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新能源汽车芯片焊接选材:为啥有的用锡膏,有的选烧结银?

高工
2025-08-29 14:24:49     打赏

新能源汽车就像一个“移动的芯片工厂”——从控制方向盘的MCU,到驱动电机的IGBT,再到中控大屏的显示芯片,还有各种感知、传输和计算等不同功能的芯片。不同车型从数百颗到三四千颗芯片要在- 40℃——150℃的极端温差、振动颠簸的复杂环境下稳定工作。而芯片能否“焊得牢、跑得稳”,关键就看焊料的选择。锡膏和烧结银这两种常用焊料,看似都是“粘芯片的胶水”,实际却因特性不同,适配着汽车里完全不同的“岗位需求”。



1、锡膏和烧结银两者有何差异

要理解它们的应用差异,得先摸清两者的核心特性——就像选工具,螺丝刀和扳手各有擅长,焊料也得“看活下菜”。


锡膏:“性价比之王”,擅长“批量干细活”


锡膏是咱们最熟悉的焊料,主要成分是锡合金粉末(比如常用的SAC305)和助焊剂。它的“性格”很接地气。


熔点适中:普通无铅锡膏熔点约217℃,焊接时用回流焊炉加热到240℃左右就能融化,不会烫伤大部分芯片(多数芯片耐温能到260℃)。


工艺成熟:像印刷、回流焊这些流程,汽车电子厂已经用了十几年,良率能稳定在99.5%以上,适合上百万颗芯片的批量生产。


成本友好:一公斤锡膏价格大概几百元,比烧结银便宜10倍以上,对于需要大量焊接的普通芯片来说,能大幅控制整车成本。


缺点也明显:耐高温和导热性一般——超过150℃后,锡膏焊接的接头会变软,热量传递效率也不高(热导率约60W/(m・K)),扛不住高功率芯片的 发烧。


烧结银:“高性能猛将”,专扛“高温高功率硬仗”。


烧结银的核心成分是纳米/微米银颗粒和少量有机载体,焊接时通过加热(150℃~300℃)让银颗粒“熔合”成连续的银层。它的“性格”主打一个“硬核”。


耐高温不软化:烧结后形成的银层熔点接近纯银的961℃,就算芯片工作到 180℃,接头也不会变形,特别适合长期高温作业。


导热像“热导管”:热导率能达到200W/(m・K) 以上,是锡膏的3倍多,能快速把芯片产生的热量导出去,避免 过热死机。


机械强度高:焊接接头的剪切强度(抗脱落能力)是锡膏的2倍,就算汽车颠簸振动,芯片也不容易松脱。


缺点也突出:成本高(一公斤烧结银要几千元)、工艺复杂(部分需要加压烧结),不适合普通芯片的大规模应用。


2、汽车不同部位芯片焊接如何选择焊料

新能源汽车的芯片分布在不同“岗位”,有的只需要“稳稳干活”,有的却要 “扛高温、扛高功率”——这就决定了焊料的选择。


锡膏:负责“普通控制岗”,哪里需要批量焊就去哪里。


汽车里大部分“不发烧”的芯片,都靠锡膏焊接,比如这些部位。


车载 MCU(微控制器):像控制车窗、空调、灯光的MCU芯片,功率低(通常几瓦),工作温度最高85℃,用锡膏焊接完全够用。而且这类芯片一辆车要装十几颗,锡膏的批量工艺和低成本正好匹配,能把每颗芯片的焊接成本控制在几分钱。


中控与传感器芯片:中控大屏的显示驱动芯片、倒车雷达的超声波传感器、胎压监测芯片,这些芯片要么功率低,要么工作环境温度不高(中控区域温度一般不超过60℃),锡膏的焊接可靠性完全能满足需求。比如显示芯片用“回流焊 +锡膏印刷”,一次能焊完一块中控板上的所有芯片,效率极高。


低压电子模块:像车载USB接口、车机系统的蓝牙芯片,这些低压模块的芯片对温度和导热没特殊要求,锡膏的“性价比优势” 在这里体现得淋漓尽致——既能保证焊接质量,又能降低整车电子系统的成本。


为什么这些部位不用烧结银?很简单:“杀鸡不用牛刀”。烧结银的高性能在这里用不上,反而会让成本飙升——如果中控芯片全用烧结银,一块中控板的焊接成本可能从几十元涨到几百元,整车成本会增加上千元。


烧结银:镇守“功率核心岗”,专扛最“烧”的芯片。


汽车里最“累”的芯片——那些要驱动电机、控制电池的高功率芯片,必须靠烧结银“镇场”,比如这些关键部位:


IGBT/SiC功率模块:这是新能源汽车的“心脏”——驱动电机的动力就来自它,工作时功率能达到几百瓦,温度会飙升到150℃以上。如果用锡膏焊接,150℃的温度会让锡膏接头软化,不仅热量传不出去,还可能导致芯片脱落,引发电机故障。而烧结银的耐高温和高导热性正好解决这个问题:银层能把IGBT 产生的热量快速导到散热片上,就算长期150℃工作,接头也不会变形,保证电机稳定运转。


电池管理系统(BMS)的高压芯片:BMS里的高压采样芯片、预充电路芯片,要处理电池的高电压(几百伏)和大电流,工作时也会产生不少热量(温度可能到125℃)。用烧结银焊接能确保这些芯片在高温下不“掉链子”,避免因芯片焊接失效导致电池过充、过放,保障行车安全。


电机控制器芯片:电机控制器是直接驱动电机的“指挥官”,里面的功率芯片(如SiC MOSFET)工作温度能到175℃,普通锡膏在这个温度下已经接近“软化临界点”,而烧结银的银层能稳稳“抓住”芯片,同时高效导热,让电机控制器持续输出动力。


为什么这些部位不用锡膏?因为“扛不住”。比如IGBT模块如果用锡膏,连续高速行驶时,热量会让锡膏接头的热阻变大,芯片温度会持续升高,最终可能导致 “热失控”——电机突然失去动力,这在行驶中是极大的安全隐患。


3、两者关系和未来发展预期

锡膏和烧结银在新能源汽车里,不是替代关系,而是互补关系。


锡膏靠低成本、高量产、够用的性能,撑起了汽车里大部分普通芯片的焊接需求,是性价比担当。烧结银靠耐高温、高导热、高可靠,守住了高功率芯片的 安全底线,是性能担当。


随着新能源汽车向“高续航、高功率”发展,高功率芯片的需求会越来越多,烧结银的应用会逐渐扩大;但普通控制芯片的数量也在增加,锡膏的性价比优势依然不可替代。未来,两种焊料会继续在汽车里各司其职——既让整车成本可控,又能保证核心芯片的稳定工作,最终实现安全、高效、低成本的平衡。



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