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Igbt模塊一次焊接的方法

文檔序號(hào):3079426閱讀:1515來(lái)源:國(guó)知局
Igbt模塊一次焊接的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種IGBT模塊一次焊接的方法,工裝包括底板、定位板和壓塊,壓塊尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊略小,首先將基板放在底板凹槽中,蓋上定位板,依次將焊片和芯片放入定位板開口位置,每個(gè)定位板開口位置的芯片上放入壓塊,高溫下完成焊接。本發(fā)明通過(guò)壓塊代替蓋板的設(shè)計(jì)來(lái)固定芯片,使焊接時(shí)芯片受力均勻,焊料均勻向四處流動(dòng),焊接后芯片傾斜角度極小,芯片表面平整,提高焊接質(zhì)量,利于后續(xù)工序的完成。
【專利說(shuō)明】IGBT模塊一次焊接的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及IGBT模塊封裝工藝,具體涉及一種IGBT模塊一次焊接的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor,全文簡(jiǎn)稱 IGBT)是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動(dòng)電流較大;M0SFET驅(qū)動(dòng)功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域?;贗GBT具有高頻率、高電壓、大電流、尤其是容易開通和關(guān)斷的性能特點(diǎn),是國(guó)際上公認(rèn)的電力電子技術(shù)第三次革命的最具代表性的產(chǎn)品,至今已經(jīng)發(fā)展到第六代,商業(yè)化已發(fā)展到第五代。目前,IGBT已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)中。
[0003]目前,IGBT模塊制造過(guò)程關(guān)鍵是焊接工藝。將芯片與DBC(陶瓷基板)的焊接稱為一次焊接,一次焊接是模塊封裝工藝中的第一道工序,也是最基礎(chǔ)的一道工序,一次焊接的質(zhì)量影響著后續(xù)工藝的順利進(jìn)行,特別是對(duì)鍵合工藝來(lái)說(shuō),一次焊接后芯片傾斜角度小、表面平整利于鍵合的順利進(jìn)行。
[0004]現(xiàn)有的一次焊接工裝包括底板、定位板和蓋板,底板的作用是用來(lái)固定DBC,定位板是用來(lái)定位芯片位置,蓋板上的定位銷壓在芯片中心位置處,使芯片受力均勻,焊接中焊料均勻向四處流動(dòng),保證焊接后芯片傾斜角度很小,利于后續(xù)鍵合工藝的完成。首先將DBC放在底板凹槽中,蓋上定位板,依次將焊片和芯片放入定位板開口位置,最后蓋上蓋板。理想情況下蓋板上的定位銷壓在芯片中心位置處,但是在蓋板的實(shí)際加工中很難精確控制定位銷的位置,只要其稍微偏離中心,芯片受力不均勻,高溫中焊料會(huì)朝著受力重的一側(cè)流動(dòng),芯片會(huì)產(chǎn)生很大的傾斜角,嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。
[0005]因此,針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題,有必要提供一種改良的IGBT模塊一次焊接的方法,以克服上述缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種能保持穩(wěn)定焊接質(zhì)量的IGBT模塊一次焊接的方法,焊接過(guò)程中芯片均勻受力,焊接后芯片表面平整度穩(wěn)定性更好。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明去掉了蓋板,改由單個(gè)的壓塊來(lái)完成芯片的定位,保證了焊接過(guò)程中芯片受力均勻,焊料均勻向四處流動(dòng),焊接后芯片傾斜角度很小,芯片表面平整。
[0009]本發(fā)明的IGBT模塊一次焊接的方法,工裝包括底板、定位板和壓塊,首先將基板放在底板凹槽中,蓋上定位板,依次將焊片和芯片放入定位板開口位置,每個(gè)定位板開口位置的芯片上放入壓塊,高溫下完成焊接,所述的壓塊尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊略小。
[0010]優(yōu)選的,所述的壓塊與芯片接觸面為實(shí)體的矩形。
[0011]進(jìn)一步的,上述的壓塊尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊各小0.1mm。
[0012]優(yōu)選的,所述的壓塊與芯片接觸面為中間鏤空的“回”字型。
[0013]進(jìn)一步的,上述的壓塊外圍的尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊各小0.1mm。
[0014]優(yōu)選的,所述的壓塊與芯片接觸面為鏤空或凸起的“星”型。
[0015]優(yōu)選的,所述的壓塊與芯片接觸面分散排布至少三個(gè)凸塊,所述的凸塊表面位于同一平面上。
[0016]從上述技術(shù)方案可以看出,本發(fā)明通過(guò)壓塊代替蓋板的設(shè)計(jì)來(lái)固定芯片,使焊接時(shí)芯片受力均勻,焊料均勻向四處流動(dòng),焊接后芯片傾斜角度極小,芯片表面平整,提高焊接質(zhì)量,利于后續(xù)工序的完成。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中IGBT模塊一次焊接方法所用工裝蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0019]圖2是本發(fā)明的IGBT模塊一次焊接方法所用工裝結(jié)構(gòu)及位置示意圖;
[0020]圖3是本發(fā)明的IGBT模塊一次焊接方法所用工裝壓塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明公開了一種IGBT模塊一次焊接的方法,工裝包括底板、定位板和壓塊,首先將基板放在底板凹槽中,蓋上定位板,依次將焊片和芯片放入定位板開口位置,每個(gè)定位板開口位置的芯片上放入壓塊,高溫下完成焊接,所述的壓塊尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊略小。
[0022]優(yōu)選的,所述的壓塊與芯片接觸面為實(shí)體的矩形。
[0023]進(jìn)一步的,上述的壓塊尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊各小0.1mm。
[0024]優(yōu)選的,所述的壓塊與芯片接觸面為中間鏤空的“回”字型。
[0025]進(jìn)一步的,上述的壓塊外圍的尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊各小0.1mm。
[0026]優(yōu)選的,所述的壓塊與芯片接觸面為鏤空或凸起的“星”型。
[0027]優(yōu)選的,所述的壓塊與芯片接觸面分散排布至少三個(gè)凸塊,所述的凸塊表面位于同一平面上。
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]現(xiàn)有的一次焊接工裝包括底板、定位板和蓋板,底板的作用是用來(lái)固定基板,定位板是用來(lái)定位芯片位置,蓋板結(jié)構(gòu)如圖1所示,蓋板上的定位銷01壓在芯片中心位置處,使芯片受力均勻,焊接中焊料均勻向四處流動(dòng),保證焊接后芯片傾斜角度很小,利于后續(xù)鍵合工藝的完成。具體的,首先將基板放在底板凹槽中,蓋上定位板,依次將焊片和芯片放入定位板開口位置,最后蓋上蓋板。理想情況下蓋板上的定位銷01壓在芯片中心位置處,但是在蓋板的實(shí)際加工中很難精確控制定位銷的位置,只要其稍微偏離中心,芯片受力不均勻,高溫中焊料會(huì)朝著受力重的一側(cè)流動(dòng),芯片會(huì)產(chǎn)生很大的傾斜角,嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。
[0030]發(fā)明人分析,由于定位銷01對(duì)于芯片的定位可認(rèn)為是點(diǎn)定位,而芯片作為一個(gè)完整的面,很難在一點(diǎn)受力的情況下,讓整個(gè)面去均衡的分擔(dān)壓力,稍有定位銷01的定位不準(zhǔn),芯片就會(huì)受力不均。發(fā)明人考慮到焊接過(guò)程中受力均勻是整個(gè)一次焊接的關(guān)鍵所在,而將現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)芯片施加點(diǎn)壓力轉(zhuǎn)換為面壓力,不僅可以使得芯片受力均勻,而且對(duì)工藝的操作要求更低,無(wú)需去準(zhǔn)確定位芯片的中心點(diǎn),也更方便,基于以上考慮,發(fā)明人提出將現(xiàn)有的蓋板替換為單個(gè)的壓塊。
[0031]如圖2所示,本發(fā)明的IGBT模塊一次焊接的方法,工裝包括底板1、定位板2和壓塊,底板I的作用是用來(lái)固定基板,定位板2是用來(lái)定位芯片3位置,二者和現(xiàn)有技術(shù)中所起的作用相同,此處不在詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]具體的,首先將基板放在底板I的凹槽中,蓋上定位板2,依次將焊片和芯片3放入定位板2的開口位置,每個(gè)定位板2開口位置的芯片3上放入壓塊,高溫下焊片熔化,由于壓塊使得芯片3受力均勻,熔化的焊料均勻向四處流動(dòng)并完成焊接,壓塊尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊略小,是為了既方便壓塊放入定位板2的開口位置又能使得壓塊的重力最大限度的平均分擔(dān)到芯片3上,同時(shí)也使得操作非常容易和方便,省卻了定位和精確控制的煩惱。
[0033]本發(fā)明通過(guò)芯片大小和定位板框架的大小來(lái)設(shè)計(jì)壓塊,壓塊的尺寸和重量要根據(jù)待焊接芯片的條件加以調(diào)整控制。壓塊尺寸根據(jù)芯片大小設(shè)計(jì),以比芯片長(zhǎng)寬單邊各小0.1mm最為適宜,確保能放入到定位板放芯片的孔內(nèi),正好壓在芯片上方,每個(gè)芯片孔內(nèi)安放一個(gè),確保焊接時(shí)芯片的位置固定。
[0034]如圖3所示,為本發(fā)明的IGBT模塊一次焊接方法所用工裝壓塊的主視圖和俯視圖,壓塊與芯片接觸面的形狀為實(shí)體的矩形,考慮到壓塊的重量控制和成本等因素,可以對(duì)壓塊與芯片接觸面形狀加以改變,只要能保證將壓塊的自身重力平均的分?jǐn)偟叫酒?,便可以?shí)現(xiàn)焊接后芯片傾斜角度極小,幾乎可以認(rèn)為在同一個(gè)水平面上??梢詫簤K與芯片接觸面部分掏空,諸如中間鏤空的“回”字型;壓塊與芯片接觸面也可以為鏤空或凸起的“星”型;甚至壓塊與芯片接觸面分散排布三個(gè)以上位于同一平面上的凸塊,也可以將壓塊的重力均勻分散到芯片上,實(shí)際焊接工藝過(guò)程中,可以靈活的采用不同形狀接觸面的壓塊,不僅限于上述所例舉的類型。
[0035]綜上所述,本發(fā)明通過(guò)壓塊代替蓋板的設(shè)計(jì)來(lái)固定芯片,使焊接時(shí)芯片受力均勻,焊料均勻向四處流動(dòng),焊接后芯片傾斜角度極小,芯片表面平整,提高焊接質(zhì)量,利于后續(xù)工序的完成。
[0036]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié),而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此,無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看,均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定,因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0037]此外,應(yīng)當(dāng)理解,雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述,但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案,說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn),本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體,各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合,形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種IGBT模塊一次焊接的方法,其特征在于:工裝包括底板、定位板和壓塊,首先將基板放在底板凹槽中,蓋上定位板,依次將焊片和芯片放入定位板開口位置,每個(gè)定位板開口位置的芯片上放入壓塊,高溫下完成焊接,所述的壓塊尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊略小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次焊接的方法,其特征在于:所述的壓塊與芯片接觸面為實(shí)體的矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一次焊接的方法,其特征在于:所述的壓塊尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊各小0.1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次焊接的方法,其特征在于:所述的壓塊與芯片接觸面為中間鏤空的“回”字型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一次焊接的方法,其特征在于:所述的壓塊外圍的尺寸比芯片長(zhǎng)寬單邊各小0.1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次焊接的方法,其特征在于:所述的壓塊與芯片接觸面為鏤空或凸起的“星”型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次焊接的方法,其特征在于:所述的壓塊與芯片接觸面分散排布至少三個(gè)凸塊,所述的凸塊表面位于同一平面上。
【文檔編號(hào)】B23K1/00GK104339059SQ201310312440
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】薛飛, 劉艷宏 申請(qǐng)人:西安永電電氣有限責(zé)任公司
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