根據(jù)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(huì)有的卡槽或邊框,將IGBT器件和PCB牢牢固定在最準(zhǔn)確的位置,防止在印刷錫膏、貼片或過回流爐時(shí)發(fā)生移動(dòng)。
支撐與防變形:對(duì)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(huì)設(shè)計(jì)特殊的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu),幫助IGBT在回流焊時(shí)熱量分布更均勻,避免局部過熱。
保護(hù)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(shí)發(fā)生干涉。
特點(diǎn):必須能耐受SMT回流焊的高溫(通常230°C以上)。
2. 測(cè)試與燒錄治具
在IGBT貼裝到PCB后或作為獨(dú)立模塊出廠前,需要進(jìn)行電氣性能測(cè)試(如導(dǎo)通壓降Vce(sat)、開關(guān)特性、柵極閾值等)或程序燒錄。
功能:
電氣連接:治具內(nèi)部集成精密的探針(Pogo Pin)或彈片,能夠同時(shí)、穩(wěn)定地接觸到IGBT多個(gè)細(xì)小的引腳,將其連接到測(cè)試儀器(如示波器、功率分析儀、ICT測(cè)試機(jī))。
隔離與散熱:測(cè)試大功率IGBT時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量,治具可能集成散熱器或水冷板。同時(shí),治具結(jié)構(gòu)提供電氣絕緣,保障操作。
自動(dòng)化接口:用于自動(dòng)化測(cè)試線的治具,會(huì)有標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械定位和電氣接口,方便機(jī)械手取放。
常見形式:DUT(被測(cè)器件)測(cè)試座、老化測(cè)試板(Burn-in Board)配套的載具等。
3. 返修與維修治具
當(dāng)焊接不良或需要更換損壞的IGBT時(shí)使用。
功能:
局部加熱與保護(hù):返修臺(tái)的熱風(fēng)嘴通常需要配合特定形狀的治具,將熱風(fēng)導(dǎo)向IGBT的引腳,同時(shí)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(duì)位:在拆下舊芯片、涂上新錫膏、放置新芯片時(shí),治具確保新IGBT位置絲毫不差。
壓合:有些治具在回流時(shí)會(huì)對(duì)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(jí)封裝與燒結(jié)治具
在更前道的工藝中,將IGBT晶圓芯片貼裝到基板(DBC)上時(shí),會(huì)使用更精密的治具。例如:
銀燒結(jié)治具:用于新興的銀燒結(jié)工藝(替代焊料),治具需要在高溫高壓下施加壓力,確保燒結(jié)質(zhì)量。這對(duì)治具的平行度、耐高溫性和強(qiáng)度要求。
IGBT貼片治具的設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵點(diǎn)
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(zhǎng)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(qiáng)度稍差。
鋁合金(并做硬質(zhì)陽(yáng)極氧化處理):強(qiáng)度高,散熱快,但隔熱性差,需設(shè)計(jì)隔熱槽。
熱管理設(shè)計(jì):治具本身的熱膨脹系數(shù)(CTE)需盡量與PCB和IGBT匹配,并考慮散熱或均熱需求。
ESD防護(hù):IGBT是靜電敏感器件,治具材料應(yīng)具有防靜電特性(ESD Safe)。
耐用性與維護(hù):治具會(huì)反復(fù)使用,探針、定位銷等易損件應(yīng)便于更換。
總結(jié)
IGBT貼片治具是連接設(shè)計(jì)、工藝和產(chǎn)品的關(guān)鍵橋梁。它雖然不是最終產(chǎn)品的一部分,但對(duì)于保障IGBT應(yīng)用產(chǎn)品的可靠性、一致性和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的治具,可以極大降低生產(chǎn)不良率、保護(hù)貴重器件、并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
當(dāng)您需要“IGBT貼片治具”時(shí),一定要向治具制造商或供應(yīng)商明確:
器件型號(hào)和封裝(如TO-247, 62mm模塊等)。
PCB文件或尺寸圖。
具體的應(yīng)用工序(SMT、測(cè)試、返修?)。
使用的設(shè)備信息(貼片機(jī)、回流爐、測(cè)試平臺(tái)型號(hào))。
產(chǎn)能和自動(dòng)化要求。
