半導體功率器件可靠性水基清洗分析

導讀：目前5G通訊和新能源汽車正進行得如火如荼，而功率器件及半導體芯片正是其核心元器件。如何確保功率器件和半導體芯片的品質和高可靠性？

一、什么是半導體：

半導體是指同時具有容易導電的“導體”和不導電的“絕緣體”兩方面特性的物質。能夠實現交流電轉為直流電—“整流”、增大電信號—“增幅”、導通或者阻斷電—“開關”等。

二、什么是功率半導體：

功率半導體是能夠支持高電壓、大電流的半導體，在分立器件中占據主要地位。具有不同于一般半導體的結構，在使用高電壓、大電流時也不會損壞。 功率半導體主要用于改變電壓和頻率；或將直流轉換為交流，交流轉換為直流等形式的電力轉換。功率半導體器件，也就是我們說的電力電子器件，是一種廣泛用于電力電子裝置的電能變換和控制電路方面的半導體元件。電力電子裝置的基本構思是把連續的能量流切割成能量小包，處理這些小包并輸送能量，在輸出端使之重新成為另一種連續的能量流，而這些主要便是依靠功率半導體器件及特定的電路結構來實現的。

三、功率半導體器件主要功能：

功率半導體的作用是在高電壓或大電流條件下，用于改變電壓和頻率，或將直流轉換為交流，交流轉換為直流等形式的電力轉換，包括變頻、變壓、變流、功率放大和功率管理等。

四、功率半導體器件分類

功率半導體按照不同的分類標準可以進行如下分類：

1．按照控制特性分類

不控型器件：即正向導通反向阻斷，如常見的功率二極管；

半控型器件：除了正負極，還有控制極，一旦開通無法通過控制極（柵極）關斷，這類主要是指晶閘管（Thyristor）和它的派生器件；

全控型器件：可通過柵極控制開關，常見的有雙極結型晶體管（BJT）、柵極關斷晶閘管（GTO）、金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）等等。

2按照載流子性質不同分類

雙極型：即電子和空穴同時參與導電，常見的有BJT、GTO；

單極型：只有電子或者空穴的一種載流子參與導電，常見的有結型場效應晶體管（JFET）、MOSFET、靜電感應晶體管（SIT）等；

混合型：常見的有IGBT、電子加強注入型絕緣柵晶體管（IEGT）等。

3按照驅動方式分類

電流型控制器件：主要是可控硅（SCR）、BJT、GTO；

電壓型控制器件：以MOSFET和IGBT為主；

光控型器件：以光控晶閘管為主要代表。

4．按照不同的制備材料分類

主要分為硅器件，以及以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為主的寬禁帶器件。

不同的應用場合根據所需半導體器件的電流電壓等級來選擇器件的種類。

五、半導體功率器件清洗必要性

目前5G通訊和新能源汽車正進行得如火如荼，而功率器件及半導體芯片正是其核心元器件。為了確保功率器件和半導體芯片的品質和高可靠性，在封裝前需要引入清洗工序和使用清洗劑。

功率器件和半導體封裝前通常會使用助焊劑和錫膏等作為焊接輔料，這些輔料在焊接過程或多或少都會有部分殘留物，還包括制程中沾污的指印、汗液、角質和塵埃等污染物。

同時，功率器件和半導體的引線框架組裝了鋁、銅、鉑、鎳等敏感金屬等相當脆弱的功能材料。

這些敏感金屬和特殊功能材料對清洗劑的兼容性提出了很高的要求。

一般情況下，材料兼容性不好的清洗劑容易使敏感材料氧化變色或溶脹變形或脫落等產生不良現象。水基清洗劑則是針對引線框架、功率半導體器件焊后清洗開發的材料兼容性好、清洗效率高的環保清洗劑，將焊錫膏清洗干凈的情況下避免敏感材料的損傷。