【经验】Vincotech的压接引脚技术为IGBT无焊组装提供完美的解决方案

时间： 2018-10-15 来源：Vincotech

技术问答

VINCOTECH作为全球知名的IGBT模块生产商，其凭借良好的封装技术，让其模块广泛应用在各个领域，并被众多行业的龙头企业所青睐。以下针对其功率模块IGBT从封装技术的角度进行简要分析。

以Vincotech的20-1B12IPA008SC-L239C09为例，这是一款全新的1200V IGBT IPM模块。其采用了紧凑型flow 1B封装，适用于需要高性能、小占地面积的机械环境，例如风扇、泵、洗衣机、空调和小型工业电机驱动器等嵌入式电机驱动器中，配备了压接引脚，压接技术通过消除对焊接操作的需要，大大减少了PCB装配时间和工作量。这减少了工艺时间和成本，并提高了产量。

压接引脚技术是一种无焊料连接方法，保证了可靠的机械和电气接触。Vincotech压接引脚是作为焊接引脚的替代品而开发的，这意味着所有Vincotech功率模块都可以轻松配备压接引脚，并且不需要更改PCB布局。另一个特点是，其对于所有功率范围使用相同的压入面积，不同的引脚有不同的长度，这样就可以适配不同的外壳高度。下图是Vincotech用于其模块的压接引脚外观图。

图1：Vincotech压接引脚的形状

由于电阻、二极管或电容器等需要安装在模块旁边，所以需要在这些部件的边缘与通孔之间留下至少4毫米的距离。这确保了压制工具有足够的空间来支撑PCB。图2显示了典型的应用。

图2：组件和通孔的中心之间的距离

SMD陶瓷电容器对机械应力非常灵敏，下面对flow0和flow1模块尺寸进行测试。图3显示为测试板，用于确保模块装配不会对陶瓷电容器造成损坏。在电容器横截面上进行光学研究后，没有发现损坏的部件。如果参数超出公差，PCB可能承受过高的应力，则陶瓷体中间容易形成裂缝。

图3：具有flow0（左）和flow1（右）模块的电容器测试板

针对压接引脚的载流能力进行了测试，设计目标是载流能力应至少与标准焊接引脚相当。通过测试不同的轨道宽度来作对比。图4显示了用于测量的测试板和引脚的温度分布。PCB由4层组成，外两层有105μm的铜，并且围绕孔布置的两个内层具有35μm的铜厚度。FR4 PCB的表面处理是浸锡。通孔的铜厚度为25μm。图5显示了插入或焊接在250mil线宽中的一个引脚的载流能力（带散热器，导热油脂P12，散热器温度约30°C）。

图4：用于电流负载能力测量的PCB板以及测试红外成像

图5：焊接引脚和压接引脚的载流能力对比图

在红外摄像机下进行测量，并确定最热点的温度。请参阅图4。结果表明，在给定电流下，这两种引脚的温升非常相似。

压入工具

图6：压入工具装配图

压入工具下部形状能为安装在印刷电路板上的组件提供自由空间。孔和切口的大小和位置取决于板上元件的尺寸和位置。孔周围的区域支撑PCB，这个区域很重要，因为其吸收了压入过程中由模块引脚引起的力。钻头在该区域留出空间用于引脚，并具有与模块的引脚图案相同的位置。压入工具的下部应固定，PCB放置在压入工具上，功率模块放置在PCB上，该模块与下部的定位引脚对准。功率模块用上部工具压紧。应注意保持下部工具的底部清洁，不受任何损坏，以免损坏模块的表面。

图7显示了压入模块的压入力与压力机路径的关系，主要分为三个典型阶段。在第一阶段中，由于销的收缩顺应部分的阻力，力几乎线性增加。在第二阶段，力是相对稳定的。此时，顺应部分已经完全折叠，作用力仅仅是当引脚滑动通过孔时克服摩擦引起的。在第三阶段，力急剧增加，因为模块体接触PCB表面。尽量不要达到这第三个阶段，因为会在PCB和模块中引起不必要的应力。

图7：插入力路径图

压出工具

从PCB上拆卸模块的具体工具有两个与压入工具类似的部件。下部用作PCB的背衬。上部由两个压力板组成，这两个压力板通过弹簧连接。下板上的引脚用于固定PCB。借助于这些部件，可以防止在压制时PCB的弯曲。固定在上板上的滑块根据PCB上零件的位置和引脚的布局设计。

图8: 压出工具分解图和工作位置图

将模块插入嵌套后，向下移动的压力机构通过弹簧将PCB与下板固定在一起，然后向前移动的压力冲头将推动销钉。图8显示了压出力-距离曲线。该曲线的典型特征是出现特征峰值，表明冷焊连接断裂。在取出模块后，PCB可以再使用两次。但是需注意，如果要再次使用已拆卸的模块，由于引脚的剩余变形，建议将该模块焊接到PCB。

图9：压出过程的力-路径曲线

Vincotech的压接引脚为IGBT无焊组装提供了完美的解决方案。目前，由于成本节约往往导致质量下降，Vincotech的新型压合技术与这一趋势背道而驰：高度可靠性，电气性能与焊接引脚相当，这种新的互连技术减少了装配时间和成本，同时提高了可靠性。而且具有设计灵活性，可以自由选择PCB厚度，并易于PCB修复和再利用。

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全部评论（6）

EP Lv5. 技术专家 2018-12-26

学习了
幸运星 Lv7. 资深专家 2018-12-26

无焊组装提供完美的解决方案
宇宙星神 Lv6. 高级专家 2018-12-21

学习了
Janvense Lv7. 资深专家 2018-12-20

好东西，学习一下！
有容乃大 Lv9. 科学家 2018-12-07

学习了

慧慧1985 Lv7. 资深专家 2018-11-06

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