IGBT模塊（Insulated Gate Bipolar Transistor Module，絕緣柵雙極型晶體管模塊）是一種高性能的電力電子器件，廣泛應(yīng)用于高電壓、大電流的開(kāi)關(guān)和控制場(chǎng)合。它結(jié)合了MOSFET（場(chǎng)效應(yīng)晶體管）的高輸入阻抗和BJT（雙極型晶體管）的低導(dǎo)通損耗優(yōu)點(diǎn)，適用于變頻器、逆變器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。

IGBT模塊的基本結(jié)構(gòu)通常有多個(gè)IGBT芯片，二極管，驅(qū)動(dòng)電路和封裝材料組成，封裝材料又有環(huán)氧樹(shù)脂或者硅膠進(jìn)行保護(hù)內(nèi)部電路的材質(zhì)。這里介紹IGBT開(kāi)封方法。IGBT 模塊失效開(kāi)封存在諸多困難點(diǎn)，主要體現(xiàn)在封裝材料與結(jié)構(gòu)、內(nèi)部元件特性及開(kāi)封后檢測(cè)等方面。

材料多樣性與復(fù)雜性：

IGBT 模塊封裝材料種類繁多，常見(jiàn)的有環(huán)氧樹(shù)脂、硅凝膠、陶瓷及金屬等。這些材料性能各異，如環(huán)氧樹(shù)脂硬度高且具有良好的絕緣性和粘結(jié)性，硅凝膠則柔軟且具有較好的柔韌性和耐溫性，陶瓷材料具有高硬度、高絕緣和良好的熱穩(wěn)定性，金屬封裝強(qiáng)度高、散熱性能好。不同材料的開(kāi)封方法和難度差異大，需要針對(duì)具體材料選擇合適的開(kāi)封手段，增加了開(kāi)封的復(fù)雜性。

多層封裝結(jié)構(gòu)：

現(xiàn)代 IGBT 模塊為了實(shí)現(xiàn)更好的性能和可靠性，常采用多層封裝結(jié)構(gòu)，內(nèi)部可能包含芯片、鍵合線、絕緣層、散熱層等多個(gè)層次，各層之間緊密結(jié)合。開(kāi)封時(shí)需要精確控制力度和方法，避免損傷內(nèi)部結(jié)構(gòu)和元件，尤其是在去除絕緣層等薄而脆弱的部分時(shí)，操作難度極高。

封裝緊湊性：

為了提高功率密度和性能，IGBT 模塊的封裝越來(lái)越緊湊，內(nèi)部元件之間的間距很小。這使得開(kāi)封過(guò)程中工具的操作空間受限，難以在不觸碰和損壞周圍元件的情況下對(duì)目標(biāo)部位進(jìn)行有效開(kāi)封。

芯片脆弱性：

IGBT 芯片是模塊的核心元件，通常非常脆弱，對(duì)機(jī)械應(yīng)力、溫度變化和化學(xué)腐蝕等極為敏感。在開(kāi)封過(guò)程中，即使是微小的外力或溫度變化，都可能導(dǎo)致芯片產(chǎn)生裂紋、變形或其他損傷，影響后續(xù)的失效分析結(jié)果。

鍵合線易損壞：

IGBT 模塊中芯片與外部引腳之間通常通過(guò)鍵合線連接，這些鍵合線直徑很細(xì)，一般在幾十微米左右，材質(zhì)多為鋁、銅等金屬。開(kāi)封過(guò)程中稍有不慎就可能導(dǎo)致鍵合線脫落、斷裂或變形，破壞模塊的電氣連接，使失效原因的判斷更加困難。

靜電敏感性：

IGBT 模塊內(nèi)部的半導(dǎo)體元件對(duì)靜電非常敏感，在開(kāi)封操作過(guò)程中，由于工具與封裝材料、元件之間的摩擦等原因，容易產(chǎn)生靜電。靜電放電可能會(huì)瞬間損壞芯片內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)或造成潛在的性能下降，給失效分析帶來(lái)干擾。

針對(duì)上述難點(diǎn)，季豐電子通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)及化學(xué)試劑配方的不斷調(diào)整，已可以高質(zhì)量的完成IGBT開(kāi)封。

IGBT模塊開(kāi)封方法：

01使用X-Ray觀察模塊內(nèi)部IGBT Die結(jié)構(gòu)分布及厚度，為激光減薄封裝做準(zhǔn)備。

02激光鐳射到打線最高線弧漏出，并記錄鐳射次數(shù)以及功率。

03再次X-Ray側(cè)面觀察以及測(cè)量去除封裝的厚度，計(jì)算出鐳射出第一焊點(diǎn)需要的功率以及次數(shù)，然后再次進(jìn)行鐳射出開(kāi)封凹槽。

04根據(jù)芯片柵極（Gate）打線材料特性，配比相應(yīng)的化學(xué)試劑進(jìn)行化學(xué)腐蝕。

05腐蝕過(guò)程需要不斷觀察腐蝕效果，如果封裝材料是做過(guò)老化實(shí)驗(yàn)或者是“紅膠“的封裝材料，再次調(diào)整配酸比例進(jìn)行腐蝕以及沖洗。

06樣品封裝腐蝕干凈露出Die時(shí)，將樣品放進(jìn)超聲波清洗機(jī)內(nèi)進(jìn)行超聲清洗。

07清洗完成樣品放在加熱爐上烘烤，然后在光學(xué)顯微鏡下觀察。

IGBT開(kāi)封前的整體圖：樣品為多die封裝，需要整體開(kāi)出芯片。

IGBT開(kāi)封后整體圖：銅、鋁線混合打線，開(kāi)封后封裝材料已完全去除，打線連接關(guān)系、Die保留完好，可直接進(jìn)行電性測(cè)試和熱點(diǎn)分析。

季豐電子

季豐電子成立于2008年，是一家聚焦半導(dǎo)體領(lǐng)域，深耕集成電路檢測(cè)相關(guān)的軟硬件研發(fā)及技術(shù)服務(wù)的賦能型平臺(tái)科技公司。公司業(yè)務(wù)分為四大板塊，分別為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、軟硬件開(kāi)發(fā)、測(cè)試封裝和儀器設(shè)備，可為芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試、材料裝備等半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈和新能源領(lǐng)域公司提供一站式的檢測(cè)分析解決方案。

季豐電子通過(guò)國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”、國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)、上海市“科技小巨人”、上海市企業(yè)技術(shù)中心、研發(fā)機(jī)構(gòu)、公共服務(wù)平臺(tái)等企業(yè)資質(zhì)認(rèn)定，通過(guò)了ISO9001、 ISO/IEC17025、CMA、CNAS、IATF16949、ISO/IEC27001、ISO14001、ISO45001、ANSI/ESD S20.20等認(rèn)證。公司員工超1000人，總部位于上海，在浙江、北京、深圳、成都等地設(shè)有子公司。