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IGBT封装的工艺技术

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文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2016-09-30 07:58:00

IGBT主要包括以下几个步骤;

I

第一个步骤就是焊接,就是前面图中所看到的DBC基板与底板及高洁净度焊片,焊接关键点是什么;


第一是要实现电器和热连接。我们应用IGBT过程中,导热性是决定IGBT模块最关键的因素。

第二是键合,主要是通过键合线实现芯片与键合线之间的连接。

第三是外壳安装。

第四是罐封,进行材料填充,事先与外界隔离。

第五是试验,质量控制。

第一点说到焊接技术,如果要实现一个好的导热性能,我们在进行芯片焊接和进行DBC基板焊接的时候,焊接质量就直接影响到运行过程中的传热性。从下面这个图我们可以看到,通过真空焊接技术实现的焊接。可以看到DBC和基板的空洞率。这样的就不会形成热积累,不会造成IGBT模块的损坏。

第二种就是键合技术,我们公司用的键合技术是超声键合。实现数据变形。键合的作用主要是实现电气连接。在600安和1200安大电流情况下,IGBT实现了所有电流,键合的长度就非常重要,陷进决定模块大小,电流实现参数的大小。运用过程中,如果键合陷进、长度不合适,就会造成电流分布不均匀,容易造成IGBT模块的损坏。外壳的安装,因为IGBT本身芯片是不直接与空气等环境接触,实现绝缘性能,主要是通过外壳来实现的。外壳就要求在选材方面需要它具有耐高温、不易变形、防潮、防腐蚀等特性。

第四是罐封技术,如果IGBT应用在高铁、动车、机车上,机车车辆运行过程中,环境是非常恶劣的,我们可能会遇到下雨天,遇到潮湿、高原,或者灰尘比较大,如何实现IGBT芯片与外界环境的隔离,实现很好运行的可靠性,它的罐封材料起到很重要的作用。就要求选用性能稳定无腐蚀,具有绝缘、散热等能力,膨胀率小、收缩率小的材料。我们大规模封装的时候,填充材料的部分加入了缓冲层,芯片运行过程中不断加热、冷却。在这个过程中如果填充材料的热膨胀系数与外壳不一致,那么就有可能造成分层的现象,我们在中间加入一种类似于起缓冲作用的填充物,可以防止分层现象出现。

第五是质量控制环节,质量控制我们所有完成生产后的大功率IGBT,需要对各方面性能进行试验,这也是质量保证的根本,我们可以通过平面设施,对底板进行平整度进行测试,平整度在IGBT安装以后,所有热量散发都是底板传输到散热器。平面度越好,散热器接触性能越好,导热性能越好。第二是推拉测试,对键合点的力度进行测试。第三硬度测试仪,对主电极的硬度,不能太硬、也不能太软。超声波扫描,主要对焊接过程,焊接以后的产品质量的空洞率做一个扫描。这点对于导热性也是很好的控制。我们在电气方面的监测手段,主要是监测IGBT模块它的参数、特性是否能满足我们设计的要求,第二绝缘测试。

我们完成填充物的时候,有可能出现异常,比如有灰尘,或者气泡,在绝缘固化以后,我们怎么监测这些呢?通过放电监测,就可以监测完成封装以后的IGBT模块内部是否有气泡,或者杂质、灰尘,已经这些都是会引起IGBT在运行过程中出现绝缘问题的因素。第三是高温阻断试验,高温阻断试验一般把时间缩短,用十到二十分钟时间进行前期失效筛选,这样很大程度降低用户使用过程中出现早期失效的产品。第四是高低温循环试验和湿热试验,通过这些试验可以确保某一型号产品在比较恶劣的机车运行环境中的高可靠性。