CN116313858A - 一种用于大功率igbt模块的无工装固定的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法；包括如下步骤：在焊片的下板面采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；在芯片背面采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件；将预制件放入到焊接炉内，焊接炉经程序升温后冷却至室温，获得IGBT模块；通过用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法的提出以解决现有技术中存在的采用喷涂聚合物粘结剂连接焊片和芯片，聚合物需要的温度高，200℃以上才能分解蒸发，分解蒸发过程中带出锡雾残留于DBC表面，影响焊接效果，增大芯片下孔洞率进而导致失效的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及IGBT焊接技术领域，尤其是涉及一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法。
背景技术
传统的IGBT封装技术采用两步焊接，首先是将芯片焊接在DBC上，第二步焊接将DBC焊接到铜基板上。第一步芯片焊接工艺步骤主要为芯片焊片贴装，芯片贴装，首先将焊片裁剪贴装到DBC对应位置，再吸取芯片贴装到对应位置焊片上，随后进入真空回流炉进行焊接；第二步DBC焊接工艺步骤主要为DBC焊片贴装，DBC子单元贴装，首选将DBC焊片贴装到铜基板对应位置，随后将子单元贴装到焊片位置，此步骤主要由铜基板带有预制弧度，在贴装和运载过程中很容易出现滑移，故需要夹具进行固定。
CN201910375182.3专利公开了一种用于大功率IGBT模块的无工装固定焊接方法，在一次焊接背面喷涂聚合物粘结剂，用喷涂聚合物粘结剂的方法进行固定焊片与芯片，达到放置芯片焊片与芯片偏移的目的。采用聚合物粘结剂，粘性较大，对芯片固定效果好。然而聚合物涂覆面积大，需要的涂覆量大（1-10mg）,工作效率低。再有，聚合物需要的温度高，200℃以上才能分解蒸发，分解蒸发过程中带出锡雾残留于DBC表面；再有，聚合物粘结剂影响焊料的润湿性，不利于焊接，并且容易造成孔洞，同时采用聚合物粘结剂，提高了生产成本。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，通过用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法的提出以解决现有技术中存在的采用喷涂聚合物粘结剂连接焊片和芯片，聚合物需要的温度高，200℃以上才能分解蒸发，分解蒸发过程中带出锡雾残留于DBC表面，影响焊接效果，增大芯片下孔洞率进而导致失效的技术问题。
本发明提供的一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：
在焊片的下板面采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件；
将预制件放入到焊接炉内，焊接炉经程序升温后冷却至室温，获得IGBT模块。
优选地，在焊片的下板面的中心点或/和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的中心点或/和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
优选地，在焊片的下板面的中心点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的中心点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
优选地，在焊片的下板面的四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
优选地，在焊片的下板面的中心点和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的中心点和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
优选地，程序升温包括两个阶段，第一阶段为升温至80-120℃，保温15-60s；抽气，充入N2保护气体；
第二阶段为升温至250-290℃，保温15-20s。
优选地，低沸点有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种。
优选地，焊片材质为SnSb10，SnSb5、SnAgCu或SnAg3.5合金中的一种。
优选地，基板包括覆铜陶瓷基板DBC或AMB。
优选地，点喷工艺为采用喷嘴进行点喷，喷嘴通过气阀连接软管至储液罐内，气阀利用压缩空气实现酒精喷射，通过控制气阀开启时间控制喷射量。
本发明提供的一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法与现有技术相比具有以下进步：
1、本发明采用低沸点有机溶剂替代现有的聚合物，实现焊片与基板的连接以及芯片与焊片的连接，在低温蒸发有机溶剂后，再高温焊接，实现芯片与基板的连接，对焊接完成的IGBT模块产品进行X-Ray检验分析，芯片焊接区域的总体空洞率小于3%，单个空洞率小于1%，满足大功率IGBT模块的焊接质量要求。
2、本发明提出的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，芯片在低沸点有机溶剂的作用下不会发生位移，可以避免由于焊片融化后造成的基板表面焊料漫流以及短路等现象，并且不影响焊料焊接效果。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
本发明提供的一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，包括如下步骤：
在焊片的下板面采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件；
将预制件放入到焊接炉内，焊接炉经程序升温后冷却至室温，获得IGBT模块。
具体地，在焊片的下板面的中心点或/和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的中心点或/和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
具体地，在焊片的下板面的中心点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的中心点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
具体地，在焊片的下板面的四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
具体地，在焊片的下板面的中心点和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的中心点和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
具体地，程序升温包括两个阶段，第一阶段为升温至80-120℃，保温15-60s；抽气，充入N2保护气体；
第二阶段为升温至250-290℃，保温15-20s。
优选地，低沸点有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种，采用甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种，无毒，使用安全。
具体地，焊片材质为SnSb10，SnSb5、SnAgCu或SnAg3.5合金中的一种。
具体地，基板包括覆铜陶瓷基板DBC或AMB。
具体地，点喷工艺为采用喷嘴进行点喷，喷嘴通过气阀连接软管至储液罐内，气阀利用压缩空气实现酒精喷射，通过控制气阀开启时间控制喷射量。
本发明采用低沸点有机溶剂替代现有的聚合物实现焊片与基板的连接以及芯片与焊片的连接，在低温蒸发有机溶剂后，再高温焊接，实现芯片与基板的连接，对焊接完成的IGBT模块产品进行X-Ray检验分析，芯片焊接区域的总体空洞率小于3%，单个空洞率小于1%，满足大功率IGBT模块的焊接质量要求。
本发明提出的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，芯片在低沸点有机溶剂的作用下不会发生位移，可以避免由于焊片融化后造成的基板表面焊料漫流以及短路等现象，并且不影响焊料焊接效果。
实施例一
本实施例提供的一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，包括如下步骤：
101）在焊片的下板面的中心点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
102）在芯片背面的中心点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
103）将预制件放入到焊接炉内，焊接炉经程序升温后冷却至室温，获得IGBT模块。
程序升温包括两个阶段，第一阶段为升温至80-120℃，保温15-60s；抽气，充入N2保护气体；
第二阶段为升温至250-290℃，保温15-20s。
具体地，低沸点有机溶剂包括低沸点有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种，采用甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种，无毒，使用安全。
具体地，焊片材质为SnSb10，SnSb5、SnAgCu或SnAg3.5合金中的一种。
具体地，基板包括覆铜陶瓷基板DBC或AMB。
具体地，点喷工艺为采用喷嘴进行点喷，喷嘴通过气阀连接软管至储液罐内，气阀利用压缩空气实现酒精喷射，通过控制气阀开启时间控制喷射量。
对获得的IGBT模块进行X-Ray检验分析，芯片焊接区域的总体空洞率小于3%，单个空洞率小于1%，满足大功率IGBT模块的焊接质量要求。
实施例二
本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，实施例一公开的内容，此处不再赘述。
本实施例提供的一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，包括如下步骤：
201）在焊片的下板面的四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
202）在芯片背面的四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
203）将预制件放入到焊接炉内，焊接炉经程序升温后冷却至室温，获得IGBT模块。
对获得的IGBT模块进行X-Ray检验分析，芯片焊接区域的总体空洞率小于3%，单个空洞率小于1%，满足大功率IGBT模块的焊接质量要求。
实施例三
本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，实施例一公开的内容，此处不再赘述。
本实施例提供的一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，包括如下步骤：
301）在焊片的下板面的四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
302）在芯片背面的四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
303）将预制件放入到焊接炉内，焊接炉经程序升温后冷却至室温，获得IGBT模块。
对获得的IGBT模块进行X-Ray检验分析，芯片焊接区域的总体空洞率小于3%，单个空洞率小于1%，满足大功率IGBT模块的焊接质量要求。
实施例四
本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，实施例一公开的内容，此处不再赘述。
本实施例提供的一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，包括如下步骤：
401）在焊片的下板面的中心点和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
402）在芯片背面的中心点和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
403）将预制件放入到焊接炉内，焊接炉经程序升温后冷却至室温，获得IGBT模块。
对获得的IGBT模块进行X-Ray检验分析，芯片焊接区域的总体空洞率小于3%，单个空洞率小于1%，满足大功率IGBT模块的焊接质量要求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：
在焊片的下板面采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件；
将预制件放入到焊接炉内，焊接炉经程序升温后冷却至室温，获得IGBT模块。
2.根据权利要求1所述的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：
在焊片的下板面的中心点或/和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的中心点或/和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
3.根据权利要求2所述的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：
在焊片的下板面的中心点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的中心点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
4.根据权利要求3所述的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：
在焊片的下板面的四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
5.根据权利要求4所述的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：
在焊片的下板面的中心点和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将焊片背面与基板连接；
在芯片背面的中心点和四周端点采用点喷工艺点喷低沸点有机溶剂，将芯片铺设于焊片的上板面，获得预制件。
6.根据权利要求5所述的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：
程序升温包括两个阶段，第一阶段为升温至80-120℃，保温15-60s；抽气，充入N2保护气体；
第二阶段为升温至250-290℃，保温15-20s。
7.根据权利要求6所述的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：低沸点有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种。
8.根据权利要求7所述的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：焊片材质为SnSb10，SnSb5、SnAgCu或SnAg3.5合金中的一种。
9.根据权利要求8所述的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：基板包括覆铜陶瓷基板DBC或AMB。
10.根据权利要求9所述的用于大功率IGBT模块的无工装固定的焊接方法，其特征在于：点喷工艺为采用喷嘴进行点喷，喷嘴通过气阀连接软管至储液罐内，气阀利用压缩空气实现酒精喷射，通过控制气阀开启时间控制喷射量。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230623 |
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