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常見的汽車IGBT模塊封裝類型與IGBT模塊的生產(chǎn)流程介紹

合明科技 ?? 3971 Tags:車規(guī)級(jí)IGBTIGBT芯片IGBT芯片封裝清洗

隨著國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)鏈上游大有逐步完成國(guó)產(chǎn)替代,甚至引領(lǐng)世界的趨勢(shì),諸如整車品牌、動(dòng)力電池、電池材料等等已經(jīng)走得比較靠前。而汽車電控IGBT模塊是新能源汽車最核心的功率器件,之前一直被諸如英飛凌、安森美、賽米控、三菱電機(jī)等國(guó)外供應(yīng)商壟斷,但隨著比亞迪半導(dǎo)體、斯達(dá)半導(dǎo)、中車時(shí)代、士蘭微、翠展微等國(guó)內(nèi)供應(yīng)商的崛起,目前在一定程度上已經(jīng)能夠滿足國(guó)產(chǎn)需求

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:汽車電控IGBT模塊市場(chǎng)情況

常見的汽車IGBT模

塊封裝類型有哪些?

Econodual系列半橋封裝,應(yīng)用在商用車上為主,主要規(guī)格為1200V/450A,1200V/600A等;

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HP1全橋封裝,主要用在中小功率車型上,包括部分A級(jí)車、絕大部分的A0、A00車,峰值功率一般在70kW以內(nèi),型號(hào)以650V400A為主,其他規(guī)格如750V300A、750V400A、750V550A等;

HPD全橋封裝,中大功率型車上使用,大部分A級(jí)車及以上,以750V820A的規(guī)格占據(jù)市場(chǎng)主流,其他規(guī)格如750V550A等;

DC6全橋封裝,基于UVW三相全橋的整體式封裝方案,具備封裝緊湊,功率密度高,散熱性能好等特點(diǎn);

TO247單管并聯(lián),市場(chǎng)上也有少量使用TO247單管封裝的電控系統(tǒng)方案。使用單管并聯(lián)方案的優(yōu)勢(shì)主要有兩點(diǎn):①單管方案可以實(shí)現(xiàn)靈活的線路設(shè)計(jì),需要多大的電流就用相應(yīng)的單管并聯(lián)就好了,所以成本也有一定優(yōu)勢(shì);②寄生電感問(wèn)題比IGBT模塊好解決。但是使用單管并聯(lián)也存在一些待解決的難點(diǎn):①每個(gè)并聯(lián)單管之間均流和平衡比較困難,一致性比較難得到保障,例如實(shí)現(xiàn)同時(shí)的開斷,相同的電流、溫度等;②客戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工藝難度非常大;③接口比較多,對(duì)產(chǎn)線的要求很高。


IGBT模塊的生產(chǎn)流程

IGBT行業(yè)的門檻非常高。除了芯片的設(shè)計(jì)和生產(chǎn),IGBT模塊封裝測(cè)試的開發(fā)和生產(chǎn)等環(huán)節(jié)同樣有著非常高的技術(shù)要求和工藝要求。


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圖:IGBT標(biāo)準(zhǔn)封裝結(jié)構(gòu)橫切面


如上圖所示,可以看到IGBT模塊橫切面的界面,目前殼封工藝的模塊基本結(jié)構(gòu)都相差不大。IGBT模塊封裝的流程大致如下:

貼片→真空回流焊接→超聲波清洗→X-ray缺陷檢測(cè)→引線鍵合→靜態(tài)測(cè)試→二次焊接→殼體灌膠與固化→端子成形→功能測(cè)試(動(dòng)態(tài)測(cè)試、絕緣測(cè)試、反偏測(cè)試)

貼片,首先將IGBT wafer上的每一個(gè)die貼片到DBC上。DBC是覆銅陶瓷基板,中間是陶瓷,雙面覆銅,DBC類似PCB起到導(dǎo)電和電氣隔離等作用,常用的陶瓷絕緣材料為氧化鋁(Al2O3)和氮化鋁(AlN);

真空焊接,貼片后通過(guò)真空焊接將die與DBC固定,一般焊料是錫片或錫膏;

X-ray空洞檢測(cè),需要檢測(cè)在敢接過(guò)程中出現(xiàn)的氣泡情況,即空洞,空洞的存在將會(huì)嚴(yán)重影響器件的熱阻和散熱效率,以致出現(xiàn)過(guò)溫、燒壞、爆炸等問(wèn)題。一般汽車IGBT模塊要求空洞率低于1%;

接下來(lái)是wire bonding工藝,用金屬線將die和DBC鍵合,使用最多的是鋁線,其他常用的包括銅線、銅帶、鋁帶;

中間會(huì)有一系列的外觀檢測(cè)、靜態(tài)測(cè)試,過(guò)程中有問(wèn)題的模塊直接報(bào)廢;

重復(fù)以上工序?qū)BC焊接和鍵合到銅底板上,然后是灌膠、封殼、激光打碼等工序;

出廠前會(huì)做最后的功能測(cè)試,包括電氣性能的動(dòng)態(tài)測(cè)試、絕緣測(cè)試、反偏測(cè)試等等。


車規(guī)級(jí)IGBT芯片封裝清洗:

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣,通電后發(fā)生電化學(xué)遷移,形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等,這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物,到底哪些才是最備受關(guān)注的呢?助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo),從產(chǎn)品失效情況來(lái)而言,焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大,嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效,因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗,才能保障電路板的質(zhì)量。

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(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。


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