新能源汽车焊接材料五大失效风险与应对指南——从焊点看整车可靠性

 

在新能源汽车产业链中，焊接封装材料是连接芯片、功率器件与基板的“隐形桥梁”。这些看似微小的材料，一旦失效，可能引发电池热失控、电机功率骤降甚至整车故障。作为深耕行业多年的焊接材料供应商，傲牛可结合数千次失效分析案例，为您拆解四大核心失效模式及应对策略，助您从源头把控产品可靠性。

 

一、机械失效：振动与热循环下的“焊点疲劳”

 

失效表现：焊点开裂、分层、脱落，常见于发动机舱、电池模组等振动剧烈场景。

 

核心成因：热膨胀系数（CTE）失配：芯片（硅CTE 2.6ppm/℃）与铜基板（CTE 17ppm/℃）的巨大差异，导致热循环中焊点承受交变应力。例如，某车规级IGBT模块在测试时，经2000次-40℃——125℃循环后，传统锡膏焊点开裂率达35%。

 

机械应力过载：车辆颠簸引发的高频振动（如20g加速度），使焊点长期承受剪切力，最终因疲劳产生微裂纹。

 

材料对策：选择添加纳米银线的高韧性锡膏（剪切强度提升20%），或采用烧结银工艺（固态冶金结合，抗热循环次数＞5000次）。

 

二、热失效：高温环境下的“焊点软化”

 

失效表现：焊点熔化、热阻飙升、芯片结温超标，多发于功率模块、快充电路等高热区域。

 

核心成因：耐温极限不足。普通SnAgCu锡膏耐温约125℃，而SiC模块结温可达175℃，长期运行导致焊点软化失效。

 

热导率瓶颈：传统锡膏热导率约50W/m・K，无法满足高功率器件散热需求，如某800V高压平台IGBT因焊点热阻过高，被迫降额20%运行。

 

材料对策：引入烧结银材料（热导率150-240W/m・K），其固态烧结层可承受 300℃高温，从源头降低结温15%-20%。

 

三、电气失效：高电流下的“焊点陷阱”

 

失效表现：接触电阻增大、电迁移导致开路/短路，常见于电池汇流排、电机控制器大电流路径。

 

核心成因：电迁移效应：当电流密度＞10⁴A/cm²时，焊点内金属离子定向迁移，如SnAgCu焊点在快充场景下，300小时后空洞率可增加至15%。

 

界面氧化：助焊剂残留或焊接过程氧化，导致焊点接触电阻升高，某BMS芯片因焊点电阻增大10%，引发电池电压误判。

 

材料对策：采用无卤素助焊剂（残留物表面绝缘电阻＞10¹³Ω），搭配高纯度烧结银（电阻率低至1.6μΩ・cm），从材料端抑制电迁移与氧化。

 

四、环境失效：复杂工况下的“焊点腐蚀”

 

失效表现：焊点生锈、镀层脱落、绝缘失效，多发于电池舱（电解液侵蚀）、沿海地区（盐雾腐蚀）。

 

核心成因：电化学腐蚀：焊点与电解液（含HF）接触形成原电池，如某储能电池组因铝极耳焊点腐蚀，导致短路起火。

 

吸湿膨胀：有机封装材料吸潮后膨胀（如FR-4基板吸湿率0.2%），对焊点施加额外应力，加速疲劳失效。

 

材料对策：选用镀镍/镀金防护的焊料，搭配低卤素清洗液（氯离子残留＜50ppm），并通过盐雾测试（96h无腐蚀）认证。

 

五、从失效到可靠：材料选型的三大黄金法则

 

场景适配：根据器件工作温度（低温/高温）、功率等级（小功率/高功率）选择对应材料，如车规级器件优先烧结银，消费级器件可选高性价比锡膏。

 

标准认证：认准AEC-Q200（汽车级）、UL9540（储能安全）等认证，确保材料通过热循环、振动、盐雾等严苛测试。

 

全流程管控：从锡膏印刷精度（±5μm）到烧结真空度（＜100Pa），联合材料供应商进行工艺协同优化，降低失效隐患。

 

新能源汽车的可靠性，始于每一个焊点的稳定性。作为封装焊接材料供应商，我们始终坚信：只有深入理解失效机理，才能研发出更适配的材料方案。从锡膏到烧结银，从助焊剂到清洗液，每一款产品的背后，都是对“零失效”的执着追求。欢迎与我们携手，以材料创新助力新能源产业可靠性升级。