一、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)IGBT可靠性分析

1. 熱管理挑戰(zhàn)

• 高功率密度與散熱需求：新能源汽車IGBT模塊需承受高電流、高電壓及頻繁啟停帶來的溫度波動(dòng)，導(dǎo)致芯片結(jié)溫升高。傳統(tǒng)散熱技術(shù)（如單面冷卻）難以滿足需求，需通過雙面冷卻、均熱板（Vapor Chamber）等技術(shù)降低熱阻。

• 焊接層可靠性：軟釬焊（如SnPb焊料）在高溫循環(huán)中易出現(xiàn)空洞率高、熱應(yīng)力集中問題，而低溫銀燒結(jié)技術(shù)雖能提升導(dǎo)熱性（熱導(dǎo)率提升5倍），但工藝復(fù)雜且成本高昂。

2. 機(jī)械與電氣應(yīng)力

• 振動(dòng)與沖擊：車輛顛簸導(dǎo)致IGBT模塊承受機(jī)械振動(dòng)，需優(yōu)化鍵合線（如銅線替代鋁線）的抗疲勞性能，減少熱應(yīng)力開裂風(fēng)險(xiǎn)。

• 寄生參數(shù)影響：封裝結(jié)構(gòu)中的寄生電感和電容可能引發(fā)電磁干擾（EMI），需通過三維封裝、低感設(shè)計(jì)（如DBC基板優(yōu)化）降低負(fù)面影響。

3. 材料老化與壽命

• 焊料疲勞：軟釬焊層在功率循環(huán)中易出現(xiàn)微裂紋，銀燒結(jié)技術(shù)通過減少界面空洞率（≤1%）提升長期可靠性。

• 封裝材料耐久性：硅凝膠、AlSiC（鋁基碳化硅）等材料需兼顧絕緣性、耐高溫性及抗老化能力，以延長模塊壽命。

二、IGBT封裝工藝發(fā)展趨勢(shì)

1. 焊接技術(shù)升級(jí)

• 低溫連接技術(shù)普及：銀燒結(jié)工藝逐步替代傳統(tǒng)軟釬焊，其低熱阻（厚度僅為普通焊層50%~80%）和高可靠性成為SiC模塊封裝的首選。

• 真空回流焊優(yōu)化：通過正負(fù)壓焊接工藝控制空洞率（≤1%），提升焊點(diǎn)一致性，適應(yīng)高精度封裝需求。

2. 鍵合工藝創(chuàng)新

• 銅線鍵合替代鋁線：銅線的高硬度（楊氏模量是鋁的2倍）和低電阻（導(dǎo)電性提升30%）可提升模塊耐熱性和功率循環(huán)能力，但需解決超聲鍵合對(duì)芯片的損傷問題。

• 三維互連技術(shù)：通過TSV（硅通孔）或微凸塊實(shí)現(xiàn)芯片堆疊，提高功率密度并減少寄生參數(shù)。

3. 封裝材料與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

• AMB基板應(yīng)用：活性釬焊覆銅板（AMB）通過界面反應(yīng)降低空洞率，適用于高功率密度場(chǎng)景。

• 集成化封裝：將驅(qū)動(dòng)電路、傳感器與IGBT集成（如智能功率模塊IPM），減少外部元件并提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4. 小型化與輕量化

• 芯片微縮與并聯(lián)設(shè)計(jì)：通過110μm以下晶圓薄化技術(shù)提升電流密度，結(jié)合并聯(lián)芯片結(jié)構(gòu)滿足高功率需求。

• 模塊尺寸優(yōu)化：采用雙面散熱、頂部端子設(shè)計(jì)，縮小體積并適配電動(dòng)汽車空間限制。

三、總結(jié)

IGBT可靠性提升需從熱管理、材料優(yōu)化及工藝創(chuàng)新多維度突破，而封裝技術(shù)正朝著低溫連接、銅線鍵合、集成化與小型化方向發(fā)展。未來，SiC材料與智能封裝的結(jié)合將進(jìn)一步推動(dòng)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能效與安全性。

新能源汽車芯片清洗劑選擇：

·         水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

·         污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

·         這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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