固态继电器的厂商品牌与它的制作步骤是怎样的?
固态继电器开路且负载端有电压时,输出端会有一定的漏电流,在使用或设计时应注意防止触电。
固态继电器(SSR)的厂商品牌和制作步骤简述如下:
一、 主要厂商品牌(排名不分先后)
固态继电器是一个竞争激烈的市场,许多知名电气和半导体厂商都参与其中。以下是一些全球及中国范围内知名的品牌:
-
国际知名品牌:
- 欧姆龙: 产品线非常广泛,从标准型到高性能型,覆盖小电流到大电流,在工控领域占有率很高。
- Crydom: 隶属于Sensata,专精于固态继电器和功率控制模块,技术实力强,尤其在大功率、散热设计方面有名。
- 赛米控: 德国功率半导体巨头,旗下品牌众多,其生产的固态继电器模块(尤其是三相、大功率)以高质量和可靠性著称。
- 威世: 大型电子元器件制造商,提供多种类型的SSR产品。
- Teledyne Relays: 在航空航天、高可靠性领域有优势。
- 松下: 提供各种工业控制元器件,包括SSR。
- 富士电机: 日本老牌电气公司,功率半导体和SSR产品有竞争力。
- 快达: 澳大利亚品牌,现隶属于施耐德电气,专注于开关、传感器等工业元器件,SSR是其强项之一。
- Celduc: 法国品牌,以其创新的产品(如集成度高的SSR、过零检测技术)在特定市场有优势。
- 西芝: 日本品牌,在大功率半导体和SSR领域有较强实力。
- IXYS (现为Littelfuse旗下): 美国功率半导体公司,其MOSFET型SSR较有特色。
- 罗姆: 日本半导体大厂,提供小型化、低功耗的SSR解决方案。
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国内知名品牌:
- 无锡固特: 中国本土领先的固态继电器制造商,历史悠久,产品种类丰富,涵盖从微型到大型各类SSR,性价比较高。
- 厦门宏发: 继电器领域的全球巨头(传统继电器起家),其固态继电器产品线也非常完整,品质可靠。
- 赛晶科技: 专注于电力电子器件,产品包括大功率SSR模块。
- 浙江汇港电器: 专注SSR研发制造,产品种类多。
- 上海兰宝: 提供各种工控元器件,包括SSR。
- 正泰/德力西: 国内大型低压电气集团,通常有覆盖基础应用的SSR产品线。
二、 固态继电器制作的主要步骤
固态继电器的核心是利用半导体器件实现无触点开关功能。其制造是电子元器件生产流程的集合,主要步骤如下:
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设计与工程:
- 根据目标电流、电压(输入、输出)、应用类型(过零、随机、比例控制等)、散热需求、外形尺寸等参数进行电路设计和选型。
- 选择关键的半导体器件:光耦(输入/输出隔离)、功率开关器件(可控硅、Triac用于AC;MOSFET用于DC/AC低功率)、驱动电路。
- 设计PCB布线、散热结构(铝基板、散热片)、外壳结构。
-
半导体芯片制造 (晶圆厂):
- 可控硅/双向可控硅/MOSFET/Power MOSFET/IGBT:这些核心功率开关芯片的制造是高度复杂的工艺,涉及晶圆清洗、氧化、光刻、刻蚀、掺杂、沉积金属层等数百道工序,在超净间内完成。
- 光耦内部光电管/光敏器件:发光二极管(LED)和光敏晶体管/光敏二极管也需要在晶圆厂中制造。
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芯片封装与分立器件制造:
- 晶圆经过切割成单个芯片。
- 芯片通过引线键合连接到管壳/引脚/底座上,并进行塑料封装或金属封装,制成分立半导体器件(如单个TO-220封装的可控硅、DIP/SMD封装的光耦)。
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元器件采购:
- 采购其他所需元器件:PCB板材、铝基板、电阻、电容、二极管、接线端子、绝缘导热垫片、散热片、外壳(如模制塑料壳、金属壳)、环氧树脂(灌封胶)等。
- 采购第2、3步制造好的光耦、功率半导体分立器件。
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PCB/基板制作:
- 普通FR4 PCB:用于逻辑控制部分。
- 金属基PCB或DCB基板:用于承载功率芯片和大电流走线,提供良好的电绝缘和散热通道。制作过程涉及铜箔蚀刻、陶瓷层(如氧化铝)压合等。
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组件组装与贴片/SMT:
- 使用贴片机将光耦、电阻、电容、小功率IC、二极管等表贴器件高速、精确地焊接到PCB的焊盘上。
- 使用回流焊炉使焊料熔化形成可靠焊点。
-
功率芯片绑定与焊接:
- 功率芯片组装:将功率半导体器件(TO封装件或晶圆)安装到金属基板/DCB基板上。这通常需要:
- 芯片贴装/Die Attach:对于裸晶圆,使用焊料片(如锡银铜)或导电银胶,通过精密的贴片机放置在基板焊盘上。
- 焊片回流焊或银胶固化:在气氛保护(如氮气)的回流炉或固化炉中完成焊接或固化,形成牢固的机械和电气连接。
- 引线键合:使用键合机将极细的金线或铝线一端键合在芯片电极上,另一端键合在基板的相应焊盘上,形成电气互联。这是高精度、高可靠性的关键步骤。
- 功率器件焊接:对于预先封装好的功率器件(如TO-220可控硅),则通过波峰焊或手工焊接焊接到PCB或基板的相应通孔位置上。
- 功率芯片组装:将功率半导体器件(TO封装件或晶圆)安装到金属基板/DCB基板上。这通常需要:
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插件元件组装与焊接 (THT):
- 如果设计中有需要,插入引脚较大的元器件(如某些大容量电容、接线端子)到PCB的穿孔中。
- 通过波峰焊或选择性焊接完成穿孔焊接。
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组装外壳与散热器:
- 将装配好的包含功率模块和PCB的组件(部分情况下可能是一个整体模块)安装到散热片上。通常需要在功率器件/模块底板和散热片之间涂抹导热硅脂或安装绝缘导热垫片。
- 将整个电控部分装入外壳中。散热片通常会成为外壳的一部分(如底座)或紧密接触外壳散热鳍片。
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灌封与密封:
- 对于需要高防护等级、增强绝缘性或改善散热的SSR,会将环氧树脂或硅酮等灌封胶灌入外壳内部,覆盖电子元件。固化后形成一个防护整体。
- 一些设计采用机械密封等方式保证防护。
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功能测试与老化:
- 参数测试:使用专用设备测试输入特性(触发电压/电流、开关特性)、输出特性(导通压降、漏电流、阻断电压)、隔离耐压等关键性能指标是否符合规格书要求。这是剔除不良品的关键环节。
- 耐压测试:对输入和输出端子之间施加高电压(如数千伏交流),测试绝缘性能是否达标。
- 老化测试:可能进行高温老化或加电老化,剔除早期失效的产品,确保交付的可靠性。对部分高要求产品进行震动等环境试验。
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最终检查与包装:
- 进行外观检查(标签、外壳、引脚)。
- 贴上规格标签和型号标签。
- 按客户或标准要求进行包装,准备出货。
核心要点总结:
- 核心技术:光耦隔离 + 功率半导体开关(可控硅/Triac/MOSFET)。
- 关键工艺:半导体芯片制造(晶圆厂)、芯片绑定与引线键合(高精度连接)、散热结构设计。
- 核心差异:相比传统继电器无需机械触点、线圈、电磁系统,可靠性更高、寿命更长、无噪音、开关速度快。
- 制造难点:高压隔离工艺、高功率密度下的散热设计、生产过程的良品率控制和一致性保障。
希望以上信息能帮助你了解固态继电器的品牌概况和复杂的制造过程。选择品牌时需根据具体应用场景(电流、电压、控制要求、可靠性等)和预算来综合考虑。
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