CN111151838A - 一种功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装及方法。该焊接工装包括：DBC定位板、压块定位板、DBC基板压块和定位销；所述DBC定位板设置有若干个用于安装DCB基板的限位容置槽，所述DBC定位板设置有若干个定位孔，所述DBC定位板的定位孔与其下方的散热底板的定位孔同心设置；所述压块定位板设置有若干个定位孔，所述压块定位板设置有若干个卡槽，每个卡槽与所述限位容置槽对应设置；所述定位销的下部穿装在所述DBC定位板与散热底板之间的定位孔中，所述定位销的上部穿装在所述压块定位板的定位孔中；所述DBC基板压块设置于所述压块定位板的卡槽内，以压紧安装在限位容置槽上的DCB基板。

Description

一种功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装及方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装及方法。

背景技术

焊接是功率半导体模块封装中最为关键的工艺之一，包括芯片与覆铜陶瓷基板(以下简称DBC)之间的焊接和DBC与散热底板之间的焊接，焊接的质量直接关系到功率芯片的散热，进而关系到整个模块的应用可靠性。DBC是功率半导体模块的重要部件之一，内部芯片是通过焊料焊接在DBC上，DBC的另一面焊接散热底板上。但是现有技术存在如下缺点：

1)、焊接工装定位不够准确，位置容易偏移；

2)、焊接工装易损坏，不能长期重复使用；

3)、DBC和散热底板焊接完后，工装不易装配且部件不易取出；

4)、目前对于该DBC焊接工艺，没有有效的工装设备进行定位，焊接时往往容易产生空洞率或者焊接点位出错的问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装，其包括：DBC定位板、压块定位板、DBC基板压块和定位销；

所述DBC定位板设置有若干个用于安装DCB基板的限位容置槽，所述DBC定位板设置有若干个定位孔，所述DBC定位板的定位孔与其下方的散热底板的定位孔同心设置；

所述压块定位板设置有若干个定位孔，所述压块定位板设置有若干个卡槽，每个卡槽与所述限位容置槽对应设置；

所述定位销的下部穿装在所述DBC定位板与散热底板之间的定位孔中，所述定位销的上部穿装在所述压块定位板的定位孔中；

所述DBC基板压块设置于所述压块定位板的卡槽内，以压紧安装在限位容置槽上的DCB基板。

作为一种进一步的技术方案，所述DBC定位板设置有四个定位孔，四个定位孔分别设置于所述DBC定位板的四个边角位置；所述DBC定位板的中空区域的内侧分别设置有四个限位卡件；所述限位卡件将所述DBC定位板的中空区域分为四个用于安装DCB基板的限位容置槽。

作为一种进一步的技术方案，所述定位销的中部通过定位套固定在所述DBC定位板上。

作为一种进一步的技术方案，所述压块定位板设置有四个定位孔，四个定位孔分别设置于所述压块定位板的四个边角位置；所述压块定位板通过十字框分设有四个卡槽；所述卡槽的侧边缘以及所述十字框上分别设置有限位卡槽。

作为一种进一步的技术方案，所述压块定位板的下部边缘分别设置有四个连接块，所述连接块的高度与所述定位销中部的定位套的高度一致。

作为一种进一步的技术方案，所述DBC基板压块的下部两侧分别具有压接块；所述DBC基板压块的上表面设置有中空长孔；所述DBC基板压块的上部两侧分别具有卡接头。

第二方面，本发明提供一种利用所述的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装进行电极焊接的方法，其包括如下步骤：

将DBC定位板放置于散热底板上方，DBC定位板与散热底板上的四个定位孔同心对齐定位；

将四件定位销分别放置到DBC定位板和散热底板四个定位孔内，安装到DBC定位板上方进行定位；

将四块DBC基板按照顺序放置入DBC定位板的四个限位容置槽中，并在DBC基板焊接部上包好焊料；

将压块定位板放置于四件定位销内，安装到DCB定位板上方进行定位；

将四个DCB基板压块放置于压块定位板的卡槽内，将DBC基板压紧后，将整个工装结构放入焊炉内，加热到焊料的熔融温度，使得焊料能够将DBC基板焊接部粘结到散热底板上，完成焊接动作。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1)、本发明DBC基板焊接方式设计合理，DBC压块能竖直方向直接插入、取出，方便拆卸；

2)、DBC基板焊接工装定位简单直观，方便操作，定位准确无偏差；

3)、工装结构简单合理，使得焊接工艺的效率提高，有效控制空洞率；

4)、工装加强处理，不容易损坏，使用周期长；

5)、DBC定位板、压块定位板具有防错防呆设计，能有效防止DBC基板和DBC基板压块放错位置，提高工作效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装的立体图；

图2为本发明实施例提供的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装的俯视图；

图3为本发明实施例提供的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装的爆炸图；

图4为本发明实施例提供的DBC基板压块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的压块定位板的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的DBC定位板的结构示意图。

图标：1-DBC基板压块；2-压块定位板；3-定位销；4-DBC基板；5-DBC定位板；6-散热底板；11-压接块；12-卡接头；13-中空长孔；21-卡槽；22-连接块；23-十字框；51-限位卡件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例一

结合图1至图5所示，本实施例一提供一种功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装，其包括：DBC定位板5、压块定位板2、DBC基板压块1和定位销3；所述DBC定位板5设置有若干个用于安装DCB基板4的限位容置槽，所述DBC定位板5设置有若干个定位孔，所述DBC定位板5的定位孔与其下方的散热底板6的定位孔同心设置；所述压块定位板2设置有若干个定位孔，所述压块定位板2设置有若干个卡槽，每个卡槽与所述限位容置槽对应设置；所述定位销3的下部穿装在所述DBC定位板5与散热底板6之间的定位孔中，所述定位销3的上部穿装在所述压块定位板2的定位孔中；所述DBC基板压块1设置于所述压块定位板2的卡槽21内，以压紧安装在限位容置槽上的DCB基板4。该DBC定位板5结构可以将DBC基板可靠的固定于所需焊接的位置，不仅可以提高DBC陶瓷基板的焊接品质和空洞率，且能够在焊接工艺中减少人力，使得焊接工艺的效率大大提高。

本实施例提供的焊接工装，其结构简单，操作方便，能够有效的解决现有技术中更换工装时间长的缺陷，而且其结构形式使焊接定位准确和牢固，在现有工装的基础上进行设计更改，结构修改调整，针对设计要求，进行了初步的设计与修正，在设计过程当中规避了操作、加工、避位等一系列列问题。

本实施例中，优选地，所述DBC定位板5设置有四个定位孔，四个定位孔分别设置于所述DBC定位板5的四个边角位置；所述DBC定位板5的中空区域的内侧分别设置有四个限位卡件5151；所述限位卡件51将所述DBC定位板5的中空区域分为四个用于安装DCB基板的限位容置槽。

本实施例中，优选地，所述定位销3的中部通过定位套固定在所述DBC定位板5上。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述压块定位板2设置有四个定位孔，四个定位孔分别设置于所述压块定位板2的四个边角位置；所述压块定位板2通过十字框23分设有四个卡槽21(每个卡槽21与所述限位容置槽对应设置，位于DCB基板的上方)；所述卡槽的侧边缘以及所述十字框23上分别设置有限位卡槽(小槽结构)。

优选地，所述压块定位板2的下部边缘分别设置有四个连接块22，所述连接块22的高度与所述定位销3中部的定位套的高度一致，连接块22用于搭接在DBC定位板5的边缘。

作为一种进一步的技术方案，所述DBC基板压块1的下部两侧分别具有压接块11，压块依次伸入所述压块定位板2的卡槽后压紧在DBC基板上；所述DBC基板压块1的上表面设置有中空长孔13(具体数量可以为三个)；所述DBC基板压块1的上部两侧分别具有卡接头12，所述DBC基板压块1的卡接头12安装在所述压块定位板2的限位卡槽中。

实施例二

本实施例提供一种利用所述的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装进行电极焊接的方法，其包括如下步骤：

将DBC定位板5放置于散热底板6上方，DBC定位板5与散热底板6上的四个定位孔同心对齐定位；

将四件定位销3分别放置到DBC定位板5和散热底板6四个定位孔内，安装到DBC定位板5上方进行定位；

将四块DBC基板按照顺序放置入DBC定位板5的四个限位容置槽中，并在DBC基板焊接部上包好焊料；

将压块定位板2放置于四件定位销3内，安装到DCB定位板上方进行定位；

将四个DCB基板压块放置于压块定位板2的卡槽内，将DBC基板压紧后，将整个工装结构放入焊炉内，加热到焊料的熔融温度，使得焊料能够将DBC基板焊接部粘结到散热底板6上，完成焊接动作。

综上，采用上述技术方案，本发明具有如下优点：

1)、本发明DBC基板焊接方式设计合理，DBC压块能竖直方向直接插入、取出，方便拆卸；

2)、DBC基板焊接工装定位简单直观，方便操作，定位准确无偏差；

3)、工装结构简单合理，使得焊接工艺的效率提高，有效控制空洞率；

4)、工装加强处理，不容易损坏，使用周期长；

5)、DBC定位板5、压块定位板2具有防错防呆设计，能有效防止DBC基板和DBC基板压块1放错位置，提高工作效益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装，其特征在于，包括：DBC定位板、压块定位板、DBC基板压块和定位销；

所述DBC定位板设置有若干个用于安装DCB基板的限位容置槽，所述DBC定位板设置有若干个定位孔，所述DBC定位板的定位孔与其下方的散热底板的定位孔同心设置；

所述压块定位板设置有若干个定位孔，所述压块定位板设置有若干个卡槽，每个卡槽与所述限位容置槽对应设置；

所述定位销的下部穿装在所述DBC定位板与散热底板之间的定位孔中，所述定位销的上部穿装在所述压块定位板的定位孔中；

所述DBC基板压块设置于所述压块定位板的卡槽内，以压紧安装在限位容置槽上的DCB基板。

2.根据权利要求1所述的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装，其特征在于，所述DBC定位板设置有四个定位孔，四个定位孔分别设置于所述DBC定位板的四个边角位置；

所述DBC定位板的中空区域的内侧分别设置有四个限位卡件；

所述限位卡件将所述DBC定位板的中空区域分为四个用于安装DCB基板的限位容置槽。

3.根据权利要求1所述的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装，其特征在于，所述定位销的中部通过定位套固定在所述DBC定位板上。

4.根据权利要求1所述的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装，其特征在于，所述压块定位板设置有四个定位孔，四个定位孔分别设置于所述压块定位板的四个边角位置；

所述压块定位板通过十字框分设有四个卡槽；

所述卡槽的侧边缘以及所述十字框上分别设置有限位卡槽。

5.根据权利要求4所述的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装，其特征在于，所述压块定位板的下部边缘分别设置有四个连接块，所述连接块的高度与所述定位销中部的定位套的高度一致。

6.根据权利要求1所述的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装，其特征在于，所述DBC基板压块的下部两侧分别具有压接块；

所述DBC基板压块的上表面设置有中空长孔；

所述DBC基板压块的上部两侧分别具有卡接头。

7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的功率半导体模块内部覆铜陶瓷基板的焊接工装进行电极焊接的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将DBC定位板放置于散热底板上方，DBC定位板与散热底板上的四个定位孔同心对齐定位；

将四件定位销分别放置到DBC定位板和散热底板四个定位孔内，安装到DBC定位板上方进行定位；

将四块DBC基板按照顺序放置入DBC定位板的四个限位容置槽中，并在DBC基板焊接部上包好焊料；

将压块定位板放置于四件定位销内，安装到DCB定位板上方进行定位；

将四个DCB基板压块放置于压块定位板的卡槽内，将DBC基板压紧后，将整个工装结构放入焊炉内，加热到焊料的熔融温度，使得焊料能够将DBC基板焊接部粘结到散热底板上，完成焊接动作。

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