[发明专利]焊接式电力半导体模块焊接方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，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(Direct Bonding Copper，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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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为本发明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为本发明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，本发明不限定于此。

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。