随着近年来功率模块的越来越广的应用,个别应用场景对pin连接的可靠性提出了更高的要求。pin针超声焊被开发为一种新的连接方法,在相同金属间的连接中具有无与伦比的优势。由于超声波金属焊接不需要助焊剂和外部热源,因此焊接结构不会因热而变形,并且不会有残余应力。
传统软钎焊接有概率因锡膏助焊剂蒸发、回流炉温异常、设备气压波动等造成pin针焊接不良,同时,在使用过程中imc的生长,也可能会造成结合强度降低;pin针超声焊通过相同材料之间实现金属共价键紧密结合,逐渐被市场所青睐。
超声焊接(ultrasonic welding)原理,如下图所示,超声引线键合系统主要由超声波电源、换能器、调幅器及焊头等组成最终将超声波电源工频信号转变为20-60 khz 的高频超声机械振动。在超声焊接过程中,劈刀在pin针表面施加超声能量和压力,在共同作用下,pin针与dbc之间的氧化膜高频振动摩擦破碎、并露出洁净界面;洁净铜表面金属接触后超声能量与压力继续输出,焊接接触面积逐渐增大,进一步使金属表面间的原子形成共价键,最终形成可靠的连接。
超声焊接原理
超声pin针焊的优势
1、不需要加热,作业过程中产品无氧化风险
2、具有出色的物理性能,不会对产品产生热应力
3、焊接时表面直接结合,无需填充材料
4、焊接时无锡、助焊剂,对健康无损害
5、焊接过程质量能被实时监控(电流、电压、形变量等)
6、焊接时间短,uph高
7、能量消耗小,焊接精度高
超声pin针焊技术在功率模块封装的应用
通过使用信号端子超声焊接,来代替传统的锡膏钎焊工艺,提升pin针与dbc的连接性。工艺类似于功率端子超声焊,焊接前先进行精准识别,精度比传统锡膏焊高。同时,通过pin自动上料功能,便于实现封装自动化。
结合面推力稳定
按照aqg-324标准,加严至15g加速度,获取模块在随机激励条件下的振动频率,研究超声pin针焊方案模块被迫抵抗外部随机振动的能力与结构设计合理性
激励条件(宽带随机激励)
psd功率密度频普
总的来说,翠展微电子的hpd系列采用了超声pin针焊技术实现了高可靠性、快捷高效、清洁牢固的设计理念。
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pin针超声焊接在功率模块中的应用有哪些呢?
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