igbt 模塊的制造工藝和流程與IGBT模塊清洗介紹

合明科技發(fā)布時(shí)間：2023-09-06 ?? 3350 Tags：高可靠性錫焊技術(shù)IGBT 模塊絕緣柵雙極型晶體管芯片

一、什么是IGBT

定義:

IGBT(絕緣柵雙極型晶體管) 是一種復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，與MOSFET(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)結(jié)構(gòu)功能相似，可控制的電壓范圍更高。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 分成四種類型:集成電路，分立器件，傳感器和光電子，其中IGBT屬于分立器件的一種。

特點(diǎn):

IGBT可以被認(rèn)為是一個(gè)MOSFET和一個(gè)BJT(雙極型極管)混合形成的器件，但相比于MOSFET制造難度更高、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，可承受的電壓也更大。一般 MOSFET 器件或模組的可承受電壓范圍為 20-800V，而IGBT 可承受1000V以上的高電壓，因而是電力電子領(lǐng)域較為理想的開關(guān)器件。

主要功能:

IGBT通過脈寬調(diào)制，可以把輸入的直流電變成人們所需要頻率的交流電，或者反過來。主要用于變頻逆變和其他逆變電路，被稱為是電力電子裝置的“CPU”

主要產(chǎn)品形式:

模組和分立器件兩種形式，一般通俗的說IGBT指模組，IGBT模塊是由IGBT分立器件與快恢復(fù)二極管芯片通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT（雙極型三極管）和 MOS（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有 MOSFET 的高輸入阻抗和 GTR 的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR 飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET 驅(qū)動(dòng)功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT 綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為 600V 及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

IGBT 模塊是由 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）與 FWD（續(xù)流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品；封裝后的 IGBT 模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS 不間斷電源等設(shè)備上；

IGBT 模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點(diǎn)；當(dāng)前市場(chǎng)上銷售的多為此類模塊化產(chǎn)品，一般所說的 IGBT 也指 IGBT 模塊；隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進(jìn)，此類產(chǎn)品在市場(chǎng)上將越來越多見；

IGBT 是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，俗稱電力電子裝置的“CPU”，作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。

igbt 模塊的制造工藝和流程

二、生產(chǎn)制造流程：

絲網(wǎng)印刷? 自動(dòng)貼片?真空回流焊接?超聲波清洗?缺陷檢測(cè)（X 光）?自動(dòng)引線鍵合?激光打標(biāo)?殼體塑封?殼體灌膠與固化?端子成形?功能測(cè)試 IGBT 模塊

封裝是將多個(gè) IGBT 集成封裝在一起，以提高 IGBT 模塊的使用壽命和可靠性，體積更小、效率更高、可靠性更高是市場(chǎng)對(duì) IGBT 模塊的需求趨勢(shì)，這就有待于 IGBT模塊封裝技術(shù)的開發(fā)和運(yùn)用。目前流行的 IGBT 模塊封裝形式有引線型、焊針型、平板式、圓盤式四種，常見的模塊封裝技術(shù)有很多，各生產(chǎn)商的命名也不一樣，如英飛凌的 62mm 封裝、TP34、DP70 等等。

IGBT 模塊有 3 個(gè)連接部分：硅片上的鋁線鍵合點(diǎn)、硅片與陶瓷絕緣基板的焊接面、陶瓷絕緣基板與銅底板的焊接面。這些接點(diǎn)的損壞都是由于接觸面兩種材料的熱膨脹系數(shù)（C犯）不匹配而產(chǎn)生的應(yīng)力和材料的熱惡化造成的。

IGBT 模塊封裝技術(shù)很多，但是歸納起來無非是散熱管理設(shè)計(jì)、超聲波端子焊接技術(shù)和高可靠錫焊技術(shù)：

（1）散熱管理設(shè)計(jì)方面，通過采用封裝的熱模擬技術(shù)，優(yōu)化了芯片布局及尺寸，從而在相同的ΔTjc 條件下，成功實(shí)現(xiàn)了比原來高約 10%的輸出功率。

（2）超聲波端子焊接技術(shù)可將此前使用錫焊方式連接的銅墊與銅鍵合引線直接焊接在一起。該技術(shù)與錫焊方式相比，不僅具備高熔點(diǎn)和高強(qiáng)度，而且不存在線性膨脹系數(shù)差，可獲得較高的可靠性。與會(huì)者對(duì)于采用該技術(shù)時(shí)不需要特別的準(zhǔn)備。富士公司一直是在普通無塵室內(nèi)接近真空的環(huán)境下制造，這種方法沒有太大的問題。

（3）高可靠性錫焊技術(shù)。普通 Sn-Ag 焊接在 300 個(gè)溫度周期后強(qiáng)度會(huì)降低 35%，而 Sn-Ag-In 及 Sn-Sb 焊接在相同周期之后強(qiáng)度不會(huì)降低。這些技術(shù)均“具備較高的高溫可靠性”。

三、IGBT 模塊清洗

為應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境惡化等問題，世界各國均在大力發(fā)展新能源汽車、高壓直流輸電等新興應(yīng)用，促進(jìn)了大功率電力電子變流裝置的廣泛應(yīng)用。大功率變流裝置的可靠性對(duì)這些應(yīng)用而言十分重要。裝置的可靠性與其核心器件IGBT密切相關(guān)。

目前，大量的IGBT仍在采用傳統(tǒng)的正溴丙烷等溶劑清洗清洗，隨著對(duì)環(huán)保的管控和對(duì)產(chǎn)品可靠性的要求不斷提高，原有的傳統(tǒng)溶劑清洗已不能滿足IGBT清洗。對(duì)此，合明提出新型的IGBT清洗方案。

合明科技半水基清洗工藝解決方案，采用合明科技專利配方，可在清洗IGBT凹槽內(nèi)存在大量的錫膏殘留的同時(shí)去除金屬界面高溫氧化膜，更含有保護(hù)芯片獨(dú)特的材料；配方材料親水性強(qiáng)，清洗后易于用水漂洗干凈。

歡迎使用合明科技半水基清洗劑清洗IGBT功率器件。

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合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

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