IGBT模块通常需要经过贴片、焊接、等离子清洗、X光检测、键合、灌胶固化、成型、测试、打标共9道工艺后才能投放到市场。
其中焊接工艺中焊接质量直接影响功率模块的可靠性及使用寿命。IGBT模块的功率导电端子需要承载数百安培的大电流,对电导率和热导率有较高的要求,而汽车中的IGBT还要承受一定的振动和冲击力,对机械强度要求高,故IGBT导电端子的焊接技术工艺要求十分高。
传统的锡焊工艺虽然工艺简单,操作简便,但存在易氧化,焊接强度低,可靠性差等缺点。
超声波焊接是一种很适合IGBT导电端子焊接的工艺,由于超声波焊接采用高频超声能量使金属原子在两种材料界面间相互扩散,最终形成一种高强度键合界,工艺简单快捷、接触电阻低、键合强度较高,更好的满足了IGBT导电端子对低电阻、高强度的要求。随着超声波焊接技术的不断发展,IGBT领域的应用不断加深。
在IGBT模块封装中,实际焊接应用场景主要针对铜引脚和Pin针两种金属部件的焊接。
由于IGBT模块焊接端子小、基板易碎,其对焊接要求更加精细,焊接需严格控制焊接力、振幅、变形量、能量等参数以保证焊接的一致性,精确控制力和位移,需要集成有较多的传感器用于检测和模式控制。此外,焊接设备上还需要运动控制,通过视觉定位、伺服控制等模块来完成同一块功率半导体上多个点位的焊接需求,因此对自动化设计能力也存在较高要求。
必能信是美国艾默生电气集团所属子公司,创立于1946年,有60多年历史。公司主要生产各类超声波清洗设备、超声波焊接设备、振动摩擦焊接设备、热板焊接设备、激光焊接设备、旋转焊接设备、超声波金属焊接设备和超声波细胞粉碎设备等。
必能信深耕焊接装配领域多年,致力于凭借卓越的IGBT模块整体焊接解决方案。针对铜引脚和Pin针两种金属部件的实际焊接应用场景, 必能信推出IGBT模块超声波焊接机和IGBT工作站。
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。
上海骄成超声波技术股份有限公司成立于2007年,坐落于上海“大零号湾”科技创新策源功能区,核心技术团队来自上海交通大学,是专业提供超声波设备及应用解决方案的高科技实体企业,2022年9月,骄成超声成功在上交所科创板上市。
骄成超声具备研发设计、生产制造、质量管理到技术维护的一体化服务能力,研发人员占比约40%,掌握包括超声波电源、换能器、声学工具、控制器、在线监控系统等在内的全套超声波设备核心部件及整机的设计、开发与应用能力。
骄成超声有IGBT/SIC端子超声焊机和Pin针超声焊机,可焊接IGBT、SiC功率模块端子和一体针、针座、鱼眼针在DBC板、模块。
深圳市锐博自动化设备有限公司成立于2012年,是一家从事半导体封装领域设备研发、生产、销售于一体的高新技术企业,公司产品涵盖点胶、贴片、键合、IGBT、自动化整合等半导体封装工序,在相关领域内均处于国内领先水平。
公司IGBT超声波焊接设备主要有:插针超声波焊接机 UT-400B、端子超声波焊接机 UT-400、IGBT超声焊接机-UT-400,应用于IGBT/SiC/IPM模块一体针/针座焊接、端子焊接及其他金属零件焊接。
微迅超声成立于2005年8月25日,是一家专业从事各种精密电子生产设备开发、制造的高新技术企业。公司汇集了一批高素质的专业人才,将超声波焊接技术应用于半导体元器件生产、汽车电池模组、IGBT模块。
微迅超声自主研发、设计、制造的系列全自动超声波粗铝丝压焊机、系列全自动粘片机、系列全自动超声波铝带压焊机、系列精密漆包线电点焊机、系列超声波热压金丝球焊机。微迅超声现已开发研制全自动的超声波焊接设备,WS8系列适用于IGBT模块、汽车电池组(电池模组可以分铝线和铝带),WS9610、WS9688适用于三极管行业。
上海央米智能科技有限公司是一家全国先进的超声应用系统解决方案制造商,公司设立专业的研发团队及质量管理团队,专注于研发超声技术应用开发向智能化超声设备转型,深耕于市场,逐步成为全球化高端创新型超声应用解决方案的领跑者。目前央米与国内与多个名校、研究所、高科企业、实验室有着深度技术合作与交流,产品应用于燃料电池MEA行业、汽车线束、新能源、半导体、微电子、生物医疗、光伏、化工、食品等行业。
http://www.shenfayuan.com/
深圳市深发源精密科技有限公司创立于 2010 年。企业以自有技术为核心,专注于工业应用超声波设备技术研究,致力于超声波金属焊接机、超声波线束焊接机、超声波端子焊接机、超声波铜管封口机、超声波塑焊机、超声波焊接机配件、端子刀片以及各类焊接机设备配件等产品的研发与生产。深发源的超声波焊接设备主要应用于:新能源锂电池、IGBT功率半导体、汽车线束(充电桩)、塑胶制品、无纺布、冰箱制冷行业。
针对IGBT行业,深发源推出的设备解决方案包括:超声波金属焊接机SFY-40K-U800、超声波PIN针焊接机SFY-SF-3512/2030、超声波端子焊接机SFY-SD-D4000/D6000等。
http://www.chinakepu.com/
广州市科普超声电子技术有限公司成立于2004年专注研发、生产、销售:新能源电池超声波金属焊接机、PACK电池超声波金属焊接机、铜铝巴超声波金属焊接机,汽车及充电桩线束端子超声波金属焊接机、IGBT超声波金属焊接机、引线超声波键合机等高精尖专用设备,是国家高新技术企业。
华普森科技有限公司成立于2010年底,主要产品为超声波金属焊接机、电阻焊接设备。2013年以来,公司重点放在20K大功率金属焊接机的研发及推广。先后开发更新换代了4代20K数字型超声波电源及发生器系统。华普森科技在2021年被评为国家高新技术企业。
公司主要产品和服务包括:超声波焊接机系列设备、电阻焊接机系列设备、自动化焊接系列设备。
图 车规级IGBT焊接样品,厚度0.5~1.5mm的紫铜端子焊接到IGBT 0.3mm覆铜上(下面为陶瓷板)
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原文始发于微信公众号(艾邦半导体网):IGBT模块封装:8家国内超声波焊接设备供应商介绍