PCIM：用于高品质功率模块的等离子技术
如何制造出能够在不断提高的功率密度、更高温度以及新型材料组合下可靠工作的功率模块？这个问题是现代电力电子技术的核心，而其答案始于表面质量。在PCIM（全球领先的电力电子展览会）上，普思玛（Plasmatreat）将在7号馆169号展位展示其扩展后的表面预处理解决方案组合。重点是用于功率模块的常压和低压等离子体处理解决方案——其中低压方案是新增的。目标是稳定、可重复地提升电子生产关键制造工艺的耐久性，尤其是在面对因更高功率密度和新型材料而日益严苛的要求时。
在电力电子领域，功率模块所承受的应力不断增加。更紧凑的设计、更高的电流密度以及碳化硅（SiC）或氮化镓（GaN）半导体的应用，导致了显著更高的热应力和电应力条件。金属、陶瓷与封装材料之间的材料界面（即三相点）尤为关键。应力、空洞和粘接问题会在这些界面上产生，随着时间的推移可能导致分层或电气故障。
在实际应用中，这些效应通常不会立即显现，而是会在运行过程中随着温度循环、电负荷循环以及机械应力的作用而逐渐发展。这突显了彻底进行表面预处理的重要性——它能够优化各个工艺步骤，并确保粘接的整体质量。等离子体技术恰恰在材料、工艺与长期可靠性这三者之间的界面上发挥关键作用。在PCIM展会上，普思玛将展示多种针对功率模块制造特定需求量身定制的等离子系统和解决方案，包括清洁、活化以及氧化物还原。
适用于复杂几何结构的真空等离子
在7号馆169号展位，普思玛将重点展示全新AURORA真空等离子系列。通过AURORA等离子，普思玛扩展了其技术组合，专门针对需要最高标注的均一性和灵活性的应用。该系统采用多频方法，能够根据材料、几何结构和工艺要求精确调整等离子体处理。这一特性使得对等离子体能量输入的精细控制以及对不同材料反应的适配成为可能。因此，敏感基材能够与可承受高耐热负荷的材料一样，经历同样可靠的工艺过程。同时，在复杂的3D结构上实现了尤为均匀的活化，显著提高了关键下游工艺的可重复性。
真空等离子体在处理复杂组件、高密度封装的功率模块以及敏感的复合材料时尤为有效。表面被均匀活化，不会出现阴影效应或局部不均匀性。这些稳定、可重复的条件非常适合后续的灌封、涂覆或粘接工艺。
Openair-Plasma®常压等离子作为稳定批量生产工艺的在线技术
除了新的低压解决方案之外，Openair-Plasma®仍然是工业功率模块制造中不可或缺的技术。该工艺在大气压下运行，可以直接集成到现有生产线中。表面以干式、区域选择性的方式进行清洁，无需使用额外的化学品。有机残留物被去除，氧化物层被在线还原。
这使得表面预处理可以直接在关键工艺步骤（如芯片贴装、引线键合、底部填充或封装）之前进行。在线等离子体活化能够改变表面特性，为可靠的润湿和粘接创造稳定条件。同时，在线集成实现了高节拍率以及全自动、可重复的工艺控制。
对于制造商而言，这意味着更高的工艺稳定性、关键制造步骤中更小的波动，以及批量生产中良率的提升。这种方法在汽车和能源行业尤其具有明显优势，因为这些行业对可靠性、可扩展性和一致的质量至关重要。
氧化物还原——连接质量的关键
功率模块制造中的关键挑战之一，是可靠地控制金属表面的氧化层。这些氧化层直接影响电气和机械连接的质量，并可能显著缩短组件的使用寿命。在PCIM展会上，普思玛将展示其REDOX®-Tool，该工具能够在线还原铜和铝表面的金属氧化物。这项技术可以精确、干式、选择性地去除氧化层，无需使用助焊剂或湿化学工艺。它为后续的键合工艺优化准备了接触表面，同时减少了工艺步骤。
这在包封和灌封工艺中尤为重要。残留的氧化层和不足的粘接力会导致环氧模塑料（EMC）分层，而这正是热应力和机械应力作用下的关键薄弱点。REDOX®-Tool通过针对性的等离子体活化和氧化物还原，显著改善了金属表面与灌封材料之间的粘附力，从而有助于提高长期稳定性和工艺可靠性。
Plasmatreat 普思玛——下一代电力电子技术的赋能者
常压与真空技术的结合，使得功率模块制造中的不同需求能够得到针对性满足。常压等离子技术专为在线能力、速度以及直接的自动化集成而设计。相比之下，低压解决方案则为复杂几何结构和敏感材料提供了卓越的一致性和灵活性。这两种技术都通过多种质量保证模块，确保符合既定的质量标准以及处理过程的可重复性。
因此，普思玛不仅关注单个工艺步骤，而是涵盖现代电子制造价值链中的整个表面预处理流程。这些技术有助于稳定工艺窗口、降低报废率并提高功率模块的长期可靠性。普思玛全球电子市场总监Nico Coenen解释：“表面质量是决定现代功率模块可靠性的关键因素。凭借我们的等离子体产品组合，我们使制造商能够实现从初始清洁步骤到最终粘接的稳定、可重复的工艺”。普思玛将在PCIM Europe 7号馆169号展位展示如何将这些解决方案集成到具体的制造环境中。