IGBT电极焊接脚结构、IGBT模块及焊接方法技术

本发明专利技术属于IGBT模块技术领域，涉及IGBT电极焊接脚结构、IGBT模块及焊接方法。该焊接脚结构，包括位于电极焊接面或DBC基板焊接面的焊接脚，在焊接中焊接脚会支撑在DBC基板焊接面，用以保证两者之间的焊料均匀分布；电极焊接面的中心处设有方便焊料通过的通孔，在焊接中焊料会通过通孔焊接电极和DBC基板，增强了焊接强度，提高了整个IGBT模块的可靠性，从而增加IGBT模块的使用寿命。此外，如果不改变电极结构可将焊接脚设置在DBC焊接面，在焊接中焊接脚会支撑在电极焊接面，保证电极与DBC基板之间的焊料均匀分布。板之间的焊料均匀分布。板之间的焊料均匀分布。

【技术实现步骤摘要】
IGBT电极焊接脚结构、IGBT模块及焊接方法


[0001]本专利技术属于IGBT模块
，涉及IGBT电极焊接脚结构、IGBT模块及焊接方法。

技术介绍

[0002]现有IGBT模块的基本结构如图1所示，其主要部件芯片、DBC基板、底板、电极之间利用焊料进行焊接，焊接效果直接影响IGBT模块的可靠性，其中电极与DBC基板铜层之间的焊接是模块可靠性的重要环节。
[0003]目前，IGBT电极焊接脚为平面结构，电极的焊接脚通过焊料与DBC铜层焊接，参见图2-5，理想状态下电极焊接面与DBC基板焊接面平行，焊料均匀地覆盖在电极焊接脚和DBC基板表面。但在实际焊接工艺中，电极焊接由于工装及焊接工艺的限制，电极焊接面与DBC基板表面容易出现图6或图7的情况。由于焊料的不均匀分布，在焊接脚的一部分焊接不牢固，会导致IGBT模块抗疲劳能力差，多次热循环后导致电极脱落，降低IGBT模块使用寿命；此外，电极焊接脚只有焊接的四周包围焊料，如果焊接面积较大，电极与DBC基板之间的焊接强度会下降。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供IGBT电极焊接脚结构、IGBT模块及焊接方法，以解决传统电极焊接中焊料分布不均的问题，并提高焊接强度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]一方面，本专利技术提供了一种IGBT电极焊接脚结构，包括位于电极焊接面或DBC基板焊接面的焊接脚，用以保证两者之间的焊料均匀分布；所述电极焊接面的中心处设有方便焊料通过的通孔。
[0007]进一步，所述焊接脚包括均匀分布于电极焊接面的数个凸点。
[0008]进一步，所述焊接脚包括均匀分布于DBC基板焊接面的数个凸点。
[0009]进一步，所述凸点的数量为4个。
[0010]进一步，数个所述凸点的高度均相同，保证电极水平支撑在DBC基板上。
[0011]进一步，所述焊接脚的材料选自裸铜、铜镀镍或铜镀锡中的任意一种；或者，所述焊接脚的材料可以选用其它任意金属焊接材料。
[0012]进一步，所述焊接脚的高度与焊料的厚度一致。
[0013]另一方面，本专利技术还提供了一种IGBT模块，包括底板及设置在底板上的IGBT器件，所述IGBT器件设有DBC基板，所述DBC基板上焊接有电极，所述电极包括如上部分或全部所述的IGBT电极焊接脚结构。
[0014]此外，本专利技术又提供了一种焊接如上所述的DBC基板与电极的方法，DBC基板与电极的焊接在真空或者还原气体保护的真空焊接炉内进行，焊料经过升温
→
融化
→
保持
→
降温
→
固化工艺，实现DBC基板与电极的焊接。
[0015]进一步，所述真空焊接炉利用预设的焊接程序实现DBC基板与电极的焊接。
[0016]与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：通过在电极焊接面设置焊接脚，在焊接中焊接脚会支撑在DBC基板焊接面，保证电极与DBC基板之间的焊料均匀分布；通过在电极焊接面的中心处设置通孔，在焊接中焊料会通过通孔焊接电极和DBC基板，增强了焊接强度。
[0017]对于电极和DBC基板之间的焊接，如果不改变电极结构可将焊接脚设置在DBC焊接面，在焊接中焊接脚会支撑在电极焊接面，保证电极与DBC基板之间的焊料均匀分布。
[0018]又一方面，本专利技术还提供了一种IGBT模块，该IGBT模块的电极包括如上部分或全部所述的IGBT电极焊接脚结构，焊接脚结构支撑在DBC基板焊接面或电极焊接面，保证电极与DBC基板之间的焊料均匀分布；同时通过在电极焊接面的中心处设置通孔，在焊接中焊料通过通孔焊接电极和DBC基板，增强了焊接强度，提高了整个IGBT模块的可靠性，从而增加IGBT模块的使用寿命。
[0019]此外，本专利技术还提供的IGBT模块的焊接方法，在真空或者还原气体保护的真空焊接炉内进行，焊料经过升温
→
融化
→
保持
→
降温
→
固化工艺，实现DBC基板与电极的焊接，真空焊接炉利用预设的焊接程序实现DBC基板与电极的连接，保证了焊接质量。
附图说明
[0020]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为现有IGBT模块的基本结构图；
[0023]图2为现有电极的主视图；
[0024]图3为图2的侧视图；
[0025]图4为图2的仰视图；
[0026]图5为现有电极与DBC基板理想焊接的示意图；
[0027]图6为现有电极与DBC基板焊接存在的焊料不均匀分布的示意图一；
[0028]图7为现有电极与DBC基板焊接存在的焊料不均匀分布的示意图二；
[0029]图8为本专利技术提供的具有焊接脚结构的IGBT电极的主视图；
[0030]图9为图7的侧视图；
[0031]图10为图7的仰视图；
[0032]图11为本专利技术提供的具有焊接脚结构的IGBT电极与DBC基板的焊接示意图；
[0033]图12为0-t6时间段焊接炉预设的焊接程序运行完一个周期的温度曲线图。
[0034]其中：1、通孔；2、凸点；3、电极；4、DBC基板；5、焊料；6、底板；7、芯片。
具体实施方式
[0035]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权
利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的结构、方法的例子。
[0036]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0037]实施例1
[0038]参见图8-10所示，本专利技术提供了一种IGBT电极焊接脚结构，包括位于电极焊接面的焊接脚，用以保证两者之间的焊料均匀分布；电极焊接面的中心处设有方便焊料通过的通孔1。
[0039]进一步，焊接脚包括均匀分布于电极焊接面的数个凸点2，优选地，凸点2的数量为4个，在焊接中凸点2会支撑在DBC基板4的焊接面，保证电极3与DBC基板4之间的焊料始终能均匀分布，焊接效果如图11所示。
[0040]作为可选或优选的一种实施方式，4个凸点2的高度均相同，而高度取决于焊料层的厚度，且凸点2的熔化温度远高于焊料5，在重力作用下电极3下沉，凸点2与DBC基板4处于完全接触的状态，凸点2的材料与焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT电极焊接脚结构，其特征在于，包括位于电极焊接面或DBC基板焊接面的焊接脚，用以保证两者之间的焊料均匀分布；所述电极焊接面的中心处设有方便焊料通过的通孔(1)。2.根据权利要求1所述的IGBT电极焊接脚结构，其特征在于，所述焊接脚包括均匀分布于电极焊接面的数个凸点(2)。3.根据权利要求1所述的IGBT电极焊接脚结构，其特征在于，所述焊接脚包括均匀分布于DBC基板焊接面的数个凸点(2)。4.根据权利要求2或3所述的IGBT电极焊接脚结构，其特征在于，所述凸点(2)的数量为4个。5.根据权利要求2或3所述的IGBT电极焊接脚结构，其特征在于，数个所述凸点(2)的高度均相同，保证电极(3)水平支撑在DBC基板(4)上。6.根据权利要求1所述的IGBT电极焊接脚结构，其特征在于，所述焊接脚的材料选自裸铜、铜镀镍、铜镀锡中的任意一种。7.根据权利要求1所述的IGBT...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢毅，黄小娟，王晓丽，
申请(专利权)人：西安中车永电电气有限公司，
类型：发明
国别省市：