[发明专利]一种功率半导体模块焊接前倒装工艺

说明书

技术领域

本发明属于电力设备半导体器件技术领域，涉及一种功率半导体模块焊接前倒装工艺。

背景技术

大功率半导体模块在封装前要将底板、管芯或芯片、引出电极进行焊接，在焊接前要对底板、管芯或芯片、引出电极进行组装和固定。

国内外现有技术中都是采用正（顺）装工艺方法（如图2所示）来实现，所谓正（顺）装工艺方法，就是将底板放在底层5，在底板上叠加放置管芯3，再在管芯上叠加放置引出电极1。为了使管芯与底板绝缘，在其间要增加绝缘片或半导体的覆铜陶瓷基板DBC(Direct-Bond Copper)基片4；为了使各层之间进行焊接，又要在各层间增加焊片6、7、8、9，从而形成了多达九层的的正（顺）装工艺，但是这种正（顺）装工艺存在以下问题，第一、固定支架制造复杂，且固定困难，拆御困难，几乎不能完成组装；第二、层与层之间焊接点对准位置的准确性很差，导致器件性能一致性很差，不良品极高；第三、组装支架的复杂性导致组装工艺复杂，增加了组装时间，劳动生产率低下，不能实现流水线生产；第四，引出电极不能与芯片进行直接焊接，因而又要引入金属细丝进行过渡连接，不能一次性完成组装。综上所述，功率半导体模块焊接前正（顺）装方法，不能很好地解决功率半导体模块的批量生产问题，也不能很好地控制产品的质量和产品成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种功率半导体模块焊接前倒装工艺，该倒装工艺能够提高功率半导体模块的生产率，并且生产的产品质量更好，成本更低。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种功率半导体模块焊接前倒装工艺，所述的功率半导体模块包括底板、绝缘片或DBC基片、管芯或芯片、内部互连电极和引出电极，其特征在于，该倒装工艺的具体步骤如下：

步骤一、制作一个具有安装槽并通过安装槽对功率半导体模块中各部件进行支撑和固定的支架；

步骤二、将引出电极放置在支架的安装槽内并进行定位固定，所述的引出电极包括用于连接外接电路的引出极和用于与功率半导体模块中其他部件连接的焊接极，其引出极朝下插入支架的安装槽中，焊接极朝上；

步骤三、将内部互连电极放置在引出电极上并由支架进行定位固定，其内部互连电极通过焊接片与引出电极的焊接极相连；

步骤四、将管芯或芯片放置在内部互连电极上，管芯或芯片通过焊接片和钼片与内部互连电极相连；

步骤五、将绝缘片或DBC基片放置在管芯或芯片上，并通过支架定位固定，其绝缘片或DBC基片通过焊接片与管芯或芯片相连；

步骤六、在绝缘片或DBC基片上放置底板，其底板通过焊接片与绝缘片或DBC基片相接，并由支架进行固定、支撑和定位。

该功率半导体模块焊接前倒装工艺改变了现有的组装工艺方式，采用先在底层放置支架，其支架上设有安装槽，在安装槽的第一层放置引出电极，第二层放置内部互连电极，第三层放置管芯或芯片，第四层防止绝缘片或DBC基片，第五层放置底板，每层放置的部件分别通过支架进行定位、支撑和固定，其定位精准，解决了现有组装工艺中，先将底板放置底层，再叠加放置绝缘片、管芯等部件，然后通过支架进行固定，其固定过程中容易造成层与层之间焊接点对准位置的准确性较差的问题，而本发明有效地解决了上述问题，并提高了产品的质量和生产。

在上述的功率半导体模块焊接前倒装工艺中，在所述步骤一中，所述的支架根据功率半导体模块结构的不同进行制作，用来支撑、固定和定位底板、绝缘片或DBC基片、管芯或芯片、内部互连电极和引出电极。该支架在功率半导体模块焊接结束后可以拆卸，以便取出焊接后的功率半导体模块。制作此支架的材料是一种不随温度变化而变形的合金，外形为长方体，内部型腔的形状尺寸依据对应的功率半导体模块结构制作。

在上述的功率半导体模块焊接前倒装工艺中，在所述步骤一中，所述支架上设置的安装槽为两边对称的阶梯型结构，其阶梯型结构共有四个阶层，两边阶梯型结构的第一阶层相连接形成一个凹槽，所述的四个阶层分别用于定位和支撑功率半导体模块中的各部件。

在上述的功率半导体模块焊接前倒装工艺中，在所述步骤二中，所述的引出电极设置有若干个，所述的引出电极插入上述凹槽内，引出电极的长度高于凹槽。插入凹槽中的引出电极不易活动，定位精准，组装简单，有利于与内部互连电极稳定连接，减少虚焊、假焊，提高产品焊接的可靠性。在功率半导体模块中引出电极根据模块功能的不同可设置多个。