IGBT 模块封装流程与封装过程中的技术详解

发布时间：2023-09-05 👁 4664 Tags：IGBT 模块封装流程 IGBT 模块清洗 DBC 基板焊接

一、IGBT 模块封装流程：

一次焊接--一次邦线--二次焊接--二次邦线---组装--上外壳、涂密封胶--固化---灌硅凝胶---老化筛选。这些流程不是固化的，要看具体的模块，有的可能不需要多次焊接或邦线，有的则需要，有的可能还有其他工序。上面也只是一些主要的流程工艺，其他还有一些辅助工序，如等离子处理，超声扫描，测试，打标等等。

IGBT 模块封装的作用 IGBT 模块封装采用了胶体隔离技术，防止运行过程中发生爆炸;第二是电极结构采用了弹簧结构，可以缓解安装过程中对基板上形成开裂，造成基板的裂纹;第三是对底板进行加工设计，使底板与散热器紧密接触，提高了模块的热循环能力。

对底板设计是选用中间点设计，在我们规定的安装条件下，它的幅度会消失，实现更好的与散热器连接。后面安装过程我们看到，它在安装过程中发挥的作用。产品性能，我们应用 IGBT 过程中，开通过程对 IGBT 是比较缓和的，关断过程中是比较苛刻。大部分损坏是关断造成超过额定值。

二、IGBT 模块封装过程中的技术详解

第一点说到焊接技术，如果要实现一个好的导热性能，我们在进行芯片焊接和进行DBC 基板焊接的时候，焊接质量就直接影响到运行过程中的传热性。从上面的结构图我们可以看到，通过真空焊接技术实现的焊接。可以看到 DBC 和基板的空洞率。这样的就不会形成热积累，不会造成 IGBT 模块的损坏。

第二种就是键合技术，实现数据变形。键合的作用主要是实现电气连接。在 600 安和1200 安大电流情况下，IGBT 实现了所有电流，键合的长度就非常重要，陷进决定模块大小，电流实现参数的大小。运用过程中，如果键合陷进、长度不合适，就会造成电流分布不均匀，容易造成 IGBT 模块的损坏。外壳的安装，因为 IGBT 本身芯片是不直接与空气等环境接触，实现绝缘性能，主要是通过外壳来实现的。外壳就要求在选材方面需要它具有耐高温、不易变形、防潮、防腐蚀等特性。

第三是罐封技术，如果 IGBT 应用在高铁、动车、机车上，机车车辆运行过程中，环境是非常恶劣的，我们可能会遇到下雨天，遇到潮湿、高原，或者灰尘比较大，如何实现IGBT 芯片与外界环境的隔离，实现很好运行的可靠性，它的罐封材料起到很重要的作用。就要求选用性能稳定无腐蚀，具有绝缘、散热等能力，膨胀率小、收缩率小的材料。我们大规模封装的时候，填充材料的部分加入了缓冲层，芯片运行过程中不断加热、冷却。在这个过程中如果填充材料的热膨胀系数与外壳不一致，那么就有可能造成分层的现象，在IGBT 模块中间加入一种类似于起缓冲作用的填充物，可以防止分层现象出现。

第四是质量控制环节，质量控制所有完成生产后的大功率 IGBT，需要对各方面性能进行试验，这也是质量保证的根本，可以通过平面设施，对底板进行平整度进行测试，平整度在 IGBT 安装以后，所有热量散发都是底板传输到散热器。平面度越好，散热器接触性能越好，导热性能越好。第二是推拉测试，对键合点的力度进行测试。第三硬度测试仪，对主电极的硬度，不能太硬、也不能太软。超声波扫描，主要对焊接过程，焊接以后的产品质量的空洞率做一个扫描。这点对于导热性也是很好的控制。IGBT 模块电气方面的监测手段，主要是监测 IGBT 模块它的参数、特性是否能满足我们设计的要求，第二绝缘测试。

三、IGBT 模块清洗

为应对能源危机和生态环境恶化等问题，世界各国均在大力发展新能源汽车、高压直流输电等新兴应用，促进了大功率电力电子变流装置的广泛应用。大功率变流装置的可靠性对这些应用而言十分重要。装置的可靠性与其核心器件IGBT密切相关。

目前，大量的IGBT仍在采用传统的正溴丙烷等溶剂清洗清洗，随着对环保的管控和对产品可靠性的要求不断提高，原有的传统溶剂清洗已不能满足IGBT清洗。对此，合明提出新型的IGBT清洗方案。

半水基清洗工艺解决方案，采用专利配方，可在清洗IGBT凹槽内存在大量的锡膏残留的同时去除金属界面高温氧化膜，更含有保护芯片独特的材料；配方材料亲水性强，清洗后易于用水漂洗干净。

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