IGBT模塊的封裝技術難度高，高可靠性設計和封裝工藝控制是其技術難點。IGBT模塊具有使用時間長的特點，汽車級模塊的使用時間可達15年。因此在封裝過程中，模塊對產品的可靠性和質量穩定性要求非常高。高可靠性設計需要考慮材料匹配、高效散熱、低寄生參數、高集成度。
封裝工藝控制包括低空洞率焊接/燒結、高可靠互連、ESD防護、老化篩選等，生產中一個看似簡單的環節往往需要長時間摸索才能熟練掌握，如鋁線鍵合，表面看只需把電路用鋁線連接起來，但鍵合點的選擇、鍵合的力度、時間及鍵合機的參數設置、鍵合過程中應用的夾具設計、員工操作方式等等都會影響到產品的質量和成品率。
IGBT模塊封裝工藝流程
散熱效率是模塊封裝的關鍵指標，會直接影響IGBT的最高工作結溫，從而影響IGBT的功率密度。由于熱膨脹系數不匹配、熱機械應力等原因，模組中不同材料的結合點在功率循環中容易脫落，造成模塊散熱失效。
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主流方案
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先進方案
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芯片間連接方式
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鋁線鍵合
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鋁帶鍵合、銅線鍵合
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模組散熱結構
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單面直接水冷
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雙面間接水冷、雙面直接水冷
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DBC板/基板材料
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DBC：Al2O3
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DBC：AIN、Si3N4
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基板：Cu
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基板：AISiC
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芯片與DBC基板的連接方式
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SnAg焊接
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SnSb焊接、銀燒結、銅燒結
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提高模組散熱性能的方法包括改進芯片間連接方式、改進散熱結構、改進DBC板/基板材料、改進焊接/燒結工藝等。比如英飛凌的IGBT5應用了先進XT鍵合技術，采用銅線代替鋁線鍵合、銀燒結工藝、高可靠性系統焊接，散熱效率得到大幅提升，但同時也面臨著成本增加的問題。
鋁基碳化硅散熱件
另外還有客戶壁壘：認證周期長，先發企業優勢明顯
IGBT產品取得客戶認可的時間較長。由于其穩定性、可靠性方面的高要求，客戶的認證周期一般較長，態度偏向謹慎，在大批量采購前需要進行多輪測試。新進入者很難在短期內獲得下游客戶認可。
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消費類
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工業級
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汽車級
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工況
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不同行業有所不同
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高溫&低溫、震動
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工作結溫
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-20-70°
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-25-150°C
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-40-150°
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濕度
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低
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根據工作環境確定
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0-100%
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失效率要求
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3%
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<1%
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使用時間
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1-3年
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3-10年
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10-15年
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認證標準
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JEDEC標準(器件)
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JEDEC標準(器件)
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AEC-Q101(器件)
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IEC60747-15(模組)
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IEC60747-15(模組)
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AQG 324(模組)
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設計要點
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防水
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防水、防腐、防潮、防霉變
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增強散熱效率、抗震設計
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不同應用場景對IGBT模塊的要求
以汽車級IGBT為例，認證全周期可達2-3年。IGBT廠商進入車載市場需要獲得AEC-Q100等車規級認證，認證時長約12-18個月。通過后，廠商還需與車廠或Tier 1供應商進行車型導入測試驗證，這一過程可能持續2-3年。在測試驗證完成后，供應商通常會先以二供或者三供的身份供貨，再逐步提高量。而在需求穩定的情況下，車廠出于供應鏈安全考慮，更傾向于與現有供應商保持合作，新IGBT供應商可能無法得到驗證機會。
