IGBT是 Insulated Gate Bipolar Transistor 的縮寫，即絕緣柵雙極晶體管，由雙極結型晶體管（BJT）和金屬氧化物場效應晶體管（MOSFET）組成的復合全控型電壓驅動式電子電力器件，是一種電壓控制開關型功率半導體器件，也是電能轉換的核心器件。IGBT 可分為單管、模塊和智能功率模塊（IPM）三類產品。

圖 IGBT，攝于森未科技展臺

IGBT 自 20 世紀 80 年代末開始工業化應用以來發展迅速，作為一種新型電力電子器件，是國際上公認的電力電子技術第三次革命最具代表性的產品，是工業控制及自動化領域的核心元器件，其作用類似于人類的心臟，能夠根據工業裝置中的信號指令來調節電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實現精準調控的目的。因此，IGBT 被稱為電力電子行業里的“CPU”，廣泛應用于電機節能、軌道交通、智能電網、航空航天、家用電器、汽車電子、新能源發電、新能源汽車等領域。隨著新能源汽車的發展以及變頻白色家電的普及，IGBT 的市場熱度持續升溫。根據Yole數據，全球IGBT市場有望于2026年達84億美元，其中工業應用與家電占比最大，合計51.19%，電動汽車與充電樁增速最快，2020-2026年CAGR超20%。

IGBT 核心技術為 IGBT 芯片、快恢復二極管芯片的設計和生產以及 IGBT 模塊的設計、制造和測試。從 20 世紀 80 年代至今，IGBT 芯片經歷了 7 代升級，從平面穿通型（PT）到微溝槽（MPT），芯片面積、工藝線寬、通態飽和壓降、關斷時間、功率損耗等各項指標經歷了不斷的優化。

圖 IGBT主要生產工藝流程

IGBT 模塊制造是根據特定的電路設計，將兩個或以上的 IGBT 芯片和快恢復二極管芯片貼片到陶瓷襯板（DBC/AMB）上，并用金屬線鍵合連接，然后進行灌封，以滿足芯片、線路之間的絕緣、防潮、抗干擾等要求，最后將電路密封在絕緣外殼內，并與散熱底板絕緣。

圖 IGBT模塊剖面圖

對 IGBT 模塊封裝來說，散熱和可靠性是關鍵。典型的 IGBT 模塊內部包含數層不同功能的結構材料，包括IGBT芯片、快恢復二極管芯片、陶瓷襯板、鍵合絲、散熱基板、散熱器、硅膠、焊料、封裝管殼、功率引出端子等。陶瓷襯板材料有氮化硅（Si3N4）、氮化鋁（AlN）、氧化鋁（Al2O3）等，其中，Si3N4可靠性更高，AlN的熱傳性更好。從可靠性來看，活性金屬釬焊（AMB）工藝的襯板可靠性明顯高于雙面鍵合銅（DBC）。封裝工藝復雜，生產周期較長，通過精準的陶瓷襯板布局設計、模具設計、焊接和鍵合參數的優化，簡化生產流程，才能實現 IGBT 芯片與封裝工藝的完美結合、降低產品熱阻、提高產品的一致性和產品的使用壽命。

由于 IGBT 的技術門檻高、技術難度大、資金要求高，國內企業產業化起步較晚，IGBT 市場仍主要由歐美日企業占據，隨著IGBT 模塊的廣泛應用，市場需求量逐步增大，眾多國內企業開始發力 IGBT 領域，國內產業化水平有了一定提升，部分企業已經實現量產，但與國外企業相比，仍有一定差距。為加強IGBT產業鏈上下游企業交流聯動，艾邦智造將于6月29日在昆山舉辦《2023年IGBT產業高峰論壇》，本次研討的主題將圍繞IGBT的芯片研發、創新材料、工藝制造及應用等方面展開，誠摯邀請產業鏈上下游朋友一起交流，為行業發展助力。

主辦單位：艾邦智造

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更新至6月28日

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