在IGBT系列模塊中，如需將管腳垂直引出，我們會(huì)采用pin&holder方案或者其他等效的解決方法。其中，pin&holder的工藝靈活性和可擴(kuò)展性極高，以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的設(shè)計(jì)需求。隨著越來越多免焊接方案的車規(guī)級(jí)模塊推向市場(chǎng)，如何提供可靠的免焊接解決方案顯得尤為關(guān)鍵。本次我們將重點(diǎn)討論車規(guī)級(jí)的Press-Fit技術(shù)及其在pin&holde方案中的應(yīng)用，從而展示其在實(shí)現(xiàn)管腳垂直引出過程中的重要性和優(yōu)勢(shì)。
Holder與直Pin或免焊接端子（Press-Fit Pin）結(jié)合成一體，形成了一個(gè)緊密耦合的單元，可以將模塊中的小電流端直接垂直引出。在Pin與PCB的連接工藝方面，直pin采用的是錫焊方式，而免焊接端子則通過壓接方式實(shí)現(xiàn)與PCB的牢固組裝。由于Press-Fit兼具高連接可靠性、無鉛環(huán)保要求、便捷的替換維修等諸多優(yōu)勢(shì)，其在未來的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒌玫礁鼜V泛的推廣和采納。
本文將從以下三個(gè)關(guān)鍵問題點(diǎn)探討該方案：
1、免焊接端子（Press-Fit Pin）技術(shù)介紹
3、免焊接端子（Press-Fit Pin）在Holder&Pin的應(yīng)用
Press-Fit技術(shù)是一種特殊的連接方式，通過將特制的沖壓端子插入到印刷電路板（PCB）的電鍍通孔（PTH）中，利用端子Press-Fit區(qū)域的持續(xù)彈性形變對(duì)PCB電鍍通孔（PTH）產(chǎn)生持久的法向力，從而在無需焊接的情況下，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)生命周期中都可保持的電氣和機(jī)械連接的穩(wěn)定性。此技術(shù)的出現(xiàn)，為復(fù)雜使用環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性需求提供了有效的解決方案。它目前已被廣泛應(yīng)用于汽車傳感器、電子控制單元（ECU）、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)/電子穩(wěn)定程序（ABS/ESC）等關(guān)鍵設(shè)備中。?
常見的Press-Fit結(jié)構(gòu)有大概如下四種：?
4、“H”或其他擠壓針?
并非所有的Press-Fit設(shè)計(jì)都能夠在汽車行業(yè)中安全可靠地應(yīng)用，這就要求設(shè)計(jì)和測(cè)試必須滿足汽車電子領(lǐng)域的各項(xiàng)要求，符合國際標(biāo)準(zhǔn)如IEC、EIA和SAE等。
相較于實(shí)心插針（刺破針、擠壓針），彈性壓入的鷹眼針在汽車行業(yè)中更為常見。這是因?yàn)閺椥扎椦坩樐軌蝻@著降低對(duì)電鍍通孔（PTH）施加的應(yīng)力，從而提高了連接的可靠性。因此，實(shí)心鷹眼針在汽車行業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例相對(duì)很少見。
圖3：刺破針或擠壓針
圖4：彈性鷹眼針
根據(jù)功能區(qū)劃分，可以將鷹眼針大致分為5個(gè)區(qū)域。下表詳細(xì)列出了各個(gè)功能區(qū)的位置、名稱以及功能：
圖5：彈性鷹眼針功能區(qū)?
在將Press-Fit技術(shù)應(yīng)用于汽車行業(yè)時(shí)，研發(fā)階段需要進(jìn)行大量的測(cè)試以滿足一系列標(biāo)準(zhǔn)，例如IEC60352-5等。這些測(cè)試包括但不限于外觀檢查（晶相檢查）、錫須檢測(cè)、彎曲實(shí)驗(yàn)、插拔力實(shí)驗(yàn)、接觸電阻、溫度循環(huán)、振動(dòng)測(cè)試等。在模具設(shè)計(jì)和加工環(huán)節(jié)，需要建立企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，以確保模具的一致性。而在生產(chǎn)過程中，需要進(jìn)行一致的過程管控，以符合企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)并監(jiān)控可實(shí)施的群組測(cè)試。這些措施都旨在確保Press-Fit技術(shù) 在汽車行業(yè)的可靠應(yīng)用。
圖6：IEC60352-5中個(gè)別測(cè)試項(xiàng)
圖7：中好蔚萊Press-Fit第三方群組測(cè)試報(bào)告
3、在震動(dòng)、高溫高濕等極端條件下，焊接容易開裂甚至脫落；?
圖8：西門子企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN 29500-5/2004-06版第5部分顯示不同連接技術(shù)的故障率
2、分體化端子（例如Holder+Pin）：這種方案由Holder和Pin兩部分組成。Holder是一個(gè)承載結(jié)構(gòu)，用于固定和支撐Pin針，而Pin針則用于插入電鍍通孔。
圖9：蔚萊在制一體針示意圖
在非車規(guī)級(jí)應(yīng)用環(huán)境或出于成本考慮，圖9左1和左2的方案具有一定的意義。這兩種方案的缺點(diǎn)在于它們無法擴(kuò)展為Press-Fit方案。圖9左2的方案可以在應(yīng)用過程中緩沖細(xì)微震動(dòng)，但夾取和一致性方面可能存在難點(diǎn)，以及其他應(yīng)用方面的風(fēng)險(xiǎn)。其余三種方案同樣存在固定治具和夾取方面的難點(diǎn)。
圖10：蔚萊在制分體針示意圖?
圖10所示的分體方案是主流方案。該方案具有工藝靈活度高和拓展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。底座焊接方案可以選擇錫焊、超聲波焊接等不同方式。而插針方案可以選擇方針、鷹眼針等不同類型的針腳。電鍍方案也可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。?
然而，分體方案中實(shí)心針的Press-Fit連接（圖10左1）幾乎不再在汽車行業(yè)中使用。在車規(guī)級(jí)應(yīng)用中，更多的考慮是使用已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)的彈性鷹眼Press-Fit結(jié)構(gòu)（圖10右1）。這兩種方案的成本差異微乎其微。
圖11：蔚萊在制的彈性鷹眼針在汽車零部件的應(yīng)用
蔚萊在彈性鷹眼針方面擁有多年的應(yīng)用、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并制定了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其產(chǎn)品已被國內(nèi)外知名汽車制造商廣泛應(yīng)用于汽車零部件。希望以后在IGBT垂直引出方面與大家分享更多的經(jīng)驗(yàn)。
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