华为功率模组技术如何实现从跟跑到领跑,专访郎丰群博士揭秘焊接工艺创新与量产突破

2025-09-29 07:26:33 6636次浏览

  

功率模组作为电子设备的"心脏",在电能转换过程中发挥着关键作用。八年前,我国在这一领域尚处于技术追赶阶段,如今已实现从"引进吸收"到"自主创新"的跨越式发展。华为数字能源模组焊接工艺专家郎丰群博士,正是推动这一技术变革的核心人物之一。

凭借在功率模组技术研发领域的深厚积累,郎丰群博士带领团队开创性地完成了数字能源功率模组从"0到1"的技术突破:建立了工业级模组封装焊接技术平台,为大规模量产奠定工艺基础;开发了车载MCU双面冷却IGBT模组焊接工艺,突破车规级高可靠性技术壁垒;构建了车载单面冷却碳化硅模组制造工艺平台,为第三代半导体规模化应用铺平道路。

在本次专访中,郎丰群博士分享了功率模组技术从"跟跑"到"领跑"的发展历程,以及如何平衡量产规模与产品可靠性的经验。

1. 焊接工艺:产品可靠性的基石

问:您是如何与华为结缘,并选择功率模组焊接工艺这一专业领域的?

郎丰群:二十年前在海外从事功率模组研发时,我深刻认识到焊接工艺的重要性。功率模组需要在高压、大电流、高频环境下稳定工作,而焊接质量直接影响其导电、导热和抗应力性能。

焊接工艺远比想象中复杂。以高压端子 焊接为例,需要同时承受振动应力、热应力和高温氧化的多重考验。从材料学角度看,焊料与母材形成的金属间化合物厚度必须精确控制在微米级。这些因素使焊接成为融合材料学、热力学和机械工程的系统性难题。

选择华为源于我在海外读博期间的见闻。华为持续的技术突破给我留下深刻印象,特别是其专注研发的企业文化与我个人的职业追求高度契合。当时正值国内新能源产业蓬勃发展期,功率模组作为核心部件需求激增,这促使我决定加入华为,为中国功率模组技术发展贡献力量。

2. 创新突破:从跟随到引领

问:华为数字能源模组的自主创新 之路是如何开启的?

郎丰群:2016年,随着光伏逆变器产品多样化发展,市场现有功率模组已无法满足需求。为此,华为数字能源成立模组研发部门,专注于芯片和模组核心技术攻关。经过数年发展,团队从最 初的几个人扩展到数百人规模,最终实现功率模组千万级量产。

当时行业普遍采用硅凝胶灌封工艺,但存在易吸潮、可靠性差等问题。我们另辟蹊径,采  用"塑封料+高强度结构"的创新方案,这种"钢筋混凝土"式的设计兼具防潮、耐高温、抗冲击等优势,显著提升了产品可靠性。

问:首款产品的研发过程中遇到 哪些挑战?

郎丰群:开发业界首款大功率塑封模组面临两大技术难题:低空洞率高可靠性焊接技术和大面积塑封技术。焊接层中的气泡会阻碍散热,导致芯片过热。为此,我们研发出专用高可靠性焊料,并优化焊接工艺,成功解决这一难题。

塑封工艺同样充满挑战。我们通过反复试验,精确调配材料配比,优化工艺参数,最终打造出既坚固又可靠的"防护装甲"。在量产准备阶段,我们还解决了端子焊接不良等问题,这些经历让我深刻认识到深入一线的重要性。

3. 技术攻坚:系统化解决方案

问:从技术跟随到行业领先,团队做了哪些关键突破?

郎丰群:随着功率提升,传统散热方式面临挑战。我们创新性地采用模组与散热器直接焊接方案,焊料导热性能较传统硅脂提升一个数量级。这项技术的核心在于实现大面积焊接的高可靠性和低空洞率。

我们通过多路径并行攻关:一方面与高校合作开发界面应力缓和技术,另一方面优化焊料配方。经过上百次实验,最终突破边缘空洞难题,使空洞率达到业界领先水平。这些技术突破为后续产品开发奠定了坚实基础。

4. 质量至上:细节决定成败

问:量产过程中有哪些印象深刻的质量管控经验?

郎丰群:一次良率波动事件让我记忆犹新。通过现场检查,我凭借经验发现焊片厚度异常,最终确认是混料问题。这次经历让我们建立了更严格的质量管控体系,证明真正的量产可靠性需要依靠系统化的防错机制。

问:您如何看待质量在技术研发中的重要性?

郎丰群:质量不是"重要"而是"唯一"。光伏设备往往安装在极端环境,维修成本高昂。我们的储能设备通过严格测试,即使单个箱体起火7小时,周边设备仍能正常运行。这印证了质量是每个细节的精准堆砌。

5. 未来展望:持续创新

问:数字能源功率模组焊接工艺将如何发展?

郎丰群:我们正从系统角度推进焊接技术创新:开发高导热焊接、烧结等新技术;引入AI技术优化焊接质量控制。同时,我们也持续投入新材料研发,以满足功率模组向高密度、高温方向发展的需求。

问:对年轻工程师的建议?

郎丰群:建议年轻工程师保持三方面特质:享受研发乐趣、注重细节把控、深入一线实践。同时要积极参与行业交流,拓展视野,这些都将助力解决实际工程问题。

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