专业IGBT自动化设备制造

焊接IGBT功率模块封装结构，自1975年以来，提出了焊接IGBT功率模块的包装，并得到了普遍的应用。其中，直接覆铜陶瓷板由上铜层、陶瓷板和下铜层组成，一方面实现了IGBT芯片和连续二极管的固定和电气连接，另一方面形成了模块散热的主要通道。DBC与芯片和铜基板的连接依赖于焊接材料，芯片与外部端子的连接依赖于超声键接线。此外，为了减少外部水分、灰尘和污染对模块的影响，整个模块被硅胶密封。IGBT功率模块工作过程中存在开关损耗和导通损耗，以热的形式消耗，使IGBT功率模块包装结构产生温度梯度。结构层不同材料的热膨胀系数差异较大，产生循环热应力，使材料疲劳，较终导致IGBT功率模块包装故障。焊接IGBT功率模块的主要故障形式是键线故障和焊接层故障。在实际应用中，由于单个芯片能承受的功率较小，多个芯片通常集成在一起形成功能模块，或驱动集成形成“智能功率模块”。IGBT的损耗一般比MOSFET要低，可以达到1W-15MW之间。专业IGBT自动化设备制造

焊接型 IGBT 功率模块封装结构。自 1975 年，焊接型 IGBT 功率模块封装被提出，便被普遍使用。其中，直接覆铜陶瓷板( Direct Bonded Copper，DBC)由上铜层、陶瓷板和下铜层组成，其一方面实现对IGBT 芯片和续流二极管的固定和电气连接，另一方面形成了模块散热的主要通道。DBC 与芯片和铜基板的连接依靠焊料完成，芯片之间及与外部端子之间的连接依靠超声键合引线完成，此外为减少外部湿气、灰尘和污染对模块的影响，整个模块被有机硅凝胶灌封。IGBT 功率模块工作过程中存在开关损耗和导通损耗，这些损耗以热的形式耗散，使得在 IGBT 功率模块封装结构产生温度梯度。并且结构层不同材料的热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion，CTE)相差较大，因此产生循环往复的热应力，使材料疲劳，较终导致IGBT功率模块封装失效。焊接型 IGBT 功率模块主要的失效形式表现为键合线失效和焊层失效。在实际应用中，由于单芯片能够承受的功率较小，通常将多个芯片集联在一起形成功能模块，或将驱动进行集成形成“智能功率模块”。非标无功老化测试设备定制价格IGBT可以用于电机控制，如三相伺服电机控制系统。

IGBT主要的物料有IGBT芯片，二极管，五金件，键合丝，陶瓷基板，外壳等。IGBT模块生产工艺流程：IGBT模块工艺流程简介：（1）贴晶圆：使用晶圆贴片机将切合的IGBT晶圆和锡片贴装到DBC基板上；IGBT晶圆，上面被分割成一颗颗的正是IGBT芯片。贴片设备会将晶圆上的IGBT芯片自动取下来，放置到固定的衬板上，形成IGBT模块的电路（2）真空回流焊（一次）：根据客户需求，将贴好晶圆的DBC基板送入回流炉中，在炉内进行加热熔化（一次回流炉使用电加热，工作温度245℃，持续工作7分钟左右）， 以气态的甲酸与锡片金属表面的氧化物生成甲酸金属盐，并在高温下裂解还原金属，以此达到焊接目的，需向炉内注入氮气作为保护气以保证焊接质量。甲酸焊接过程化学反应机理如下：HCOOH+MO→M+H2O+CO2。

IGBT模块的生产过程涉及多个阶段。在真空回流焊接过程中，芯片与铜直接键合（DBC）由于工艺限制，基板上铜层之间的焊料层和DBC下铜层与模块底板之间的焊料层会出现空洞。焊接层的空洞缺陷也会出现在贴片工艺步骤中。由于材料的热膨胀系数，IGBT模块在使用过程中空洞不稳定（CTE，热膨胀系数)的不匹配会产生热应力，从而进一步扩大工作过程中模块温度的变化。甚至导致相邻的空洞连接成一块，促进焊接层分层，导致模块功能故障。空洞的原因有很多，极大地影响了模块的热性能，增加了模块的热阻，降低了散热性能，增加了设备的局部温度，甚至进一步降低了模块的可靠性和使用寿命。在电控模块中，IGBT模块是逆变器的较主要部件。

焊接IGBT功率模块封装失效，一般采用Al或Cu键合线将端子与芯片电极超声键合，实现与外部电气的连接。这两种材料都与Si和Si上的绝缘材料有很大的不同，如SiO2的CTE。模块工作时，IGBT芯片功耗和键合线焦耳热会提高键合线温度，在接触点和键合线上产生温度梯度，形成剪切应力。长期处于开关循环工作状态，产生应力和疲劳形变积累，会导致接触点裂纹、接触热阻增大、焦耳热增大、温度梯度增大，较终导致键合线损坏加剧，形成正反馈循环，较终导致键合线脱落或断裂。研究表明，这些故障是由材料CTE不匹配引起的。键合线断裂的位置出现在其根部，这是键合线故障的主要表现。一些研究指出，可以通过优化键合线的形状来提高其可靠性。具体来说，键合线的高度越高，键合线的距离越远，键合线的应力水平越低，可靠性越高。通过非通即断的半导体特性，不考虑过渡过程和寄生效应，我们将单个IGBT芯片看做一个理想的开关。专业IGBT自动化设备制造

IGBT 的优点：比双极型开关管的功率损耗低。专业IGBT自动化设备制造

共晶炉也可用于芯片电镀凸点再流成球、共晶凸点焊接、光纤封装等工艺。除了混合电路和电子封装，LED行业也是共晶炉的应用领域。与其他共晶设备相比，真空共晶炉实现共晶焊接的设备包括共晶机、红外再流焊炉、带吸嘴和镊子的箱式炉等。使用这类设备共晶时，存在以下问题:1. 在大气环境下焊接，共晶时容易产生空洞；2. 使用箱式炉和红外再流焊炉共晶需要使用助焊剂，会造成助焊剂的流动污染，增加清洗工艺。如果清洗不彻底，电路的长期可靠性指标会降低；镊子共晶机对操作人员的要求很高，很多工艺参数无法控制，温度曲线无法随意设置。专业IGBT自动化设备制造