IGBT模块封装之高精贴片

一、什么是IGBT

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），即绝缘栅双极型晶体管，可将直流电压逆变成频率可调的交流电，是目前最有前景的功率半导体器件之一。

IGBT具有输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、速度快、频率高等特点，被广泛应用于航空航天、轨道交通、智能电网、新能源，尤其是新能源汽车领域。

最近汽车行业的缺芯困局，IGBT 模块也是一个方面。IGBT模块在新能源汽车中发挥着至关重要的作用，是电动汽车及充电桩等设备的核心部件。

二、IGBT封装

封装是IGBT模块生产的重要环节。出于新能源汽车实际行程场景的复杂性，和对行驶安全的绝对重视，车规级IGBT在工作温宽、散热性、抗震性等方面都有着严苛要求。

因而，提升封装可靠性是IGBT封装的重中之重。

 

一个IGBT模块的封装需经历贴片、焊接、等离子清洗、X光、检测、键合、灌胶及固化、成型、测试、打标9道工序。

贴片作为第一道工序，其重要性不言而喻，贴片良率对封装成品的可靠性至关重要。

 

三、IGBT贴片

IGBT贴片即将切割好的IGBT芯片贴装到DBC板（直接覆铜陶瓷板）上，关键技术指标为贴片速度、贴片作用时间和贴片力度控制。其中，对贴片力度的精确度要求最高。

为保证纳米银膏和芯片、DBC板接触良好，芯片不弯折、翘曲、划片等问题发生，高标准的IGBT模块贴装压力需控制在50g以内，并需要良好的力控重复性。

 

另外，贴片压力的控制也直接影响芯片与基板之间的焊料厚度；从而影响回流焊后焊料爬升、空洞等指标。

在精确可控的贴装压力下，再配合高速输出和精确对位的贴装头（移动分辨率0.001mm，拾取精度0.01mm），贴装良率可达99.9%。

其次，一个IGBT模块内需要封装多达上百组晶体管芯片；在保证可靠性和稳定性的同时提升贴片速度也是IGBT封装设备的发展趋势之一。

如何在设备有限的空间中尽可能多的放置贴装模组，和加快贴装模组的运动速度，是提升设备UPH的关键点。

随着新能源汽车行业的高速发展，对高功率、高密度的IGBT模块的需求急速增加，很多汽车厂商都已走上了IGBT自研道路，以满足整车生产需求，不再被上游产业链“卡脖子”。

要生产具有高可靠性的IGBT模块，高精度芯片贴装设备必不可少。

国奥电机作为国内先进半导体封测设备核心部件供应商，聚焦车规IGBT模块封装首要环节，以±0.1g的精准力控，赋能IGBT高精贴片，为保证IGBT封装可靠性提供强有力的支持。

可编程高精力控，降低损耗

国奥直线旋转电机带有“软着陆”功能，可实现±1g以内的稳定力度控制，支持速度、加速度及力度控制的程序化设定，使贴装头能够以非常精准的压力触碰芯片表面，降低损耗；

采用中空Z轴设计，预留气管接口，真空吸取、即插即用，并可根据元件结构及特性提供定制化服务。

高精度对位、贴片，保证良率

微米级位置反馈，获取精准数据，±0.01N力控精度，±2μm直线重复定位精度，±0.01°旋转重复定位精度，径向偏摆小于10μm，编码器分辨率标准1μm，可在高速运行状态下仍稳定输出，提升良率及可靠性。

“Z+R”轴集成设计，提升速度

创新性的双轴集成化解决方案，将传统“伺服马达+滚珠丝杆”合二为一，解决了Z轴自重负载问题，高速、精准完成元件Pick & Place，贴装等动作，推力曲线平滑，峰值推力8-50N，有效行程10-50mm ，超高循环寿命，实现高效生产。

体积小，重量轻，可电机组合排列

直线旋转电机LRS2015重量仅605g，轻巧的机身重量大大减轻了设备高速运动中负载带来的影响。电机厚度仅为20mm，在设备有限的内部空间中可以并排安装多组电机，减少芯片贴装往复运动过程，提升设备贴装效率。

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