IGBT-功率模块工艺介绍
英飞凌四代IGBT模块封装工艺和技术详解
英飞凌四代IGBT模块封装工艺和技术详解英飞凌四代IGBT模块封装工艺和技术详解作者：微叶科技时间：2015-12-10 15:57IGBT 是绝缘门极双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）的英文缩写。
它是八十年代末，九十年代初迅速发展起来的新型复合器件。
由于它将 MOSFET 和 GTR 的优点集于一身，既有输入阻抗高，速度快，热稳定性好，电压驱动（MOSFET 的优点，克服 GTR 缺点）；又具有通态压降低，可以向高电压、大电流方向发展（GTR 的优点，克服 MOSFET 的缺点）等综合优点，因此 IGBT 发展很快，在开关频率大于1KHz，功率大于5KW 的应用场合具有优势。
随着以 MOSFET、IGBT 为代表的电压控制型器件的出现，电力电子技术便从低频迅速迈入了高频电力电子阶段，并使电力电子技术发展得更加丰富，同时为高效节能、省材、新能源、自动化及智能化提供了新的机遇。
英飞凌／EUPEC IGBT 芯片发展经历了三代，下面将具体介绍。
一、IGBT1－平面栅穿通（PT）型 IGBT （1988 1995）西门子第一代 IGBT 芯片也是采用平面栅、PT 型 IGBT 工艺，这是最初的 IGBT 概念原型产品。
生产时间是 1990 年－ 1995 年。
西门子第一代IGBT 以后缀为“DN1” 来区分。
如BSM150GB120DN1。
图 1.1 PT-IGBT 结构图PT 型 IGBT 是在厚度约为 300－500μm 的硅衬底上外延生长有源层，在外延层上制作IGBT 元胞。
PT-IGBT 具有类GTR 特性，在向1200V 以上高压方向发展时，遇到了高阻、厚外延难度大、成本高、可靠性较低的障碍。
因此，PT-IGBT 适合生产低压器件，600V 系列IGBT 有优势。
二、IGBT2－第二代平面栅 NPT-IGBT西门子公司经过了潜心研究，于 1989 年在 IEEE 功率电子专家会议（PESC）上率先提出了 NPT－IGBT 概念。
英飞凌各代IGBT模块技术详解
英飞凌各代IGBT模块技术详解IGBT 是绝缘门极双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）的英文缩写。
它是八十年代末，九十年代初迅速发展起来的新型复合器件。
由于它将 MOSFET 和 GTR 的优点集于一身，既有输入阻抗高，速度快，热稳定性好，电压驱动（MOSFET 的优点，克服 GTR 缺点）；又具有通态压降低，可以向高电压、大电流方向发展（GTR 的优点，克服 MOSFET 的缺点）等综合优点，因此 IGBT 发展很快，在开关频率大于 1KHz，功率大于 5KW 的应用场合具有优势。
随着以 MOSFET、IGBT 为代表的电压控制型器件的出现，电力电子技术便从低频迅速迈入了高频电力电子阶段，并使电力电子技术发展得更加丰富，同时为高效节能、省材、新能源、自动化及智能化提供了新的机遇。
英飞凌／EUPEC IGBT 芯片发展经历了三代，下面将具体介绍。
一、IGBT1－平面栅穿通（PT）型 IGBT （1988 1995）西门子第一代 IGBT 芯片也是采用平面栅、PT 型 IGBT 工艺，这是最初的 IGBT 概念原型产品。
生产时间是 1990 年－ 1995 年。
西门子第一代 IGBT 以后缀为“DN1” 来区分。
如 BSM150GB120DN1。
图 1.1 PT-IGBT 结构图PT 型 IGBT 是在厚度约为 300－500μm 的硅衬底上外延生长有源层，在外延层上制作IGBT 元胞。
PT-IGBT 具有类 GTR 特性，在向 1200V 以上高压方向发展时，遇到了高阻、厚外延难度大、成本高、可靠性较低的障碍。
因此，PT-IGBT 适合生产低压器件，600V 系列 IGBT 有优势。
二、IGBT2－第二代平面栅 NPT-IGBT西门子公司经过了潜心研究，于 1989 年在 IEEE 功率电子专家会议（PESC）上率先提出了 NPT－IGBT 概念。
由于随着 IGBT 耐压的提高，如电压VCE≥1200V，要求 IGBT 承受耐压的基区厚度dB>100μm，在硅衬底上外延生长高阻厚外延的做法，不仅成本高，而且外延层的掺杂浓度和外延层的均匀性都难以保证。
IGBT模块工艺流程介绍
IGBT模块工艺流程介绍
IGBT模块可以说是在工艺流程中占据非常重要的地位，它的应用非常广泛，几乎在变流系统中都要用到IGBT模块，比如说交流电机、变频器、开关电源等等，都要使用到它，而它能够具有这么强的应用性也是基于它自身有驱动功率小而饱和压降低的优点，那IGBT模块的制造工艺流程是怎么样的呢？
首先，IGBT模块封装是将多个IGBT集成封装在一起，以提高IGBT模块的使用寿命和可靠性，而IGBT模块的市场需求趋势则是体积更小、效率更高、可靠性更高，实现这些技术就有待于IGBT模块封装技术的研发。
目前流行的IGBT模块封装形式有引线型、焊针型、平板式、圆盘式四种，常见的模块封装技术有很多，各生产商的命名也不一样，如英飞凌的62mm封装、TP34、DP70等等。
IGBT模块有3个连接部分，分别是硅片上的铝线键合点、硅片与陶瓷绝缘基板的焊接面、陶瓷绝缘基板与铜底板的焊接面。
这些接点的损坏都是由于接触面两种材料的热膨胀系数相抵触而产生的应力和材料的热恶化造成的。
其次，IGBT模块封装流程分别依次经历一次焊接，一次邦线，接着二次焊接，二次邦线，然后组装，上外壳，涂密封胶，等待固化，最后灌硅凝胶，再进行老化筛选。
这个工艺流程也不是死板的，主要看具体的模块，有的可能不需要多次焊接或邦线，有的则需要，有的可能还有其他工序。
上面也只是一些主要的流程工艺，其他还有一些辅助工序，如等离子处理，超声扫描，测试，打标等等。
以上就是简单的IGBT模块工艺流程介绍，希望以上内容能够对此感兴趣的人士提供一些帮助和收获。
IGBT功率模块工艺介绍共37页PPT
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
IGBT_功率模块工艺介绍
1、丝网印刷
目的： 将锡膏按设定图形印刷于DBC铜板表面，为自 动贴片做好前期准备
设备： BS1300半自动对位SMT锡浆丝印机 供应商： 英国Autotronik 公司制造
丝网印刷机
印刷效果
2、自动贴片
目的：将IGBT芯片贴装于DBC印刷锡膏表面 设备：MC391V 全自动贴片机 供应商：英国Autotronik制造
三轴自动点胶机
点胶 对壳体内部进行加注A、B胶并抽真空，高 温固化 ，达到绝缘保护作用
设备： FT-6000D 双液计量混合连续供给系统 电热恒温鼓风干燥箱 真空干燥箱
双液计量混合连续供给系统
电热恒温鼓风干燥箱
真空干燥箱
抽真空
高温固化
固化完成
10、封装、端子成形
超声波清洗机
5、缺陷检测（X光或SAM）
目的： 通过X光检测筛选出空洞 大小符合标准的半成品，防 止不良品流入下一道工序 设备：XD7500VR X-RAY检 测机 供应商：英国Dage制造
X-RAY
6、自动键合
目的：通过键合打线，将各个IGBT芯片或DBC 间连结起来，形成完整的电路结构 设备：超声波 自动键合机 供应商：美国 OE制造
3、真空回流焊接
目的：将完成贴片的DBC半成品置于真空炉内， 进行回流焊接 设备：VL0-180 真空焊接系统 供应商：德国Centrotherm制造
4、超声波清洗
目的： 通过清洗剂对焊接完成后的DBC半成品进行清洗， 以保证IGBT芯片表面洁净度满足键合打线要求
设备： BO-3030R 三槽超声波气相清洗机 供应商： 中国博瑞德生产
IGBT 功率模块封装工艺介绍
Introduction of IGBT power module packaging process
IGBT工艺流程单
IGBT工艺流程单
《IGBT工艺流程单》
IGBT工艺流程单是用于指导IGBT集成电路生产的文件，它
详细描述了IGBT生产工艺的每一个步骤和参数要求。
IGBT，即绝缘栅双极型晶体管，是一种在高压和高频率下工作的功率半导体器件，具有高效能和高耐压的特点，被广泛应用于电力变换器、电动汽车、电力电子设备等各个领域。
IGBT工艺流程单通常包括以下内容：工艺步骤、工艺参数、
设备要求、材料要求、质量要求等。
在生产过程中，严格按照工艺流程单的要求进行操作，可保证产品的稳定性和可靠性。
工艺步骤包括晶圆清洗、光刻、腐蚀、沉积、离子注入、退火等。
每一个步骤都有具体的工艺参数要求，例如清洗过程的溶液浓度、温度和时间，光刻过程的曝光能量和硬化时间，腐蚀过程的腐蚀液浓度和时间等。
IGBT工艺流程单还规定了生产过程中所使用的设备和材料的
要求，以及对产品质量的检验标准。
这些都是确保生产出高质量IGBT产品的重要保障。
总之，IGBT工艺流程单对IGBT生产起着至关重要的作用，
它的制定和执行直接影响着产品的质量和性能。
只有严格按照工艺流程单要求进行生产操作，才能生产出高质量的IGBT产品，满足市场需求。
IGBTTOP生产流程工艺介绍
5、X-RAY缺陷检测
目的： 通过X光检测筛选出空洞大小符合标
准的半成品，防止不良品流入下一道工序
6、自动键合
目的：通过键合打线，将各个IGBT芯片 或DBC间连结起来，形成完整的电路结构
7、激光打标
目的： 对模块壳体表面进行激光打标，标明
产品 型号、日期等信息
8、壳体塑封
目的： 对壳体进行点胶并加装底板，起到
IGBT TO-3P封装工艺介绍
IGBT TO-3P encapsulation technology
IGBT TO-3P生产流程
芯片加工 切筋
测试印字
自动贴片
DIE BOND
电镀
目检
铝线键合
WIRE BOND
去胶
包装
塑封成型 烘烤 入库
1、BC铜板表面，为自动贴片做好前 期准备
12、功能测试
目的： 对成形后产品进行高低温冲击检验、
老化检验后，测试IGBT静态参数、动态 参数以符合出厂标准
IGBT 模块成品
Thank you !
印刷效果
2、自动贴片
目的：将IGBT芯片与FRED芯片贴装于 DBC印刷锡膏表面
3、真空回流焊接
目的：将完成贴片的DBC半成品置于真 空炉内，进行回流焊接
4、超声波清洗
目的： 通过清洗剂对焊接完成后的DBC半成
品进行清洗，以保证IGBT芯片表面洁净 度满足键合打线要求
DBC（Directed Bonding Copper），DBC由三 层材料构成，上下两层为金属层，中间层是 绝缘陶瓷层。相比于陶瓷衬底，DBC的性能 更胜一筹：它拥有更轻的重量，更好的导热 性能，而且可靠性更好。
粘合底板的作用
IGBTTO生产流程工艺介绍
老化检验后，测试IGBT静态参数、动态 参数以符合出厂标准
IGBT 模块成品
Thank you !
IGBT TO-3P封装工艺介绍
IGBT TO-3P encapsulation technology
IGBT TO-3P生产流程
芯片加工 切筋
测试印字
自动贴片
DIE BOND
电镀
目检
铝线键合
WIRE BOND
去胶
包装
塑封成型 烘烤 入库
1、丝网印刷
目的： 将锡膏按设定图形印刷于散热底板
和DBC铜板表面，为自动贴片做好前 期准备
目的： 通过X光检测筛选出空洞大小符合标
准的半成品，防止不良品流入下一道工序
6、自动键合
目的：通过键合打线，将各个IGBT芯片 或DBC间连结起来，形成完整的电路结构
7、激光打标
目的： 对模块壳体表面进行激光打标，标明
产品 型号、日期等信息
8、壳体塑封
目的： 对壳体进行点胶并加装底板，起到
粘合底板的作用
印刷效果
2、自动贴片
目的：将IGBT芯片与FRED芯片贴装于 DBC印刷锡膏表面
3、真空回流焊接
目的：将完成贴片的DBC半成品置于真 空炉内，进行回流焊接
4、超声波清洗
目的： 通过清洗剂对焊接完成后的DBC半成
品进行清洗，以保证IGBT芯片表面洁净 度满足键合打线要求
5、X-RAY缺陷检测
点胶后安装底板
9、功率端子键合
目的：通过键合打线，将各个功率端子与 DBC间连结起来，形成完整的电路结构
10、壳体灌胶与固化
目的： 对壳体内部进行加注A、B胶并抽真
igbt生产工艺
igbt生产工艺IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压、高速的晶体管，常用于高功率电子设备中。
IGBT的生产工艺主要包括晶体管材料的生长、切割、清洗、制备、封装和测试等步骤。
首先，晶体管材料的生长是IGBT生产的第一步。
常用的材料有硅、碳化硅和氮化镓。
芯片的生长是通过将这些材料放在高温的石英坩埚中，然后将适当的化学气相沉积在基板上。
这样可以形成一个具有特定结构的膜层。
第二步是切割。
将生长好的芯片切割成适当大小的晶片。
通常采用钻石切割机来完成这个步骤。
切割好的晶片需要经过腐蚀处理来去除表面的边角，使其光滑平整。
接下来是清洗。
清洗是为了去除晶片表面的杂质和污染物，以确保芯片的纯净度。
常用的清洗方法包括超声波清洗和溶剂浸泡。
超声波清洗可以通过超声波的振动来提高清洗效果。
然后是制备。
制备包括掺杂、扩散和电极制备等步骤。
掺杂是为了改变晶片的电导性能，通常采用离子注入的方法将掺杂物注入晶片内部。
扩散是为了将掺杂物在晶片内部扩散开，形成特定分布的掺杂区域。
电极制备是为了在晶片上制备电极，通常采用金属薄膜或者金属焊料。
最后是封装和测试。
将制备好的晶片封装在适当的封装材料中，通常采用塑料或陶瓷封装。
封装是为了保护晶片和提供适当的引线。
封装后的芯片需要经过测试来检查其性能和可靠性。
总的来说，IGBT的生产工艺涉及到晶片生长、切割、清洗、制备、封装和测试等多个步骤。
每个步骤都非常重要，需要严格的控制和操作，以确保最终产品的质量和性能。
英飞凌各代IGBT模块技术详解精编版
英飞凌各代IGBT模块技术详解IGBT 是绝缘门极双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）的英文缩写。
它是八十年代末，九十年代初迅速发展起来的新型复合器件。
由于它将 MOSFET 和 GTR 的优点集于一身，既有输入阻抗高，速度快，热稳定性好，电压驱动（MOSFET 的优点，克服 GTR 缺点）；又具有通态压降低，可以向高电压、大电流方向发展（GTR 的优点，克服 MOSFET 的缺点）等综合优点，因此 IGBT 发展很快，在开关频率大于 1KHz，功率大于 5KW 的应用场合具有优势。
随着以 MOSFET、IGBT 为代表的电压控制型器件的出现，电力电子技术便从低频迅速迈入了高频电力电子阶段，并使电力电子技术发展得更加丰富，同时为高效节能、省材、新能源、自动化及智能化提供了新的机遇。
英飞凌／EUPEC IGBT 芯片发展经历了三代，下面将具体介绍。
一、IGBT1－平面栅穿通（PT）型 IGBT （1988 1995）西门子第一代 IGBT 芯片也是采用平面栅、PT 型 IGBT 工艺，这是最初的 IGBT 概念原型产品。
生产时间是 1990 年－ 1995 年。
西门子第一代 IGBT 以后缀为“DN1” 来区分。
如 BSM150GB120DN1。
图 1.1 PT-IGBT 结构图PT 型 IGBT 是在厚度约为 300－500μm 的硅衬底上外延生长有源层，在外延层上制作IGBT 元胞。
PT-IGBT 具有类 GTR 特性，在向 1200V 以上高压方向发展时，遇到了高阻、厚外延难度大、成本高、可靠性较低的障碍。
因此，PT-IGBT 适合生产低压器件，600V 系列 IGBT 有优势。
二、IGBT2－第二代平面栅 NPT-IGBT西门子公司经过了潜心研究，于 1989 年在 IEEE 功率电子专家会议（PESC）上率先提出了 NPT－IGBT 概念。
由于随着 IGBT 耐压的提高，如电压VCE≥1200V，要求 IGBT 承受耐压的基区厚度dB>100μm，在硅衬底上外延生长高阻厚外延的做法，不仅成本高，而且外延层的掺杂浓度和外延层的均匀性都难以保证。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三轴自动点胶机
点胶后安装底板
9、
壳体灌胶与固化
目的： 对壳体内部进行加注A、B胶并抽真空，高温固化 ，达到绝缘保护作用 设备： FT-6000D 双液计量混合连续供给系统 电热恒温鼓风干燥箱 真空干燥箱
双液计量混合连续供给系统
电高温固化
固化完成
10、封装、端子成形
供应商：
中国博瑞德生产
超声波清洗机
5、
缺陷检测（X光或SAM）
目的： 通过X光检测筛选出空洞大小符合标准的半 成品，防止不良品流入下一道工序 设备：XD7500VR X-RAY检测机 供应商：英国Dage制造
X-RAY
6、
自动键合
目的：通过键合打线，将各个IGBT芯片或DBC间连结起来，形成完整的电路结构
高加速应力实验箱
IGBT 模块成品
Thank you !
1、
丝网印刷
目的：
将锡膏按设定图形印刷于DBC铜板表面，为 自动贴片做好前期准备 设备：
BS1300半自动对位SMT锡浆丝印机 供应商： 英国Autotronik 公司制造
丝网印刷机
印刷效果
2、
自动贴片
目的：将IGBT芯片贴装于DBC印刷锡膏表面 设备：MC391V 全自动贴片机 供应商：英国Autotronik制造
IGBT 功率模块封装工艺介绍
uction of IGBT power module packaging
生产流程
1. 丝网印刷 2. 自动贴片 3. 真空回流焊接 4. 超声波清洗 5. 缺陷检测（X光） 6. 自动引线键合 7. 激光打标 8. 壳体塑封 9. 壳体灌胶与固化 10. 端子成形 11. 功能测试
3、
真空回流焊接
目的：将完成贴片的DBC半成品置于真空炉内，进行回流焊接 设备：VL0-180 真空焊接系统 供应商：德国Centrotherm制造
4
、超声波清洗
目的： 通过清洗剂对焊接完成后的DBC半成品进行清 洗，以保证IGBT芯片表面洁净度满足键合打线要求
设备：
BO-3030R 三槽超声波气相清洗机
设备：超声波 自动键合机 供应商：美国 OE制造
超声波自动键合机
键合拉力测试
7、
激光打标
目的： 对模块壳体表面进行激光打标，标明产品 型号、日期等信息 设备： HG-LSD50SII 二极管泵浦激光打标机
供应商：
武汉华工激光
二极管泵浦激光打标机
打标效果
8、壳体塑封
目的： 对壳体进行点胶并加装底板，起到粘合底板的作用 设备： LGY-150B 智能化滴胶机 RB-1031IM 三轴自动点胶机
目的：对产品进行加装顶盖并对端子进行折弯成形 设备：折弯机
11、
功能测试
目的：
对成形后产品进行高低温冲击检验、老化检 验后，测试IGBT静态参数、动态参数以符合出厂标 准
设备： Espec高低温冲击实验箱 老化炉 Tesc 静态测试系统 Lemis 动态测试系统
老化炉
Tesec 静态测试系统
Lemsys 动态测试系统