一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108695178A(43)申请公布日2018.10.23(21)申请号201810426612.5(22)申请日2018.05.07(71)申请人平湖市超越时空图文设计有限公司地址314299浙江省嘉兴市平湖市当湖街道世纪商业中心2幢406室(72)发明人叶宗兰(74)专利代理机构丽水创智果专利代理事务所(普通合伙)33278代理人朱琴琴(51)Int.Cl.H01L21/60(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图2页(54)发明名称一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法(57)摘要本发明公开了一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法，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。采用本发明的焊接方法获得的焊接层具有气孔率小于2%，且无大气孔，并且焊接后没有助焊剂残留，产品无需清洗，省去了清洗费用，并且不会对环境造成污染，降低设备维护成本的优点。CN108695178ACN108695178A权利要求书1/2页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。2CN108695178A权利要求书2/2页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。3CN108695178A说明书1/3页一种功率电子模块的微气孔清洁焊接方法技