华为功率模组逆袭之路揭秘,从技术跟跑到行业领先的焊接工艺突破与量产实践

2025-09-29 07:31:49 6211次浏览

  

功率模组作为电子设备的"动力核心",在电能转换过程中扮演着关键角色。八年前,我国在该领域还处于技术追赶阶段,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,正是这一技术跃迁的重要推动者。

凭借在功率模组技术领域的深厚积累,郎丰群博士带领团队实现了多项技术突破:建立工业级模组封装焊接技术平台,为大规模生产奠定工艺基础;开发车载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;构建车载单面冷却碳化硅模组制造工艺平台,推动第三代半导体规模化应用,保障千万级模组量产。

在本次访谈中,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极致可靠性的实践经验。

1. 焊接工艺:功率模组的"基石工程"

问:您是如何与功率模组焊接工艺结缘的?

郎丰群:20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,其导电、导热及抗应力性能都取决于焊接质量。

焊接工艺的复杂性远超想象。高压端子焊接要同时应对振动应力、热应力和高温氧化等多重挑战。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控制在微米级。这些因素使焊接成为融合材料、热力、机械等多学科的系统工程。

基于材料学专业背景和焊接研究经验,我选择深耕这一领域。焊接工程师就像建筑中的"泥瓦匠",看似基础却关乎整体结构的稳固性。

与华为的结缘始于博士期间,华为持续的技术突破给我留下深刻印象。通过与国际会议上结识的华为工程师交流,我更认同其专注研发的企业文化。当时国内功率模组产业刚起步,新能源市场快速扩张,正是投身这一领域的良机。

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。为支撑产品长期发展,华为决定建立模组研发团队,从最初的几人发展到数百人规模,最终实现千万级模组量产。

当时行业普遍采用硅凝胶灌封模组,但在高湿环境下易吸潮失效。经过深入论证,我们创新性地采用"塑封料+高强度结构"方案,这种"钢筋水泥"式的设计兼具抗潮、耐温、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面临哪些挑战?

郎丰群:作为业界首款大功率塑封模组,我们面临两大技术难题:低空洞率高可靠性焊接技术和大面积塑封技术开发。

低空洞焊接就像为芯片铺设"散热通道",我们通过材料筛选和工艺优化,最终开发出专用焊料和真空回流焊接工艺。塑封技术则需平衡材料硬度与韧性,经过反复试验,我们找到了最 佳配方和工艺参数。

在量产验证阶段,又发现端子焊接不良问题。通过与代工厂组建联合团队,经过两个月攻关,最终解决了工艺参数与定位精度的匹配问题。这段经历让我深刻体会到,技术突破往往源自一线实践和团队协作。

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,传统硅脂散热方式面临瓶颈。我们创新性地将模组直接焊接在散热器上,利用焊料的高导热特性提升散热效率。

这项技术的核心挑战在于确保大面积焊接的高可靠性和低空洞率。我们采用多路径并行策略:与高校合作开发界面应力缓和技术,反复优化焊料配方,最终形成完整的解决方案。

针对低空洞率要求,团队通过系统分析"人机料法环"各要素,优化工艺参数和设备性能。在攻关最艰难阶段,我们坚持"感觉到没路的时候,就是有路"的信念,最终将空洞率降至业界领先水平。

4. 质量理念:细节决定成败

问:量产过程中有哪些印象深刻的质量故事?

郎丰群:一次良率波动事件让我记忆犹新。通过产线实地检查,我凭借经验发现焊片厚度异常。经测量确认存在混料问题,我们立即停线整改,完善了物料管理流程。

这提醒我们,可靠量产不能仅依赖人员经验,必须建立"防呆设计+流程管控"的质量体系。在极端应用场景下,质量不是选项而是必需 ,需要落实到每个细节。

5. 未来展望:技术创新永无止境

问:功率模组焊接工艺未来将如何发展?

郎丰群:我们将持续探索新材料、新工艺,如高导热焊接、烧结和扩散焊接技术。同时引入AI技术优化质量控制,提升检测效率和准确性。

问:对年轻工程师的建议?

郎丰群:建议从三方面着手:保持研发热情,享受创新乐趣;注重细节把控;深入一线实践。同时要开拓视野,通过学术交流吸收新知识,提升解决问题的能力。

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