壓力控制器在碳化硅（SiC）功率模塊銀燒結(jié)工藝中的應(yīng)用

更新時間：2026-04-17 點擊次數(shù)：58

行業(yè)背景：

SiC 封裝的“熱"挑戰(zhàn)與銀燒結(jié)的崛起

隨著新能源汽車（NEV）向 800V 甚至更高壓的平臺演進，碳化硅（SiC）功率模塊因其出色的耐高壓、高頻和高溫特性，正在加速替代傳統(tǒng)的 IGBT。然而，SiC 芯片的結(jié)溫很高，傳統(tǒng)的錫焊工藝（熔點約 220℃）在長期高負(fù)荷下極易發(fā)生熱疲勞甚至二次熔化。

為解決散熱與可靠性瓶頸，加壓銀燒結(jié)（Pressure-Assisted Silver Sintering）已成為 SiC 模塊封裝的標(biāo)配工藝。該工藝?yán)眉冦y顆粒在高溫和高壓下的固態(tài)原子擴散，形成致密且熔點高達 961℃ 的純銀連接層。在這一過程中，封裝機臺的壓力控制精度直接決定了燒結(jié)層的孔隙率與芯片的存活率，是整個封裝設(shè)備中最核心的“機電一體化"技術(shù)壁壘。

客戶痛點：

30kN 燒結(jié)機臺的苛刻力控需求

在國內(nèi)某頭部車規(guī)級 SiC 功率模塊制造商的 30kN（約 3 噸）大面積銀燒結(jié)量產(chǎn)產(chǎn)線上，其核心設(shè)備采用了“定高壓合+氣缸柔性加壓"的設(shè)計。在此架構(gòu)下，氣路中不設(shè)主動增壓機構(gòu)，氣源和力控中樞就是前端的比例壓力控制器

客戶在該工藝段面臨三大極其苛刻的力控挑戰(zhàn)：

1、絕不容忍超調(diào)（Zero Overshoot）

SiC 芯片極其昂貴且質(zhì)地極脆。在加壓瞬間，若氣動控制產(chǎn)生壓力超調(diào)，氣缸推力的瞬間尖峰會直接壓碎芯片，導(dǎo)致高昂的報廢損失。

2、高壓驅(qū)動下的極小靜差

為了在 60mm 左右的緊湊氣缸內(nèi)輸出 30kN 的巨大推力（折算到芯片表面的燒結(jié)壓強需達到 15-30 MPa），控制器必須穩(wěn)定調(diào)控高達 10MPa 的氣源壓力，且在長達十幾分鐘的高溫保壓過程中不能出現(xiàn)壓力漂移，否則燒結(jié)層極易出現(xiàn)空洞。

3、高分辨率與寬量程兼容

從燒結(jié)初期的微壓貼合，到后期的峰值固化，控制器需要在極寬的壓力區(qū)間內(nèi)保持高精度的線性響應(yīng)，以適應(yīng)不同尺寸模塊的生產(chǎn)需求。

針對上述極限工況，該產(chǎn)線的 30kN 燒結(jié)機臺全面批量采用了 ACCU（北京精量科技）型號為 ACU20PCD 的高壓智能壓力控制器，攻克了 SiC 銀燒結(jié)的嚴(yán)苛工藝難點。

核心技術(shù)優(yōu)勢：

超高壓流體控制能力（10MPa 標(biāo)準(zhǔn) / 最高支持 40MPa）
市面上常規(guī)的電氣比例閥通常只能處理 1.0 MPa 以下的低壓空氣。ACU20PCD 憑借優(yōu)良的機械閥體設(shè)計與耐高壓密封技術(shù)，可直接精準(zhǔn)調(diào)控 10MPa（最高可選配 40MPa）的高壓氮氣或壓縮空氣。這種降維打擊般的高壓處理能力，使得設(shè)備商可以使用極小尺寸的執(zhí)行氣缸輸出噸級推力，大幅縮小了機臺體積并極大地提升了氣動回路的動態(tài)響應(yīng)速度。

“零"超調(diào)的機電閉環(huán)算法
針對 SiC 芯片極易碎裂的痛點，ACU20PCD 內(nèi)部集成了高頻采樣的精密壓力傳感器與深度優(yōu)化的 PID 閉環(huán)控制算法。在階躍給定信號下，閥芯能夠?qū)崿F(xiàn)極其平滑的動態(tài)尋優(yōu)，在快速建壓的同時實現(xiàn)真正的“無超調(diào)"，如同給設(shè)備加上了智能的柔性減震系統(tǒng)，將芯片受力壓碎的風(fēng)險大大降低。

優(yōu)異的穩(wěn)態(tài)精度與直觀的數(shù)字交互
ACU20PCD 具有工業(yè)級的堅固金屬閥座與直觀的全彩數(shù)字交互界面。其穩(wěn)態(tài)控制誤差極低，能夠?qū)⒃O(shè)定壓力精準(zhǔn)鎖定，確保燒結(jié)過程中微米級銀顆粒的持續(xù)、均勻受壓，最終幫助客戶壓制出孔隙率極低（<5%）、熱阻極小的高質(zhì)量導(dǎo)熱層。
客戶價值與效益：

通過引入ACU20PCD壓力控制器，該客戶的銀燒結(jié)設(shè)備實現(xiàn)了真正的柔性、精準(zhǔn)加壓：

良率大幅提升： 解決了加壓初期的瞬時沖壓導(dǎo)致的芯片碎裂問題。

工藝一致性高： 高度穩(wěn)定的高壓輸出，確保了每一批次 SiC 功率模塊內(nèi)部燒結(jié)層的致密度和熱阻一致性，全面滿足了車規(guī)級器件的嚴(yán)苛檢驗標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)大幅簡化： 僅用單一控制器即完成了復(fù)雜的高壓力控邏輯，免除了昂貴且笨重的多級氣動增壓或伺服液壓站，降低了設(shè)備的整體制造成本與后期維護難度。

如有需要控制壓力的相關(guān)需求，請與頁面的產(chǎn)品經(jīng)理溝通。

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