[發明專利]一種雙面焊接的功率模塊及焊接工藝

在審

• 申請號: 202110160286.X
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112736040A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 凌秋惠
• 申請（專利權）人: 上海道之科技有限公司
• 主分類號: H01L23/14
• 分類號: H01L23/14;H01L23/495;H01L23/36;H01L21/58
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳琦;陳繼亮

本發明公開了一種雙面焊接的功率模塊及焊接工藝，所述功率模塊主要包括相對設置的第一覆銅陶瓷基板和第二覆銅陶瓷基板，所述第一覆銅陶瓷基板上通過焊料焊接有電阻及可雙面焊接的半導體芯片，第一覆銅陶瓷基板的預焊位置上通過焊料焊接有引線框架，所述半導體芯片間、半導體芯片與電阻間及半導體芯片與第一覆銅陶瓷基板間均通過鍵合線連接；所述第二覆銅陶瓷基板上通過焊料焊接有與第一覆銅陶瓷基板上的半導體芯片位置和數量對應的第一墊高塊，且所述第一墊高塊的周圍開設有全通定位孔以防止其在焊接過程中發生移位；所述半導體芯片背離第一覆銅陶瓷基板的一側通過焊料與第二覆銅陶瓷基板對應位置上的第一墊高塊進行焊接固定。

技術領域

本發明涉及電子器件技術領域，具體涉及一種雙面焊接的功率模塊及焊接工藝。

背景技術

功率模塊是一種將電力電子和集成電路技術結合的功率驅動器件。由于具有高集成度、高可靠性等優勢，智能功率模塊贏得越來越大的市場，尤其適合于驅動電機的變頻器及各種逆變電源，是變頻調速、冶金機械、電力牽引、伺服驅動和變頻家電常用的電力電子器件。目前，半導體功率模塊已廣泛使用在電動汽車行業。但是，車用級半導體模塊因為工作功率大在芯片部位會堆積極大的熱量。這些堆積的熱量不及時散掉往往會造成模塊的炸裂，因此車用級模塊必須具備良好的散熱功能。受限于散熱性能，傳統的芯片單面焊接技術已不能完全滿足大功率電動汽車行業的使用要求。與此相反，采用雙面焊接技術不僅可以改善模塊的散熱性能，而且可以提高模塊的功率可靠性。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種工藝簡便且可有效提高模塊工作功率可靠性的雙面焊接的功率模塊及焊接工藝。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種雙面焊接的功率模塊，主要包括相對設置的第一覆銅陶瓷基板和第二覆銅陶瓷基板，所述第一覆銅陶瓷基板和第二覆銅陶瓷基板均包括燒結一體的上銅層、中間陶瓷層和下銅層，且所述中間陶瓷層的面積大于上、下銅層面積；所述第一覆銅陶瓷基板上通過焊料焊接有電阻及可雙面焊接的半導體芯片，第一覆銅陶瓷基板的預焊位置上通過焊料焊接有引線框架，所述半導體芯片間、半導體芯片與電阻間及半導體芯片與第一覆銅陶瓷基板間均通過鍵合線連接；所述第二覆銅陶瓷基板上通過焊料焊接有與第一覆銅陶瓷基板上的半導體芯片位置和數量對應的第一墊高塊，且所述第一墊高塊的周圍開設有全通定位孔以防止其在焊接過程中發生移位；所述半導體芯片背離第一覆銅陶瓷基板的一側通過焊料與第二覆銅陶瓷基板對應位置上的第一墊高塊進行焊接固定。

進一步地，所述第二覆銅陶瓷基板上焊接有與第一墊高塊交錯布置的第二墊高塊，且所述第二墊高塊的高度大于第一墊高塊的高度，第二墊高塊的周圍開設有全通定位孔，第二墊高塊背離第二覆銅陶瓷基板的一側焊接在所述第一覆銅陶瓷基板上。

進一步地，所述引線框架包括焊盤、引腳、功率端子和信號端子；所述第一墊高塊和第二墊高塊均為金屬或金屬基復合材質；所述電阻包括熱敏電阻和鍵合電阻；所述鍵合線包括銅線和鋁線。

進一步地，所述焊料為無鉛錫膏，且所述焊料的印刷厚度為100-300μm。

一種功率模塊的焊接工藝，所述焊接工藝包括如下步驟：

1）將所有半導體芯片及電阻焊接在第一覆銅陶瓷基板上，且在需要焊接引線框架的焊盤位置處預焊焊料，清洗；

2）將第一墊高塊和第二墊高塊焊接在第二覆銅陶瓷基板的對應位置上，清洗；

3）對第一覆銅陶瓷基板用鍵合線對各元件進行鍵合；

4）在第一覆銅陶瓷基板的預焊焊料處添加焊料并焊接引線框架；

5）在第二覆銅陶瓷基板的第一墊高塊上印刷焊料，并與第一覆銅陶瓷基板的半導體芯片焊接在一起，所述第二墊高塊與第一覆銅陶瓷基板的上銅層焊接；

6）將焊接完成的功率模塊進行封裝。

進一步地，所述步驟1）到步驟4）中焊料最高溫度保持在220-260℃ 之間；所述步驟5）中焊料最高溫度保持在240-300℃之間。