袭的组是怎么逆华为功率模

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本文转自华为心声社区：

功率模组是功率设备的“心脏” ，承当电能转化的模组重要效果。大约八年前，逆袭我国功率模组工业尚处于技能追逐阶段，功率现在这一范畴已完成从“引进吸收”到“自立自强”的模组蜕变，而华为数字动力模组焊接工艺专家郎丰群，逆袭也是功率这场技能进步的中心推动者和重要奉献者之一。

带着深耕功率模组技能开发的模组深沉沉淀，他破冰敞开了数字动力功率模组从“从0到1”的逆袭技能攻坚之路：构建工业级模组封装焊接技能渠道，为海量发货奠定工艺根底；构建车载MCU（电机操控单元）双面冷却IGBT（绝缘栅极双极型晶体管）模组焊接工艺渠道，功率打破车规级高牢靠性门槛；构建车载单面冷却碳化硅模组制作工艺渠道，模组为第三代半导体规划化使用铺路，逆袭为千万级模组的功率量产保驾护航。

怎样一同满意规划化量产与极致牢靠性的模组两层要求？怎样将“执着专心、精雕细镂”的逆袭工匠精力使用到作业中，为华为自研模组完成抢先做出奉献？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”背面的隐秘。

1.焊接工程师是产品大厦的“泥瓦匠”。

问：最初，您是在什么样的要害下挑选了华为，挑选了功率模组焊接工艺这个范畴？

郎丰群：大约20年前，我在海外从事功率模组的开发作业，深化体会到焊接是功率模组最要害的中心工艺之一。功率模组作为数字动力转化的中心载体，需在高压、大电流、高频场景下安稳运转，而焊接工艺直接决议其导电、导热及抗应力才干。

而焊接的复杂性远超乎幻想。高压端子焊接处需一同抵挡振荡应力、温度改变的热应力以及高温氧化的耦合效果，任一环节失效都或许引发模组级毛病。而从资料冶金视点看，焊料与母材构成的金属间化合物厚度有必要精准操控在十几微米以下，以下降应力。焊片和被焊接体厚度差错超越10微米就有或许导致批量虚焊……这些要素使得焊接成为交融资料、热力、机械工程的体系级难题。

焊接很重要，也有许多课题和应战。我依据自己的资料专业知识和从前的焊接研讨根底挑选了这一行，也喜爱这一行。在我看来，焊接工程师就像产品大厦的“泥瓦匠”，看似根底，却决议着整座大厦的安定性。

和华为的结缘要追溯到我在海外读博士期间，其时我常常听闻华为取得技能打破的音讯。华为专心于技能开发，不断取得技能进步，让我深受牵动。我在参与世界学术会议期间，还结识了在华为作业的朋友，为他们的专业素质所信服。经过进一步沟通，我逼真感受到这家企业对技能研制的专心，这与我做研制的初心高度符合。并且华为的技能布局一向瞄准职业前沿，也更坚决了我参与华为的决计。

那时，国内功率模组工业尚处起步阶段，但新动力工业正迎来迸发期，功率模组作为光伏逆变器、电驱、储能等范畴的中心部件，商场需求激增，是个可贵的时机。所以，当收到约请时，我当即决议参与华为，期望为我国功率模组从“跟跑”到“领跑”尽一份力。

2.要做就做更先进、更牢靠、更高质量的规划。

问：动力模组的“自立之战”是怎样打响的？

郎丰群。 ：2016年，跟着光伏逆变器品种多样化开展和功能逐渐进步，业界可获取的功率模组已无法彻底适配光伏逆变器的各类衍出产品。为了满意业界需求及电源产品未来的强健开展，华为数字动力（其时的网络动力产品线）决议树立模组研制部分，扎根芯片和模组的根技能。经过几年的艰苦尽力，咱们从从前的几个人、几条枪，开展为数百人的部分，并成功完成了功率模组的千万级发货。

其时，业界遍及选用硅凝胶灌封模组这种工艺相对简略的结构，但在高湿环境下，模组简单吸潮，影响设备牢靠性，构成产品短路损坏，特别会给长时间暴露在高海拔、高温、高湿等极点场景的光伏设备带来失效的危险。

经过深化研讨评论，团队决议走差异化道路，抛弃惯例计划，选用“塑封料+高强度结构”。这种“水泥包钢筋”的计划，既抗潮、耐湿、耐高温，还有抗机械冲击、牢靠性高、散热性好等特色。咱们的方针很清晰，要做就做更先进、更牢靠、更高质量的规划，经过技能抢先，构建产品中心竞争力。

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图源：《华为人》。

问：新产品研制之路必定困难重重，初代产品是怎样诞生的？

郎丰群：其时，光伏逆变器大功率塑封模组是业界首例，没有参阅，中心应战有两个方面：一是低空泛率高牢靠性模组内部焊接技能开发，包含耐屡次回流的高牢靠性芯片焊接技能开发；二是大面积塑封技能的开发。

低空泛高牢靠焊接，就像给芯片“铺路”，既要焊得牢，又要传热快。功率芯片一作业，瞬间变身“小火炉”，热量蹭蹭往上涨，全赖焊接层快速散热。但假如焊接层里藏了气泡空泛，就像路上忽然多了几个障碍物，热量堵在半路，芯片迟早被“烤糊”！为了消除这些路障，咱们深化研讨焊接资料，重复试验，终究挑选出真空回流焊接专用的高牢靠焊料，既能焊得健壮，又不会因二次高温“翻车” 。一同，咱们还破解了空泛构成的“首恶”，优化焊接工艺，成功霸占这一技能难题，让散热在芯片上最大或许四通八达！

大功率模组的塑封，就像给精细电子部件穿上一件“盔甲” ，需求用特别资料像浇筑水泥相同把模组严实包裹起来，既要防潮防尘，又要抗摔抗震，让器材在恶劣环境中也能稳如泰山。但这件“盔甲”欠好打造，塑封料太硬会像脆饼干相同开裂，太软又扛不住高温；封装时稍有不小心，内部就像千层酥相同分层脱落；更扎手的是，陶瓷基板这个“骨架”还或许被塑封应力“勒”出裂纹。

咱们像分配秘方药剂相同重复试验塑封资料，又像“微雕”般精雕细镂优化工艺参数和模组结构，总算让这个“防护罩”既巩固又服帖。

初代模组研制进程中，难题接二连三，还有一次是在EMS厂的技能攻关。其时，咱们正在会集处理芯片焊接空泛问题，但到达产线后，就发现另一个扎手问题，产线工人频频对塑封模组的端子进行返工焊接。

这引起了我的警惕，咱们调研后发现端子在焊接时因定位偏移导致悬空，构成焊接不良。真是“摁下葫芦浮起瓢” ，其时芯片焊接空泛问题还没彻底处理，端子焊接不良的难题又冒了出来。面临两层应战，咱们不得不双线作战，一同推动两项技能攻关。

为了赶快打破，咱们与EMS工厂组成联合攻关团队，废寝忘食地剖析、试验、优化。经过近两个月的奋战，总算确定了问题的本源：焊接工艺参数和定位精度的匹配欠佳，并成功找到了处理计划。

这段阅历让我深化认识到，真实的技能打破往往来自一线。专家只需深化现场，详尽调查，才干精准发现问题；而敞开协作，与合作伙伴并肩作战，才干更高效地霸占难关。

经过一年半的协同攻关，咱们成功开宣布业界首款大功率塑封模组，并经过继续完善，构建起工业塑封模组的渠道才干。依据此渠道，咱们衍生开宣布了几十种工业模组，并成功完成量产。

3.技能攻关就像“结硬寨” ，要稳扎稳打，多路径并行。

问：从跟跑到领跑，咱们做了哪些尽力？

郎丰群。：光伏逆变器的模组相当于“心脏” ，质量有必要做好，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气越来越高，模组会产生更多的热量。传统的模组散热办法是经过模组和散热器之间的导热硅脂而完成散热。可是，跟着产品使用寿数添加，导热硅脂的热功能劣化，从而构成散热变差，模组会因过热而失效。因而，模组的散热功能尤为要害。

咱们重复剖析了产品痛点，提出了新的处理计划：将大功率塑封模组焊接在散热器上。由于焊料的热导率比导热硅脂至少高一个数量级，差异就像冬季光脚踩铁板比穿鞋站上去更“透心凉” ，热量传导快得多！并且，模组和散热器经过焊接合为一体，寿数也大幅延伸。

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这个处理计划的中心技能是模组和散热器的大面积焊接，中心应战首要有两个，一是大面积焊接的高牢靠性，二是大面积焊接的低空泛率。咱们的方针是经过资料、工艺、结构的协同优化，下降焊接的空泛率，一同扛住长时间循环热应力，让光伏模组能天长日久在户外安全运转。

首要，咱们要处理模组坚持长时间执役面临的高牢靠性难题。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接会产生很大的应力，焊接层若扛不住应力便会开裂，将导致模组以及逆变器失效。

其时，咱们面临这一技能难题，业界尚无老练经历可循，为保证项目成功，咱们挑选了一些备选焊料并规划了多重技能防地，从资料、外表处理和结构调整等方面下手。可是初期试验成果仍不抱负，焊接空泛率居高不下，项目推动面临严峻应战。

为了处理牢靠性技能课题，咱们也预备了界面应力平缓结构计划。咱们了解到国内一所大学的某种外表处理办法或许能够一试，便敏捷奔赴与该大学打开技能合作，并终究成功构建了界面应力平缓技能。咱们又重复调整焊料成分，经过屡次配方迭代，总算找到一款能满意牢靠性需求的合金。

首战告捷后，咱们在试制产线进行了继续资料优化和工艺试验，终究构成了一套完好的处理计划，并请求多项中心专利。技能攻关就像“结硬寨，打呆仗”，需求稳扎稳打，踏踏实实推动，多路径并行。

第二个难点，是要开发模组基板与散热器的“低空泛率大面积焊接”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。焊点一旦有空泛，就会被击穿，热量散不出去，芯片就会“发烧”停工，乃至击穿芯片构成短路。因而，焊接对空泛率要求极高，模组和散热器焊接中心区域的空泛率即使不到3%，散热功能也会大幅下降。

构成焊接空泛的要素许多，这是一个体系工程。我带领团队“两班倒” ，进行技能攻关，经过“人、机、料、法、环”的剖析办法，优化焊料成分、调整真空回流进程的各个工艺参数、改进治具、优化设备功能、树立适宜的产品“热场操控”……。

重复试验后，超声检测仍显现样品存在焊接大空泛，团队屡次受挫。最终，不少人对能否处理这个难题也产生了置疑。作为专家，就应该在要害的时分给团队的兄弟们决心。我告知咱们：“感觉到没路的时分，便是有路，那些还未走过的路或许便是成功的路。”。

咱们接连攻关了两个月，做了上百次试验，又在从前的试验根底上，提出了新的热场处理计划，困难地处理了边际空泛问题——空泛率明显下降，到达业界抢先水平。这一打破让咱们无比振作和激动，几个月的接连奋战总算有了成果！这些打破为后续的开发和继续构建竞争力打下了坚实的根底。现在，这个根技能现已被老练使用于多款模组量产中，并在多条产线安稳出产。

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在产线上作业图源：《华为人》。

4.质量不是“重要” ，而是“仅有”。

问：在功率模组从“抢先”到“量产”的进程中，有没有产生让您形象深化的故事？

郎丰群。：我形象很深的是一次是，难题霸占后，良率有动摇，其时离量产只差“临门一脚”，良率不安稳的原因却怎样也找不到，咱们把各种方向都查遍了，仍一无所得。

为了找到问题根因，我到产线做试验。试验进程中，虽然戴着塑胶手套，我仍然隐约感觉到焊片厚度不对：“两种不同厚度的焊片或许混料了！”这听起来挺难以想象，其时周围的人也是将信将疑，这几十微米怎样能靠触感察觉出来呢？

我把那两个不同厚度的焊片拿出来后，找了两组人别离用不同的办法丈量。成果让所有人大吃一惊：“真的混了！”他们很猎奇我是怎样发现的，我恶作剧说：“在这行干了这么多年，就像老中医号脉，一搭就知道症结在哪。”其实归根到底，诀窍就两个词：深化一线、双手沾泥。产线的问题和答案都藏在细节里，要从实践和剖析中探求问题、处理问题。

咱们当即停线排查，发现首要仍是人为失误构成的混料，焊片来料未做批次阻隔标识、库房未分区域寄存等。

咱们封存混料批次，用新料从头验证。当良率稳稳爬上量产水平常，咱们都很高兴，也如释重负。往后若要根绝这类问题产生，有必要要做好物理防错、流程固化、人员赋能。细节决议胜败，几微米的差错虽能逃过体系，却逃不过老匠人的手感。但真实牢靠的量产，不能只靠“人肉防地”，有必要用“防呆规划+流程铁律”筑起防火墙。

问：2019年是很特别的一年，面临严峻的外部环境，团队怎样应对？

郎丰群。 ：跟着外部严峻环境进一步加重，一些先进出产要素变得不行取得，一些模组也需求咱们快速顶上。咱们从0到1建立的模组技能渠道、深耕多年的模组根技能，现在正好顶上了。并且，跟着不断开展，咱们在热、电和牢靠性等方面都完成了业界抢先，也算是“备胎转正”，曩昔的困难支付都是值得的。

之前，咱们模组处于开展阶段。发货量或许是几千个模组，现在功率模组垂直上量，发货量现已到达千万等级，不光商场体现优于友商，规划也到达了业界前列。有人说咱们靠的是命运，但我以为这得益于公司的登高望远和提早布局，这是兄弟们奋力拼搏的成果，把“后路”追逐成了“前路”。

问：您觉得作为技能专家，最重要的特质有哪些？

郎丰群。 ：专家要接地气，我习气到出产一线去处理各种问题。比方，在产线查看锡膏出产日期或者是查看操作流程规范性等，这些“杀猪”的经历，反而让我更懂怎样用“手术刀”精准霸占技能难点。

平常有空，我还喜爱看论文、参与学术会，但中心仍是扎根一线，究竟产线的问题不会写在文献里，只需泡在现场才干捉住细节、判别方向，给团队吃下“定心丸” 。

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图源：《华为人》。

问：您怎样了解质量在技能研制中的重量？

郎丰群。 ：“质量是生命线”这句话不是标语，是用很多经验堆出来的真理。光伏逆变器要装置在青藏高原几千米的山顶，也会装置在新疆的高温沙漠里，一旦出问题，消耗的修理本钱巨大。这些极点场景下，质量不是“重要”，而是“仅有” ，质量是每个细节的精准堆砌。

最直观的比照是储能设备的起火测验，设备一旦起火，结果会很严重，但咱们的设备能做到“起火不延伸”——即使单个设备箱体烧7小时，周边设备仍能正常运转。

质量是技能的“易碎品”，一次失误就能销毁十年口碑。赢在技能，或许输在细节。所以咱们在做产品规划时，就要考虑到量产时或许会遇到的各种问题，提早做好预备，做好出产工艺的端到端关照。细节决议胜败，咱们要深挖每个工序的技能细节。

5.展望未来：立异带来新期望。

问：您是怎样看待数字动力在功率模组焊接工艺方面的演进？

郎丰群。 ：咱们一向测验从体系的视点进行焊接技能的拓宽。在资料兼容性方面，功率模组正在向高密度和高温方向演进，可是封装技能还没有跟上这个演进需求。咱们与公司的相关部分一同在新资料、新工艺方面继续投入，提早开发如高导热和高牢靠性焊接技能，烧结技能，分散焊接技能等新技能。此外，在AI使用方面，为了更好操控焊接空泛，咱们测验引进AI自动识别技能，以此来进步功率和避免漏检等。

问：关于年青的工程师，您有什么主张？

郎丰群。：年青的搭档都很优异，也能喫苦，无论是耐性仍是作业才干都不亚于当年的咱们。年代真的在跑，但有些东西没变，比方对细节的较真，对质量的敬畏，对研制的坚持。不论哪代工程师，只需进入作业，就得将谨慎刻进骨子里。

我最想共享几点心得，这几个方面应该是相得益彰的联系：一是把研制作业当成一种趣味，乐在其中；二是，细节决议胜败；三是深化一线，攻坚克难。有时机能够积极参与展会、学术会议和研讨会等，不只能够开辟视界，吸收世界能量，还有助于处理产品开发或出产进程中遇到的难题。

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