CN102593111B - Igbt模块及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种IGBT模块及其制作方法，该模块包括：基板组件；固定在基板组件上的侧框，侧框上设置有多个筋条，该筋条的中间部位开有母排安放槽，两端部位设置有定位孔；弹簧引线，其引线端安插在所述定位孔上；固定在所述侧框的筋条上的母排定位器，该母排定位器上开设有母排定位槽，母排定位槽与母排安放槽一一对应；穿过母排定位槽安插并固定在母排安放槽内的多组母排，所述母排的组数与所述筋条的数量相同。本发明通过采用定位孔固定弹簧引线，采用母排定位器将母排固定在母排定位槽内，避免了焊接弹簧引线和母排过程中外部定位工装的使用，且焊接完成后不需拆除母排定位器，从而提高了产品的质量和生产效率。

Description

IGBT模块及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地说，涉及一种IGBT模块及其制作方法。

背景技术

目前国内外的各种功率型半导体模块，如IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块，其焊接工艺分为两次焊接和三次焊接两种。传统工艺为两次焊接工艺的焊接方式为：1、先将所需芯片焊接在衬板上，得到衬板组件；2、将衬板组件、母排、弹簧引线和基板焊接在一起，得到IGBT模块。

这种焊接工艺是基于焊膏进行的焊接，由于大量使用焊膏，焊接后得到的IGBT模块内残留有大量的助焊剂，对产品的质量造成不利影响，因此对焊接后的清洗过程要求很高，清洗的时间非常长，效率很低，不能适应大规模生产的要求。

为了解决上述问题，目前国内外一些IGBT模块制造企业普遍采用了三次焊接的工艺，三次焊接工艺的焊接方式为：1、将所需芯片焊接在衬板上，得到衬板组件；2、将衬板组件和基板焊接在一起，得到基板组件；3、在基板组件和母排、弹簧引线之间进行焊接，以及在基板组件和侧框之间涂胶固化，即所谓的一体化焊接和固化过程，之后得到IGBT模块。

其中前两次焊接过程采用焊片进行焊接，第三次焊接采用焊膏并同侧框涂胶固化过程结合在一起进行，这样焊接工序没有增加，但由于大大减少了焊膏的使用，对焊接后的清洗过程的要求大幅降低，清洗时间大幅缩短，因此适应了大批量生产的要求。

上述一体化焊接和固化的工艺虽然基本解决了清洗的瓶颈问题，但还是存在两个显著的缺点：一是在第三次焊接时仍然需要使用外部的工装来帮助弹簧引线和母排进行定位及固定，二是在工装拆卸过程中容易造成母排和弹簧引线的脱落，从而影响产品的对质量和生产效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种IGBT模块及其制作方法，在第三次焊接过程中，避免了外部工装的使用，从而排除了工装拆卸过程给产品带来的不利影响，提高了产品的质量和生产效率。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种IGBT模块，包括：

基板组件，所述基板组件包括基板和衬板组件，所述衬板组件包括衬板和位于所述衬板上的芯片；

固定在所述基板组件上的侧框，所述侧框上设置有多个筋条，该筋条的中间部位开有母排安放槽，两端部位设置有定位孔；

弹簧引线，所述弹簧引线的引线端安插在所述定位孔上；

固定在所述侧框的筋条上的母排定位器，所述母排定位器上开设有母排定位槽，所述母排定位槽与所述侧框上的母排安放槽一一对应，所述母排定位槽位于所述母排安放槽的正上方；

穿过所述母排定位槽安插并固定在所述母排安放槽内的多组母排，所述母排的组数与所述筋条的数量相同，一组母排包括一个发射极母排和一个集电极母排。

优选的，所述侧框上还包括：设置在所述筋条背面且位于所述定位孔附近的定位销，所述弹簧引线的绕圈固定在所述定位销上。

优选的，所述母排定位器的背面边缘设置有卡槽，所述母排定位器通过所述卡槽固定在所述侧框的筋条上。

优选的，所述母排定位器的材质与所述侧框的材质相同。

优选的，所述母排定位器采用注塑工艺一体成型。

本发明实施例还公开了一种IGBT模块制作方法，用于制作以上所述的IGBT模块，该方法包括：

将该IGBT模块所需芯片焊接在衬板上，得到衬板组件；

将所述衬板组件焊接在基板上，得到基板组件；

将弹簧引线安插在侧框筋条上的定位孔上；

将安装有弹簧引线的侧框与基板组件组合在一起；

将母排定位器安置在所述侧框上，将母排穿过所述母排定位器上的母排定位槽安插在所述侧框上的母排安放槽内，完成了IGBT模块的组装过程；

将组装完成的IGBT模块送入低温焊接炉或烘箱中进行焊接和固化，得到IGBT模块。

优选的，所述将弹簧引线安插在侧框筋条上的定位孔上之后，还包括：

将所述弹簧引线的绕圈固定在所述筋条背面且位于所述定位孔附近的定位销上。

优选的，所述将安装有弹簧引线的侧框与基板组件组合在一起之前，还包括：

在侧框上与基板组件结合的部位进行涂胶，并在基板组件上需与弹簧引线和母排进行电连接的部位涂上焊膏。

优选的，得到所述IGBT模块之后，还包括：

对所述IGBT模块内部残留的助焊剂进行清洗、封装。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例提供的IGBT模块及其制作方法，通过采用定位孔固定弹簧引线，从而避免了焊接弹簧引线过程中定位工装的使用，并且，通过采用母排定位器将母排固定在母排定位槽内，从而避免了在母排焊接过程中外部定位工装的使用，而且在完成第三次焊接过程后，母排定位器不需取出，而是保留在IGBT模块内部，从而排除了工装拆卸过程给产品带来的不利影响，进而提高了产品的质量和生产效率。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例公开的IGBT模块的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的IGBT模块中基板组件的结构图；

图3为本发明实施例公开的IGBT模块中侧框的正面结构图；

图4为本发明实施例公开的IGBT模块中侧框的背面结构图；

图5为本发明实施例公开的IGBT模块安装弹簧引线后的侧框的正面结构图；

图6为本发明实施例公开的IGBT模块安装弹簧引线后的侧框的背面结构图；

图7为本发明实施例公开的IGBT模块弹簧引线安装区域的放大图；

图8为本发明实施例公开的IGBT模块中母排定位器的正面结构图；

图9为本发明实施例公开的IGBT模块中母排定位器的背面结构图；

图10为本发明实施例公开的IGBT模块中母排定位器安装后的结构图；

图11为本发明实施例公开的IGBT模块中母排安装后的整体结构图；

图12为本发明实施例公开的IGBT模块中母排安装后母排所在区域的剖面图；

图13为本发明实施例公开的另一IGBT模块的结构图；

图14为本发明实施例公开的IGBT模块制作方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

正如背景技术所述，现有技术的IGBT模块的制作过程中，在第三次焊接完成后，在外部定位工装的拆卸过程中，经常会造成母排和弹簧引线的脱落，影响产品的质量和生产效率。

基于上述问题，本发明实施例提供了一种IGBT模块，其结构图如图1所示，该IGBT模块包括：

基板组件11，如图2所示，为基板组件11的结构图，所述基板组件11包括基板110和衬板组件，所述衬板组件包括衬板111和位于所述衬板111上的芯片112；

固定在所述基板组件11上的侧框12，如图3和图4所示，图3为侧框12的正面结构图，图4为侧框12的背面结构图，所述侧框12上设置有多个筋条120，该筋条120的中间部位开有母排安放槽121，以便于放置母排，筋条120的两端部位设置有定位孔122，另外，所述侧框12上还包括设置在所述筋条120背面且位于所述定位孔附近的定位销123；

弹簧引线14，如图5、图6和图7所示，示出了弹簧引线14在侧框12上的定位情况，图5为安装弹簧引线14后的侧框的正面结构图，图6为安装弹簧引线14后的侧框的背面结构图，图7为弹簧引线安装区域的放大图，所述弹簧引线14的引线端140安插在所述定位孔122上，所述弹簧引线14的绕圈141固定在所述定位销123上，具体为弹簧引线14的绕圈141挂到定位销123上，以固定弹簧引线绕圈的位置；

固定在所述侧框12的筋条120上的母排定位器13，具体的，参见图8和图9，图8为母排定位器的正面结构图，图9为其背面结构图，所述母排定位器13上开设有母排定位槽130，所述母排定位槽130与所述侧框12上的母排安放槽121一一对应，安装后，所述母排定位槽130位于所述母排安放槽121的正上方，如图10所示。

另外，本实施例中为了便于将母排定位器13固定在侧框12的筋条120上，在母排定位器13的背面边缘设置有卡槽131，所述母排定位器13通过所述卡槽131固定在所述侧框12的筋条120上，即卡槽131的凹陷部与侧框上的凸起部相对应，同理，卡槽131的凸起部与侧框上的凹陷部相对应，以使母排定位器13与侧框12接触部位相吻合，从而将母排定位器稳定的固定在侧框的筋条上；

该IGBT模块还设置有多个母排15，母排15的安装方式如图11和图12所示，图11为母排安装后的整体结构图，图12为母排安装后母排所在区域的剖面图，从图母排15穿过母排定位器13上的母排定位槽130安插并固定在所述侧框12上的母排安放槽121内，所述母排15的组数与所述侧框12上的筋条120的数量相同，一组母排包括一个发射极母排和一个集电极母排。

需要说明的是，为了便于将母排定位器13与侧框12连接在一起，本实施例中优选为所述母排定位器的材质与所述侧框的材质相同，并且，为了保证母排定位器13结构的稳固性，采用注塑工艺一体成型的方式制作母排定位器13。但是，本实施例中并不限定所述母排定位器的材质与所述侧框的材质必须相同，只要二者均为非金属即可，并且，母排定位器的制作方式也不仅仅限定为注塑工艺一体成型，只要采用与其材质相对应的制作方式进行制作即可。

由于弹簧引线14的引线端140和绕圈141不同轴，为了更好的固定弹簧引线，本实施例中除了通过将引线端140插入定位孔122，以固定引线端140之外，还采用定位销123来固定绕圈141，从而可以保证弹簧引线的稳固性，减少了弹簧引线脱落的可能性。

另外，由于侧框12的筋条120上的母排安放槽121的厚度很小，不足以支持母排焊接过程中母排的稳定性，本实施例中通过增加母排定位器来稳定母排，由于母排定位器13上的母排定位槽130的厚度较大，满足了焊接过程中母排稳定性的要求，从而避免了外部定位工装的使用，而且第三次焊接完成后，母排定位器13作为一个部件保留在IGBT模块内部，即减少了拆卸的过程，从而提高了产品质量和操作效率。

本发明实施例公开的IGBT模块，通过采用定位孔和定位销固定弹簧引线，从而避免了焊接弹簧引线过程中定位工装的使用，并且，通过采用母排定位器将母排固定在母排定位槽内，从而避免了在母排焊接过程中外部定位工装的使用，而且在完成第三次焊接过程后，母排定位器不需取出，而是保留在IGBT模块内部，从而排除了工装拆卸过程给产品带来的不利影响，进而提高了产品的质量和生产效率。

需要说明的是，本实施例中对该IGBT模块包含的衬板和母排的数量不做限定，不过该IGBT模块中衬板的个数和母排的个数是相同的，以图1和图13为例，图1中示出的IGBT模块中具有6个衬板，3组母排(即3个集电极母排和3个发射极母排)，图13中示出的IGBT模块中具有4个衬板，2组母排，从图中可以看出，一个母排定位槽内安装有一组母排，对应母排定位槽下发的2个衬板。

与上述结构实施例相对于，本发明另一实施例还公开了一种IGBT模块的制作方法，以制作上述IGBT模块，其流程图如图14所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101：将该IGBT模块所需芯片焊接在衬板上，得到衬板组件，即第一次焊接过程，本实施例中优选采用焊片进行焊接得到衬板组件；

步骤S102：将所述衬板组件焊接在基板上，得到基板组件，即第二次焊接过程，本实施例中优选采用焊片进行焊接得到基板组件；

以下步骤S103-步骤S110为第三次焊接过程以及侧框的固化过程：

步骤S103：将弹簧引线安插在侧框筋条上的定位孔上；

步骤S104：将所述弹簧引线的绕圈固定在所述筋条背面且位于所述定位孔附近的定位销上；

步骤S105：在侧框上与基板组件结合的部位进行涂胶；

步骤S106：在基板组件上需与弹簧引线和母排进行电连接的部位涂上焊膏；

步骤S107：将安装有弹簧引线的侧框与基板组件组合在一起，此时弹簧引线的已经与基板相接触，弹簧引线的引脚部分已经有了焊膏；

步骤S108：将母排定位器安置在所述侧框上，为了便于后续母排的焊接，这里可通过母排定位器背面的卡槽，将母排定位器卡在侧框上；

步骤S109：将母排穿过所述母排定位器上的母排定位槽安插在所述侧框上的母排安放槽内，母排定位器上的母排定位槽厚度较大，在后续母排焊接过程中足以支撑母排，此时母排已经与基板接触，母排的引脚部分已经有了焊膏，到这一步骤即完成了IGBT模块的组装过程；

步骤S110：将组装完成的IGBT模块送入低温焊接炉或烘箱中进行焊接和固化，该步骤的焊接和固化是同时进行的，焊接和固化之后，实现了弹簧引线与所述芯片的电性连接，以及母排与所述芯片的电性连接，弹簧引线作为控制电极同时与芯片的集电极、发射极和栅极电连接，集电极母排与芯片的集电极电连接，发射极母排与与芯片的发射极电连接，从而得到焊接好的IGBT模块。

步骤S103-步骤S109完成了IGBT模块的组装过程，这些步骤中某些部件的组装顺序可以根据实际操作情况进行适当的调节，本实施例中对此不做过多限定。

步骤S111：对所述IGBT模块内部残留的助焊剂进行清洗，之后对该IGBT模块进行封装等后续工序，即可检测出厂。

在完成母排的焊接过程和弹簧引线的焊接过程之后，母排定位器即作为该IGBT模块内部的一个部件保留在模块内部，避免了工装拆卸过程给母排带来的不利影响，并且采用定位孔和定位销固定弹簧引线，从而避免了焊接弹簧引线过程中定位工装的使用，避免了工装拆卸过程给弹簧引线带来的不利影响，进而提高了产品的质量和生产效率。

本领域技术人员可以理解，以上实施例公开的IGBT模块及其制作过程，涉及到的焊接过程(包括衬板组件、基板组件的焊接，以及母排和弹簧引线的焊接)可全部采用焊膏进行焊接，也可以全部采用焊片进行焊接，甚至可以部分采用焊膏焊接，部分采用焊片焊接，本发明实施例中为了减轻后续清洗过程的压力，缩短清洗时间，优选采用焊片进行焊接衬板组件和基板组件，采用焊膏焊接母排和弹簧引线，对于其它若使用焊片焊接工艺进行焊接较困难的部件，也可采用焊膏进行焊接。

以上所述实施例，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种IGBT模块，其特征在于，包括：

基板组件，所述基板组件包括基板和衬板组件，所述衬板组件包括衬板和位于所述衬板上的芯片；

固定在所述基板组件上的侧框，所述侧框上设置有多个筋条，该筋条的中间部位开有母排安放槽，两端部位设置有定位孔；

所述定位孔位于被母排定位器覆盖区域以外的筋条的两端；

弹簧引线，所述弹簧引线的引线端安插在所述定位孔上；

固定在所述侧框的筋条上的母排定位器，所述母排定位器上开设有母排定位槽，所述母排定位槽与所述侧框上的母排安放槽一一对应，所述母排定位槽位于所述母排安放槽的正上方；

穿过所述母排定位槽安插并固定在所述母排安放槽内的多组母排，所述母排的组数与所述筋条的数量相同，一组母排包括一个发射极母排和一个集电极母排；

其中，所述母排定位器的背面边缘设置有卡槽，所述母排定位器通过所述卡槽固定在所述侧框的筋条上。

2.根据权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于，所述侧框上还包括：设置在所述筋条背面且位于所述定位孔附近的定位销，所述弹簧引线的绕圈固定在所述定位销上。

3.根据权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于，所述母排定位器的材质与所述侧框的材质相同。

4.根据权利要求3所述的IGBT模块，其特征在于，所述母排定位器采用注塑工艺一体成型。

5.一种IGBT模块制作方法，用于制作权利要求1-4任一项所述的IGBT模块，其特征在于，包括：

将该IGBT模块所需芯片焊接在衬板上，得到衬板组件；

将所述衬板组件焊接在基板上，得到基板组件；

将弹簧引线安插在侧框筋条上的定位孔上；

将安装有弹簧引线的侧框与基板组件组合在一起；

将母排定位器安置在所述侧框上，将母排穿过所述母排定位器上的母排定位槽安插在所述侧框上的母排安放槽内，完成了IGBT模块的组装过程；

将组装完成的IGBT模块送入低温焊接炉或烘箱中进行焊接和固化，得到IGBT模块。

6.根据权利要求5所述的IGBT模块制作方法，其特征在于，所述将弹簧引线安插在侧框筋条上的定位孔上之后，还包括：

将所述弹簧引线的绕圈固定在所述筋条背面且位于所述定位孔附近的定位销上。

7.根据权利要求6所述的IGBT模块制作方法，其特征在于，所述将安装有弹簧引线的侧框与基板组件组合在一起之前，还包括：

在侧框上与基板组件结合的部位进行涂胶，并在基板组件上需与弹簧引线和母排进行电连接的部位涂上焊膏。

8.根据权利要求7所述的IGBT模块制作方法，其特征在于，得到所述IGBT模块之后，还包括：

对所述IGBT模块内部残留的助焊剂进行清洗、封装。