IGBT 模塊類型、封裝材料分類與封裝技術全流程解析和IGBT模塊清洗劑介紹

合明科技發布時間：2025-07-11 ?? 1787 Tags：IGBT模塊水基清洗 IGBT模塊芯片封裝清洗劑 IGBT模塊清洗劑

IGBT 模塊類型、封裝材料分類與封裝技術全流程解析

IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是電力電子變換中的核心元器件，廣泛應用于軌道交通、新能源汽車、軍工航天、工業機器等領域。為了滿足不同應用場景的需求，IGBT模塊的類型、封裝材料和封裝技術都經歷了不斷的發展和完善。

一、IGBT 模塊類型

根據不同的分類標準，IGBT模塊可以分為多種類型：

按功能分類：

標準IGBT模塊
智能IGBT模塊（IPM）
高頻IGBT模塊

按結構分類：

單管IGBT模塊
多管集成IGBT模塊

按應用領域分類：

工業級IGBT模塊
車規級IGBT模塊

車規級IGBT模塊主要用于新能源汽車的電驅系統中，其工作環境更為復雜，對可靠性和散熱性能的要求更高1。

二、IGBT 封裝材料分類

IGBT模塊的封裝材料對其性能和可靠性有著重要影響。常見的封裝材料包括：

陶瓷襯板：

Al?O?（氧化鋁）：價格低廉，應用最廣泛，但熱導率較低、熱膨脹系數高。
AlN（氮化鋁）：具有較高的熱導率，但成本較高。
Si?N?（氮化硅）：兼具良好的導熱性能和機械強度，適用于高可靠性要求的應用。
ZTA（氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷）：在Al?O?基礎上進行改性，提高了機械強度和導熱性能。

DBC（直接鍵合銅）基板：

DBC基板由陶瓷和銅組成，中間為陶瓷層，上下覆銅層。常用的陶瓷材料為Al?O?和AlN。DBC基板具有良好的導電性和隔離作用。

金屬底板：

通常采用銅材料，用于導熱和散熱，確保模塊在高溫環境下穩定工作。

焊料：

常用的焊料有錫片或錫膏，用于將IGBT芯片貼附到DBC基板上。

灌封膠：

用于殼體灌膠與固化，起到絕緣保護和增強機械強度的作用。

三、IGBT 模塊封裝技術全流程

IGBT模塊的封裝工藝流程非常復雜，主要包括以下幾個步驟：

步驟	工藝名稱	主要內容
1	絲網印刷	將錫膏按設定圖形印刷于散熱底板和DBC銅板表面，為自動貼片做準備。
2	自動貼片	將IGBT芯片與FRED芯片貼裝于DBC印刷錫膏表面，要求精確控制位置和角度。
3	真空回流焊接	在真空環境中進行回流焊接，降低焊點空洞率，提高導電導熱性能。
4	超聲波清洗	使用無水乙醇等清潔劑清洗焊接后的半成品，保證芯片表面潔凈度。
5	X-RAY缺陷檢測	通過X光檢測篩選出空洞大小符合標準的半成品，防止不良品流入下一道工序。
6	自動鍵合	通過鍵合打線，將各個IGBT芯片或DBC間連結起來，形成完整的電路結構。
7	激光打標	對IGBT模塊殼體表面進行激光打標，標明產品型號、日期等信息。
8	殼體塑封	對殼體進行點膠并加裝底板，起到粘合底板的作用，保護內部結構。
9	功率端子鍵合	將功率端子與相應的電路結構進行鍵合，確保電流有效傳輸。
10	殼體灌膠與固化	加注A、B膠并抽真空，然后進行高溫固化，達到絕緣保護和增強機械強度的目的

四、IGBT 模塊封裝技術的關鍵挑戰

熱管理：

IGBT模塊在工作過程中會產生大量熱量，因此需要高效的散熱設計。陶瓷襯板的選擇和DBC基板的設計對于熱管理至關重要。

可靠性：

IGBT模塊需要在極端溫度變化和高電壓條件下長時間工作，因此封裝材料和工藝必須具備高可靠性。例如，真空回流焊接工藝可以顯著降低焊點空洞率，提高模塊的導電導熱性能。

電氣性能：

為了減少能源損耗，IGBT模塊需要具有低介電常數的基板材料，以避免產生雜散電感。此外，鍵合工藝的質量直接影響模塊的電氣連接性能。

成本控制：

IGBT模塊的成本主要來自芯片、封裝材料和制造工藝。隨著國內供應商如比亞迪半導體、斯達半導、中車時代等的崛起，國產化替代逐漸成為可能，有助于降低整體成本。

五、未來發展趨勢

新材料的應用：

隨著對高性能IGBT模塊需求的增長，新型陶瓷材料如Si?N?和ZTA將進一步得到推廣，以提升模塊的導熱性能和機械強度。

先進封裝技術：

真空回流焊接、超聲波清洗、X-RAY缺陷檢測等先進封裝技術將繼續優化，進一步提高模塊的可靠性和電氣性能。

智能化與集成化：

智能IGBT模塊（IPM）將在未來獲得更多關注，這類模塊集成了驅動電路、保護電路等功能，簡化了系統設計并提高了整體效率。

國產化進程加速：

隨著國內企業在IGBT芯片設計、封裝測試等環節的技術突破，國產IGBT模塊的市場份額將持續擴大，特別是在新能源汽車領域。

結論

IGBT模塊作為電力電子變換的核心元器件，其類型、封裝材料和封裝技術的選擇對其性能和可靠性有著深遠的影響。從單管IGBT模塊到多管集成模塊，從Al?O?陶瓷到Si?N?陶瓷，再到先進的真空回流焊接和X-RAY缺陷檢測技術，IGBT模塊的封裝工藝正在不斷演進。未來，隨著新材料和新技術的應用，IGBT模塊將在新能源汽車、軌道交通等領域發揮更加重要的作用。

IGBT模塊芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。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境中的濕氣，通電后發生電化學遷移，形成樹枝狀結構體，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、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關注的呢？助焊劑或錫膏普遍應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，這些物質在所有污染物中的占據主導，從產品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產品質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引發接觸電阻增大，嚴重者導致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質量。

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