汽车电驱系统IGBT清洗影响解析及合明科技IGBT模块清洗剂介绍

我将为您全面解析汽车电驱系统中的IGBT，并深入探讨焊后残留物清洗不干净带来的具体影响。

第一部分：汽车电子电驱系统IGBT全解析

1. IGBT是什么？

IGBT，全称绝缘栅双极型晶体管，是一个由 MOSFET（输入级） 和 BJT（输出级） 复合而成的全控型电压驱动式功率半导体器件。它兼具了MOSFET的高输入阻抗、驱动功率小、开关速度快的特点，以及BJT的通态压降低、载流密度大、耐压高的优点。

简单来说，你可以把它理解为一个用小电压来控制大电流通断的、非常先进的“电子开关”。

2. IGBT在汽车电驱系统（逆变器）中的核心作用

在电动汽车中，动力电池输出的是直流电，而驱动电机工作需要的是三相交流电。电驱系统的核心——逆变器，就是完成这个直流变交流任务的心脏。而IGBT，就是这个心脏中最核心的“肌肉”。

工作流程如下：

1. 接收指令： 整车控制器根据驾驶员的油门指令，给出扭矩和转速需求。

2. 生成信号： 电机控制器通过微处理器生成六路PWM脉冲信号。

3. 执行开关： 这六路信号分别驱动逆变器桥臂上的六个IGBT（构成三相全桥电路）。

4. 电能转换： IGBT以极高的频率（通常为几千到上万赫兹）有序地开通和关断，将电池的直流电“裁剪”成幅度和频率都可调的三相正弦波交流电。

5. 驱动电机： 这三相交流电输入驱动电机，产生旋转磁场，带动电机转动，从而驱动车辆前进或后退。

简而言之：IGBT是电能转换与控制的执行者，直接决定了驱动电机的扭矩、转速和效率。

3. 汽车级IGBT的关键要求

汽车工作环境恶劣，对IGBT的要求远高于工业级和消费级：

• 高功率密度： 在有限的体积内承受更大的功率。

• 高可靠性： 必须承受剧烈的温度变化、振动、冲击，确保15年或数十万公里的使用寿命。

• 高耐压： 通常需要650V/750V/1200V等级别，以应对电池电压平台（400V/800V）。

• 高工作结温： 芯片结温通常要求达到175℃甚至更高，以应对过载和高温环境。

• 低损耗：

• 低导通损耗： 导通时自身电阻小，发热少。

• 低开关损耗： 开通和关断过程迅速，减少切换过程中的功率损耗。

• 强散热能力： 损耗产生的热量必须被高效地传导出去。

4. IGBT的封装与焊接工艺

为了满足上述要求，汽车IGBT通常采用模块化封装。芯片通过焊接工艺（主要是回流焊或真空回流焊）被固定在基板（如DBC）上。焊接材料通常为无铅焊锡膏。

焊锡膏中含有助焊剂，它在焊接过程中起到去除氧化层、防止二次氧化、提高焊接质量的关键作用。但焊接完成后，残留的助焊剂就成为需要被彻底清除的“污染物”。

第二部分：IGBT焊后残留物清洗不干净的影响

焊后清洗是IGBT模块制造中至关重要的一道工序。如果清洗不彻底，残留的助焊剂和其他污染物会带来一系列严重的可靠性问题。

1. 电气性能劣化

• 漏电流增加：

• 机理： 离子型残留物（如卤素离子）具有吸湿性，在潮湿环境下会电离，在相邻的焊点、引脚或线路之间形成微弱的导电通路。

• 影响： 导致IGBT模块的绝缘电阻下降，静态漏电流增大。轻则增加待机功耗，重则导致信号误判，甚至使器件无法正常关断。

• 表面绝缘电阻下降与电化学迁移：

• 机理： 在电场和湿气的共同作用下，离子残留物会成为“电解质”，导致金属（如银、铜）发生电化学迁移，在绝缘表面（如DBC的陶瓷或塑料外壳）生长出“枝晶”。

• 影响： 枝晶会桥接原本绝缘的电极，造成短路，引发模块瞬间失效。这是最致命的影响之一。

2. 长期可靠性风险

• 腐蚀：

• 机理： 活性较强的助焊剂残留物（尤其是含卤素的）会与芯片表面的金属层（如铝键合线）、铜基板等发生化学反应。

• 影响： 导致引线键合点、电极和线路的腐蚀、断裂，造成开路或接触电阻增大，使模块性能逐渐衰退直至完全失效。

• 热性能下降与过热失效：

• 机理：

• 影响： IGBT工作时的结温会异常升高。而IGBT的寿命与结温成指数反比关系（10℃法则）。结温每升高10-15℃，寿命约减半。长期过热会加速芯片老化、键合线脱落，最终导致热击穿。

1. 残留物覆盖在芯片、DBC基板表面，其导热性远低于金属和陶瓷，形成了热障，阻碍热量向散热器传递。

2. 残留物可能导致芯片与基板之间的虚焊，产生巨大的接触热阻。

3. 物理与化学影响

• 分层与界面失效：

• 机理： 残留物会影响后续工艺（如敷形涂覆、灌封胶）的附着力，导致胶水与基板/芯片之间结合不牢。

• 影响： 在温度循环中，由于不同材料的热膨胀系数不同，结合不牢的界面容易发生分层。分层会进一步恶化散热，并可能拉断内部的细线。

• 外观检查与维修困难：

• 机理： 白色或褐色的残留物会遮盖焊点，影响自动光学检测对焊接质量的判断，如虚焊、气孔等缺陷难以被发现。

• 影响： 增加质量控制的难度，可能导致有缺陷的模块流入下一环节或装车。

总结

对于汽车电驱系统而言，IGBT是其实现高效电能转换的“核心执行单元”。其可靠性直接决定了整车的动力性、能效和安全性。

焊后清洗不干净，看似一个微小的工艺瑕疵，实则是埋下的一颗“定时炸弹”。 残留的助焊剂会从电气绝缘、化学腐蚀和热管理三个维度同时发起攻击，显著降低IGBT模块的性能和寿命。在汽车严苛的振动、高低温循环和长期运行的工况下，这些问题会被急剧放大，最终可能导致：

1. 车辆行驶中突然失去动力（严重安全风险）。

2. 电驱系统过热损坏（高昂的维修成本）。

3. 整车召回（巨大的品牌和财务损失）。

因此，在汽车IGBT模块的制造过程中，采用合适的清洗工艺（如超声波清洗、喷淋清洗）、使用环保高效的清洗剂，并建立严格的清洁度检测标准，是确保其达到车规级可靠性的不可或缺的关键环节。

汽车IGBT模块清洗-合明科技锡膏助焊剂清洗剂介绍：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

合明科技运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用合明科技水基清洗剂产品。

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合明科技凭借精湛的产品技术水平受邀成为国际电子工业连接协会技术组主席单位，编写全球首部中文版《清洗指导》IPC标准（标准编号：IPC-CH-65B CN）(“Guidelines for Cleaning of Printed Boards and Assemblies”)，IPC标准是全球电子行业优先选用标准，是集成电路材料产业技术创新联盟会员成员。

主营产品包括：集成电路与先进封装清洗材料、电子焊接助焊剂、电子环保清洗设备、电子辅料等。

半导体技术应用节点：FlipChip ;2D/2.5D/3D堆叠集成;COB绑定前清洗；晶圆级封装；高密度SIP焊后清洗；功率电子清洗。