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(qū)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。GTR 飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET 驅(qū)動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT 綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為 600V 及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

IGBT 模塊是由 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）與 FWD（續(xù)流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產(chǎn)品；封裝后的 IGBT 模塊直接應用于變頻器、UPS 不間斷電源等設備上；

IGBT 模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點；當前市場上銷售的多為此類模塊化產(chǎn)品，一般所說的 IGBT 也指 IGBT 模塊；隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進，此類產(chǎn)品在市場上將越來越多見；

IGBT 是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷追Q電力電子裝置的“CPU”，作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域應用極廣。

igbt 模塊的制造工藝和流程

生產(chǎn)制造流程：

絲網(wǎng)印刷? 自動貼片?真空回流焊接?超聲波清洗?缺陷檢測（X 光）?自動引線鍵合?激光打標?殼體塑封?殼體灌膠與固化?端子成形?功能測試 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，這就有待于 IGBT模塊封裝技術的開發(fā)和運用。目前流行的 IGBT 模塊封裝形式有引線型、焊針型、平板式、圓盤式四種，常見的模塊封裝技術有很多，各生產(chǎn)商的命名也不一樣，如英飛凌的 62mm 封裝、TP34、DP70 等等。

IGBT 模塊有 3 個連接部分：硅片上的鋁線鍵合點、硅片與陶瓷絕緣基板的焊接面、陶瓷絕緣基板與銅底板的焊接面。這些接點的損壞都是由于接觸面兩種材料的熱膨脹系數(shù)（C犯）不匹配而產(chǎn)生的應力和材料的熱惡化造成的。

IGBT 模塊封裝技術很多，但是歸納起來無非是散熱管理設計、超聲波端子焊接技術和高可靠錫焊技術：

（1）散熱管理設計方面，通過采用封裝的熱模擬技術，優(yōu)化了芯片布局及尺寸，從而在相同的ΔTjc 條件下，成功實現(xiàn)了比原來高約 10%的輸出功率。

（2）超聲波端子焊接技術可將此前使用錫焊方式連接的銅墊與銅鍵合引線直接焊接在一起。該技術與錫焊方式相比，不僅具備高熔點和高強度，而且不存在線性膨脹系數(shù)差，可獲得較高的可靠性。與會者對于采用該技術時不需要特別的準備。富士公司一直是在普通無塵室內(nèi)接近真空的環(huán)境下制造，這種方法沒有太大的問題。

（3）高可靠性錫焊技術。普通 Sn-Ag 焊接在 300 個溫度周期后強度會降低 35%，而 Sn-Ag-In 及 Sn-Sb 焊接在相同周期之后強度不會降低。這些技術均“具備較高的高溫可靠性”。

IGBT 模塊封裝流程：一次焊接--一次邦線--二次焊接--二次邦線---組裝--上外殼、涂密封膠--固化---灌硅凝膠---老化篩選。這些流程不是固化的，要看具體的模塊，有的可能不需要多次焊接或邦線，有的則需要，有的可能還有其他工序。上面也只是一些主要的流程工藝，其他還有一些輔助工序，如等離子處理，超聲掃描，測試，打標等等。

IGBT 模塊封裝的作用 IGBT 模塊封裝采用了膠體隔離技術，防止運行過程中發(fā)生爆炸;第二是電極結構采用了彈簧結構，可以緩解安裝過程中對基板上形成開裂，造成基板的裂紋;第三是對底板進行加工設計，使底板與散熱器緊密接觸，提高了模塊的熱循環(huán)能力。

對底板設計是選用中間點設計，在我們規(guī)定的安裝條件下，它的幅度會消失，實現(xiàn)更好的與散熱器連接。后面安裝過程我們看到，它在安裝過程中發(fā)揮的作用。產(chǎn)品性能，我們應用 IGBT 過程中，開通過程對 IGBT 是比較緩和的，關斷過程中是比較苛刻。大部分損壞是關斷造成超過額定值。

IGBT 模塊封裝過程中的技術詳解

第一點說到焊接技術，如果要實現(xiàn)一個好的導熱性能，我們在進行芯片焊接和進行DBC 基板焊接的時候，焊接質(zhì)量就直接影響到運行過程中的傳熱性。從上面的結構圖我們可以看到，通過真空焊接技術實現(xiàn)的焊接。可以看到 DBC 和基板的空洞率。這樣的就不會形成熱積累，不會造成 IGBT 模塊的損壞。

第二種就是鍵合技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)變形。鍵合的作用主要是實現(xiàn)電氣連接。在 600 安和1200 安大電流情況下，IGBT 實現(xiàn)了所有電流，鍵合的長度就非常重要，陷進決定模塊大小，電流實現(xiàn)參數(shù)的大小。運用過程中，如果鍵合陷進、長度不合適，就會造成電流分布不均勻，容易造成 IGBT 模塊的損壞。外殼的安裝，因為 IGBT 本身芯片是不直接與空氣等環(huán)境接觸，實現(xiàn)絕緣性能，主要是通過外殼來實現(xiàn)的。外殼就要求在選材方面需要它具有耐高溫、不易變形、防潮、防腐蝕等特性。

第三是罐封技術，如果 IGBT 應用在高鐵、動車、機車上，機車車輛運行過程中，環(huán)境是非常惡劣的，我們可能會遇到下雨天，遇到潮濕、高原，或者灰塵比較大，如何實現(xiàn)IGBT 芯片與外界環(huán)境的隔離，實現(xiàn)很好運行的可靠性，它的罐封材料起到很重要的作用。就要求選用性能穩(wěn)定無腐蝕，具有絕緣、散熱等能力，膨脹率小、收縮率小的材料。我們大規(guī)模封裝的時候，填充材料的部分加入了緩沖層，芯片運行過程中不斷加熱、冷卻。在這個過程中如果填充材料的熱膨脹系數(shù)與外殼不一致，那么就有可能造成分層的現(xiàn)象，在IGBT 模塊中間加入一種類似于起緩沖作用的填充物，可以防止分層現(xiàn)象出現(xiàn)。

第四是質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，質(zhì)量控制所有完成生產(chǎn)后的大功率 IGBT，需要對各方面性能進行試驗，這也是質(zhì)量保證的根本，可以通過平面設施，對底板進行平整度進行測試，平整度在 IGBT 安裝以后，所有熱量散發(fā)都是底板傳輸?shù)缴崞鳌Ｆ矫娑仍胶茫崞鹘佑|性能越好，導熱性能越好。第二是推拉測試，對鍵合點的力度進行測試。第三硬度測試儀，對主電極的硬度，不能太硬、也不能太軟。超聲波掃描，主要對焊接過程，焊接以后的產(chǎn)品質(zhì)量的空洞率做一個掃描。這點對于導熱性也是很好的控制。IGBT 模塊電氣方面的監(jiān)測手段，主要是監(jiān)測 IGBT 模塊它的參數(shù)、特性是否能滿足我們設計的要求，第二絕緣測試。

#盤點國內(nèi)IGBT企業(yè)#

功率半導體是半導體行業(yè)的細分領域，雖不像集成電路一樣被大眾熟知，但其重要性不可忽視。IGBT是功率半導體的一種，作為電子電力裝置和系統(tǒng)中的“CPU”，高效節(jié)能減排的主力軍。

回顧IGBT的技術發(fā)展，IGBT主要經(jīng)歷了7代技術及工藝改進。

IGBT ，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(qū)動式功率半導體器件，具有高頻率、高電壓、大電流、易于開關等優(yōu)良性能，被業(yè)界譽為功率變流裝置的“CPU”。

研究數(shù)據(jù)顯示，電動汽車的發(fā)展將帶動IGBT市場總值持續(xù)成長，預估2021年IGBT的市場總值將突破52億美元。中國作為全球最大的IGBT需求市場，主要市場份額被歐美、日本企業(yè)所占據(jù)，但是經(jīng)過多年努力，目前已建立起完整的IGBT產(chǎn)業(yè)鏈，下面將按照IDM、設計、制造、模組分類盤點國內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)鏈主要企業(yè)——

IDM

中車時代電氣

株洲中車時代電氣股份有限公司是中國中車旗下股份制企業(yè)，其前身及母公司——中車株洲電力機車研究所有限公司創(chuàng)立于1959年，其現(xiàn)已形成了集IGBT產(chǎn)品設計、芯片制造等成套技術研究、開發(fā)、集成于一體的大功率IGBT產(chǎn)業(yè)化基地。

比亞迪微電子

2003年，比亞迪成立深圳比亞迪微電子有限公司（即其“第六事業(yè)部”），致力于集成電路及功率器件的開發(fā)并提供產(chǎn)品應用的整套解決方案，其IGBT的研發(fā)制造主要由比亞迪微電子負責。2005年，比亞迪正式組建IGBT研發(fā)團隊，并于2007年建立IGBT模塊生產(chǎn)線，完成首款電動汽車IGBT模塊樣品組裝。

士蘭微

杭州士蘭微電子股份有限公司成立于1997年，從集成電路芯片設計業(yè)務開始，逐步搭建了特色工藝的芯片制造平臺，并已將技術和制造平臺延伸至功率器件、功率模塊和MEMS傳感器的封裝領域，建立了較為完善的IDM經(jīng)營模式。

華微電子

吉林華微電子股份有限公司成立于1999年，集功率半導體器件設計研發(fā)、芯片加工、封裝測試及產(chǎn)品營銷為一體，官網(wǎng)信息顯示其擁有4英寸、5英寸與6英寸等多條功率半導體分立器件及IC芯片生產(chǎn)線，芯片加工能力為每年400萬片，封裝資源為24億只/年，模塊360萬塊/年。

重慶華潤微

華潤微電子（重慶）有限公司，即原中航（重慶）微電子有限公司，集半導體設計、研發(fā)、制造與服務一體化，以功率半導體器件、功率/模擬集成電路為產(chǎn)業(yè)基礎，面向工業(yè)電子、消費電子、汽車電子、5G通訊市場。具備功率器件、GaN、MEMS傳感器等技術開發(fā)和制造平臺。

臺基股份

湖北臺基半導體股份有限公司成立于2004年，是是國內(nèi)大功率半導體器件領域為數(shù)不多的掌握前道（擴散）技術、中道（芯片制成）技術、后道（封裝測試）技術，并掌握大功率半導體器件設計、制造核心技術并形成規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)。

揚杰科技

揚州揚杰電子科技股份有限公司成立于2006年8月，致力于功率半導體芯片及器件制造、集成電路封裝測試等領域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，主營產(chǎn)品為各類電力電子器件芯片、功率二極管、整流橋、大功率模塊、DFN/QFN產(chǎn)品、SGT MOS及碳化硅SBD、碳化硅JBS等。

科達半導體

科達半導體有限公司成立于2007年，是由科達集團投資成立的高新技術企業(yè)，主要從事IGBT、FRD、MOSFET等新型功率半導體器件（電力電子器件）的設計、生產(chǎn)和銷售，在深圳、浙江、山東等地區(qū)均設有銷售中心。

設計

中科君芯

江蘇中科君芯科技有限公司成立于2011年，是一家專注于IGBT、FRD等新型電力電子芯片研發(fā)的中外合資高科技企業(yè)。中科君芯前身是中國科學院微電子研究所、中國科學院微電子研究所、中國物聯(lián)網(wǎng)研究與發(fā)展中心以及成都電子科大的三個研究團隊，最早始于上世紀80年代。

達新半導體

寧波達新半導體有限公司成立于2013年，是以海歸博士為主創(chuàng)立的一家中外合資的高科技公司，主要從事IGBT、MOSFET、FRD等功率半導體芯片與器件的設計、制造和銷售，擁有IGBT、MOSFET和FRD等功率半導體芯片的設計和工藝集成技術，建有IGBT產(chǎn)品性能測試、應用及可靠性試驗室，擁有一條測試和制造手段完備IGBT模塊研發(fā)生產(chǎn)線。

紫光微電子

無錫紫光微電子有限公司（原無錫同方微電子有限公司）成立于2006年，是紫光同芯微電子有限公司投資的一家高新技術企業(yè)，是一家專注于先進半導體功率器件和集成電路的設計研發(fā)、芯片加工、封裝測試及產(chǎn)品銷售的集成電路設計企業(yè)。

無錫新潔能

無錫新潔能股份有限公司成立于2013年，主營業(yè)務為MOSFET、IGBT等半導體功率器件的研發(fā)設計及銷售，主要產(chǎn)品按照是否封裝可分為芯片和封裝成品，廣泛應用于消費電子、汽車電子、工業(yè)電子以及新能源汽車/充電樁、智能裝備 制造、物聯(lián)網(wǎng)、光伏新能源等領域。

芯派科技

西安芯派電子科技有限公司成立于2008年，是一家集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售為一體的高新技術企業(yè)，產(chǎn)品包含低壓至高壓全系列MOSFET、IGBT、二極管、橋堆以及電源管理IC等。其總部位于西安，擁有省級重點實驗室西安半導體功率器件測試應用中心。

制造

華虹宏力

上海華虹宏力半導體制造有限公司由原上海華虹NEC電子有限公司和上海宏力半導體制造有限公司新設合并而成，是全球首家提供場截止型絕緣柵雙極型晶體管（FS IGBT）量產(chǎn)技術的8英寸集成電路芯片制造廠。

上海先進

上海先進半導體制造股份有限公司，前身為1988年由中荷合資成立的上海飛利浦半導體公司，擁有5英寸、6英寸、8英寸晶圓生產(chǎn)線，專注于模擬電路、功率器件的制造，自2004年開始提供IGBT國內(nèi)、外代工業(yè)務。

中芯國際

中芯國際集成電路制造有限公司是中國內(nèi)地技術最全面、配套最完善、規(guī)模最大、跨國經(jīng)營的集成電路制造企業(yè)，提供0.35微米到28納米8寸和12寸芯片代工與技術服務。

方正微電子

深圳方正微電子有限公司成立于2003年，由方正集團聯(lián)合其他投資者共同創(chuàng)辦，專注于為客戶提供功率分立器件（如DMOS、IGBT、SBD和FRD）和功率集成電路（如BiCMOS、BCD和HV CMOS）等領域的晶圓制造技術。

華潤上華

無錫華潤上華科技有限公司隸屬于華潤集團旗下負責半導體業(yè)務的華潤微電子有限公司。華潤上華向客戶提供廣泛的晶圓制造技術，包括BCD、Mixed-Signal、HV CMOS、RFCMOS、Embedded-NVM、BiCMOS、Logic、MOSFET、IGBT、SOI、MEMS、Bipolar等標準工藝及一系列客制化工藝平臺。

模組

嘉興斯達

嘉興斯達半導體股份有限公司成立于2005年4月，是一家專業(yè)從事功率半導體元器件尤其是IGBT模塊研發(fā)、生產(chǎn)和銷售服務的國家級高新技術企業(yè)，其主要產(chǎn)品為功率半導體元器件，包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等，已成功開發(fā)近600種IGBT模塊產(chǎn)品，電壓等級涵蓋100V～3300V

芯能半導體

深圳芯能半導體技術有限公司成立于2013年，由深圳正軒科技、深圳國資委、深圳人才創(chuàng)新基金、達晨創(chuàng)投、方廣資本、廈門獵鷹等知名機構聯(lián)合投資，致力于IGBT芯片、IGBT驅(qū)動芯片以及大功率智能功率模塊的研發(fā)、應用和銷售。

西安永電

西安中車永電電氣有限公司成立于2005年，是中車永濟電機有限公司全資控股的專門從事電力電子產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務的高技術企業(yè)，主要產(chǎn)品包括IGBT？模塊、IPM模塊、整流管、晶閘管、組合元件等電力半導體器件，以及變流器、功率模塊、城軌地面整流裝置、地鐵單向?qū)ㄑb置、充電機等裝置。

宏微科技

江蘇宏微科技股份有限公司成立于2006年8月，立足于電力電子元器件行業(yè)，業(yè)務范圍包括設計、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售新型電力半導體芯片、分立器件及模塊，如FRED、VDMOS、IGBT芯片、分立器件、標準模塊及用戶定制模塊（CSPM），并提供高效節(jié)能電力電子裝置的模塊化設計、制造及系統(tǒng)的解決方案。

威海新佳

威海新佳電子有限公司成立于2004年，注冊資本2000萬元，是專業(yè)從事新型電力電子器件及其應用整機產(chǎn)品設計、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的國家高新技術企業(yè)。

銀茂微電子

南京銀茂微電子制造有限公司成立于2007年11月，是江蘇銀茂（控股）集團有限公司控股公司。官網(wǎng)介紹稱，該公司一期項目以研發(fā)、制造和銷售擁有自主知識產(chǎn)權的新型電力電子模塊、全氣密半氣密高可靠性混合電路電子器件、大規(guī)模變流技術核心組件為主營業(yè)務，具備年產(chǎn)通用功率模塊65萬件和高壓大功率模塊10萬件以上的生產(chǎn)能力，是目前國內(nèi)最大的電力電子功率模塊生產(chǎn)基地之一。