國產(chǎn)IGBT品牌分布及模塊封裝工藝全流程解析

主題一：國產(chǎn)IGBT品牌格局與市場地位

定義

國內(nèi)IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）品牌在新能源汽車、工業(yè)控制等核心領(lǐng)域的競爭格局及技術(shù)進(jìn)展。

關(guān)鍵事實與趨勢

1. 企業(yè)：比亞迪半導(dǎo)體（車規(guī)級龍頭）、斯達(dá)半導(dǎo)（工業(yè)級領(lǐng)先）、士蘭微（IDM模式代表）、時代電氣（軌交領(lǐng)域優(yōu)勢）、宏微科技（中低壓市場）為國產(chǎn)前五品牌，合計市場份額超60%（2025年數(shù)據(jù)預(yù)測）。

2. 技術(shù)突破：比亞迪半導(dǎo)體已實現(xiàn)車規(guī)級IGBT芯片全自主化，搭載于全系新能源車型；斯達(dá)半導(dǎo)8英寸晶圓產(chǎn)線量產(chǎn)，逼近英飛凌、安森美等國際一線水平。

3. 政策驅(qū)動：國家“十四五”規(guī)劃將IGBT列為“卡脖子”技術(shù)，地方政府通過產(chǎn)業(yè)基金加速國產(chǎn)替代，2020-2025年中國IGBT市場規(guī)模年復(fù)合增長率達(dá)15%，新能源汽車占比27%（摩根斯坦利數(shù)據(jù)）。

爭議點

• 高端市場依賴進(jìn)口：英飛凌、三菱等國際廠商仍壟斷800V以上高壓IGBT市場，國產(chǎn)產(chǎn)品在薄片工藝、背面工藝良率上存在差距。

• 封裝環(huán)節(jié)瓶頸：鍵合線材料（銅線替代鋁線）、DBC基板（氮化鋁/氮化硅陶瓷）等關(guān)鍵材料依賴進(jìn)口，制約散熱效率提升。

主題二：IGBT模塊封裝工藝全流程解析

定義

將IGBT芯片、二極管芯片通過焊接、鍵合等工藝集成于基板，形成具備電氣連接與散熱功能的模塊化產(chǎn)品的過程。

關(guān)鍵工藝步驟

1. 晶圓生產(chǎn)：8英寸晶圓為主流（占全球產(chǎn)能70%），12英寸產(chǎn)線逐步落地（士蘭微、中芯集成），大尺寸晶圓可降低單位成本30%以上。

2. 芯片貼裝與焊接：

• 絲網(wǎng)印刷：將錫膏印刷于DBC基板，精度要求±5μm；

• 真空回流焊接：真空環(huán)境（≤5mbar）消除焊點空洞，空洞率需控制在5%以下（X-RAY檢測標(biāo)準(zhǔn)）；

3. 鍵合與清洗：

• 超聲波鍵合：鋁線/銅線連接芯片與DBC銅層，銅線鍵合可提升電流密度20%；

• 超聲波清洗：無水乙醇清洗焊后殘留，確保鍵合面潔凈度＞99.5%；

4. 封裝與測試：DBC與銅底板焊接→灌膠密封（硅膠導(dǎo)熱系數(shù)≥3.0W/m·K）→終測（包括耐壓、通流能力測試）。

技術(shù)趨勢

• 散熱升級：氧化鋁陶瓷基板（傳統(tǒng)方案）逐步被氮化鋁（導(dǎo)熱率300W/m·K）、氮化硅替代，提升模塊功率密度50%（如比亞迪SiC模塊）；

• 銀燒結(jié)工藝：Model 3采用銀燒結(jié)替代傳統(tǒng)焊接，散熱效率提升40%，成為車規(guī)級高端封裝主流。

主題三：國產(chǎn)IGBT產(chǎn)業(yè)鏈瓶頸與突破方向

定義

國內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)在材料、設(shè)備、設(shè)計等環(huán)節(jié)的短板及國產(chǎn)化替代進(jìn)展。

關(guān)鍵瓶頸

1. 設(shè)備依賴進(jìn)口：光刻機(jī)（ASML壟斷）、鍵合機(jī)（K&S、ASM）、真空焊接爐等核心設(shè)備國產(chǎn)化率＜10%；

2. 材料制約：氮化鋁陶瓷基板（日本京瓷占全球70%份額）、高純度硅片（信越化學(xué)、SUMCO）供應(yīng)受限；

3. 設(shè)計軟件：仿真工具（如SILVACO TCAD）依賴海外授權(quán)，自主EDA工具尚處驗證階段。

突破案例

• 斯達(dá)半導(dǎo)：聯(lián)合中科院研發(fā)薄片工藝，將芯片厚度從120μm降至80μm，導(dǎo)通損耗降低15%；

• 天科合達(dá)：氮化鋁襯底量產(chǎn)，打破日本壟斷，成本降低40%。

主題四：應(yīng)用場景與市場需求分化

定義

不同領(lǐng)域?qū)GBT模塊性能的差異化要求及國產(chǎn)替代進(jìn)度。

市場細(xì)分

趨勢

• 車規(guī)級爆發(fā)：2025年國內(nèi)新能源汽車IGBT需求將達(dá)200億顆，比亞迪、蔚來等車企加速導(dǎo)入國產(chǎn)芯片；

• SiC替代威脅：比亞迪、特斯拉采用SiC MOSFET替代傳統(tǒng)IGBT，倒逼國產(chǎn)IGBT向高壓、高頻領(lǐng)域升級。

智能

1. 國產(chǎn)頭部格局已定：比亞迪、斯達(dá)半導(dǎo)等前五品牌主導(dǎo)市場，但高端芯片仍需進(jìn)口；

2. 封裝工藝是關(guān)鍵短板：銀燒結(jié)、氮化鋁基板等技術(shù)依賴進(jìn)口設(shè)備，國產(chǎn)化率不足20%；

3. 車規(guī)級替代加速：新能源汽車成為最大驅(qū)動力，2025年國產(chǎn)滲透率有望突破50%；

4. 材料設(shè)備卡脖子：光刻機(jī)、陶瓷基板等“卡脖子”環(huán)節(jié)需5-8年突破周期；

5. SiC替代倒逼升級：寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)加速迭代，IGBT需向高壓（1700V+）、高頻方向演進(jìn)以保持競爭力。

合明科技IGBT模塊芯片清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)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(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、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、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。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。