[发明专利]一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法

权利要求书

1.一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，其特征在于，该方法包括：

(1)组装工序：在金属化陶瓷衬底上放置固定框，在固定框内，依次放置焊片和半导体芯片；

（2）回流工序：将贴装好的半导体芯片、焊片、金属化陶瓷衬底作为一个组装体，放入回流设备内回流；

（3）回流后处理工序：完成回流工序的组装体冷却后，去除固定框，得到微气孔清洁组装体。

2.根据权利要求1所述的一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，其特征在于，所述的回流设备为真空回流炉，所述真空回流炉包括进气管、回流腔气密性壁体、导气孔、回流底板和出气管道，所述的进气管包括进气管道Ⅰ和进气管道Ⅱ，所述进气管道Ⅰ和所述进气管道Ⅱ相连，所述进气管道Ⅰ的一端通向回流炉外，所述进气管道Ⅱ设于所述真空回流炉内，所述进气管道Ⅱ上设有导气孔，所述回流腔气密性壁体设于回流炉内壁上，所述回流底板设于所述回流炉内的底面上，所述出气管道的一端通向回流炉外，另一端延伸至回流炉内，所述回流底板用于外接电源。

3.根据权利要求1或2所述的一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，其特征在于，所述的回流工序具体步骤如下：

（1）载入组装体至真空回流炉腔体；

（2）关闭进气管道和出气管道的阀门；

（3）抽真空至真空度为0-100mbar；

（4）通过进气管道向真空回流炉腔体内充入还原性气体；

（5）活化待焊接表面：通过所述回流底板进行加热，使所述回流底板上升至一定温度，在还原性气氛下，所述金属化陶瓷衬底上的金属层、焊片、半导体芯片表面的氧化物被还原，而成为清洁的表面；

（6）焊接：继续对所述回流底板加热，使其温度继续升高，达到所述焊片的熔点时，所述焊片逐渐熔化，金属间化合物生成；

（7）焊接层形成：抽真空，至真空度为0-100mbar；焊接层内的大部分气体也被抽出，形成微小气孔的焊接层；

（8）向真空回流炉的腔体内充入惰性气体，回流完成。

4.根据权利要求3所述的一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，其特征在于，所述的固定框为Al合金或Ti合金。

5.根据权利要求4所述的一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，其特征在于，所述的还原性气体为氮气、氢气、甲酸气体中的一种或几种。

6.根据权利要求1,2，4，5任一项所述的一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，其特征在于，所述的金属化陶瓷衬底为Al₂O₃、AlN、Si₃N₄、含ZrO₂相变陶瓷的材料中的一种。

7.根据权利要求6所述的一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，其特征在于，所述金属化陶瓷衬底的金属层为铜、镍、铝中的一种。

8.根据权利要求1,2，4，5，7任一项所述的一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，其特征在于，所述焊片的合金成分是液相线温度低于450℃的软钎焊料，所述焊料包含SnAu、PbSnAg、SnSb、SnAgCu、SnAg、SnPb中的一种，所述焊片的厚度为60-160μm的薄焊片。

9.根据权利要求4，5任一项所述的一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，其特征在于，所述焊接温度为450℃，所述焊接是在真空环境或非氧化性环境中进行，所述真空环境的真空度为0-100mbar，所述非氧化性环境包括惰性环境或还原气体环境中的一种。

10.根据权利要求9所述的一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，其特征在于，所述活化待焊接表面是在50℃-200℃的温度范围内进行的。