CN116944656A - 一种无底板半导体功率模块端子超声焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无底板半导体功率模块端子超声焊接方法，是将端子是利用窄带连接形成平板式端子框架，设置由下夹片和上夹片构成的夹具；下夹片为托板并有基板定位槽和端子框架定位槽，首先将基板置于基板定位槽中，再将端子框架置于端子框架定位槽中，使端子框架叠置在基板上；并通过在下夹片和上夹片之间进行螺栓连接构成夹具，使基板和端子框架在夹具中得到固定；将夹具固定在超声焊接机作业台面上，移动作业台面使超声波焊头依次作用在需要焊接的各端子上，完成所有端子焊接。本发明能够保证焊接准确性和稳定性，避免基板陶瓷层出现开裂。
Description
技术方案
本发明涉及半导体功率模块端子的超声焊接领域，更具体地说是针对无底板的功率模块进行超声波端子焊接的方法。
背景技术
功率模块是一种用于控制和转换电力的电子器件，通常由多个部件组成，常规的功率半导体模块，其纵向结构上包括：芯片、芯片焊层、DBC/AMB陶瓷铜基板、基板焊层和金属底板。陶瓷铜基板整体焊接在金属底板上，金属底板一方面用于提高功率模块的机械牢固性，另一方面可以通过螺栓等方式与散热器相连，使得器件产生的热量传递到散热器。
随着塑封工艺的进步，逐渐的一些功率模块选择为无底板结构，在无底板结构中，陶瓷铜基板往往通过压接等方式直接与散热器连接；去掉底板给模块带来了较低的热阻，同时没有连接底板的焊点，就不会出现温度疲劳，有较高的温度适应度。但是，这对基板的端子超声焊接带来一个工艺问题，针对传统的有底板的功率模块，因为陶瓷铜基板焊接在金属底板上形成整体，可以直接夹持金属底板即可获得固定；同时，由于金属底板的边缘超出陶瓷基板四周，使陶瓷铜基板的陶瓷层获得很好的保护。而针对无底板功率模块，在进行端子超声焊接的时候只能对陶瓷铜基板直接进行夹持固定，但这种方式可能出现两种十分不利的情况，一是由于夹具的夹持力度不够造成松动直接影响焊接质量；二是加大夹具的夹持力度会因夹具产生挤压应力造成陶瓷层的碎裂。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种无底板半导体功率模块端子超声焊接方法，以期能够稳定地固定陶瓷铜基板和端子，避免焊接过程中陶瓷铜基板或端子发生移动或者偏位，保证焊接的准确性和稳定性，避免基板陶瓷层出现开裂。
本发明为实现发明目的采用如下技术方案：
本发明无底板半导体功率模块端子超声焊接方法，其特点是按如下方式进行：
将端子是利用窄带连接形成平板式端子框架，设置由下夹片和上夹片构成的夹具；
所述下夹片为托板，托板的上表面设置有上下两层凹槽；下层凹槽为基板定位槽，上层凹槽为端子框架定位槽，首先将基板置于基板定位槽中，再将端子框架置于端子框架定位槽中，使端子框架叠置在基板上；
所述上夹片为“回”形框，所述“回”形框的一对纵向边框压置在对应位置的基板上形成基板夹持区；所述“回”形框的一对横向边框压置在对应位置的端子上形成焊接夹持区；所述“回”形框的中空窗为基板中部电气连接区域形成让位；
在所述下夹片和上夹片之间进行螺栓构成夹具，基板和端子框架在所述夹具中得到固定；
将夹持有基板和端子框架的夹具固定在超声焊接机的作业台面，移动作业台面，使超声波焊头依次作用在需要焊接的各端子上，完成所有端子焊接。
本发明无底板半导体功率模块端子超声焊接方法的特点也在于：在所述上夹片的横向边框上设有倒角，形成超声焊头的工作空间。
本发明无底板半导体功率模块端子超声焊接方法的特点也在于：在所述上夹片的纵向边框的底面粘接有硅胶条。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明方法使基板和端子得到稳固夹持，保持所有端子的正确位置和姿态，确保焊接的精度和一致性，保证焊接质量；
2、本发明方法有效避免了对基板陶瓷层形成挤压应力，焊接过程中基板陶瓷层被围护在下夹片中得到有效保护；
3、本发明中上夹片在基板中间电气连接区域形成空窗，能够适应不同的电路模块，能够适应不同尺寸和形状的端子，易于操作，能够快速地完成夹持和放置端子的任务，极大地提高生产效率。
附图说明
图1为本发明夹持基板和端子框架的夹具分解示意图；
图2为本发明夹持基板和端子框架的夹具俯视结构示意图；
图3为本发明中利用超声焊接机实施无底板功率模块端子超声焊作业示意图。
图中标号：1端子，2端子框架，3上夹片，4上夹片，4a纵向边框，4b横向边框，4c中空窗，4d硅胶条，5基板定位槽，6端子框架定位槽，7基板，8夹具，9超声焊接机，10作业台面，11超声波焊头。
具体实施方式
参见图1和图2，本实施例中无底板半导体功率模块端子超声焊接方法按如下方式进行：
将设定布局的端子1是利用窄带连接形成平板式端子框架2。
设置由下夹片3和上夹片4构成的夹具；下夹片3为托板，托板的上表面设置有上下两层凹槽；下层凹槽为基板定位槽5，上层凹槽为端子框架定位槽6；基板定位槽5的槽框是根据基板7的外框设置，基板定位槽5的深度是基板厚度和端子框架厚度之和；端子框架定位槽6的槽框是根据端子框架2的外框设置，端子框架定位槽6的深度与端子框架2的外框厚度一致，以保证端子框架2与基板7的有效接触。
首先将基板7置于基板定位槽5中，再将端子框架2置于端子框架定位槽6中，使端子框架2叠置在基板7上；
图1所示的上夹片为“回”形框，“回”形框的一对纵向边框4a压置在对应位置的基板7上形成基板夹持区；“回”形框的一对横向边框4b压置在对应位置的端子1上形成焊接夹持区；利用纵向边框4a对基板7进行独立固定，并利用横向边框4b在基板7和端子框架2之间进行有效固定，这种多重固定方式稳固可靠。上夹片4中“回”形框的中空窗4c为基板中部电气连接区域形成让位，这一结构形式使本实施例中的夹持具能够适应不同的电气连接形式，大大提高了夹具针对模块中不同电气连接形式的适应性。
具体实施中，在下夹片3和上夹片4之间进行螺栓连接构成夹具8，基板7和端子框架2在夹具8中得到固定。
图3所示是将夹持有基板7和端子框架2的夹具8固定在超声焊接机9的作业台面10上，移动作业台面10，使超声波焊头11依次作用在需要焊接的各端子1上，完成所有端子1的焊接。
具体实施中，上夹片和下夹片均为一体成型构件，刚性强，兼顾了端子和基板的稳定和紧固，在上夹片4的横向边框4b上设有倒角，可以是45度倒角，形成超声焊头11的工作空间，保证超声焊头11有效作业；在上夹片4的纵向边框4a的底面粘接有硅胶条4c，利用硅胶条4c减少刚性连接对基板7的损伤，兼顾装配公差，同时提高摩擦力以提高对基板的固定效果。
Claims (3)
1.一种无底板半导体功率模块端子超声焊接方法，其特征是按如下方式进行：
将端子(1)是利用窄带连接形成平板式端子框架(2)，设置由下夹片(3)和上夹片(4)构成的夹具(8)；
所述下夹片(3)为托板，托板的上表面设置有上下两层凹槽；下层凹槽为基板定位槽(5)，上层凹槽为端子框架定位槽(6)，首先将基板(7)置于基板定位槽(5)中，再将端子框架(2)置于端子框架定位槽(6)中，使端子框架(2)叠置在基板(7)上；
所述上夹片(4)为“回”形框，所述“回”形框的一对纵向边框(4a)压置在对应位置的基板(7)上形成基板夹持区；所述“回”形框的一对横向边框(4b)压置在对应位置的端子(1)上形成焊接夹持区；所述“回”形框的中空窗(4c)为基板中部电气连接区域形成让位；
在所述下夹片(3)和上夹片(4)之间进行螺栓连接构成夹具(8)，使基板(7)和端子框架(2)在所述夹具(8)中得到固定；
将夹持有基板(7)和端子框架(2)的夹具(8)固定在超声焊接机(9)的作业台面(10)上，移动作业台面(10)，使超声波焊头(11)依次作用在需要焊接的各端子上，完成所有端子焊接。
2.根据权利要求1所述的无底板半导体功率模块端子超声焊接方法，其特征是：在所述上夹片(4)的上夹片横向边框(4b)上设有倒角，形成超声焊头(11)的工作空间。
3.根据权利要求1所述的无底板半导体功率模块端子超声焊接方法，其特征是：在所述上夹片(4)的纵向边框(4a)的底面粘接有硅胶条(4d)。
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