功率器件IGBT模塊芯片生產(chǎn)流程和IGBT封裝芯片封裝清洗介紹

合明科技發(fā)布時(shí)間：2024-03-21 ?? 2429 Tags：IGBT模塊芯 IGBT芯片 IGBT芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)

一、IGBT基礎(chǔ)知識(shí)

1946年1月，遠(yuǎn)在太平洋彼岸的美國(guó)BELL實(shí)驗(yàn)室正式成立了一個(gè)半導(dǎo)體研究小組，小組內(nèi)有3名核心成員，分別是Schokley、Bardeen和Brattain，俗稱“晶體管三劍客”。

三劍客有自己的研究?jī)?yōu)勢(shì)，Bardeen提出了表面態(tài)理論，Schokley給出了實(shí)現(xiàn)放大器的基本設(shè)想，Brattain設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)。

在三劍客成立的次年，1947年巴丁(Bardeen)和布萊登(Brattain)發(fā)明了點(diǎn)接觸(point?contact)晶體管。接著在1949年肖克萊(Shockley)發(fā)表了關(guān)于p?n結(jié)和雙極型晶體管的經(jīng)典論文。有史以來(lái)的第一個(gè)晶體管中，在三角形石英晶體底部的兩個(gè)點(diǎn)接觸是由相隔50μm的金箔線壓到半導(dǎo)體表面做成的，所用的半導(dǎo)體材料為鍺；當(dāng)一個(gè)接觸正偏(forward biased，即對(duì)于第三個(gè)端點(diǎn)加正電壓)，而另一個(gè)接觸反偏(reverse biased)時(shí)，可以觀察到把輸入信號(hào)放大的晶體管行為(transistor action)。

1982年，RCA和GE公司聯(lián)合研制出了復(fù)合型晶體管——絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。IGBT兼具金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)高輸入阻抗和雙極晶體管(Bipolar Junction Transistor,BJT)大電流密度的特點(diǎn)，在大功率應(yīng)用領(lǐng)域擁有顯著的優(yōu)勢(shì)，一度被稱為近乎理想的功率半導(dǎo)體器件。

二、IGBT芯片制造技術(shù)

功率器件IGBT模塊芯片生產(chǎn)流程長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，細(xì)節(jié)較多，但整理工藝流程如下圖所示：

1.基板

IGBT基板是P-N結(jié)

2.B+注入

使用離子注入設(shè)備，對(duì)P-N結(jié)進(jìn)行離子注入

3.絕緣膜形成

通過(guò)CVD形成掩膜絕緣層

4.掩膜用絕緣膜加工

通過(guò)刻蝕和去膠處理絕緣膜

5.P+注入

使用離子注入設(shè)備進(jìn)行P離子注入

6.形成溝槽

通過(guò)刻蝕形成溝槽

7.形成絕緣膜

再次通過(guò)CVD形成絕緣膜

8.絕緣膜加工

通過(guò)刻蝕和去膠處理絕緣膜

9.形成Emitter電極

通過(guò)濺射或蒸鍍形成電極

10.形成P+FS層

通過(guò)離子注入設(shè)備形成P+FS層

11.形成B+(Collector)

通過(guò)離子注入設(shè)備形成B+(Collector)

12.形成Collector

通過(guò)濺射或蒸鍍形成Collector

通過(guò)上述工藝，完成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IGBT芯片的制造流程。

下圖是詳細(xì)IGBT芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

根據(jù)對(duì)IGBT芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同，又可分為PT型、NPT型、FS型，如下圖所示：

三、IGBT封裝芯片封裝清洗：

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹(shù)脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來(lái)而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹(shù)脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開(kāi)路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。

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