[发明专利]一种功率半导体模块引线端子的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于功率半导体模块技术领域，尤其是涉及一种功率半导体模块引线端子的加工方法。

背景技术

现有的功率半导体模块结构中的外壳上的引线起到一种将内部线路与外部线路连接的一种功能。引线端子与内部连接方式为铝丝键合，外部连接方式为焊接，因此对引线端子的材质有较为特殊的要求。主要有：1、键合表面与铝丝的连接强度要非常强；2、引线端子的通流能力；3、引线端子与外部的连接要满足焊接良好。目前国际上普遍采用的方式有：1、表面镀镍的纯铜端子，其特点是，键合效果一般，焊接效果一般，价格低廉。缺点是镀镍层很难控制，容易导致焊接和键合不良现象存在。2、铜复铝端子，它的特点是在原有的纯铜排表面局部附着一层铝层，其余部分度锡，然后冲压制作成端子。其特点是：键合非常良好，但是由于冲压导致焊接部位局部漏铜，焊接效果较好，但是由于端子漏铜处易氧化，导致可靠性下降。成本较高。

例如，中国专利CN201741685U中在背景技术部分提及了目前的功率半导体模块连接结构一种是将半导体芯片焊接到覆铜陶瓷基板上，将带有半导体芯片的覆铜陶瓷基板再焊接到铜底板上，而将装有电极的外壳装在带有半导体芯片、覆铜陶瓷基板的铜板上，通过铝丝键合工艺，将电极连接在覆铜陶瓷基板。而电极的键合工艺又决定了半导体模块产品可靠性和成品率的关键工艺，目前的电极为插针式结构，电极的键合面为镀镍表面，在铝丝键合工艺过程中很容易氧化。因此，这种半导体模块结构主要存在以下缺陷，一是由于镀镍电极氧化而造成镀镍插针表面键合铝丝拉力和剪力达不到标准值，受振动会使键合铝丝脱落，因此电极部分键合不牢固或电极键合不上，造成半导体模块的成品率低；其次，镀镍电极氧化致使键合点接触电阻大，因此长期通电会使铝丝键合点发热直至烧熔，电极通流能力差，长期运行可靠性差；再则键合工作效率低。另一种功率半导体模块结构，首先将半导体芯片焊接到覆铜陶瓷基板上，再通过铝丝将半导体芯片的发射极、栅极与覆铜陶瓷基板上规定的位置互连而完成铝丝键合工艺，将带半导体芯片的覆铜陶瓷基板焊接到铜底板上，再将铜电极端子焊接到已固定有覆铜陶瓷基板和半导体芯片的铜底板上，最后将带有电极的铜板上装外壳并进行注胶密封。这种结构电极焊接工艺需要很多的定位夹具，因此存在着工艺复杂和热应力问题，而影响长期使用可靠性。

现有功率半导体模块引线端子主要有以下三种方案：

方案一：镀镍加工工艺，基本的设计和加工方式如下为，铜牌冲压；引线端子电镀镍；将端子分开；填埋注塑；

方案二：镀锡加工工艺，基本的设计和加工方式如下，铜复铝排连续局部镀锡；冲压引线端子；将端子分开；填埋注塑；

方案三：镀锡加工工艺，基本的设计和加工方式如下，铜复铝排冲压引线端子；将端子分开；填埋注塑；将外部连接部分端子化学镀锡。

但是，上述三种技术方案均存在这一定的技术缺陷：

方案一：由于镀镍加工工艺难以稳定，因此焊接效果不好，键合效果也差，可靠性最差；

方案二：采用铜复铝端子，键合效果非常好，也采用了镀锡工艺，但由于先镀锡后冲压，导致端子焊接面侧面漏铜。焊接效果有一定的改善但还是容易虚焊并且由于端子有漏铜部分，不宜长期放置，可靠性不高；

方案三，采用铜复铝端子，键合效果非常好，采用了先注塑后镀锡工艺，焊接效果非常好，可靠性高。但由于采用了先注塑后镀锡工艺，导致加工工艺非常复杂，而且难以量产。

发明内容

为了解决上述现有的技术方案存在的诸多技术问题，本发明的目的在于.制作键合效果和焊接效果都比较好的而且易加工的功率模块端子。本发明是在分析了模块引线端子特点以及各个厂家目前的改进方式后提出一种功率半导体模块引线端子的加工方法，本发明的加工方法采用局部连续镀锡工艺，具有如下技术效果：1、键合效果很好；2、焊接效果很好；3、模块的可靠性得到提高。

本发明一方面提供了一种功率半导体模块引线端子的加工方法，具体技术方案如下：

一种功率半导体模块引线端子的加工方法，其特征在于：所述的加工方法包括如下步骤：

步骤一、采用铜排作为功率半导体模块引线端子的加工原材料，清洗铜排表面的油脂和灰尘；

步骤二、在铜排的下端部沿长度方向复合一层铝排；

步骤三、采用局部冲压的方法在铜排的上端部冲压成型功率半导体模块引线端子针；

步骤四、将冲压成型的功率半导体模块引线端子针进行镀锡处理；

步骤五、完整冲压功率半导体模块引线端子，保证功率半导体模块引线端子的底部焊接端的上表面全部为铜复铝结构；