igbt 模塊的制造工藝和流程是什么
你知道igbt 模塊的制造工藝和流程是什么嗎,我們一起了解一下吧。
生產(chǎn)制造流程:
絲網(wǎng)印刷? 自動貼片?真空回流焊接?超聲波清洗?缺陷檢測(X 光)?自動引線鍵合?激光打標(biāo)?殼體塑封?殼體灌膠與固化?端子成形?功能測試 IGBT 模塊
封裝是將多個 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、可靠性更高是市場對 IGBT 模塊的需求趨勢,這就有待于 IGBT模塊封裝技術(shù)的開發(fā)和運用。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 個連接部分:硅片上的鋁線鍵合點、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、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,不僅具備高熔點和高強度,而且不存在線性膨脹系數(shù)差,可獲得較高的可靠性。與會者對于采用該技術(shù)時不需要特別的準(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 個溫度周期后強度會降低 35%,而 Sn-Ag-In 及 Sn-Sb 焊接在相同周期之后強度不會降低。這些技術(shù)均“具備較高的高溫可靠性”。
IGBT 模塊封裝流程:一次焊接--一次邦線--二次焊接--二次邦線---組裝--上外殼、涂密封膠--固化---灌硅凝膠---老化篩選。這些流程不是固化的,要看具體的模塊,有的可能不需要多次焊接或綁邦線,有的則需要,有的可能還有其他工序。上面也只是一些主要的流程工藝,其他還有一些輔助工序,如等離子處理,超聲掃描,測試,打標(biāo)等等。
IGBT 模塊封裝的作用 IGBT 模塊封裝采用了膠體隔離技術(shù),防止運行過程中發(fā)生爆炸;第二是電極結(jié)構(gòu)采用了彈簧結(jié)構(gòu),可以緩解安裝過程中對基板上形成開裂,造成基板的裂紋;第三是對底板進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,使底板與散熱器緊密接觸,提高了模塊的熱循環(huán)能力。
對底板設(shè)計是選用中間點設(shè)計,在我們規(guī)定的安裝條件下,它的幅度會消失,實現(xiàn)更好的與散熱器連接。后面安裝過程我們看到,它在安裝過程中發(fā)揮的作用。產(chǎn)品性能,我們應(yīng)用 IGBT 過程中,開通過程對 IGBT 是比較緩和的,關(guān)斷過程中是比較苛刻。大部分損壞是關(guān)斷造成超過額定值。
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隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動的新計算時代的發(fā)展,對半導(dǎo)體器件的需求日益增長,同時也催生了市場對半導(dǎo)體材料的需求,半導(dǎo)體材料行業(yè)迎來快速發(fā)展的黃金期。在國家鼓勵半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化的政策導(dǎo)向下,本土半導(dǎo)體材料廠商不斷提升半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)水平和研發(fā)能力,逐漸打破了國外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局,推進(jìn)中國半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化進(jìn)程,促進(jìn)中國半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示,2017-2019年中國半導(dǎo)體材料市場規(guī)模逐年增長,從2017年的76億美元增長至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計,2017-2020年全球62座新投產(chǎn)的晶圓廠中有26座來自中國大陸,占比超過40%,成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時代的來臨,汽車電動化進(jìn)程拉動IGBT規(guī)模增長。得益于對清潔能源高速增長的需求,IGBT市場規(guī)模將持續(xù)增長,IGBT市場在2020年的規(guī)模為54億美元,從2020年到2026年將以7.5%的復(fù)合年增長率(CAGR)增長,預(yù)計2026年市場規(guī)模為84億美元。新能源車應(yīng)用作為IGBT市場規(guī)模的重要增量,2020年市場規(guī)模為為5.09億美元,2020-2026年的復(fù)合年增長率為23%,預(yù)計2026年新能源車用IGBT市場規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網(wǎng)時代的到來,中國大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得以在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速與全面布局,正逐步驅(qū)使全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從韓國、中國臺灣向中國大陸轉(zhuǎn)移。目前,我國已經(jīng)成為最大的半導(dǎo)體市場,并且繼續(xù)保持最快的增速,預(yù)計半導(dǎo)體市場增長將持續(xù)帶動半導(dǎo)體材料行業(yè)快速發(fā)展。