IGBT、SIC模块的稳定运行,高度依赖其内部关键支撑组件 ——陶瓷覆铜基板(如:DBC、AMB)与端子等:陶瓷覆铜基板承担绝缘、散热与电流传导的核心功能,端子则负责模块与外部电路的可靠连接。
(* IGBT的组成图,图片源于网络,侵删)
陶瓷覆铜基板氧化的原因及危害
铜层的氧化问题直接关乎器件可靠性与使用寿命,影响IGBT模块乃至整个电力电子系统的稳定。
(*陶瓷覆铜基板,图片源于网络,侵删)
氧化层产生的原因
烧结后基板温度过高(200°左右),产品在模具内氮气冷却时,基板表面与大气中气氛接触,导致基板表面Cu氧化,从而形成不同程度的氧化层。
氧化层产生的危害
1、影响电绝缘性(如:漏电流增大、降低击穿电压、介电损耗提升等)
2、削弱金属化层结合力与焊接可靠性(导致脱层、虚焊等问题)
3、导致热阻增加、应力集中等,直接影响产品良率和长期可靠性,甚至造成基板报废
干法还原与传统湿法还原对比
传统湿法还原:利用挥发性还原剂(如甲酸)所产生的活性气体,通过气体作用于产品表面,将金属氧化物还原为金属单质,然而该过程会产生废气等污染物,需对废气做出处理。
(*甲酸蒸汽还原氧化铜,图片源于网络,侵删)
(*传统湿法还原(甲酸)VS等离子干法还原)
传统湿法还原面临废气处理成本高、潜在键合质量风险及安全隐患等挑战,而等离子干法还原凭借安全环保、高效稳定、处理均匀等优势,并能显著提升后续键合工艺的稳定性,已成为备受关注的理想解决方案。
等离子干法还原应用案例分析
核心应用设备
设备优势
工艺稳定性高、一致性好,能够精准匹配车规级产品的处理需求。
处理的温度低,避免高温导致的互连结构翘曲、材料热损伤问题。
产品案例
(*陶瓷覆铜基板样品,图片源于网络,侵删)
基板还原前(注:处理效果因产品材质不同而存在差异)
基板还原后(注:处理效果因产品材质不同而存在差异)
针对陶瓷基板在烧结工艺后进行的氧化还原处理,晟鼎等离子干法还原技术能够选择性、非破坏性地还原铜表面,高效去除基板表面的烧结氧化层,从而为后续键合工艺提供洁净的表面基础。
同时,等离子处理可显著提升材料表面能,可提升键合材料(如金线/铜线、焊球或焊膏)在覆铜板表面的润湿铺展能力与浸润性,从而获得高强度、低空洞率的优质键合点或焊点,提升后续键合质量。