电动汽车功率电子封装工艺的详细解析和功率电子芯片清洗剂介绍

以下是针对电动汽车功率电子封装工艺的详细解析，结合行业发展趋势与技术难点，从材料体系、结构设计、工艺创新及可靠性四个维度进行系统阐述：

一、核心材料体系创新

1. 耐高温环氧塑封料（EMC）

• 多芳环（MAR）型树脂：通过增加分子链芳环密度提升热稳定性（如含萘结构环氧树脂）。

• 填料优化：高比例二氧化硅填料（可达90wt%）降低热膨胀系数，减少界面分层风险。

• 性能需求：需耐受175–200℃高温（SiC/GaN器件工作温度），具备高绝缘性（CTI≥600V）、无卤阻燃、低热应力等特性。

• 改性方向：

2. 衬底与连接材料

• DBC陶瓷基板：Al₂O₃/AlN基直接敷铜板，兼顾绝缘与导热（SiC模块首选AlN）。

• 烧结替代焊料：纳米银烧结技术（工作温度>250℃），较传统锡焊热阻降低30%，抗疲劳寿命提升5倍。

二、封装结构设计演进

三、关键工艺技术突破

1. 芯片互连工艺

• 铜线键合替代铝线：降低电阻率（1.7μΩ·cm vs 2.8μΩ·cm），抗热疲劳强度提升3倍。

• 铜片钎接（DLB）：三菱J系列模块采用直接端子绑定，寄生电感减少50%。

2. 真空回流焊接

• 在5mbar真空环境下焊接，焊点空洞率<1%（传统工艺>5%），显著降低热阻。

3. 双面银烧结

• SiC芯片上下表面同步烧结70μm铜箔（DBB技术），缓冲热应力并提升电流承载能力。

四、可靠性强化路径

1. 界面失效防护

• 芯片表面金属化：Al层表面镀Ni（3–5μm），抑制高温Al晶粒重建导致的接触电阻上升。

• 垫片补偿设计：电装方案采用铜垫片平衡IGBT/FRD芯片高度差，减少机械应力。

2. 加速测试方法

• 功率循环试验：ΔTj=80–150K条件下监测键合点脱落与焊层分层，目标寿命>50万次。

五、技术挑战与发展趋势

1. SiC模块封装瓶颈

• 高温下环氧树脂玻璃化转变（Tg>220℃需求）、铜/陶瓷CTE失配（铜17ppm/K vs SiC 4ppm/K）。

2. 集成化创新方向

• 三维堆叠封装：芯片垂直集成减小环路面积（如英飞凌HPD模块）。

• 嵌入式无源元件：将电容/电阻集成于衬底，降低寄生参数。

• 引用案例：特斯拉Model 3电控采用Viper双面水冷模块，结温峰值耐受达200℃；德尔福800V SiC控制器功率密度达100kW/L。

封装方案选型建议：

• 乘用车电驱：优先双面散热塑封模块（如丹佛斯DBB+铜带键合）。

• 超高压平台：SiC芯片+银烧结+氮化铝DBC组合，匹配液冷系统。

功率器件芯片清洗剂选择：

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，到底哪些才是最备受关注的呢？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最主要的影响因素，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。

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。

运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用 水基清洗剂产品。