DBC板清洗与高温封装技术介绍 - 合明科技

今天小编为大家带来一篇关于DBC板清洗与高温封装技术介绍~

在进行芯片正面连接时可用铜线替代铝线，消除了键合线与 DBC 铜层之间的热膨胀系数差异，极大地提高模块工作的可靠性。此外，铝带、铜带连接工艺因其更大的截流能力、更好的功率循环以及散热能力，也有望为碳化硅提供更佳的解决方案。图 11 所示分别为铜键合线、铜带连接方式。

锡片或锡膏常用于芯片和 DBC 板的连接，焊接技术非常成熟而且简单，通过调整焊锡成分比例，改进锡膏印刷技术，真空焊接减小空洞率，添加还原气体等可实现极高质量的焊接工艺。但焊锡热导率较低(~50W/(mK))，且会随温度变化等，并不适宜 SiC 器件在高温下工作。

此外，焊锡层的可靠性问题也是模块失效的一大原因。烧结银连接技术凭借其极高的热导率(~200W/(mK))，低烧结温度，高熔点等优势，有望取代焊锡成为 SiC 器件的新型连接方法[38-39]。银烧结工艺通常是将银粉与有机溶剂混合成银焊膏，再印刷到基板上，通过预热除去有机溶剂，然后加压烧结实现芯片和基板的连接。

为降低烧结温度，一种方法是增大烧结中施加的压力，这增加了相应的设备成本，而且容易造成芯片损坏；另一种方法是减小银颗粒的体积如采用纳米银颗粒，但颗粒加工成本高，所以很多研究继续针对微米银颗粒进行研究以得到合适的烧结温度、压力、时间参数来现更加理想的烧结效果。图 12 给出了一些典型的焊锡和烧结材料的热导率和工作温度对比图。

此外，为确保碳化硅器件稳定工作，陶瓷基板和金属底板也需要具备良好的高温可靠性。表 2、3分别给出了目前常用的一些基板绝缘材料和底板材料，其中：λ 为热导率；α为热膨胀系数；R为挠曲强度；ρ 为密度。λ 越高，散热效果越好，α 则影响了封装在高温工作时不同层材料之间的热应力大小，不同材料间α 差异越大，材料层间热应力就越高，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装可靠性和关键所在。

如表2 所示，Al2O3 具有成本低，机械强度高等优点，是目前z常用的绝缘材料，但λ 值低，α值明显偏大，不适合碳化硅的高温工作。

AlN λ值高，α 值接近 SiC 材料，成本合适，是目前较为理想的碳化硅器件的基板材料。BeO 虽然 λ 值高，但其强毒性则限制了其应用。

Si3N4 α 值z接近 SiC材料，而且 R 值大，在热循环中更不容易断裂，也是一种适合碳化硅器件高温工作的绝缘材料，但其λ值较低，而且成本很高，限制了其广泛的应用。

为提高陶瓷基板覆铜层的可靠性，覆铝陶瓷板(DBA)以及活性金属钎焊(active metal brazing，AMB)等工艺也受到人们越来越多的关注。如表 3所示，Cu 作为底板材料热导率z高，但其与基板之间热膨胀系数相差较大。

Al 作为底板，成本低，还可显著降低整体重量，但在热导率和热膨胀系数匹配方面均表现较差。Cu基合金如 Cu/Mo，Cu/W，Cu/C 等在热导率和热膨胀系数方面性能均较为优越，但其密度和成本均较高。

AlSiC 的成本，密度，热膨胀系数均十分理想，但缺点在于热导率较低。具体使用情况需要结合实际情况综合决定。

综上可以看出，材料是保证碳化硅器件高温可靠工作的根本。而在实际设计过程是，考虑多方面综合因素寻找z合适的材料也是器件封装设计中的一大难点所在。

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芯片封装清洗：合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是z备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量z主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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