今天小編為大家?guī)硪黄P(guān)于DBC板清洗與高溫封裝技術(shù)介紹~
在進(jìn)行芯片正面連接時(shí)可用銅線替代鋁線，消除了鍵合線與 DBC 銅層之間的熱膨脹系數(shù)差異，極大地提高模塊工作的可靠性。此外，鋁帶、銅帶連接工藝因其更大的截流能力、更好的功率循環(huán)以及散熱能力，也有望為碳化硅提供更佳的解決方案。圖 11 所示分別為銅鍵合線、銅帶連接方式。
錫片或錫膏常用于芯片和 DBC 板的連接，焊接技術(shù)非常成熟而且簡單，通過調(diào)整焊錫成分比例，改進(jìn)錫膏印刷技術(shù)，真空焊接減小空洞率，添加還原氣體等可實(shí)現(xiàn)極高質(zhì)量的焊接工藝。但焊錫熱導(dǎo)率較低(~50W/(m?K))，且會隨溫度變化等，并不適宜 SiC 器件在高溫下工作。
此外，焊錫層的可靠性問題也是模塊失效的一大原因。燒結(jié)銀連接技術(shù)憑借其極高的熱導(dǎo)率(~200W/(m?K))，低燒結(jié)溫度，高熔點(diǎn)等優(yōu)勢，有望取代焊錫成為 SiC 器件的新型連接方法[38-39]。銀燒結(jié)工藝通常是將銀粉與有機(jī)溶劑混合成銀焊膏，再印刷到基板上，通過預(yù)熱除去有機(jī)溶劑，然后加壓燒結(jié)實(shí)現(xiàn)芯片和基板的連接。
為降低燒結(jié)溫度，一種方法是增大燒結(jié)中施加的壓力，這增加了相應(yīng)的設(shè)備成本，而且容易造成芯片損壞；另一種方法是減小銀顆粒的體積如采用納米銀顆粒，但顆粒加工成本高，所以很多研究繼續(xù)針對微米銀顆粒進(jìn)行研究以得到合適的燒結(jié)溫度、壓力、時(shí)間參數(shù)來現(xiàn)更加理想的燒結(jié)效果。圖 12 給出了一些典型的焊錫和燒結(jié)材料的熱導(dǎo)率和工作溫度對比圖。
此外，為確保碳化硅器件穩(wěn)定工作，陶瓷基板和金屬底板也需要具備良好的高溫可靠性。表 2、3分別給出了目前常用的一些基板絕緣材料和底板材料，其中：λ 為熱導(dǎo)率；α為熱膨脹系數(shù)；R為撓曲強(qiáng)度；ρ 為密度。λ 越高，散熱效果越好，α 則影響了封裝在高溫工作時(shí)不同層材料之間的熱應(yīng)力大小，不同材料間α 差異越大，材料層間熱應(yīng)力就越高，可靠性越低。所以提高λ值 、α 值和碳化硅材料(3.7ppm/K)相近的材料是提高封裝可靠性和關(guān)鍵所在。
如表2 所示，Al2O3 具有成本低，機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，是目前z常用的絕緣材料，但λ 值低，α值明顯偏大，不適合碳化硅的高溫工作。
AlN λ值高，α 值接近 SiC 材料，成本合適，是目前較為理想的碳化硅器件的基板材料。BeO 雖然 λ 值高，但其強(qiáng)毒性則限制了其應(yīng)用。
Si3N4 α 值z接近 SiC材料，而且 R 值大，在熱循環(huán)中更不容易斷裂，也是一種適合碳化硅器件高溫工作的絕緣材料，但其λ值較低，而且成本很高，限制了其廣泛的應(yīng)用。
為提高陶瓷基板覆銅層的可靠性，覆鋁陶瓷板(DBA)以及活性金屬釬焊(active metal brazing，AMB)等工藝也受到人們越來越多的關(guān)注。如表 3所示，Cu 作為底板材料熱導(dǎo)率z高，但其與基板之間熱膨脹系數(shù)相差較大。
Al 作為底板，成本低，還可顯著降低整體重量，但在熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)匹配方面均表現(xiàn)較差。Cu基合金如 Cu/Mo，Cu/W，Cu/C 等在熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)方面性能均較為優(yōu)越，但其密度和成本均較高。
AlSiC 的成本，密度，熱膨脹系數(shù)均十分理想，但缺點(diǎn)在于熱導(dǎo)率較低。具體使用情況需要結(jié)合實(shí)際情況綜合決定。
綜上可以看出，材料是保證碳化硅器件高溫可靠工作的根本。而在實(shí)際設(shè)計(jì)過程是，考慮多方面綜合因素尋找z合適的材料也是器件封裝設(shè)計(jì)中的一大難點(diǎn)所在。
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芯片封裝清洗：合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。
水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。
污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。
這么多污染物，到底哪些才是z備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量z主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。
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以上便是芯片封裝清洗與芯片封裝目的介紹，希望可以幫到您！
