[發明專利]IGBT電極焊接腳結構、IGBT模塊及焊接方法

在審

• 申請號: 202010992060.1
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112289764A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 邢毅;黃小娟;王曉麗
• 申請（專利權）人: 西安中車永電電氣有限公司
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L21/48;H01L29/739
• 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

本發明屬于IGBT模塊技術領域，涉及IGBT電極焊接腳結構、IGBT模塊及焊接方法。該焊接腳結構，包括位于電極焊接面或DBC基板焊接面的焊接腳，在焊接中焊接腳會支撐在DBC基板焊接面，用以保證兩者之間的焊料均勻分布；電極焊接面的中心處設有方便焊料通過的通孔，在焊接中焊料會通過通孔焊接電極和DBC基板，增強了焊接強度，提高了整個IGBT模塊的可靠性，從而增加IGBT模塊的使用壽命。此外，如果不改變電極結構可將焊接腳設置在DBC焊接面，在焊接中焊接腳會支撐在電極焊接面，保證電極與DBC基板之間的焊料均勻分布。

技術領域

本發明屬于IGBT模塊技術領域，涉及IGBT電極焊接腳結構、IGBT模塊及焊接方法。

背景技術

現有IGBT模塊的基本結構如圖1所示，其主要部件芯片、DBC基板、底板、電極之間利用焊料進行焊接，焊接效果直接影響IGBT模塊的可靠性，其中電極與DBC基板銅層之間的焊接是模塊可靠性的重要環節。

目前，IGBT電極焊接腳為平面結構，電極的焊接腳通過焊料與DBC銅層焊接，參見圖2-5，理想狀態下電極焊接面與DBC基板焊接面平行，焊料均勻地覆蓋在電極焊接腳和DBC基板表面。但在實際焊接工藝中，電極焊接由于工裝及焊接工藝的限制，電極焊接面與DBC基板表面容易出現圖6或圖7的情況。由于焊料的不均勻分布，在焊接腳的一部分焊接不牢固，會導致IGBT模塊抗疲勞能力差，多次熱循環后導致電極脫落，降低IGBT模塊使用壽命；此外，電極焊接腳只有焊接的四周包圍焊料，如果焊接面積較大，電極與DBC基板之間的焊接強度會下降。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供IGBT電極焊接腳結構、IGBT模塊及焊接方法，以解決傳統電極焊接中焊料分布不均的問題，并提高焊接強度。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一方面，本發明提供了一種IGBT電極焊接腳結構，包括位于電極焊接面或DBC基板焊接面的焊接腳，用以保證兩者之間的焊料均勻分布；所述電極焊接面的中心處設有方便焊料通過的通孔。

進一步，所述焊接腳包括均勻分布于電極焊接面的數個凸點。

進一步，所述焊接腳包括均勻分布于DBC基板焊接面的數個凸點。

進一步，所述凸點的數量為4個。

進一步，數個所述凸點的高度均相同，保證電極水平支撐在DBC基板上。

進一步，所述焊接腳的材料選自裸銅、銅鍍鎳或銅鍍錫中的任意一種；或者，所述焊接腳的材料可以選用其它任意金屬焊接材料。

進一步，所述焊接腳的高度與焊料的厚度一致。

另一方面，本發明還提供了一種IGBT模塊，包括底板及設置在底板上的IGBT器件，所述IGBT器件設有DBC基板，所述DBC基板上焊接有電極，所述電極包括如上部分或全部所述的IGBT電極焊接腳結構。

此外，本發明又提供了一種焊接如上所述的DBC基板與電極的方法，DBC基板與電極的焊接在真空或者還原氣體保護的真空焊接爐內進行，焊料經過升溫→融化→保持→降溫→固化工藝，實現DBC基板與電極的焊接。

進一步，所述真空焊接爐利用預設的焊接程序實現DBC基板與電極的焊接。

與現有技術相比，本發明提供的技術方案包括以下有益效果：通過在電極焊接面設置焊接腳，在焊接中焊接腳會支撐在DBC基板焊接面，保證電極與DBC基板之間的焊料均勻分布；通過在電極焊接面的中心處設置通孔，在焊接中焊料會通過通孔焊接電極和DBC基板，增強了焊接強度。

對于電極和DBC基板之間的焊接，如果不改變電極結構可將焊接腳設置在DBC焊接面，在焊接中焊接腳會支撐在電極焊接面，保證電極與DBC基板之間的焊料均勻分布。