IGBT生产关键技术点及国内国外主要厂商汇总
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发布时间：2024-10-02 10:40
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时间：2024-10-25 00:27
来源：GaN世界，智享新动力
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），绝缘栅双极型晶体管，是一种融合了BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）优点的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。相比GTR，它具有更低的饱和压降和更高的载流密度，但驱动电流需求较小；与MOSFET相比，它驱动功率小，开关速度快，但导通压降较大，载流密度较小。IGBT非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统，如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极型晶体管芯片）与FWD（续流二极管芯片）封装成的模块化半导体产品。封装后的模块用于变频器、UPS不间断电源等设备，具有节能、安装维修方便、散热稳定等优点。市场上销售的多为此类模块化产品，通常所说的IGBT也指IGBT模块。随着节能环保等理念的推广，此类产品在市场上的需求日益增加。IGBT作为能源变换与传输的核心器件，被喻为电力电子装置的“CPU”，广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域。
IGBT模块封装流程包括多次焊接、邦线、组装、外壳安装、涂密封胶、固化、灌硅凝胶和老化筛选。封装工艺分为散热管理设计、超声波端子焊接技术及高可靠性锡焊技术。散热管理设计通过封装热模拟技术优化芯片布局与尺寸，以提高输出功率。超声波端子焊接技术直接将铜垫与铜键合引线焊接，提高连接强度和可靠性。高可靠性锡焊技术采用Sn-Ag-In或Sn-Sb合金，其在300个温度周期后强度不会降低，确保模块在长期运行中的稳定性。
IGBT模块封装技术关键在于焊接和键合技术。焊接技术直接影响模块的传热性能，使用真空焊接技术可避免热积累，防止模块损坏。键合技术实现电气连接，键合长度在600安和1200安大电流应用中至关重要，不当的键合可能导致电流分布不均，影响模块性能。外壳采用耐高温、不易变形、防潮、防腐蚀的材料，实现绝缘性能。罐封材料选用性能稳定、绝缘、散热、膨胀率小、收缩率小的材料，确保IGBT芯片在恶劣环境下稳定运行。质量控制环节包括平整度测试、推拉测试和硬度测试，以及超声波扫描检测焊接过程的质量。
国内IGBT产业链主要企业包括IDM、设计、制造、模组等环节。例如，株洲中车时代电气股份有限公司、比亚迪、杭州士兰微电子股份有限公司、吉林华微电子股份有限公司、华润微电子（重庆）有限公司、湖北台基半导体股份有限公司、扬州扬杰电子科技股份有限公司等企业。IDM模式下企业集产品设计、芯片制造等于一体；设计企业如江苏中科君芯科技有限公司、宁波达新半导体有限公司、无锡紫光微电子有限公司、无锡新洁能股份有限公司等；制造企业如上海华虹宏力半导*造有限公司、上海先进半导*造股份有限公司、中芯国际集成电路制造有限公司等；模组企业如嘉兴斯达半导体股份有限公司、深圳芯能半导体技术有限公司、西安中车永电电气有限公司、江苏宏微科技股份有限公司等。
IGBT技术的发展与应用推动了功率半导体行业的进步，特别是在电动汽车、智能电网、轨道交通等领域的广泛应用。随着技术的不断进步和市场需求的增加，IGBT产业链内的企业将继续优化生产工艺、提高产品质量，满足不同行业对高效、节能、可靠的电力电子器件的需求。
