IGBT模塊生產(chǎn)工藝流程及主要設備

IGBT模塊

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。IGBT模塊生產(chǎn)過程主要是把晶圓貼片在陶瓷基板上，鍵合線，插針，點膠密封等過程。在閱讀本文之前，歡迎識別二維碼加入艾邦IGBT產(chǎn)業(yè)微信群；

下面是一張IGBT實物圖，可以看出主要的物料有IGBT芯片，二極管，五金件，鍵合絲，陶瓷基板，外殼等。

IGBT模塊生產(chǎn)工藝流程如下所示：

IGBT模塊工藝流程簡介：

（1）貼晶圓：使用晶圓貼片機將切合的IGBT晶圓和錫片貼裝到DBC基板上；

IGBT晶圓，上面被分割成一顆顆的正是IGBT芯片。貼片設備會將晶圓上的IGBT芯片自動取下來，放置到固定的襯板上，形成IGBT模塊的電路

（2）真空回流焊（一次）：根據(jù)客戶需求，將貼好晶圓的DBC基板送入回流爐中，在爐內(nèi)進行加熱熔化（一次回流爐使用電加熱，工作溫度245℃，持續(xù)工作7分鐘左右），以氣態(tài)的甲酸與錫片金屬表面的氧化物生成甲酸金屬鹽，并在高溫下裂解還原金屬，以此達到焊接目的，需向爐內(nèi)注入氮氣作為保護氣以保證焊接質量。

甲酸焊接過程化學反應機理如下：HCOOH+MO→M+H2O+CO2

（3）檢測：使用檢測設備對焊接口進行平面和立體成像檢測，不合格的產(chǎn)品經(jīng)人工維修合格后進入下一工序；

X射線檢測，用來檢查IGBT模塊內(nèi)部的焊接效果，有無空洞等缺陷

（4）晶圓鍵合、一體針上錫：使用鍵合機利用鍵合線連接一體針與DBC基板的上銅層、DBC基板與底板，該過程需使用二次焊組裝機設備利用焊錫絲進行焊點預上錫。

引線鍵合環(huán)節(jié)，機器人通過圖像識別技術定位，然后使用超聲波引線鍵合技術將芯片與芯片之間的電路自動連接完整。

（5）超聲波清洗：將焊接完成后的半成品置于插針機中，對模塊上的針腳進行加蓋超聲波清洗，主要清洗焊接后針腳上殘留的松香。清洗設備有效容積約3.2L，以無水乙醇作為清潔劑，單次清洗約24根針腳，時間約一分鐘。

（6）真空回流焊（二次）：根據(jù)客戶需求，將鍵合完的DBC基板送入回流爐中，在爐內(nèi)進行加熱熔化（二次回流爐使用電加熱，工作溫度245℃，持續(xù)工作8分鐘左右），以氣態(tài)的甲酸與錫片金屬表面的氧化物生成甲酸金屬鹽，并在高溫下裂解還原金屬，以此將DBC基板焊接到銅基板上，需向爐內(nèi)注入氮氣作為保護氣以保證焊接質量。

（7）密封：將半成品與外殼使用點膠及外框組裝機進行組裝，在外殼點膠（廢氣產(chǎn)生量較少，可忽略不計），并通過螺釘將外殼安裝到銅底板上。該過程使用有機硅密封膠進行點膠；

（8）超聲波焊接：使用超聲波焊接設備將端子與半成品焊接，不使用助焊劑及焊材，屬于摩擦焊接；

（9）灌封、固化：常溫下，使用灌膠機將有機硅凝膠灌注到外殼內(nèi)（廢氣產(chǎn)生量較少，可忽略不計），然后使用固化機進行固化。真空下，通過高溫（約110~130℃），將有機硅凝膠固化。先將工件放入真空烤箱內(nèi)，然后關閉烤箱腔體，抽真空，保壓一段時間后再充氮氣，接著加熱至120℃，保溫一定時間，待冷卻到室溫后，再打開烤箱腔體取出工件。固化過程，在高溫下有機硅凝膠固化后形成柔軟透明或半透明的彈性體，固化過程產(chǎn)生G5固化廢氣；

（10）裝蓋板：安裝蓋板；

（11）測試：使用測試儀器進行測試。此工序會產(chǎn)生不合格產(chǎn)品；