CN214477423U - 一种使用超音波焊接引线框架的ipm模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种使用超音波焊接引线框架的IPM模块，主要包括IPM模块本体，所述IPM模块本体主要包括注塑外壳及设置在注塑外壳内的覆铜陶瓷板，所述覆铜陶瓷板上布置有引线框架、半导体芯片、驱动IC及对部件进行引线键合的铝线和金线；所述引线框架采用四单元结构，即每条引线框架的四个单元分别焊接一片覆铜陶瓷板从而制成四个相同模块，且所述引线框架的每个单元均通过焊接头超音波焊接在所述覆铜陶瓷板上；所述覆铜陶瓷板的焊接区域和引线框架的焊接区域均采用铜材料；所述覆铜陶瓷板由依次布置的第一铜表面、中间陶瓷层和第二铜表面通过金属化陶瓷工艺制成，所述引线框架由冲压或蚀刻工艺制成。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子器件技术领域，具体涉及一种使用超音波焊接引线框架的IPM模块。
背景技术
目前IPM模块的引线框架和DBC之间的连接主要通过回流焊接来实现，焊接材料有锡膏、锡片等。这类模块利用了焊料的低熔点及导电特性，经过回流炉的加热后再固化来实现两者之间的接合导通。以锡膏回流焊接模块为例，目前存在但不限于以下的几种问题：1)回流过程中存在过多的控制因素，如回流炉温湿度，回流气氛，焊料品质等，会导致回流过程易干扰难控制；2)回流焊接后产生较少的焊料残留物，产品表面会受到污染，较大锡珠则会直接覆盖键合区域导致芯片报废降低良率；3)回流焊接后产品由于焊料熔敷不足，共面性差等原因普遍存在焊接后气孔现象，焊接品质也较难管控；4)回流焊接受制于升温-回流-冷却的固定流程，生产速度有限，相同工艺追求更高产量意味着设备成本的攀升。引线框架和DBC之间存在导电介质的焊接模块均无法有效避免上述情况的发生，需要一种采用新型焊接方式的模块来解决上述问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种成本低廉，可靠性高的使用超音波焊接引线框架的IPM模块。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，一种使用超音波焊接引线框架的IPM模块，主要包括IPM模块本体，所述IPM模块本体主要包括注塑外壳及设置在注塑外壳内的覆铜陶瓷板，所述覆铜陶瓷板上布置有引线框架、半导体芯片、驱动IC及对部件进行引线键合的铝线和金线；所述引线框架采用四单元结构，即每条引线框架的四个单元分别焊接一片覆铜陶瓷板从而制成四个相同模块，且所述引线框架的每个单元均通过焊接头超音波焊接在所述覆铜陶瓷板上。
进一步地，所述覆铜陶瓷板的焊接区域和引线框架的焊接区域均采用铜材料；所述覆铜陶瓷板由依次布置的第一铜表面、中间陶瓷层和第二铜表面通过金属化陶瓷工艺制成，所述引线框架由冲压或蚀刻工艺制成。
进一步地，还包括布置在IPM模块本体上并与所述IPM模块本体形成电性回路的保护电路，所述保护电路包括依次连接的检测处理模块和控制模块， 所述检测处理模块用于检测IPM模块本体是否出现电路故障并输出对应的故障确认信号，所述控制模块用于根据检测处理模块传输的故障信号控制IPM模块本体的运行。
进一步地，所述覆铜陶瓷板及引线框架间的水平面总公差小于0.1mm，垂直面总公差小于0.01mm。
进一步地，所述焊接头为高硬度脆性合金材料制成，且所述焊接头通过图像搜索进行识别定位。
本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型所述的IPM模块，去除了对环境有害的焊料介质，节约成本并且更加环保清洁，使用超音波焊接，速度显著快于回流焊接，生产效率更加高效。通过超音波焊接实现的是两个表面分子间的熔合，连接可靠性更高。
附图说明
图1为本实用新型的整体组成框图；
图2为本实用新型使用焊接头焊接时的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“横向”、“竖向”等术语所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实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1-2所示，本实用新型所述的一种使用超音波焊接引线框架的IPM模块，主要包括IPM模块本体1，所述IPM模块本体1主要包括注塑外壳及设置在注塑外壳内的覆铜陶瓷板11，所述覆铜陶瓷板11上布置有引线框架12、半导体芯片、驱动IC及对部件进行引线键合的铝线和金线；所述引线框架12采用四单元结构，即每条引线框架12的四个单元分别焊接一片覆铜陶瓷板11从而制成四个相同模块，且所述引线框架12的每个单元均通过焊接头3超音波焊接在所述覆铜陶瓷板11上。所述覆铜陶瓷板11的焊接区域和引线框架12的焊接区域均采用铜材料；所述覆铜陶瓷板11由依次布置的第一铜表面、中间陶瓷层和第二铜表面通过金属化陶瓷工艺制成，所述引线框架12由冲压或蚀刻工艺制成。
参照图1所示，该IPM模块还包括布置在IPM模块本体1上并与所述IPM模块本体1形成电性回路的保护电路2，所述保护电路2包括依次连接的检测处理模块21和控制模块22，所述检测处理模块21用于检测IPM模块本体1是否出现电路故障并输出对应的故障确认信号，所述控制模块22用于根据检测处理模块21传输的故障信号控制IPM模块本体1的运行。
所述覆铜陶瓷板11及引线框架12间的水平面总公差小于0.1mm，垂直面总公差小于0.01mm。所述焊接头3为高硬度脆性合金材料制成，且所述焊接头3通过图像搜索进行识别定位。焊接头3的材质为不易和Cu摩擦融合的特制合金，用于传导来自换能器的振动能量，焊接头3在焊接过程中不易和Cu反应，有利于减少焊接头的损耗及焊接表面的金属碎屑污染。
在焊接时，IPM模块的引线框架焊由压缩空气为气源的夹具压爪固定，覆铜陶瓷板下表面由抽真空夹具吸附固定，焊接头经过图像搜索识别焊接位置后，由伺服电机控制下行，接触到引线框架表面后，继续下行，当达到设定压力值后停止，此时三者之间空隙被消除，超音波能量释放经过换能器转化为振动能量，焊接头用于传导振动能量，作用在引线框架与覆铜陶瓷板焊接区域之间，上下焊接区域之间高频振动摩擦实现Cu金属分子之间的熔合。然后焊头移动至框架其余引脚，完成全部焊接。
本实用新型所述的IPM模块，去除了对环境有害的焊料介质，节约成本并且更加环保清洁，使用超音波焊接，速度显著快于回流焊接，生产效率更加高效。通过超音波焊接实现的是两个表面分子间的熔合，连接可靠性更高。
本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种使用超音波焊接引线框架的IPM模块，主要包括IPM模块本体，其特征在于：所述IPM模块本体主要包括注塑外壳及设置在注塑外壳内的覆铜陶瓷板，所述覆铜陶瓷板上布置有引线框架、半导体芯片、驱动IC及对部件进行引线键合的铝线和金线；所述引线框架采用四单元结构，即每条引线框架的四个单元分别焊接一片覆铜陶瓷板从而制成四个相同模块，且所述引线框架的每个单元均通过焊接头超音波焊接在所述覆铜陶瓷板上。
2.根据权利要求1所述的使用超音波焊接引线框架的IPM模块，其特征在于：所述覆铜陶瓷板的焊接区域和引线框架的焊接区域均采用铜材料；所述覆铜陶瓷板由依次布置的第一铜表面、中间陶瓷层和第二铜表面通过金属化陶瓷工艺制成，所述引线框架由冲压或蚀刻工艺制成。
3.根据权利要求2所述的使用超音波焊接引线框架的IPM模块，其特征在于：还包括布置在IPM模块本体上并与所述IPM模块本体形成电性回路的保护电路，所述保护电路包括依次连接的检测处理模块和控制模块， 所述检测处理模块用于检测IPM模块本体是否出现电路故障并输出对应的故障确认信号，所述控制模块用于根据检测处理模块传输的故障信号控制IPM模块本体的运行。
4.根据权利要求2或3所述的使用超音波焊接引线框架的IPM模块，其特征在于：所述覆铜陶瓷板及引线框架间的水平面总公差小于0.1mm，垂直面总公差小于0.01mm。
5.根据权利要求4所述的使用超音波焊接引线框架的IPM模块，其特征在于：所述焊接头为高硬度脆性合金材料制成，且所述焊接头通过图像搜索进行识别定位。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115178851A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-10-14 | 浙江谷蓝电子科技有限公司 | 一种引线框架焊接方法 |
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- 2021-02-05 CN CN202120331550.7U patent/CN214477423U/zh active Active
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