功率半导体模块用焊接工艺制造技术

功率半导体模块用焊接工艺，包括步骤如下：制作焊料片；等离子清洗；制作预制工件；排出真空炉内的空气；加热预制工件直至所述焊料片融化均匀变为熔融焊料；抽真空后填充甲酸和氮气的混合气体，然后再填充氮气，使甲酸分解的H2去除熔融焊料、陶瓷板以及底板表面的氧化物；抽真空，直至熔融焊料内的气泡充分排出；回填氮气并冷却降温，使熔融焊料冷却凝固完成功率半导体模块的焊接。本发明专利技术焊接方法可以使去氧化和焊接过程一次完成，提高焊接效率同时焊料熔融状态下的去氧化更完全，焊接效果更好，利用等离子清洗与焊接过程中的气氛和真空度控制相结合，实现焊接质量和效率的提升。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体模块用焊接工艺
本专利技术涉及功率半导体模块用焊接工艺，属于焊接

技术介绍
功率半导体模块是将功率器件、控制电路、驱动电路、接口电路、保护电路等芯片封装一体化，利用内部引线键合以及基板互连形成的具有电机驱动能力的功率电子模块。大功率模块由于其电流大、功率密度高等特点，相比传统的小功率模块、集成电路等，对热特性、工艺实现的负载度方面都有更为严格的要求。随着模块功率密度、传输电流的不断提高，芯片和模块的工作电流越来越大，接线端子之间的电压逐渐增高，输入功率不断增大，由此带来的热能散失也不断增长。陶瓷板和热沉载体的焊接质量对整机性直观重要，半导体器件的可靠性直接依赖于器件与外壳的连接界面的空洞率。空洞的存在累积到一定程度，将会是界面间的机械性能降低，同时大大降低界面的导热性能，是界面间的结合强度，抗疲劳和抗蠕变能力造成影响。现有技术一般采用真空焊接的方法去除界面间的空洞率，通过抽真空的方法控制真空度、真空时间来使得界面间焊料中存在的空气被抽出，然后冷却完成焊接。这种方法有两个问题。首先焊接的过程中，还原的过程在焊料为固态的状态下进行，不能去除焊料中的氧化物，导致最终的焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.功率半导体模块用焊接工艺，其特征在于，包括步骤如下：1)根据陶瓷板尺寸大小制作焊料片；2)将陶瓷板、底板以及步骤1)制作的焊料片进行等离子清洗；3)将所述陶瓷板、焊料片、底板依次层叠放置，获得预制工件，将所述预制工件放置在真空炉内；4)重复对真空炉抽真空后充氮气；直至排出真空炉内的空气；5)以一定温度速率多次升高真空炉内的温度，加热预制工件直至所述焊料片融化均匀变为熔融焊料；6)将真空炉抽真空后填充甲酸和氮气的混合气体，然后再填充氮气，使甲酸分解的H2去除熔融焊料、陶瓷板以及底板表面的氧化物；7)将真空炉抽真空，直至熔融焊料内的气泡充分排出；8)对真空炉腔体内回填氮气并冷却降温，使熔融焊料...

【技术特征摘要】
1.功率半导体模块用焊接工艺，其特征在于，包括步骤如下：1)根据陶瓷板尺寸大小制作焊料片；2)将陶瓷板、底板以及步骤1)制作的焊料片进行等离子清洗；3)将所述陶瓷板、焊料片、底板依次层叠放置，获得预制工件，将所述预制工件放置在真空炉内；4)重复对真空炉抽真空后充氮气；直至排出真空炉内的空气；5)以一定温度速率多次升高真空炉内的温度，加热预制工件直至所述焊料片融化均匀变为熔融焊料；6)将真空炉抽真空后填充甲酸和氮气的混合气体，然后再填充氮气，使甲酸分解的H2去除熔融焊料、陶瓷板以及底板表面的氧化物；7)将真空炉抽真空，直至熔融焊料内的气泡充分排出；8)对真空炉腔体内回填氮气并冷却降温，使熔融焊料冷却凝固完成功率半导体模块的焊接。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块用焊接工艺，其特征在于，所述步骤1)根据陶瓷板尺寸大小制作的焊料片单边比与陶瓷板对应的边长小0.05mm，所述焊料片的厚度取值范围为90～110μm。3.根据权利要求2所述的功率半导体模块用焊接工艺，其特征在于，所述焊料片为铅锡银焊片，材料成分具体为Pb92.5Sn5Ag2.5或者Sn62Pb36Ag2。4.根据权利要求1-3之一所述的功率半导体模块用焊接工艺，其特征在于，所述步骤2)等离子清洗的温度取值范围为50-60℃，工作气体为质量比为1:9的氧气和氩气，工作气体的真空度小于40Pa，清洗时间的范围为20-30min。5.根据权利要求4所述的功率半导体模块用焊接工艺，其特征在于，所述步骤3)将所述陶瓷板、焊料片、底板依次层叠放置时还包括利用限位工装对陶瓷板进行限位，使所述陶瓷板和底板之间的相对位置固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峻，陈滔，孙晓峰，李松玲，张彬彬，陈庆，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11