[发明专利]铜锡合金件的制备方法、IGBT管壳及其凸台

说明书

本发明公开一种铜锡合金件的制备方法、IGBT管壳及其凸台，该制备方法包括：在基板上铺设第一层铜锡合金粉末，用激光束选区加热选定区域的第一层铜锡合金粉末，使选定区域的第一层铜锡合金粉末局部熔合，在基板表面形成激光熔覆层；铜锡合金粉末中铜、锡的重量比为96:4～80:20；在激光熔覆层上铺设另一层铜锡合金粉末，用激光束选区加热选定区域的另一层铜锡合金粉末，形成与上一层激光熔覆层熔合的另一激光熔覆层；直到得到预设形状的铜锡合金成形件；对铜锡合金成形件进行固溶时效热处理得到铜锡合金。本发明制备的铜锡合金偏析程度小、合金相固溶度高、成分均匀和组织细小，解决了现有铸造态铜锡合金强度低、韧性低、难以成形及成分偏析的问题。

技术领域

本发明涉及大功率压接IGBT模块封装技术领域，具体涉及一种铜锡合金件的制备方法、IGBT管壳及其凸台。

背景技术

目前，现有的刚性压接式IGBT封装时采用电极、钼片、芯片、调整片直接叠加的方式，其中刚性压接式结构种还包括铜凸台，它起到承托模组、导电、通流的作用，同时还起到缓冲压力的作用。现有的刚性压接式结构中的铜凸台，变形量小，对于压力均匀性的调整有限，因此在加工时的精度要求十分严格，一般累计公差控制在50μm以内，但这造成配件筛选和生产加工困难。由于加工误差无法避免，局部结构应力集中不可避免，从而严重影响模块芯片的均流特性。

铜锡合金可根据不同需求调整Cu、Sn元素比例，获得具有不同性能的Cu-Sn合金。随着电子行业的快速发展，具有复杂结构Cu-Sn合金的需求与日俱增，而常规制备方法如铸造、塑性加工等在制备复杂结构件上耗时耗力、难度较大。另外，铜锡合金在常规凝固方法中，合金相的固溶度低，晶界偏析严重，对合金的强度能造成不利的影响，以上因素均制约了Cu-Sn合金在微电子领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种铜锡合金件的制备方法、IGBT管壳及其凸台以解决现有铸造态铜锡合金强度低、韧性低和刚性压接式IGBT封装结构中的铜凸台变形量小的技术问题。

本方案提出的技术方案如下：

本发明第一方面提供一种铜锡合金件的制备方法，包括如下步骤：步骤1：在基板上铺设第一层铜锡合金粉末，用激光束选区加热选定区域的所述第一层铜锡合金粉末，使选定区域的所述第一层铜锡合金粉末局部熔合，在所述基板表面形成激光熔覆层；所述铜锡合金粉末中铜、锡的重量比为96:4～80:20；步骤2：在所述激光熔覆层上铺设另一层铜锡合金粉末，用激光束选区加热选定区域的所述另一层铜锡合金粉末，形成与所述激光熔覆层熔合的另一激光熔覆层；步骤3：重复执行步骤2，直到得到预设形状的铜锡合金成形件；步骤4：对所述铜锡合金成形件进行固溶时效热处理得到铜锡合金件。

优选地，各层铜锡合金粉末进行激光束选区加热的选定区域相同或不同。

优选地，所述激光束选区加热的工艺参数包括：所述激光束的扫描速率为1000～1200mm/s；所述激光束的激光功率为200W～250W；所述激光束的扫描间距为0.07～0.11mm。

优选地，所述铜锡合金粉末为Cu-4.3Sn、Cu-5Sn、Cu-10Sn、Cu-15Sn和Cu-20Sn中的一种。

优选地，所述铜锡合金粉末的粒径分布为15～60μm，氧含量低于2000ppm。

优选地，所述固溶时效热处理包括：将所述铜锡合金成形件于673K～773K下保温1～2小时，再升温至1073K～1173K，保温3～4小时，然后冷却至室温得到铜锡合金件。

本发明第二方面提供一种IGBT管壳用凸台，所述凸台为采用第一方面或第一方面中任意一种实施方式所述的铜锡合金件的制备方法制得的铜锡合金件。

本发明第三方面提供一种IGBT管壳，所述管壳具有第二方面所述的凸台。

本发明技术方案，具有如下优点：