绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件，它结合了双极型三极管（BJT）和绝缘栅型场效应管（MOS）的优点。IGBT的高输入阻抗和低导通压降特性使其在电力电子领域得到广泛应用，如家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等。
IGBT模块是由IGBT芯片和续流二极管芯片通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。这些模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上，具有节能、安装维修方便、散热稳定等优点。在市场上，这种模块化产品是主流，通常所说的IGBT也指IGBT模块。随着节能环保理念的推进，此类产品在市场上的需求不断增加。
IGBT作为能源变换与传输的核心器件，被称为电力电子装置的“CPU”。它在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域具有广泛的应用。
IGBT模块的制造工艺和流程包括多个步骤，如丝网印刷、自动贴片、真空回流焊接、超声波清洗、缺陷检测（X光）、自动引线键合、激光打标、壳体塑封、壳体灌胶与固化、端子成形和功能测试。
IGBT芯片工艺流程也包括多个步骤，如自动引线键合、激光打标、壳体塑封、壳体灌胶与固化、端子成形、功能测试等。这些步骤中涉及的工艺和流程很多，包括散热管理设计、超声波端子焊接技术和高可靠锡焊技术等。
在散热管理设计方面，通过采用封装的热模拟技术，优化了芯片布局及尺寸，从而在相同的ΔTjc条件下，成功实现了比原来高约10%的输出功率。
IGBT模块封装技术的关键包括散热管理设计、超声波端子焊接技术和高可靠锡焊技术。
散热管理设计方面，通过运用封装的热模拟技术来优化芯片布局和尺寸，实现了在相同ΔTjc条件下约10%更高的输出功率。这种设计方法可以有效提高模块的散热性能，避免过热对器件造成的损坏。
超声波端子焊接技术是一种新型的连接方式，它直接将铜垫片与铜键合线通过超声波连接起来。相比传统的锡焊方式，超声波焊接具有更高的熔点和强度，并且消除了线性膨胀系数差异，提高了连接的可靠性。该技术不需要特殊准备，在洁净环境中生产时没有出现显著问题。
高可靠锡焊技术在IGBT模块封装中也起到重要作用。普通的Sn-Ag锡焊在经过300次温度循环后会导致强度降低35%，而采用Sn-Ag-In和Sn-Sb锡焊的模块在相同循环次数后仍能保持强度不变。这种技术具备较高的高温可靠性，可以提升模块在高温环境下的稳定性和可靠性。
IGBT模块封装过程中，涉及一次焊接、一次键合、二次焊接、二次键合、组装、外壳安装、胶粘密封、固化、硅胶填充和老化筛选等多个步骤。每个具体的模块可能会有所不同，有些模块可能不需要多次焊接或键合步骤，而其他模块可能需要。上述流程只是主要的工艺步骤之一，还有其他辅助工艺如等离子处理、超声波扫描、测试和打标等也很重要。
IGBT模块的封装不仅仅是为了防止运行过程中的爆炸，还包括对散热管理和电气连接的设计。通过采用弹簧结构的电极设计，可以减轻安装过程中基板的开裂，并确保与散热器紧密接触，提高模块的热循环能力。适当的封装和散热管理设计可以显著提高IGBT模块的可靠性、稳定性和输出功率。
总结而言，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为一种复合全控型功率半导体器件，在电力电子领域具有广泛的应用前景。通过优化散热管理设计、采用超声波端子焊接技术和高可靠锡焊技术，可以提升IGBT模块的性能和可靠性。IGBT模块的封装过程中涉及多个工艺步骤，每个步骤都对最终产品的质量和性能有重要影响。IGBT模块的发展对于实现节能环保和推进新能源应用具有重要意义。
