CN110418518A - 一种提高igbt模块端子焊接强度的工艺方法 - Google Patents

一种提高igbt模块端子焊接强度的工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，将设有网孔的钢网放置于DBC板的正面，通过钢网对DBC板于网孔位置进行初始锡膏网印；将IGBT芯片贴片在网印的一个初始锡膏上方，将FRD芯片贴片在网印的另外一个初始锡膏上方；对贴片完的DBC板进行一次真空焊接，使IGBT芯片和FRD芯片分别与接触的初始锡膏焊接在一起，剩余初始锡膏凝固形成点锡膏区域；在点锡膏区域的初始锡膏上方点后续锡膏；将功率端子放置在点锡膏区域的后续锡膏上方，通过焊接工装进行固定；二次真空焊接，使功率端子与初始锡膏及后续锡膏焊接在一起。本发明提高端子拉力，保证锡膏在端子处的爬升高度和足够的锡膏量，提高端子焊点的连接强度。

Description

一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，属于印刷焊接技术领域。
背景技术
功率端子(简称“端子”)在IGBT模块中主要起到承担电极的作用，其通过焊接技术与陶瓷覆铜板(DBC板)相连从而实现导流，在应用中集受力与受电为一体，受力过程中通常会受到热应力和机械应力，导致功率循环退化，影响IGBT模块的寿命和长期可靠性，因此功率端子的焊接强度成为了评估IGBT模块性能的一项重要指标，焊接强度由端子拉力体现。
现有技术中，通常是将锡膏通过钢网印刷在DBC上方，然后将芯片贴在锡膏上进行一次真空焊接，在一次真空焊接后未放置芯片处的锡膏会进行凝固，最后将端子放置在凝固的锡膏上方进行二次真空焊接，此时，凝固的锡膏在加热过程中会对DBC和端子起润湿作用，在DBC上方和端子底部形成弧形的锡膏焊缝，此焊缝强度就是端子的焊接强度，采用此种方式进行焊接端子时，由于锡膏量会受到钢网厚度的影响，必须与芯片的锡膏需求量相匹配，不能提供端子足够的锡膏量，而且一次真空焊接后锡膏活性会大大下降，造成端子焊点强度较弱，影响IGBT模块的寿命和长期可靠性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，确保功率端子与DBC板之间的焊接强度，提高端子拉力，保证锡膏在端子处的爬升高度和足够的锡膏量，提高端子焊点的连接强度。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，包括以下步骤：
1)DBC板印刷：将设有若干网孔的钢网放置于DBC板的正面，通过所述钢网对所述DBC板于所述网孔位置进行初始锡膏网印；
2)贴片：将IGBT芯片贴片在网印的一个初始锡膏上方，将FRD芯片贴片在网印的另外一个初始锡膏上方；
3)一次真空焊接：通过真空炉对贴片完的DBC板进行一次真空焊接，使IGBT芯片和FRD芯片分别与接触的初始锡膏焊接在一起，未放置IGBT芯片和FRD芯片的剩余初始锡膏凝固形成点锡膏区域；
4)点锡膏：在所述点锡膏区域的初始锡膏上方点后续锡膏；
5)端子放置：将功率端子放置在点锡膏区域的后续锡膏上方，通过焊接工装进行固定；
6)二次真空焊接：通过真空炉进行二次真空焊接，使所述功率端子与所述初始锡膏及后续锡膏焊接在一起。
作为提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法的优选方案，所述钢网的厚度为0.25mm，网孔的形状为矩形。
作为提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法的优选方案，所述IGBT芯片贴片处的网孔的大小处于所述IGBT芯片面积的75％～80％之间；所述FRD芯片贴片处的网孔的大小处于所述FRD芯片面积的75％～80％之间。
作为提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法的优选方案，所述网孔的数量为12个，所述IGBT芯片和FRD芯片分别占用2个网孔，剩余的8个网孔处的初始锡膏凝固形成8个点锡膏区域。
作为提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法的优选方案，所述步骤4)中，点后续锡膏量为0.2～0.3g之间。
作为提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法的优选方案，所述步骤3)中，一次真空焊接的时间为40min，温度为285℃。
作为提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法的优选方案，所述步骤6)中，二次真空焊接的时间为40min，温度为285℃。
作为提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法的优选方案，还包括步骤7)端子拉力测试：对所述功率端子进行拉力测试，单个所述功率端子的拉力值大于40kg。
本发明与传统的功率端子焊接工艺相比，通过增加功率端子处的锡膏含量，提高了功率端子焊点的连接强度，IGBT产品可靠性提高；新点的后续锡膏活性强，后续锡膏黏着力大，润湿效果强，对功率端子的覆盖面增大，从而使功率端子的焊接强度也增强；由于一次焊接后会形成待点锡区域，不需要使用专用的夹具，通过手动点锡膏的方式增加锡膏量，方式简单，制造效率高，综合成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例中提供的提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法流程示意图；
图2为本发明实施例中提供的提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法步骤S1示意图；
图3为本发明实施例中提供的提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法步骤S2、S3、S4示意图；
图4为本发明实施例中提供的提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法步骤S5示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多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改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1、图2、图3和图4，一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，包括以下步骤：
S1：DBC板1印刷：将设有若干网孔20的钢网2放置于DBC板1的正面，通过所述钢网2对所述DBC板1于所述网孔20位置进行初始锡膏3网印；
S2：贴片：将IGBT芯片41贴片在网印的一个初始锡膏3上方，将FRD芯片贴片42在网印的另外一个初始锡膏3上方；
S3：一次真空焊接：通过真空炉对贴片完的DBC板1进行一次真空焊接，使IGBT芯片41和FRD芯片分别与接触的初始锡膏3焊接在一起，未放置IGBT芯片41和FRD芯片的剩余初始锡膏3凝固形成点锡膏区域30；
S4：点锡膏：在所述点锡膏区域30的初始锡膏3上方点后续锡膏5；
S5：端子放置：将功率端子6放置在点锡膏区域30的后续锡膏5上方，通过焊接工装7进行固定；
S6：二次真空焊接：通过真空炉进行二次真空焊接，使所述功率端子6与所述初始锡膏3及后续锡膏5焊接在一起。
具体的，以34mm的IGBT模块为例，具体的实施步骤如下：
如图2所示，DBC板1的正面放置钢网2，DBC板1通过钢网2网印初始锡膏3。其中钢网2上开设个网孔2020，厚度为0.25mm，所述12个网孔20的形状为矩形，网孔20的大小是芯片面积的75％-80％之间。
如图3所示，将IGBT芯片41和FRD芯片贴在网印的初始锡膏3上方；将贴片完的DBC板1放置在真空炉里进行一次真空焊接，一次真空焊接的时间为40min，温度为285℃，使IGBT芯片41和FRD芯片与初始锡膏3焊接在一起，同时未放置IGBT芯片41和FRD芯片的初始锡膏3会凝固形成8个待点锡膏区域30。在待点锡膏区域30处点后续锡膏5，后续锡膏5量在0.2-0.3g之间。
如图4所示，将功率端子6放置在后续锡膏5上方，通过焊接工装7进行固定，然后放置到真空炉里，进行二次真空焊接，二次真空焊接的时间为40min，温度为285℃，使端子与锡膏焊接在一起，测试端子拉力，单个端子的拉力值大于40kg。
本发明在一次真空焊接后，增加点锡工艺，通过手工方式在凝固的初始锡膏3处再点后续锡膏5,功率端子6放置在点的后续锡膏5上方进行二次真空焊接，新增的焊料保证了功率端子6下方的锡膏活性和锡膏量，锡膏会在功率端子6底部润湿蔓延，然后沿功率端子6爬升并同时与DBC板1上凝固的锡膏扩散润湿，从而保证了锡膏在功率端子6处的爬升高度和足够的锡膏量，最终可提高端子焊点的连接强度。与传统的功率端子6焊接工艺相比，通过增加功率端子6处的锡膏含量，提高了功率端子6焊点的连接强度，IGBT产品可靠性提高；新点的后续锡膏5活性强，后续锡膏5黏着力大，润湿效果强，对功率端子6的覆盖面增大，从而使功率端子6的焊接强度也增强；由于一次焊接后会形成待点锡区域，不需要使用专用的夹具，通过手动点锡膏的方式增加锡膏量，方式简单，制造效率高，综合成本低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)DBC板印刷：将设有若干网孔的钢网放置于DBC板的正面，通过所述钢网对所述DBC板于所述网孔位置进行初始锡膏网印；
2)贴片：将IGBT芯片贴片在网印的一个初始锡膏上方，将FRD芯片贴片在网印的另外一个初始锡膏上方；
3)一次真空焊接：通过真空炉对贴片完的DBC板进行一次真空焊接，使IGBT芯片和FRD芯片分别与接触的初始锡膏焊接在一起，未放置IGBT芯片和FRD芯片的剩余初始锡膏凝固形成点锡膏区域；
4)点锡膏：在所述点锡膏区域的初始锡膏上方点后续锡膏；
5)端子放置：将功率端子放置在点锡膏区域的后续锡膏上方，通过焊接工装进行固定；
6)二次真空焊接：通过真空炉进行二次真空焊接，使所述功率端子与所述初始锡膏及后续锡膏焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，其特征在于，所述钢网的厚度为0.25mm，网孔的形状为矩形。
3.根据权利要求1所述的一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，其特征在于，所述IGBT芯片贴片处的网孔的大小处于所述IGBT芯片面积的75％～80％之间；所述FRD芯片贴片处的网孔的大小处于所述FRD芯片面积的75％～80％之间。
4.根据权利要求1所述的一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，其特征在于，所述网孔的数量为12个，所述IGBT芯片和FRD芯片分别占用2个网孔，剩余的8个网孔处的初始锡膏凝固形成8个点锡膏区域。
5.根据权利要求1所述的一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，其特征在于，所述步骤4)中，点后续锡膏量为0.2～0.3g之间。
6.根据权利要求1所述的一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，其特征在于，所述步骤3)中，一次真空焊接的时间为40min，温度为285℃。
7.根据权利要求1所述的一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，其特征在于，所述步骤6)中，二次真空焊接的时间为40min，温度为285℃。
8.根据权利要求1所述的一种提高IGBT模块端子焊接强度的工艺方法，其特征在于，还包括步骤7)端子拉力测试：对所述功率端子进行拉力测试，单个所述功率端子的拉力值大于40kg。
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Denomination of invention: A Process Method for Improving the Welding Strength of IGBT Module Terminals

Effective date of registration: 20230629

Granted publication date: 20201211

Pledgee: Rizhao bank Limited by Share Ltd. Yantai branch

Pledgor: YANTAI TAIXIN ELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980046494