IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)
IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶休管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(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)動電流較大: MOSFET驅(qū)動功率很小,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、牽引傳動等領(lǐng)域。
IGBT模塊是由 IGBT(絕緣棚雙極型晶體管芯片)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、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。
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
賀利氏可提供帶預(yù)涂焊料的Condura(R)+氧化鋁基板，這一全新的材料系統(tǒng)將賀利氏品質(zhì)一流的金屬陶瓷基板與已預(yù)涂焊料的焊盤（不含無焊劑）完美融合。這將顯著簡化焊接流程，因為它可以免除錫膏印刷和清洗助焊劑殘留物的工序。此外，由于采用的焊接材料是不含任何溶劑的合金材質(zhì)，因此，可有效的避免焊料飛濺。這一創(chuàng)新服務(wù)組合還具有另一項優(yōu)勢：減少設(shè)備投資和耗材成本。
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
賀利氏可提供帶預(yù)涂焊料的Condura(R)+氧化鋁基板，這一全新的材料系統(tǒng)將賀利氏品質(zhì)一流的金屬陶瓷基板與已預(yù)涂焊料的焊盤（不含無焊劑）完美融合。這將顯著簡化焊接流程，因為它可以免除錫膏印刷和清洗助焊劑殘留物的工序。此外，由于采用的焊接材料是不含任何溶劑的合金材質(zhì)，因此，可有效的避免焊料飛濺。這一創(chuàng)新服務(wù)組合還具有另一項優(yōu)勢：減少設(shè)備投資和耗材成本。
IGBT作為電力電子的核心器件,其可靠性是決定整個裝置安全運(yùn)行的最重要因素。IGBT在應(yīng)用中主要是用來實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制和功率變換器等電流的切換,因此會產(chǎn)生較大的功率損耗,所以散熱成為影響IGBT可靠性的重要因素。賀利氏焊錫線可確保焊接接頭優(yōu)良的耐熱性能，同時提高客戶的產(chǎn)量和產(chǎn)品的可靠性。我們可提供含鉛和無鉛的焊錫線。同時還可以提供多種潤濕性優(yōu)良的合金解決方案，有助于進(jìn)一步改善抗塌落性和潤濕性。
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模塊封裝級的失效主要發(fā)生在鍵合線的焊接處、芯片焊接處和基片焊接處等位置。尤其是鍵合線的兩個焊接處,是熱量傳輸?shù)闹饕ǖ?因此，焊接處的質(zhì)量好壞是直接影響其可靠性的重要因素。賀利氏mAgic(R)系列燒結(jié)材料的熱導(dǎo)率可達(dá)到150 W/mK以上。
硏究表明,焊料層內(nèi)的空洞會影響溫度熱循環(huán),導(dǎo)致器件的散熱性能降低,從而促進(jìn)溫度的上升,影響IGBT模塊在工作過程中的熱循環(huán),造成局部溫度過高,從而加速了模塊的損壞。因此對于IBGT封裝來說,降低焊料層內(nèi)的空洞是十分重要的。賀利氏的焊膏和助焊劑系統(tǒng)的高溫高鉛合金可為焊粉提供足夠的保護(hù)。這將最大限度的減少空洞率（整板空洞率通常<5%）。
硏究表明,焊料層內(nèi)的空洞會影響溫度熱循環(huán),導(dǎo)致器件的散熱性能降低,從而促進(jìn)溫度的上升,影響IGBT模塊在工作過程中的熱循環(huán),造成局部溫度過高,從而加速了模塊的損壞。因此對于IBGT封裝來說,降低焊料層內(nèi)的空洞是十分重要的。賀利氏的焊膏和助焊劑系統(tǒng)的高溫高鉛合金可為焊粉提供足夠的保護(hù)。這將最大限度的減少空洞率（整板空洞率通常<5%）。
焊接層空洞的產(chǎn)生,主要是由于焊接材料中的揮發(fā)物留在焊接層中造成,因為IGBT的芯片通常都比較大,尺寸會達(dá)到l0mm-20mm,并且DBC的尺寸通常在20mm-40mm,焊接面積太大會直接影響到焊接材料中的揮發(fā)物的揮發(fā)效果。
對于要求高的IGBT產(chǎn)品須使用真空爐焊接,真空負(fù)壓有利于錫膏中揮發(fā)物的排出。但真空度和真空時機(jī)應(yīng)與錫膏匹配,否則不易達(dá)到理想的效果。
為解決IGBT焊錫膏低空洞率和高可靠性的要求,賀利氏在半導(dǎo)體封裝材料、LED封裝材料和電子組裝材料技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上,開發(fā)出了SMT650、SOP91121、F640、F541HBF、WL449等多款I(lǐng)GBT封裝無鉛錫膏。
1:可確保焊粉的最高產(chǎn)量和品質(zhì)穩(wěn)定性
2:一系列豐富的免清洗型和水溶性助焊劑系統(tǒng)可與多種應(yīng)用完美匹配
3:助焊劑系列可輕易的轉(zhuǎn)換為焊接合金，同時盡量減少繁瑣的認(rèn)證程序
4:一系列廣泛的“綠色”產(chǎn)品（無鉛、無鹵素或接近零鹵素）
5:經(jīng)驗證的高可靠性焊膏系列（Innorel）
為解決IGBT焊錫膏低空洞率和高可靠性的要求,賀利氏在半導(dǎo)體封裝材料、LED封裝材料和電子組裝材料技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上,開發(fā)出了SMT650、SOP91121、F640、F541HBF、WL449等多款I(lǐng)GBT封裝無鉛錫膏。
1:可確保焊粉的最高產(chǎn)量和品質(zhì)穩(wěn)定性
2:一系列豐富的免清洗型和水溶性助焊劑系統(tǒng)可與多種應(yīng)用完美匹配
3:助焊劑系列可輕易的轉(zhuǎn)換為焊接合金，同時盡量減少繁瑣的認(rèn)證程序
4:一系列廣泛的“綠色”產(chǎn)品（無鉛、無鹵素或接近零鹵素）
5:經(jīng)驗證的高可靠性焊膏系列（Innorel）
芯片連接主要依靠鋁線鍵合，該工藝目前已經(jīng)不足以滿足電力電子提升工作溫度和可靠性的要求。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，賀利氏開發(fā)了封裝和連接用材料系統(tǒng)Die Top System（DTS）基于Danfoss Bond Buffer(R)技術(shù)的系統(tǒng)可以為硅半導(dǎo)體和碳化硅半導(dǎo)體提供全新的封裝與鍵合技術(shù)。借助該系統(tǒng)，芯片可在不受任何損壞的情況下實(shí)現(xiàn)銅線鍵合并與燒結(jié)技術(shù)配合使用。
該系統(tǒng)不僅能顯著提高芯片連接的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和可靠性，并對整個模塊的性能進(jìn)行優(yōu)化。由于預(yù)敷燒結(jié)銀、芯片燒結(jié)和DTS可在同一道工序中完成，因此大大簡化了生產(chǎn)過程。這種引線鍵合技術(shù)非常靈活，同一臺生產(chǎn)設(shè)備可支持所有DTS設(shè)計類型。簡單的說，DTS能夠最大程度提高盈利能力，加快新一代電力電子模塊的上市步伐。
采用最新設(shè)計的Die Top System不僅可以提高電力電子模塊的載流容量，而且還能將其功率循環(huán)能力提升9倍以上。這樣，結(jié)溫最高可以達(dá)到200C。導(dǎo)熱性能優(yōu)異的銅箔通過燒結(jié)漿料覆在半導(dǎo)體芯片上，使電流在半導(dǎo)體芯片中均勻分布，從而減少半導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，同時更好地平衡熱點(diǎn)。此外，銅箔在電力電子模塊生產(chǎn)過程中還可以起到芯片補(bǔ)強(qiáng)的作用。這樣，高效的銅鍵合絲就可以取代傳統(tǒng)的鋁鍵合絲，從而有望在電力電子模塊尺寸不變的情況下將其功率提升50%。
該系統(tǒng)不僅能顯著提高芯片連接的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和可靠性，并對整個模塊的性能進(jìn)行優(yōu)化。由于預(yù)敷燒結(jié)銀、芯片燒結(jié)和DTS可在同一道工序中完成，因此大大簡化了生產(chǎn)過程。這種引線鍵合技術(shù)非常靈活，同一臺生產(chǎn)設(shè)備可支持所有DTS設(shè)計類型。簡單的說，DTS能夠最大程度提高盈利能力，加快新一代電力電子模塊的上市步伐。
采用最新設(shè)計的Die Top System不僅可以提高電力電子模塊的載流容量，而且還能將其功率循環(huán)能力提升9倍以上。這樣，結(jié)溫最高可以達(dá)到200C。導(dǎo)熱性能優(yōu)異的銅箔通過燒結(jié)漿料覆在半導(dǎo)體芯片上，使電流在半導(dǎo)體芯片中均勻分布，從而減少半導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，同時更好地平衡熱點(diǎn)。此外，銅箔在電力電子模塊生產(chǎn)過程中還可以起到芯片補(bǔ)強(qiáng)的作用。這樣，高效的銅鍵合絲就可以取代傳統(tǒng)的鋁鍵合絲，從而有望在電力電子模塊尺寸不變的情況下將其功率提升50%。