在IGBT模塊的封裝工藝中，芯片貼裝是決定模塊最終性能與可靠性的核心環(huán)節(jié)之一。而貼裝的成功與否，極大程度上取決于貼裝前基板（如DBC陶瓷基板）和金屬框架（如銅框架）的表面狀態(tài)。在這一預備階段，表面的微觀清潔度與活化程度是重中之重，任何疏忽都可能導致后續(xù)的界面缺陷。以等離子體清洗技術為代表的先進表面處理方案，正是攻克這一挑戰(zhàn)的關鍵。
表面污染物的隱患：貼裝質(zhì)量的“隱形殺手”
在進入貼裝工序前，基板與框架表面看似潔凈，實則可能吸附著多種微觀污染物：
1、有機污染物
有機污染物會形成弱界面層，嚴重削弱焊料或燒結(jié)銀膏的潤濕鋪展能力，導致虛焊、空洞率增高，并直接影響界面的熱導率和機械結(jié)合強度。
2、氧化層
金屬框架（尤其是銅材）表面在大氣環(huán)境中會自然生成氧化層。這層氧化物會阻礙金屬與焊料之間形成有效的冶金結(jié)合，是影響焊接可靠性的主要障礙。
3、微顆粒粉塵
空氣中的塵埃落在表面，會在貼裝時造成局部間隙，成為熱管理和電連接的薄弱點。
這些污染物若不清除，將直接導致芯片與基板、基板與框架之間的界面熱阻增加、導電性能下降、機械附著力不足，長期運行下易引發(fā)熱疲勞失效、脫層甚至燒毀，嚴重威脅IGBT模塊的壽命與穩(wěn)定性。
等離子體清洗：高效、精準的表面處理方案
針對上述問題，傳統(tǒng)的濕法化學清洗或機械擦拭方法存在清潔不徹底、損傷表面、引入化學殘留、環(huán)保壓力大等局限。而晟鼎提供的等離子體清洗技術，提供了一種干式、高效、環(huán)保的解決方案。其核心在于利用電能將工藝氣體（如氬氣、氧氣、氫氣或它們的混合氣）激發(fā)成高活性的等離子體態(tài)。
等離子體對基板與框架表面的處理主要通過兩種機制實現(xiàn)：
物理轟擊
在高能等離子體中，被電場加速的離子和電子等粒子以一定動能轟擊材料表面，能夠有效地濺射剝離掉微觀顆粒和部分頑固污染物。
化學反應
活性粒子（如氧等離子體中的氧自由基）能與表面的有機污染物發(fā)生氧化反應，將其分解為可揮發(fā)性的水、二氧化碳等氣體被真空系統(tǒng)抽走；而氫等離子體則能有效地還原金屬表面的氧化物，恢復金屬的潔凈活性表面。
實施等離子清洗的關鍵工藝考量
在IGBT封裝中應用等離子體清洗技術，需重點關注以下幾個方面：
1、工藝氣體選擇
通常采用氬氧混合氣或分步處理。氧氣能高效去除有機污染物；氬氣通過物理轟擊增強清洗效果并有助于均勻化；對于需去除銅氧化層又不希望過度氧化的場景，可采用氬氫混合氣進行還原處理。
2、工藝參數(shù)優(yōu)化
射頻功率、腔室壓力、氣體流量和處理時間是關鍵參數(shù)。參數(shù)設置需在達到最佳清洗效果與避免對材料表面（特別是陶瓷基板的金屬化層）的損傷。晟鼎等公司的設備通常提供穩(wěn)定且可精確控制的等離子體環(huán)境。
3、均勻性與一致性：確保大型基板或框架托盤上所有位置的清洗效果均勻至關重要，這依賴于優(yōu)化的電極設計和等離子體源技術。
清洗效果的驗證
清洗效果不能僅憑經(jīng)驗判斷，需要通過科學的檢測手段進行驗證：
接觸角測量
清洗后，水滴在表面的接觸角顯著減小（通常可從清洗前的幾十度降至10度以下），是表面能提高、潤濕性改善的直觀證據(jù)。
掃描電子顯微鏡/能譜分析
用于觀察表面形貌并分析元素組成，確認污染物是否被有效去除。
后續(xù)工藝良率與可靠性測試
最終，需要通過觀察焊料或銀膏的鋪展面積、空洞率，以及進行熱循環(huán)、功率循環(huán)等可靠性測試，來綜合評估清洗工藝的有效性。
在IGBT模塊封裝中，芯片貼裝前的基板與框架表面處理絕非可忽略的次要步驟，而是構筑高可靠、長壽命模塊的基石。以晟鼎為代表的等離子體清洗技術，以其非接觸、無殘留、高效環(huán)保且能顯著提升界面結(jié)合質(zhì)量的特性，已成為現(xiàn)代高端IGBT封裝產(chǎn)線中不可或缺的標準工藝。通過精準的工藝控制，它能有效去除微觀污染物和氧化層，為后續(xù)的芯片貼裝、焊接或燒結(jié)工藝創(chuàng)造近乎完美的界面條件，從而為IGBT模塊卓越的電氣性能、優(yōu)異的熱管理能力和長久的工作壽命提供堅實保障。