根據工序的不同,IGBT貼片治具主要分為以下幾類:
1. SMT貼裝與回流焊治具
這是最常用的一類,主要用于將IGBT單管或小型模塊貼裝到PCB上。
功能:
定位與固定:治具上會有的卡槽或邊框,將IGBT器件和PCB牢牢固定在最準確的位置,防止在印刷錫膏、貼片或過回流爐時發生移動。
支撐與防變形:對于較大尺寸的PCB或IGBT模塊,治具(通常是耐高溫的合成石或鋁合金制成)能提供底部支撐,防止PCB在高溫回流焊過程中因受熱和重力而彎曲變形。
散熱均衡:有些治具會設計特殊的導熱結構,幫助IGBT在回流焊時熱量分布更均勻,避免局部過熱。
保護相鄰元件:如果板子上已有較高的元件,治具可以將其“沉入”凹槽,避免在貼裝IGBT時發生干涉。
特點:必須能耐受SMT回流焊的高溫(通常230°C以上)。
2. 測試與燒錄治具
在IGBT貼裝到PCB后或作為獨立模塊出廠前,需要進行電氣性能測試(如導通壓降Vce(sat)、開關特性、柵極閾值等)或程序燒錄。
功能:
電氣連接:治具內部集成精密的探針(Pogo Pin)或彈片,能夠同時、穩定地接觸到IGBT多個細小的引腳,將其連接到測試儀器(如示波器、功率分析儀、ICT測試機)。
隔離與散熱:測試大功率IGBT時會產生熱量,治具可能集成散熱器或水冷板。同時,治具結構提供電氣絕緣,保障操作。
自動化接口:用于自動化測試線的治具,會有標準的機械定位和電氣接口,方便機械手取放。
常見形式:DUT(被測器件)測試座、老化測試板(Burn-in Board)配套的載具等。
3. 返修與維修治具
當焊接不良或需要更換損壞的IGBT時使用。
功能:
局部加熱與保護:返修臺的熱風嘴通常需要配合特定形狀的治具,將熱風導向IGBT的引腳,同時用隔熱材料遮擋周圍的怕熱元件(如塑料連接器、電解電容)。
對位:在拆下舊芯片、涂上新錫膏、放置新芯片時,治具確保新IGBT位置絲毫不差。
壓合:有些治具在回流時會對IGBT施加輕微且均勻的壓力,確保所有引腳與焊盤充分接觸焊接。
4. 芯片級封裝與燒結治具
在更前道的工藝中,將IGBT晶圓芯片貼裝到基板(DBC)上時,會使用更精密的治具。例如:
銀燒結治具:用于新興的銀燒結工藝(替代焊料),治具需要在高溫高壓下施加壓力,確保燒結質量。這對治具的平行度、耐高溫性和強度要求。
IGBT貼片治具的設計與制造關鍵點
高精度:IGBT引腳間距可能很小,治具的定位精度通常要求在±0.05mm甚至更高。
耐高溫性:材料必須能長期承受回流焊或返修的高溫而不變形、不釋放有害氣體。常用材料包括:
合成石(如FR-4、PA、PEEK):隔熱性好,重量輕,但強度稍差。
鋁合金(并做硬質陽極氧化處理):強度高,散熱快,但隔熱性差,需設計隔熱槽。
熱管理設計:治具本身的熱膨脹系數(CTE)需盡量與PCB和IGBT匹配,并考慮散熱或均熱需求。
ESD防護:IGBT是靜電敏感器件,治具材料應具有防靜電特性(ESD Safe)。
耐用性與維護:治具會反復使用,探針、定位銷等易損件應便于更換。
總結
IGBT貼片治具是連接設計、工藝和產品的關鍵橋梁。它雖然不是最終產品的一部分,但對于保障IGBT應用產品的可靠性、一致性和生產效率至關重要。一個設計良好的治具,可以極大降低生產不良率、保護貴重器件、并實現自動化生產。
當您需要“IGBT貼片治具”時,一定要向治具制造商或供應商明確:
器件型號和封裝(如TO-247, 62mm模塊等)。
PCB文件或尺寸圖。
具體的應用工序(SMT、測試、返修?)。
使用的設備信息(貼片機、回流爐、測試平臺型號)。
產能和自動化要求。
