CN213998146U - 一种用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，包括基板、限位框和限位隔片，所述基板上设有若干定位销，所述限位框包括C形的第一限位框和第二限位框，所述第一限位框和第二限位框上设有与定位销相对应的定位孔，所述限位隔片卡合于第一限位框和第二限位框的两个端部之间。本实用新型解决了现有技术中限位金属框与基板不匹配、限位效果差、焊接质量低的问题。

Description

一种用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装

技术领域

本实用新型属于功率模块焊接技术领域，具体涉及一种用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装。

背景技术

随着当前功率模块焊接技术的发展，焊片工艺由于焊接过程中无需使用助焊剂，焊后免清洗、焊接空洞少等优点得到了越来越广泛的应用。但是，由于焊片与焊膏相比没有粘附性，组装过程中容易造成覆铜陶瓷衬板与基板的相对位置发生移动，因此需要限位工装进行焊接限位。现有的限位工装通常包括基板以及一个尺寸与基板相同的矩形镂空的限位金属框。

功率模块的基板材料一般是铜，热膨胀系数是16.5 ppm/℃；而覆铜陶瓷衬板的热膨胀系数约为6.5 ppm/℃，两者相差接近3倍。由于热膨胀系数的不匹配，焊接完成后基板将会形成凸型，影响功率模块的后续应用。因此，目前基板在焊接前会进行反向预弯，即基板在焊接前是凹型。但是，目前的限位工装未考虑功率模块焊接过程中产生的热应力和翘曲问题。限位金属框在焊接过程中无法随着基板曲率的变化而变化，也就无法保证与基板的贴合，而焊接过程中基板的翘曲变化甚至可以达到1mm以上，焊片的厚度通常小于0.3mm。因此，限位金属框与基板之间的不贴合极易导致融化的焊料从限位金属框与基板的间隙中溢出，同一个基板上的多个覆铜陶瓷衬板之间无法有效定位。此外，由于同一个基板上多个覆铜陶瓷衬板之间的间隙较小（小于1mm），限位金属框在取放过程中容易导致覆铜陶瓷衬板崩边，使得整个模块报废。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，解决现有技术中限位金属框与基板不匹配、限位效果差、焊接质量低的问题。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，包括基板、限位框和限位隔片，所述基板上设有若干定位销，所述限位框包括C形的第一限位框和第二限位框，所述第一限位框和第二限位框上设有与定位销相对应的定位孔，所述限位隔片卡合于第一限位框和第二限位框的两个端部之间。

优选的，所述限位隔片包括隔片主体以及与隔片主体固定连接的隔离块。

优选的，所述隔片主体的两侧均设有凸块，所述第一限位框和第二限位框的两端部均设有能够与所述凸块相卡合的凹台阶。

优选的，所述凹台阶的长度为2~4mm，深度为1~2mm。

优选的，所述定位销的横截面形状为圆形、椭圆形或者菱形。

优选的，所述定位销的数量为四个，分别位于基板的四角处，所述限位框的尺寸与基板的尺寸相匹配。

优选的，所述第一限位框和第二限位框间还设有若干对横档，所述第一限位框与邻近的横档之间、两个相邻横档之间、以及第二限位框与邻近的横档之间均卡合有限位隔片。

优选的，所述横档上设有副定位孔，所述基板上设有与副定位孔相对应的副定位销。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型包括基板、限位框和限位隔片，其中限位框包括C形的第一限位框和第二限位框，限位隔片卡合于第一限位框和第二限位框的两个端部之间，限位隔片在焊接过程中始终与基板保持接触，能够有效降低限位框与基板的配合间隙，避免熔融的焊料从限位工装下部溢出，而现有的矩形整体限位框的中间位置与基板始终没有接触，难以避免熔融的焊料从限位工装下部溢出；此外，基板上设有若干定位销，第一限位框和第二限位框上设有与定位销相对应的定位孔，能够对覆铜陶瓷衬板和焊片进行定位，防止覆铜陶瓷衬板与基板的相对位置移动，减少因限位工装导致的覆铜陶瓷衬板崩边，提高焊接质量。

附图说明

图1为实施例1中本实用新型的整体结构爆炸图；

图2为图1中A的局部结构放大图；

图3为实施例1中本实用新型的整体结构俯视图；

图4为实施例1中本实用新型的整体结构正视图；

图5为图4中A-A方向的剖视图；

图6为实施例中本实用新型的整体结构俯视图；

图中标记为：1、第一限位框；1-1、凹台阶；2、限位隔片；2-1、隔片主体；2-2、隔离块；2-3、凸块；3、第二限位框；4、焊片；5、基板；6、覆铜陶瓷衬板；7、定位孔；8、定位销；9、横档；10、副定位销。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

如图1-5所示，一种用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，包括基板5、限位框和限位隔片2，限位框的尺寸与基板5的尺寸相匹配，基板5上设有若干定位销8，限位框包括C形的第一限位框1和第二限位框3，第一限位框1和第二限位框3上设有与定位销8相对应的定位孔7，限位隔片2卡合于第一限位框1和第二限位框3的两个端部之间。

限位隔片2包括隔片主体2-1以及与隔片主体2-1固定连接的隔离块2-2，隔离块用于分隔焊片和覆铜陶瓷衬板。隔片主体2-1的两侧均设有凸块2-3，第一限位框1和第二限位框3的两端部均设有能够与凸块2-3相卡合的凹台阶1-1。凹台阶1-1的长度a为2~4mm，深度b为1~2mm。

定位销8的横截面形状为圆形、椭圆形或者菱形，避免焊接过程中定位销8受热膨胀，影响装配的便捷性。定位销8的数量为四个，分别位于基板5的四角处，定位销8可以与限位框做成一体，装配时将其卡于基板预设的安装孔中即可，提高装配效率。

第一限位框1和第二限位框3是铝合金、钛合金或者石墨材质，也可以是其它材料；限位隔片2是聚四氟乙烯材料，具有耐高温性、不粘性、摩擦系数小、不易损坏覆铜陶瓷衬板6等特点。

本实施例中限位工装的组装和使用过程：

将定位销8安装在基板5上；把第一限位框1和第二限位框3摆放在基板5上部，并通过定位孔7套于定位销8上；在第一限位框1和第二限位框3的中间插入限位隔片2，使得第一限位框1和第二限位框3的凹台阶1-1与限位隔片2的凸块2-3对应卡合；在限位框内部依次放入焊片4和覆铜陶瓷衬板6；最后将完成组装的结构放入真空焊接炉完成焊接。由于限位隔片2在焊接过程中始终与基板5保持接触，能够有效降低限位框与基板5的配合间隙，避免熔融的焊料从限位工装下部溢出，焊接质量高。

实施例2

如图6所示，当基板5上的覆铜陶瓷衬板6的数量大于2时，第一限位框1和第二限位框3间还设有若干对横档9，第一限位框1与邻近的横档之间、两个相邻横档之间、以及第二限位框3与邻近的横档9之间均卡合有限位隔片2。横档9上设有副定位孔，基板5上设有与副定位孔相对应的副定位销10，实现横档9的位置限定。本实施例中限位工装的组装过程与实施例1相同，依然可以实现功率模块陶瓷覆铜衬板的高质量焊接。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，其特征在于，包括基板、限位框和限位隔片，所述基板上设有若干定位销，所述限位框包括C形的第一限位框和第二限位框，所述第一限位框和第二限位框上设有与定位销相对应的定位孔，所述限位隔片卡合于第一限位框和第二限位框的两个端部之间。

2.根据权利要求1所述的用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，其特征在于，所述限位隔片包括隔片主体以及与隔片主体固定连接的隔离块。

3.根据权利要求2所述的用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，其特征在于，所述隔片主体的两侧均设有凸块，所述第一限位框和第二限位框的两端部均设有能够与所述凸块相卡合的凹台阶。

4.根据权利要求3所述的用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，其特征在于，所述凹台阶的长度为2~4mm，深度为1~2mm。

5.根据权利要求1所述的用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，其特征在于，所述定位销的横截面形状为圆形、椭圆形或者菱形。

6.根据权利要求1所述的用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，其特征在于，所述定位销的数量为四个，分别位于基板的四角处，所述限位框的尺寸与基板的尺寸相匹配。

7.根据权利要求1所述的用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，其特征在于，所述第一限位框和第二限位框间还设有若干对横档，所述第一限位框与邻近的横档之间、两个相邻横档之间、以及第二限位框与邻近的横档之间均卡合有限位隔片。

8.根据权利要求7所述的用于功率模块覆铜陶瓷衬板焊接的限位工装，其特征在于，所述横档上设有副定位孔，所述基板上设有与副定位孔相对应的副定位销。

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