隨著近年來(lái)功率模塊的越來(lái)越廣的應(yīng)用，個(gè)別應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)pin連接的可靠性提出了更高的要求。Pin針超聲焊被開發(fā)為一種新的連接方法，在相同金屬間的連接中具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。由于超聲波金屬焊接不需要助焊劑和外部熱源，因此焊接結(jié)構(gòu)不會(huì)因熱而變形，并且不會(huì)有殘余應(yīng)力。

傳統(tǒng)軟釬焊接有概率因錫膏助焊劑蒸發(fā)、回流爐溫異常、設(shè)備氣壓波動(dòng)等造成Pin針焊接不良，同時(shí)，在使用過(guò)程中IMC的生長(zhǎng)，也可能會(huì)造成結(jié)合強(qiáng)度降低；Pin針超聲焊通過(guò)相同材料之間實(shí)現(xiàn)金屬共價(jià)鍵緊密結(jié)合，逐漸被市場(chǎng)所青睞。

超聲焊接（Ultrasonic Welding）原理，如下圖所示，超聲引線鍵合系統(tǒng)主要由超聲波電源、換能器、調(diào)幅器及焊頭等組成最終將超聲波電源工頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?0-60 KHz 的高頻超聲機(jī)械振動(dòng)。在超聲焊接過(guò)程中，劈刀在Pin針表面施加超聲能量和壓力，在共同作用下，Pin針與DBC之間的氧化膜高頻振動(dòng)摩擦破碎、并露出潔凈界面；潔凈銅表面金屬接觸后超聲能量與壓力繼續(xù)輸出，焊接接觸面積逐漸增大，進(jìn)一步使金屬表面間的原子形成共價(jià)鍵，最終形成可靠的連接。

超聲焊接原理

超聲Pin針焊的優(yōu)勢(shì)

1、不需要加熱，作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)品無(wú)氧化風(fēng)險(xiǎn)

2、具有出色的物理性能，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生熱應(yīng)力

3、焊接時(shí)表面直接結(jié)合，無(wú)需填充材料

4、焊接時(shí)無(wú)錫、助焊劑，對(duì)健康無(wú)損害

5、焊接過(guò)程質(zhì)量能被實(shí)時(shí)監(jiān)控（電流、電壓、形變量等）

6、焊接時(shí)間短，UPH高

7、能量消耗小，焊接精度高

超聲Pin針焊技術(shù)在功率模塊封裝的應(yīng)用

通過(guò)使用信號(hào)端子超聲焊接，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錫膏釬焊工藝，提升Pin針與DBC的連接性。工藝類似于功率端子超聲焊，焊接前先進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，精度比傳統(tǒng)錫膏焊高。同時(shí)，通過(guò)pin自動(dòng)上料功能，便于實(shí)現(xiàn)封裝自動(dòng)化。

結(jié)合面推力穩(wěn)定

按照AQG-324標(biāo)準(zhǔn)，加嚴(yán)至15G加速度，獲取模塊在隨機(jī)激勵(lì)條件下的振動(dòng)頻率，研究超聲Pin針焊方案模塊被迫抵抗外部隨機(jī)振動(dòng)的能力與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性

激勵(lì)條件（寬帶隨機(jī)激勵(lì)）

PSD功率密度頻普

總的來(lái)說(shuō)，翠展微電子的HPD系列采用了超聲Pin針焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高可靠性、快捷高效、清潔牢固的設(shè)計(jì)理念。

審核編輯：劉清