功率模块，即IPM(IntelligentPowerModule)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动器件(DeriverIntegratedCircuit，即DriverIC)。由于具有高集成度、高可靠性等优势，功率模块赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动和变频家电常用的电力电子器件。

其中，由于功率模块的工况环境一般较为苛刻，如高温、潮湿、高离子浓度等恶劣环境，且自身发热较大，因此需要良好的可靠性设计以解决长期使用的寿命问题。

相关技术中，在功率模块的制造过程中，采用的基板通常包括覆铜陶瓷基板(DBC)、引线框架架构(CIS)以及绝缘金属基板(IMS)，其制造流程大体相似，包括粘结辅料印刷、功率器件和晶圆贴装、回流焊接、药水清洗或不清洗、等离子体清洗、金属连接线绑定和环氧树脂封装等步骤。

金属基板(CIS)以其良好的散热性能成为功率模块的主流基板，具体包括：粘结辅料印刷、功率器件、回流焊接、药水清洗、等离子体清洗、金属连接线绑定、引线框架焊接和环氧树脂封装，等离子体清洗设置在绑定金属连接线之前，以便解决绑线脱线等不良的问题。然而在此流程中为了将功率器件和金属连线焊接至金属基板，需要提前涂覆助焊剂，但是，虽然在此流程中的焊接工序采用助焊剂辅助焊接，但是不进行清洗处理去除助焊剂，如直接进行环氧树脂封装，就会导致基板与环氧树脂间的结合力变差，封装体易发生分层，从而使功率模块的耐湿热性和可靠性降低。

因此，针对采用助焊剂进行焊接的金属基板进行封装前，采用等离子体清洗可以有效去除助焊剂等有机物，提升基板与封装材料之间的结合度，进而提高封装工艺和功率器件的可靠性。

等离子体清洗技术

等离子体(plasma)一词最早由朗缪尔在1928年提出,用来描述气体放电管里的物质形态。等离子体由正离子、电子或负离子以及中性粒子组成,被认为是物质的第四态。物质由分子构成,分子由原子构成,原子由带正电的原子核和围绕它的、带负电的电子构成。在高温或其他特定条件下,外层电子挣脱原子核的束缚成为自由电子,这一过程就叫做“电离”。如图1.1所示,当固体(物质的第一状态)被加热时,内部粒子获得足够的能量来打破原有的结构,从而熔化转变为液体(物质的第二状态)。随着能量的进一步增加,液体中的粒子将脱离彼此的束缚并蒸发成气体(物质的第三态)。随后,当通过放电等机制向气体注入大量能量,会导致原子或分子中的电子逃逸,产生自由电子和离子。这些电子和离子在电场作用下加速并相互碰撞,进一步增加气体中的带电粒子数量。这些过程改变了气体的电特性,使其转变为具有导电性的电离气体,即等离子体(物质的第四态)。

图1 物质之间的转化过程

等离子清洗技术基于等离子体的产生和利用活性粒子的原理,通过施加高电压或射频场等方式将气体电离成等离子体,生成的活性离子、电子和激发态的原子和分子能与表面污染物或目标物质发生化学反应,实现表面的清洗和改性。

与现有技术中对基板的清洗技术对比而言，等离子清洗技术取代了液体化学清洗方法，以避免对基板上的功率器件和电路布线的腐蚀，同样，取代了激光清洗方法，以减少粉尘的产生和对基板的沾污。