光电耦合器,如图1所示,是一类将光信号作为传输介质来传输电信号的器件,通常以一定的封装技术把输入端(LED)与输出端(光敏管)封装在一起。在红外端输入电压时LED芯片发光,光敏端接收信号产生光电流,实现“电—光—电”的转换。由于其高速的开关时间和高绝缘耐压等优异性能,近些年已大量应用于新能源汽车等领域,光电耦合器的可靠性和稳定性影响新能源汽车等产品的整机可靠性,光电耦合器的可靠性和稳定性与封装工艺息息相关。

图1 光电耦合器示意图 

光电耦合器分层位置及原因分析

对于光电耦合器来说,根据分层机理的不同,其分层的位置也不尽相同。研究发现,容易出现分层的位置可以分为以下几种:(1)芯片与内白色环氧之间的分层;(2)引脚与环氧塑封料之间的分层;(3)芯片与载片台之间的分层;(4)内外黑白环氧之间的分层;(5)硅胶与内白色环氧之间的分层。

塑封器件的封装工艺可以说在一定程度上决定着器件的质量,从最开始的划片到最后的电镀、切筋成型,这其中的每一步封装工艺都会影响器件的封装效果。比如在点胶过程中,点胶量的大小会影响内部封装的结合强度,点胶量过大会因为吸湿膨胀从内部撑破器件;键合过程中,芯片和引线框架会发生一定程度上的氧化腐蚀,也会影响器件的质量;回流焊工艺中,峰值温度大小的控制会决定着器件整体的可焊性,峰值温度设置不佳,器件会因为分层产生电性参数漂移;最后注塑工艺过程中需要进行等离子清洗,等离子清洗的设置会影响黑白环氧塑封料之间的结合强度。以上种种工艺都说明,工艺参数与封装质量息息相关。

等离子清洗工艺

等离子体，被称为物质的第四态，是一种由带电粒子(正离子和电子)以及中性粒子(如中性原子和分子)组成的电离气体。等离子体中含有极其活跃的物质，称为高能活性物质，包括自由基、激发分子或原子、正离子和电子。材料表面的物理和化学修饰是通过固体表面和等离子体中的高能活性物质之间的相互作用发生的。通过在一定条件下保持气体中的稳定放电，可以获得稳定的等离子体并应用于改性材料的表面。

等离子清洗主要通过活性等离子体对材料表面进行物理轰击或化学反应等作用,从而实现材料表面分子水平的污染物去除,应用在光电耦合器封装工艺中能够有效去除环氧塑封材料表面的有机残留、微颗粒污染等,如果不及时去除这些污染物,就会导致注环氧塑封料过程中材料内部产生气泡,这些气泡使得环氧在温度变化中产生空洞,最后导致分层问题。对于二次塑封的光电耦合器,一般情况下两次塑封工艺直接完成,但在塑封工艺中为了使得一次塑封好的器件能更容易脱模,就会喷涂脱模剂等其他溶剂,实际生产发现在不处理这些溶剂的情况下直接二次塑封的器件更容易发生分层情况,增加等离子清洗可以有效提高黑白环氧之间的粘接强度。