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焊接 IGBT 功率模块封装失效机理：键合线失效，一般使用 Al 或 Cu 键合线将端子与芯片电极超声键合实现与外部的电气连接，两种材料均与 Si 及Si 上绝缘材料，如 SiO2 的 CTE 差别较大。当模块工作时，IGBT 芯片功耗以及键合线的焦耳热会使键合线温度升高，并在接触点和键合线上产生温度梯度，形成剪切应力。长时间处于开通与关断循环的工作状态，产生应力及疲劳形变累积，会导致接触点产生裂纹，增大接触热阻，焦耳热增多，温度梯度加大较终导致键合线受损加剧，形成正向反馈循环，较终导致键合线脱落或断裂。研究表明，这些失效是由材料 CTE 不匹配导致的结果。键合线断裂的位置出现在其根部，这种根部断裂是键合线失效的主要表现。一些研究指出，可以通过优化键合线的形状来改善其可靠性。具体而言，键合线高度越高、键合线距离越远，键合线所受应力水平越低，可靠性越高。一般来说，车规级IGBT需要2年左右的车型导入周期。DBC底板贴装机制造

在国际节能环保的大趋势下，IGBT下游的新能源汽车、变频家电、新能源发电等领域发展迅速。加上我国经济飞速发展，能源需求量大幅上升，在这样的背景下，各企业对IGBT模块的需求逐步扩大，新兴行业的加速发展也持续推动IGBT市场的高速增长。以往国内的IGBT厂家主要以封装为主，IGBT芯片大部分都是购买的英飞凌、ABB等进口品牌。这些进口大厂的芯片技术比较成熟，良率及稳定性比较高，因此在封装过程中，因芯片本身质量问题导致的模块不良情况比较少，所以绝大部分封装厂都是在IGBT模块封装成成品以后才做动态参数测试。DBC底板贴装机制造IGBT可以用于高压电磁转换器，用于电力转换和调节。

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”。

多芯片共晶时，芯片反复受热，焊料多次融化容易氧化焊接面，芯片移位，焊区扩散面不规则，严重影响芯片的使用寿命和性能。可见真空／可控气氛共晶炉设备应用普遍，在共晶工艺上具有独特的优势。伴随着电子技术的发展，它将越来越受到业界的关注。汽车转向器电子线焊接汽车线束端子焊机由超声波发生器、换能器、焊头和气动部件组成。采用超声波金属焊接技术，表现为将高频电能转化为机械振动能，通过焊接模具传递到线束上，通过振动摩擦产生热能，直接导致线束熔化，并增加一定的压力。多个线束将连接在一起，以达到线束焊接的平行焊接效果。汽车线束专门使用焊机适用于各种精密金属零件的焊接，如汽车铜铝线束、电容引线、电气接头连接、电机接头连接、继电器等；铜铝电线、电缆、铜绞线。随着全球制造业向中国的转移，中国已逐渐成为全球较大的IGBT消费市场。

IGBT发展至今这么长的时间，从传统的电力电子领域拓展到汽车电子领域，IGBT设备的性能也在不断提升，要求也越来越高。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件， 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。IGBT的漏电流比MOSFET要小得多，一般在1mA-100mA之间。专业共晶真空炉厂家精选

IGBT可以作为放大器，用来放大高频信号。DBC底板贴装机制造

电迁移、电化学腐蚀和金属化重构，IGBT功率模块芯片顶部有一层Al金属薄膜，用于与外界连接。在电流和温度梯度的作用下，Al金属离子会沿着导体移动，如沿键合线移动，产生净质量运输，导致薄膜上出现空洞、小丘或晶须。随着设备的老化，硅胶的气密性降低，外部物质与Al金属薄膜接触，导致电化学腐蚀。常见的有Al自钝化反应、单阳极腐蚀电池反应和与污染的离子反应。金属化重建是由于Al和芯片上SiO2的CTE值相差两个数量级，导致界面循环应力，Al原子扩散，导致丘陵、晶须和空洞，较终导致塑性变形和裂纹。上述因素导致的Al膜失效会加剧键合点的疲劳，较终导致键合线脱落或电场击穿失效。DBC底板贴装机制造