igbt模塊内部结构是怎样的 igbt模塊制作工艺介绍

IGBT是絕緣柵雙極晶體管的英文簡稱，是一種半導體開關器件。它通常具有三個端子：集電極、發射極和柵極。集電極和發射極都帶有金屬層，而柵極上的金屬材料包含二氧化矽層。IGBT實際上是一個由四層半導體構成的器件，其中包括PNP和NPN晶體管的排列。IGBT模塊由IGBT芯片、反並聯二極管、驅動電路等組成。igbt模塊內部結構主要由散熱基板、DBC基板、IGBT芯片、二極管芯片和鍵合線組成。

IGBT模塊的內部結構通常包括以下幾個部分：

1.散熱基板：位于底部，主要用于有效傳導IGBT開關産生的熱量。

2.DBC基板：全稱直接銅覆蓋基板，由三層組成。中間是陶瓷絕緣層，上下覆蓋著銅層。簡而言之，它是一個絕緣材料，在兩側貼上一層銅，並在正面刻蝕出導電圖案，背面與散熱基板直接連接，因此無需刻蝕。

3.IGBT芯片：作爲模塊的核心部分。

4.二極管芯片：電流方向與IGBT相反，用于反並聯。

5.鍵合線：常用于連接IGBT芯片、二極管芯片和DBC基板上的銅層。通常有兩種常用鍵合線材料，鋁線和銅線。

igbt模塊制作工艺介绍

1.晶圓生産：包括矽提纂和純化、單晶矽生長以及晶圓制造等步驟。目前國際主流采用8英寸晶圓，部分廠家逐漸引入12英寸産線。較大的晶圓尺寸能夠提高良品率，降低單個器件的成本，增強市場競爭力。

2.芯片設計：IGBT的關鍵前期流程，當前商業産品主要基于Trench-FS設計。不同廠家的IGBT芯片具有不同特點，性能上存在一定差異。

3.芯片制造：芯片制造高度依賴産線設備和工藝。全球只有少數幾家公司能夠制造頂級光刻機，將先進的芯片設計實現到工藝上具有極大難度，特別是在薄片工藝和背面工藝方面，國內與國際仍存在一些差距。

4.器件封裝：器件生産的後續工序，需要完善的封裝生産線。關鍵設備依賴進口。

IGBT芯片以英飛淩IGBT芯片發展曆程爲例

IGBT模塊的典型封装工序：芯片和DBC焊接绑线——》DBC和铜底板焊接——》安装外壳——》灌注硅胶——》密封——》终测01 DBC（Direct Bonding Copper）DBC（覆铜陶瓷基板）的作用：绝缘、导热，铜箔上可以刻蚀出各种图形，方便走电流。

對導熱陶瓷的基本要求是導熱、絕緣和良好的機械性能，目前常用的導熱陶瓷材料參數：

IGBT模塊常用的DBC散热陶瓷材料是氧化铝，应用最为成熟，为了继续提升模块的散热性能，部分模块厂商在高性能产品上采用氮化铝或氮化硅陶瓷基板，显著增加散热效率，提升模块的功率密度02 电流路径刚开始接触IGBT模塊的人，打开IGBT或许会有点迷惑，这里简单普及一下对于模块，为了提升通流能力，一般会采用多芯片并联的方式。

散熱路徑單面散熱模塊散熱路徑如下圖所示，芯片爲發熱源，通過DBC、銅底板傳導至散熱器。

散熱路徑的熱阻越低越好，除了DBC采用熱導率更高的高導熱陶瓷材料之外，IGBT模塊制造商在焊接工藝上下了不少功夫目前最成熟的焊接工藝采用的焊料是錫，爲了滿足高性能場合的應用，部分産品芯片與DBC的焊接部分采用銀燒結技術，增強散熱路徑的導熱性和可靠性對于單管方案，單管與散熱底板的燒結逐漸成爲趨勢典型案例：

单管功率模组的散热原理与模块类似。Model 3的SiC单管与散热器的焊接采用银烧结的方式，与Model X相比，显著提高了功率模塊散热路径的散热效率和可靠性。

總的來說，IGBT模塊的制作工艺是一个高度复杂的过程，需要在多个方面进行严格控制和规范操作。只有遵循科学的原则和严格的质量控制标准，才能制造出高质量、高可靠性的IGBT模塊。