CN209206664U - 用于igbt模块封装的过炉焊接夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，包括三层夹具；IGBT模块封装包括散热底板、DBC基座、芯片单元、功率端子和信号端子；第一层夹具用于定位散热底板、第二层夹具和第三层夹具；第二层夹具用于对DBC基座进行定位；第三层夹具用于对功率端子和信号端子进行定位；在定位状态下，散热底板定位并卡置在第一层夹具中；DBC基座定位并卡置在第二层夹具中，第二层夹具定位并卡置在第一层夹具中；功率和信号端子穿过第三层夹具的定位孔并定位和卡置在第三层夹具中，第三层夹具定位并卡置在第一层夹具中；散热底板位于底层，第二层夹具位于中间层，第三层夹具位于顶层。本实用新型能提高装配效率和焊接质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体集成电路封装装置，特别是涉及一种用于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块封装的过炉焊接夹具。
背景技术
IGBT封装是由散热底板、陶瓷覆铜板(DBC)、芯片、功率端子、信号端子、外壳、螺丝、螺母、保护胶组成，通过焊锡连接端子如功率端子、陶瓷覆铜板、芯片和散热底板。
目前IGBT封装的焊锡的方式有两种，一种是使用焊膏，一种是使用焊片。在焊片或焊膏融化前需借助夹具定位各部件，在焊接炉中锡融化冷却后，模块成型。现有用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具各有不同，焊接后模块质量参差不齐。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，能提高装配效率和焊接质量。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具包括：第一层夹具，第二层夹具和第三层夹具。
IGBT模块封装包括散热底板、DBC基座、芯片单元、功率端子和信号端子；一个所述芯片单元包括一个IGBT芯片和一个快恢复二极管(FRD)芯片。
所述第一层夹具和所述散热底板、所述第二层夹具和所述第三层夹具配合并用于定位所述散热底板、所述第二层夹具和所述第三层夹具。
所述第二层夹具和所述DBC基座配合并用于对所述DBC基座进行定位。
所述第三层夹具和所述功率端子以及所述信号端子配合并用于对所述功率端子和所述信号端子进行定位。
在定位状态下，所述散热底板定位并卡置在所述第一层夹具中；所述DBC基座定位并卡置在所述第二层夹具中，所述第二层夹具定位并卡置在所述第一层夹具中；所述功率端子和所述信号端子穿过所述第三层夹具的定位孔并定位和卡置在所述第三层夹具中，所述第三层夹具定位并卡置在所述第一层夹具中；所述散热底板位于底层，所述第二层夹具位于中间层，所述第三层夹具位于顶层，所述DBC基座的底部和所述散热底板接触，在一个所述DBC基座上放置有一个所述芯片单元，所述功率端子和所述信号端子和所述芯片单元上对应的端口连接。
进一步的改进是，所述第一层夹具上设置有多个卡柱，每四个所述卡柱围成一个第一卡置单元结构；一个所述第一层夹具上设置有多个所述第一卡置单元结构。
在一个所述第一卡置单元结构中，每个所述卡柱包括第一卡口和第二卡口，所述第一卡口位置低于所述第二卡口，四个所述卡柱的所述第一卡口围成第一卡置子单元结构并用于卡置一个所述第二层夹具，四个所述卡柱的所述第二卡口围成第二卡置子单元结构用于卡置一个所述第三层夹具。
进一步的改进是，每个所述第二层夹具上设置有多个第二卡置单元结构，所述第二卡置单元结构具有大小和两个所述DBC基座的大小相匹配的第三开口并用于卡置对应的两个所述DBC基座的外周。
在一个所述第一卡置单元结构中，所述第一层夹具上设置有多个档座，通过所述档座或所述卡柱围成一个对应的第三卡置子单元结构，所述第三卡置子单元结构卡置一个对应的所述散热底板，一个所述散热底板和两个所述DBC基座对应。
进一步的改进是，所述第三开口的内侧四周设置有防破损开槽，所述防破损开槽处不和所述DBC基座的外周接触。
进一步的改进是，所述第二卡置单元结构的第三开口周侧的底部表面上设置设置有多个助焊剂导流槽。
进一步的改进是，每个所述第三层夹具上设置有多个第三卡置单元结构，一个所述第三卡置单元结构和一个所述第二卡置单元结构对应，在所述第三卡置单元结构中设置有和所述芯片单元所需的信号端子对应的第一定位孔和功率端子对应的第二定位孔。
进一步的改进是，所述第一定位孔呈十字槽口形状。
进一步的改进是，所述第三层夹具上还设置有多个观察槽，所述观察槽设置在所述第三卡置单元结构上或所述第三卡置单元结构之间。
进一步的改进是，所述第二卡置单元结构的所述DBC基座之间插置有定位钢针，通过所述定位钢针定义所述DBC基座之间的间距，所述定位钢针穿过设置在所述第一层夹具中的第三定位孔。
进一步的改进是，所述第一层夹具和所述第三层夹具都采用铝合金材料，所述第二层夹具采用合成石材料。
本实用新型具有如下有益技术效果：
1、本实用新型通过设置三层夹具，分别用于实现散热底板、DBC基座和端子的定位并卡置，结构清晰简易，有益于装配效率。
2、本实用新型能实现一次组装焊接多个产品，从能提高焊接一致性且能同时降低成本。
3、本实用新型的所有功率端子都固定在一层夹具即第三层夹具上，能使操作更适应流水作业。
4、本实用新型的第一和第三层夹使用铝合金材料，具有导热快以及同时具有成本低易加工的特点；第二层夹具采用合成石材料，具有耐热不变形不沾锡与不易于助焊剂粘接。
5、本实用新型采用插针的方式使装配和拆卸更具实用性，简单易操作；定位钢针为不锈钢材料，不易变形不沾锡。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1是本实用新型实施例IGBT模块封装后的结构图；
图2是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的整体结构图；
图3是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的侧面图；
图4是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的俯视图；
图5A是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的第三层夹具的整体结构图；
图5B是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的第三层夹具的俯视图；
图6是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的第一层夹具的整体结构图；
图7A是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的第二层夹具的正面俯视图；
图7B是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的第二层夹具的背面俯视图。
具体实施方式
如图1所示，是本实用新型IGBT模块封装后的结构图；如图2所示，是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的整体结构图；本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具包括：第一层夹具1，第二层夹具2和第三层夹具3。
IGBT模块封装包括散热底板101、DBC基座102、芯片单元103、功率端子104和信号端子105；一个所述芯片单元103包括一个IGBT芯片103a和一个FRD芯片103b。
所述第一层夹具1和所述散热底板101、所述第二层夹具2和所述第三层夹具3配合并用于定位所述散热底板101、所述第二层夹具2和所述第三层夹具3。
所述第二层夹具2和所述DBC基座102配合并用于对所述DBC基座102进行定位。
所述第三层夹具3和所述功率端子104以及所述信号端子105配合并用于对所述功率端子104和所述信号端子105进行定位。
在定位状态下，所述散热底板101定位并卡置在所述第一层夹具1中；所述DBC基座102定位并卡置在所述第二层夹具2中，所述第二层夹具2定位并卡置在所述第一层夹具1中；所述功率端子104和所述信号端子105穿过所述第三层夹具3的定位孔并定位和卡置在所述第三层夹具3中，所述第三层夹具3定位并卡置在所述第一层夹具1中；所述散热底板101位于底层，所述第二层夹具2位于中间层，所述第三层夹具3位于顶层，所述DBC基座102的底部和所述散热底板101接触，在一个所述DBC基座102上放置有一个所述芯片单元103，所述功率端子104和所述信号端子105和所述芯片单元103上对应的端口连接。
如图6所示，是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的第一层夹具的整体结构图；所述第一层夹具1上设置有多个卡柱5，每四个所述卡柱5围成一个第一卡置单元结构；一个所述第一层夹具1上设置有多个所述第一卡置单元结构。
在一个所述第一卡置单元结构中，每个所述卡柱5包括第一卡口5a和第二卡口5b，所述第一卡口5a位置低于所述第二卡口5b，四个所述卡柱5的所述第一卡口5a围成第一卡置子单元结构并用于卡置一个所述第二层夹具2，四个所述卡柱5的所述第二卡口5b围成第二卡置子单元结构用于卡置一个所述第三层夹具3。
如图7A所示，是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的第二层夹具的正面俯视图；如图7B所示，是本实用新型实施例用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具的第二层夹具的背面俯视图，每个所述第二层夹具2上设置有多个第二卡置单元结构2a，所述第二卡置单元结构2a具有大小和2个所述DBC基座102的大小相匹配的第三开口并用于卡置对应的2个所述DBC基座102的外周。
所述第三开口的内侧四周设置有防破损开槽2b，所述防破损开槽2b处不和所述DBC基座102的外周接触。
由于所述DBC基座103拆卸时易破碎，通过在所述第二层夹具2四周设置所述防破损开槽2b，能在满足定位需求时，尽量减少所述第二层夹具2与所述DBC基座103的接触。
所述第二卡置单元结构2a的第三开口周侧的底部表面上设置设置有多个助焊剂导流槽2c。由于焊膏融化后产生大量助焊剂，助焊剂冷却后呈胶装有很强的粘性，在所述第二层夹具2的背面设置大量助焊剂导流槽2c，目的是减少所述第二层夹具2的背面底部与夹具之间接触面，方便拆卸。
如图6所示，在一个所述第一卡置单元结构中，所述第一层夹具1上设置有多个档座6，通过所述档座6或所述卡柱5围成一个对应的第三卡置子单元结构，所述第三卡置子单元结构卡置一个对应的所述散热底板101，一个所述散热底板101和一个所述DBC基座102对应。
每个所述第三层夹具3上设置有多个第三卡置单元结构，一个所述第三卡置单元结构和一个所述第二卡置单元结构2a对应，在所述第三卡置单元结构中设置有和所述芯片单元103所需的信号端子105对应的第一定位孔3b和功率端子104对应的第二定位孔3c。
所述第二卡置单元结构2a的所述DBC基座102之间插置有定位钢针4，通过所述定位钢针4定义所述DBC基座102之间的间距，所述定位钢针4穿过设置在所述第一层夹具1中的第三定位孔3a。
所述第一定位孔3b呈十字槽口形状，十字槽口形状能实现所述第一定位孔3b定位的同时尽量减少电极与夹具之间的接触面，拆卸装配方便，避免电极划伤。
所述第三定位孔3a也呈十字槽口形状。
所述第三层夹具3上还设置有多个观察槽3d，所述观察槽3d设置在所述第三卡置单元结构上或所述第三卡置单元结构之间。所述观察槽3d的设置能方便在装配时观察装配情况并减少夹具重量。
所述第一层夹具1和所述第三层夹具3都采用铝合金材料，所述第二层夹具2采用合成石材料。
本实用新型实施例具有如下有益技术效果：
1、本实用新型通过设置三层夹具，分别用于实现散热底板101、DBC基座102和端子的定位并卡置，结构清晰简易，有益于装配效率。
2、本实用新型能实现一次组装焊接多个产品，从能提高焊接一致性且能同时降低成本。
3、本实用新型的所有功率端子104都固定在一层夹具即第三层夹具3上，能使操作更适应流水作业。
4、本实用新型的第一和第三层夹使用铝合金材料，具有导热快以及同时具有成本低易加工的特点；第二层夹具2采用合成石材料，具有耐热不变形不沾锡与不易于助焊剂粘接。
5、本实用新型采用插针的方式使装配和拆卸更具实用性，简单易操作；定位钢针4为不锈钢材料，不易变形不沾锡。
以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，其特征在于，包括：第一层夹具，第二层夹具和第三层夹具；
IGBT模块封装包括散热底板、DBC基座、芯片单元、功率端子和信号端子；一个所述芯片单元包括一个IGBT芯片和一个FRD芯片；
所述第一层夹具和所述散热底板、所述第二层夹具和所述第三层夹具配合并用于定位所述散热底板、所述第二层夹具和所述第三层夹具；
所述第二层夹具和所述DBC基座配合并用于对所述DBC基座进行定位；
所述第三层夹具和所述功率端子以及所述信号端子配合并用于对所述功率端子和所述信号端子进行定位；
在定位状态下，所述散热底板定位并卡置在所述第一层夹具中；所述DBC基座定位并卡置在所述第二层夹具中，所述第二层夹具定位并卡置在所述第一层夹具中；所述功率端子和所述信号端子穿过所述第三层夹具的定位孔并定位和卡置在所述第三层夹具中，所述第三层夹具定位并卡置在所述第一层夹具中；所述散热底板位于底层，所述第二层夹具位于中间层，所述第三层夹具位于顶层，所述DBC基座的底部和所述散热底板接触，在一个所述DBC基座上放置有一个所述芯片单元，所述功率端子和所述信号端子和所述芯片单元上对应的端口连接。
2.如权利要求1所述的用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，其特征在于：所述第一层夹具上设置有多个卡柱，每四个所述卡柱围成一个第一卡置单元结构；一个所述第一层夹具上设置有多个所述第一卡置单元结构；
在一个所述第一卡置单元结构中，每个所述卡柱包括第一卡口和第二卡口，所述第一卡口位置低于所述第二卡口，四个所述卡柱的所述第一卡口围成第一卡置子单元结构并用于卡置一个所述第二层夹具，四个所述卡柱的所述第二卡口围成第二卡置子单元结构用于卡置一个所述第三层夹具。
3.如权利要求2所述的用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，其特征在于：每个所述第二层夹具上设置有多个第二卡置单元结构，所述第二卡置单元结构具有大小和两个所述DBC基座的大小相匹配的第三开口并用于卡置对应的两个所述DBC基座的外周；
在一个所述第一卡置单元结构中，所述第一层夹具上设置有多个档座，通过所述档座或所述卡柱围成一个对应的第三卡置子单元结构，所述第三卡置子单元结构卡置一个对应的所述散热底板，一个所述散热底板和两个所述DBC基座对应。
4.如权利要求3所述的用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，其特征在于：所述第三开口的内侧四周设置有防破损开槽，所述防破损开槽处不和所述DBC基座的外周接触。
5.如权利要求4所述的用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，其特征在于：所述第二卡置单元结构的第三开口周侧的底部表面上设置设置有多个助焊剂导流槽。
6.如权利要求2所述的用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，其特征在于：每个所述第三层夹具上设置有多个第三卡置单元结构，一个所述第三卡置单元结构和一个所述第二卡置单元结构对应，在所述第三卡置单元结构中设置有和所述芯片单元所需的信号端子对应的第一定位孔和功率端子对应的第二定位孔。
7.如权利要求6所述的用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，其特征在于：所述第一定位孔呈十字槽口形状。
8.如权利要求6所述的用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，其特征在于：所述第三层夹具上还设置有多个观察槽，所述观察槽设置在所述第三卡置单元结构上或所述第三卡置单元结构之间。
9.如权利要求1所述的用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，其特征在于：所述第二卡置单元结构的所述DBC基座之间插置有定位钢针，通过所述定位钢针定义所述DBC基座之间的间距，所述定位钢针穿过设置在所述第一层夹具中的第三定位孔。
10.如权利要求1所述的用于IGBT模块封装的过炉焊接夹具，其特征在于：所述第一层夹具和所述第三层夹具都采用铝合金材料，所述第二层夹具采用合成石材料。
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