IGBT模塊為什么要用激光錫焊

IGBT模塊是一種模塊化的半導(dǎo)體產(chǎn)品，廣泛的應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域，所以IGBT模塊的焊接需求非常大。而越來(lái)越多的廠商選擇使用激光錫焊的方式焊接IGBT模塊。松盛光電來(lái)給大家介紹激光錫焊的優(yōu)勢(shì)，IGBT模塊選擇用激光焊錫的原因。

IGBT 簡(jiǎn)介

IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是一種復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件。它具有高輸入阻抗、低導(dǎo)通壓降、高開(kāi)關(guān)速度等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制、電源、新能源汽車(chē)等眾多領(lǐng)域。由于 IGBT 在這些高性能電子設(shè)備中起著關(guān)鍵作用，所以其焊接質(zhì)量要求極高。

激光焊接 IGBT 的優(yōu)勢(shì)

高精度：激光焊接能夠提供高度聚焦的能量，光斑尺寸可以精確控制。在 IGBT 焊接中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微小焊接區(qū)域的精準(zhǔn)加熱，比如 IGBT 芯片與基板之間的連接，能夠精確地控制焊接熔深和熔寬，確保連接的可靠性和電氣性能。

低熱影響區(qū)：與傳統(tǒng)焊接方法相比，激光焊接對(duì)周?chē)牧系臒嵊绊戄^小。對(duì)于 IGBT 這種對(duì)溫度敏感的器件來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)尤為重要。因?yàn)檫^(guò)多的熱量可能會(huì)損壞 IGBT 內(nèi)部的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，影響其電學(xué)性能。激光焊接可以將熱量集中在焊接區(qū)域，減少對(duì)芯片和其他封裝材料的熱損傷。

高速度：激光焊接速度快，可以在短時(shí)間內(nèi)完成焊接過(guò)程。這對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn) IGBT 模塊來(lái)說(shuō)，可以提高生產(chǎn)效率。例如，在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中，快速的激光焊接能夠滿(mǎn)足高效生產(chǎn)的需求。

激光焊接 IGBT 的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

能量控制：

需要精確控制激光能量，因?yàn)?IGBT 芯片和基板材料的熱物理性質(zhì)不同。如果能量過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致芯片過(guò)熱損壞;能量過(guò)低，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)良好的材料熔合。例如，在焊接 IGBT 芯片與陶瓷基板時(shí)，要根據(jù)陶瓷的熔點(diǎn)和芯片的耐熱極限來(lái)調(diào)整激光功率。

對(duì)于脈沖激光焊接，脈沖寬度和頻率也需要優(yōu)化。合適的脈沖寬度可以保證在不損壞芯片的情況下，使材料充分熔化，而脈沖頻率則影響焊接的速度和質(zhì)量。

光斑控制：

光斑尺寸要與焊接區(qū)域相匹配。對(duì)于 IGBT 芯片的引腳焊接等小區(qū)域焊接，需要較小的光斑尺寸以提高能量密度。同時(shí)，光斑的形狀也可以根據(jù)焊接接頭的形狀進(jìn)行調(diào)整，如線(xiàn)性光斑可用于長(zhǎng)條形焊接接頭。

焦點(diǎn)位置的控制也很關(guān)鍵。由于 IGBT 的封裝結(jié)構(gòu)可能比較復(fù)雜，正確的焦點(diǎn)位置可以確保激光能量準(zhǔn)確地作用在焊接界面上。例如，在焊接 IGBT 模塊內(nèi)部的多層結(jié)構(gòu)時(shí)，需要將焦點(diǎn)調(diào)整到不同材料的交界處，以獲得最佳的熔合效果。

材料兼容性和表面處理：

IGBT 涉及多種材料，如金屬(銅、鋁等)、陶瓷等。不同材料對(duì)激光的吸收和反射特性不同，需要考慮材料之間的兼容性。例如，在焊接金屬與陶瓷時(shí)，可能需要在陶瓷表面制備特殊的金屬化涂層，以提高激光焊接的可操作性。

材料表面的清潔和預(yù)處理非常重要。表面的油污、氧化層等雜質(zhì)會(huì)影響激光焊接效果。在焊接前，需要采用適當(dāng)?shù)那逑捶椒?如化學(xué)清洗、等離子清洗等)去除雜質(zhì)，以確保材料表面的潔凈，提高激光能量的吸收效率。