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2019-12-03

车用IGBT芯片封装水基清洗方案韦德国际1946官方网站分享:IGBT功率半导体器件第三次技术革命的代表性产品

发布者:韦德国际1946官方网站Unibright ; 浏览次数:334

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随着物联网(Internet of Things,IoT)、大数据(Big Date)和人工智能(Artificial Intelligence,AI)驱动的全新计算时代到来,对功率半导体器件的需求正在稳步增长,其下游应用非常广泛,几乎应用于所有的电子制造业,包括新能源(风电、光伏、电动汽车)、消费电子、智能电网、轨道交通等。功率MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)和IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是功率半导体器件中市场占比最高的功率器件,是电力控制中必不可缺的器件,被用来处理12V到+3.3kV的电压和数百安培的电流。

 

当电压大于900Ⅴ,要实现更大功率时,硅基功率MOSFET和IGBT就暴露出短板,器件的转换效率,开关频率,工作温度受限。

 

功率MOSFET和IGBT正在达到其理论极限,并且存在不必要的能量损失。器件因导通和开关而产生能量损耗。导通损耗是由器件的导通电阻引起的,而开关损耗是在开关状态期间发生的。正是由于硅基MOSFET和IGBT器件本身的限制,极大地推动了碳化硅(SiC)等新材料的发展,这些新材料可提供更加优异的性能。


SiC功率半导体电力电子器件近年来不断获得技术上的突破,SiC功率器件具有更高的转换效率,更高的开关频率和更高的工作温度等优势,可实现电力电子装置的小型化和模块化,大幅度提高能源互联网的可靠性、可控制,引领功率MOSFET性能向着更高的性能迈进,其市场需求也已凸显。


IGBT作为功率半导体器件第三次技术革命的代表性产品,近年来,随着新能源汽车以及轨道交通等市场的崛起,市场规模与日俱增。

数据显示,2010年,全球IGBT市场规模仅为30.36亿美元,到了2018年,增长到58.26亿美元,年复合增长率达到了9.8%。而在各大市场中,尤以中国市场的增速最快,高达18.2%。

这主要是归因于中国轨道交通和电动汽车市场的快速增长,这两大市场不仅对于IGBT市场有着极大的需求,也因为其需求正不断的推进IGBT市场和技术的快速发展。

以电动汽车市场为例,中国政府的大力扶持和市场的高接受度正推动IGBT市场的发展,数据显示,2011年,中国电动汽车年销量仅为8000辆,而到了2018年,这一数字已经达到了125.6万辆。

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IGBT市场面临的问题

这一数字意味着IGBT市场蕴含着巨大的发展潜力,但是IGBT市场依然存在着诸多问题。

其中,IGBT市场的高集中度的问题尤为突出。金智创新行业研究中心的统计数据显示,2017年英飞凌占全球市场份额的27.1%、三菱市场占有率为16.4%、日本富士电机市场占有率为10.7%,2017年全球前五大生产商占据了市场总量的67.5%。

从电压上分类,英飞凌占据了600-1700V范围中IGBT的头把交椅,而恩智浦则是占据了低压 IGBT 的市场第一,2500V以上的高压则主要由三菱提供,中国中车受益于高铁对大功率IGBT的需求在4500V以上的产品上市场份额位列全球第五。整体来讲,中国IGBT产业非常薄弱。

此外,在国内市场,中高端IGBT产能严重不足,长期依赖国际巨头,导致“一芯难求”。有业内人士表示,国内能真正做IGBT芯片的厂商总共也没有几家,真正做的比较好的,基本都是从封装做起的,靠封装在市场上站稳了脚跟,逐渐一款一款地研发芯片。

而对于绝大多数国内厂商而言,在IGBT技术方面依然与国外厂商有着不小的差距,在技术成熟度和先进性上还存在不足。

要知道,IGBT芯片设计难度高。IGBT虽然是一个开关器件,但涉及到的参数多达十几个,很多参数之间相互矛盾,需要根据应用折衷考虑。此外,IGBT模块设计难度也很大,需要考虑材料匹配、散热、结构、功率密度、外观、重量等多项指标。

但是这并不意味着国内厂商就无法追赶上国外厂商,并不意味着中国的IGBT市场就无法实现国产替代。

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差异化发展,补足市场需求短板

众所周知,IDM模式是当前IGBT生产制造的主流趋势。

纵观当前的新能源汽车市场,新能源与智能化的发展趋势火热,我国新能源汽车用IGBT未来市场规模将有望达到百亿级,全球市场就更是巨大。

而由于IGBT产品主要集中在几家国外厂商手中,这就很难满足全球市场对于IGBT的需求,以及不同应用所提出的定制化要求。在这种情况之下,很多国内厂商也都开始寻找国内的供应链。

全球范围内IGBT供货周期的延长就是一个很好的例子,而随着电动汽车等新兴市场的爆发,未来,这种供不应求的情况将会愈加明显。

而一个优质的国内IGBT厂商将能够很好的解决市场需求的短板。

按照此前工信部、国家发改委、科技部联合发布的《汽车产业中长期发展规划》,2020年年和2025年,中国新能源汽车的年产量将分别达到200万辆和700万辆。由此预测,2018-2020年和2020-2025年间,中国新能源汽车的增速将分别达到40%和28.47%。

在这样的大背景下,主要依赖进口的中国,IGBT的缺货情况或将较全球市场更甚。而这对于国内的IGBT厂商而言将会是巨大的机遇!

来源:网络



韦德国际1946官方网站:芯片封装之SIPPOPIGBT水基清洗工艺技术浅析

 

关键词导读:

SIP系统级芯片封装、POP堆叠芯片组装、IGBT功率半导体模块、精密电子封装、水基清洗技术

前言

SIP系统级芯片封装、POP堆叠芯片组装、IGBT功率半导体模块工艺制程中,需要用到锡膏、焊膏进行精密的焊接制程,自然在焊接后会存留下锡膏和焊膏的助焊剂残留物,为了保证器件和组件的电器功能和可靠性技术要求,须将这些助焊剂残留彻底清除。此类制程非常成熟,也非常有必要。水基清洗在业内得到越来越广泛的应用,取代原来熟知的溶剂型清洗方式,从而获得了安全、环保、清洁的工作环境等等。与溶剂型清洗剂清洗精密组件和器件不同,水基清洗剂在业内的认知度还不是很高,掌握度还不是很到位,在此为了给大家提供更好的参考,列举了水基清洗制程所需要考虑的几方面重要因素

一、SIPPOPIGBT精密器件所需要的洁净度技术指标

首先要关注到所生产的SIP、POP或IGBT精密器件所需要的洁净度技术指标,根据洁净度的要求来做清洗的工艺选择。所从事的产品类别不同,应用场景不同,使用条件和环境不同,对器件洁净度的要求也有所不同,根据器件的各项技术要求来决定洁净度指标。包括外观污染物残留允许量和表面离子污染度指标水平,才能准确定义器件工艺制程中所要达到的洁净度要求。避免可能的电化学腐蚀和化学离子迁移失效现象。

二、器件制程工艺所存在的污染物

既然是要清洗制程中的污染物,就需要关注器件制程工艺所存在的污染物,比如:焊膏残留、锡膏残留等其他的污染物,评价污染物对器件造成可靠性的影响,比如:电化学腐蚀,化学离子迁移和金属迁移等等,这样就能对所有污染物做一个全面的认知,确定哪些污染物需要通过清洗的方式去除,从而保障器件的最终技术要求。污染物可清洗性决定了清洗工艺和设备选择,免洗锡膏还是水溶性锡膏,锡膏的类型不同,残留物的可清洗性特征也不同,清洗的工艺方式和清洗剂的选择也随之不同。识别和确定SIP、POP、IGBT工艺制程中污染物是做好清洗的重要前提。

三、水基清洗的工艺和设备配置选择

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。通常会选用批量式清洗工艺和通过式清洗工艺。批量式清洗工艺比较适合产量不太稳定,时有时无,时大时小,品种变化比较多,这样有利于根据生产线流量配置进行灵活操作,降低设备的消耗和清洗剂的消耗,降低成本而达到工艺技术要求。通过式清洗工艺往往适合产量稳定,批量大,能够连续不断的进行清洗流量的安排,实现高速高效率的产品生产,保证清洗质量。根据产品的结构形式和器件材料承受物理力的耐受程度,选择超声波工艺方式或喷淋工艺方式。

四、水基清洗剂类型品种和特征的选择

针对拥有的设备工艺条件和器件洁净度指标要求,选择合适的水基清洗剂是我们要考虑的重点。一般来说,水基清洗剂具有很好的安全特征,不可燃,不易挥发,环保特征满足欧盟REACH环境物资规范要求,达到对大气人体的安全保障。在此之外,根据工艺,设备条件,所使用的水基清洗剂需要能够彻底干净地去除残留物,同时又能保证在SIP、POP、IGBT组件上所有的金属材料、化学材料、非金属材料等物资兼容性要求。用一句通俗的语言来表达,既要把污染物清洗干净,又要保证物质材料的安全性,无腐蚀,无变色,完全符合器件功能特性要求。

五、小结

SIP、POP、IGBT水基清洗所需要考虑的因素还有许多,具体的工艺参数和选择涉及面广且技术关联性强,在此仅对最重要的部分做简要阐述,供业内人士参考。





以上一文,仅供参考!

 

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以上为韦德国际1946官方网站在工业清洗方面的经验的累积,我们是国内自主掌握核心水基清洗技术的先创品牌,韦德国际1946官方网站专注精密电子清洗技术20多年,是SMT贴装/DIP封装,功率半导体器件及芯片封装精密清洗工艺技术方案、产品、清洗设备提供商,也成为了IPC清洗标准主席单位。但是因为工业清洗问题内容广泛,没办法面面俱到,本文只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,力争能为客户提供全方位的工业清洗解决方案。

 

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