当前位置： 绝缘栅 >> 绝缘栅发展 >> IGBT生产技术要点及国内外主要厂商概述
IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor），即绝缘栅双极型晶体管，是一种结合了BJT（双极型三极管）与MOS（绝缘栅型场效应管）的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。它不仅兼具了MOSFET的高输入阻抗与GTR的低导通压降的优点，还克服了GTR驱动电流大及MOSFET导通压降大、载流密度小的不足。IGBT模块则是通过特定的电路桥接封装IGBT芯片与FWD芯片而成的模块化产品，可直接应用于变频器、UPS等设备，具有节能、安装维修便捷及散热稳定等特点。在市场上，IGBT模块已成为主流，并被广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天等多个领域。随着节能环保理念的深入人心，IGBT模块的市场需求将进一步增长。封装是将多个IGBT集成在一起的过程，旨在提高IGBT模块的耐用性和可靠性。随着市场对更小、更高效、更可靠IGBT模块的需求不断增长，IGBT模块封装技术的研发和应用变得愈发重要。目前，流行的IGBT模块封装形式包括引线型、焊针型、平板式和圆盘式四种，而模块封装技术则多种多样，如英飞凌的62mm封装、TPDP70等。
IGBT模块的连接部分包括硅片上的铝线键合点、硅片与陶瓷绝缘基板的焊接面以及陶瓷绝缘基板与铜底板的焊接面。这些连接点的失效往往归因于两种材料热膨胀系数的差异导致的应力和材料热性能恶化。
在IGBT模块封装技术方面，散热管理设计、超声波端子焊接技术以及高可靠性锡焊技术是关键。首先，通过封装的热模拟技术优化芯片布局和尺寸，可以在相同的ΔTjc条件下实现比原来高出约0%的输出功率。其次，超声波端子焊接技术允许将铜垫与铜键合引线直接焊接，相比锡焊方式具有更高的熔点和强度，同时避免了线性膨胀系数的差异，确保了高可靠性。最后，高可靠性锡焊技术如Sn-Ag-In和Sn-Sb焊接在经过个温度周期后强度仍保持不变，显示出优异的高温稳定性。
接下来，我们将深入了解IGBT模块的封装流程。：IGBT模块的封装流程涵盖了多个关键步骤，包括一次焊接、一次邦线、二次焊接、二次邦线、组装、上外壳与涂密封胶、固化、灌硅凝胶以及老化筛选等。这些流程并非一成不变，而是根据具体模块有所不同，有的可能无需多次焊接或邦线，而有的则可能需要。此外，还有诸如等离子处理、超声扫描、测试和打标等辅助工序。
IGBT模块封装的作用不容忽视。它采用了胶体隔离技术，旨在防止模块在运行过程中发生爆炸。同时，其电极结构采用了弹簧设计，有助于缓解安装过程中对基板的应力，从而减少基板裂纹的产生。底板的设计也经过精心加工，与散热器紧密接触，显著提高了模块的热循环能力。
在封装过程中，焊接技术和键合技术扮演着至关重要的角色。焊接质量直接影响到模块运行过程中的传热性能，而键合技术则实现了数据变形和电气连接的双重功能。特别是在大电流情况下，如安和安，键合的长度和陷进深度对模块的性能和电流分布均匀性至关重要。
此外，外壳的安装也是封装流程中的关键一环。IGBT芯片本身并不直接与外部环境接触，其绝缘性能主要依赖于外壳来实现。因此，外壳材料需要具备耐高温、不易变形、防潮、防腐蚀等多重特性，以确保IGBT模块的稳定性和可靠性。
第三是罐封技术。在IGBT应用于高铁、动车、机车等恶劣环境下，如何确保IGBT芯片与外界环境的隔离并保持其稳定运行，罐封材料的选择显得尤为重要。理想的罐封材料应具备稳定的性能、无腐蚀性，同时具备绝缘和散热能力，且热膨胀系数与外壳相匹配，以防止分层现象。在大规模封装过程中，我们加入了缓冲层，以应对芯片运行中的加热和冷却过程，从而确保填充材料与外壳的热膨胀系数一致，避免分层。
第四是质量控制环节。生产完成后，需要对大功率IGBT进行全面性能试验，以确保其质量。这包括平面设施测试底板的平整度，因为平整度直接影响散热器的接触性能和导热性能。此外，推拉测试用于评估键合点的力度，硬度测试仪则用于确保主电极的硬度适中。超声波扫描技术则用于检测焊接过程和焊接后的产品质量，以确保导热性能的稳定。同时，电气方面的监测手段包括参数和特性监测，以及绝缘测试，以确保IGBT模块满足设计要求并具备可靠的电气性能。回顾IGBT的技术演进历程，这一关键器件已经历了七代的革新与工艺改进。IGBT，即绝缘栅双极型晶体管，是一种结合了BJT（双极型三极管）与MOS（绝缘栅型场效应管）的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。它凭借高频率、高电压、大电流以及出色的开关性能，被业界形象地比喻为功率变流装置的“CPU”。随着电动汽车市场的蓬勃发展，IGBT的市场总值也呈现出持续增长的态势，预计至年，其市场总值将突破52亿美元。中国作为全球最大的IGBT需求市场，虽然主要市场份额仍被欧美、日本企业所占据，但经过多年的积累与努力，中国已逐渐建立起完备的IGBT产业链。
接下来，我们将对中国IGBT产业链的主要企业进行分类盘点，包括IDM、设计、制造以及模组环节的佼佼者。IDM（集成器件制造）环节，中国涌现出多家领军企业。其中，中车时代电气在IGBT领域表现尤为突出。作为中国中车旗下的重要企业，其前身中车株洲电力机车研究所有限公司拥有深厚的历史底蕴。如今，该公司已建立起集IGBT产品设计、芯片制造等成套技术研究、开发、集成于一体的大功率IGBT产业化基地，实力不容小觑。
比亚迪微电子也是不可忽视的力量。自3年成立以来，该公司便致力于集成电路及功率器件的开发与解决方案的提供。特别是在IGBT的研发制造方面，比亚迪微电子承担着重要角色。经过多年的积累与突破，该公司已成功组建IGBT研发团队，并建立了生产线，为电动汽车等行业提供了高性能的IGBT模块。
此外，杭州士兰微电子股份有限公司、吉林华微电子股份有限公司、华润微电子（重庆）有限公司以及湖北台基半导体股份有限公司等企业在IDM环节也各有千秋。它们不仅拥有先进的技术和制造平台，还面向多个领域提供高质量的半导体产品与解决方案，共同推动了中国IGBT产业的发展。扬州扬杰电子科技股份有限公司，成立于6年8月，深耕于功率半导体芯片及器件制造、集成电路封装测试等领域。其核心产品涵盖电力电子器件芯片、功率二极管、整流桥、大功率模块等，并积极布局DFN/QFN产品、SGTMOS及碳化硅SBD、碳化硅JBS等前沿技术。科达半导体有限公司，自7年由科达集团投资成立以来，便专注于IGBT、FRD、MOSFET等新型功率半导体器件的设计、生产与销售。公司在深圳、浙江、山东等地设立销售中心，网络遍布，实力雄厚。
江苏中科君芯科技有限公司，始于20年，是一家中外合资的高科技企业。依托中国科学院微电子研究所等强大背景，专注于IGBT、FRD等电力电子芯片的研发。技术底蕴深厚，实力不容小觑。
宁波达新半导体有限公司，以海归博士为核心团队，成立于年。公司主要从事IGBT、MOSFET、FRD等功率半导体芯片与器件的研发、制造和销售。拥有完备的研发生产线和测试实验室，产品性能卓越。
无锡紫光微电子有限公司，前身是无锡同方微电子有限公司，成立于6年。作为紫光同芯微电子有限公司旗下的一家高新技术企业，专注于半导体功率器件和集成电路的设计研发、芯片加工等。技术先进，市场认可度高。
无锡新洁能股份有限公司，也成立于年，主营业务为MOSFET、IGBT等半导体功率器件的研发设计及销售。产品广泛应用于多个领域，包括消费电子、汽车电子等，市场前景广阔。
这些企业在IDM环节各展所长，共同推动了中国IGBT产业的发展，为国内半导体产业的崛起贡献了重要力量。西安芯派电子科技有限公司，创立于8年，是一家集研发、生产与销售于一体的高新技术企业。其产品线广泛，涵盖低压至高压的全系列MOSFET、IGBT、二极管、桥堆以及电源管理IC等。公司总部位于西安，并设有省级重点实验室——西安半导体功率器件测试应用中心，彰显其在行业内的领先地位。
华虹宏力，即上海华虹宏力半导体制造有限公司，由上海华虹NEC电子有限公司与上海宏力半导体制造有限公司合并而来。该公司是全球首家提供场截止型绝缘栅双极型晶体管（FSIGBT）量产技术的8英寸集成电路芯片制造厂，实力非凡。
上海先进半导体制造股份有限公司，前身可追溯至年由中荷合资的上海飞利浦半导体公司。公司拥有5英寸、6英寸及8英寸晶圆生产线，专注于模拟电路与功率器件的制造，并自4年起提供IGBT的国内外代工服务。
中芯国际集成电路制造有限公司，作为中国内地技术领先、规模庞大的集成电路制造企业，提供从35微米至28纳米的8寸和2寸芯片代工与技术服务。其业务遍布全球，实力雄厚。
深圳方正微电子有限公司，成立于3年，由方正集团等多家机构共同创办。公司专注于功率分立器件与功率集成电路的晶圆制造技术，产品包括DMOS、IGBT、SBD和FRD等。
无锡华润上华科技有限公司，隶属于华润集团旗下的华润微电子有限公司，提供包括BCD、Mixed-Signal在内的多种晶圆制造技术。其工艺平台广泛，满足客户多样化需求。
此外，嘉兴斯达在模组领域也颇有建树，为行业内的重要参与者。嘉兴斯达半导体股份有限公司，创立于5年4月，是一家集研发、生产与销售功率半导体元器件，特别是IGBT模块的国家级高新技术企业。其产品线丰富，涵盖IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等多种半导体元器件，并已成功推出近种IGBT模块产品，电压等级跨度从00V到3V。
深圳芯能半导体技术有限公司，成立于年，汇聚了深圳正轩科技、深圳国资委等多家知名机构的投资。公司专注于IGBT芯片、IGBT驱动芯片以及大功率智能功率模块的研发、应用和销售，致力于成为行业领先者。
西安中车永电电气有限公司，创立于5年，是中车永济电机有限公司的全资子公司。公司主要从事电力电子产品的研发、生产、销售及服务，产品范围广泛，包括IGBT模块、IPM模块、整流管等电力半导体器件，以及变流器、功率模块等装置。
江苏宏微科技股份有限公司，成立于6年8月，专注于电力电子元器件行业。公司业务涵盖设计、研发、生产及销售新型电力半导体芯片、分立器件及模块，并提供高效节能电力电子装置的模块化设计、制造及系统解决方案。
威海新佳电子有限公司，创立于4年，是一家专业从事新型电力电子器件及其应用整机产品设计、研发、生产与销售的国家高新技术企业。其注册资本为0万元，实力雄厚。
此外，还有银茂微电子等企业在功率半导体领域也有着不俗的成就。南京银茂微电子制造有限公司，隶属于江苏银茂（控股）集团有限公司，自7年月成立以来，便致力于研发、制造与销售具备自主知识产权的新型电力电子模块。公司专注于高可靠性混合电路电子器件的研发，涵盖全气密及半气密技术，并广泛应用于大规模变流技术核心组件的制造。其强大的生产能力使得年产通用功率模块高达65万件，同时高压大功率模块产量也超过0万件，稳居国内电力电子功率模块生产基地前列。
