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pin針超聲焊接在功率模塊中的應用有哪些呢?

翠展微電子 ? 來源:翠展微電子 ? 2024-01-15 16:43 ? 次閱讀

隨著近年來功率模塊的越來越廣的應用,個別應用場景對pin連接的可靠性提出了更高的要求。Pin針超聲焊被開發(fā)為一種新的連接方法,在相同金屬間的連接中具有無與倫比的優(yōu)勢。由于超聲波金屬焊接不需要助焊劑和外部熱源,因此焊接結構不會因熱而變形,并且不會有殘余應力。

傳統(tǒng)軟釬焊接有概率因錫膏助焊劑蒸發(fā)、回流爐溫異常、設備氣壓波動等造成Pin針焊接不良,同時,在使用過程中IMC的生長,也可能會造成結合強度降低;Pin針超聲焊通過相同材料之間實現(xiàn)金屬共價鍵緊密結合,逐漸被市場所青睞。

超聲焊接(Ultrasonic Welding)原理,如下圖所示,超聲引線鍵合系統(tǒng)主要由超聲波電源、換能器、調幅器及焊頭等組成最終將超聲波電源工頻信號轉變?yōu)?0-60 KHz 的高頻超聲機械振動。在超聲焊接過程中,劈刀在Pin針表面施加超聲能量和壓力,在共同作用下,Pin針與DBC之間的氧化膜高頻振動摩擦破碎、并露出潔凈界面;潔凈銅表面金屬接觸后超聲能量與壓力繼續(xù)輸出,焊接接觸面積逐漸增大,進一步使金屬表面間的原子形成共價鍵,最終形成可靠的連接。

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超聲焊接原理

超聲Pin針焊的優(yōu)勢

1、不需要加熱,作業(yè)過程中產品無氧化風險

2、具有出色的物理性能,不會對產品產生熱應力

3、焊接時表面直接結合,無需填充材料

4、焊接時無錫、助焊劑,對健康無損害

5、焊接過程質量能被實時監(jiān)控(電流、電壓、形變量等)

6、焊接時間短,UPH高

7、能量消耗小,焊接精度高

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超聲Pin針焊技術在功率模塊封裝的應用

通過使用信號端子超聲焊接,來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錫膏釬焊工藝,提升Pin針與DBC的連接性。工藝類似于功率端子超聲焊,焊接前先進行精準識別,精度比傳統(tǒng)錫膏焊高。同時,通過pin自動上料功能,便于實現(xiàn)封裝自動化。

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結合面推力穩(wěn)定

按照AQG-324標準,加嚴至15G加速度,獲取模塊在隨機激勵條件下的振動頻率,研究超聲Pin針焊方案模塊被迫抵抗外部隨機振動的能力與結構設計合理性

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激勵條件(寬帶隨機激勵)

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PSD功率密度頻普

總的來說,翠展微電子的HPD系列采用了超聲Pin針焊技術實現(xiàn)了高可靠性、快捷高效、清潔牢固的設計理念。







審核編輯:劉清

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原文標題:pin針超聲焊接在功率模塊中的應用

文章出處:【微信號:翠展微電子,微信公眾號:翠展微電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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