CN102873427A

CN102873427A - 基板定位工装

Info

Publication number: CN102873427A
Application number: CN201210383731XA
Authority: CN
Inventors: 张红卫; 王豹子
Original assignee: Xian Yongdian Electric Co Ltd
Current assignee: CRRC Xian Yongdian Electric Co Ltd
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明公开了一种基板定位工装，用以对基板进行定位，所述定位工装包括主体部，所述主体部上开设有镂空部，所述镂空部配合所述基板的外形设置，所述主体部上还设有至少一个抵持部，所述抵持部凸伸于所述镂空部内并与所述基板的侧壁之间实现线接触。本发明的基板定位工装，消除焊接定位工装难以拆卸现象，避免模块损坏，提升产品成品率。

Description

基板定位工装

技术领域

本发明属于电子制造领域，特别涉及一种用以对基板特别是DBC基板进行定位的工装。

背景技术

对于功率型电子器件封装而言，基板除具备基本的布线（电互连）功能外，还要求具有较高的导热性、绝缘性、耐热性、耐压性和热匹配性能。因此，常用的MCPCB（金属核印刷电路板）难以满足功率型器件的封装散热要求；而对于LTCC和HTCC基板（低温或高温共烧陶瓷基板）而言，由于内部金属线路层采用丝网印刷工艺制成，易产生线路粗糙、对位不精准等问题。以DBC（直接键合铜-陶瓷基板）和DPC（直接镀铜-陶瓷基板）为代表的金属化陶瓷基板在导热、绝缘、耐压与耐热等方面性能优越，已成为功率型器件封装的首选材料，并逐渐得到市场的认可。

直接敷铜技术是利用铜的含氧共晶液直接将铜敷接在陶瓷上，其基本原理就是敷接过程前或过程中在铜与陶瓷之间引入适量的氧元素，在1065℃~1083℃范围内，铜与氧形成Cu-O共晶液，DBC技术利用该共晶液一方面与陶瓷基板发生化学反应生成CuAlO2或CuAl2O4相，另一方面浸润铜箔实现陶瓷基板与铜板的结合。直接敷铜陶瓷基板由于同时具备铜的优良导电、导热性能和陶瓷的机械强度高、低介电损耗的优点，所以得到广泛的应用。在过去的几十年里，敷铜基板在功率电子封装方面做出了很大的贡献，这主要归因于直接敷铜基板具有如下性能特点：导热性性能好，电容性能稳定，绝缘性能高，与Si的热膨胀系数相匹配，载流能力强，导电性能优越。

然而，在焊接式电力半导体模块中常常需要将DBC基板和模块底板焊接在一起，因DBC基板的焊接面积大，焊接质量要求高，DBC基板的焊接是焊接式电力半导体模块封装的关键工艺步骤之一，因此，在DBC基板焊接中需要专门的焊接定位工装对DBC基板进行焊接定位，确保DBC基板焊接位置准确，同时要求焊接定位工装使用方便，操作简单，便于拆卸，且在拆卸时不对DBC基板造成机械损伤，以免影响模块绝缘特性，降低产品合格率。

参图1所示，目前，常用的DBC基板焊接定位工装一般用DBC基板的四个侧面进行定位，焊接定位设计采用金属板镂空通孔2结构，焊接定位工装外形尺寸与模块底板4（参图2）匹配，在焊接位置对金属板1进行镂空加工，镂空通孔2外形尺寸与DBC基板外形尺寸匹配，留有0.2mm~0.5mm的裕量，便于DBC基板的放置和定位工装的拆卸。焊接定位工装与底板的定位，采用在焊接定位工装上设计定位销3，定位销与底板的安装孔位置和尺寸匹配，留有不大于+0.5mm的裕量。

结合图2所示，上述工装的使用方法为：对于焊料是焊片的焊接，首先将模块底板4水平放置，底板焊接面向上，然后将DBC基板焊接定位工装与模块底板装配，接下来依次将焊片、DBC基板垂直放入镂空定位通孔内，DBC焊接面朝下与焊片接触，最后连同DBC基板焊接定位工装一起水平放入焊接设备内进行焊接，焊接完成后，垂直向上拆除焊接定位工装。对于焊料是焊膏的焊接，首先在模块底板焊接面印刷焊膏，焊膏位置与DBC焊接位置匹配，然后将模块底板水平放置，印刷有焊膏的底板焊接面超上，然后将DBC基板焊接定位工装与模块底板装配，接下来将DBC基板垂直放入镂空定位通孔内，DBC焊接面朝下与印刷焊料接触，最后连同DBC基板焊接定位工装一起水平放入焊接设备内进行焊接，焊接完成后，垂直向上拆除焊接定位工装。

采用上述工装的缺点在于：上述因工装设计以DBC基板四边陶瓷侧面为定位面，通过镂空通孔的整个侧面来实现DBC基板定位。DBC基板焊接时，由于焊料熔化的时间先后差异，焊接DBC基板会发生不定向漂移，DBC基板边缘陶瓷侧面与镂空通孔内壁紧密接触，接触为面接触，且焊接定位工装由刚性金属材料制作，DBC基板与焊接定位工装的接触面在焊料固化应力作用下，容易出现焊接定位工装很难拆卸，如强行拆卸，就必将导致DBC基板边缘陶瓷破损，影响模块的绝缘特性，使模块成为废品。

发明内容

本发明主要针对焊接时基板会发生不定向漂移，容易导致焊接定位工装很难拆卸，造成基板边缘陶瓷破损，影响模块的绝缘特性，使模块变成废品的问题，提出一种新型的基板定位工装，消除焊接定位工装难以拆卸现象，避免模块损坏，提升产品成品率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基板定位工装，用以对基板进行定位，所述定位工装包括主体部，所述主体部上开设有镂空部，所述镂空部配合所述基板的外形设置，其中，所述主体部上还设有至少一个抵持部，所述抵持部凸伸于所述镂空部内并与所述基板的侧壁之间实现线接触。

作为本发明的进一步改进，所述主体部于竖直方向开设有通孔，所述通孔连通于所述镂空部，所述抵持部设于所述通孔内且部分凸伸于所述镂空部内。

作为本发明的进一步改进，所述主体部于竖直方向开设有通孔，所述通孔连通于所述镂空部，所述抵持部转动设于所述通孔内，所述抵持部在第一位置时凸伸入所述镂空部内，并在第二位置时收容于所述通孔内。

作为本发明的进一步改进，所述抵持部为轴线位于竖直方向的圆柱体的一部分，包括相对的曲面和平面，在所述第一位置时，所述曲面凸伸入所述镂空部内并与基板的侧壁实现线接触，在所述第二位置时，所述平面面向所述镂空部。

作为本发明的进一步改进，所述抵持部上还连接有驱动部，该驱动部用以驱动所述抵持部进行转动。

作为本发明的进一步改进，所述抵持部为非金属材料。

作为本发明的进一步改进，所述抵持部由聚四氟材料制成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）定位工装上设有抵持部，并通过抵持部实现与基板侧壁之间的线接触，减少了接触面，接触应力明显降低。

（2）抵持部为非金属材料，刚性较小，可降低工装拆除时的应力作用。

（3）抵持部在第一位置时实现与基板侧面之间的线性抵持，并在第二位置时不与基板接触，如此可分别实现对基板的固定和拆除，降低了基板四边的机械性损伤。

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所示为现有技术中定位工装的结构示意图；

图2所示为现有技术中定位工装与模块底板安装后的结构示意图；

图3所示为本发明具体实施例中定位工装的结构示意图；

图4所示为本发明具体实施例中抵持部的结构示意图；

图5所示为本发明具体实施例中定位工装与模块底板安装后的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种基板定位工装，用以对基板进行定位，所述定位工装包括主体部，所述主体部上开设有镂空部，所述镂空部配合所述基板的外形设置，所述主体部上还设有至少一个抵持部，所述抵持部凸伸于所述镂空部内并与所述基板的侧壁之间实现线接触。

将现有技术中基板漂移造成的面接触转变为线接触，减小了接触面，接触应力明显降低。

优选的，主体部于竖直方向开设有通孔，所述通孔连通于所述镂空部，所述抵持部设于所述通孔内且部分凸伸于所述镂空部内。抵持部凸伸入镂空部内的部分实现与基板的线接触。更优选的，抵持部转动设于所述通孔内，所述抵持部在第一位置时凸伸入所述镂空部内，并在第二位置时收容于所述通孔内。在对基板进行固定时，抵持部转动至第一位置，当需要将基板取出时，抵持部转动至第二位置，如此，一方面实现了线性接触，减少接触面，另一方面也方便了基板的安装和拆卸。

优选的，抵持部为轴线位于竖直方向的圆柱体的一部分，包括相对的曲面和平面，在所述第一位置时，所述曲面凸伸入所述镂空部内并与基板的侧壁实现线接触，在所述第二位置时，所述平面面向所述镂空部。在其他实施例中，抵持部也可设置为其他形状，只要其满足在第一位置时，其至少一部分凸伸入镂空部内并与基板的侧面形成线接触即可，例如，抵持部为圆柱体的一部分，但是其位于水平方向的截面可以为半圆形，也可以为扇形。

优选的，抵持部上还连接有驱动部，该驱动部用以驱动所述抵持部进行转动；抵持部为非金属材料，该非金属材料优选为聚四氟材料。

易于想到的是，抵持部也可以与主体部一体成型；抵持部可以仅设置于镂空部的一侧，优选的，抵持部设置于镂空部的四个侧边。

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详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

以下仅以DBC基板的定位为例，但是需要说明的是，本发明的基板定位工装不仅限用于DBC基板的定位，还可以用于陶瓷基板等其他易破损基板的定位。

图3所示为本发明具体实施例中定位工装的结构示意图。

参图3所示，定位工装10包括主体部11、镂空部12和抵持部13。

主体部11呈板状，由金属材料制成，主体部11的外形尺寸与模块底板20（参图5）匹配，定位工装10与底板20的定位，采用在定位工装10上设计定位销（图未示），定位销与底板20的安装孔（图未示）位置和尺寸匹配，留有不大于+0.5mm的裕量。

在焊接位置对主体部11进行镂空加工，形成镂空部12，镂空部12的外形尺寸与DBC基板（图未示）外形尺寸匹配，留有0.2mm~0.5mm的裕量，便于DBC基板的放置和定位工装的拆卸。镂空部12用以收容DBC基板并实现对DBC基板四个侧面进行定位。

图4所示为本发明具体实施例中抵持部的结构示意图。

抵持部13为轴线位于竖直方向的圆柱体的一部分，包括相对的曲面131和平面132。抵持部为非金属材料制成，优选为聚四氟材料。抵持部13上还连接有驱动部133，该驱动部133用以驱动抵持部13进行转动。驱动部133优选和抵持部13一体成型，在其他实施例中，驱动部133和抵持部13也可以是组装而成，驱动部133的材料也可以与抵持部13不同。

主体部11于竖直方向开设有若干通孔14，通孔14分布于镂空部12的四周，且通孔14连通于镂空部12。抵持部13转动设于通孔14内，在第一位置时，抵持部13的曲面131凸伸入镂空部12内并与DBC基板的侧壁实现线接触，在第二位置时，抵持部13收容在通孔14内，且抵持部13的平面132面向镂空部12，此时抵持部13与DBC基板无接触。

结合图5所示，上述工装的使用方法为：对于焊料是焊片的焊接，首先将模块底板20水平放置，底板20焊接面向上，然后将DBC基板焊接定位工装10与模块底板20装配，通过驱动部133将抵持部13转动至第二位置，然后依次将焊片、DBC基板垂直放入镂空部12内，DBC焊接面朝下与焊片接触，通过驱动部133将抵持部13转动至第一位置，实现抵持部13对DBC基板四个侧面的固定，最后连同DBC基板焊接定位工装一起水平放入焊接设备内进行焊接，焊接完成后，通过驱动部133将抵持部13转动至第二位置，抵持部13与DBC基板脱离，垂直向上拆除焊接定位工装。对于焊接是焊膏的焊接，首先在模块底板20焊接面印刷焊膏，焊膏位置与DBC焊接位置匹配，然后将模块底板20水平放置，印刷有焊膏的底板焊接面超上，然后将DBC基板焊接定位工装10与模块底板20装配，通过驱动部133将抵持部13转动至第二位置，接下来将DBC基板垂直放入镂空定位通孔内，DBC焊接面朝下与印刷焊料接触，通过驱动部133将抵持部13转动至第一位置，实现抵持部13对DBC基板四个侧面的固定，接下来连同DBC基板焊接定位工装一起水平放入焊接设备内进行焊接，焊接完成后，通过驱动部133将抵持部13转动至第二位置，抵持部13与DBC基板脱离，垂直向上拆除焊接定位工装。

综上所述，本发明技术方案的优点在于：

（1）本发明的DBC基板焊接定位工装同样以DBC基板四边陶瓷侧面为定位面，通过镂空通孔内侧安装的非金属圆柱体与DBC基板四周陶瓷侧面的外切线来定位，将DBC基板漂移造成的面接触转变为线接触，减小了接触面，接触应力明显降低。

（2）本发明的DBC基板焊接定位工装将接触面由刚性较大的金属材料改变为刚性较小的非金属材料，非金属材料要求高温性能好，不发生熔化和严重变形，不对焊接造成影响，刚性较小，优选使用聚四氟材料，这样就可降低工装拆除时的应力作用。

（3）本发明的DBC基板焊接定位工装将抵持部设计为轴线位于竖直方向的圆柱体的一部分，该圆柱体缺口高度小于圆柱体半径尺寸，在DBC基板与其紧密接触时，通过旋转驱动部上部，使抵持部的切面转至DBC基板处，实现抵持部对其的固定，通过旋转驱动部至第二位置，抵持部与DBC基板分离，使得DBC基板的安装和拆卸非常方便同时降低了基板DBC四边陶瓷的机械性损伤。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种基板定位工装，用以对基板进行定位，所述定位工装包括主体部，所述主体部上开设有镂空部，所述镂空部配合所述基板的外形设置，其特征在于：所述主体部上还设有至少一个抵持部，所述抵持部凸伸于所述镂空部内并与所述基板的侧壁之间实现线接触。

2.根据权利要求1所述的基板定位工装，其特征在于：所述主体部于竖直方向开设有通孔，所述通孔连通于所述镂空部，所述抵持部设于所述通孔内且部分凸伸于所述镂空部内。

3.根据权利要求1所述的基板定位工装，其特征在于：所述主体部于竖直方向开设有通孔，所述通孔连通于所述镂空部，所述抵持部转动设于所述通孔内，所述抵持部在第一位置时凸伸入所述镂空部内，并在第二位置时收容于所述通孔内。

4.根据权利要求3所述的基板定位工装，其特征在于：所述抵持部为轴线位于竖直方向的圆柱体的一部分，包括相对的曲面和平面，在所述第一位置时，所述曲面凸伸入所述镂空部内并与基板的侧壁实现线接触，在所述第二位置时，所述平面面向所述镂空部。

5.根据权利要求3或4所述的基板定位工装，其特征在于：所述抵持部上还连接有驱动部，该驱动部用以驱动所述抵持部进行转动。

6.根据权利要求1所述的基板定位工装，其特征在于：所述抵持部为非金属材料。

7.根据权利要求6所述的基板定位工装，其特征在于：所述抵持部由聚四氟材料制成。