Силовые модули для эффективной силовой электроникиВаш плазменный раствор для силовых модулей
Преимущества использования плазмы
В силовой электронике, а также в автомобильной промышленности силовые полупроводники являются ключевыми компонентами. Силовые полупроводниковые модули состоят из нескольких отдельных силовых полупроводников и других компонентов, которые совместно обеспечивают коммутацию и управление высокими электрическими мощностями. IGBT и SiC-MOSFET выступают в этой системе в роли электронных переключателей, обеспечивающих быстрое переключение токов и, следовательно, преобразование постоянного тока в переменный. В процессе переключения неизбежно возникают потери энергии, которые необходимо отводить в виде тепла. Точная и надёжная обработка поверхностей способствует выполнению ключевых этапов производства и обеспечивает стабильность технологических процессов.
Обработанные поверхности
Удаление оксидных слоев или органических остатков с помощью плазмы
Улучшенная смачиваемость
Плазменная активация поверхностной энергии улучшает гидрофильные свойства.
Лучшее сцепление
Плазменная активация оптимизирует адгезию самых разных материалов
Производственный процесс с использованием плазмы
Процесс производства современных мощных полупроводниковых модулей включает в себя точную последовательность технологических этапов. С помощью плазмы можно оптимально подготовить и оптимизировать свойства поверхностей. Это позволяет обеспечить лучшую смачиваемость, адгезию, электрический контакт, а также надежность технологического процесса.
Подготовка подложки
В качестве основы, на которую монтируются все отдельные компоненты, служит керамическая или металлическая подложка. Обычно она изготавливается методом Direct Bonded Copper (DBC) или Active Metal Brazing (AMB). Чтобы нанести паяльную пасту или серебряную проводящую пасту, подложку необходимо предварительно очистить.
| Проблема : оксиды и органические остатки могут ухудшать смачиваемость и адгезию последующих материалов. | Наше решение — плазменная очистка . Плазменная очистка обеспечивает экологически безопасное и в то же время бережное к деталям эффективное удаление оксидных слоев, а также очистку поверхности подложки от органических остатков. |
Преимущество
: очищенная поверхность способствует равномерному смачиванию и улучшает условия для стабильных процессов пайки и спекания.
Склеивание DIE
Активированные поверхности для надежной адгезии
Высокопроизводительные полупроводники, такие как диоды, IGBT или чипы SiC, устанавливаются на подложку. После очистки высокоскоростные автоматические машины точно размещают полупроводниковые диски на подложках.
| Проблема :мельчайшие загрязнения на поверхности и её низкая поверхностная энергия могут существенно ухудшить адгезию между чипом и подложкой. | Наше решение — плазменная активация.Плазменная предварительная обработка очищает и активирует поверхность перед последующим этапом обработки. |
Преимущество
: Повышенная поверхностная энергия создает оптимальные условия для надёжного соединения и способствует воспроизводимости процессов склеивания.
Пайка или спекание
Тщательно очищенная поверхность для электрических и механических соединений
. Электрическое и механическое соединение компонентов с подложкой закрепляется термически. Закрепление осуществляется посредством пайки рефлоу или спекания серебра. При пайке рефлоу компоненты термически соединяются с подложкой. При спекании серебра под воздействием температуры и давления образуется соединение, выдерживающее высокие нагрузки.
| Задача :на качество электрического и механического соединения могут негативно влиять оксиды и органические остатки. | Наше решение — плазменная очистка. Плазма удаляет оксиды и органические соединения, а также очищает поверхность, подготавливая её к последующему процессу. |
Преимущество
: оптимальные условия для смачивания и соединения повышают воспроизводимость процесса.
Проводная сварка / Wire-Bonding
Оптимизированная поверхность для надежных электрических контактов
. Контакты на верхней стороне микросхем соединяются электрически с проводными дорожками базовой подложки. В зависимости от области применения используются алюминиевые или медные проволоки.
| Проблема :органические загрязнения и оксиды на поверхности могут существенно повлиять на качество соединения. | Наше решение — плазменная активация.Целенаправленная плазменная очистка и активация поверхности подготавливают её к ультразвуковому соединению. |
Преимущество
: Оптимизированные условия поверхности способствуют формированию стабильных соединений.
Монтаж корпуса и подключения
Улучшенная адгезия для надежного монтажа корпуса
. Оснащенная печатная плата припаивается к медной опорной пластине. Печатная плата механически защищена корпусом из термостойкого пластика. Основные соединения выполняются методами пайки, сварки и прессовой посадки.
| Задача :Ненадежная адгезия между подложкой и корпусом может снизить надежность соединения. | Наше решение — плазменная активация.Плазменная активация повышает поверхностную энергию перед последующими процессами склеивания |
Преимущество
: Повышенная поверхностная энергия гарантирует надёжную адгезию.
Заливка / герметизация
Целенаправленная подготовка
трехмерных поверхностей к герметизации. Модуль защищается от влаги, грязи и электрических разрядов и герметизируется силиконовым гелем или покрывается эпоксидной смолой. Корпус заполняется силиконом, который после отвердевания сохраняет эластичность, что позволяет компенсировать термические напряжения. В электромобилях модуль, в качестве альтернативы, полностью герметизируется эпоксидной смолой.
| Задача : в случае сложных трехмерных деталей нарушение адгезии между корпусом и герметизирующим материалом может привести к появлению слабых мест. | Наше решение — плазменная активация.Плазменная обработка активирует поверхность перед заливкой, тем самым оптимизируя адгезию. |
Преимущество
: Повышение поверхностной энергии за счет плазменной активации обеспечивает надёжную адгезию герметизирующего материала.
Плазма в процессе производства силовых модулей
Мощные силовые модули, такие как IGBT или SiC-MOSFET, должны соответствовать высоким требованиям различных отраслей промышленности, в частности в отношении надежности и качества отдельных этапов производства. Компания Diener electronic поддерживает эти процессы с помощью точно настроенных плазменных технологий. В зависимости от этапа процесса плазма используется для очистки, удаления оксидов и активации поверхностей. Плазменная обработка целенаправленно подготавливает критически важные поверхности к последующим этапам, таким как пайка, склеивание или соединение. Для обработки поверхностей компания «Diener electronic» предлагает установки низкодавления, в которых могут использоваться различные технологические газы и газовые смеси, например, водород или смеси аргона с водородом. При этом расход газа ниже, чем, например, при использовании установок, работающих при атмосферном давлении с азотом в качестве технологического газа. Плазменная технология удаляет слои оксидов, которые уже присутствуют или образуются в ходе предыдущих этапов процесса. С помощью плазмы также можно удалить другие органические остатки, возникающие после спекания, например, фтор.
Надежное вложение
Благодаря многолетнему опыту компания Diener electronic обладает обширными знаниями в области строительства оборудования, охватывающими самые разные отрасли. Специализируясь на сложных технологических процессах, Diener предлагает индивидуальные решения для любого применения. Конструкция плазменных установок варьируется от частичной до полной автоматизации и гибко адаптируется к растущим требованиям «Промышленности 4.0». В качестве надежного вложения в будущее компания Diener настраивает плазменные системы с учетом производственных условий своих клиентов. Подключение и полная интеграция в систему MES через OPC UA возможны благодаря таким функциям, как автоматическая дверь или колпак. Оснащение плазменных установок включает интуитивно понятный пользовательский интерфейс с функциями архивирования программ и процессов, списками аварийных сигналов и просмотром состояния в режиме реального времени, что обеспечивает прозрачную отслеживаемость отдельных деталей. Таким образом гарантируются надежные и воспроизводимые технологические процессы. Для интеграции в существующие производственные среды компания Diener electronic предлагает плазменные установки с коротким циклом работы. Это решение отвечает требованиям автоматизированных и синхронизированных производственных процессов.
