应对大功率电子产品制造中的挑战

电力电子是一个快速发展的领域,其驱动力来自技术进步、对能源效率需求的增长以及向可再生能源的转型。

通过先进的表面处理确保可靠性和使用寿命

在高功率电子领域,微型化和更高性能的追求带来了一系列复杂的挑战。确保多种材料的无缝集成对于管理超过1000 A电流的电力电子设备的可靠性和寿命至关重要。金属表面的缺陷(如空隙和氧化)可能会严重损害这些组件的性能和安全性。

Plasmatreat的Openair-Plasma®清洁和活化技术,以及创新的REDOX®-Tool,提供了先进的解决方案,有效应对这些关键挑战。通过确保洁净、无氧化的表面,这些创新技术增强了附着力、电气性能和整体可靠性,为生产下一代高性能电子设备铺平了道路。

主要工艺挑战包括:

 

焊点中的空隙

  • 热抗阻和电抗阻:空隙会降低焊点的导热性和导电性。这会导致热点、电阻增大以及过热引起的潜在故障。
  • 机械弱电:空隙会损害焊点的机械完整性,使其在热应力和机械应力作用下更容易开裂和失效。

 

金属表面氧化

  • 附着力差:氧化表面会妨碍材料之间的正常粘合,从而导致分层或装配组件的机械强度降低。
  • 焊点不均匀:氧化物会产生障碍,使焊料无法均匀润湿和扩散,从而导致焊点薄弱且不可靠。

 

材料兼容性

  • 热膨胀不匹配:不同的材料具有不同的热膨胀系数。如果没有适当的表面处理和粘接技术,热循环会产生应力,导致分层或开裂。
  • 化学性不相容:必须仔细选择和处理材料,以防止发生化学反应,从而降低性能或导致故障。

 

助焊剂残留物

  • 污染:助焊剂残留会污染组件,导致电气短路、腐蚀和可靠性问题。
  • 清洁工艺难题:随着元件小型化、高度密集,在不损坏元件的情况下清除助焊剂残留物变得越发困难。

 

微型化

  • 精度要求:更微型的元件和更细小的间距需要极其精确的制造工艺。即使是微小的瑕疵也会导致严重的性能问题或故障。
  • 散热:随着元件尺寸的减小,高效散热变得更具挑战性,这就需要高质量的焊点和材料来有效管理热量。

 

长期可靠性

  • 环境条件:电子电气设备经常暴露在高温、潮湿和振动等恶劣环境中。确保所有材料和焊接处无空隙和缺陷对于保持长期可靠性至关重要。
  • 老化及退化: 随着时间的推移,材料会发生老化,接头也会减弱。空隙和缺陷会加速这一过程,导致早期故障。

Plasmatreat的Openair-Plasma®等离子技术如何实现清洁和活化效果

 

提高附着力和粘合力

在使用烧结工艺时,零件的温度会更高,就可能会导致分层问题。Plasmatreat提出了一种创新的组合解决方案,首先用REDOX®-Tool氧化还原系统去除氧化层,然后镀上纳米镀层,确保与模具材料的良好结合。
 

 

使用REDOX®-Tool进行氧化还原处理

REDOX®-Tool系统的设计概念是在通道中结合使用混合气体,以实现无助焊剂生产。该技术为后续工艺提供了一个洁净的表面。通过使用REDOX®-Tool系统去除氧化层,提高了材料导电性和可靠性。 这对于功率模块和IGBT等高性能电子元件至关重要。

 

可连续且高效的处理工艺

REDOX®-Tool系统支持在线集成,可在材料通过生产线时对其进行连续处理。不仅可以减少停机时间,提高整体生产量,还能确保对每个部件进行连续的工艺控制,从而实现稳定的质量和性能。

 

减少缺陷,提高良品率

彻底的清洁和氧化还原工艺最大程度地降低了出现空洞和其他缺陷的风险,这对大功率电子产品的长期可靠性和性能至关重要。更洁净的表面和更好的粘接性减少了缺陷和返工,从而提高了良品率,确保成品品质。

 

环保和成本效益

通过最大限度地减少对化学助焊剂和清洁剂的依赖,Plasmatreat解决方案可减少制造过程对环境的影响。工艺效率的提高、产量的增加和耗材用量的减少都有助于降本增效。