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光電耦合器,如圖1所示,是一類將光信號作為傳輸介質(zhì)來傳輸電信號的器件,通常以一定的封裝技術(shù)把輸入端(LED)與輸出端(光敏管)封裝在一起。在紅外端輸入電壓時LED芯片發(fā)光,光敏端接收信號產(chǎn)生光電流,實現(xiàn)“電—光—電”的轉(zhuǎn)換。由于其高速的開關(guān)時間和高絕緣耐壓等優(yōu)異性能,近些年已大量應(yīng)用于新能源汽車等領(lǐng)域,光電耦合器的可靠性和穩(wěn)定性影響新能源汽車等產(chǎn)品的整機可靠性,光電耦合器的可靠性和穩(wěn)定性與封裝工藝息息相關(guān)。

圖1 光電耦合器示意圖 

光電耦合器分層位置及原因分析

對于光電耦合器來說,根據(jù)分層機理的不同,其分層的位置也不盡相同。研究發(fā)現(xiàn),容易出現(xiàn)分層的位置可以分為以下幾種:(1)芯片與內(nèi)白色環(huán)氧之間的分層;(2)引腳與環(huán)氧塑封料之間的分層;(3)芯片與載片臺之間的分層;(4)內(nèi)外黑白環(huán)氧之間的分層;(5)硅膠與內(nèi)白色環(huán)氧之間的分層。

塑封器件的封裝工藝可以說在一定程度上決定著器件的質(zhì)量,從最開始的劃片到最后的電鍍、切筋成型,這其中的每一步封裝工藝都會影響器件的封裝效果。比如在點膠過程中,點膠量的大小會影響內(nèi)部封裝的結(jié)合強度,點膠量過大會因為吸濕膨脹從內(nèi)部撐破器件;鍵合過程中,芯片和引線框架會發(fā)生一定程度上的氧化腐蝕,也會影響器件的質(zhì)量;回流焊工藝中,峰值溫度大小的控制會決定著器件整體的可焊性,峰值溫度設(shè)置不佳,器件會因為分層產(chǎn)生電性參數(shù)漂移;最后注塑工藝過程中需要進行等離子清洗,等離子清洗的設(shè)置會影響黑白環(huán)氧塑封料之間的結(jié)合強度。以上種種工藝都說明,工藝參數(shù)與封裝質(zhì)量息息相關(guān)。

等離子清洗工藝

等離子體，被稱為物質(zhì)的第四態(tài)，是一種由帶電粒子(正離子和電子)以及中性粒子(如中性原子和分子)組成的電離氣體。等離子體中含有極其活躍的物質(zhì)，稱為高能活性物質(zhì)，包括自由基、激發(fā)分子或原子、正離子和電子。材料表面的物理和化學(xué)修飾是通過固體表面和等離子體中的高能活性物質(zhì)之間的相互作用發(fā)生的。通過在一定條件下保持氣體中的穩(wěn)定放電，可以獲得穩(wěn)定的等離子體并應(yīng)用于改性材料的表面。

等離子清洗主要通過活性等離子體對材料表面進行物理轟擊或化學(xué)反應(yīng)等作用,從而實現(xiàn)材料表面分子水平的污染物去除,應(yīng)用在光電耦合器封裝工藝中能夠有效去除環(huán)氧塑封材料表面的有機殘留、微顆粒污染等,如果不及時去除這些污染物,就會導(dǎo)致注環(huán)氧塑封料過程中材料內(nèi)部產(chǎn)生氣泡,這些氣泡使得環(huán)氧在溫度變化中產(chǎn)生空洞,最后導(dǎo)致分層問題。對于二次塑封的光電耦合器,一般情況下兩次塑封工藝直接完成,但在塑封工藝中為了使得一次塑封好的器件能更容易脫模,就會噴涂脫模劑等其他溶劑,實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)在不處理這些溶劑的情況下直接二次塑封的器件更容易發(fā)生分層情況,增加等離子清洗可以有效提高黑白環(huán)氧之間的粘接強度。