IGBT模块生产工艺流程如下所示:
IGBT模块生产工艺流程及主要设备
IGBT模块工艺流程及产污节点图

IGBT模块工艺流程简介:
(1)贴晶圆:使用晶圆贴片机将切合的IGBT晶圆和锡片贴装到DBC基板上;
(2)真空回流焊(一次):根据客户需求,将贴好晶圆的DBC基板送入回流炉中,在炉内进行加热熔化(一次回流炉使用电加热,工作温度245℃,持续工作7分钟左右), 以气态的甲酸与锡片金属表面的氧化物生成甲酸金属盐,并在高温下裂解还原金属,以此达到焊接目的,需向炉内注入氮气作为保护气以保证焊接质量。此工序会产生G1焊接废气;
甲酸焊接过程化学反应机理如下:HCOOH+MO→M+H2O+CO2
(3)检测:使用检测设备对焊接口进行平面和立体成像检测,不合格的产品经人工维修合格后进入下一工序;
(4)晶圆键合、一体针上锡:使用键合机利用键合线连接一体针与DBC基板的上铜层、DBC基板与底板,该过程需使用二次焊组装机设备利用焊锡丝进行焊点预上锡。此工序会产生G2焊接废气;
(5)超声波清洗:将焊接完成后的半成品置于插针机中,对模块上的针脚进行加盖超声波清洗,主要清洗焊接后针脚上残留的松香。清洗设备有效容积约3.2L,以无水乙醇作为清洁剂,单次清洗约24根针脚,时间约一分钟。此工序会产G3清洗废气、清洗废液;
(6)真空回流焊(二次):根据客户需求,将键合完的DBC基板送入回流炉中,在炉内进行加热熔化(二次回流炉使用电加热,工作温度245℃,持续工作8分钟左右),以气态的甲酸与锡片金属表面的氧化物生成甲酸金属盐,并在高温下裂解还原金属,以此将DBC基板焊接到铜基板上,需向炉内注入氮气作为保护气以保证焊接质量。此工序会产生G4焊接废气;
(7)密封:将半成品与外壳使用点胶及外框组装机进行组装,在外壳点胶(废气产生量较少,可忽略不计),并通过螺钉将外壳安装到铜底板上。该过程使用有机硅密封胶进行点胶;
(8)超声波焊接:使用超声波焊接设备将端子与半成品焊接,不使用助焊剂及焊材,属于摩擦焊接;
(9)灌封、固化:常温下,使用灌胶机将有机硅凝胶灌注到外壳内(废气产生量较少,可忽略不计),然后使用固化机进行固化。真空下,通过高温(约110~130℃),将有机硅凝胶固化。先将工件放入真空烤箱内,然后关闭烤箱腔体,抽真空,保压一段时间后再充氮气,接着加热至120℃,保温一定时间,待冷却到室温后,再打开烤箱腔体取出工件。固化过程,在高温下有机硅凝胶固化后形成柔软透明或半透明的弹性体,固化过程产生G5固化废气;
(10)装盖板:人工安装盖板;
(11)测试:使用测试仪器进行测试。此工序会产生不合格产品;
(12)包装入库:合格成品包装入库。

主要设施设备一览表:

序号

设备名称

型号/厂家

数量(台/条)

用途/备注

一、IGBT模块生产线(共1条)

1

晶圆贴片机

IC-1200/INFOTECH

2

放置晶圆

2

一次回流炉

/

1

焊接晶圆,电加热

3

二次回流炉

VADU400XL/PINK

1

焊接晶圆,电加热

4

超声焊接机

FX20-L-T/SCHUNK

1

焊接端子

5

键合机

Asterion/K&S

6

晶圆键合

6

插针机

非标定制

1

上针、超声波清洗一体

7

二次焊组装机

非标定制

1

焊接基板

8

点胶及外框组装机

非标定制

1

密封

9

灌胶机

非标定制

1

灌封

10

封盖机

非标定制

1

装盖板

11

固化机

非标定制

1

固化有机硅凝胶,电加热

12

2D X-Ray无损检测设备

Ix7059/VISCOM

1

测试

13

超高分辨率3D X-Ray显微镜

Ix7059/VISCOM

1


14

DBC中测机

非标定制

1

15

动静态测试机

非标定制

1

16

老化测试机

非标定制

1

17

氮气柜

非标定制

2

液氮罐5m3*2

18

线体上下料

非标定制

10

上下料

19

AGV

/

6

自动导引运输车

二、电机控制器生产线(共1条)

20

选择性波峰焊

/ERSA

1

波峰焊

21

模块组装

非标定制

2

组装

22

模组测试

非标定制

2

测试

23

自动拧紧设备

非标定制

10

IGBT模块与PCBA拧紧

24

组装站位

/

15

组装

25

气密测试

/

2

测试

26

绝缘耐压测试

/

1

27

功能测试

/

2

28

老化测试

/

10

三、检测研发设备

29

超声波扫描显微镜(C-SAM)

/

2

检测研发

30

DBC动态测试

/

1

31

DBC静态测试

/

1

32

老化测试机

/

1

33

AOI自动光学检测

AO-HD228SD/奥斯微

1

34

灌胶机

/

1

35

固化机

/

1

36

万能试验机

/

1

37

工具显微镜

/

1

38

体视显微镜

/

1

39

推拉力测试机

/

4

40

双脉冲测试台

/

2

41

功率循环实验室

/

2

42

机加工间

/

1

43

电路板焊接及调试区

/

1

44

实验室物料存放区

/

1

45

实验室资料室

/

1

46

危废存放

/

1

47

化学品存放

/

1

48

研发试制线

/

1

         


来源:臻驱半导体(嘉兴)


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2023年 IGBT 产业论坛

 IGBT Industry Forum
6月29日(周四)
昆山金陵大饭店

地址:苏州市昆山市 前进东路389号

序号

议题

演讲单位

1

功率模块封装技术趋势探讨

华润微电子 研发总监 潘效飞

2

一体化高性能逆变砖模块技术研究

翠展微电子 总经理 彭昊

3

新一代微沟槽技术 IGBT芯片的研发

芯能半导体 研发总监 滕渊

4

SiC 功率元器件的有压烧结工艺

日机装株式会社 市场销售主管 徐飞

5

PPS材料在IGBT行业中的应用

欧瑞达 研发总监 熊军

6

BASF特性材料在IGBT上的解决方案

巴斯夫 应用开发经理 赵宏斌

7

IGBT封装材料解决方案

晨日科技 高级工程师 贾越 博士

8

高凯技术赋能IGBT点胶封装

高凯精密 华南销售总监 孙小景

9

全自动IGBT超声检测技术及应用

广林达 半导体事业部总经理 叶乐志

10

X-RAY在IGBT封装测试中的应用

正业科技 营销总监 刘思敏

11

帝科湃泰助力半导体电子粘合剂国产化

无锡湃泰电子 技术与市场副总裁 南亚雄

12

双芯片粘片工艺与设备助力优质高效IGBT封装

立德智兴 CTO 李元雄 博士 

13

先进功率模块焊接设备及工艺方案

合肥恒力装备 电热事业部副总经理 赵建华

演讲赞助请联系张小姐:13418617872 (同微信)

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赞助企业:
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江苏欧瑞达新材料科技有限公司
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奇石乐仪器仪表科技(上海)有限公司
浙江德汇电子陶瓷有限公司
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巴斯夫(中国)有限公司
浙江杭可仪器有限公司
宜兴市丁蜀金属陶瓷基片厂

诚联恺达科技有限公司

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合肥恒力装备有限公司
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