在IGBT系列模塊中，如需將管腳垂直引出，我們會采用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展性極高，以應對各種復雜的設計需求。隨著越來越多免焊接方案的車規級模塊推向市場，如何提供可靠的免焊接解決方案顯得尤為關鍵。本次我們將重點討論車規級的Press-Fit技術及其在pin&holde方案中的應用，從而展示其在實現管腳垂直引出過程中的重要性和優勢。

Holder與直Pin或免焊接端子（Press-Fit Pin）結合成一體，形成了一個緊密耦合的單元，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現與PCB的牢固組裝。由于Press-Fit兼具高連接可靠性、無鉛環保要求、便捷的替換維修等諸多優勢，其在未來的應用領域將得到更廣泛的推廣和采納。

本文將從以下三個關鍵問題點探討該方案：

1、免焊接端子（Press-Fit Pin）技術介紹

3、免焊接端子（Press-Fit Pin）在Holder&Pin的應用

Press-Fit技術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區域的持續彈性形變對PCB電鍍通孔（PTH）產生持久的法向力，從而在無需焊接的情況下，實現在整個生命周期中都可保持的電氣和機械連接的穩定性。此技術的出現，為復雜使用環境下的穩定性和可靠性需求提供了有效的解決方案。它目前已被廣泛應用于汽車傳感器、電子控制單元（ECU）、防抱死制動系統/電子穩定程序（ABS/ESC）等關鍵設備中。?

常見的Press-Fit結構有大概如下四種：?

4、“H”或其他擠壓針?

并非所有的Press-Fit設計都能夠在汽車行業中安全可靠地應用，這就要求設計和測試必須滿足汽車電子領域的各項要求，符合國際標準如IEC、EIA和SAE等。

相較于實心插針（刺破針、擠壓針），彈性壓入的鷹眼針在汽車行業中更為常見。這是因為彈性鷹眼針能夠顯著降低對電鍍通孔（PTH）施加的應力，從而提高了連接的可靠性。因此，實心鷹眼針在汽車行業中的應用實例相對很少見。

圖3：刺破針或擠壓針

圖4：彈性鷹眼針

根據功能區劃分，可以將鷹眼針大致分為5個區域。下表詳細列出了各個功能區的位置、名稱以及功能：

圖5：彈性鷹眼針功能區?

在將Press-Fit技術應用于汽車行業時，研發階段需要進行大量的測試以滿足一系列標準，例如IEC60352-5等。這些測試包括但不限于外觀檢查（晶相檢查）、錫須檢測、彎曲實驗、插拔力實驗、接觸電阻、溫度循環、振動測試等。在模具設計和加工環節，需要建立企業內部標準，以確保模具的一致性。而在生產過程中，需要進行一致的過程管控，以符合企業內部標準并監控可實施的群組測試。這些措施都旨在確保Press-Fit技術 在汽車行業的可靠應用。

圖6：IEC60352-5中個別測試項

圖7：中好蔚萊Press-Fit第三方群組測試報告

3、在震動、高溫高濕等極端條件下，焊接容易開裂甚至脫落；?

圖8：西門子企業標準SN 29500-5/2004-06版第5部分顯示不同連接技術的故障率

2、分體化端子（例如Holder+Pin）：這種方案由Holder和Pin兩部分組成。Holder是一個承載結構，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

在非車規級應用環境或出于成本考慮，圖9左1和左2的方案具有一定的意義。這兩種方案的缺點在于它們無法擴展為Press-Fit方案。圖9左2的方案可以在應用過程中緩沖細微震動，但夾取和一致性方面可能存在難點，以及其他應用方面的風險。其余三種方案同樣存在固定治具和夾取方面的難點。

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的優點。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具體情況進行選擇。?

然而，分體方案中實心針的Press-Fit連接（圖10左1）幾乎不再在汽車行業中使用。在車規級應用中，更多的考慮是使用已經廣泛應用于汽車行業的彈性鷹眼Press-Fit結構（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用

蔚萊在彈性鷹眼針方面擁有多年的應用、設計和生產經驗，并制定了自己的企業標準，其產品已被國內外知名汽車制造商廣泛應用于汽車零部件。希望以后在IGBT垂直引出方面與大家分享更多的經驗。

原文始發于微信公眾號（艾邦半導體網）：IGBT模塊管腳免焊接解決方案以及在Pin&Holder中的應用