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汽车电子IGBT模块的激光焊锡应用

发布时间:2020-08-07

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汽车电子IGBT模块的激光焊锡应用

接触汽车电子行业的都知道,IGBT单元就是控制电动汽车加速时的电流输出,以及制动能量回馈时的电流输入的核心部件。那什么是IGBT呢?IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管的简称,是由BJT (双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。本章话题只要讲解汽车电子IGBT模组的激光焊锡应用。


汽车电子IGBT激光焊锡


IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品;封装后的 IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上;IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点;当前市场上销售的多为此类模块化产品,一般所述的IGBT也指IGBT模块;随着节能环保等理念的推进,此类产品在市场上将越来越多见。

在IGBT模块进行外壳封装之前,先将IGBT芯片和二极管芯片通过焊片将其焊接在DBC基板上,其次,将焊好芯片的DBC进行芯片键合,然后再进行二次焊接。该工艺过程中,先将焊接好的子单元进行清洗,防止子单元被氧化,再将子单元、电极、焊片和焊环通过设备将其焊接在铝碳化硅的散热底板上。


IGBT模块激光焊接


二次焊接工艺对IGBT空洞率的影响因素分析

1. 焊料

目前,所采用的焊片和焊环材质含有Sn、Pb和Ag,不存在助焊剂,且在焊接之前确保焊料不被氧化。

2. 焊接温度

在焊接过程中,将被焊接的IGBT装载在一个托盘中,并通过电机拖动系统使其依次在加热区、冷却区、真空保压等之间运转。焊接过程中,可根据焊料的熔点温度来选取合适的焊接温度即可,焊接温度完全按照标准的工艺文件设置。


IGBT模块焊接设备


3. 降温速率

在冷却过程中,也需要特别注意降温的速率快慢。特别是在焊料结晶点附近的降温速率,降温过快时,便会导致焊料成型的不均匀;当降温速率过慢时,却会导致空洞率的增加,从而影响焊接质量。因此,在实际操作时,必须按照标准的工艺文件要求来设定速率,以防影响焊接的空洞率。

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