汽車電子IGBT模塊的激光焊錫應用

接觸汽車電子行業(yè)的都知道，IGBT單元就是控制電動汽車加速時的電流輸出，以及制動能量回饋時的電流輸入的主要部件。那什么是IGBT呢？IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣柵雙極型晶體管的簡稱，是由BJT (雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。本章話題只要講解汽車電子IGBT模組的激光焊錫應用。

IGBT模塊是由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片)與FWD(續(xù)流二極管芯片)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產(chǎn)品；封裝后的 IGBT模塊直接應用于變頻器、UPS不間斷電源等設(shè)備上；IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點；當前市場上銷售的多為此類模塊化產(chǎn)品，一般所述的IGBT也指IGBT模塊；隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進，此類產(chǎn)品在市場上將越來越多見。

在IGBT模塊進行外殼封裝之前，先將IGBT芯片和二極管芯片通過焊片將其焊接在DBC基板上，其次，將焊好芯片的DBC進行芯片鍵合，然后再進行二次焊接。該工藝過程中，先將焊接好的子單元進行清洗，防止子單元被氧化，再將子單元、電極、焊片和焊環(huán)通過設(shè)備將其焊接在鋁碳化硅的散熱底板上。

二次焊接工藝對IGBT空洞率的影響因素分析

1. 焊料

目前，所采用的焊片和焊環(huán)材質(zhì)含有Sn、Pb和Ag，不存在助焊劑，且在焊接之前確保焊料不被氧化。

2. 焊接溫度

在焊接過程中，將被焊接的IGBT裝載在一個托盤中，并通過電機拖動系統(tǒng)使其依次在加熱區(qū)、冷卻區(qū)、真空保壓等之間運轉(zhuǎn)。焊接過程中，可根據(jù)焊料的熔點溫度來選取合適的焊接溫度即可，焊接溫度完全按照標準的工藝文件設(shè)置。

3. 降溫速率

在冷卻過程中，也需要特別注意降溫的速率快慢。特別是在焊料結(jié)晶點附近的降溫速率，降溫過快時，便會導致焊料成型的不均勻;當降溫速率過慢時，卻會導致空洞率的增加，從而影響焊接質(zhì)量。因此，在實際操作時，必須按照標準的工藝文件要求來設(shè)定速率，以防影響焊接的空洞率。