聚焦IGBT产业链上的封装环节 为IGBT国产化保驾护航
由于新能源汽车、光伏发电、变频家电等下游应用需求增加，全球igbt行业增长态势显著。据中信证券测算，2021年igbt全球市场规模约550亿元，2022年~2025年市场规模有望保持20％的增速。
据悉，海外igbt大厂英飞凌、安森美订单爆满。igbt供需失衡，是国内企业抢占市场，拼技术的重要时刻，这将直接驱动igbt国产化进程。
igbt作为一种新型功率半导体器件，需要在大电流、高电压、高频率的环境下工作，其对稳定性、可靠性要求较高，与普通ic芯片相比，igbt有更多对技术难题，比如芯片的减薄工艺，背面工艺等。
因而，要最终实现igbt国产化，不仅需要研发出一套集芯片设计、晶圆制造、封装测试、可靠性试验、系统应用等于一体的成熟工艺技术，更需要先进的工艺设备。
随着芯片减薄工艺的发展，对封装提出了更高的要求。封装环节关系到igbt是否能形成更高的功率密度，能否适用于更高的温度、拥有更高的可用性、可靠性，更好地适应恶劣环境。
一、igbt产品分类
按照封装形式和复杂程度，igbt产品可以分为裸片die、igbt单管、igbt模块和ipm模块。
1.裸片die：由一片晶圆切割而成的多颗裸片die；
2.igbt单管：由单颗die封装而成的igbt分立器件，电流能力小，适用于家电等领域；
3.igbt模块：由多颗die并联封装而成，功率更大、散热能力更强，适用于新能源汽车、高铁、光伏发电等大功率领域；
4.ipm模块：在igbt模块外围增加其他功能的智能功率模块（ipm）；
igbt被称成为“功率半导体皇冠上的明珠”，广泛应用于光伏电力发电、新能源汽车、轨道交通、配网建设、直流输电、工业控制等行业，下游需求市场巨大。igbt的核心应用产品类型为igbt模块。igbt模块的市占率能够达到50%以上，而ipm模块和igbt单管分别只有28%左右和20%左右。从产品的投资价值来看，由于igbt模块的价值量最大，有利于企业快速提升产品规模，其投资价值最大。
二、igbt封装技术
igbt模块封装是将多个igbt集成封装在一起，以提高igbt模块的使用寿命和可靠性，体积更小、效率更高、可靠性更高是市场对igbt模块的需求趋势。常见的模块封装技术有很多，各生产商的命名也不一样，如英飞凌的62mm封装、tp34、dp70等等。
在模块封装技术方面，国内基本掌握了传统的焊接式封装技术，其中中低压模块封装厂家较多，高压模块封装主要集中在南车与北车两家公司。与国外公司相比，技术上的差距依然存在。国外公司基于传统封装技术相继研发出多种先进封装技术，能够大幅提高模块的功率密度、散热性能与长期可靠性，并初步实现了商业应用。
此外，不同下游应用对封装技术要求存在差异，例如车规级由于工作温度高同时还需考虑强振动条件，其封装要求高于工业级和消费级。
（1）传统模块封装技术
传统的igbt模块封装技术主要有：金属覆铜基板布局、芯片键合、高温芯片连接、塑封技术等，但传统的模块封装技术未能充分发挥硅基材料高温及高频的作用，封装技术的局限性成为 igbt 模块应用的瓶颈。
（2）新型模块封装技术方案
目前，最新的igbt 模块封装技术研发主要聚焦在低温烧结技术、铜铜键合技术。
三、igbt封装设备
研发出最适合国内芯片的封装设备，通过协同芯片设计技术、封装技术提高igbt封装良品率和可靠性，是我国实现igbt国产替代的必然。
随着减薄工艺的发展，特定耐压指标的igbt器件甚至会要求减薄到60~80μm，导致硅片极易破碎、翘曲，这给后期加工加大了难度，同时也意味着对封装设备要求更高。
贴片是igbt模块封装首要环节，即将两个或以上的igbt芯片和其他芯片贴片到dbc板上。为了确保纳米银膏和芯片、dbc板接触良好，避免芯片弯折、翘曲、划片等问题发生，更柔性、更稳定、更精准、更快速的高精度芯片贴装设备是贴片厂商攻占市场的关键。
国奥电机作为国内先进半导体封测设备核心部件供应商，能实现igbt模块贴装压力控制在50g以内；高精贴片（移动分辨率0.001mm，拾取精度0.01mm），贴装良率可达99.9%。
国奥电机以±0.1g的精准力控，赋能igbt高精贴片，为igbt国产替代进程中的封装环节保驾护航。
高精度对位、贴片，保证良率
微米级位置反馈，获取精准数据，±0.01n力控精度，±2μm直线重复定位精度，±0.01°旋转重复定位精度，径向偏摆小于10μm，编码器分辨率标准1μm，可在高速运行状态下仍稳定输出，提升良率及可靠性。
真空吸取，压力可控，降低损耗
国奥直线旋转电机采用中空z轴设计，预留气管接口，真空吸取、即插即用，并可根据元件结构及特性提供定制化服务；
带有“软着陆”功能，可实现±1.5g以内的稳定力度控制，支持速度、加速度及力度控制的程序化设定，使贴装头能够以非常精准的压力触碰超薄芯片，降低损耗。
“z+r”轴集成设计，提升速度
创新性的双轴集成化解决方案，将传统“伺服马达+滚珠丝杆”合二为一，解决了z轴自重负载问题，高速、精准完成元件pick & place，贴装等动作，推力曲线平滑，峰值推力8-50n，有效行程10-50mm ，超高循环寿命，实现高效生产。
体积小，重量轻，可电机组合排列
直线旋转电机lrs2015重量仅605g，轻巧的机身重量大大减轻了设备高速运动中负载带来的影响。电机厚度仅为20mm，在设备有限的内部空间中可以并排安装多组电机，减少芯片贴装往复运动过程，提升设备贴装效率。
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因而，要最终实现igbt国产化，不仅需要研发出一套集芯片设计、晶圆制造、封装测试、可靠性试验、系统应用等于一体的成熟工艺技术，更需要先进的工艺设备。
随着芯片减薄工艺的发展，对封装提出了更高的要求。封装环节关系到igbt是否能形成更高的功率密度，能否适用于更高的温度、拥有更高的可用性、可靠性，更好地适应恶劣环境。
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按照封装形式和复杂程度，igbt产品可以分为裸片die、igbt单管、igbt模块和ipm模块。
1.裸片die：由一片晶圆切割而成的多颗裸片die；
2.igbt单管：由单颗die封装而成的igbt分立器件，电流能力小，适用于家电等领域；
3.igbt模块：由多颗die并联封装而成，功率更大、散热能力更强，适用于新能源汽车、高铁、光伏发电等大功率领域；
4.ipm模块：在igbt模块外围增加其他功能的智能功率模块（ipm）；
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