IGBT模塊的需求和發(fā)展

在全球節(jié)能環(huán)保的大趨勢(shì)下，新能源汽車、變頻家電、新能源發(fā)電等領(lǐng)域發(fā)展迅速，加之我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和能源需求的急劇上升，各企業(yè)對(duì)IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊的需求日益增加。新興行業(yè)的快速發(fā)展也推動(dòng)了IGBT市場(chǎng)的迅猛增長(zhǎng)。

國(guó)內(nèi)IGBT廠家的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)上，國(guó)內(nèi)IGBT廠家主要從事封裝，芯片大多依賴進(jìn)口品牌如英飛凌和ABB。這些進(jìn)口芯片技術(shù)成熟，具有較高的良率和穩(wěn)定性，因此在封裝過(guò)程中因芯片質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的模塊不良情況較少，封裝廠通常在IGBT模塊封裝成成品后才進(jìn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試。

隨著國(guó)產(chǎn)IGBT芯片的崛起，越來(lái)越多的自主芯片被引入封裝廠并應(yīng)用于各行各業(yè)。然而，大多數(shù)國(guó)產(chǎn)芯片尚未經(jīng)過(guò)大規(guī)模市場(chǎng)和時(shí)間的考驗(yàn)，良率和穩(wěn)定性可能不如進(jìn)口品牌。如果在封裝成模塊后再進(jìn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試，一旦模塊測(cè)試失敗，將導(dǎo)致巨大的損失。特別是對(duì)于電動(dòng)汽車用IGBT模塊，其價(jià)格昂貴，內(nèi)部由多個(gè)單元組成，若一個(gè)單元失效，整個(gè)模塊將報(bào)廢，封裝廠損失巨大。

Wafer階段測(cè)試的局限性

目前，在wafer階段進(jìn)行測(cè)試時(shí)，大多數(shù)晶圓廠或封裝廠采用靜態(tài)測(cè)試。然而，靜態(tài)測(cè)試條件有限，IGBT只能在低電壓大電流或高電壓小電流下工作，對(duì)芯片的篩選能力有限。而動(dòng)態(tài)測(cè)試條件下，IGBT在高電壓和大電流下開(kāi)通和關(guān)斷，對(duì)其性能要求更高，篩選標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格。若再配合高溫短路測(cè)試，篩選能力將大幅提高。然而，wafer階段的動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)難度大，實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常困難，且測(cè)試設(shè)備昂貴且難以獲得，因此現(xiàn)階段不易實(shí)現(xiàn)。

DBC階段測(cè)試的可行性

另一種方法是在DBC（直接鍵合銅）階段進(jìn)行測(cè)試。在此階段，將IGBT芯片從wafer上取下，焊接在DBC上，再進(jìn)行一次綁線，將芯片的G、C、E極與DBC上預(yù)留的綁線位通過(guò)金屬線連接起來(lái)。如果在DBC階段對(duì)IGBT進(jìn)行測(cè)試篩選，將性能不良的芯片提前篩選出來(lái)，封裝成IGBT模塊后模塊的不良率將大大降低。DBC階段的IGBT成本遠(yuǎn)低于IGBT模塊，若在此階段測(cè)試失敗，每次僅損失一塊DBC，避免了封裝成IGBT模塊后因測(cè)試失敗導(dǎo)致的更大損失。

目前，大多數(shù)IGBT廠商對(duì)DBC的測(cè)試主要以靜態(tài)測(cè)試為主，許多廠商尚未意識(shí)到DBC動(dòng)態(tài)測(cè)試的重要性。尤其在導(dǎo)入國(guó)產(chǎn)IGBT芯片后，對(duì)DBC進(jìn)行100%的動(dòng)態(tài)測(cè)試非常必要，可以大大降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品可靠性。

DBC動(dòng)態(tài)測(cè)試的重要性

DBC動(dòng)態(tài)測(cè)試的主要目的是在更嚴(yán)苛的測(cè)試條件下，將IGBT芯片的不良品提前篩選出來(lái)，以降低制造成本。主要測(cè)試內(nèi)容包括DBC的高溫動(dòng)態(tài)參數(shù)和高溫短路耐受能力。然而，相較于模塊動(dòng)態(tài)測(cè)試，DBC動(dòng)態(tài)測(cè)試難度更大，涉及到許多新的問(wèn)題。例如，絕緣問(wèn)題：由于DBC階段的芯片表面暴露在空氣中，沒(méi)有硅凝保護(hù)，電極距離較近，在高電壓下容易放電打火，損壞芯片；氧化問(wèn)題：DBC暴露在空氣中，在高溫條件下易氧化變色，影響外觀和焊接性能。因此，DBC動(dòng)態(tài)測(cè)試設(shè)備技術(shù)難度較大，國(guó)內(nèi)少有廠家能夠制造出這種設(shè)備，依賴進(jìn)口設(shè)備則價(jià)格高昂。

結(jié)論

國(guó)內(nèi)新能源汽車的迅猛發(fā)展帶動(dòng)了對(duì)IGBT、SiC等車規(guī)級(jí)功率器件的大量需求，同時(shí)也對(duì)功率器件的可靠性提出了更高要求。為了滿足汽車在各種工況下的嚴(yán)苛要求，以及車規(guī)級(jí)器件極低的失效率要求，需要引入更多更嚴(yán)格的篩選手段，同時(shí)兼顧總制造成本，以提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。高性能的DBC動(dòng)態(tài)測(cè)試設(shè)備在提高功率器件篩選標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，大大降低了器件制造成本，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)功率器件的發(fā)展，并助力新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。