[發明專利]一種IGBT芯片的焊接方法

在審

• 申請號: 202010525100.1
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111725082A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王豹子;葉娜;謝龍飛;于凱;劉艷宏;李萍
• 申請（專利權）人: 西安中車永電電氣有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 西安新動力知識產權代理事務所(普通合伙) 61245
• 代理人: 劉強

本發明提出的一種IGBT芯片的焊接方法，包括以下步驟：在DBC基板的芯片焊接位置噴涂粘接劑；完成焊片的粘接定位裝配；在焊片上噴涂粘接劑；將IGBT芯片通過粘接劑貼在焊片上；將裝配好的IGBT芯片進行回流焊接，實現芯片與DBC基板的無空洞焊接；進行連接鋁線的鍵合操作。本發明提出的一種IGBT芯片的焊接方法，有效解決了焊接完成后需要進行清洗工藝的問題；同時又可有效避免焊片焊接工藝需要設計焊接定位工裝，且焊接定位工裝設計困難的問題。

技術領域

本發明屬于芯片焊接技術領域，更具體地，本發明涉及一種IGBT 芯片的焊接方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT) 主要應用在變頻器的主回路逆變器及一切逆變電路，即DC/AC變換中。當今以IGBT為代表的新型電力電子器件是高頻電力電子線路和控制系統的核心開關器件，現已廣泛應用于電力機車、高壓輸變電、電動汽車、伺服控制器、UPS、開關電源、斬波電源等領域，市場前景非常好。

在IGBT模塊封裝中，目前IGBT芯片焊接工藝主要包含焊膏和焊片工藝兩種。為了滿足焊接空洞率技術指標要求，焊膏工藝多用于面積較小的IGBT芯片(芯片面積不大于5×5㎜)焊接；焊片工藝多用于面積較大的IGBT芯片(芯片面積大于5×5㎜)焊接。小面積IGBT芯片焊膏焊接工藝中，IGBT芯片的定位和焊接不需要定位工裝，容易實現自動化操作，焊接效率高，但該工藝不適用大面積芯片的焊接，大面積焊接需要設置焊錫膏的面積較大，無論使用絲網印刷或者噴涂方法，在焊接中很難完全去除焊接層內的氣泡，導致芯片焊接層空洞率大，不滿足焊接技術指標要求，同時焊接過程中，焊膏內的助焊劑成份揮發之后會在芯片及DBC基板表面附著殘留，影響芯片的電氣特性和后續的鋁線鍵合質量，且由于焊膏助焊劑的影響，焊接完成后需要清洗工藝操作去除殘留助焊劑。大面積IGBT芯片焊片焊接工藝中，因焊片為薄片狀，且不具有粘附性，在焊接過程中經常需要設計定位工裝進行裝配定位，更對于IGBT芯片排布密集的焊片工藝焊接，工裝夾具的制作材料的選擇比較困難，主要因為金屬材質膨脹系數較大，而芯片的材質硅的膨脹系數較小，設計裕量大起不到裝配定位作用，設計裕量小又經常出現膨脹系數不匹配芯片碎裂的問題；選用石墨等與芯片材質膨脹系數相近的材料，因為石墨等材質本身較脆，且多片芯片之間的間距較小，工裝夾具加工、使用中很容易損壞，導致企業生產成本高。

本發明針對以上兩種IGBT芯片焊接工藝存在的問題，提出新的芯片焊接方法，以解決生產過程中的如上問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提出了一種新的IGBT芯片焊接方法，可有效避免大面積IGBT芯片焊接采用焊錫膏工藝焊接層空洞率大，焊接完成后需要進行清洗工藝的問題；同時又可有效避免焊片焊接工藝需要設計焊接定位工裝，且焊接定位工裝設計困難的問題。

本發明提供的具體解決方案包括如下步驟：

一種IGBT芯片的焊接方法，該方法具體包括以下步驟：在DBC基板的芯片焊接位置噴涂粘接劑；完成焊片的粘接定位裝配；在焊片上噴涂粘接劑；將IGBT芯片通過粘接劑貼在焊片上；將裝配好的IGBT芯片進行回流焊接，實現芯片與DBC基板的無空洞焊接；進行連接鋁線的鍵合操作。

優選地，所述在DBC基板上噴涂粘接劑的位置為芯片焊接位置的邊緣。

優選地，所述在焊片上噴涂粘接劑的位置為焊片的中間位置。

優選地，所述噴涂粘接劑的重量不超過1g。

優選地，所述將IGBT芯片通過粘接劑貼在焊片上的過程通過貼片機完成。

優選地，所述粘接劑為與焊片同系材質的焊錫膏或在焊接溫度下能完全揮發的有機助焊劑。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：