IGBT模块的封装技术难度高，高可靠性设计和封装工艺控制是其技术难点。IGBT模块具有使用时间长的特点，汽车级模块的使用时间可达15年。因此在封装过程中，模块对产品的可靠性和质量稳定性要求非常高。高可靠性设计需要考虑材料匹配、高效散热、低寄生参数、高集成度。
封装工艺控制包括低空洞率焊接/烧结、高可靠互连、ESD防护、老化筛选等，生产中一个看似简单的环节往往需要长时间摸索才能熟练掌握，如铝线键合，表面看只需把电路用铝线连接起来，但键合点的选择、键合的力度、时间及键合机的参数设置、键合过程中应用的夹具设计、员工操作方式等等都会影响到产品的质量和成品率。
IGBT模块封装工艺流程
散热效率是模块封装的关键指标，会直接影响IGBT的最高工作结温，从而影响IGBT的功率密度。由于热膨胀系数不匹配、热机械应力等原因，模组中不同材料的结合点在功率循环中容易脱落，造成模块散热失效。
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主流方案
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先进方案
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芯片间连接方式
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铝线键合
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铝带键合、铜线键合
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模组散热结构
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单面直接水冷
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双面间接水冷、双面直接水冷
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DBC板/基板材料
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DBC：Al2O3
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DBC：AIN、Si3N4
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基板：Cu
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基板：AISiC
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芯片与DBC基板的连接方式
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SnAg焊接
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SnSb焊接、银烧结、铜烧结
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提高模组散热性能的方法包括改进芯片间连接方式、改进散热结构、改进DBC板/基板材料、改进焊接/烧结工艺等。比如英飞凌的IGBT5应用了先进XT键合技术，采用铜线代替铝线键合、银烧结工艺、高可靠性系统焊接，散热效率得到大幅提升，但同时也面临着成本增加的问题。
铝基碳化硅散热件
另外还有客户壁垒：认证周期长，先发企业优势明显
IGBT产品取得客户认可的时间较长。由于其稳定性、可靠性方面的高要求，客户的认证周期一般较长，态度偏向谨慎，在大批量采购前需要进行多轮测试。新进入者很难在短期内获得下游客户认可。
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消费类
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工业级
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汽车级
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工况
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不同行业有所不同
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高温&低温、震动
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工作结温
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-20-70°
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-25-150°C
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-40-150°
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湿度
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低
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根据工作环境确定
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0-100%
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失效率要求
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3%
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<1%
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使用时间
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1-3年
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3-10年
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10-15年
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认证标准
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JEDEC标准(器件)
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JEDEC标准(器件)
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AEC-Q101(器件)
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IEC60747-15(模组)
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IEC60747-15(模组)
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AQG 324(模组)
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设计要点
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防水
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防水、防腐、防潮、防霉变
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增强散热效率、抗震设计
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不同应用场景对IGBT模块的要求
以汽车级IGBT为例，认证全周期可达2-3年。IGBT厂商进入车载市场需要获得AEC-Q100等车规级认证，认证时长约12-18个月。通过后，厂商还需与车厂或Tier 1供应商进行车型导入测试验证，这一过程可能持续2-3年。在测试验证完成后，供应商通常会先以二供或者三供的身份供货，再逐步提高量。而在需求稳定的情况下，车厂出于供应链安全考虑，更倾向于与现有供应商保持合作，新IGBT供应商可能无法得到验证机会。
