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)明通過壓塊代替蓋板的設(shè)計來固定芯片，使焊接時芯片受力均勻，焊料均勻向四處流動，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,全文簡稱 IGBT)是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；M0SFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(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，是國際上公認的電力電子技術(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已廣泛應用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)中。
[0003]目前，IGBT模塊制造過程關(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)工藝的順利進行，特別是對鍵合工藝來說，一次焊接后芯片傾斜角度小、表面平整利于鍵合的順利進行。
[0004]現(xiàn)有的一次焊接工裝包括底板、定位板和蓋板,底板的作用是用來固定DBC，定位板是用來定位芯片位置，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，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，高溫中焊料會朝著受力重的一側(cè)流動，芯片會產(chǎn)生很大的傾斜角，嚴重影響焊接質(zhì)量。
[0005]因此，針對上述技術(shù)問題，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，改由單個的壓塊來完成芯片的定位，保證了焊接過程中芯片受力均勻，焊料均勻向四處流動，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寬單邊略小。
[0010]優(yōu)選的，所述的壓塊與芯片接觸面為實體的矩形。
[0011]進一步的，上述的壓塊尺寸比芯片長寬單邊各小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]進一步的，上述的壓塊外圍的尺寸比芯片長寬單邊各小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)明通過壓塊代替蓋板的設(shè)計來固定芯片，使焊接時芯片受力均勻，焊料均勻向四處流動，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】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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寬單邊略小。
[0022]優(yōu)選的，所述的壓塊與芯片接觸面為實體的矩形。
[0023]進一步的，上述的壓塊尺寸比芯片長寬單邊各小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]進一步的，上述的壓塊外圍的尺寸比芯片長寬單邊各小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)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029]現(xiàn)有的一次焊接工裝包括底板、定位板和蓋板，底板的作用是用來固定基板，定位板是用來定位芯片位置，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，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，高溫中焊料會朝著受力重的一側(cè)流動，芯片會產(chǎn)生很大的傾斜角，嚴重影響焊接質(zhì)量。
[0030]發(fā)明人分析，由于定位銷01對于芯片的定位可認為是點定位，而芯片作為一個完整的面，很難在一點受力的情況下，讓整個面去均衡的分擔壓力，稍有定位銷01的定位不準，芯片就會受力不均。發(fā)明人考慮到焊接過程中受力均勻是整個一次焊接的關(guān)鍵所在，而將現(xiàn)有技術(shù)的對芯片施加點壓力轉(zhuǎn)換為面壓力，不僅可以使得芯片受力均勻，而且對工藝的操作要求更低，無需去準確定位芯片的中心點，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的作用是用來固定基板，定位板2是用來定位芯片3位置，二者和現(xiàn)有技術(shù)中所起的作用相同，此處不在詳細說明。
[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并完成焊接，壓塊尺寸比芯片長寬單邊略小，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到芯片3上，同時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)明通過芯片大小和定位板框架的大小來設(shè)計壓塊，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，以比芯片長寬單邊各小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，每個芯片孔內(nèi)安放一個，確保焊接時芯片的位置固定。
[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體的矩形，考慮到壓塊的重量控制和成本等因素，可以對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攤到芯片上，便可以實現(xiàn)焊接后芯片傾斜角度極小，幾乎可以認為在同一個水平面上?？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，實際焊接工藝過程中，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)明通過壓塊代替蓋板的設(shè)計來固定芯片，使焊接時芯片受力均勻，焊料均勻向四處流動，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施例的細節(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現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實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，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【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凸塊，所述的凸塊表面位于同一平面上。
【文檔編號】B23K1/00GK104339059SQ201310312440
【公開日】2015年2月11日 申請日期: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 申請人:西安永電電氣有限責任公司