CN103594458B - 一种衬板结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种衬板结构，包括AlN陶瓷层、正面覆铜层、背面覆铜层以及正面的阻焊层，所述正面覆铜层上的母排焊接区处和/或芯片焊接区的周沿处设置限位件，所述限位件用来在焊接过程中对焊片以及芯片和/或母排的引脚进行定位。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、制作方便、能够提高封装焊接工艺效率等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到功率模块的封装设计领域，特指一种能够提高焊接封装工艺效率的衬板结构。
背景技术
目前功率IGBT模块的封装设计结构及工艺主要是基于焊接的方法。这种方法一般是先将芯片1焊接到绝缘陶瓷的衬板2上，然后将带芯片1的衬板2和基板3焊接在一起，同时将母排4焊到衬板2上；衬板2与基板3之间形成基板焊层7，母排4与衬板2之间形成母排焊层8，芯片1与衬板2之间形成芯片焊层9，如图1所示。
现有衬板2的结构如图2和图3所示，包括陶瓷层201、正面覆铜层202、背面覆铜层203以及正面的阻焊层204。其中，覆铜层是采用烧结或活性钎焊技术与衬板2的陶瓷层实现紧密接合。
在当前的IGBT模块工艺过程中，焊接主要有两种技术路线：
（1）焊膏工艺：通过丝网印刷分别将焊膏印刷在衬板2和基板3表面，利用焊膏的粘性将芯片1固定在衬板2表面，再将完成芯片1焊接的衬板2固定在基板3上，同时利用夹具将母排4固定在衬板2上，再进行真空焊接。
（2）焊片工艺：通过夹具将衬板2、焊片5和芯片1固定，如图4所示。再将其整体放入真空焊接炉中进行焊接。然后，再利用夹具6将完成芯片1焊接的衬板2固定在基板3上，并利用夹具6将母排4固定在衬板2上，进行真空焊接。
为了获得更好的焊接质量和提高焊层的均匀性，很多厂家都选择采用焊片工艺路线，然而在现有的衬板2上采用焊片工艺来焊接芯片1及母排4存在以下缺点：
（1）需采用专门定制的夹具6来固定衬板2、焊片5以及芯片1，在大批量生产过程中，对夹具6的需求量巨大，成本较高。
（2）要求夹具6的加工精度较高，且在使用过程中会容易磨损，可能会导致衬板2、焊片5及芯片1定位偏差，影响焊接质量。
（3）生产过程中采用夹具6固定衬板2、焊片5及芯片1，需要大量的人力或设备来进行组装，效率低下。
（4）用焊片5将母排4端子焊接到衬板2上时，需要将焊片5一片片放置在母排4引脚下方，效率较低，且焊片5在衬板2表面无法固定，容易滑动，会影响焊接质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、制作方便、能够提高封装焊接工艺效率的衬板结构。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种衬板结构，包括陶瓷层、正面覆铜层、背面覆铜层以及正面的阻焊层，所述正面覆铜层上的母排焊接区处和/或芯片焊接区的周沿处设置限位件，所述限位件用来在焊接过程中对焊片以及芯片和/或母排的引脚进行定位。
作为本发明的进一步改进：
所述限位件通过将非金属绝缘材料烧结或焊接在正面覆铜层上形成，所述限位件具有一定厚度以达到限位的作用。
所述非金属绝缘材料为氧化铝，氮化铝或氮化硅。
烧结或焊接所述非金属绝缘材料在正面覆铜层、背面覆铜层与AlN陶瓷层烧结或焊接时同步进行。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的衬板结构，结构简单紧凑、成本低廉、制作方便，在与芯片焊接过程中不需要固定夹具来固定衬板、焊片和芯片，组装效率高，可以省去夹具的成本，且可以避免夹具磨损带来的质量隐患。
2、本发明的衬板结构，在与母排焊接过程中可以固定母排引脚的焊片，优化了母排与模块的组装，且消除了焊片滑落造成的焊接质量问题。
3、本发明的衬板结构，在与芯片焊接过程中，可以对焊片和芯片实现精确定位，消除了夹具磨损带来的质量隐患。
附图说明
图1是现有典型的IGBT封装焊接结构的示意图。
图2是现有衬板表面结构的俯视结构示意图。
图3是现有衬板表面结构的端面结构示意图。
图4是现有采用焊接夹具固定芯片和焊片时的结构示意图。
图5是本发明衬板表面结构的俯视结构示意图。
图6是本发明衬板表面结构的端面结构示意图。
图例说明：
1、芯片；2、衬板；201、陶瓷层；202、正面覆铜层；203、背面覆铜层；204、阻焊层；3、基板；4、母排；5、焊片；6、夹具；7、基板焊层；8、母排焊层；9、芯片焊层；10、芯片焊片；11、引脚焊片；12、限位件。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图5和图6所示，本发明的衬板结构，包括陶瓷层201（如：AlN陶瓷层）、正面覆铜层202、背面覆铜层203以及正面的阻焊层204，上述覆铜层是采用烧结或活性钎焊技术与陶瓷层201实现紧密接合。本发明在正面覆铜层202上的母排焊接区处和/或芯片焊接区的周沿处设置限位件12，用来在焊接过程中对焊片以及芯片1和/或母排4的引脚进行定位。
本实例中，该限位件12通过将非金属绝缘材料烧结或焊接在正面覆铜层202上形成，并具有一定厚度，以达到限位的作用。
上述非金属绝缘材料可为氧化铝，氮化铝或氮化硅，可以实现导热和绝缘，且可以在覆铜层与中间大的陶瓷板烧结或焊接时同步进行。
本发明通过以上结构，通过对母排4的引脚焊片11、芯片1的芯片焊片10进行定位，可以避免焊片滑落造成的焊接质量隐患，可以极大的减少夹具的成本和提高组装的效率，并可以消除夹具磨损带来的质量隐患。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种衬板结构，包括陶瓷层（201）、正面覆铜层（202）、背面覆铜层（203）以及正面的阻焊层（204），其特征在于，所述正面覆铜层（202）上具有母排焊接区和芯片焊接区，所述母排焊接区处和/或芯片焊接区的周沿处设置限位件（12），所述限位件（12）用来在焊接过程中对焊片以及芯片（1）和/或母排（4）的引脚进行定位；所述限位件（12）通过将非金属绝缘材料烧结或焊接在正面覆铜层（202）上形成，所述限位件（12）具有一定厚度以达到限位的作用；烧结或焊接所述非金属绝缘材料在正面覆铜层（202）、背面覆铜层（203）与AlN陶瓷层（201）烧结或焊接时同步进行。
2.根据权利要求1所述的衬板结构，其特征在于，所述非金属绝缘材料为氧化铝，氮化铝或氮化硅。
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