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              IGBT發展所面對的具體問題

              來源:http://www.gdcwbegumpet.com/ │ 發表時間:2019-07-17 | 瀏覽數:載入中...

              雖然用量和可控要求發展IGBT,我們也做了很多努力,但當中還是有些問題需要主要考慮的:

                1.IGBT技能與工藝

                我國的功率半導體技能包括芯片設計、制造和模塊封裝技能,目前都還處于起步階段。功率半導體芯片技能研究一般采取“設計+代加工”模式,即由設計公司提出芯片設計方案,由國度內的一些集成電路公司代加工生產。

                由于這些集成電路公司大多沒有單獨的功率器件生產線,只能利用現有的集成電路生產工藝完成芯片加工,所以設計生產的基本是一些低壓芯片。與普通IC芯片相比,大功率器件有許多技能難題,如芯片的減薄工藝,背面工藝等。解決這些難題需要成熟的工藝技能,需要advanced的工藝設備,這些都是我國功率半導體產業發展過程中急需解決的問題。

                從80年代初到現在IGBT芯片體內結構設計有非穿通型(NPT)、穿通型(PT)和弱穿通型(LPT)等類型,在改變IGBT的開關性能和通態壓降等性能上做了大量工作。但是把上述設計在工藝上實現卻有相當大的難度。額外是薄片工藝和背面工藝。工藝上正面的絕緣鈍化,背面的減薄,國度內做的均不是較好。

                薄片工藝,特定耐壓指標的IGBT器件,芯片厚度也是特定的,需要減薄到200-100um,以至到80um,現在國度內可以將晶圓減薄到175um,再低就沒有能力了。比如在100~200um的量級,當硅片磨薄到如此地步后,后續的加工處理就比較困難了,額外是對于8寸以上的大硅片,較易破碎,難度較大。

                背面工藝,包括了背面離子注入,退火啟動,背面金屬化等工藝步驟,由于正面金屬的熔點的限制,這些背面工藝須在不過450°C的溫度下進行,退火這一步難度較大。背面注入以及退火,此工藝并不像想象的那么簡單。國外某些公司可代加工,但是他們一旦與客戶簽訂協議,就不會給China客戶代提供加工服務。

                在模塊封裝技能方面,國度內基本掌握了傳統的焊接式封裝技能,其中中低壓模塊封裝廠家較多,高電壓模塊封裝主要集中在南車與北車兩家公司。與國外公司相比,技能上的差距依然存在。國外公司基于傳統封裝相繼研發出多種advanced封裝技能,能夠大升高模塊的功率密度、散熱性能與長期穩定性,并初步實現了商業應用。

                高的端工藝開發人員比較缺乏,現有研發人員的設計水平有待升高。目前國度內沒有系統掌握IGBT制造工藝的人才。從國外advanced功率器件公司引進是捷徑。但單單引進一個人很難掌握IGBT制造的全流程,而要引進一個團隊難度太大。國外IGBT制造中許多技能是有保護。目前如果要從國外購買IGBT設計和制造技能,還牽涉到好多方面的東西。

                2.IGBT工藝生產設備

                國度內IGBT工藝設備購買、配套比較困難。每道制作工藝都有自用設備配套。其中有的國度內沒有,或技能水平達不到。如:德國的真空焊接機,能把芯片焊接空洞率control在低于1%,而國產設備空洞率高可達20%到50%。外國設備未必會賣給China,例如薄片加工設備。

                 又如:日本產的表面噴砂設備,日本當局不準出口。好的入口設備價格比較貴,便宜設備又不適用。例如:自動化測試設備是不可少的,但價貴。如用手工測試代替,就會增加人為因素,測試數據誤差大。IGBT生產過程對環境要求比較苛刻。要求高的標準的空氣凈化系統,世界至好的高純水處理系統。

                 要成功設計、制造IGBT須有集產品設計、芯片制造、封裝測試、穩定性試驗、系統應用等成套技能的研究、開發及產品制造于一體的自動化、專注化、規?;潭犬斚鹊拇蠊β蔍GBT產業化基地。Investment往往需高可達數十億元人民幣。

                 而為了推動國度內功率半導體的發展,針對我國當前功率半導體產業發展狀況以及2016-2020年電力電子產業發展,China寬禁帶功率半導體及應用Industry Alliance、China IGBT技能革新與Industry Alliance、China電器工業協會電力電子分會、北京電力電子學會共同發布《電力電子器件產業發展藍皮書》(以下簡稱《藍皮書》)。

                《藍皮書》指出,電力電子器件產業的焦點是電力電子芯片和封裝的生產,但也離不開半導體和電子材料、關鍵零部件、制造設備、檢測設備等產業的支撐,其發展既需要上游基礎的材料產業的支持,又需要下游裝置產業的拉動。

                上海工軍電子有限公司是一家專注于電力電子、電能變換及control領域產品的研發、生產、銷售和服務型企業;主要服務于military affairs、科研院所、高的端裝備制造、新能源等行業;以應用advanced的技能為基礎,堅持入口替代、行業營銷、為用戶提供各產品及整體解決方案。

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