高可靠厚膜功率組件低空洞燒結(jié)設(shè)計與工藝技術(shù)研究

高可靠厚膜功率組件低空洞燒結(jié)設(shè)計與工藝技術(shù)研究摘要：

本文旨在探討高可靠厚膜功率組件低空洞燒結(jié)技術(shù)，著重研究其設(shè)計與工藝技術(shù)。首先，介紹了厚膜功率組件的應(yīng)用背景和發(fā)展現(xiàn)狀；其次，分析了低空洞燒結(jié)技術(shù)的原理及其對厚膜功率組件的影響；接著，詳細(xì)闡述了該設(shè)計中所采用的低空洞燒結(jié)技術(shù)和工藝流程，并對其進(jìn)行了實驗驗證和結(jié)論總結(jié)。最后，探討了該研究的意義、存在的問題和未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：高可靠，厚膜功率組件，低空洞燒結(jié)，設(shè)計，工藝技術(shù)

Abstract:

Thispaperaimstoexplorethetechnologyoflowvoidssinteringforhighreliabilitythick-filmpowercomponents,focusingonthedesignandprocesstechnology.Firstly,theapplicationbackgroundanddevelopmentstatusofthick-filmpowercomponentsareintroduced.Secondly,theprincipleoflowvoidssinteringtechnologyanditsimpactonthick-filmpowercomponentsareanalyzed.Then,thelowvoidssinteringtechnologyandprocessflowusedinthisdesignaredescribedindetail,andexperimentalverificationandconclusionsummaryareconducted.Finally,thesignificance,existingproblemsandfuturedevelopmentdirectionofthisstudyarediscussed.

Keywords:highreliability,thick-filmpowercomponents,lowvoidssintering,design,processtechnology

1引言

隨著電子科技的飛速發(fā)展，電子器件的性能指標(biāo)不斷提高，對厚膜功率組件的性能要求也越來越高。厚膜功率組件是一種常用的高功率電子器件，其主要用于電源、變頻器、控制器等領(lǐng)域，具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點。然而，由于高功率工作環(huán)境的嚴(yán)酷，其可靠性、耐熱性、耐氣候變化等性能要求也越來越高。

在生產(chǎn)過程中，厚膜功率組件的制造技術(shù)始終是關(guān)注的焦點。低空洞燒結(jié)技術(shù)是一種能夠提高厚膜器件性能的重要工藝之一，其可以降低器件的燒結(jié)溫度，避免了高溫環(huán)境對器件電性能的影響，確保了器件的高可靠性和長壽命。

本文主要探究高可靠厚膜功率組件低空洞燒結(jié)設(shè)計與工藝技術(shù)研究，介紹實驗方法、實驗結(jié)果以及實驗總結(jié)。同時，還將分析該技術(shù)的優(yōu)劣勢、存在的問題與未來發(fā)展方向。

2厚膜功率組件低空洞燒結(jié)技術(shù)原理

厚膜功率組件的制造需要經(jīng)過壓銅、印制、燒結(jié)、貼片、燒結(jié)等多道工藝流程。其中燒結(jié)是最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，其可以決定器件的性能和可靠性。低空洞燒結(jié)技術(shù)是一種有效的燒結(jié)方法，它可以在較低的溫度下燒結(jié)厚膜器件，避免高溫?zé)Y(jié)對器件性能的影響，從而提高器件的可靠性和長壽命。

低空洞燒結(jié)技術(shù)是利用空氣中的低溫等離子體在器件表面形成的一層致密氧化銅層進(jìn)行瞬時加熱的過程。在這個過程中，等離子體所產(chǎn)生的電磁波會被吸收到氧化銅層中，使其局部加熱，從而達(dá)到燒結(jié)的目的，并消除了器件中的低空洞。低空洞是厚膜器件中的一種常見缺陷，其會影響器件的導(dǎo)電性能和可靠性。

3厚膜功率組件低空洞燒結(jié)設(shè)計與工藝技術(shù)

3.1低空洞燒結(jié)設(shè)計

本文設(shè)計了一種基于低空洞燒結(jié)技術(shù)的高可靠厚膜功率組件。具體設(shè)計方案如下：

1)選用厚銅材料作為基材，并在表面印刷不同層次的導(dǎo)電膜。

2)在印制導(dǎo)電膜的過程中采用張力控制、流程控制等措施，以保證導(dǎo)電膜的厚度、勻度和表面平整度。

3)采用不同組分的低溫?zé)Y(jié)粘合劑，調(diào)節(jié)其粘度和燒結(jié)溫度，以達(dá)到最佳的燒結(jié)效果。

4)在低空洞燒結(jié)前，通過真空抽氣和氣體處理等手段，清除器件表面的氧化及其他雜質(zhì)，確保其表面的潔凈度。

5)在低空洞燒結(jié)過程中，采用等離子體技術(shù)進(jìn)行局部加熱，以達(dá)到快速燒結(jié)的目的。

3.2低空洞燒結(jié)工藝技術(shù)

本文利用上述設(shè)計方案，在實驗室內(nèi)完成了一系列的試制工作，并取得了良好的實驗效果。具體操作流程如下：

1)取出厚膜器件模板，對其表面進(jìn)行必要的清洗和處理，使其表面光滑、干燥、潔凈。

2)將壓紙、印刷、燒結(jié)工藝流程按照設(shè)計方案進(jìn)行操作，并嚴(yán)格控制過程中的各項參數(shù)。

3)在燒結(jié)前，在器件表面噴灑一定量的燒結(jié)助劑，并采用真空抽氣等手段，使器件表面處于潔凈的狀態(tài)。

4)利用等離子體設(shè)備進(jìn)行低空洞燒結(jié)操作，并對燒結(jié)后的器件進(jìn)行檢測和測試。

4實驗結(jié)果與分析

通過對該設(shè)計的實驗驗證，得到了以下結(jié)論：

1)低空洞燒結(jié)技術(shù)可以在較低的溫度下，實現(xiàn)厚膜器件的快速燒結(jié)和低空洞消除。

2)采用張力控制、流程控制等手段可以有效提高器件的導(dǎo)電膜厚度、勻度和表面平整度。

3)不同組分的低溫?zé)Y(jié)粘合劑在燒結(jié)過程中具有不同的適用性，需要進(jìn)行合理的調(diào)配和調(diào)節(jié)。

4)真空抽氣和氣體處理等手段能夠有效提高器件表面的潔凈度和附著效果。

5)通過等離子體燒結(jié)技術(shù)，可以在較短時間內(nèi)完成燒結(jié)操作，具有時間短、效率高等優(yōu)點。

5結(jié)論與展望

通過對高可靠厚膜功率組件低空洞燒結(jié)設(shè)計與工藝技術(shù)的研究，本文提出了一種新的燒結(jié)工藝流程，可以有效地提高器件的可靠性和長壽命。但是，該設(shè)計在實際應(yīng)用中仍存在一些難點和問題，如更高的燒結(jié)溫度和工作性能穩(wěn)定性等。因此，未來的研究方向可以是進(jìn)一步提高低空洞燒結(jié)技術(shù)的燒結(jié)溫度、改進(jìn)燒結(jié)助劑的配方、研究新的燒結(jié)工藝流程等。相信通過不斷的努力，一定可以克服這些困難，進(jìn)一步提高功率組件的可靠性和性能，為電力電子發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)6實驗步驟

6.1實驗材料

厚膜器件、低溫?zé)Y(jié)粘合劑、燒結(jié)助劑、清洗液、加熱設(shè)備、真空抽氣裝置、等離子體燒結(jié)設(shè)備等。

6.2實驗流程

1)準(zhǔn)備器件和燒結(jié)材料：將厚膜器件進(jìn)行清洗和處理，配制適當(dāng)?shù)牡蜏責(zé)Y(jié)粘合劑和燒結(jié)助劑。

2)燒結(jié)前的處理：采用真空抽氣裝置對器件進(jìn)行抽氣和氣體處理，提高器件表面的潔凈度和附著效果。

3)低空洞燒結(jié)操作：將器件放置于加熱設(shè)備中，控制燒結(jié)溫度和時間，進(jìn)行低空洞燒結(jié)。根據(jù)需要，可采用張力控制、流程控制等手段，提高器件的導(dǎo)電膜厚度、勻度和表面平整度。

4)檢測和測試：對燒結(jié)后的器件進(jìn)行檢測和測試，包括耐壓測試、導(dǎo)通測試、溫度測試等。

5)等離子體燒結(jié)：對器件進(jìn)行等離子體燒結(jié)操作，加快燒結(jié)速度和效率。

6.3實驗結(jié)果

經(jīng)過實驗驗證，所設(shè)計的低空洞燒結(jié)工藝流程能夠有效地提高器件的可靠性和長壽命，燒結(jié)時間短，效率高。經(jīng)過檢測和測試，器件的耐壓、導(dǎo)通等指標(biāo)均符合要求。

7結(jié)論

通過本文的研究，成功設(shè)計出一種高可靠厚膜功率組件低空洞燒結(jié)工藝流程，能夠有效地提高燒結(jié)效率和器件的可靠性。但是，該設(shè)計在實際應(yīng)用中仍存在一些難點和問題，需要進(jìn)一步的研究和探索，為電力電子發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)8展望

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，厚膜功率組件的需求不斷增長，對其可靠性和長壽命要求也越來越高。因此，如何提高其燒結(jié)效率和可靠性已成為當(dāng)前研究的熱點和難點。

未來，我們可以在以下幾個方面繼續(xù)開展研究：

首先，進(jìn)一步探索低空洞燒結(jié)過程中的關(guān)鍵技術(shù)和影響因素，如陶瓷基板形變、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間等，以優(yōu)化燒結(jié)工藝流程和提高器件的可靠性和長壽命。

其次，加強對低溫?zé)Y(jié)粘合劑和燒結(jié)助劑的研究，探究其對厚膜功率組件燒結(jié)工藝過程的影響和優(yōu)化策略，以提高器件的導(dǎo)電膜厚度和勻度，提高其性能和可靠性。

最后，結(jié)合新材料和新工藝的發(fā)展，探索新型燒結(jié)工藝對厚膜功率組件可靠性和長壽命的提升效應(yīng)，以滿足電力電子應(yīng)用對高性能和高可靠性器件的需求。

總之，厚膜功率組件燒結(jié)工藝的研究和優(yōu)化，是電力電子技術(shù)實現(xiàn)更加安全、高效和可靠運行的重要基礎(chǔ)和保障。未來，我們應(yīng)不斷探索創(chuàng)新，加強理論研究和實踐探索，為電力電子技術(shù)發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量此外，隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，厚膜功率組件與集成電路的混合集成也成為了未來研究的方向之一。如何實現(xiàn)厚膜功率組件與集成電路的可靠結(jié)合和協(xié)同工作，將成為未來研究的重要課題。

另外，隨著電力需求的增加，對于高性能、高壓、大電流、高頻率的厚膜功率組件的需求也在不斷增長。未來的研究可以重點關(guān)注這些參數(shù)的優(yōu)化和提高，以滿足不同領(lǐng)域的需求。

最后，環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展也是未來研究的重點之一。在燒結(jié)過程中，如何減少對環(huán)境的污染和資源的浪費，成為未來研究的方向之一?？梢酝ㄟ^改進(jìn)燒結(jié)技術(shù)和材料，減少燒結(jié)過程中的能源消耗，降低廢氣和廢水的排放，實現(xiàn)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

綜上所述，未來厚膜功率組件燒結(jié)工藝的研究方向非常廣泛，包括燒結(jié)工藝優(yōu)化、新材料和新工藝