Jun. 05, 2024
IGBT模块通常是由功率芯片和续流二极管芯片集成,通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。图1-1显示了典型IGBT模块的横截面结构示意图。一个完整的IGBT模块主要包括IGBT芯片,续流二极管芯片,陶瓷直接覆铜基板(Direct Bond Copper,DBC),焊料层,键合引线,铜底板,灌封材料,封装管壳等和功率端子等。IGBT模块的封装过程首先是将IGBT芯片和续流二极管芯片通过回流焊等互连方法连接到DBC基板上,再通过超声键合技术将芯片的电极引出到DBC基板的焊盘上,实现模块内部电气连接和外部功率端子的电气连接,之后将粘有芯片的DBC基板和功率端子再次通过回流焊等互连方法焊接到散热铜底板上,最后对壳体进行塑封,点胶后安装封装管壳,对壳体内部灌胶并抽真空,经过一段时间的高温固化后加装顶盖,产品最终成型。
图 1-1 IGBT 模块结构示意图
DBC基板和芯片表面难免会沾上油污、油脂等有机物和氧化层,在进行封装之前,首先得将表面有机物和氧化层去除。传统的无水乙醇浴超声波清洗的方式难以去除表面顽固杂质。可以使用等离子清洗机对芯片和DBC基板等封装材料进行清洗,以清除其表面污染物,增强表面活性从而提高DBC与芯片、芯片与垫片之间焊接界面的强度。等离子清洗机,该设备为一种精密干法清洗设备,原理是在射频电压的激励下,活化气体产生等离子体,等离子体在待清洗物体表面游离,通过物理碰撞和化学反应分解去除其表面杂质。常见的活化气体有惰性气体(如氩气、氮气等)和反应类气体(如氧气、氟气、氢气等)。
氧化层去除
DBC表面铜层易与空气接触而发生氧化,严重影响引线键合质量及芯片焊接效果,需要将DBC进行等离子清洗,以去除铜金属表面氧化层,确保引线键合强度达到合格标准。
等离子清洗前后DBC基板水滴角对比
等离子清洗前后对比,DBC基板表面改善效果非常明显,基板表面铜材氧化物去除效果明显易见,水滴角角度也从85.574°改善到了16.821°,基板表面洁净度、活化程度都得到了良好提升。
等离子清洗机清洗DBC基板优势明显,操作简单,精度可控,整个过程无需加热,不会产生任何的污染,安全可靠,该设备在半导体封装领域中有着大规模的应用,对提高封装的可靠性及整体质量都非常关键。
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