國奧電機：聚焦IGBT產業鏈上的封裝環節，為IGBT國產化保駕護航
2022-05-20
國奧電機：聚焦IGBT產業鏈上的封裝環節，為IGBT國產化保駕護航
2022-05-20 00:00:00
由于新能源汽車、光伏發電、變頻家電等下游應用需求增加，全球IGBT行業增長態勢顯著。據中信證券測算，2021年IGBT全球市場規模約550億元，2022年~2025年市場規模有望保持20％的增速。
據悉，海外IGBT大廠英飛凌、安森美訂單爆滿。IGBT供需失衡，是國內企業搶占市場，拼技術的重要時刻，這將直接驅動IGBT國產化進程。
IGBT作為一種新型功率半導體器件，需要在大電流、高電壓、高頻率的環境下工作，其對穩定性、可靠性要求較高，與普通IC芯片相比，IGBT有更多對技術難題，比如芯片的減薄工藝，背面工藝等。
因而，要最終實現IGBT國產化，不僅需要研發出一套集芯片設計、晶圓制造、封裝測試、可靠性試驗、系統應用等于一體的成熟工藝技術，更需要先進的工藝設備。
隨著芯片減薄工藝的發展，對封裝提出了更高的要求。封裝環節關系到IGBT是否能形成更高的功率密度，能否適用于更高的溫度、擁有更高的可用性、可靠性，更好地適應惡劣環境。
一、IGBT產品分類
按照封裝形式和復雜程度，IGBT產品可以分為裸片DIE、IGBT單管、IGBT模塊和IPM模塊。
1.裸片DIE：由一片晶圓切割而成的多顆裸片DIE；
2.IGBT單管：由單顆DIE封裝而成的IGBT分立器件，電流能力小，適用于家電等領域；
3.IGBT模塊：由多顆DIE并聯封裝而成，功率更大、散熱能力更強，適用于新能源汽車、高鐵、光伏發電等大功率領域；
4.IPM模塊：在IGBT模塊外圍增加其他功能的智能功率模塊（IPM）；
IGBT被稱成為“功率半導體皇冠上的明珠”，廣泛應用于光伏電力發電、新能源汽車、軌道交通、配網建設、直流輸電、工業控制等行業，下游需求市場巨大。IGBT的核心應用產品類型為IGBT模塊。IGBT模塊的市占率能夠達到50%以上，而IPM模塊和IGBT單管分別只有28%左右和20%左右。從產品的投資價值來看，由于IGBT模塊的價值量最大，有利于企業快速提升產品規模，其投資價值最大。
二、IGBT封裝技術
IGBT模塊封裝是將多個IGBT集成封裝在一起，以提高IGBT模塊的使用壽命和可靠性，體積更小、效率更高、可靠性更高是市場對IGBT模塊的需求趨勢。常見的模塊封裝技術有很多，各生產商的命名也不一樣，如英飛凌的62mm封裝、TP34、DP70等等。
在模塊封裝技術方面，國內基本掌握了傳統的焊接式封裝技術，其中中低壓模塊封裝廠家較多，高壓模塊封裝主要集中在南車與北車兩家公司。與國外公司相比，技術上的差距依然存在。國外公司基于傳統封裝技術相繼研發出多種先進封裝技術，能夠大幅提高模塊的功率密度、散熱性能與長期可靠性，并初步實現了商業應用。
此外，不同下游應用對封裝技術要求存在差異，例如車規級由于工作溫度高同時還需考慮強振動條件，其封裝要求高于工業級和消費級。
（1）傳統模塊封裝技術
傳統的IGBT模塊封裝技術主要有：金屬覆銅基板布局、芯片鍵合、高溫芯片連接、塑封技術等，但傳統的模塊封裝技術未能充分發揮硅基材料高溫及高頻的作用，封裝技術的局限性成為 IGBT 模塊應用的瓶頸。
（2）新型模塊封裝技術方案
目前，最新的IGBT 模塊封裝技術研發主要聚焦在低溫燒結技術、銅銅鍵合技術。
三、IGBT封裝設備
研發出最適合國內芯片的封裝設備，通過協同芯片設計技術、封裝技術提高IGBT封裝良品率和可靠性，是我國實現IGBT國產替代的必然。
隨著減薄工藝的發展，特定耐壓指標的IGBT器件甚至會要求減薄到60~80μm，導致硅片極易破碎、翹曲，這給后期加工加大了難度，同時也意味著對封裝設備要求更高。
貼片是IGBT模塊封裝首要環節，即將兩個或以上的IGBT芯片和其他芯片貼片到DBC板上。為了確保納米銀膏和芯片、DBC板接觸良好，避免芯片彎折、翹曲、劃片等問題發生，更柔性、更穩定、更精準、更快速的高精度芯片貼裝設備是貼片廠商攻占市場的關鍵。
國奧電機作為國內先進半導體封測設備核心部件供應商，能實現IGBT模塊貼裝壓力控制在50g以內；高精貼片（移動分辨率0.001mm，拾取精度0.01mm），貼裝良率可達99.9%。
國奧電機以±0.1g的精準力控，賦能IGBT高精貼片，為IGBT國產替代進程中的封裝環節保駕護航。
高精度對位、貼片，保證良率
微米級位置反饋，獲取精準數據，±0.01N力控精度，±2μm直線重復定位精度，±0.01°旋轉重復定位精度，徑向偏擺小于10μm，編碼器分辨率標準1μm，可在高速運行狀態下仍穩定輸出，提升良率及可靠性。 真空吸取，壓力可控，降低損耗 國奧直線旋轉電機采用中空Z軸設計，預留氣管接口，真空吸取、即插即用，并可根據元件結構及特性提供定制化服務； 帶有“軟著陸”功能，可實現±1.5g以內的穩定力度控制，支持速度、加速度及力度控制的程序化設定，使貼裝頭能夠以非常精準的壓力觸碰超薄芯片，降低損耗。 “Z+R”軸集成設計，提升速度 創新性的雙軸集成化解決方案，將傳統“伺服馬達+滾珠絲桿”合二為一，解決了Z軸自重負載問題，高速、精準完成元件Pick & Place，貼裝等動作，推力曲線平滑，峰值推力8-50N，有效行程10-50mm ，超高循環壽命，實現高效生產。 體積小，重量輕，可電機組合排列
直線旋轉電機LRS2015重量僅605g，輕巧的機身重量大大減輕了設備高速運動中負載帶來的影響。電機厚度僅為20mm，在設備有限的內部空間中可以并排安裝多組電機，減少芯片貼裝往復運動過程，提升設備貼裝效率。
COPYRIGHT (?) 2024 國奧科技.
粵ICP備19066842號
技術支持
掃描二維碼分享到微信
