[發(fā)明專利]雙面燒結(jié)卡具、壓接式IGBT模塊燒結(jié)方法及其制得的子模組

在審

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• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN109979826A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王亮;武偉;林仲康;韓榮剛;石浩;田麗紛;唐新靈;李現(xiàn)兵;張朋;張喆
• 申請（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;H01L29/739;H01L21/67;H01L23/367
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明提供了一種功率芯片雙面燒結(jié)的壓接式IGBT模組的制備方法，該方法包括：從下至上將下鉬片、焊片、IGBT芯片、焊片和上鉬片組裝到燒結(jié)卡具中；組裝限位銷壓制壓片；用連續(xù)真空燒結(jié)爐燒結(jié)得單芯片燒結(jié)連接結(jié)構(gòu)；從下至上依次組裝的塑料框架、彈簧探針和燒結(jié)結(jié)構(gòu)，得所述單芯片壓接子模組。本發(fā)明提供的制備方法用連續(xù)式真空燒結(jié)爐，能夠大規(guī)模燒結(jié)芯片，極大地縮短了工序時長，效率高，速度快；本發(fā)明中提供的燒結(jié)方法采用的燒結(jié)卡具與壓片，解決了芯片與鉬片燒結(jié)后的對中問題，并且可以確保燒結(jié)后結(jié)構(gòu)的厚度差值可控制在8μm以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓接IGBT模塊封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功率芯片雙面燒結(jié)的壓接式IGBT模組及其制備方法。

背景技術(shù)

IGBT((Insulated Gate Bipolar Transistor))絕緣柵雙極型晶體管作為新一代全控型電力電子器件，成為了電力電子領(lǐng)域的主流器件，并且隨著電壓、電流參數(shù)迅速提高，目前已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域、機車牽引、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域迅速推廣。

與傳統(tǒng)焊接型IGBT模塊比，壓接IGBT模塊具有如下優(yōu)點：芯片布局更密集，模塊電流密度更高，易于實現(xiàn)大電流；芯片能雙面散熱，散熱迅速，可靠性高；大幅減少模塊內(nèi)部的引線和焊點，提高模塊整體可靠性；失效形式為“失效短路模式”，給出設(shè)計冗余條件下，大幅提高系統(tǒng)的可靠性；在柔性直流輸電、柔性交流輸電、定制電力園區(qū)、“全國聯(lián)網(wǎng)”工程、海上風(fēng)電接入、光伏接入等工程建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用。因此，壓接型IGBT器件逐漸在電網(wǎng)中成為主流器件，并在柔性直流輸電換流閥和直流斷路器中得到了大量應(yīng)用。

壓接IGBT中燒結(jié)模塊的引入解決了剛性電極壓接的IGBT器件中存在的接觸熱阻和接觸電阻大、電、熱性能及可靠性低等弊端，但現(xiàn)有的壓接IGBT，不能形成連續(xù)燒結(jié)工藝、缺少保證燒結(jié)高度一致性的輔助工具，從而導(dǎo)致了熱界面層致密性差、剪切強度低以及降低熱阻能力不足等缺陷。

因此，需要提供一種技術(shù)方案以滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種熱界面層致密性好、剪切強度高、降低熱阻能力強的芯片燒結(jié)結(jié)構(gòu)、壓接式IGBT模塊的制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能連續(xù)燒結(jié)以保證燒結(jié)高度一致性的缺陷。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了采用下述技術(shù)方案：

一種雙面燒結(jié)的壓接式IGBT子模組的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)從下至上將下鉬片、焊片、IGBT芯片、焊片和上鉬片組裝到燒結(jié)卡具中；

(2)組裝限位銷壓制壓片；

(3)用連續(xù)真空燒結(jié)爐燒結(jié)得單芯片燒結(jié)連接結(jié)構(gòu)；

(4)從下至上依次組裝的塑料框架、彈簧探針和燒結(jié)結(jié)構(gòu)，得所述單芯片壓接子模組。

優(yōu)選的，所述鉬片的與芯片接觸的表面用真空離子濺射設(shè)備沉積了一層厚度為3～5μm的Ag膜。

優(yōu)選的，所述芯片雙面鍍3～5μm的Ag膜。

優(yōu)選的，所述焊片包括厚度為20μm～120μm的錫銀系低溫焊片。

優(yōu)選的，所述步驟(3)的燒結(jié)包括如下步驟：

A、以3～8℃/min的速率升溫至150～180℃，加1～2ml甲酸保溫5～10min；

B、在加熱至高于焊片熔點溫度10～30℃時保溫15～20min；

C、以30～50℃/min降溫速度冷卻至室溫。

如權(quán)利要求1所述方法所用燒結(jié)夾具，所述燒結(jié)工裝卡具包括留有限位孔的底板、與底板大小相同的壓片、均勻固定在底板上的定位銷和與限位孔相配合設(shè)置的限位銷。