CN115722749A - 一种局部感应加热扩散焊接方法及功率模块封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种局部感应加热扩散焊接方法及功率模块封装方法,涉及功率模块制造技术领域,解决了现有功率模块封装技术难以适用宽禁带功率模块的技术问题。焊接方法包括:在下基材表面涂敷挥发性有机介质,从下表面固定钎材箔;在钎材箔的上表面涂敷挥发性有机介质,并进行加热以固定上基材,得到由上基材、钎材箔、下基材顺次连接的待焊件;将待焊件送入真空炉中,以第一升温速率进行局部感应加热至100~200℃并保温,再以第二升温速率进行局部感应加热至焊接温度并保温;待自然冷而却后,送入常压炉区,冷却后得到局部感应加热扩散焊接产品。本发明改善了焊接过程中的变形,及传统功率模块封装导电和导热性能,提升模块工作温度范围及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及功率模块制造技术领域,尤其涉及一种局部感应加热扩散焊接方法及功率模块封装方法。
背景技术
功率模块是功率电力电子器件按一定的功能组合再灌封成一个模块,传统功率模块中,芯片通过软钎焊接到基板上,连接界面一般为两相或三相合金系统,在温度变化过程中,连接界面通过形成金属化合物层使芯片、软钎焊料合金及基板之间形成互联。宽禁带半导体是高温、高频、抗辐射及大功率模块的适合材料,已成为功率模块的研发和产业化应用重点。尽管宽禁带半导体较硅材料在材料性能上有很大的优势,但是芯片必须封装之后才能使用。
当更大功率的应用需要用到功率半导体的时候,芯片级别并联成为一个优选的方案,更大的DBC(Direct Bond Copper,直接敷铜陶瓷基板,将Cu沉积于Al2O3基板之上,其工艺结合材料与薄膜工艺技术,为近年最普遍使用的陶瓷散热基板)面积以及正确出线端子才能满足功率密度的高要求。如图1所示,现有的硅基功率模块分装采用七层结构,以及相邻层次之间的互连焊接。芯片正面的输入输出端与引脚之间采用引线键合实现互连,芯片背面到热沉的连接是热量传导的主要通道。碳化硅功率模块在散热方面具有更高的要求,碳化硅器件可以工作在更高的温度下,在相同功率等级下,其功率模块较常规功率模块在体积上大幅降低,因此对散热的要求就更高。如果工作时的温度过高,不但会引起器件性能的下降,还会因为不同封装材料的热膨胀系数失配以及界面存在的热应力带来可靠性的问题。
现有的功率模块封装技术主要包括软钎焊接、高温无铅钎料封装、银烧结技术及与瞬态液相焊接,都是基于硅基功率模块设计的,将其用于宽禁带半导体功率模块时,会在使用频率、散热、可靠性等方面带来新的挑战,封装技术正成为宽禁带功率模块的技术瓶颈。其中,软钎焊接工艺的功率模块结温一般低于150℃,当应用于温度为175-200℃甚至200℃以上的情况时,其连接层性能会急剧退化,影响模块工作的可靠性,而碳化硅模块的应用温度可达175-200℃甚至200℃以上,故不能满足碳化硅模块的连接,且根据RoHS指令要求,目前电子产品中已禁止使用含铅钎料。高温无铅钎料的连接温度高于使用温度,热稳定性差,同时高温钎料的工艺特性(润湿性)与力学性能(强度)、物理性能(导热性与导电性)、热稳定性难以兼顾,通过提高钎料本身的耐高温能力来提升钎焊接头的耐温能力,难以解决高温功率模块的封装问题。银烧结技术也称为低温连接技术,连接层银具有优异的导电和导热性能;在300℃内不出现疲劳效应,具有极高的可靠性;烧结料不含铅,属于环境友好型材料。但连接属于接触,银本身在烧结过程中不熔化,接触强度靠填充物质。瞬态液相焊接由于对整体产品加热,仍有形成的扩散层较厚、合金相的形成速率太低、扩散时间较长等缺点。
由此,亟需一种新的功率模块封装技术实现芯片连接,以改善宽禁带功率模块在焊接过程中的变形、导电和导热性能,提升模块工作温度范围,提高可靠性。
在实现本发明过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:
现有功率模块封装技术难以适用宽禁带功率模块的焊接,导致宽禁带功率模块的性能指标及可靠性难以满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种局部感应加热扩散焊接方法及功率模块封装方法,以解决现有技术中存在的现有功率模块封装技术难以适用宽禁带功率模块的焊接,导致宽禁带功率模块的性能指标及可靠性难以满足要求的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供的一种局部感应加热扩散焊接方法,包括以下步骤:S10:在下基材表面涂敷挥发性有机介质,从下表面固定钎材箔;S20:在所述钎材箔的上表面涂敷所述挥发性有机介质,并进行加热以固定上基材,得到由所述上基材、钎材箔、下基材顺次连接的待焊件;S30:将所述待焊件送入真空炉中,以第一升温速率进行局部感应加热至100~200℃并保温,再以第二升温速率进行局部感应加热至焊接温度并保温;S40:待自然冷而却后,送入常压炉区,冷却后得到局部感应加热扩散焊接产品。
优选的,所述钎材箔为高熔点金属与低熔点金属的颗粒混合物,所述高熔点金属的熔点大于260℃,所述低熔点金属的熔点小于或等于240℃。
优选的,所述颗粒混合物为AgCu合金粉、AgCuSn合金粉或SnSb合金粉;所述AgCu合金粉中Cu含量为28%,粒度为20~60μm,熔点为780℃;所述AgCuSn合金粉中Ag含量为60%,Cu含量为30%,Sn含量为10%,粒度为20~60μm,熔点为600℃;所述SnSb合金粉的Sn含量为90%,Sb含量为10%,粒度为20~60μm,熔点为250℃。
一种功率模块封装方法,通过以上任一项所述的一种局部感应加热扩散焊接方法进行封装,得到无金属热沉模块、传统功率模块或双面散热封装模块。
优选的,所述无金属热沉模块包括第一碳化硅芯片、第一DBC基板、第一引出电极、第一连接块及第一铝丝;所述第一碳化硅芯片的两侧分别与所述第一DBC基板、第一连接块的一端连接;所述第一引出电极、第一连接块的另一端均与所述第一DBC基板连接;所述第一铝丝将所述第一碳化硅芯片的键合点与所述第一DBC基板或其他芯片的键合点进行电气互联。
优选的,所述无金属热沉模块封装方法包括:S100a:所述第一功率半导体碳化硅芯片经局部感应加热扩散焊接方法与所述第一DBC基板连接,形成第一组件;S200a:所述第一组件经局部感应加热扩散焊接方法与预成型功率互联及第一引出电极连接,得到所述无金属热沉模块。其中,预成型功率互联与第一引出电极类似,区别在于预成型功率互联是功率模块内部的互联金属,而引出电极用于与外部相连接。
优选的,所述传统功率模块包括第二碳化硅芯片、第二DBC基板、第二引出电极、第二连接块、第二铝丝和金属热沉层;所述第二碳化硅芯片的两侧分别与所述第二DBC基板、第二连接块的一端连接;所述第二引出电极、第二连接块的另一端均与所述第二DBC基板连接;所述第二DBC基板与所述金属热沉层连接;所述第二铝丝将所述第二碳化硅芯片的键合点与所述第二DBC基板或其他芯片的键合点进行电气互联。
优选的,所述传统功率模块的封装方法包括:S100b:所述第二碳化硅芯片经局部感应加热扩散焊接方法与所述第二DBC基板连接,形成第二组件;S200b:所述第二组件经局部感应加热扩散焊接方法与预成型功率互联连接在一起,形成第三组件;S300b:所述第三组件经局部感应加热扩散焊接方法与所述第二引出电极及金属热沉层连接,得到所述传统功率模块。
优选的,所述双面散热封装模块包括第三碳化硅芯片、第三DBC基板、第四DBC基板、第三引出电极、第三连接块、第四连接块和第三铝丝;所述第三连接块的一侧与所述第三DBC基板连接,另一侧与所述第三碳化硅芯片连接;所述第四连接块的两侧分别与所述第三DBC基板、第四DBC基板连接;所述第三碳化硅芯片的另一侧与所述第四DBC基板连接;所述第三引出电极与所述第四DBC基板连接;所述第三铝丝将所述第三碳化硅芯片的键合点与所述第四DBC基板或其他芯片的键合点进行电气互联。
优选的,所述双面散热封装模块的封装方法包括:S100c:所述第三碳化硅芯片经局部感应加热扩散焊接方法与所述第三连接块连接在一起,形成第四组件;S200c:所述第四组件和所述第四连接块经局部感应加热扩散焊接方法与所述第三DBC基板连接,形成第五组件;S300c:所述第五组件打信号线,经局部感应加热扩散焊接方法与所述第三引出电极、第四DBC基板连接,得到所述双面散热封装模块。
实施本发明上述技术方案中的一个技术方案,具有如下优点或有益效果:
本发明制造的功率模块产品(特别是碳化硅等宽禁带半导体模块)有效改善了焊接过程中的变形,改善传统功率模块封装导电和导热性能,提升模块工作温度范围,提高功率模块的性能指标及可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图,附图中:
图1是现有的硅基功率模块的结构示意图;
图2是实施例一中局部感应加热扩散焊接前示意图;
图3是实施例一中局部感应加热扩散焊接后示意图;
图4是实施例一局部感应加热扩散焊接方法的流程图;
图5是实施例三中第一组件的局部感应加热扩散焊接示意图;
图6是实施例三中第一组件经局部感应加热扩散焊接完成所有连接的示意图;
图7是实施例三中无金属热沉功率模块的结构示意图;
图8是实施例三中无金属热沉功率模块的封装流程图;
图9是实施例四中第二组件的局部感应加热扩散焊接示意图;
图10是实施例四中第三组件的局部感应加热扩散焊接示意图;
图11是实施例四中第三组件经局部感应加热扩散焊接完成所有连接的示意图;
图12是实施例四中传统功率模块的结构示意图;
图13是实施例四中传统功率模块的封装流程图;
图14是实施例五中第四组件的局部感应加热扩散焊接示意图;
图15是实施例五中第五组件的局部感应加热扩散焊接示意图;
图16是实施例五中第五组件经局部感应加热扩散焊接完成所有连接的示意图;
图17是实施例五中双面散热模块的结构示意图;
图18是实施例五中双面散热模块的封装流程图;
图中:1'、下基材;2'、钎材箔;3'、上基材;4'、挥发性有机介质层;5'、焊接层;6'、加热线圈;1a、第一碳化硅芯片;2a、第一DBC基板;3a、第一引出电极;4a、第一连接块;5a、第一铝丝;1b、第二碳化硅芯片;2b、第二DBC基板;3b、第二引出电极;4b、第二连接块;5b、第二铝丝;6b、金属热沉层;1c、第三碳化硅芯片;2c、第三DBC基板;3c、第四DBC基板;4c、第三引出电极;5c、第三连接块;6c、第四连接块;7c、第三铝丝。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图,这些附图构成了示例性实施例的一部分,其中描述了实现本发明可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子,还可使用其他的实施例,或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改,而不会脱离本发明的范围和实质。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了说明本发明所述的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分。
实施例一:
如图2-3所示,本发明提供了一种局部感应加热扩散焊接方法,包括以下步骤。S10:在下基材1'表面涂敷挥发性有机介质,形成挥发性有机介质层4',挥发性有机介质层4'与下基材1'之间为焊接层5',从下表面固定钎材箔2'。通过挥发性有机介质的表面张力,下基材1'的表面可以临时固定钎材箔2'的下表面。S20:在钎材箔2'的上表面涂敷挥发性有机介质,同样形成挥发性有机介质层4',并进行加热以固定上基材3',具体而言,在钎材箔2'的上表面临时固定上基材3'的导体或图案层,加热后沿厚度方向对它们进行加压,得到由上基材3'、钎材箔2'、下基材1'顺次连接的待焊件。S30:将待焊件送入真空炉中,优选真空恢复至5×10-3Pa时开始感应加热,感应加热通过加热线圈6'进行,加热线圈6'只在钎材箔2'外侧的相邻位置进行局部设置,加热线圈6'的数量优选为2个,以第一升温速率进行局部感应加热至100~200℃并保温,保温时间优选为1~2min,再以第二升温速率进行局部感应加热至焊接温度并保温,保温时间优选为2min。第一升温速率优选为10~20℃/min,第二升温速率优选为20~40℃/min。加热保温、再加热保温是典型的焊接过程,第一次加热主要使挥发物质挥发及助焊剂到达要求温度,第二次加热则是真正的焊接过程,其中的各个工艺参数可以根据最佳焊接曲线调整,而不仅限于此处列举的参数。加热过程中,挥发性有机介质能促进焊接,焊接完成后挥发成气体被全部抽出,不对被焊接产品产生任何影响。S40:待自然冷而却后,送入常压炉区,优选经传送带送入常压炉区,冷却后得到局部感应加热扩散焊接产品,焊接后,下基材1'、上基材3'之间为焊接层5'。本发明中,首先局部感应加热热能产生于焊接面,由于“趋肤效应”,当处于局部感应加热中的导体内部的电流分布不均匀,电流集中在导体的“皮肤”部分,也就是说电流集中在导体外表的薄层,越靠近导体表面,电流密度越大,导体内部实际上电流较小,从而使局部感应加热的热能直接产生于焊接面,提高了焊接效果。其次,局部感应加热能有效缓解焊接过程中的变形,该双面散热模块用局部感应加热扩散焊接方法完成连接较传统连接方法有诸多优势,因为封装材料的热膨胀,在焊接过程中会有变形翘曲,翘曲与加热面积有关,局部感应加热能有效缓解焊接过程中的变形,提升良率及可靠性,根据线膨胀公式dl=a*L(t2-t1),体膨胀公式dV=b*V(t2-t1)可知,线膨胀与物体的线长度及温度差成正比,体膨胀与物体的体积及温度差成正比,局部感应加热扩散焊接可有效降低这种温差的影响,降低了线膨胀与体膨胀,从而有效缓解焊接过程中的变形。再次,局部感应加热效率高、速度快,由于感应加热的能量传递时以电磁波的形式进行,无能量损失,感应加热的热能直接产生于焊接面,效率高,同时直接实现了热渗透的中间过程,故加热速度非常快。而局部感应加热更是省去了不焊接部分的无谓加热,效率可达90%甚至更高。最后,局部感应加热温度高,加热温度易于控制,由于感应加热的升温速度快,热量向四周传递少,可以精确控制加热区,同时,加热温度由加热面向工件内部传导或渗透,通过控制加热输出电流的功率和时间,可以精确控制加热温度。基于制造中采用局部感应加热焊接的优势,本发明制造的功率模块产品(特别是碳化硅等宽禁带半导体模块)有效改善了焊接过程中的变形,改善传统功率模块封装导电和导热性能,提升模块工作温度范围,提高功率模块的性能指标及可靠性。
作为可选的实施方式,钎材箔2'为高熔点金属与低熔点金属的颗粒混合物,高熔点金属的熔点大于260℃,对高熔点金属的熔点的上限不做限定,低熔点金属的熔点小于或等于240℃。在240~260℃的回流焊接的温度下,回流焊接温度升温至大于低熔点金属的熔点时,低熔点金属熔化与高熔点金属形成冶金结合,生成化合物(例如Cu和Sn形成Cu6Sn5,Ni和Si形成Ni3Sn),使形成的化合物熔点大于600℃。具体而言,钎材箔2'可以为锡铜钎料、锡镍瞬时液相扩散焊钎料或由锡基金属颗粒与高温金属颗粒比如铜、镍金属颗粒形成的复合钎料等含有高熔点金属(例如镍或铜等)与低熔点金属(例如锡)的颗粒混合物。当钎材箔2'采用锡铜钎料进行回流焊接时,铜颗粒之间的化合物可以把相邻的铜连接起来,形成铜颗粒支撑的固态支架,液态锡贯穿其中,以减小高温锡铜合金焊点的塌陷。由于高温锡铜合金焊点的熔点大于回流焊接在温度,这样,使高温锡铜合金焊点的流动性更低,可解决焊接时连锡和塑封料时微孔导致的串锡问题,相较于银烧结技术,也降低了成本。
作为可选的实施方式,颗粒混合物为AgCu合金粉、AgCuSn合金粉或SnSb合金粉;AgCu合金粉中Cu含量为28%,粒度为20~60μm,熔点为780℃;AgCuSn合金粉中Ag含量为60%,Cu含量为30%,Sn含量为10%,粒度为20~60μm,熔点为600℃;SnSb合金粉的Sn含量为90%,Sb含量为10%,粒度为20~60μm,熔点为250℃。当然,钎材箔2'的颗粒混合物并不限于上述的合金粉,可根据实际情况进行选择,表1为本发明的局部感应加热扩散焊接对比传统焊接表现的优势。
表1本发明局部感应加热扩散焊接对比传统焊接表现的优势
实施例仅是一个特例,并不表明本发明就这样一种实现方式。
实施例二:
本发明一种功率模块封装方法,通过实施例一中的一种局部感应加热扩散焊接方法进行封装,得到无金属热沉模块、传统功率模块或双面散热封装模块。无金属热沉模块、传统功率模块或双面散热封装模块为三种常见的功率模块封装方式,局部感应加热扩散焊接适用于不同类型的功率模块封装,提高了适应性,有效改善了焊接过程中的变形,改善传统功率模块封装导电和导热性能,提升了模块工作温度范围,提高功率模块可靠性。
实施例三:
如5-8所示,实施例二中的无金属热沉模块包括第一碳化硅芯片1a、第一DBC基板2a、第一引出电极3a、第一连接块4a及第一铝丝5a,图中所示的第一DBC基板2a为三层结构,从上到下分别为Cu(烧结铜)、陶瓷(绝缘及高导热)、Cu(烧结铜),上述三层烧结为第一DBC基板2a,实施例四、五中的第二DBC基板、第三DBC基板、第四DBC基板也与此类似;第一碳化硅芯片1a的两侧分别与第一DBC基板2a、第一连接块4a的一端连接,第一连接块4a为L型,第一碳化硅芯片1a的两侧都通过局部感应加热扩散焊接方法连接。第一引出电极3a、第一连接块4a的另一端均与第一DBC基板2a连接,具体连接方式为局部感应加热扩散焊接。第一铝丝5a将第一碳化硅芯片1a的键合点与第一DBC基板2a或其他芯片的键合点进行电气互联。
无金属热沉模块封装方法包括:S100a:第一功率半导体碳化硅芯片经局部感应加热扩散焊接方法与第一DBC基板2a连接,形成第一组件。S200a:第一组件经局部感应加热扩散焊接方法与预成型功率互联及第一引出电极3a连接,得到无金属热沉模块。将无金属热沉模块中的第一组件先进行单独焊接确保了焊接质量,提高了无金属热沉模块的稳定性。图5、6中灰色实圈的位置为局部感应加热扩散焊接的独立加热线圈位置。
实施例四:
如9-13所示,实施例二中的传统功率模块包括第二碳化硅芯片1b、第二DBC基板2b、第二引出电极3b、第二连接块4b、第二铝丝5b和金属热沉层6b;第二碳化硅芯片1b的两侧分别与第二DBC基板2b、第二连接块4b的一端连接,第二碳化硅芯片1b的两侧都通过局部感应加热扩散焊接方法连接。第二引出电极3b、第二连接块4b的另一端均与第二DBC基板2b连接,具体连接方式为局部感应加热扩散焊接。第二DBC基板2b与金属热沉层6b连接,具体连接方式也为局部感应加热扩散焊接;第二铝丝5b将第二碳化硅芯片1b的键合点与第二DBC基板2b或其他芯片的键合点进行电气互联。
传统功率模块的封装方法包括:S100b:第二碳化硅芯片1b经局部感应加热扩散焊接方法与第二DBC基板2b连接,形成第二组件;S200b:第二组件经局部感应加热扩散焊接方法与预成型功率互联连接在一起,形成第三组件;S300b:第三组件经局部感应加热扩散焊接方法与第二引出电极3b及金属热沉层6b连接,得到传统功率模块。将传统功率模块通过第二组件、第三组件分别进行局部感应加热扩散焊接,提高了焊接操作的便捷性,以及传统功率模块的稳定性,图9-11中灰色实圈的位置为局部感应加热扩散焊接的独立加热线圈位置。
实施例五:
如图14-18所示,实施例二中的双面散热封装模块包括第三碳化硅芯片1c、第三DBC基板2c、第四DBC基板3c、第三引出电极4c、第三连接块5c、第四连接块6c和第三铝丝7c;第三连接块5c的一侧与第三DBC基板2c连接,另一侧与第三碳化硅芯片1c连接,具体连接方式为局部感应加热扩散焊接;第四连接块6c的两侧分别与第三DBC基板2c、第四DBC基板3c连接,具体连接方式为局部感应加热扩散焊接;第三碳化硅芯片1c的另一侧与第四DBC基板3c连接,具体连接方式也为局部感应加热扩散焊接;第三引出电极4c与第四DBC基板3c连接,具体连接方式为局部感应加热扩散焊接;第三铝丝7c将第三碳化硅芯片1c的键合点与第四DBC基板3c或其他芯片的键合点进行电气互联。
双面散热封装模块的封装方法包括:S100c:第三碳化硅芯片1c经局部感应加热扩散焊接方法与第三连接块5c连接在一起,形成第四组件;S200c:第四组件和第四连接块6c经局部感应加热扩散焊接方法与第三DBC基板2c连接,形成第五组件;S300c:第五组件打信号线,经局部感应加热扩散焊接方法与第三引出电极4c、第四DBC基板3c连接,得到双面散热封装模块。将双面散热封装模块分成第四组件、第五组件后,再通过三次局部感应加热扩散焊接得到了双面散热封装模块,提高了双面散热封装模块制造的便捷性,以及最终产品的稳定性,图14-16中灰色实圈的位置为局部感应加热扩散焊接的独立加热线圈位置。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,本领域技术人员知悉,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外,在本发明的教导下,可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此,本发明不受此处所公开的具体实施例的限制,所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种局部感应加热扩散焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:
S10:在下基材表面涂敷挥发性有机介质,从下表面固定钎材箔;
S20:在所述钎材箔的上表面涂敷所述挥发性有机介质,并进行加热以固定上基材,得到由所述上基材、钎材箔、下基材顺次连接的待焊件;
S30:将所述待焊件送入真空炉中,以第一升温速率进行局部感应加热至100~200℃并保温,再以第二升温速率进行局部感应加热至焊接温度并保温;
S40:待自然冷而却后,送入常压炉区,冷却后得到局部感应加热扩散焊接产品。
2.根据权利要求1所述的一种局部感应加热扩散焊接方法,其特征在于,所述钎材箔为高熔点金属与低熔点金属的颗粒混合物,所述高熔点金属的熔点大于260℃,所述低熔点金属的熔点小于或等于240℃。
3.根据权利要求2所述的一种局部感应加热扩散焊接方法,其特征在于,所述颗粒混合物为AgCu合金粉、AgCuSn合金粉或SnSb合金粉;所述AgCu合金粉中Cu含量为28%,粒度为20~60μm,熔点为780℃;所述AgCuSn合金粉中Ag含量为60%,Cu含量为30%,Sn含量为10%,粒度为20~60μm,熔点为600℃;所述SnSb合金粉的Sn含量为90%,Sb含量为10%,粒度为20~60μm,熔点为250℃。
4.一种功率模块封装方法,其特征在于,通过权利要求1-3任一项所述的一种局部感应加热扩散焊接方法进行封装,得到无金属热沉模块、传统功率模块或双面散热封装模块。
5.根据权利要求4所述的一种功率模块封装方法,其特征在于,所述无金属热沉模块包括第一碳化硅芯片、第一DBC基板、第一引出电极、第一连接块及第一铝丝;所述第一碳化硅芯片的两侧分别与所述第一DBC基板、第一连接块的一端连接;所述第一引出电极、第一连接块的另一端均与所述第一DBC基板连接;所述第一铝丝将所述第一碳化硅芯片的键合点与所述第一DBC基板或其他芯片的键合点进行电气互联。
6.根据权利要求5所述的一种功率模块封装方法,其特征在于,所述无金属热沉模块封装方法包括:
S100a:所述第一功率半导体碳化硅芯片经局部感应加热扩散焊接方法与所述第一DBC基板连接,形成第一组件;
S200a:所述第一组件经局部感应加热扩散焊接方法与预成型功率互联及第一引出电极连接,得到所述无金属热沉模块。
7.根据权利要求4所述的一种功率模块封装方法,其特征在于,所述传统功率模块包括第二碳化硅芯片、第二DBC基板、第二引出电极、第二连接块、第二铝丝和金属热沉层;所述第二碳化硅芯片的两侧分别与所述第二DBC基板、第二连接块的一端连接;所述第二引出电极、第二连接块的另一端均与所述第二DBC基板连接;所述第二DBC基板与所述金属热沉层连接;所述第二铝丝将所述第二碳化硅芯片的键合点与所述第二DBC基板或其他芯片的键合点进行电气互联。
8.根据权利要求7所述的一种功率模块封装方法,其特征在于,所述传统功率模块的封装方法包括:
S100b:所述第二碳化硅芯片经局部感应加热扩散焊接方法与所述第二DBC基板连接,形成第二组件;
S200b:所述第二组件经局部感应加热扩散焊接方法与预成型功率互联连接在一起,形成第三组件;
S300b:所述第三组件经局部感应加热扩散焊接方法与所述第二引出电极及金属热沉层连接,得到所述传统功率模块。
9.根据权利要求4所述的一种功率模块封装方法,其特征在于,所述双面散热封装模块包括第三碳化硅芯片、第三DBC基板、第四DBC基板、第三引出电极、第三连接块、第四连接块和第三铝丝;所述第三连接块的一侧与所述第三DBC基板连接,另一侧与所述第三碳化硅芯片连接;所述第四连接块的两侧分别与所述第三DBC基板、第四DBC基板连接;所述第三碳化硅芯片的另一侧与所述第四DBC基板连接;所述第三引出电极与所述第四DBC基板连接;所述第三铝丝将所述第三碳化硅芯片的键合点与所述第四DBC基板或其他芯片的键合点进行电气互联。
10.根据权利要求9所述的一种功率模块封装方法,其特征在于,所述双面散热封装模块的封装方法包括:
S100c:所述第三碳化硅芯片经局部感应加热扩散焊接方法与所述第三连接块连接在一起,形成第四组件;
S200c:所述第四组件和所述第四连接块经局部感应加热扩散焊接方法与所述第三DBC基板连接,形成第五组件;
S300c:所述第五组件打信号线,经局部感应加热扩散焊接方法与所述第三引出电极、第四DBC基板连接,得到所述双面散热封装模块。
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