[发明专利]一种IGBT模块封装焊接结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种IGBT模块封装焊接结构。 

背景技术

目前功率IGBT模块的封装设计结构及工艺主要是基于焊接的方法。在这种结构中芯片通过焊接连接到衬板上，焊接芯片后的衬板与基板焊接在一起，同时，母排也同步焊到衬板上，如图1所示。

在当前的IGBT模块工艺过程中，焊接主要有两种技术路线：

（1）焊膏工艺：通过丝网印刷分别将焊膏印刷在衬板和基板表面，利用焊膏的粘性将芯片固定在衬板表面，再将完成芯片焊接的衬板固定在基板上，同时利用夹具将母排固定在衬板上，再进行真空焊接。

（2）焊片工艺：通过夹具将衬板、焊片和芯片固定，再将其整体放入真空焊接炉中进行焊接。然后再利用夹具将完成芯片焊接的衬板固定在基板上，并利用夹具将母排固定在衬板上，进行真空焊接。

在现有的封装结构及工艺条件下，芯片、衬板焊接存在以下缺点：

（1）焊料熔化后，在衬板及基板表面的流动性不一，导致冷却后焊层厚度不一致，在同一芯片或衬板下方，局部区域的焊料偏厚，而其它区域的焊料较薄，如图2所示，不仅会影响模块的散热性能，而且在周期性温度变化过程中，容易在较薄的焊层区域产生裂纹，影响模块的长期可靠性；

（2）由于衬板及基板本身存在一定的形变，会加剧焊层厚度的不均匀分布；

（3）将母排端子焊接到衬板上时，需要将焊片包裹在母排引脚上，或使用工装来固定焊片及母排，组装效率较低。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种IGBT模块封装焊接结构。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种IGBT模块封装焊接结构，包括基板、衬板、芯片和母排，所述基板和衬板上表面均涂有焊料或者放置有焊片，所述基板与所述衬板之间、所述衬板与所述芯片之间、所述母排与所述衬板之间均通过多个金属支柱连接。

所述母排引脚出开设有多个与所述金属支柱形状大小匹配的安装孔，且所述母排通过所述安装孔与所述金属支柱连接，方便母排的焊接。

所述金属支柱高度为0～5mm，满足IGBT模块的封装要求。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明在衬板正面金属层与基板正面焊接区域制作深度为0～5mm的金属支柱，用来支撑芯片，衬板，使焊料熔化后均匀地流动，填充间隙，以控制焊层的厚度和均匀性，该金属支柱还可以用来固定开设有通孔的焊片，避免了焊片在焊接过程中的滑动，漂移；本发明提出的在母排引脚处开设安装孔，配合衬板表面的金属支柱，可以定位母排的位置，并可以使焊料填充通孔，增加了焊接面积，并可以避免焊接过程中母排的漂移导致的焊接质量隐患。

附图说明

图1为典型的IGBT模块封装焊接结构；

图2为现有封装结构焊接后焊层厚度不均匀示意图；

图3为本发明一实施例结构示意图；

图4为本发明一实施例母排结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一实施例包括基板1、衬板2、芯片4和母排5，所述基板1和衬板2上表面均涂有焊料或者放置有焊片，所述基板1与所述衬板2之间、所述衬板2与所述芯片4之间、所述母排5与所述衬板2之间均通过多个金属支柱3连接。

所述母排5引脚出开设有多个与所述金属支柱3形状大小匹配的安装孔6，且所述母排5通过所述安装孔6与所述金属支柱3连接。

所述金属支柱3高度为0～5mm，金属支柱用来支撑芯片，使焊料熔化后均匀地流动，填充间隙，以控制焊层的厚度和均匀性，并提高组装的效率。

本发明基板与衬板之间的金属支柱可以固定在基板上表面，也可以固定在衬板下表面。衬板2与芯片4之间、母排5与衬板2之间的金属支柱均固定在衬板上表面。