新能源汽车三电系统中,IGBT、碳化硅SiC功率模块是电驱、电控、车载充电机的核心心脏,直接决定整车动力输出、能耗表现与高压安全性。车规级功率器件工作环境极其严苛:长期高温、高频开关、温度剧烈交变、持续震动,对焊接致密性、界面结合强度、封装密封性要求达到极致。

很多功率模块厂在量产中会遇到隐性良率问题:出厂测试全部合格,但经过功率循环、高低温老化、长期装车运行后,出现烧结空洞过大、界面分层、局部过热、漏电增大、模块炸机等失效问题。绝大多数并非芯片本体问题,而是基材表面微观污染、活性不足导致的界面可靠性缺陷。

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DBC陶瓷基板、AMB陶瓷基板在裁切、蚀刻、冲压过程中,表面会残留微量脱模剂、油污、铜箔氧化层;晶圆裂片、芯片背胶去除后,会残留纳米级有机残渣、硅粉微粒。这些肉眼看不见的污染物,会直接导致:银烧结浸润不均、焊料铺展性差、烧结空洞率超标、键合点拉力不足、封装树脂结合不紧密。

传统酒精擦拭、超声波清洗、药水清洗只能去除大颗粒浮尘,无法清除纳米级碳污染与表层氧化,且容易造成基板受潮、水渍残留,无法满足车规高压器件标准。等离子干式精密预处理,已成为车规功率模块量产必备前置工艺。

等离子在功率模块制程中的核心作用

1、芯片、基板超净清洗

采用氧等离子去除芯片、基板表面有机残留、蓝胶残渣、油污碳层;搭配氩氢混合等离子温和还原金属氧化层,让焊盘、镀铜层恢复高活性状态,大幅提升银烧结、锡焊浸润效果,有效降低烧结空洞率,避免模块工作时局部高温烧毁。

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2、提升键合可靠性

功率模块多采用粗铝丝、铜丝键合,对焊盘洁净度极度敏感。等离子活化后焊面均匀洁净,键合拉力稳定,杜绝冷热冲击后的脱键、断线、虚焊问题,提升模块耐震动、耐疲劳性能。

3、灌封、塑封前活化防分层

功率模块腔体、塑胶框架、陶瓷基材表面惰性强,与硅凝胶、环氧灌封料结合力弱。等离子改性提升表面达因值,让灌封胶浸润更充分、贴合更紧密,杜绝界面微缝隙,有效阻挡水汽、盐雾侵入,避免高压爬电、漏电失效。

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落地价值总结

等离子工艺从源头解决功率模块空洞超标、键合不稳、封装分层、湿热漏电四大通病,大幅提升IGBT、SiC模块功率循环寿命与车规可靠性,是新能源汽车功率器件提质、稳良率、过认证的核心工艺。