IGBT芯片集成封裝

一、IGBT芯片的封裝工藝

IGBT芯片的封裝是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及到多個(gè)步驟和技術(shù)。首先，芯片在晶圓上被制造出來(lái)后，需要通過(guò)劃片工藝將其從晶圓上分離下來(lái)。接著，通過(guò)粘片設(shè)備將芯片轉(zhuǎn)移到封裝框架上，這個(gè)過(guò)程需要精確的對(duì)準(zhǔn)和粘接。隨后，通過(guò)壓焊工藝進(jìn)行連線，最后進(jìn)行塑封等步驟來(lái)保護(hù)內(nèi)部的電路。

粘片工藝

在傳統(tǒng)的IGBT單管封裝中，粘片工藝是一個(gè)關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的粘片工藝需要兩臺(tái)粘片設(shè)備來(lái)依次完成IGBT和FRD芯片的粘片。這個(gè)過(guò)程中，框架需要經(jīng)過(guò)兩次加熱和涂焊錫的過(guò)程，這可能導(dǎo)致位置偏移、焊錫厚度不均勻、氣泡等問(wèn)題。此外，框架的變形也會(huì)影響后續(xù)的粘片過(guò)程。

為了解決這些問(wèn)題，立德智興開(kāi)發(fā)了雙芯片粘片機(jī)，這種設(shè)備可以在一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)完成IGBT和FRD芯片的粘片。該設(shè)備采用計(jì)算機(jī)控制的伺服電機(jī)系統(tǒng)和擺臂+三軸聯(lián)動(dòng)配合的方式，實(shí)現(xiàn)了高精度的鍵合功能。此外，該設(shè)備還采用了圖像識(shí)別系統(tǒng)和自動(dòng)尋位技術(shù)，提高了粘片的靈活性和穩(wěn)定性。

二、IGBT芯片的封裝材料

封裝結(jié)構(gòu)的材料

IGBT模塊的封裝結(jié)構(gòu)包括基板、陶瓷層、散熱片等?；逵糜谥蜪GBT芯片，陶瓷層用于絕緣，散熱片則負(fù)責(zé)散熱。封裝結(jié)構(gòu)還包括一些外部引線、焊盤(pán)等用于連接外部電路的部件。

硅凝膠的應(yīng)用

硅凝膠作為一種特殊的電子灌封材料，具有良好的耐候和耐老化性能、優(yōu)異的耐高低溫性能、良好的疏水性和電絕緣性能。它在IGBT模塊灌封中的應(yīng)用可以提供理想的抗沖擊和減震效果，同時(shí)還能起到防水防潮的保護(hù)效果。

陶瓷覆銅載板的類型

IGBT封裝采用的陶瓷覆銅載板主要有DBC(直接鍵合覆銅)和AMB(活性釬焊覆銅)兩種類型。DBC采用直接熱壓敷合陶瓷/銅的方式，而AMB的陶瓷和銅之間有釬料填充和參加界面反應(yīng)，因此可以獲得極低的界面空洞率和非常牢靠的界面結(jié)合。

三、IGBT封裝的發(fā)展趨勢(shì)

英飛凌的Easy系列封裝

英飛凌是IGBT封裝標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)者之一，其Easy系列封裝得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。Easy系列封裝具有機(jī)械特性和物理特性，非常適合當(dāng)今的IGBT技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)。最近，英飛凌又推出了Easy3B封裝，這一新封裝繼承了EasyB系列的優(yōu)點(diǎn)，并進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化。

四、高功率IGBT模塊封裝的選擇

高功率IGBT模塊封裝的最佳選擇是鋁基碳化硅(AlSiC)，這是一種顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，采用鋁合金作為基體，碳化硅作為增強(qiáng)體。這種材料充分結(jié)合了金屬鋁和陶瓷的不同優(yōu)勢(shì)，得到了封裝熱管理行業(yè)的青睞。

結(jié)論

IGBT芯片的集成封裝是一個(gè)涉及多步驟和技術(shù)的過(guò)程。從粘片工藝到封裝材料的選取，再到封裝的不斷發(fā)展和優(yōu)化，每一步都對(duì)最終產(chǎn)品的性能有著重要的影響。隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們可以期待更多的創(chuàng)新和改進(jìn)出現(xiàn)在IGBT封裝領(lǐng)域。

五、車規(guī)級(jí)IGBT有多重要？

　　IGBT全稱為絕緣柵雙極型晶體管，它由絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管和雙極型三極管兩個(gè)部分組成，其兼具M(jìn)OSFET輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)速度快和BJT通態(tài)電流大、導(dǎo)通壓降低、損耗小等優(yōu)點(diǎn)，是功率半導(dǎo)體未來(lái)主要的發(fā)展方向之一。

　　而IGBT作為電力電子重要的大功率主流器件之一，廣泛應(yīng)用于家用電器、交通運(yùn)輸、電力工程、可再生能源和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。

　　所謂車規(guī)級(jí)IGBT則是指滿足車載等級(jí)要求的IGBT，其主要應(yīng)用場(chǎng)景新能源汽車。根據(jù)英飛凌年報(bào)顯示，新能源汽車中功率半導(dǎo)體器件的價(jià)值量約為傳統(tǒng)燃油車的5倍以上。其中，IGBT約占新能源汽車電控系統(tǒng)成本的37％，因此是電控系統(tǒng)中最核心的電子器件之一。

　　眾所周知，汽車產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)，同時(shí)市場(chǎng)規(guī)模極為龐大，一向被視為是最為重要的產(chǎn)業(yè)之一。不過(guò)，在燃油車時(shí)代，受限于起步晚等原因，中國(guó)車企乏善可陳。

　　好在最近幾年，中國(guó)的新能源汽車行業(yè)發(fā)展極為迅速，比亞迪（002594.SZ）、蔚來(lái)（NIO.US）、理想汽車（LI.US）、小鵬汽車（XPEV.US）等眾多車企表現(xiàn)優(yōu)異，中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了彎道超車的機(jī)會(huì)。

　　工信部數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)新能源汽車銷量為352萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)158％；2022年上半年銷量260萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)近1.2倍；預(yù)計(jì)2022年新能源汽車的銷量將繼續(xù)達(dá)到550萬(wàn)輛左右，同比增速約56％。

　　受新能源汽車產(chǎn)銷量高速增長(zhǎng)的拉動(dòng)，車規(guī)級(jí)IGBT的需求量也在快速增長(zhǎng)，這也是供需緊張的主要因素之一?！　?/p>

而海外大廠安森美早在5月份就表示，車用IGBT訂單已滿且不再接單，2022年-2023年產(chǎn)能已全部售罄?！　?/p>

國(guó)內(nèi)不少IGBT公司也表示，現(xiàn)有新產(chǎn)線多處于產(chǎn)能爬坡期，目前在手訂單充足，普遍存在訂單積壓?jiǎn)栴}，現(xiàn)有產(chǎn)能已售罄，在手訂單多排至明年。