等离子体清洗方法、封装方法、功率模块和空调器与流程

本发明涉及功率模块技术领域，具体而言，涉及一种等离子体清洗方法、一种封装方法、一种功率模块和一种空调器。

背景技术：

功率模块，即IPM(Intelligent Power Module)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动器件(Deriver Integrated Circuit，即Driver IC)。由于具有高集成度、高可靠性等优势，功率模块赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动和变频家电常用的电力电子器件。

其中，由于功率模块的工况环境一般较为苛刻，如高温、潮湿、高离子浓度等恶劣环境，且自身发热较大，因此需要良好的可靠性设计以解决长期使用的寿命问题。

相关技术中，在功率模块的制造过程中，采用的基板通常包括覆铜陶瓷基板(DBC)、引线框架架构(CIS)以及绝缘金属基板(IMS)，其制造流程大体相似，包括粘结辅料印刷、功率器件和晶圆贴装、回流焊接、药水清洗或不清洗、等离子体清洗、金属连接线绑定和环氧树脂封装等步骤。

金属基板(CIS)以其良好的散热性能成为功率模块的主流基板，具体包括：粘结辅料印刷、功率器件、回流焊接、药水清洗、等离子体清洗、金属连接线绑定、引线框架焊接和环氧树脂封装，等离子体清洗设置在绑定金属连接线之前，以便解决绑线脱线等不良的问题，然而在此流程中引脚焊接工序采用助焊剂辅助焊接，且不进行清洗处理去除助焊剂，而后进行环氧树脂封装，因此，引线框架与环氧树脂间结合力变差，封装体易发生分层，降低了功率模块的耐湿热特性、可靠性和使用寿命。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出了一种等离子体清洗方法。

本发明的另一个目的在于提出了一种封装方法。

本发明的另一个目的在于提出了一种功率模块。

本发明的另一个目的在于提出了一种空调器。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种等离子体清洗方法，包括：采用包括氧气和氩气的混合气体对基板和/或功率器件进行等离子体清洗，其中，氧气的流量范围为0～300sccm，氩气的流量范围为0～150sccm，等离子体清洗过程的射频功率范围为0～800W。

根据本发明的实施例的等离子体清洗方法，通过采用包括氧气和氩气的混合气体对基板和/或功率器件进行等离子体清洗，并且具体设置氧气的流量范围为0～300sccm，氩气的流量范围为0～150sccm，等离子体清洗过程的射频功率范围为0～800W，一方面，氧气以氧离子的形式与基板上的助焊剂和黏胶等有机物进行化学反应，也即氧化有机物形成挥发性气体，同时，氩气作为惰性气体轰击有机物，以提高其活性，加速离子清洗的效率。

与现有技术中对基板的清洗技术对比而言，取代了液体化学清洗方法，以避免对基板上的功率器件和电路布线的腐蚀，同样，取代了激光清洗方法，以减少粉尘的产生和对基板的沾污。

根据本发明的上述实施例的等离子体清洗方法，还可以具有以下技术特征：

优选地，氧气的流量范围为150～200sccm，氩气的流量范围为100～120sccm，等离子体清洗过程的射频功率范围为500～700W

优选地，氧气的流量为80sccm，氩气的流量为100sccm，等离子体清洗过程的射频功率为500W，等离子体清洗过程的时间为800秒。

优选地，氧气的流量为160sccm，氩气的流量为80sccm，等离子体清洗过程的射频功率为180W，等离子体清洗过程的时间为300秒。

优选地，氧气的流量为80sccm，氩气的流量为160sccm，等离子体清洗过程的射频功率为210W，等离子体清洗过程的时间为180秒。

优选地，氧气的流量为80sccm，氩气的流量为80sccm，等离子体清洗过程的射频功率为270W，等离子体清洗过程的时间为300秒。

优选地，等离子清洗过程中，氧气与氩气之间的含量比例为1:4。

根据本发明的第二方面的实施例，提出了一种封装方法，包括：采用如上述第一方面任一项的等离子体清洗方法，对待封装的基板进行清洗；将完成清洗的待封装的基板转移至封装模具中进行封装。

根据本发明的上述实施例的封装方法，还可以具有以下技术特征：

优选地，将完成清洗的待封装的基板转移至封装模具中进行封装，还包括：采用环氧塑封料对封装模具中的待封装的基板进行封装。

优选地，将完成清洗的待封装的基板转移至封装模具中进行封装，还包括：通过塑封模具的灌口注入灌封胶，以对塑封模具内的待封装的基板进行封装。

优选地，待封装的基板为金属基板。

优选地，在对待封装的基板进行清洗前，还包括：在金属基板的指定区域涂覆助焊剂；采用回流焊工艺在涂覆有助焊剂的指定区域焊接形成功率器件和金属连线。

根据本发明的实施例的封装方法，为了将功率器件和金属连线焊接至金属基板，需要提前涂覆助焊剂，但是，虽然在此流程中的焊接工序采用助焊剂辅助焊接，但是不进行清洗处理去除助焊剂，如直接进行环氧树脂封装，就会导致基板与环氧树脂间的结合力变差，封装体易发生分层，从而使功率模块的耐湿热性和可靠性降低。

因此，针对采用助焊剂进行焊接的金属基板进行封装前，采用上述等离子体清洗可以有效去除助焊剂等有机物，提升基板与封装材料之间的结合度，进而提高封装工艺和功率器件的可靠性。

根据本发明的第三方面的实施例，提出了一种功率模块，采用如上述第一方面的任一项技术方案所述的等离子体清洗方法进行清洗，或采用如上述第二方面的任一项技术方案所述的封装方法进行封装。

根据本发明的实施例的功率模块，通过采用包括氧气和氩气的混合气体对基板和/或功率器件进行等离子体清洗，并且具体设置氧气的流量范围为0～300sccm，氩气的流量范围为0～150sccm，等离子体清洗过程的射频功率范围为0～800W，一方面，氧气以氧离子的形式与基板上的助焊剂和黏胶等有机物进行化学反应，也即氧化有机物形成挥发性气体，同时，氩气作为惰性气体轰击有机物，以提高其活性，加速离子清洗的效率。

根据本发明的第四方面的实施例，提出了一种空调器，包括如上述第三方面的技术方案所述的功率模块。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的等离子体清洗方法的示意流程图；

图2示出了根据本发明的实施例的封装方法的示意流程图；

图3示出了根据本发明的功率模块的实施例一的示意图；

图4示出了根据本发明的功率模块的实施例二的示意图；

图5示出了根据本发明的实施例的空调器的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的实施例的等离子体清洗方法的示意流程图。

如图1所示，根据本发明的实施例的等离子体清洗方法，包括：步骤102，采用包括氧气和氩气的混合气体对基板和/或功率器件进行等离子体清洗，其中，氧气的流量范围为0～300sccm，氩气的流量范围为0～150sccm，等离子体清洗过程的射频功率范围为0～800W。

根据本发明的实施例的等离子体清洗方法，通过采用包括氧气和氩气的混合气体对基板和/或功率器件进行等离子体清洗，并且具体设置氧气的流量范围为0～300sccm，氩气的流量范围为0～150sccm，等离子体清洗过程的射频功率范围为0～800W，一方面，氧气以氧离子的形式与基板上的助焊剂和黏胶等有机物进行化学反应，也即氧化有机物形成挥发性气体，同时，氩气作为惰性气体轰击有机物，以提高其活性，加速离子清洗的效率。

与现有技术中对基板的清洗技术对比而言，取代了液体化学清洗方法，以避免对基板上的功率器件和电路布线的腐蚀，同样，取代了激光清洗方法，以减少粉尘的产生和对基板的沾污。

根据本发明的上述实施例的等离子体清洗方法，还可以具有以下实施方式：

实施例一：

优选地，氧气的流量范围为150～200sccm，氩气的流量范围为100～120sccm，等离子体清洗过程的射频功率范围为500～700W

实施例二：

优选地，氧气的流量为80sccm，氩气的流量为100sccm，等离子体清洗过程的射频功率为500W，等离子体清洗过程的时间为800秒。

实施例三：

优选地，氧气的流量为160sccm，氩气的流量为80sccm，等离子体清洗过程的射频功率为180W，等离子体清洗过程的时间为300秒。

实施例四：

优选地，氧气的流量为80sccm，氩气的流量为160sccm，等离子体清洗过程的射频功率为210W，等离子体清洗过程的时间为180秒。

实施例五：

优选地，氧气的流量为80sccm，氩气的流量为80sccm，等离子体清洗过程的射频功率为270W，等离子体清洗过程的时间为300秒。

实施例六：

优选地，等离子清洗过程中，氧气与氩气之间的含量比例为1:4。

图2示出了根据本发明的实施例的封装方法的示意流程图。

如图2所示，根据本发明的实施例的封装方法，包括：步骤202，采用如上述第一方面任一项的等离子体清洗方法，对待封装的基板进行清洗；步骤204，将完成清洗的待封装的基板转移至封装模具中进行封装。

根据本发明的上述实施例的封装方法，还可以具有以下技术特征：

优选地，将完成清洗的待封装的基板转移至封装模具中进行封装，还包括：采用环氧塑封料对封装模具中的待封装的基板进行封装。

优选地，将完成清洗的待封装的基板转移至封装模具中进行封装，还包括：通过塑封模具的灌口注入灌封胶，以对塑封模具内的待封装的基板进行封装。

优选地，待封装的基板为金属基板。

优选地，在对待封装的基板进行清洗前，还包括：在金属基板的指定区域涂覆助焊剂；采用回流焊工艺在涂覆有助焊剂的指定区域焊接形成功率器件和金属连线。

根据本发明的实施例的封装方法，为了将功率器件和金属连线焊接至金属基板，需要提前涂覆助焊剂，但是，虽然在此流程中的焊接工序采用助焊剂辅助焊接，但是不进行清洗处理去除助焊剂，如直接进行环氧树脂封装，就会导致基板与环氧树脂间的结合力变差，封装体易发生分层，从而使功率模块的耐湿热性和可靠性降低。

因此，针对采用助焊剂进行焊接的金属基板进行封装前，采用上述等离子体清洗可以有效去除助焊剂等有机物，提升基板与封装材料之间的结合度，进而提高封装工艺和功率器件的可靠性。

图3示出了根据本发明的功率模块的实施例一的示意图。

图4示出了根据本发明的功率模块的实施例二的示意图。

下面结合图3和图4对根据本发明的功率模块进行具体说明。

如图3和图4所示，根据本发明的功率模块采用上述任一项所述的等离子体清洗方法进行清洗，或采用上述所述的封装方法进行封装。

具体地，根据本发明的功率模块的制备方法包括：将粘结辅料印刷于金属基板102的表面；将功率器件104贴装于带有所述粘结辅料的所述金属基板102上；将带有所述功率器件104的所述金属基板102利用回流炉进行回流焊接；将经过回流焊接的带有所述功率器件104的所述金属基板102进行化学药水清洗；将清洗后的带有所述功率器件104的所述金属基板102进行金属连接线108绑定；将上述金属连接线108绑定后的带有所述功率器件104的所述金属基板102进行引线框架焊接；将上述进行完引线框架焊接的带有所述功率器件104的所述金属基板102进行氩气/氧气混合气等离子体清洗处理；将上述等离子体清洗处理后的带有所述功率器件104的所述金属基板102利用环氧塑封料110塑封成所述功率模块。

上述功率模块经过氩气/氧气等离子体处理，使得引线框架焊接残留的助焊剂106被完全去除，使引线框架与功率模块的环氧塑封料110之间存在强的结合力，消除了分层的隐患，显著提高了功率模块的耐湿热性能，使功率模块的可靠性提升。

上述功率模块的制造方法采用将等离子体清洗工序设置在引线框架焊接之后，能有效保证引线框架残留的助焊剂106等有机污染物完全去除，有效克服现有功率模块制造过程中助焊剂106残留，解决引线框架与环氧塑封料110之间结合力差、易发生分层的技术问题。

如图3所示，环氧塑封料110对金属基板102进行全包封装，也即金属基板102的正面102A和背面102B完全包覆于环氧塑封料110的内部。

如图4所示，环氧塑封料110对金属基板102进行全包封装，也即金属基板102的正面102A包覆于环氧塑封料110的内部，而背面102B暴露于环氧塑封料110的外侧。

图5示出了根据本发明的实施例的空调器的示意图。

如图5所示，根据本发明的实施例的空调器500，包括如上述任一项技术方案的功率模块502。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中提出的如何提高封装可靠性的技术问题，通过采用包括氧气和氩气的混合气体对基板和/或功率器件进行等离子体清洗，并且具体设置氧气的流量范围为0～300sccm，氩气的流量范围为0～150sccm，等离子体清洗过程的射频功率范围为0～800W，一方面，氧气以氧离子的形式与基板上的助焊剂和黏胶等有机物进行化学反应，也即氧化有机物形成挥发性气体，同时，氩气作为惰性气体轰击有机物，以提高其活性，加速离子清洗的效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。