CN101890605B - 一种功率半导体芯片焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率半导体芯片焊接装置，应用于大功率高压半导体模块焊接。功率半导体芯片焊接装置包括：底板、绝缘元件固定框架、绝缘元件和半导体芯片固定框架，绝缘元件固定框架固定在底板上方形成绝缘元件固定工位，绝缘元件放置在绝缘元件固定框架上，半导体芯片固定框架固定在绝缘元件固定框架上，半导体芯片固定框架上分布有用于元件焊接的位置。该发明可以很好地解决现有技术存在的因半导体芯片、片状焊料及绝缘元件的相对位置移动造成的半导体芯片焊接位置不准确问题以及贴片电阻、片状焊料及绝缘元件相对位置移动而造成开路的技术问题，实现功率半导体芯片焊接封装准确定位。

Description

一种功率半导体芯片焊接装置
技术领域
本发明涉及一种芯片焊接装置，尤其是涉及一种应用于大功率高压半导体模块，如大功率高压IGBT模块(绝缘栅双极晶体管模块)等的芯片焊接装置，该发明也可应用于其他类似领域的半导体芯片焊接。
背景技术
目前，大功率高压半导体模块，如大功率高压IGBT模块(绝缘栅双极晶体管模块)，其封装通常采用片状焊料将半导体芯片、贴片电阻等元件焊接到用陶瓷(Al2O3)、氮化铝(AlN)等材料制成的表面涂敷金属的绝缘元件上。但是目前半导体芯片焊接工艺在装载半导体芯片、贴片电阻等元件、运送焊接组件及焊接等封装工艺过程中，存在半导体芯片、贴片电阻等元件和片状焊料固定困难，无法将待焊接的元件和片状焊料很好的固定在绝缘元件上，以至于无法保证焊接后半导体芯片、贴片电阻等元件在绝缘元件上位置正确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功率半导体芯片焊接装置，该发明可以很好地解决现有技术存在的因半导体芯片、片状焊料及绝缘元件的相对位置移动造成的半导体芯片焊接位置不准确问题以及贴片电阻、片状焊料及绝缘元件相对位置移动而造成开路的技术问题，实现功率半导体芯片焊接封装准确定位。
本发明提供一种功率半导体芯片焊接装置的具体实施方式，一种功率半导体芯片焊接装置包括：底板、绝缘元件固定框架、绝缘元件和半导体芯片固定框架，绝缘元件固定框架固定在底板上方形成绝缘元件固定工位，绝缘元件放置在绝缘元件固定框架上，半导体芯片固定框架固定在绝缘元件固定框架上，半导体芯片固定框架上分布有用于元件放置的位置。
作为本发明的另一种实施方式，底板和绝缘元件固定框架合成一个整体，底板上有定位插销，形成一个包括底板和定位插销的绝缘元件固定框架。
作为本发明进一步的实施方式，底板上有定位插销，绝缘元件固定框架上有第一定位孔，绝缘元件固定框架上的第一定位孔通过定位插销固定在底板上方形成绝缘元件固定工位。
作为本发明进一步的实施方式，半导体芯片固定框架上有第二定位孔，半导体芯片固定框架通过第二定位孔与底板上的定位插销固定在绝缘元件固定框架上。
作为本发明进一步的实施方式，半导体芯片固定框架上留有半导体芯片、贴片电阻和片状焊料的放置位置，半导体芯片、贴片电阻和片状焊料的放置位置与绝缘元件上的半导体芯片焊垫一一对应。
作为本发明进一步的实施方式，放置在半导体芯片固定框架内的半导体芯片的下部放置有用于焊接半导体芯片的片状焊料，半导体芯片与绝缘元件通过焊接方式连接。
作为本发明进一步的实施方式，放置在半导体芯片固定框架内的贴片电阻，其放置位置的两边有放置用于焊接贴片电阻的片状焊料的位置，放置贴片电阻的位置与放置片状焊料的位置相连通，用于焊接贴片电阻的片状焊料插入在其放置位置，并在半导体芯片固定框架内形成固定贴片电阻的工位。
作为本发明进一步的实施方式，半导体芯片固定框架放置半导体芯片的位置与绝缘元件上的半导体芯片焊垫形成用于固定半导体芯片和用于焊接半导体芯片的片状焊料的工位。
作为本发明进一步的实施方式，功率半导体芯片焊接装置包括有多个功率半导体芯片焊接装置的复制单元，可以实现一次焊接多个绝缘元件。功率半导体芯片焊接装置的复制单元可以是底板和绝缘元件固定框架整体合成的功率半导体芯片焊接装置，也可以是底板和绝缘元件固定框架彼此分离的功率半导体芯片焊接装置。
通过应用本发明实施方式所描述的功率半导体芯片焊接装置，通过底板和绝缘元件固定框架有效地实现了整个焊接工艺过程中对绝缘元件的固定，通过半导体芯片固定框架实现对片状焊料、半导体芯片、贴片电阻的固定。同时可以提高半导体芯片、贴片电阻放置效率，使整个生产线生产更加顺畅，减少相关操作人员配备，从而降低封装制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施方式所描述的功率半导体芯片焊接装置底板部分的结构示意图；
图2为本发明一种实施方式所描述的功率半导体芯片焊接装置绝缘元件固定框架部分的结构示意图；
图3为本发明一种实施方式所描述的功率半导体芯片焊接装置绝缘元件固定框架放置在底板上方的示意图；
图4为本发明一种实施方式所描述的功率半导体芯片焊接装置绝缘元件部分的结构示意图；
图5为本发明一种实施方式所描述的功率半导体芯片焊接装置半导体芯片固定框架部分的结构示意图；
图6为本发明一种实施方式所描述的功率半导体芯片焊接装置半导体芯片固定框架放置在绝缘元件固定框架和绝缘元件上的示意图；
图7为本发明一种实施方式所描述的功率半导体芯片焊接装置半导体芯片、贴片电阻等元件及片状焊料放置焊接装置部分的结构示意图；
图8为本发明另一种实施方式所描述的功率半导体芯片焊接装置底板部分的结构示意图；
图9为本发明一种实施方式所描述的多个单元复制的功率半导体芯片焊接装置示意图；
图10为本发明另一种实施方式所描述的多个单元复制的功率半导体芯片焊接装置底板部分的结构示意图；
其中：1-底板、2-定位插销、3-绝缘元件固定框架、4-第一定位孔、4′-第二定位孔、5-绝缘元件、6-半导体芯片固定框架、7-绝缘元件放置位置、8-半导体芯片焊垫、9-贴片电阻焊垫、10-半导体芯片放置位置、11-贴片电阻放置位置、12-片状焊料放置位置、13-半导体芯片、14-贴片电阻、15-片状焊料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
作为本发明一种功率半导体芯片焊接装置的具体实施方式，如图1至图7所示的是一种功率半导体芯片焊接装置一种具体实施方式的结构示意图，功率半导体芯片焊接装置包括底板1、绝缘元件固定框架3、半导体芯片固定框架6。在底板1两个对角端有定位插销2，与绝缘元件固定框架3和半导体芯片固定框架6两端的第一定位孔4和第二定位孔4′一一对应，定位插销2与第一定位孔4保证底板1、绝缘元件固定框架3、半导体芯片固定框架6相对位置固定。在底板1上放置绝缘元件固定框架3，将绝缘元件5放置在绝缘元件固定框架3内相应位置。在绝缘元件固定框架上3放置半导体芯片元件固定框架6，将半导体芯片13、贴片电阻14等元件放置在半导体芯片固定框架6内的相应位置。放置在半导体芯片固定框架6内的半导体芯片13的下部放置有用于焊接半导体芯片13的片状焊料，焊接后片状焊料将半导体芯片13与绝缘元件5焊接起来；放置在半导体芯片固定框架6的贴片电阻14，其放置位置的两边有放置用于焊接贴片电阻的片状焊料放置位置12，贴片电阻放置位置11与放置焊接贴片电阻的片状焊料放置位置相连通，将用于焊接贴片电阻的片状焊料插入其放置位置可在半导体芯片固定框架6内形成固定贴片电阻的工位，半导体芯片固定框架6内用于焊接贴片电阻的片状焊料放置位置与绝缘元件5上的焊垫相对应。
如图3所示，绝缘元件固定框架3放置在底板1的上方，绝缘元件固定框架3与底板1形成绝缘元件固定工位。如图5所示，半导体芯片固定框架有若干的半导体芯片放置位置10，其与绝缘元件5上的半导体芯片焊垫8一一对应，贴片电阻放置位置11与绝缘元件5上的贴片电阻焊垫9一一对应；半导体芯片固定框架6上有一个放置贴片电阻14的位置，其两端是放置焊接贴片电阻片状焊料的位置，放置贴片电阻的位置与放置片状焊料的位置相连通；在将焊接贴片电阻的片状焊料插入半导体芯片固定框架6后，该片状焊料与放置贴片电阻位置可实现对贴片电阻的精确定位。
如图6所示，半导体芯片固定框架6放置半导体芯片的位置与绝缘元件5上的半导体芯片焊垫形成用于固定半导体芯片及用于焊接半导体芯片的片状焊料的工位。半导体芯片固定框架6上放置贴片电阻的位置、用于焊接贴片电阻的片状焊料与绝缘元件上的贴片电阻焊垫共同形成焊接贴片电阻的工位。
作为本发明进一步的实施方式，如图9所示，该方案是在前述实施方式的基础上对功率半导体芯片焊接装置单元进行重复复制，包括多个前述实施方式的重复单元，形成多个单元复制的功率半导体芯片焊接装置。通过该方案可以实现一次焊接多个绝缘元件。
作为本发明的另一种实施方式，如图8所示，底板与绝缘元件固定框合成一个整体，形成一个包括底板和定位插销的绝缘元件固定框架。
作为本发明的另一种实施方式，如图10所示，该方案是在底板与绝缘元件固定框合成整体的实施方式基础上对功率半导体芯片焊接装置单元进行重复复制，包括多个此种实施方式的重复单元，形成多个单元复制的功率半导体芯片焊接装置。通过该方案可以实现一次焊接多个绝缘元件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种功率半导体芯片焊接装置，其特征在于：包括底板（1）、绝缘元件固定框架（3）、绝缘元件（5）和半导体芯片固定框架（6），所述的底板（1）上有定位插销（2），绝缘元件固定框架（3）上有第一定位孔（4），绝缘元件固定框架（3）上的第一定位孔（4）通过定位插销（2）固定在底板（1）上方形成绝缘元件固定工位，绝缘元件（5）放置在绝缘元件固定框架（3）内的相应位置，半导体芯片固定框架（6）固定在绝缘元件固定框架（3）上，半导体芯片固定框架（6）上分布有用于元件放置的位置；所述半导体芯片固定框架（6）上有第二定位孔（4′），半导体芯片固定框架（6）通过第二定位孔（4′）与底板（1）上的定位插销（2）固定在绝缘元件固定框架（3）上；所述半导体芯片固定框架（6）上留有半导体芯片（13）、贴片电阻（14）和片状焊料（15）的放置位置，半导体芯片（13）、贴片电阻（14）和片状焊料（15）的放置位置与绝缘元件（5）上的半导体芯片焊垫一一对应；放置在半导体芯片固定框架（6）内的半导体芯片（13）的下部放置有用于焊接半导体芯片的片状焊料，半导体芯片（13）与绝缘元件（5）通过焊接方式连接；半导体芯片固定框架（6）放置半导体芯片（13）的位置与绝缘元件（5）上的半导体芯片焊垫形成用于固定半导体芯片（13）和用于焊接半导体芯片的片状焊料的工位。
2.根据权利要求1所述的一种功率半导体芯片焊接装置，其特征在于：放置在半导体芯片固定框架（6）内的贴片电阻（14），其放置位置的两边有放置用于焊接贴片电阻的片状焊料的位置，放置贴片电阻（14）的位置与放置片状焊料的位置相连通，用于焊接贴片电阻（14）的片状焊料插入在其放置位置，并在半导体芯片固定框架（6）内形成固定贴片电阻（14）的工位。
3.根据权利要求1或2所述的一种功率半导体芯片焊接装置，其特征在于：包括至少两个如权利要求1或2所述的功率半导体芯片焊接装置的单元，可以实现一次焊接多个绝缘元件。
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