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超声波清洗对IPM模块注塑体可靠性的影响

[导读]注塑体质量对IPM模块的性能和长期可靠性运行有着直接影响,本文采用超声波清洗设备、注塑设备进行试验样品的制备,采用超 声波扫描设备、TC、PCT测试设备对样品进行测试分析。

IPM (Intelligent Power Module,智能功率模块)是将IGBT芯片及其驱动电路、控制电路和过流、欠压、短路等保护电路集成于一体的新型控制模块。它是一种复杂、先进的功率模块,能自动实现过流、欠压、短路等复杂保护功能,因而具有智能特征。同时它具有低成本、小型化、高可靠、易使用等优点,广泛应用于变频家电、伺服电机、工业变频等领域 ,因此,IPM模块的可靠性对整个系统的可靠性至关重要。


注塑工序是IPM模块封装制造的关键工序之一,若注塑体可靠性存在隐患,将直接影响到IPM模块的长期可靠运行。本文采用超声波扫描设备对不同工艺参数下的IPM模块注塑质量进行了检测与分析,并进行了TC(温度循环)与PCT(压力蒸煮)等加速寿命试验,验证了其可靠性。

采用超声波清洗(昆山市超声仪器有限公司)设备、注塑设备进行试验样品的制备,采用超声波扫描设备、TC、PCT测试设备对样品进行测试分析。在试验中,将试验样品分为A、B两组,各10只,A组样品在焊接、键合工序之后直接注塑,B组样品在焊接、键合工序之间加入超声波清洗后,再进行注塑。将两组注塑好的样品分别进行超声波检测,查看料饼内部的分层情况。之后将两组组样品进行TC、PCT试验,试验后对IPM模块电特性测试与料饼内部分层情况再次进行测试。 将两组样品试验结果进行对比,分析IPM模块注塑体质量与可靠性的区别。

没有经过超声波清洗的样品,在注塑体与功率芯片、键合点、铜框架结合 处能够明显的观测到分层现象,将会导致键合点损伤乃至断裂、铜框架与DBC焊层的损伤、芯片的损伤,对产品的可靠性产生影响甚至造成产品失效。图6为经过超声波清洗TC测试之后注塑体内部分层结果,与图5进行比较,可以看出,注塑体质量明显得到改善,与功率芯片、键合点、铜框架结合处没有发生分层现象。这是因为在焊接工序后,焊接面、被焊元件周围会存在助焊剂,影响注塑体与各部件的结合力,在经过TC测试之后,就会出现分层现象。






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