激光錫焊工藝在電動汽車SiC MOSFET模塊的應(yīng)用

電動汽車SiC MOSFET模塊的激光焊接應(yīng)用

MOSFET模塊作為新能源電動汽車的重要技術(shù)，其結(jié)構(gòu)有諸多的電子元器件與芯片組成，而激光焊接技術(shù)在前端電子行業(yè)的應(yīng)用十分活躍。在相同功率等級下，這款SiC模塊采用激光焊接將SiC MOSFET、輸入母排和輸出三相銅進(jìn)行連接，封裝尺寸也明顯小于硅模塊，并且開關(guān)損耗降低75%。

對于MOSFET器件，這個顛覆性技術(shù)創(chuàng)新周期是開發(fā)和掌握新基礎(chǔ)材料的結(jié)果。與基于純硅的MOSFET比較，基于碳化硅(SiC)的MOSFET的性能更勝一籌。作為一個重要的快速發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域，電動汽車和混動汽車(EV/HEV)的發(fā)展受益于MOSFET技術(shù)進(jìn)步，反過來又推到了MOSFET的研發(fā)制造活動。

不管消費(fèi)者是如何想的，這些滿載電池的汽車不只是一個大型電池組連接數(shù)個牽引電機(jī)那樣簡單(混動汽車還有一個小型汽油發(fā)動機(jī)給電池充電)，而是需要大量電子模塊來驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行，執(zhí)行特殊功能。幸運(yùn)的是，SiC提供了一條通向更高能效以及提高相關(guān)性能的途徑。

與牽引逆變器常用的硅基IGBT相比，SiC MOSFET主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

? 開關(guān)損耗更低，在中小功率時(shí)，導(dǎo)通損耗更低;

? 沒有IGBT那樣的PN結(jié)電壓降;

? SiC器件具有堅(jiān)固、快速的本征二極管，無需外部二極管;該本征二極管的恢復(fù)電荷極小，幾乎可以忽略不計(jì);

? 工作溫度更高(200℃)，從而降低了冷卻要求和散熱要求，同時(shí)提高了可靠性;

? 在能效相同的條件下，開關(guān)頻率是IGBT的4倍，由于無源器件和外部元件少，重量、尺寸和成本更低。

SiC MOSFET模塊的激光焊接應(yīng)用

MOSFET模塊作為新能源電動汽車的重要技術(shù)，其結(jié)構(gòu)有諸多的電子元器件與芯片組成，而激光焊接技術(shù)在前端電子行業(yè)的應(yīng)用十分活躍。例如，近日由中信證券研究部TMT和汽車團(tuán)隊(duì)協(xié)同多家公司和機(jī)構(gòu)對Model3標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版進(jìn)行了完整的拆解的分析報(bào)告中提到。Model3所用的SiC型號為意法半導(dǎo)體的ST GK026.在相同功率等級下，這款SiC模塊采用激光焊接將SiC MOSFET、輸入母排和輸出三相銅進(jìn)行連接，封裝尺寸也明顯小于硅模塊，并且開關(guān)損耗降低75%。采用SiC模塊替代IGBT模塊，其系統(tǒng)效率可以提高5%左右，芯片數(shù)量及總面積也均有所減少。如果仍采用Model X的IGBT，則需要54-60顆IGBT。

松盛光電全自動激光焊錫機(jī)集焊接位置精確控制、焊接過程自動化、焊錫量精確控制、焊點(diǎn)一致性好等諸多優(yōu)點(diǎn)于一體。 專業(yè)焊接軟件，操作簡單，上手快; 功能模塊齊全，組合匹配靈活，自動化程度高，非接觸焊接，無機(jī)械應(yīng)力損傷，熱效應(yīng)小，焊接電子元件無壓力。 目前，該設(shè)備已大量應(yīng)用于3C消費(fèi)電子領(lǐng)域的制造業(yè)。

各種激光焊接方法的應(yīng)用

隨著激光焊接技術(shù)的發(fā)展，單一的激光焊接技術(shù)已經(jīng)不能滿足不同材料、不同結(jié)構(gòu)的焊接需求，各種新型焊接方法的創(chuàng)新和研究應(yīng)運(yùn)而生。依靠新的激光焊接方法或多種方法的組合，有望解決當(dāng)前激光焊接中遇到的問題。

如今，我國正處于多面發(fā)展的過程中，激光焊錫設(shè)備是加工工業(yè)、粉末冶金、汽車工業(yè)等制造業(yè)的重中之重。隨著世界經(jīng)濟(jì)的緩慢復(fù)蘇和中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展趨勢，對激光焊接設(shè)備的需求將逐漸增加。