焊接式电力半导体模块焊接方法技术

本发明专利技术提供一种焊接式电力半导体模块焊接方法，其包括：在焊接式电力半导体模块的底板和陶瓷基板的陶瓷层之间设置第一焊料，在陶瓷基板的焊接层和芯片之间设置第二焊料；将上述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片置入加热设备中进行加热，以使所述第一焊料和第二焊料熔化，进行第一次焊接；将电极与完成第一次焊接后的所述芯片电气相连，以形成所述焊接式电力半导体模块。本发明专利技术可简化焊接步骤，提高焊接效率。

【技术实现步骤摘要】
焊接式电力半导体模块焊接方法
本专利技术涉及一种热加工技术，尤其涉及一种焊接式电力半导体模块焊接方法。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT）模块主要应用在变频器的主回路逆变器及一切逆变电路，即直流/交流（DC/AC）变换中。当今以IGBT模块为代表的新型电力电子器件是高频电力电子线路和控制系统的核心开关元器件，它的性能参数直接决定着电力电子系统的效率和可靠性。现已广泛应用于电力机车、高压输变电、电动汽车、伺服控制器、开关电源、斩波电源等领域，市场前景非常好。诸如IGBT模块这样的焊接式电力半导体模块，通常包括底板、陶瓷基板和芯片。底板用于承载整个模块，陶瓷基板是在陶瓷层上形成焊接层，来承载芯片和电极，采用直接键合铜(DirectBondingCopper，简称DBC)技术的基板（DBC基板）就是常用的陶瓷基板。芯片则是实现各焊接式电力半导体模块的主要功能部件，其通过电极引出，与其他电气元件配合使用。焊接工艺是IGBT模块封装制造过程的关键，焊接工艺的优劣直接影响着IGBT模块的电气特性、安全性和可靠性。对于目前的焊接式IGBT模块，焊接工艺包括芯片与DBC基板之间的焊接，DBC基板与底板间的焊接以及电极与DBC基板之间的焊接。而现有焊接式IGBT模块封装工艺大多都是采用三步焊接工艺完成焊接的，三步焊接过程具体是：芯片一次焊接→DBC基板二次焊接→端子三次焊接其中，芯片一次焊接是指实现IGBT芯片与DBC之间的焊接；DBC基板二次焊接是指DBC与底板间的焊接；端子三次焊接是指电极与DBC之间的焊接。三次焊接工艺需要进行三次独立的焊接，且要求三次焊接所选则的焊料熔点温度满足：一次焊接焊料熔点温度T1＞二次焊接焊料熔点温度T2＞三次焊接焊料熔点温度T3＞IGBT芯片最高结温，保证在进行二次焊接时一次焊料不会熔化，三次焊接时一次、二次焊料不会熔化。但是，现有IGBT模块三步焊接工艺需要完成三次不同的焊接，且完成三次不同的焊接需要较长的时间，因此IGBT模块封装的焊接时间较长，效率较低，对能源、特种气体等资源的消耗相对较大，制造成本较高。除IGBT模块之外，其他具有类似底板、陶瓷基板和芯片结构的焊接式电力半导体模块的焊接工艺也同样存在上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供一种焊接式电力半导体模块焊接方法，以简化焊接步骤，提高焊接效率。本专利技术提供一种焊接式电力半导体模块焊接方法，包括：在焊接式电力半导体模块的底板和陶瓷基板的陶瓷层之间设置第一焊料，在陶瓷基板的焊接层和芯片之间设置第二焊料；将上述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片置入加热设备中进行加热，以使所述第一焊料和第二焊料熔化，进行第一次焊接；将电极与完成第一次焊接后的所述芯片电气相连，以形成所述焊接式电力半导体模块。本专利技术的焊接式电力半导体模块焊接方法，由于采用在焊接式电力半导体模块的底板和陶瓷基板的陶瓷层之间设置第一焊料，在陶瓷基板的焊接层和芯片之间设置第二焊料，并将上述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片置入加热设备中进行加热，以使所述第一焊料和第二焊料熔化，从而通过一次焊接完成对底板和陶瓷基板之间以及陶瓷基板和芯片之间的焊接，简化焊接步骤，提高焊接效率，降低了生产成本。附图说明图1为本专利技术实施例提供的焊接式电力半导体模块焊接方法的流程图。具体实施方式图1为本专利技术实施例提供的焊接式电力半导体模块焊接方法的流程图，焊接式电力半导体模块焊接方法的具体步骤如下：步骤110，在焊接式电力半导体模块的底板和陶瓷基板的陶瓷层之间设置第一焊料，在陶瓷基板的焊接层和芯片之间设置第二焊料。其中，在进行加热前，在焊接式电力半导体模块的底板和陶瓷基板的陶瓷层之间设置第一焊料，且在陶瓷基板的焊接层和芯片之间设置第二焊料，为实现在第一次焊接过程中一次性完成对底板和陶瓷基板之间以及陶瓷基板和芯片之间的焊接做准备，其中，芯片可为IGBT芯片、二极管芯片或者晶闸管芯片，陶瓷基板可为DBC基板，当然，本方法同样适用于其他电力半导体芯片和具有焊接层的陶瓷基板，本专利技术不限定于此。步骤120，将上述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片置入加热设备中进行加热，以使所述第一焊料和第二焊料熔化，进行第一次焊接。优选的，所述第一焊料的熔点大于或等于所述第二焊料的熔点，且所述第一焊料和第二焊料的熔点差值小于等于50℃，则将上述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片置入加热设备中进行加热，其中，所述加热设备底部设置的加热板，对所述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片由下至上进行加热，以使所述第一焊料和第二焊料熔化，进行第一次焊接。由于加热设备的底部设有加热板释放热量，对所述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片由下至上进行加热，因此在热传递过程中会产生温差，且陶瓷基板有热阻，使得存在温度梯度，所以第一焊料处的温度要稍高于第二焊料处的温度，因此第一焊料的熔点要稍高于或等于第二焊料的熔点，且第一焊料和第二焊料的熔点差值小于等于50℃，以尽量保证在第一次焊接过程中使第一焊料和第二焊料同步熔化，从而简化焊接步骤。当然，如果采用以其他方式加热的加热设备，可以根据加热设备的加热特点，改变第一焊料和第二焊料的熔点值，本专利技术不限定于此。其中，加热设备可设有夹具，用于调整和固定底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片的位置，加热设备可为焊接炉。步骤130，将电极与完成第一次焊接后的所述芯片电气相连，以形成所述焊接式电力半导体模块。其中，可采用导电线将电极与完成第一次焊接后的所述芯片电气相连，以形成所述焊接式电力半导体模块。另外，也可先将电极与陶瓷基板进行焊接，之后再将电极与完成第一次焊接后的所述芯片电气相连，以形成所述焊接式电力半导体模块。当所述焊接层为导电材料制成时，优选的，步骤130包括步骤140、150。步骤140，在完成第一次焊接的所述陶瓷基板的焊接层与电极之间设置第三焊料。其中，第三焊料的熔点要分别小于所述第一焊料和第二焊料的熔点，以保证在进行第二次焊接时第三焊料熔化，而第一焊料、第二焊料不会熔化。步骤150，将上述底板、陶瓷基板、芯片、第三焊料和电极置入加热设备中进行加热，以使所述第三焊料熔化，进行第二次焊接，以形成所述焊接式电力半导体模块，由于所述焊接层为导电材料制成的导电层，所述电极与所述芯片通过所述导电层电气相连。其中，加热设备对底板、陶瓷基板、芯片、第三焊料和电极由下至上进行加热，由于第三焊料的熔点分别小于所述第一焊料和第二焊料的熔点，因此，在第三焊料熔化时，第一焊料、第二焊料不会熔化，从而完成对底板、陶瓷基板、芯片、电极的焊接。当所述焊接层为绝缘材料制成时，优选的，步骤130包括步骤160、170、180。步骤160，在完成第一次焊接的所述陶瓷基板的焊接层与电极之间设置第三焊料，其中所述第三焊料的熔点分别小于所述第一焊料和第二焊料的熔点。其中，第三焊料的熔点要分别小于所述第一焊料和第二焊料的熔点，以保证在进行第二次焊接时第三焊料熔化，而第一焊料、第二焊料不会熔化。步骤170，将上述底板、陶瓷基板、芯片、第三焊料和电极置入加热设备中进行加热，以使所述第三焊料熔化，进行第二次焊接。其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接式电力半导体模块焊接方法，其特征在于，包括：在焊接式电力半导体模块的底板和陶瓷基板的陶瓷层之间设置第一焊料，在陶瓷基板的焊接层和芯片之间设置第二焊料；将上述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片置入加热设备中进行加热，以使所述第一焊料和第二焊料熔化，进行第一次焊接；将电极与完成第一次焊接后的所述芯片电气相连，以形成所述焊接式电力半导体模块。

【技术特征摘要】
1.一种焊接式电力半导体模块焊接方法，其特征在于，包括：在焊接式电力半导体模块的底板和陶瓷基板的陶瓷层之间设置第一焊料，在陶瓷基板的焊接层和芯片之间设置第二焊料；将上述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片置入加热设备中进行加热，以使所述第一焊料和第二焊料熔化，进行第一次焊接；将电极与完成第一次焊接后的所述芯片电气相连，以形成所述焊接式电力半导体模块；所述第一焊料的熔点大于所述第二焊料的熔点，且所述第一焊料和第二焊料的熔点差值小于或等于50℃，则将上述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片置入加热设备中进行加热，以使所述第一焊料和第二焊料熔化，进行第一次焊接包括：将上述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片置入加热设备中，以所述加热设备底部设置的加热板，对所述底板、第一焊料、陶瓷基板、第二焊料和芯片由下至上进行加热，以使所述第一焊料和第二焊料熔化，进行第一次焊接。2.根据权利要求1所述的焊接式电力半导体模块焊接方法，其特征在于，将电极与完成第一次焊接后的所述芯片电气相连，以形成所述焊接式电力半导体模块包括：采用导电线将电极与完成第一次焊接后的所述芯片电气相连，以形成所述焊接式电力半导体模块。3.根据权利要求1所述的焊接式电力半导体模块焊接方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王豹子，
申请(专利权)人：西安永电电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：