn)行清洗,以清除其表面污染物,增強表面活性從而提高DBC與芯片、芯片與墊片之間焊接界面的強度。等離子清洗機,該設備為一種精密干法清洗設備,原理是在射頻電壓的激勵下,活化氣體產(chǎn)生等離子體,等離子體在待清洗物體表面游離,通過(guò)物理碰撞和化學(xué)反應分解去除其表面雜質(zhì)。常見(jiàn)的活化氣體有惰性氣體(如氬氣、氮氣等)和反應類(lèi)氣體(如氧氣、氟氣、氫氣等)。

                    氧化層去除

                    DBC表面銅層易與空氣接觸而發(fā)生氧化,嚴重影響引線(xiàn)鍵合質(zhì)量及芯片焊接效果,需要將DBC進(jìn)行等離子清洗,以去除銅金屬表面氧化層,確保引線(xiàn)鍵合強度達到合格標準。

                    等離子清洗前后DBC基板水滴角對比

                    等離子清洗前后DBC基板水滴角對比

                    等離子清洗前后對比,DBC基板表面改善效果非常明顯,基板表面銅材氧化物去除效果明顯易見(jiàn),水滴角角度也從85.574°改善到了16.821°,基板表面潔凈度、活化程度都得到了良好提升。

                    等離子清洗機清洗DBC基板優(yōu)勢明顯,操作簡(jiǎn)單,精度可控,整個(gè)過(guò)程無(wú)需加熱,不會(huì )產(chǎn)生任何的污染,安全可靠,該設備在半導體封裝領(lǐng)域中有著(zhù)大規模的應用,對提高封裝的可靠性及整體質(zhì)量都非常關(guān)鍵。

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