华为功率模组是怎么逆袭的？
本文转自华为心声社区：
功率模组是开辟的“腹黑”，承担电能改革的弥留作用。简短八年前，我国功率模组产业尚处于手艺追逐阶段，如今这一领域已结束从“引进领受”到“自立自立”的改革，而华为数字动力模组焊合工艺民众郎丰群，亦然这场手艺跨越的中枢推动者和弥留孝顺者之一。
带着深耕功率模组手艺开发的深厚积淀，他破冰开启了数字动力功率模组从“从0到1”的手艺攻坚之路：构建工业级模组封装焊合手艺平台，为海量发货奠定工艺基础；构建车载MCU（电机甩手单位）双面冷却IGBT（绝缘栅极双极型晶体管）模组焊合工艺平台，冲破车规级高可靠性门槛；构建车载单面冷却碳化硅模组制造工艺平台，为第三代半导体领域化诓骗铺路，为千万级模组的量产添砖加瓦。
怎么同期本旨领域化量产与极致可靠性的双弥留求？怎么将“执着专注、镌脾琢肾”的工匠精神诓骗到责任中，为华为自研模组结束当先作念出孝顺？带着这些问题，咱们对谈郎丰群博士，解码功率模组从“跟跑”到“领跑”背后的神秘。
1.焊合工程师是居品大厦的“泥瓦匠”
问 ：当初，您是在什么样的机会下采用了华为，采用了功率模组焊合工艺这个领域？
郎丰群 ：简短20年前，我在外洋从事功率模组的开发责任，潜入体会到焊合是功率模组最要道的中枢工艺之一。功率模组行为数字动力调节的中枢载体，需在高压、大电流、高频场景下安谧运转，而焊合工艺径直决定其导电、导热及抗应力才能。
而焊合的复杂性远超乎想象。高压端子焊合处需同期叛逆振动应力、温度变化的热应力以及高温氧化的耦合作用，任一才能失效都可能激发模组级故障。而从材料冶金角度看，焊料与母材形成的金属间化合物厚度必须精确甩手在十几微米以下，以裁汰应力。焊片和被焊合体厚度偏差超过10微米就有可能导致批量虚焊……这些因素使得焊合成为交融材料、热力、机械工程的系统级难题。
焊合很弥留，也有许多课题和挑战。我笔据我方的材料专科学问和以前的焊合掂量基础采用了这一转，也可爱这一转。在我看来，焊合工程师就像居品大厦的“泥瓦匠”，看似基础，却决定着整座大厦的庄重性。
和华为的结缘要纪念到我在外洋读博士期间，那时我平庸听闻华为取得手艺冲破的音讯。华为专注于手艺开发，连接取得手艺跨越，让我深受颤动。我在参加国际学术会议期间，还结子了在华为责任的一又友，为他们的专科素质所服从。通过进一步疏浚，我融会感受到这家企业敌手艺研发的专注，这与我作念研发的初心高度契合。并且华为的手艺布局永恒对准行业前沿，也更鉴定了我加入华为的决心。
那时，国内功率模组产业尚处起步阶段，但新动力产业正迎来爆发期，功率模组行为光伏逆变器、电驱、储能等领域的中枢部件，商场需求激增，是个认真的机遇。是以，当收到邀请时，我当即决定加入华为，但愿为中国功率模组从“跟跑”到“领跑”尽一份力。
2.要作念就作念更先进、更可靠、更高质料的假想
问 ：动力模组的“自立之战”是怎么打响的？
郎丰群：2016年，跟着光伏逆变器种类种种化发展和性能慢慢擢升，业界可获取的功率模组已无法统统适配光伏逆变器的种种养殖居品。为高出意业界需求及电源居品改日的健壮发展，华为数字动力（那时的汇集动力居品线）决定确立模组研发部门，扎根芯片和模组的根手艺。经过几年的艰巨努力，咱们从也曾的几个东说念主、几条枪，发展为数百东说念主的部门，并见效结束了功率模组的千万级发货。
那时，业界广宽采用硅凝胶灌封模组这种工艺相对肤浅的结构，但在高湿环境下，模组容易吸潮，影响开辟可靠性，变成居品短路损坏，尤其会给耐久闪现在高海拔、高温、高湿等顶点场景的光伏开辟带来失效的风险。
经过深入研讨研究，团队决定走互异化道路，摈弃通例决议，采用“塑封料+高强度结构”。这种“水泥包钢筋”的决议，既抗潮、耐湿、耐高温，还有抗机械冲击、可靠性高、散热性好等特色。咱们的诡计很明确，要作念就作念更先进、更可靠、更高质料的假想，通过手艺当先，构建居品中枢竞争力。
图源：《华为东说念主》
问 ：新址品研发之路必定费劲重重，初代居品是怎么出生的？
郎丰群 ：那时，光伏逆变器大功率塑封模组是业界首例，莫得参考，中枢挑战有两个方面：一是低虚浮率高可靠性模组里面焊合手艺开发，包括耐屡次回流的高可靠性芯片焊合手艺开发；二是大面积塑封手艺的开发。
低虚浮高可靠焊合，就像给芯片“铺路”，既要焊得牢，又要传热快。功率芯片一责任，已而变身“小火炉”，热量蹭蹭往飞腾，全靠焊合层快速散热。但淌若焊合层里藏了气泡虚浮，就像路上蓦然多了几个抑止物，热量堵在中途，芯片晨夕被“烤糊”！为了排斥这些路障，咱们深入掂量焊合材料，反复老师，最终筛选出真空回流焊合专用的高可靠焊料，既能焊得安谧，又不会因二次高温“翻车”。同期，咱们还破解了虚浮形成的“元凶”，优化焊合工艺，见效攻克这一手艺难题，让散热在芯片上最大可能畅通无阻！
大功率模组的塑封，就像给精密电子部件穿上一件“铠甲”，需要用稀零材料像浇筑水泥不异把模组严密包裹起来，既要防潮防尘，又要抗摔抗震，让器件在恶劣环境中也能牢不可破。但这件“铠甲”不好打造，塑封料太硬会像脆饼干不异开裂，太软又扛不住高温；封装时稍有失慎，里面就像千层酥不异分层剥落；更难办的是，陶瓷基板这个“骨架”还可能被塑封应力“勒”出裂纹。
咱们像调配秘方药剂不异反复老师塑封材料，又像“微雕”般镌脾琢肾优化工艺参数和模组结构，终于让这个“选藏罩”既坚固又帖服。
初代模组研发过程中，难题相继而至，还有一次是在EMS厂的手艺攻关。那时，泓川证券-股票配资大平台_股票配资官方咱们正在集会处置芯片焊合虚浮问题，但到达产线后，就发现另一个难办问题，产线工东说念主频繁对塑封模组的端子进行返工焊合。
这引起了我的警悟，咱们调研后发现端子在焊合时因定位偏移导致悬空，变成焊合不良。真实“摁下葫芦浮起瓢”，那时芯片焊合虚浮问题还没透顶处置，端子焊合不良的难题又冒了出来。面对双重挑战，咱们不得不双线作战，同期鼓动两项手艺攻关。
为了尽快冲破，咱们与EMS工场组建纠合攻关团队，俾昼作夜地分析、老师、优化。经过近两个月的奋战，终于锁定了问题的根源：焊合工艺参数和定位精度的匹配欠佳，并见效找到了处置决议。
这段经历让我潜入意识到，的确的手艺冲破频频来自一线。民众唯独深入现场，密致不雅察，才能精确发现问题；而绽开合营，与合作伙伴并肩战争，才能更高效地攻克难关。
经过一年半的协同攻关，咱们见效开发出业界首款大功率塑封模组，并通过抓续完善，构建起工业塑封模组的平台才能。依据此平台，咱们养殖开发出了几十种工业模组，并见效结束量产。
3.手艺攻关就像“结硬寨”，要贯注严慎，多旅途并行
问 ：从跟跑到领跑，咱们作念了哪些努力？
郎丰群：光伏逆变器的模组十分于“腹黑”，质料必须作念好，并且既要供得上，也要供得安全。
由于工业级模组处理的电力量越来越高，模组会产生更多的热量。传统的模组散热方法是通过模组和散热器之间的导热硅脂而结束散热。可是，跟着居品使用寿命加多，导热硅脂的热性能劣化，进而变成散热变差，模组会因过热而失效。因此，模组的散热性能尤为要道。
咱们反复分析了居品痛点，提议了新的处置决议：将大功率塑封模组焊合在散热器上。因为焊料的热导率比导热硅脂至少高一个数目级，区别就像冬天赤脚踩铁板比穿鞋站上去更“透心凉”，热量传导快得多！并且，模组和散热器通过焊合合为一体，寿命也大幅延伸。
这个处置决议的中枢手艺是模组和散热器的大面积焊合，中枢挑战主要有两个，一是大面积焊合的高可靠性，二是大面积焊合的低虚浮率。咱们的诡计是通过材料、工艺、结构的协同优化，裁汰焊合的虚浮率，同期扛住耐久轮回热应力，让光伏模组能积土成山在户外安全运转。
起始，咱们要处置模组保抓耐久入伍濒临的高可靠性难题。因模组芯片和室外环境温差最大可达190摄氏度，模组和散热器的大面积焊合会产生很大的应力，焊合层若扛不住应力便会开裂，将导致模组以及逆变器失效。
那时，咱们面对这一手艺难题，业界尚无熟谙资格可循，为保险技俩见效，咱们筛选了一些备选焊料并假想了多重手艺防地，从材料、名义处理和结构调节等方面脱手。但是初期履行收尾仍不睬想，焊合虚浮率居高不下，技俩鼓动濒临严峻挑战。
为了处置可靠性手艺课题，咱们也准备了界面应力轻视结构决议。咱们了解到国内一所大学的某种名义处理措施也许不错一试，便连忙奔赴与该大学伸开手艺合作，并最终见效构建了界面应力轻视手艺。咱们又反复调节焊料因素，经过屡次配方迭代，终于找到一款能本旨可靠性需求的合金。
首战见效后，咱们在试制产线进行了抓续材料优化和工艺履行，最终形成了一套完竣的处置决议，并央求多项中枢专利。手艺攻关就像“结硬寨，打呆仗”，需要贯注严慎，鲁人持竿鼓动，多旅途并行。
第二个难点，是要开发模组基板与散热器的“低虚浮率大面积焊合”的工艺。光伏逆变器的模组功率密度很高，单个模组要扛住高达六七百安培的大电流，运转时芯片温度可达150摄氏度以上。焊点一朝有虚浮，就会被击穿，热量散不出去，芯片就会“发热”歇工，甚而击穿芯片变成短路。因此，焊合对虚浮率条目极高，模组和散热器焊合中枢区域的虚浮率即使不到3%，散热性能也会大幅下落。
变成焊合虚浮的因素好多，这是一个系统工程。我教导团队“两班倒”，进行手艺攻关，通过“东说念主、机、料、法、环”的分析措施，优化焊料因素、调节真空回流过程的各个工艺参数、阅兵治具、优化开辟性能、确立适合的居品“热场甩手”……
反复履行后，超声检测仍炫夸样品存在焊合大虚浮，团队屡屡受挫。终末，不少东说念主对能否处置这个难题也产生了怀疑。行为民众，就应该在要道的时分给团队的昆仲们信心。我告诉宇宙：“嗅觉到没路的时分，即是有路，那些还未走过的路可能即是见效的路。”
咱们连结攻关了两个月，作念了上百次履行，又在以前的履行基础上，提议了新的热场处置决议，艰巨地处置了角幻灭洞问题——虚浮率显耀裁汰，达到业界当先水平。这一冲破让咱们无比高亢和激动，几个月的连结奋战终于有了收尾！这些冲破为后续的开发和抓续构建竞争力打下了坚实的基础。如今，这个根手艺如故被熟谙诓骗于多款模组量产中，并在多条产线安谧坐蓐。
在产线上责任图源：《华为东说念主》
4.质料不是“弥留”，而是“独一”
问 ：在功率模组从“当先”到“量产”的过程中，有莫得发生让您印象潜入的故事？
郎丰群：我印象很深的是一次是，难题攻克后，良率有波动，那时离量产只差“临门一脚”，良率不安谧的原因却怎么也找不到，咱们把种种标的都查遍了，仍一无所获。
为了找到问题根因，我到产线作念履行。履行过程中，尽管戴着塑胶手套，我依然空洞嗅觉到焊片厚度不合：“两种不同厚度的焊片可能混料了！”这听起来挺不可念念议，那时周围的东说念主亦然半信半疑，这几十微米怎么能靠触嗅觉察出来呢？
我把那两个不同厚度的焊片拿出来后，找了两组东说念主分离用不同的措施测量。收尾让所有这个词东说念主大吃一惊：“真的混了！”他们很酷好我是怎么发现的，我开打趣说：“在这行干了这样多年，就像老中医号脉，一搭就知说念关键在哪。”其实归根结底，诀窍就两个词：深入一线、双手沾泥。产线的问题和谜底都藏在细节里，要从实施和分析中探究问题、处置问题
咱们当即停线排查，发现主要如故东说念主为任性变成的混料，焊片来料未作念批次险阻标志、仓库未分区域存放等。
咱们封存混料批次，用新料从头考据。当良率稳稳爬上量产水平时，宇宙都很雀跃，也轻装上阵。今后若要阻绝这类问题发生，必须要作念好物理防错、进程固化、东说念主员赋能。细节决定成败，几微米的差错虽能逃过系统，却逃不外老匠东说念主的手感。但的确可靠的量产，不行只靠“东说念主肉防地”，必须用“防呆假想+进程铁律”筑起防火墙。
问 ：2019年是很稀零的一年，面对严峻的外部环境，团队怎么应酬？
郎丰群：跟着外部严峻环境进一步加重，一些先进坐蓐要素变得不可赢得，一些模组也需要咱们快速顶上。咱们从0到1搭建的模组手艺平台、深耕多年的模组根手艺，如今正值顶上了。并且，跟着连接发展，咱们在热、电和可靠性等方面都结束了业界当先，也算是“备胎转正”，以前的艰巨付出都是值得的。
之前，咱们模组处于发展阶段。发货量可能是几千个模组，刻下功率模组垂直上量，发货量如故达到千万级别，不但商场进展优于友商，领域也达到了业界前哨。有东说念主说咱们靠的是命运，但我认为这收获于公司的日甚一日和提前布局，这是昆仲们奋发拼搏的收尾，把“后路”追逐成了“前路”。
问 ：您以为行为手艺民众，最弥留的特质有哪些？
郎丰群：民众要接地气，我民俗到坐蓐一线去处置种种问题。比如，在产线查抄锡膏坐蓐日历好像是查抄操作进程程序性等，这些“杀猪”的资格，反而让我更懂怎么用“手术刀”精确攻克手艺难点。
平时有空，我还可爱看论文、参加学术会，但中枢如故扎根一线，毕竟产线的问题不会写在文件里，唯独泡在现场才能收拢细节、判断标的，给团队吃下“省心丸”。
图源：《华为东说念主》
问 ：您怎么倡导质料在手艺研发中的重量？
郎丰群：“质料是人命线”这句话不是标语，是用多数训戒堆出来的真谛。光伏逆变器要安设在青藏高原几千米的山顶，也会安设在新疆的高温沙漠里，一朝出问题，消费的维修老本宏大。这些顶点场景下，质料不是“弥留”，而是“独一”，质料是每个细节的精确堆砌。
最直不雅的对比是储能开辟的生气测试，开辟一朝生气，后果会很严重，但咱们的开辟能作念到“生气不彭胀”——即便单个开辟箱体烧7小时，邻近开辟仍能普通运转。
质料是手艺的“易碎品”，一次任性就能摈弃十年口碑。赢在手艺，可能输在细节。是以咱们在作念居品假想时，就要接洽到量产时可能会遭受的种种问题，提前作念好准备，作念好坐蓐工艺的端到端护理。细节决定成败，咱们要深挖每个工序的手艺细节。
5.预测改日：更动带来新但愿
问 ：您是怎么看待数字动力在功率模组焊合工艺方面的演进？
郎丰群：咱们一直尝试从系统的角度进行焊合手艺的拓展。在材料兼容性方面，功率模组正在向高密度和高温标的演进，但是封装手艺还莫得跟上这个演进需求。咱们与公司的关系部门一皆在新材料、新工艺方面抓续干涉，提前开发如高导热和高可靠性焊合手艺，烧结手艺，扩散焊合手艺等新手艺。此外，在AI诓骗方面，为了更好甩手焊合虚浮，咱们尝试引入AI自动识别手艺，以此来提高效果和详确漏检等。
问 ：关于年青的工程师，您有什么建议？
郎丰群：年青的共事都很优秀，也能受苦，不管是韧性如故责任才能都不亚于当年的咱们。期间真的在跑，但有些东西没变，比如对细节的较真，对证料的敬畏，对研发的坚抓。不管哪代工程师，只消进入责任，就得将严谨刻进实质里。
我最想共享几点心得，这几个方面应该是相得益彰的关系：一是把研发责任当成一种乐趣，乐在其中；二是，细节决定成败；三是深入一线，攻坚克难。有机会不错积极参加展会、学术会议和研讨会等，不仅不错开拓视线，领受天地能量，还有助于处置居品开发或坐蓐过程中遭受的难题。
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