產品應用

IGBT封裝

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（絕緣柵型場效應管）組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用於直流電壓爲600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

IGBT模塊是由IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）與FWD（續流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品；封裝後的IGBT模塊直接應用於變頻器、UPS不間斷電源等設備上；

IGBT模塊具有節能、安裝維修方便、散熱穩定等特點；當前市場上銷售的多爲此類模塊化產品，一般所說的IGBT也指IGBT模塊；隨着節能環保等理念的推進，此類產品在市場上將越來越多見；

IGBT是能源變換與傳輸的核心器件，俗稱電力電子裝置的“CPU”，作爲國家戰略性新興產業，在軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域應用極廣。

IGBT模塊的製造工藝和流程

生產製造流程：

絲網印刷➔ 自動貼片➔真空迴流焊接➔超聲波清洗➔缺陷檢測（X光）➔自動引線鍵合➔激光打標➔殼體塑封➔殼體灌膠與固化➔端子成形➔功能測試

IGBT封裝技術

IGBT作爲重要的電力電子的核心器件，其可靠性是決定整個裝置安全運行的最重要因素。由於IGBT採取了疊層封裝技術，該技術不但提高了封裝密度，同時也縮短了芯片之間導線的互連長度，從而提高了器件的運行速率。但也正因爲採用了此結構，IGBT的可靠性受到了嚴重挑戰。由於IGBT主要是用來實現電流的切換，會產生較大的功率損耗，因此散熱是影響其可靠性的重要因素。

一、焊接層空洞是影響IGBT可靠性的重要因素

IGBT模塊封裝級的失效主要發生在結合線的連接處，芯片焊接處和基片焊接處等位置。尤其兩個焊接處，是IGBT主要的熱量傳輸通道，焊接處的焊接質量是影響其可靠性因素的重中之重。

研究表明，焊料層內的空洞會影響溫度熱循環，器件的散熱性能降低，這也會促進溫度的上升，影響期間在工作過程中的熱循環，造成局部溫度過高，從而加快模塊的損壞。有調查表明，工作溫度每上升10℃，由溫度引起的失效率增加一倍。並且，應力與應變之間存在着滯回現象，在不斷地溫度循環當中，材料的形狀實時地發生改變，這又增加了焊料層的熱疲勞。因此對於IBGT封裝來說，最重要的就是要降低焊料層內的空洞。

二、IGBT焊接層容易產生空洞的原因

焊接層空洞的產生，主要是由於焊接材料中的揮發物留着焊接層中造成，而IGBT的芯片通常都比較大，長會達到10mm-20mm，並且DBC的尺寸通常在20mm-40mm，如此大的焊接面積，給焊接材料中的揮發物揮發造成很大困難。因此IBGT焊接層的空洞成爲人們極力解決的問題。而對於IGBT高可靠性的要求，空洞率必然是封裝環節的一個重要控制因素。通常小家電、普通電氣裝備用的IGBT要求空洞率<5%，對於軌道交通、航空航天等領域，空洞率要求更加苛刻，甚至需要達到0.1%以下。