GBT模块是一种模块化的半导体产品,由IGBT芯片(绝缘栅双极晶体管)和FWD芯片(续流二极管芯片)通过特定的电路桥封装而成。因其节能、安装维护方便、散热稳定,按电压可分为高压GBT模块、中压GBT模块、低压GBT模块。
其中,激光焊接加工的低压GBT模块主要用于消费电子领域,中压GBT模块用于家电和新能源汽车领域。GBT模块应用于智能电网、风力发电等领域。
现有的IGBT模块封装焊接结构主要采用两种方式:一种是在基板上焊接绝缘衬垫来封装IGBT模块,然后将硅脂和散热器安装在一起。采用IGBT模块作为选择功率等级的单元,具有通用性强、可拆卸互换、驱动设计简单等特点。,并降低了对应用和开发水平的要求,但存在以下问题:
1.绝缘衬板通过基板安装在散热器上,使得绝缘衬板与散热器之间的热交换路径中存在部分热阻环节,即绝缘衬板到散热器的热阻较大,制约了绝缘衬板的散热效率,难以提升IGBT功率水平;
2.为了保证大基板与散热器表面的良好接触,需要将大基板的平面做成拱形,基板制造复杂,成本高;
3.当基板因热膨胀接触不良时,IGBT的使用性能和IGBT模块的可靠性降低,增加了系统运行的风险,导致IGBT的不均匀电流效应凸显;
4.绝缘内胆需要专用工装保证焊接效果,绝缘内胆焊接工艺复杂;
5.由于并联绝缘衬垫的焊接均匀性、基板的大平面弯曲度和电流均匀性的影响,存在绝缘衬垫焊接工艺复杂、封装困难、无法保证IGBT的使用性能和长期运行可靠性等问题。
针对IGBT制造过程中的困难,作为焊接设备制造商的陈子激光对激光自动焊接技术和烙铁自动焊接技术进行了比较,并介绍了一种激光焊接方案。在焊接过程中,激光焊接技术具有激光束精确到几毫米、焊接精度高、热量对周围影响小、无挤压等优点,非常适合IGBT焊接。
激光焊接机的优点:
(1)激光焊接机不与IGBT板直接接触,焊接过程中不使用电机,可避免静电放电和电机污染。
(2)焊头等无焊耗材的消耗,不仅节约了使用成本,也节约了焊头的维修时间。
(3)可根据客户需求定制。
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