在当今电子器件、组件的工艺制程中,为获得高可靠性的产品,清洗,特别是水基清洗在制程中得到越来越广泛的应用。特别是在5G通讯,航天航空,汽车电子,,医疗设备,人工智能等等行业和产业产品中,高可靠性的要求是为了整个功能体系能安全可靠运行的基础。水基清洗在这类器件、组件的制程中具有的代表性,特别在大型规模化生产中,可有效保障更为可靠的工艺指标和稳定性。通常会采用在线通过式清洗工艺来实现器件和组件的批量生产制程,随着在线工艺的广泛应用,其中的工艺要点和掌握是能出产产品质量的重要因素。以下就这些要点作几点阐述。
器件和组件,比如POP、SIP、IG BT、PCBA,清洗主要是为了去除在焊接中所产生的焊剂或焊膏的残余物、污垢。要针对焊接所用的焊膏和锡膏的可清洗性进行水基清洗剂的选型和匹配,在常规工艺条件或者特定工艺条件下面进行测试,水基清洗剂能够将焊剂和焊膏残余物能够清除而达到干净度的要求。
被清洗物上往往有多种物质材料构成,包括金属材料、非金属材料、化学材料。比如SIP,通常上面包括了镀金面,银表面,芯片表面铝层,焊料合金表面,元件表面的化学涂覆层,粉沫冶金器件的非金属材料以及包括阻焊膜、字符等等化学材料,都需要在清洗制程中,不会受到影响或者影响在可允许范围之内。材料兼容性是水基清洗中繁琐同时也是重要的考虑因素,水基清洗剂选型在针对被清洗物上材料兼容性的考量所占的权重比大,涉及面广,测试验证手续复杂。需要有一系统规范的验证方式来针对材料兼容性进行系统的验证和评估。才可能被清洗物件等等材料在清除污垢后,能这些材料原有的功能特性。当然,同时也需考虑运行设备与清洗剂所接触的材料的兼容性,清洗机上的泵,阀,管件,喷头,输送及密封材料都需做水基清洗剂的材料兼容性测试。
清洗剂在在线通过式清洗工艺中的性能稳定性,需要有相应的技术手段来进行监测和管控,以清洗性能的发挥或材料兼容性的稳定。在这些监测数据中,重要的是清洗剂的使用浓度可控范围之内,建议使用在线喷淋通过机的用户装配在线清洗剂浓度监测装置,以监测清洗剂在使用中的浓度变化。因为在线喷淋机的设备特性,在使用运行中,清洗剂的浓度变化比较大,如不能有效的监控清洗剂的浓度,将会产生材料兼容性方面的风险。一般来说,清洗剂在机内运行,随着时间的关系,浓度会升高,常规需要通过添加DI水来清洗剂的浓度稳定。使用在线浓度检测仪,可使用人工添加水和自动添加水的方式进行浓度控制。
清洗剂的消耗和寿命。在线通过式喷淋机用水基清洗剂的消耗有三个组成部分: 气雾损耗、被清洗物和网带的带离损耗、清洗剂到达寿命终点的全液更换。在这三项消耗中,大的组成往往是气雾损耗,气雾损耗很大程度是喷淋机固有的机械特性所决定。人为可改变调整的程度不高,用户需在设备选型的时候关注此项技术指标。清洗剂的寿命,以目前的技术手段,无法监测清洗剂的寿命,通常在产线中,以产线的实际检测干净度的标准,观察检测清洗剂的寿命终点,而后,保留和预留一部分安全余量来进行清洗剂全量更换的依据。
清洗剂和漂洗水的泡沫。因为清洗剂和漂洗水在喷淋机中处在高温高压下运行,非常容易产生泡沫,泡沫过多影响机器的正常运行和状态观察。
所以,清洗剂的泡沫允许在一定范围而清洗机喷淋压力稳定,如果泡沫过多或者难以消除,清洗剂中含着的气泡和空气,会降低清洗喷淋压力,影响清洗效果。漂洗水的泡沫也值得关注,同样的道理,只要泡沫能够有效的排除,不影响清洗剂的工作状态和设备运行的观测。
SIP的应用
SIP是IC封装领域的的一种新型封装技术,目前已经被广泛应用在手机、蓝牙、Wi-Fi和交换机等无线通讯领域,在汽车电子、医疗电子、消费类电子、军事电子等领域内都有一定的市场。虽然当前其份额还不是很大,但已经成为一种人们关注和发展迅速的封装技术。
(1)无线通讯领域
SIP的应用领域比较广泛,在无线通讯应用与研究方面为。特别是在射频范围内SIP技术是一种理想的系统解决方案。其中,早商业化的SIP模块电路是手机中的功率放大器,这类模块中可集成多频功放、功率控制及收发转换开关等功能。
汽车电子
目前,SIP技术已经在汽车电子领域得到了广泛的应用,如发动机控制单元(ECU)、汽车防抱死系统(ABS)、燃油喷射控制系统、安全气囊电子系统、方向盘控制系统、轮胎低气压报警系统等。此外,SIP技术在快速增长的车载办公系统和娱乐系统中也获得了成功的应用。
医疗电子
医疗电子注重产品的可靠性、尺寸、功能和寿命,如何在更小的体积内实现更多的功能和更好的性能是其面临的经典问题。在医疗电子领域,SIP的典型应用产品主要为可植入式电子医疗器件,如心脏起博器、心脏除颤器、输药泵、助听器等。当人体心脏持续快速跳动或电子脉冲紊乱时,医学上称之为心脏纤维性颤动,心脏除颤器可以及时产生高压脉冲对心脏进行电击,从而消除心脏纤维性颤动,使心律恢复正常。Valtronic SA使用折叠理念,将逻辑电路、存储器和无源组件结合到单的SIP中,应用于助听器和心脏起博器。
计算机和网络技术
在计算机/网络技术等应用方面,往往要求将ASIC或微控制器和存储器集成在一起。例如在PC中的图形处理模块内,通常包括图形控制IC和两片SDRAM。现在绝大多数图形处理模块在生产中都采用标准的塑封焊球阵列多芯片组件方式封装。这种方式从封装角度考虑成本低,但对于存储器却不合适。因为SDRAM器件需要地进行动态老化。SIP减少了母板布线层数和复杂性,同时提高了母板的空间利用率,可在有限的空间中集成更多的功能块。
功率半导体:电子装置电能转换与电路控制的核心
功率半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心。功率半导体是一 种广泛用于电力电子装置和电能转换和控制电路的半导体元件,可通过半 导体的单向导电性实现电源开关和电力转换的功能。
功率半导体具有能够支持高电压、大电流的特性,主要用途包括变 频、整流、变压、功率放大、功率控制等。除保障电路正常运行外,因其 能够减少电能浪费,功率半导体还能起到节能、省电的作用。
功率半导体=功率器件+功率 IC
功率半导体按器件集成度可以分为功率分立器件和功率 IC 两大类。功率分立器件包括二极管、晶体管和晶闸管三大类,其中晶体管市场 规模大,常见的晶体管主要包括 IGBT、MOSFET、BJT(双极结型晶体 管)。
功率 IC 是指将高压功率器件与其控制电路、外围接口电路及保护电 路等集成在同一芯片的集成电路,是系统信号处理部分和执行部分的桥 梁。
IGBT:电力电子行业的“CPU”
兼具 MOSFET 及 BJT 两类器件优势,IGBT 被称为电力电子行业的 “CPU”。IGBT 全称绝缘栅双极晶体管,是由 BJT(双极型三极管)和 MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。
IGBT 具有电导调制能力,相对于 MOSFET 和双极晶体管具有较强的 正向电流传导密度和低通态压降,因此兼具有 MOSFET 的高输入阻抗 MOSFET 器件驱动功率小、开关速度快、BJT 器件饱和压降低、电流密度 高和 GTR 的低导通压降的优点。
IGBT发展史:历经七代技术演进,产品性能逐代提升
历时超 30 年,IGBT 已经发展至第七代,各方面性能不断优化。目前 为止,IGBT 芯片经历了七代升级:衬底从 PT 穿通,NPT 非穿通到 FS 场 截止,栅极从平面到 Trench 沟槽,后到第七代的精细 Trench 沟槽。
随着技术的升级,芯片面积、工艺线宽、通态功耗、关断时间、开关 功耗均不断减小,断态电压由代的600V升至第七代7000V。