IGBT生产流程及工艺

IGBT生产流程

晶圆生产

IGBT芯片的生产首先需要进行晶圆生产，这一步骤包括硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型三个步骤。目前国际主流是8英寸晶圆，部分晶圆厂12英寸产线逐步投产。晶圆尺寸越大，良品率越高，最终生产的单个器件成本越低，市场竞争力越大1。

芯片设计

芯片设计是IGBT制造的前期关键流程，主流的商业化产品基于Trench-FS设计，不同厂家设计的IGBT芯片特点不同，表现在性能上有一定差异1。

芯片制造

芯片制造是IGBT生产的重要环节，它高度依赖于产线设备和工艺。全球能制造出顶尖光刻机的厂商不足五家。要把先进的芯片设计在工艺上实现有非常大的难度，尤其是薄片工艺和背面工艺，目前这方面国内还有一些差距1。

器件封装

器件封装是生产的后道工序，需要完整的封装产线。IGBT模块的封装流程一般是：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1。

IGBT生产工艺

真空焊接炉

生产IGBT需要用到的设备有很多，主要有真空焊接炉、一次邦线机、二次邦线机、推拉力测试机、成品动态测试机、高温烘箱、氮气烘箱、清洗台、DBC静态测试机等1。

X-Ray检测

在IGBT模块封装过程中，会使用X光进行缺陷检测2。

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；贴片设备会将晶圆上的IGBT芯片自动取下来，放置到固定的衬板上，形成IGBT模块的电路3。

真空回流焊

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3。

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3。

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3。

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3。

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3。

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。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3。

装盖板

安装盖板3。

测试

使用测试仪器进行测试3。

包装入库

合格成品包装入库

 IGBT 模块芯片封装清洗剂选择：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

合明科技运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

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