IGBT接插件Pin-Holder（方針銅環(huán)底座）的國產(chǎn)替代研發(fā)之路

在英飛凌IGBT的easy系列或HP系列里，有一個信號端子的結(jié)構(gòu)雖然簡單，可受限于專利、免焊接組裝等問題，一直比較困擾國產(chǎn)有效化替代的步伐。經(jīng)過多年的實驗、改進、提升產(chǎn)能，中好蔚萊終于解決了這個問題。

Holder是個比較簡單，又非常重要的承載零件，如圖1所示。Holder需和直pin或者免焊接端子（Press-Fit Pin）組裝一體，作為IGBT模塊和PCB的信號連接端子。直pin后續(xù)和PCB用錫焊形式固定；免焊接端子則以壓接形式和PCB組裝。

本文將從以下兩個關(guān)鍵問題點討論這個產(chǎn)品：

1、Holder底部臺階

2、插針的配合

Holder底部臺階

蔚萊早在2018年就申請了不僅限于圖1中的三種結(jié)構(gòu)的專利（專利號：CN109300872A）。在實際測試中發(fā)現(xiàn)，蓮花凸臺無論是穩(wěn)固性和控制爬錫能力，扛溫度循壞測試能力都明顯優(yōu)于后兩種方案。

通過一系列測試，底部的臺階是非常必要的，并且臺階的形狀對應用有著比較重要的影響。臺階的目的在于貼Holder和回流焊時，留存一定的焊料，幫助提升焊接效果；臺階的形狀又影響了Holder固定以及回流焊時爬錫的情況。

英飛凌從2009年開始一直在用的設(shè)計以及專利保護內(nèi)容是兩個及以上的臺階，實際產(chǎn)品使用3個臺階面接觸，以增加穩(wěn)固能力。蔚萊的方案采用1個接觸面，用蓮花狀凸起到最外緣，最大化在貼片或回流焊過程中穩(wěn)定Holder位置。

插針的配合

由于錫焊工藝復雜，強度差，易短路等固有缺陷，免焊接端子無疑是最優(yōu)解。

但是相較于錫焊，免焊接端子的組裝就涉及到另一個插入力的問題。在模塊和PCB組裝過程中，有兩個力是需要關(guān)注的。如圖3所以，一個是魚眼區(qū)域和PCB的插入力N1，一個是免焊接端子和Holder的插入力N2。并且后者（N2）的力要大于前者（N1），才能保證在和PCB組裝時端子不和Holder產(chǎn)生相對位移，導致端子和PCB組裝失效。

方針插入?yún)^(qū)域的插入力和插入Holder深度在完全進入后呈正比關(guān)系，插入深度由于底部焊料問題，不能插到底，這里設(shè)計1mm預留空間。免焊接端子和PCB孔的配合力的問題。蔚萊有多年免焊接端子的開發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，給國內(nèi)不少知名企業(yè)供過的免焊接端子在生產(chǎn)過程中也會做IEC60352-5群組測試內(nèi)容的過程管控。

在各項數(shù)據(jù)的總結(jié)下，不破壞PCB孔（PTH），以及考慮魚眼區(qū)域和PCB的插拔力區(qū)間以及尺寸公差對插拔力的影響范圍，確定了上述提到的插入力N2比N1大30N左右，更有利于產(chǎn)品應用。

現(xiàn)在新的工藝應用也在逐漸推出，以超聲波焊接方案為例（蔚萊持有專利號CN216858584U，有小批量做），優(yōu)劣暫時無數(shù)據(jù)支撐。

無論那種方案，國產(chǎn)替代過程絕對不是簡單的結(jié)構(gòu)仿制，期間可能需要更多模擬仿真、打樣測試、批量驗證，實現(xiàn)在扎實基礎(chǔ)上的彎道超車。希望更多的朋友能一起更深入的探討。

來源：中好電子（蔚萊）有限公司? 張遷