Gelişmiş Yüzey İşlemi ile Güvenilirlik ve Uzun Ömürlülük Sağlama
Yüksek güç elektroniği alanında, minyatürleştirme ve daha yüksek performansa doğru yönelim bir dizi karmaşık zorluğu da beraberinde getirmiştir. Farklı malzemelerin sorunsuz entegrasyonunu sağlamak, 1000 A'yı aşan akımları yöneten güç elektroniğinin güvenilirliği ve uzun ömürlülüğü için çok önemlidir. Metal yüzeylerdeki boşluklar ve oksidasyon gibi kusurlar, bu bileşenlerin performansını ve güvenliğini ciddi şekilde tehlikeye atabilir.
Plasmatreat'in Openair-Plasma® temizleme ve aktivasyonu, yenilikçi REDOX-Tool ile birlikte, bu kritik zorlukları etkili bir şekilde ele almak için gelişmiş çözümler sunar. Bozulmamış, oksit içermeyen yüzeyler sağlayarak, bu yenilikler yapışmayı, elektrik performansını ve genel güvenilirliği artırır ve yeni nesil yüksek performanslı elektroniklerin önünü açar.
Challenges in Semiconductor and Power Module Production
Tough Demands on Materials and Interconnections
High-performance power modules must operate reliably for years under extreme conditions. Whether in electric vehicles, wind turbines, or industrial drives, these components are exposed to high temperatures, high voltages, and intense mechanical stress – all within increasingly compact designs.
A particular challenge lies at so-called “triple points,” where different materials such as copper, ceramics, and potting compounds meet. These zones are prone to stress, trapped air, or adhesion failure – all of which can shorten the module’s lifespan. One of the root causes: oxidized metal surfaces that compromise solderability and increase contact resistance. Epoxy delamination during overmolding is another common risk. To address these issues, reliable interconnect technology and targeted surface treatment are essential.
Use Cases – Where Plasma Makes the Difference
Application Areas Across High-Demand Industries
Our plasma systems are used wherever power modules are exposed to extreme conditions and need to perform reliably. Different industries face different challenges – but the solution remains the same: advanced surface treatment with Openair-Plasma® and PlasmaPlus®.
E-Mobility
In inverters, battery management systems, and charging units, plasma ensures stable electrical contacts and prevents delamination in highly dynamic environments with intense heat and current loads.
Renewable Energy
Photovoltaic and wind energy systems require long-term durability despite exposure to UV radiation, moisture, and temperature swings. Plasma coatings help protect critical contact areas and improve reliability.
Industrial Automation
Power modules in industrial and robotic systems must withstand vibration, dust, and harsh media. Plasma treatment improves adhesion of potting compounds and ensures long-lasting, high-integrity connections.
The Exhibition Warm-Up: Power Module PlasmaTalk Now Online
Enhancing Fuel Cell Manufacturing with Openair-Plasma®
Stable bonding, coating and joining for safe processes in medical technology & life sciences
Industrial Might – Environmental Insight: Openair-Plasma® in surface modification
Lightweight constructions efficiently realized with plasma
When to use low pressure plasma for PFAS replacement and other coatings
Openair-Plasma® solutions for semiconductor applications
Temel zorluklar şunlardır:
Lehim Bağlantılarındaki Boşluklar
- Termal ve Elektriksel Empedans: Boşluklar lehim bağlantılarının termal ve elektriksel iletkenliğini azaltabilir. Bu da sıcak noktalara, direncin artmasına ve aşırı ısınma nedeniyle potansiyel arızalara yol açabilir.
- Mekanik Zayıflık: Boşluklar, lehim bağlantılarının mekanik bütünlüğünü tehlikeye atarak onları termal ve mekanik stres altında çatlamaya ve arızaya karşı daha duyarlı hale getirir.
Metal Yüzeylerin Oksidasyonu
- Zayıf Yapışma: Oksitlenmiş yüzeyler malzemeler arasında düzgün yapışmayı engeller, bu da monte edilen bileşenlerin delaminasyonuna veya zayıf mekanik dayanımına neden olabilir.
Tutarsız Lehimleme: Oksitler, lehimin ıslanmasını ve eşit şekilde yayılmasını önleyen bariyerler oluşturarak zayıf ve güvenilmez lehim bağlantılarına yol açar.
Malzeme Uyumluluğu
- Termal Genleşme Uyuşmazlığı: Farklı malzemelerin farklı termal genleşme katsayıları vardır. Uygun yüzey işleme ve yapıştırma teknikleri olmadan, termal döngü, delaminasyon veya çatlamaya yol açan gerilmelere neden olabilir.
Kimyasal Uyumsuzluk: Performansı düşürebilecek veya arızalara neden olabilecek kimyasal reaksiyonları önlemek için malzemeler dikkatle seçilmeli ve işlenmelidir.
Akı Kalıntısı
- Kirlenme: Flux kalıntıları montajı kirleterek elektriksel kısa devre, korozyon ve güvenilirlik sorunlarına yol açabilir.
- Temizlik Zorlukları: Bileşenler küçüldükçe ve daha yoğun bir şekilde paketlendikçe, bileşenlere zarar vermeden flux kalıntılarını temizlemek giderek zorlaşmaktadır.
Minyatürleştirme
- Hassasiyet Gereksinimleri: Daha küçük bileşenler ve daha ince hatveler son derece hassas üretim süreçleri gerektirir. Küçük kusurlar bile önemli performans sorunlarına veya arızalara yol açabilir.
- Isı Dağıtımı: Bileşenlerin boyutu küçüldükçe verimli ısı dağıtımı daha zor hale gelir ve ısıyı etkili bir şekilde yönetmek için yüksek kaliteli lehim bağlantıları ve malzemeler gerekir
Uzun Vadeli Güvenilirlik
- Çevresel Maruziyet: Güç elektroniği genellikle yüksek sıcaklıklar, nem ve titreşim gibi zorlu ortamlara maruz kalır. Tüm malzeme ve bağlantılarda boşluk ve kusur bulunmadığından emin olmak, uzun vadeli güvenilirliği korumak için kritik öneme sahiptir.
- Yaşlanma ve Bozulma: Zaman içinde malzemeler bozulabilir ve bağlantılar zayıflayabilir. Boşluklar ve kusurlar bu süreci hızlandırarak erken arızalara yol açar.
Bu zorlukların ele alınması
Openair-Plasma® teknolojisi ve REDOX-Tool'un hat içi oksit indirgemesi gibi teknikler, yüzeyleri etkili bir şekilde temizleyip hazırlayarak tüm malzemelerin düzgün bir şekilde bağlanmasını ve güç elektroniğinin yüksek talepleri altında bile güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlar.
Bu da daha iyi elektrik performansı, daha yüksek verim oranları ve bileşenlerin genel güvenilirliği ve uzun ömürlülüğü ile sonuçlanır.
Plasmatreat Openair-Plasma® ile Nasıl Yardımcı Olabilir?
Geliştirilmiş Yapışma ve Bağlanma
Sinterleme işlemleri kullanıldığında, parçalar daha yüksek sıcaklıklar görecek ve bu da delaminasyon sorunlarına neden olabilecektir. Plasmatreat, ilk olarak REDOX aracı ile oksit tabakasını ortadan kaldıran ve ikinci olarak kalıp malzemesi ile iyi bir bağ sağlamak için bir nano tabaka uygulayan kombine bir çözüm bulmuştur.
REDOX-Tool ile Oksit İndirgeme
REDOX-Tool, bir tünel konseptinde nitrojen ve hidrojen kombinasyonunu kullanır. Bu işlem, sonraki işlemler için bozulmamış bir yüzey sağlar. REDOX-Tool, oksit katmanlarını ortadan kaldırarak, güç modülleri ve IGBT'ler gibi yüksek performanslı elektronik bileşenler için çok önemli olan elektrik iletkenliğini ve güvenilirliğini artırır.
Sürekli ve Verimli İşleme
REDOX-Tool, sürekli hat içi işlemeyi destekleyerek malzemelerin üretim hattında hareket ederken işlenmesine olanak tanır. Bu, duruş süresini azaltır ve genel üretim verimini artırır. Ayrıca, her parça için sürekli proses kontrolü sağlayarak tutarlı kalite ve performans sağlar.
Kusurların Azaltılması ve Verim Oranlarının İyileştirilmesi
Kapsamlı temizleme ve oksit azaltma işlemleri, yüksek güçlü elektroniklerin uzun vadeli güvenilirliği ve performansı için kritik olan boşluk ve diğer kusur riskini en aza indirir. Daha temiz yüzeyler ve iyileştirilmiş yapıştırma, daha az kusur ve yeniden işleme ile sonuçlanarak üretimde daha yüksek verim oranlarına ve daha az israfa yol açar.
Çevresel ve Maliyet Faydaları
Plasmatreat'in çözümleri, kimyasal flakslara ve temizlik maddelerine olan bağımlılığı en aza indirerek üretim sürecinin çevresel etkisini azaltır. İyileştirilmiş proses verimliliği, daha yüksek verim ve azaltılmış sarf malzemesi kullanımı zaman içinde önemli maliyet tasarruflarına katkıda bulunur.
