减少功率模块焊接空洞的装置及其使用方法与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及一种完整的发明名称。

背景技术：

1、在功率模块，如igbt，sic模块中，最重要问题之一就是散热，因此迫切需要良好的热管理方案，比如dbc陶瓷覆铜板，其材料涉及氧化铝、氮化硅等，还有更多的新型材料在开发中，这些材料都是为了更好地服务于模块的热传导和电传导性能，所以焊接材料显得尤为关键。在国家标准中，焊接igbt模块主要采用锡膏和预制成型锡片两种形态焊料，焊接要求如下：消费类电子通常要求空洞率＜5％，多芯片工业级模块，如充电桩，单个空洞要求率＜1％，整体空洞率＜3％；车规级领域，单个空洞率＜1％，整体空洞率＜1.5％。对于车规级芯片而言，锡膏作为焊接料很难满足这样严苛的空洞要求。且传统工艺锡膏层厚度涂覆不均，导致散热性变差。

2、为解决上述问题，需要提出一种新型的完整的发明名称。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种减少功率模块焊接空洞的装置及其使用方法，用于解决现有技术中对于车规级芯片而言，锡膏作为焊接料很难满足严苛的空洞要求，锡膏层厚度易涂覆不均，导致散热性变差的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种减少功率模块焊接空洞的装置，包括：

3、热传导模块，待焊接芯片通过锡膏层焊接在热传导模块上；

4、锡膏印刷网，其包括多个预设尺寸的网结构，其用于在锡膏层上形成多个由内向外导通的微流道，所述微流道在锡膏层内部预留供气体排出的通道，以在回流温度升温过程中使锡膏层中的有机溶剂和水汽排出。

5、优选地，所述热传导模块包括散热基板和散热导板，散热基板的第一面通过传热焊料与散热导板的第一面固定连接，散热基板的第二面设置有多个散热片，散热导板的第二面用于通过锡膏层与待焊接芯片连接。

6、优选地，所述散热导板为陶瓷覆铜板。

7、优选地，所述待焊接芯片上的器件为功率器件。

8、优选地，所述锡膏印刷网的材料为钢。

9、优选地，所述锡膏印刷网的形成方法包括：提供第一锡膏印刷网，其用于根据待焊接的芯片尺寸进行作业；利用测量仪器记录第一锡膏印刷网相关批次的锡膏层回流后形貌和焊料尺寸，以及获取锡膏层回流后的空洞面积和坍缩量；根据空洞面积和坍缩量调整印刷网中网结构的形状以及尺寸，并形成第二锡膏印刷网作为最终的锡膏印刷网。

10、优选地，所述测量仪器包括x射线检测设备和激光扫描仪，用于分别计算空洞率和锡膏层的坍缩量。所述锡膏层回流后的整体空洞率小于1.5％。

11、优选地，所述锡膏层回流后的目标厚度为50～300um，所述锡膏层中微流道的尺寸为10～50um。

12、优选地，通过预留的所述微流道减少所述锡膏层用量，并在回流后利用局落效应使所述锡膏层厚度偏厚位置变道，以提升所述锡膏层厚度的均一性。

13、优选地，所述锡膏印刷网由多个三角形结构组成的网状结构。

14、本发明还提供一种上述的减少功率模块焊接空洞的装置的使用方法，包括：

15、步骤一、提供热传导模块和锡膏印刷网；

16、所述热传导模块上设置有锡膏层；

17、所述锡膏印刷网包括多个预设尺寸的网结构；

18、步骤二、利用所述锡膏印刷网在所述锡膏层上形成多个由内向外导通的微流道，所述微流道在锡膏层内部预留供气体排出的通道；

19、步骤三、利用回流焊将待焊接芯片通过所述锡膏层焊接在所述热传导模块上，所述微流道在回流温度升温过程中使所述锡膏层中的有机溶剂和水汽排出。

20、如上所述，本发明的减少功率模块焊接空洞的装置及其使用方法，具有以下有益效果：

21、本发明提升了锡膏层焊接后厚度的均一性；能够形成空洞率较小的焊层。

技术特征：

1.一种减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于：所述热传导模块包括散热基板和散热导板，散热基板的第一面通过传热焊料与散热导板的第一面固定连接，散热基板的第二面设置有多个散热片，散热导板的第二面用于通过锡膏层与待焊接芯片连接。

3.根据权利要求2所述的减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于：所述散热导板为陶瓷覆铜板。

4.根据权利要求1所述的减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于：所述待焊接芯片上的器件为功率器件。

5.根据权利要求1所述的减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于：所述锡膏印刷网的材料为钢。

6.根据权利要求1所述的减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于：所述锡膏印刷网的形成方法包括：提供第一锡膏印刷网，其用于根据待焊接的芯片尺寸进行作业；利用测量仪器记录第一锡膏印刷网相关批次的锡膏层回流后形貌和焊料尺寸，以及获取锡膏层回流后的空洞面积和坍缩量；根据空洞面积和坍缩量调整印刷网中网结构的形状以及尺寸，并形成第二锡膏印刷网作为最终的锡膏印刷网。

7.根据权利要求6所述的减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于：所述测量仪器包括x射线检测设备和激光扫描仪，用于分别计算空洞率和锡膏层的坍缩量。

8.根据权利要求1所述的减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于：所述锡膏层回流后的整体空洞率小于1.5％。

9.根据权利要求1所述的减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于：所述锡膏层回流后的目标厚度为50～300um，所述锡膏层中微流道的尺寸为10～50um。

10.根据权利要求1所述的减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于：通过预留的所述微流道减少所述锡膏层用量，并在回流后利用局落效应使所述锡膏层厚度偏厚位置变道，以提升所述锡膏层厚度的均一性。

11.根据权利要求1所述的减少功率模块焊接空洞的装置，其特征在于：所述锡膏印刷网由多个三角形结构组成的网状结构。

12.根据权利要求1所述的减少功率模块焊接空洞的装置的使用方法，其特征在于：

技术总结本发明提供一种减少功率模块焊接空洞的装置，包括热传导模块，待焊接芯片通过锡膏层焊接在热传导模块上；锡膏印刷网，其包括多个预设尺寸的网结构，其用于在锡膏层上形成多个由内向外导通的微流道，微流道在锡膏层内部预留供气体排出的通道，以在回流温度升温过程中使锡膏层中的有机溶剂和水汽排出。本发明提升了锡膏层焊接后厚度的均一性；能够形成空洞率较小的焊层。技术研发人员：徐嘉良受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18