pin針超聲焊接在功率模塊中的應用有哪些呢？

隨著近年來功率模塊的越來越廣的應用，個別應用場景對pin連接的可靠性提出了更高的要求。Pin針超聲焊被開發為一種新的連接方法，在相同金屬間的連接中具有無與倫比的優勢。由于超聲波金屬焊接不需要助焊劑和外部熱源，因此焊接結構不會因熱而變形，并且不會有殘余應力。

傳統軟釬焊接有概率因錫膏助焊劑蒸發、回流爐溫異常、設備氣壓波動等造成Pin針焊接不良，同時，在使用過程中IMC的生長，也可能會造成結合強度降低；Pin針超聲焊通過相同材料之間實現金屬共價鍵緊密結合，逐漸被市場所青睞。

超聲焊接（Ultrasonic Welding）原理，如下圖所示，超聲引線鍵合系統主要由超聲波電源、換能器、調幅器及焊頭等組成最終將超聲波電源工頻信號轉變為20-60 KHz 的高頻超聲機械振動。在超聲焊接過程中，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輸出，焊接接觸面積逐漸增大，進一步使金屬表面間的原子形成共價鍵，最終形成可靠的連接。

超聲焊接原理

超聲Pin針焊的優勢

1、不需要加熱，作業過程中產品無氧化風險

2、具有出色的物理性能，不會對產品產生熱應力

3、焊接時表面直接結合，無需填充材料

4、焊接時無錫、助焊劑，對健康無損害

5、焊接過程質量能被實時監控（電流、電壓、形變量等）

6、焊接時間短，UPH高

7、能量消耗小，焊接精度高

超聲Pin針焊技術在功率模塊封裝的應用

通過使用信號端子超聲焊接，來代替傳統的錫膏釬焊工藝，提升Pin針與DBC的連接性。工藝類似于功率端子超聲焊，焊接前先進行精準識別，精度比傳統錫膏焊高。同時，通過pin自動上料功能，便于實現封裝自動化。

結合面推力穩定

按照AQG-324標準，加嚴至15G加速度，獲取模塊在隨機激勵條件下的振動頻率，研究超聲Pin針焊方案模塊被迫抵抗外部隨機振動的能力與結構設計合理性

激勵條件（寬帶隨機激勵）

PSD功率密度頻普

總的來說，翠展微電子的HPD系列采用了超聲Pin針焊技術實現了高可靠性、快捷高效、清潔牢固的設計理念。

審核編輯：劉清