IGBT接插件Pin-Holder（方针铜环底座）的国产替代研发之路

在英飞凌IGBT的easy系列或HP系列里，有一个信号端子的结构虽然简单，可受限于专利、免焊接组装等问题，一直比较困扰国产有效化替代的步伐。经过多年的实验、改进、提升产能，中好蔚莱终于解决了这个问题。

Holder是个比较简单，又非常重要的承载零件，如图1所示。Holder需和直pin或者免焊接端子（Press-Fit Pin）组装一体，作为IGBT模块和PCB的信号连接端子。直pin后续和PCB用锡焊形式固定；免焊接端子则以压接形式和PCB组装。

本文将从以下两个关键问题点讨论这个产品：

1、Holder底部台阶

2、插针的配合

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Holder底部台阶

蔚莱早在2018年就申请了不仅限于图1中的三种结构的专利（专利号：CN109300872A）。在实际测试中发现，莲花凸台无论是稳固性和控制爬锡能力，扛温度循坏测试能力都明显优于后两种方案。

通过一系列测试，底部的台阶是非常必要的，并且台阶的形状对应用有着比较重要的影响。台阶的目的在于贴Holder和回流焊时，留存一定的焊料，帮助提升焊接效果；台阶的形状又影响了Holder固定以及回流焊时爬锡的情况。

英飞凌从2009年开始一直在用的设计以及专利保护内容是两个及以上的台阶，实际产品使用3个台阶面接触，以增加稳固能力。蔚莱的方案采用1个接触面，用莲花状凸起到最外缘，最大化在贴片或回流焊过程中稳定Holder位置。

插针的配合

由于锡焊工艺复杂，强度差，易短路等固有缺陷，免焊接端子无疑是最优解。

但是相较于锡焊，免焊接端子的组装就涉及到另一个插入力的问题。在模块和PCB组装过程中，有两个力是需要关注的。如图3所以，一个是鱼眼区域和PCB的插入力N1，一个是免焊接端子和Holder的插入力N2。并且后者（N2）的力要大于前者（N1），才能保证在和PCB组装时端子不和Holder产生相对位移，导致端子和PCB组装失效。

方针插入区域的插入力和插入Holder深度在完全进入后呈正比关系，插入深度由于底部焊料问题，不能插到底，这里设计1mm预留空间。免焊接端子和PCB孔的配合力的问题。蔚莱有多年免焊接端子的开发生产经验，给国内不少知名企业供过的免焊接端子在生产过程中也会做IEC60352-5群组测试内容的过程管控。

在各项数据的总结下，不破坏PCB孔（PTH），以及考虑鱼眼区域和PCB的插拔力区间以及尺寸公差对插拔力的影响范围，确定了上述提到的插入力N2比N1大30N左右，更有利于产品应用。

现在新的工艺应用也在逐渐推出，以超声波焊接方案为例（蔚莱持有专利号CN216858584U，有小批量做），优劣暂时无数据支撑。

无论那种方案，国产替代过程绝对不是简单的结构仿制，期间可能需要更多模拟仿真、打样测试、批量验证，实现在扎实基础上的弯道超车。希望更多的朋友能一起更深入的探讨。

来源：中好电子（蔚莱）有限公司  张迁

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