华为功率模组如何实现技术逆袭,从跟随到引领的自主创新之路

2025-09-28 13:56:21 7264次浏览

  

功率模组作为电子设备的"动力引擎",在电能转换过程中扮演着关键角色。八年前,我国在这一领域还处于技术追赶阶段,如今已实现从"引进消化"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,正是这一技术飞跃的重要推动者之一。

凭借在功率模组领域深厚的研发积累,郎丰群博士带领团队完成了多项开创性工作: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,推动第三代半导体规模化应用。

在本次专访中,郎丰群博士分享了功率模组从技术跟随到行业领先的蜕变历程,以及如何平衡量产规模与产品可靠性的实践经验。

1. 焊接工艺:产品可靠性的基石 

问:您是如何与功率模组焊接工艺结缘的?

郎丰群:20年前我在海外从事功率模组研发时,就认识到焊接工艺的重要性。功率模组需要在高压、大电流环境下稳定工作,焊接质量直接影响其导电、导热和抗应力性能。

焊接工艺看似简单,实则极具挑战性。以高压 端子焊接为例,需要同时应对振动应力、热应力和高温氧化等多重考验。从材料学角度看,焊料与基材形成的金属间化合物厚度必须精确控制在微米级,稍有偏差就可能导致批量质量问题。

选择这个领域,既是基于我的材料学专业背景,也是出于个人兴趣。焊接工程师就像建筑工地的"泥瓦匠",虽然工作基础,却决定着整个建筑的稳固程度。

与华为的结缘始于博士求学时期。当时华为在国际学术界的技术突破给我留下深刻印象。后来通过与国际会议上认识的华为工程师交流,更坚定了我加入这家以技术见长的企业的决心。当时国内功率模组产业方兴未艾,新能源市场蓬勃发展,正是大展身手的好时机。

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元化发展,市场上现有的功率模组已无法满足需求。为此,华为决定组建模组研发团队,从芯片和模组等基础技术着手突破。

当时行业普遍采用硅凝胶灌封工艺,但这种方案在潮湿环境下可靠性欠佳。经过深入论证,我们另辟蹊径,采用"塑封料+高强度结构"的创新设计。这种类似"钢筋混凝土"的方案,在防潮、耐温、抗冲击等方面都表现出色。

问:首款产品的研发过程中遇到哪些挑战?

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,以及大面积塑封工艺开发。

焊接空洞就像散热通道上的"路障",会导致芯片过热失效。我们通过材料筛选和工艺优化,最终开发出专用的高可靠性焊料。塑封工艺则需要像打造精密铠甲一样,既要坚固耐用,又要适应各种环境应力。

在量产准备阶段,我们又发现端子焊接不良的新问题。通过与代工厂组  建联合攻关团队,经过两个月的不懈努力,终于找到问题根源并制定解决方案。这段经历让我深刻体会到:真正的技术突破往往来自一线实践。

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:随着功率密度提升,传统散热方式面临挑战。我们创新性地将模组直接焊接在散热器上,利用焊料优异的热导率提升散热效率。

这项技术的核心挑战在于确保大面积焊接的可靠性和低空洞率。我们采取多管齐下的策略:优化焊料配方、改进表面处理工艺、调整结构设计。经过上百次实验,最终将焊接空洞率控制在行业领先水平。

技术攻关就像修筑堡垒,需要稳扎稳打,同时准备多条技术路线。这些突破为后续产品开发奠定了坚实基础,相关技术已在多款量产模组中得到应用。

4. 质量至上:细节决定成败

问:量产过程中有哪些难忘的经历?

郎丰群:印象 最深的是量产前夕的良率波动问题。通过现场检查,我凭借经验判断可能存在焊片混料情况。经过测量验证,果然发现两种厚度焊片被混用。

这次经历再次证明:质量管控不能仅依靠系统检测,还需要工程师的丰富经验和细致观察。我们立即完善了物料管理流程,建立多重防错机制。

问:您如何看待质量在研发中的重要性?

郎丰群:质量不是口号,而是生命线。光伏设备可能安装在青藏高原或沙漠戈壁,维修成本极高。在这些极端环境下,质量不是"重要"而是"唯一"。

以储能设备为例,我们的产品能做到"起火不蔓延"——单个箱体燃烧7小时不影响周边设备运行。这种可靠性来自于对每个技术细节的极致追求。

5. 展望未来:持续创新之路

问:功率模组技术将如何发展?

郎丰群:我们将继续推进材料创新和工艺升级,开发高导热焊接、烧结等新技术。同时引入A I技术提升质量检测效率,为下一代功率模组开发做好准备。

问:对年轻工程师的建议?

郎丰群:建议年轻同事保持对技术的热爱,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。严谨的工作态度和持续学习的精神,是工程师成长的必经之路。

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