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功率模塊，即IPM(IntelligentPowerModule)，是一種將電力電子和集成電路技術結合的功率驅動器件(DeriverIntegratedCircuit，即DriverIC)。由于具有高集成度、高可靠性等優勢，功率模塊贏得越來越大的市場，尤其適合于驅動電機的變頻器及各種逆變電源，是變頻調速、冶金機械、電力牽引、伺服驅動和變頻家電常用的電力電子器件。

其中，由于功率模塊的工況環境一般較為苛刻，如高溫、潮濕、高離子濃度等惡劣環境，且自身發熱較大，因此需要良好的可靠性設計以解決長期使用的壽命問題。

相關技術中，在功率模塊的制造過程中，采用的基板通常包括覆銅陶瓷基板(DBC)、引線框架架構(CIS)以及絕緣金屬基板(IMS)，其制造流程大體相似，包括粘結輔料印刷、功率器件和晶圓貼裝、回流焊接、藥水清洗或不清洗、等離子體清洗、金屬連接線綁定和環氧樹脂封裝等步驟。

金屬基板(CIS)以其良好的散熱性能成為功率模塊的主流基板，具體包括：粘結輔料印刷、功率器件、回流焊接、藥水清洗、等離子體清洗、金屬連接線綁定、引線框架焊接和環氧樹脂封裝，等離子體清洗設置在綁定金屬連接線之前，以便解決綁線脫線等不良的問題。然而在此流程中為了將功率器件和金屬連線焊接至金屬基板，需要提前涂覆助焊劑，但是，雖然在此流程中的焊接工序采用助焊劑輔助焊接，但是不進行清洗處理去除助焊劑，如直接進行環氧樹脂封裝，就會導致基板與環氧樹脂間的結合力變差，封裝體易發生分層，從而使功率模塊的耐濕熱性和可靠性降低。

因此，針對采用助焊劑進行焊接的金屬基板進行封裝前，采用等離子體清洗可以有效去除助焊劑等有機物，提升基板與封裝材料之間的結合度，進而提高封裝工藝和功率器件的可靠性。

等離子體清洗技術

等離子體(plasma)一詞最早由朗繆爾在1928年提出,用來描述氣體放電管里的物質形態。等離子體由正離子、電子或負離子以及中性粒子組成,被認為是物質的第四態。物質由分子構成,分子由原子構成,原子由帶正電的原子核和圍繞它的、帶負電的電子構成。在高溫或其他特定條件下,外層電子掙脫原子核的束縛成為自由電子,這一過程就叫做“電離”。如圖1.1所示,當固體(物質的第一狀態)被加熱時,內部粒子獲得足夠的能量來打破原有的結構,從而熔化轉變為液體(物質的第二狀態)。隨著能量的進一步增加,液體中的粒子將脫離彼此的束縛并蒸發成氣體(物質的第三態)。隨后,當通過放電等機制向氣體注入大量能量,會導致原子或分子中的電子逃逸,產生自由電子和離子。這些電子和離子在電場作用下加速并相互碰撞,進一步增加氣體中的帶電粒子數量。這些過程改變了氣體的電特性,使其轉變為具有導電性的電離氣體,即等離子體(物質的第四態)。

圖1 物質之間的轉化過程

等離子清洗技術基于等離子體的產生和利用活性粒子的原理,通過施加高電壓或射頻場等方式將氣體電離成等離子體,生成的活性離子、電子和激發態的原子和分子能與表面污染物或目標物質發生化學反應,實現表面的清洗和改性。

與現有技術中對基板的清洗技術對比而言，等離子清洗技術取代了液體化學清洗方法，以避免對基板上的功率器件和電路布線的腐蝕，同樣，取代了激光清洗方法，以減少粉塵的產生和對基板的沾污。