專利名稱：Igbt封裝托盤及igbt模塊封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絕緣柵雙極晶體管封裝技術(shù)，尤其涉及一種IGBT封裝托盤及IGBT模塊封裝方法。
背景技術(shù)：
絕緣柵雙極晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor,以下簡稱 IGBT),具有高頻率、高電壓和大電流的特點，且容易開通和關(guān)斷，是國際上公認(rèn)的電力電子技術(shù)第三次革命的最具代表性的產(chǎn)品。目前，IGBT已廣泛應(yīng)用于鐵路、城市軌道交通、風(fēng)電、太陽能、清潔能源和工業(yè)控制領(lǐng)域等逆變裝置中。“十五”期間電子電力器件的年平均增長速度20%，而其中IGBT電力電子器件份額達到10%，年平均增長率更是超過30%。IGBT模塊封裝制造是指，將IGBT子單元與IGBT底板焊料焊接固定。焊接前各部分之間的相互位置關(guān)系參見圖1，加熱板I上放置有IGBT底板2，IGBT底板2上放置DBC基板3，DBC基板3上放置IGBT芯片4 ;其中，IGBT底板2與DBC基板3之間以及IGBT芯片4與DBC基板3之間分別夾設(shè)有第一焊料5和第二焊料6。在開始封裝之前，先將DBC基板3和IGBT芯片4之間已經(jīng)通過第二焊料6焊接固定，焊接后的DBC基板3和IGBT芯片4稱為IGBT子單元，其中，第二焊料6的熔點高于第一焊料5。IGBT子單元和IGBT底板2之間的焊接過程如下，對加熱板1進行加熱，加熱板I將熱量傳遞給順次傳遞給IGBT底板2、第一焊料5、DBC基板3、第二焊料6以及 和IGBT芯片4。第一焊料5融化，使得IGBT子單元與IGBT底板2之間焊接固定，意即完成封裝。IGBT底板2包括焊接面7和非焊接面8，IGBT子單元DBC基板3放置在IGBT底板2的焊接面7上，IGBT底板2與加熱板I接觸的面為非焊接面8。焊接面7為平面，非焊接面8為平面或弧形面。上述焊接過程是在保護氣體的保護下進行的，保護氣體比如為惰性氣體或其它具有保護性和還原性的工業(yè)氣體保護下進行的，惰性氣體比如為N2，為了保證惰性氣體保護氣體的性能，每隔設(shè)定的時間需要抽出和充入以更換保護氣體。實際焊接過程中，由于溫度較高，焊料助焊劑、小焊珠和焊料氧化物雜質(zhì)呈現(xiàn)液體小顆粒狀態(tài)，懸浮充斥在整個焊接腔內(nèi)。隨著惰性氣體N2的抽取和充入，液態(tài)小顆粒會隨著保護氣體運動，其中一部分被氣體攜帶抽出焊接腔，另一部分不僅會無固定規(guī)律的附著在IGBT底板焊接面，而且會隨著氣體被攜帶進入到IGBT底板與加熱板的間隙內(nèi)，在IGBT底板和加熱板表面形成附著粘潤。隨著焊接程序的冷卻過程，這些雜質(zhì)小顆粒就附著在IGBT底板的非焊接表面和加熱板表面，形成小黑點和小焊料凸點。上述焊接過程完成后，IGBT底板的非焊接面需要與散熱器接觸，由于IGBT底板的非焊接面形成了大量的小黑點和小焊料凸點，會嚴(yán)重影響IGBT底板與散熱器的接觸質(zhì)量。對于曲面設(shè)計的IGBT底板，IGBT底板的非焊接面與加熱板之間的間隙更大，小黑點和小焊料凸點附著在IGBT底板的非焊接面上的情況就更為嚴(yán)重
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種IGBT封裝托盤及IGBT模塊封裝方法，以減少在IGBT模塊封裝過程中，IGBT底板非焊接面上沉積的雜質(zhì)顆粒。本發(fā)明提供了一種IGBT封裝托盤，其中，包括平板，以及圍設(shè)在所述平板四周的立板，所述托盤整體呈凹槽狀；所述立板的邊緣高度大于或等于IGBT底板非焊接面的高度；所述立板圍設(shè)的形狀與所述IGBT底板的形狀匹配。如上所述的IGBT封裝托盤，優(yōu)選的是，所述立板的厚度不小于1mm。本發(fā)明還提供一種IGBT模塊封裝方法，其中，包括:在加熱板上放置托盤，其中，所述托盤包括平板，以及圍設(shè)在所述平板四周的立板，所述托盤整體呈凹槽狀；所述立板的邊緣高度大于或等于IGBT底板非焊接面的高度；所述立板圍設(shè)的形狀與所述IGBT底板的形狀匹配； 在所述托盤的凹槽內(nèi)放置IGBT底板，其中，所述IGBT底板與所述立板之間的距離不大于0.8mm ；在所述IGBT底板上順次放置第一焊料和IGBT子單元；以設(shè)定參數(shù)加熱所述加熱板，使得所述第一焊料融化；取下所述托盤。如上所述的IGBT·模塊封裝方法，優(yōu)選的是，所述設(shè)定參數(shù)為加熱溫度高于所述第一焊料融化溫度10°C以上；加熱時間大于200 秒。如上所述的IGBT模塊封裝方法，優(yōu)選的是，所述立板的厚度不小于1mm。使用過程中，本發(fā)明提供的托盤的平板起到將加熱板上的熱量傳遞給IGBT底板的作用，立板起到圍設(shè)IGBT底板非焊接面的作用，使得IGBT底板非焊接面和托盤之間的孔隙處于封閉狀態(tài)，所以能夠在保證IGBT模塊封裝的同時，減少雜質(zhì)在IGBT底板非焊接面上的沉積。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中IGBT I旲塊封裝不意圖；圖2為本發(fā)明實施例一提供的IGBT封裝托盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例二提供的封裝方法適用的IGBT模塊封裝示意圖一；圖4為本發(fā)明實施例二提供的封裝方法適用的IGBT模塊封裝示意圖二 ；圖5為本發(fā)明實施例二提供的封裝方法流程示意圖。附圖標(biāo)記1-加熱板；2-1GBT 底板；3_DBC 基板；4-1GBT芯片；5_第一焊料；6_第二焊料；7-焊接面；8-非焊接面；9_托盤；91-平板；92-立板；10-縫隙。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種IGBT封裝托盤，用于減少在IGBT模塊在封裝過程中，IGBT底板非焊接面上沉積的雜質(zhì)顆粒。
參見圖2，本發(fā)明實施例一提供一種IGBT封裝托盤9，其包括平板91，以及圍設(shè)在平板91四周的立板92，托盤9整體呈凹槽狀；立板92的邊緣高度大于或等于IGBT底板非焊接面的高度；立板92圍設(shè)的形狀與IGBT底板的形狀匹配。托盤9用于設(shè)置在IGBT底板和加熱板之間，以起到圍設(shè)IGBT底板非焊接面的作用。托盤的平板可以根據(jù)所用焊爐的加熱板和IGBT底板尺寸進行設(shè)計。立板的邊緣高度最好滿足下列條件:托盤的槽深與IGBT底板非焊接面的高度相等，或托盤的槽深為略低于IGBT底板焊接面0.5 1mm。立板圍成的形狀最好滿足下列條件:槽的長寬為IGBT底板長寬值加0.5mm 0.8mm,托盤的平板厚度約為5mm。為了保證托盤9的強度，立板92的厚度最好不小于1mm。本發(fā)明實施例提供的托盤，結(jié)構(gòu)簡單。使用過程中，托盤的平板起到將加熱板上的熱量傳遞給IGBT底板的作用，立板起到圍設(shè)IGBT底板非焊接面的作用，所以能夠在保證IGBT模塊封裝的同時，減少雜質(zhì)在IGBT底板非焊接面上的沉積。參見圖3-圖5，圖3為本發(fā)明實施例二提供的封裝方法適用的IGBT模塊封裝示意圖一，圖4為本發(fā)明實施例二提供的封裝方法適用的IGBT模塊封裝示意圖二，圖5為本發(fā)明實施例二提供的封裝方法流程示意圖，圖5所示的封裝方法同時適用于圖3和圖4兩種情況的IGBT模塊封裝。本發(fā)明實施例還提供一種IGBT模塊封裝方法，該方法具體包括以下步驟:步驟21、在加熱板I上放置托盤9。該托盤優(yōu)選的是可以為本發(fā)明任意實施例所提供的托盤。托盤9包括平板，以及圍設(shè)在平板91四周的立板，托盤9整體呈凹槽狀；立板的邊緣高度大于或等于IGBT底板2非焊接面的高度；立板圍設(shè)的形狀與IGBT底板2的形狀匹配。此處，優(yōu)選的是，立板的厚度不小于1mm，以保證托盤9的強度。
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步驟22、在托盤9的凹槽內(nèi)放置IGBT底板2，其中，IGBT底板2與立板之間的距離不大于0.8mm。具體地，是指IGBT底板2的側(cè)面與立板之間的距離不大于0.8mm。圖3是以立板的高度大于IGBT底板2非焊接面的高度為例，在托盤9的凹槽內(nèi)放置IGBT底板2后，IGBT底板2的非焊接面嵌入凹槽內(nèi)，IGBT底板2焊接面凸出于凹槽平面。參見圖3，此時托盤9和IGBT底板2之間的縫隙10基本處于封閉狀態(tài)，焊料無法進入。圖4是以立板的高度等于IGBT底板非焊接面的高度為例，在托盤9的凹槽內(nèi)放置IGBT底板2后，IGBT底板2的非焊接面嵌入凹槽內(nèi)，IGBT底板2焊接面凸出于凹槽平面。參見圖4，此時托盤9和IGBT底板2之間的縫隙10基本處于封閉狀態(tài)，焊料無法進入。步驟23、在IGBT底板2上順次放置第一焊料5和IGBT子單元。放置順序與現(xiàn)有技術(shù)相同。需要說明的是，步驟21至步驟23的先后順序不限，圖4只示意了其中一種方式，而非限定。步驟24、以設(shè)定參數(shù)加熱上述加熱板1，使得第一焊料5融化。加熱板I將熱量經(jīng)由托盤9傳遞給IGBT底板2、第一焊料5和IGBT子單元，使得第一焊料5融化，IGBT子單元和IGBT底板2焊接在一起，完成封裝。步驟25、取下托盤9。待焊料冷卻后，將托盤9和IGBT底板2分離。本發(fā)明實施例提供的IGBT模塊封裝方法，焊接過程中，可將IGBT底板嵌入凹槽內(nèi)，然后連同托盤一起完成IGBT底板的焊接裝配。由于IGBT底板的上部邊緣卡在托盤的立板上，使得IGBT底板非焊接面和托盤之間的縫隙基本處于封閉狀態(tài)，焊接過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)難以進入到IGBT底板非焊接面和托盤之間的縫隙，這樣就可極大地避免了雜質(zhì)附著在IGBT底板的非焊接面上。進一步地，設(shè)定參數(shù)為加熱溫度高于第一焊料5融化溫度10°C以上；加熱時間大于200秒。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，設(shè)置托盤后，加熱板的溫度經(jīng)由托盤傳遞至IGBT底板，然后再傳遞給焊料，所以焊接溫度會比不設(shè)置托盤高10°C以上；焊接時間會延長30秒以上。本發(fā)明實施例提供的IGBT模塊封裝方法，其托盤會起到阻礙雜質(zhì)接觸到IGBT底板非焊接面的作用，使得焊接完成的IGBT模塊質(zhì)量得到改善，IGBT底板與散熱器的接觸質(zhì)量也相應(yīng)得到了改善。最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這 些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種IGBT封裝托盤，其特征在于，包括平板，以及圍設(shè)在所述平板四周的立板，所述托盤整體呈凹槽狀；所述立板的邊緣高度大于或等于IGBT底板非焊接面的高度；所述立板圍設(shè)的形狀與所述IGBT底板的形狀匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IGBT封裝托盤，其特征在于，所述立板的厚度不小于1mm。
3.—種IGBT模塊封裝方法，其特征在于，包括: 在加熱板上放置托盤，其中，所述托盤包括平板，以及圍設(shè)在所述平板四周的立板，所述托盤整體呈凹槽狀；所述立板的邊緣高度大于或等于IGBT底板非焊接面的高度；所述立板圍設(shè)的形狀與所述IGBT底板的形狀匹配； 在所述托盤的凹槽內(nèi)放置IGBT底板，其中，所述IGBT底板與所述立板之間的距離不大于 0.8mm ； 在所述IGBT底板上順次放置第一焊料和IGBT子單元； 以設(shè)定參數(shù)加熱所述加熱板，使得所述第一焊料融化； 取下所述托盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT模塊封裝方法，其特征在于， 所述設(shè)定參數(shù)為加熱溫度高于所述第一焊料融化溫度10°C以上；加熱時間大于200秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IGBT模塊封裝方法，其特征在于， 所述立板的厚度不小于1mm。`
全文摘要
本發(fā)明提供一種IGBT封裝托盤及IGBT模塊封裝方法，其中IGBT封裝托盤包括平板，以及圍設(shè)在所述平板四周的立板，所述托盤整體呈凹槽狀；所述立板的邊緣高度大于或等于IGBT底板非焊接面的高度；所述立板圍設(shè)的形狀與所述IGBT底板的形狀匹配。使用過程中，本發(fā)明提供的托盤的平板起到將加熱板上的熱量傳遞給IGBT底板的作用，立板起到圍設(shè)IGBT底板非焊接面的作用，使得IGBT底板非焊接面和托盤之間的孔隙處于封閉狀態(tài)，所以能夠在保證IGBT模塊封裝的同時，減少雜質(zhì)在IGBT底板非焊接面上的沉積。
文檔編號H01L21/673GK103247555SQ20121002755
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者王豹子 申請人:西安永電電氣有限責(zé)任公司