什么是IGBT?IGBT模块封装的痛点与难点

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来源: 艾邦半导体网

IGBT是新型功率半导体器件中的主流器件,已广泛应用于多个产业领域。IGBT模块中所涉及的焊接材料大多精密复杂且易损坏,制造商在IGBT模块焊接装配过程中正面临着重重挑战。

本期,我们将结合实际焊接应用场景,一起来探索必能信IGBT模块整体焊接解决方案是如何帮助制造商突破困局、应对IGBT模块封装焊接难题,并助力行业发展。

什么是IGBT?

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)是由 BJT(双极结型晶体三极管)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;而IGBT模块则是由IGBT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,具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。

IGBT是电力电子装置的“CPU”,是能源转换与传输的核心器件,采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。目前,IGBT不仅广泛应用于工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、军工航天、家用电器等传统产业领域,还广泛应用于轨道交通(如动车、地铁、轻轨)、新能源(如新能源汽车、风力发电)、智能电网等战略性新兴产业领域。

IGBT模块封装的痛点与难点

IGBT模块的封装工艺来主要分为焊接式封装及压接式封装。其中,高压IGBT模块一般以标准焊接式封装为主。然而,制造商在IGBT模块的焊接封装以及生产流程中,常常面临着复杂的挑战:

在将金属连接器焊接至IGBT模块的基板的过程中,由于基板材料通常又薄又脆(如陶瓷基板),很容易造成基板材料的破坏或损坏

IGBT 模块有很多焊接点,要求焊接位置精确、准确

焊接、材料处理、索引、高速生产监控等方面缺乏整体解决方案

必能信IGBT模块整体焊接解决方案

助力实现可靠、稳定以及可持续的生产    

作为焊接装配领域的领先企业,必能信以IGBT模块整体焊接解决方案破局,并推出自动化系统工作站。必能信以超声波金属焊接工艺作为技术核心,凭借其低热、洁净、高效等优点,帮助制造商优化焊接制造流程,同时尽量减小振动幅度,可有效避免破坏材料、保证产品质量并降低废品率。通过完整的自动化系统工作站,必能信创新地将焊接、材料处理、索引和监控等功能一体化,并取得可靠、稳定和可持续的焊接效果和生产结果。

其中,在IGBT模块封装中,针对铜引脚和Pin针两种金属部件的实际焊接应用场景, 必能信通过其IGBT模块超声波焊接机和IGBT工作站,帮助制造商在IGBT 模块封装过程中应对复杂挑战、点对点突破应用技术难题。

01IGBT模块超声波焊接机

在铜引脚的实际焊接应用场景中,当制造商在需要将铜引脚焊接至覆铜的陶瓷板上时,由于陶瓷基板较为脆薄,较高强度的焊接容易造成陶瓷基板的破裂。必能信IGBT模块超声波焊接机能在保证高强度焊接的同时避免陶瓷基板破裂,同时做到焊面完全结合、无空洞。

IGBT模块超声波焊接机

操作窗口尺寸550x480mm,保证最大操作空间

人机界面方便操作及数据查阅

高清扫描,使用维护简易

自动定位、焊接、检测

分阶振幅功能在实现焊接强度的同时保证陶瓷基板不破裂

02IGBT工作站

在Pin针的实际焊接应用场景中,当制造商需要将Pin针焊接到覆铜陶瓷板上时,由于Pin针材料体积较小,需要精确的索引以实现准确的焊接定位,另外,焊接能量的均匀分布对于打造牢固的焊接效果也至关重要。

然而,现有的锡焊工艺难以精确控制焊接深度 ,即使将现有的锡焊工艺优化到极限状态也还存在约5%的不良率,不良表现主要为针座焊盘局部虚焊;另外,传统的工艺制造流程并不具备自动化产线集成和数据传输能力。

必能信IGBT工作站采用特殊的超声波扭矩焊技术,将Pin针焊接到覆铜陶瓷板上,对陶瓷基板的损伤较小,其焊接深度精确且稳定,同时自动化集成度高,可有效提高产品质量良品率,帮助客户极大地降低成本。

审核编辑:汤梓红

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