真空焊接炉设备在IGBT行业的应用

随着5G时代的到来，电子技术向着高功率、高密度和集成化的方向发展，对于大功率器件的封装如IGBT、MOS、大功率LED等，也相应地对焊接材料提出了更高的、更全面的可靠性需求。      IGBT，一种功率半导体，它是能源转换与传输的核心器件，是电力装备的CPU。采用IGBT进行功率转换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，其应用领域有工业领域（如变频器/逆变器），家用电器领域（如变频空调、洗衣机等），轨道交通领域（如动车、轻轨、地铁等），新能源领域（如新能源汽车、风力发电），医学领域（如医疗稳压电源），军工航天领域（如飞机、舰艇），可以说，当代社会IGBT无处不在。整个IGBT模块中，最重要问题之一就是散热，因此迫切需要良好的热管理方案，比如DBC陶瓷覆铜板，其材料涉及氧化铝、氮化硅等，还有更多的新型材料在开发中，这些材料都是为了更好地服务于模块的热传导和电传导性能，所以焊接材料显得尤为关键。
IGBT组装分一次焊接和二次焊接，一次焊接主要是焊接芯片，这部分焊接主要是建立电流通路和散热通路，对空洞率要求最高；二次焊接主要是针对DBC底板，这部分焊接主要起散热的作用。
全球新能源的发展，功率半导体行业正在快速发展。IGBT功率模块在封装焊接时有着低空洞率、高可靠性、消除氧化、高效生产等需求。IGBT模块封装级的失效主要发生在结合线的连接处，芯片焊接处和基片焊接处等位置。尤其两个焊接处，是IGBT主要的热量传输通道，焊接处的焊接质量是影响其可靠性因素的重中之重。研究表明，工作温度每上升10℃，由温度引起的失效率增加一倍。并且，应力与应变之间存在着滞回现象，在不断地温度循环当中，材料的形状实时地发生改变，这又增加了焊料层的热疲劳。因此对于IBGT封装来说，最重要的就是要降低焊料层内的空洞。       对于要求高的IGBT产品须使用真空炉焊接，真空负压有利于锡膏中挥发物的排出。但真空度和真空时机应与锡膏匹配，否则不易达到理想的效果。
ZK-1-FHV真空焊接炉设计基础是真空加水冷控制，接触式传导。既可以保证空洞率，又可以提高降温速率，平均工艺流程时间10-20分种。      ZK-1-FHV真空焊接炉标配的气体包括：氮气、氮氢混合气体（95%/5%）以及甲酸。设备配置的PLC控制系统，能很好的监控抽真空、充气体、加热控制、以及水冷等操作，保证设备对应的工艺稳定。同时可使用焊膏及焊片工艺、也可使用无助焊剂的工艺。        ZK-1-FHV真空焊接炉设备的主要应用领域包括功率半导体器件、混合微电子电路、高亮LED、 BGA芯片焊接、Flip Chip倒装芯片、真空封焊（MEMS传感器、光电探测器等）、光电器件封装、晶圆级凸点制作、MEMS器件。

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