CN112271142A - Igbt功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺 - Google Patents

Igbt功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，包括步骤：S1、将端子放置在裸铜基板的上方，将端子焊接面与裸铜基板的焊接面相接触；S2、键合焊头将超声波能量施加到端子和裸铜基板上，使端子与裸铜基板进行焊接。端子包括第一连接部、第二连接部和焊接部，第一连接部具有第一背面，第二连接部具有第二背面，第一背面与第二背面相连接且第一背面与第二背面之间的夹角为80‑90°，焊接部的宽度为第二连接部的宽度的1.5‑2倍，焊接部与裸铜基板焊接。本发明的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，使端子的焊接受力点内弯80‑90°，可以在超声焊接过程中减少对焊接面的拉拽力。

Description

IGBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺
技术领域
本发明属于半导体产品技术领域，具体地说，本发明涉及一种IGBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺。
背景技术
IGBT功率模块制作过程中，传统超声波端子键合，键合焊头将铜端子采用超声波冷压焊的方式，将铜端子压焊在DBC基板的裸铜表面，在超声波震动时增加端子焊接面粗糙度，完成焊接面与裸铜基板的焊接。
现有技术存在如下的缺点：
1.端子为冲压件，鉴于冲压件的加工技术特点，端子上的焊接受力点在超声焊接过程中，对焊接面产生拉拽力，不利于焊接面与裸铜基板的结合，且长时间使用过程中焊点有脱落风险；
2.超声焊接过程中，端子正面与焊接面粗糙度不足，需要更长时间的震动摩擦增强焊接面之间的结合；
3.端子正面与焊接面较平整，焊接面焊接结合时间长；而且在焊接面有翘曲的情况下，面与面之间的结合力度会不足。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种IGBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，目的是在超声焊接过程中减少对焊接面的拉拽力。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，包括步骤：
S1、将端子放置在裸铜基板的上方，将端子焊接面与裸铜基板的焊接面相接触；
S2、键合焊头将超声波能量施加到端子和裸铜基板上，使端子与裸铜基板进行焊接；
其中，所述步骤S1中，端子包括第一连接部、与第一连接部连接的第二连接部和与第二连接部连接的焊接部，第一连接部具有第一背面，第二连接部具有第二背面，第一背面与第二背面相连接且第一背面与第二背面之间的夹角为80-90°，焊接部的宽度为第二连接部的宽度的1.5-2倍，焊接部与裸铜基板焊接。
所述第二连接部是在所述焊接部的宽度方向上的中间部位处与焊接部固定连接，所述第一连接部和第二连接部的宽度大小相同。
所述焊接部为圆弧形结构，焊接部具有用于与键合焊头相接触的端子正面和用于与所述裸铜基板的焊接面相接触的端子焊接面，端子正面和端子焊接面均为圆弧面且端子正面和端子焊接面的轴线与裸铜基板的焊接面相平行。
所述步骤S2中，键合焊头对端子的焊接部施加向下的压力，将焊接部压平整。
所述端子正面上设置多个第一凹槽。
所述端子正面上的所有第一凹槽为呈n*m矩阵式分布。
所述第一凹槽为菱形凹槽。
所述端子焊接面上设置多个第二凹槽。
所述端子焊接面上的所有第二凹槽为呈n*m矩阵式分布。
所述第二凹槽为菱形凹槽。
本发明的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，使端子的焊接受力点内弯80-90°，可以在超声焊接过程中减少对焊接面的拉拽力；同时增大了焊接接触面积，增强焊接面的结合强度，提高产品质量。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是IGBT功率模块端子与裸铜基板的焊接状态示意图；
图2是IGBT功率模块端子的俯视图；
图中标记为：1、焊接受力点；2、键合焊头；3、端子正面；4、端子焊接面；5、裸铜基板背面；6、裸铜基板的焊接面；7、陶瓷基板；8、第一连接部；9、第二连接部；10、焊接部；11、第一正面；12、第一背面；13、第二正面；14、第二背面。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”和“第二”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。
如图1和图2所示，本发明提供了一种GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，包括如下的步骤：
S1、将端子放置在裸铜基板的上方，将端子焊接面4与裸铜基板的焊接面6相接触；
S2、键合焊头2将超声波能量施加到端子和裸铜基板上，使端子与裸铜基板进行焊接。
具体地说，如图1和图2所示，在上述步骤S1中，使用的端子包括第一连接部8、与第一连接部8连接的第二连接部9和与第二连接部9连接且与裸铜基板焊接的焊接部10，第一连接部8具有第一正面11和第一背面12，第二连接部9具有第二正面13和第二背面14，第一背面12与第二背面14相连接且第一背面12与第二背面14之间的夹角为80-90°，焊接部10的宽度为第二连接部9的宽度的1.5-2倍，裸铜基板为DBC基板。
如图1和图2所示，第一连接部8具有一定的长度、宽度和厚度，第一连接部8的长度方向、宽度方向和厚度方向两两相互垂直，第一连接部8的第一正面11和第一背面12为与第一连接部8的厚度方向相垂直且与第一连接部8的长度方向和宽度方向相平行的平面。第二连接部9具有一定的长度、宽度和厚度，第二连接部9的长度方向、宽度方向和厚度方向两两相互垂直，第二连接部9的第二正面13和第二背面14为与第二连接部9的厚度方向相垂直且与第二连接部9的长度方向和宽度方向相平行的平面。第一连接部8的宽度方向与第二连接部9的宽度方向相平行，第一连接部8的长度方向上的一端与第二连接部9的长度方向上的一端固定连接，第二连接部9的长度方向上的另一端与焊接部10固定连接。第一正面11和第一背面12为第一连接部8的相对两表面，第一正面11与裸铜基板之间的距离大于第一背面12与裸铜基板之间的距离。第二正面13和第二背面14为第二连接部9的相对两表面，在超声焊接过程中，第二正面13与键合焊头2之间的距离小于第二背面14与键合焊头2之间的距离。
如图1和图2所示，第二连接部9是在焊接部10的宽度方向上的中间部位处与焊接部10固定连接，焊接部10的宽度大于第一连接部8和第二连接部9的宽度，第一连接部8和第二连接部9的宽度大小相同且第一连接部8和第二连接部9的宽度方向上的两端分别对齐。
作为优选的，如图1和图2所示，焊接部10为圆弧形结构，焊接部10具有用于与键合焊头2相接触的端子正面3和用于与裸铜基板的焊接面6相接触的端子焊接面4，端子正面3和端子焊接面4均为圆弧面且端子正面3和端子焊接面4的轴线与裸铜基板的焊接面6相平行。端子正面3与裸铜基板之间的距离大于端子焊接面4与裸铜基板之间的距离，端子正面3的轴线位于端子正面3的上方，端子焊接面4的轴线也位于端子正面3的上方。
如图1和图2所示，端子正面3和端子焊接面4为焊接部10的相对两表面，端子正面3和端子焊接面4的弧度小于180度。第一背面12的一端与第二背面14的一端直接连接，第二背面14的另一端与端子焊接面4的一端相连接，第一背面12的长度方向(也即第一连接部8的长度方向)与第二背面14(也即第二连接部9的长度方向)之间的夹角为80-90°，第一背面12与第二背面14的连接处形成焊接受力点，焊接受力点内弯80-90°，可以在超声焊接过程中减少对焊接面的拉拽力。第一正面11的一端与第二正面13的一端相连接且两者之间为圆弧过渡连接，第二正面13的另一端与端子正面3的一端相连接。
作为优选的，如图1和图2所示，端子正面3上设置多个第一凹槽，端子正面3上的所有第一凹槽为呈n*m矩阵式分布。端子焊接面4上设置多个第二凹槽，端子焊接面4上的所有第二凹槽为呈n*m矩阵式分布。因此，端子正面3与端子焊接面4采用凹面结构设计，同时通过设置第一凹槽和第二凹槽，在上述步骤S2中，超声焊接时，端子焊接面4与裸铜基板能更快速完成结合，并逐步完成两个焊接面之间完全的焊接结合。
作为优选的，如图1和图2所示，第一凹槽和第二凹槽均为菱形凹槽。
作为优选的，端子正面3与端子焊接面4需进行表面粗糙化处理，在上述步骤S2中，端子焊接面4粗糙度增加，从而可以增强超声震动面之间接触的摩擦力，缩短超声焊接的时间。
在上述步骤S2中，键合焊头2对端子的焊接部10施加向下的压力，将焊接部10压平整，最终使得端子正面3和端子焊接面4变成与裸铜基板的焊接面6相平行的平面。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，其特征在于，包括步骤：
S1、将端子放置在裸铜基板的上方，将端子焊接面与裸铜基板的焊接面相接触；
S2、键合焊头将超声波能量施加到端子和裸铜基板上，使端子与裸铜基板进行焊接；
其中，所述步骤S1中，端子包括第一连接部、与第一连接部连接的第二连接部和与第二连接部连接的焊接部，第一连接部具有第一背面，第二连接部具有第二背面，第一背面与第二背面相连接且第一背面与第二背面之间的夹角为80-90°，焊接部的宽度为第二连接部的宽度的1.5-2倍，焊接部与裸铜基板焊接。
2.根据权利要求1所述的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，其特征在于，所述第二连接部是在所述焊接部的宽度方向上的中间部位处与焊接部固定连接，所述第一连接部和第二连接部的宽度大小相同。
3.根据权利要求1或2所述的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，其特征在于，所述焊接部为圆弧形结构，焊接部具有用于与键合焊头相接触的端子正面和用于与所述裸铜基板的焊接面相接触的端子焊接面，端子正面和端子焊接面均为圆弧面且端子正面和端子焊接面的轴线与裸铜基板的焊接面相平行。
4.根据权利要求3所述的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，其特征在于，所述步骤S2中，键合焊头对端子的焊接部施加向下的压力，将焊接部压平整。
5.根据权利要求3所述的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，其特征在于，所述端子正面上设置多个第一凹槽。
6.根据权利要求5所述的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，其特征在于，所述端子正面上的所有第一凹槽为呈n*m矩阵式分布。
7.根据权利要求5所述的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，其特征在于，所述第一凹槽为菱形凹槽。
8.根据权利要求3所述的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，其特征在于，所述端子焊接面上设置多个第二凹槽。
9.根据权利要求8所述的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，其特征在于，所述端子焊接面上的所有第二凹槽为呈n*m矩阵式分布。
10.根据权利要求8所述的GBT功率模块端子与裸铜基板的焊接工艺，其特征在于，所述第二凹槽为菱形凹槽。
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