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IGBT模塊的需求和發(fā)展

在全球節(jié)能環(huán)保的大趨勢下，新能源汽車、變頻家電、新能源發(fā)電等領(lǐng)域發(fā)展迅速，加之我國經(jīng)濟的快速增長和能源需求的急劇上升，各企業(yè)對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)展也推動了IGBT市場的迅猛增長。

國內(nèi)IGBT廠家的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)上，國內(nèi)IGBT廠家主要從事封裝，芯片大多依賴進口品牌如英飛凌和ABB。這些進口芯片技術(shù)成熟，具有較高的良率和穩(wěn)定性，因此在封裝過程中因芯片質(zhì)量問題導(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行動態(tài)參數(shù)測試。

隨著國產(chǎn)IGBT芯片的崛起，越來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)國產(chǎn)芯片尚未經(jīng)過大規(guī)模市場和時間的考驗，良率和穩(wěn)定性可能不如進口品牌。如果在封裝成模塊后再進行動態(tài)參數(shù)測試，一旦模塊測試失敗，將導(dǎo)致巨大的損失。特別是對于電動汽車用IGBT模塊，其價格昂貴，內(nèi)部由多個單元組成，若一個單元失效，整個模塊將報廢，封裝廠損失巨大。

Wafer階段測試的局限性

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

DBC階段測試的可行性

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

目前，大多數(shù)IGBT廠商對DBC的測試主要以靜態(tài)測試為主，許多廠商尚未意識到DBC動態(tài)測試的重要性。尤其在導(dǎo)入國產(chǎn)IGBT芯片后，對DBC進行100%的動態(tài)測試非常必要，可以大大降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品可靠性。

DBC動態(tài)測試的重要性

DBC動態(tài)測試的主要目的是在更嚴(yán)苛的測試條件下，將IGBT芯片的不良品提前篩選出來，以降低制造成本。主要測試內(nèi)容包括DBC的高溫動態(tài)參數(shù)和高溫短路耐受能力。然而，相較于模塊動態(tài)測試，DBC動態(tài)測試難度更大，涉及到許多新的問題。例如，絕緣問題：由于DBC階段的芯片表面暴露在空氣中，沒有硅凝保護，電極距離較近，在高電壓下容易放電打火，損壞芯片；氧化問題：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動態(tài)測試設(shè)備技術(shù)難度較大，國內(nèi)少有廠家能夠制造出這種設(shè)備，依賴進口設(shè)備則價格高昂。

結(jié)論

國內(nèi)新能源汽車的迅猛發(fā)展帶動了對IGBT、SiC等車規(guī)級功率器件的大量需求，同時也對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，同時兼顧總制造成本，以提高產(chǎn)品市場競爭力。高性能的DBC動態(tài)測試設(shè)備在提高功率器件篩選標(biāo)準(zhǔn)的同時，大大降低了器件制造成本，促進了國內(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。