你知道IGBT模块的12道封装工艺吗？

  元件模块，诞生于20世纪80年代，并在90年代进行新一轮的改革升级，通过新技术的发展，现在的IGBT模块慢慢的变成了集通态压降低、开关速度快、高电压低损耗、大电流热稳定性好等等众多特点于一身，而这些技术特点正式IGBT模块取代旧式双极管成为电路制造中的重要电子器件的主要原因。

  近些年，电动汽车的蓬勃发展带动了功率模块封装技术的更新迭代。目前电动汽车主逆变器功率半导体技术，代表着中等功率模块技术的领先水平，高可靠性、高功率密度并且要求成本竞争力是其第一步是要满足的要求。

  IGBT作为重要的电力电子的核心器件，其可靠性是决定整个装置安全运作的最主要的因素。由于IGBT采取了叠层封装技术，该技术不但提高了封装密度，同时也缩短了芯片之间导线的互连长度，来提升了器件的运行速率。

  按照封装形式和复杂程度，IGBT产品能分为裸片DIE、IGBT单管、IGBT模块和IPM模块。

  2、IGBT单管：由单颗DIE封装而成的IGBT分立器件，电流能力小，适用于家电等领域；

  3、IGBT模块：由多颗DIE并联封装而成，功率更大、散热能力更强，适用于新能源汽车、高铁、光伏发电等大功率领域；

  4、IPM模块：在IGBT模块外围增加另外功能的智能功率模块（IPM）；

  IGBT被称成为“功率半导体皇冠上的明珠”，大范围的应用于光伏电力发电、新能源汽车、轨道交通、配网建设、直流输电、工业控制等行业，下游需求市场巨大。IGBT的核心应用产品类型为IGBT模块。IGBT模块的市占率能达到50%以上，而IPM模块和IGBT单管分别只有28%左右和20%左右。从产品的投资价值来看，由于IGBT模块的价值量最大，有利于企业快速提升产品规模，其投资价值最大。

  实现IGBT国产化，不仅需要研发出一套集芯片设计、晶圆制造封装测试、可靠性试验、系统应用等于一体的成熟工艺技术，更需要先进的工艺设备。

  随着芯片减薄工艺的发展，对封装提出了更高的要求。封装环节关系到IGBT是否能形成更高的功率密度，能否适用于更高的温度、拥有更高的可用性、可靠性，更好地适应恶劣环境。

  IGBT模块封装是将多个IGBT集成封装在一起，以提高IGBT模块的常规使用的寿命和可靠性，体积更小、效率更加高、可靠性更高是市场对IGBT模块的需求趋势。常见的模块封装技术有很多，各生产商的命名也不一样，如英飞凌的62mm封装、TP34、DP70等等。一个IGBT模块的封装需经历贴片、真空焊接、等离子清洗、X-RAY照线光检测、键合、灌胶及固化、成型、测试、打标等等的生产工序。

  1、丝网印刷：将锡膏按设定图形印刷于散热底板和DBC铜板表面，为自动贴片做好前期准备 印刷效果；

  IGBT封装环节包括：丝网印、贴片、键合、功能测试等环节。这其中任何一个看似简单的环节，都需要高水准的封装技术和设备配合完成。

  例如贴片环节，将IGBT芯片与FRED芯片贴装于DBC印刷锡膏表面。这样的一个过程需要对IGBT芯片进行取放，要确保贴片良率和效率，就要求以电机为核心的贴片机具有高速、高频、高精力控等特点。

  随着新能源汽车行业的快速地发展，对高功率、高密度的IGBT模块的需求急速增加，很多汽车厂商都已走上了IGBT自研道路，以满足整车生产需求，不再被上游产业链“卡脖子”。

  高质量的焊接技术，才能生产出高可靠性的产品。一般回流焊炉在焊接过程中会残留气体，并在焊点内部形成气泡和空洞。超标的焊接气泡会对焊点可靠性产生负面的影响，包括：

  真空回流焊接工艺是在回流焊接过程中引入真空环境的一种回流焊接技术，相对于传统的回流焊，真空回流焊在产品进入回流区的后段，制造一个真空环境，大气压力可以降到 5mbar（500pa）以下，并保持一定的时间，以此来实现真空与回流焊接的结合，此时焊点仍处于熔融状态，而焊点外部环境则接近真空，由于焊点内外压力差的作用，使得焊点内的气泡很容易从中溢出，焊点空洞率大幅度降低。低的空洞率对存在大面积焊盘的功率器件尤其重要，由于高功率器件一定要通过这些大面积焊盘来传导电流和热能，所以减少焊点中的空洞，可以从根本上提高器件的导电导热性能。

  4、超声波清洗：通过清洗剂对焊接完成后的DBC半成品进行清理洗涤，以保证IGBT芯片表面洁净度满足键合打线、X-RAY缺陷检测

  ：通过X光检测筛选出空洞大小符合规定标准的半成品，防止不良品流入下一道工序；6、自动键合：

  参数、动态参数以符合出厂标准 IGBT 模块成品。功率半导体模块封装是其工艺流程中一个最重要的环节，它关系到功率半导体器件是否能形成更高的功率密度，能否适用于更高的温度、拥有更高的可用性、可靠性，更好地适应恶劣环境。功率半导体器件的封装技术特点为：设计紧凑可靠、输出功率大。其中的关键是使硅片与散热器之间的热阻达到最小，同样使模块输人输出接线端子

  IGBT模块的封装技术难度高，高可靠性设计和封装工艺控制是其技术难点。IGBT模块具有使用时间长的特点，汽车级模块的使用时间可达15年。因此在封装过程中，模块对产品的可靠性和质量稳定性要求非常高。高可靠性设计需要考虑材料匹配、高效散热、低寄生参数、高集成度。

  防护、老化筛选等，生产中一个看似简单的环节往往需要长时间摸索才能熟练掌握，如铝线键合，表面看只需把电路用铝线连接起来，但键合点的选择、键合的力度、时间及键合机的参数设置、键合过程中应用的夹具设计、员工操作方式等等都会影响到产品的质量和成品率。

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  设备；2. 负责机台备件、耗材管理维护，定期提交采购计划；3. 掌握机台的参数和意义，独立进行机台的日常点检；4.

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