锐德邀您一起探讨关于双面水冷IGBT真空焊接工艺制程

真空焊接前言介绍

对电子产品而言,真空焊接的主要优势是为了去除焊点里面可挥发性的物质,并且相应的减少了产品焊点的空洞。这一目的也是为了提升产品质量的可靠性,以及更高的电流密度,例如电源模块在运用中由此产生的更大的功率损耗,一些模块已经达到每平方厘米200瓦以上的功率损耗水平。空洞对散热有很大的阻碍作用,因此在电力应用中不受欢迎。

空洞是由于气体的释放而产生的气泡,例如,焊剂残留物和产品在高温中的化学反应。在工艺开发过程中获得的经验表明,焊料在熔融状态下环境压力低于50mbar足以显著减少空洞的数量。

对于底部端子器件(BTC),MOSFET和LED器件在真空焊接过程中去除气泡是非常简单的.在一些客户产品当中,真空压力值在20mbar就可以完全将空洞去除,请看以下图片:

(1) Soldering with vacuum, Void: <1%

(2) Soldering without vacuum, Void: >20%

双面水冷IGBT

双面水冷IGBT是目前新能源汽车发展的需要,主要为了解决车载逆变器功率密度的问题。基本结构如下图所示,相比现有IGBT模块,DCB构成了第二条散热通道在模块顶部面,这是用于改善模块的散热效果.

Fig 1

Fig 2

作为双面水冷模块,其塑封材料不同温度下的机械一致性首先需要保证。22℃和150℃的模块表面平整度较好,同时防潮性能也比较优异。增加了模块顶部的散热通道后,散热效果剋提升70%,需要注意的是,热阻值随表面影响较大,要达到最佳的热阻.

双面水冷IGBT真空焊接

正如我们知道的,焊接难免会存在空洞缺陷由于助焊剂在加热过程中形成的气态水。双面水冷IGBT模块的焊接面积更是可达50mm*50mm, 这是一个大面积焊接工艺。

(5)Chip

焊接空洞会影响模块的散热性能,并且功率损耗。为了减少双面水冷IGBT模块在焊接过程中产生的空洞缺陷,真空条件下焊接明显有助于去除空洞。请参考以下测试结果:

(7)X-Ray Inspection Soldering without & With Vacuum

从以往的测试结果来看,IGBT在焊接过程中,真空负压值不同空洞结果也不同。

从上述测试结果数据来看,对于双面水冷IGBT模块焊接而言,在低真空负压值的条件下焊料里的气泡更有助于逃脱出来。最终空洞可以做到1%以下在真空条件20mbar的条件下,而在氮气回流焊过程中空洞率高于30%。那么,真空焊接是最好的选择对于双面水冷IGBT。

(文章图片由锐德热力设备有限公司提供)

锐德公司简介

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