IGBT生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)及國(guó)內(nèi)國(guó)外主要廠商匯總

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(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件， 兼有 MOSFET 的高輸入阻抗和 GTR 的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR 飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET 驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT 綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為 600V 及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)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(guò)特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品；封裝后的 IGBT 模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS 不間斷電源等設(shè)備上；

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

IGBT 是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，俗稱電力電子裝置的“CPU”，作為國(guó)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(dòng)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)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(dòng)貼片?真空回流焊接?超聲波清洗?缺陷檢測(cè)（X 光）?自動(dòng)引線鍵合?激光打標(biāo)?殼體塑封?殼體灌膠與固化?端子成形?功能測(cè)試 IGBT 模塊

封裝是將多個(gè) 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(chǎng)對(duì) IGBT 模塊的需求趨勢(shì)，這就有待于 IGBT模塊封裝技術(shù)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)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(pán)式四種，常見(jiàn)的模塊封裝技術(shù)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(gè)連接部分：硅片上的鋁線鍵合點(diǎn)、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(diǎn)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(yīng)力和材料的熱惡化造成的。

IGBT 模塊封裝技術(shù)很多，但是歸納起來(lái)無(wú)非是散熱管理設(shè)計(jì)、超聲波端子焊接技術(shù)和高可靠錫焊技術(shù)：

（1）散熱管理設(shè)計(jì)方面，通過(guò)采用封裝的熱模擬技術(shù)，優(yōu)化了芯片布局及尺寸，從而在相同的ΔTjc 條件下，成功實(shí)現(xiàn)了比原來(lái)高約 10%的輸出功率。

（2）超聲波端子焊接技術(shù)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(shù)與錫焊方式相比，不僅具備高熔點(diǎn)和高強(qiáng)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(huì)者對(duì)于采用該技術(shù)時(shí)不需要特別的準(zhǔn)備。富士公司一直是在普通無(wú)塵室內(nèi)接近真空的環(huán)境下制造，這種方法沒(méi)有太大的問(wèn)題。

（3）高可靠性錫焊技術(shù)。普通 Sn-Ag 焊接在 300 個(gè)溫度周期后強(qiáng)度會(huì)降低 35%，而 Sn-Ag-In 及 Sn-Sb 焊接在相同周期之后強(qiáng)度不會(huì)降低。這些技術(shù)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(cè)試，打標(biāo)等等。

IGBT 模塊封裝的作用 IGBT 模塊封裝采用了膠體隔離技術(shù)，防止運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生爆炸;第二是電極結(jié)構(gòu)采用了彈簧結(jié)構(gòu)，可以緩解安裝過(guò)程中對(duì)基板上形成開(kāi)裂，造成基板的裂紋;第三是對(duì)底板進(jìn)行加工設(shè)計(jì)，使底板與散熱器緊密接觸，提高了模塊的熱循環(huán)能力。

對(duì)底板設(shè)計(jì)是選用中間點(diǎn)設(shè)計(jì)，在我們規(guī)定的安裝條件下，它的幅度會(huì)消失，實(shí)現(xiàn)更好的與散熱器連接。后面安裝過(guò)程我們看到，它在安裝過(guò)程中發(fā)揮的作用。產(chǎn)品性能，我們應(yīng)用 IGBT 過(guò)程中，開(kāi)通過(guò)程對(duì) IGBT 是比較緩和的，關(guān)斷過(guò)程中是比較苛刻。大部分損壞是關(guān)斷造成超過(guò)額定值。

IGBT 模塊封裝過(guò)程中的技術(shù)詳解

第一點(diǎn)說(shuō)到焊接技術(shù)，如果要實(shí)現(xiàn)一個(gè)好的導(dǎo)熱性能，我們?cè)谶M(jìn)行芯片焊接和進(jìn)行DBC 基板焊接的時(shí)候，焊接質(zhì)量就直接影響到運(yùn)行過(guò)程中的傳熱性。從上面的結(jié)構(gòu)圖我們可以看到，通過(guò)真空焊接技術(shù)實(shí)現(xiàn)的焊接。可以看到 DBC 和基板的空洞率。這樣的就不會(huì)形成熱積累，不會(huì)造成 IGBT 模塊的損壞。

第二種就是鍵合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變形。鍵合的作用主要是實(shí)現(xiàn)電氣連接。在 600 安和1200 安大電流情況下，IGBT 實(shí)現(xiàn)了所有電流，鍵合的長(zhǎng)度就非常重要，陷進(jìn)決定模塊大小，電流實(shí)現(xiàn)參數(shù)的大小。運(yùn)用過(guò)程中，如果鍵合陷進(jìn)、長(zhǎng)度不合適，就會(huì)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?yàn)?IGBT 本身芯片是不直接與空氣等環(huán)境接觸，實(shí)現(xiàn)絕緣性能，主要是通過(guò)外殼來(lái)實(shí)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(shù)，如果 IGBT 應(yīng)用在高鐵、動(dòng)車、機(jī)車上，機(jī)車車輛運(yùn)行過(guò)程中，環(huán)境是非常惡劣的，我們可能會(huì)遇到下雨天，遇到潮濕、高原，或者灰塵比較大，如何實(shí)現(xiàn)IGBT 芯片與外界環(huán)境的隔離，實(shí)現(xiàn)很好運(yùn)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(wú)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(shí)候，填充材料的部分加入了緩沖層，芯片運(yùn)行過(guò)程中不斷加熱、冷卻。在這個(gè)過(guò)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(duì)各方面性能進(jìn)行試驗(yàn)，這也是質(zhì)量保證的根本，可以通過(guò)平面設(shè)施，對(duì)底板進(jìn)行平整度進(jìn)行測(cè)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?。平面度越好，散熱器接觸性能越好，導(dǎo)熱性能越好。第二是推拉測(cè)試，對(duì)鍵合點(diǎn)的力度進(jìn)行測(cè)試。第三硬度測(cè)試儀，對(duì)主電極的硬度，不能太硬、也不能太軟。超聲波掃描，主要對(duì)焊接過(guò)程，焊接以后的產(chǎn)品質(zhì)量的空洞率做一個(gè)掃描。這點(diǎn)對(duì)于導(dǎo)熱性也是很好的控制。IGBT 模塊電氣方面的監(jiān)測(cè)手段，主要是監(jiān)測(cè) IGBT 模塊它的參數(shù)、特性是否能滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的要求，第二絕緣測(cè)試。

#盤(pán)點(diǎn)國(guó)內(nèi)IGBT企業(yè)#

功率半導(dǎo)體是半導(dǎo)體行業(yè)的細(xì)分領(lǐng)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(dǎo)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(shù)發(fā)展，IGBT主要經(jīng)歷了7代技術(shù)及工藝改進(jìn)。

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(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，具有高頻率、高電壓、大電流、易于開(kāi)關(guān)等優(yōu)良性能，被業(yè)界譽(yù)為功率變流裝置的“CPU”。

研究數(shù)據(jù)顯示，電動(dòng)汽車的發(fā)展將帶動(dòng)IGBT市場(chǎng)總值持續(xù)成長(zhǎng)，預(yù)估2021年IGBT的市場(chǎng)總值將突破52億美元。中國(guó)作為全球最大的IGBT需求市場(chǎng)，主要市場(chǎng)份額被歐美、日本企業(yè)所占據(jù)，但是經(jīng)過(guò)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(shè)計(jì)、制造、模組分類盤(pán)點(diǎn)國(guó)內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)鏈主要企業(yè)——

IDM

中車時(shí)代電氣

株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司是中國(guó)中車旗下股份制企業(yè)，其前身及母公司——中車株洲電力機(jī)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(shè)計(jì)、芯片制造等成套技術(shù)研究、開(kāi)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(kāi)發(fā)并提供產(chǎn)品應(yīng)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(fù)責(zé)。2005年，比亞迪正式組建IGBT研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并于2007年建立IGBT模塊生產(chǎn)線，完成首款電動(dòng)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(shè)計(jì)業(yè)務(wù)開(kāi)始，逐步搭建了特色工藝的芯片制造平臺(tái)，并已將技術(shù)和制造平臺(tái)延伸至功率器件、功率模塊和MEMS傳感器的封裝領(lǐng)域，建立了較為完善的IDM經(jīng)營(yíng)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(dǎo)體器件設(shè)計(jì)研發(fā)、芯片加工、封裝測(cè)試及產(chǎn)品營(yíng)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(dǎo)體分立器件及IC芯片生產(chǎn)線，芯片加工能力為每年400萬(wàn)片，封裝資源為24億只/年，模塊360萬(wàn)塊/年。

重慶華潤(rùn)微

華潤(rùn)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(dǎo)體設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造與服務(wù)一體化，以功率半導(dǎo)體器件、功率/模擬集成電路為產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，面向工業(yè)電子、消費(fèi)電子、汽車電子、5G通訊市場(chǎng)。具備功率器件、GaN、MEMS傳感器等技術(shù)開(kāi)發(fā)和制造平臺(tái)。

臺(tái)基股份

湖北臺(tái)基半導(dǎo)體股份有限公司成立于2004年，是是國(guó)內(nèi)大功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域?yàn)閿?shù)不多的掌握前道（擴(kuò)散）技術(shù)、中道（芯片制成）技術(shù)、后道（封裝測(cè)試）技術(shù)，并掌握大功率半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)、制造核心技術(shù)并形成規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)。

揚(yáng)杰科技

揚(yáng)州揚(yáng)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(dǎo)體芯片及器件制造、集成電路封裝測(cè)試等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，主營(yíng)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(dá)半導(dǎo)體

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

設(shè)計(jì)

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(guó)科學(xué)院微電子研究所、中國(guó)科學(xué)院微電子研究所、中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)研究與發(fā)展中心以及成都電子科大的三個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，最早始于上世紀(jì)80年代。

達(dá)新半導(dǎo)體

寧波達(dá)新半導(dǎo)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(dǎo)體芯片與器件的設(shè)計(jì)、制造和銷售，擁有IGBT、MOSFET和FRD等功率半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì)和工藝集成技術(shù)，建有IGBT產(chǎn)品性能測(cè)試、應(yīng)用及可靠性試驗(yàn)室，擁有一條測(cè)試和制造手段完備IGBT模塊研發(fā)生產(chǎn)線。

紫光微電子

無(wú)錫紫光微電子有限公司（原無(wú)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(shù)企業(yè)，是一家專注于先進(jìn)半導(dǎo)體功率器件和集成電路的設(shè)計(jì)研發(fā)、芯片加工、封裝測(cè)試及產(chǎn)品銷售的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。

無(wú)錫新潔能

無(wú)錫新潔能股份有限公司成立于2013年，主營(yíng)業(yè)務(wù)為MOSFET、IGBT等半導(dǎo)體功率器件的研發(fā)設(shè)計(jì)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(yīng)用于消費(fèi)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(lǐng)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(shù)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(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西安半導(dǎo)體功率器件測(cè)試應(yīng)用中心。

制造

華虹宏力

上海華虹宏力半導(dǎo)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(dǎo)體制造有限公司新設(shè)合并而成，是全球首家提供場(chǎng)截止型絕緣柵雙極型晶體管（FS IGBT）量產(chǎn)技術(shù)的8英寸集成電路芯片制造廠。

上海先進(jìn)

上海先進(jìn)半導(dǎo)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(dǎo)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(kāi)始提供IGBT國(guó)內(nèi)、外代工業(yè)務(wù)。

中芯國(guó)際

中芯國(guó)際集成電路制造有限公司是中國(guó)內(nèi)地技術(shù)最全面、配套最完善、規(guī)模最大、跨國(guó)經(jīng)營(yíng)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(shù)服務(wù)。

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(tuán)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(lǐng)域的晶圓制造技術(shù)。

華潤(rùn)上華

無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司隸屬于華潤(rùn)集團(tuán)旗下負(fù)責(zé)半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的華潤(rùn)微電子有限公司。華潤(rùn)上華向客戶提供廣泛的晶圓制造技術(shù)，包括BCD、Mixed-Signal、HV CMOS、RFCMOS、Embedded-NVM、BiCMOS、Logic、MOSFET、IGBT、SOI、MEMS、Bipolar等標(biāo)準(zhǔn)工藝及一系列客制化工藝平臺(tái)。

模組

嘉興斯達(dá)

嘉興斯達(dá)半導(dǎo)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(dǎo)體元器件尤其是IGBT模塊研發(fā)、生產(chǎn)和銷售服務(wù)的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，其主要產(chǎn)品為功率半導(dǎo)體元器件，包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等，已成功開(kāi)發(fā)近600種IGBT模塊產(chǎn)品，電壓等級(jí)涵蓋100V～3300V

芯能半導(dǎo)體

深圳芯能半導(dǎo)體技術(shù)有限公司成立于2013年，由深圳正軒科技、深圳國(guó)資委、深圳人才創(chuàng)新基金、達(dá)晨創(chuàng)投、方廣資本、廈門(mén)獵鷹等知名機(jī)構(gòu)聯(lián)合投資，致力于IGBT芯片、IGBT驅(qū)動(dòng)芯片以及大功率智能功率模塊的研發(fā)、應(yīng)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(jì)電機(jī)有限公司全資控股的專門(mén)從事電力電子產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)的高技術(shù)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(dǎo)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(jī)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(wù)范圍包括設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售新型電力半導(dǎo)體芯片、分立器件及模塊，如FRED、VDMOS、IGBT芯片、分立器件、標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)、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(cè)資本2000萬(wàn)元，是專業(yè)從事新型電力電子器件及其應(yīng)用整機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的國(guó)家高新技術(shù)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(tuán)有限公司控股公司。官網(wǎng)介紹稱，該公司一期項(xiàng)目以研發(fā)、制造和銷售擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(shù)核心組件為主營(yíng)業(yè)務(wù)，具備年產(chǎn)通用功率模塊65萬(wàn)件和高壓大功率模塊10萬(wàn)件以上的生產(chǎn)能力，是目前國(guó)內(nèi)最大的電力電子功率模塊生產(chǎn)基地之一。