CN219892169U - 一种dbc与芯片真空回流焊过炉治具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，涉及半导体制造技术领域，解决了将芯片与DBC板进行焊接的治具容易出现DBC板与上模之间的缝隙一致性缺陷，影响芯片焊接质量的技术问题。该装置包括DBC模板、DBC板及芯片模板；所述DBC模板上设置有多个容纳框，所述容纳框用于容纳所述DBC板、芯片模板；所述芯片模板位于所述DBC板的上方，与所述容纳框相互匹配，用于固定至少一颗IGBT芯片和/或FRD芯片。本实用新型将现有的整个芯片模板进行分体设置，形成多个独立的芯片模板，将芯片模板直接压在DBC板上，确保了芯片模板与DBC板之间无明显缝隙，避免了芯片模板由于变形导致的治具缝隙大而报废的问题，保证了芯片的焊接质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具。
背景技术
在IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块封装技术中，一般是将芯片与DBC板(DirectBonding Copper，陶瓷覆铜板)进行焊接，目前出现了将IGBT/FRD(Fast Recovery Diode，快速恢复二极管)芯片与DBC板进行焊接的新型IGBT模块封装工艺。
由于IGBT/FRD芯片面积较一般的电子元器件大，常压的回流焊非常容易产生焊接空洞，这些空洞将严重影响产品成品导热性和后续工艺的良品率。但真空回流焊过程中，炉内抽真空和充入氮气的过程均可能导致原本放置规整的芯片发生较大位移，其次即便常压回流焊过程中芯片也会有在锡液融化后产生小幅度的漂移。为确保焊接过程中IGBT/FRD芯片与DBC板的相对位置，需使用相应过炉治具限定该位置。
现有的通用DBC焊接治具一般使用销钉将上下模定位，上下模位置相对固定，DBC置于下模其限位框内，上模限定IGBT/FRD芯片及其焊片相对位置。由于机加工尺寸的误差，导致DBC与上模之间必定存在间隙，加上多次过炉导致治具热变形进一步降低该缝隙一致性，多次使用后，该缝隙便可能超过锡片厚度，从而在装配时漏过锡片，影响焊接质量。
在实现本实用新型过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：
现有将芯片与DBC板进行焊接的治具容易出现DBC板与上模之间的缝隙一致性缺陷，影响芯片焊接质量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，以解决现有技术中存在的芯片与DBC板进行焊接的治具容易出现DBC板与上模之间的缝隙一致性缺陷，影响芯片焊接质量的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
本实用新型提供的一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，包括DBC模板、DBC板及芯片模板；所述DBC模板上设置有多个容纳框，所述容纳框用于容纳所述DBC板、芯片模板；所述芯片模板位于所述DBC板的上方，与所述容纳框相互匹配，用于固定至少一颗IGBT芯片和/或FRD芯片。
优选的，所述芯片模板设置有IGBT限位框、FRD限位框，分别用于容纳所述IGBT芯片、FRD芯片，所述IGBT限位框、FRD限位框的数量均为多个。
优选的，所述IGBT限位框、FRD限位框的下边缘设置有拔模结构，所述拔模结构的角度为3-15度。
优选的，所述IGBT限位框、FRD限位框的至少一边设置有芯片倒角，并在四个角设置有芯片清根。
优选的，所述芯片模板还设置有热敏电阻限位框，所述热敏电阻限位框用于容纳热敏电阻。
优选的，所述芯片模板上还设置有IGBT指示结构。
优选的，所述IGBT限位框、FRD限位框均为矩形结构，所述IGBT限位框、FRD限位框的边长超过4mm时，相邻的所述IGBT限位框、FRD限位框之间设置有0.3-0.6mm的隔断；所述IGBT限位框、FRD限位框的边长小于4mm时，相邻的所述IGBT限位框、FRD限位框共用一边。
优选的，所述DBC模板在每个所述容纳框设置有取料结构。
优选的，所述DBC模板在每个所述容纳框的至少一边设置有芯片模板倒角，并在所述容纳框的四个角设置有芯片模板清根。
优选的，所述DBC模板、芯片模板的材质均为铝合金，或所述DBC模板、芯片模板的材质热膨胀系数为所述DBC板的热膨胀系数的0.5倍至1.5倍。
实施本实用新型上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：
本实用新型将现有的整个芯片模板进行分体设置，形成多个独立的芯片模板，将芯片模板直接压在DBC板上，有效确保了芯片模板与DBC板之间无明显缝隙，避免了芯片模板由于变形导致的治具缝隙大而报废的问题，保证了芯片的焊接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，附图中：
图1是本实用新型实施例一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具的结构示意图；
图2是本实用新型实施例一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具的爆炸图；
图3是本实用新型实施例一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具的DBC模板结构示意图；
图4是本实用新型实施例一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具的DBC模板结构示意图；
图中：1、DBC模板；11、容纳框；12、取料结构；13、芯片模板倒角；14、芯片模板清根；2、DBC板；3、芯片模板；31、IGBT限位框；32、FRD限位框；33、热敏电阻限位框；34、拔模结构；35、隔断；36、IGBT指示结构；38、芯片倒角；39、芯片清根；4、IGBT芯片；5、FRD芯片。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。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实用新型中的具体含义。
为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
实施例：
如图1-4所示，本实用新型提供了一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，包括DBC模板1、DBC板2及芯片模板3。DBC模板1上设置有多个容纳框11，数量优选为3行4列共12个。容纳框11用于容纳DBC板2、芯片模板3，即DBC板2、芯片模板3共用容纳框11，显然，DBC板2、芯片模板3的数量均与容纳框11的数量一致，也优选为3行4列共12个。芯片模板3位于DBC板2的上方，芯片模板3与DBC板2的外廓尺寸一致，与容纳框11相互匹配，用于固定至少一颗IGBT芯片4和/或FRD芯片5，从而可同时焊接多颗IGBT芯片4和/或FRD芯片5，便于同时焊接IGBT芯片4、FRD芯片5，也提高了焊接效率。在装配时，将DBC模板1进行固定，随后在DBC模板1的容纳框11中放入DBC板2和芯片模板3，随后在放入相应的锡片和芯片，固定好后将其送入焊接炉中即可进行焊接。本实用新型将现有的整个芯片模板进行分体设置，形成多个独立的芯片模板，将芯片模板直接压在DBC板上，有效确保了芯片模板与DBC板之间无明显缝隙，避免了芯片模板由于变形导致的治具缝隙大而报废的问题，有效确保了芯片的焊接质量。
作为可选的实施方式，如图3所示，芯片模板3设置有IGBT限位框31、FRD限位框32，分别用于容纳IGBT芯片4、FRD芯片5，IGBT限位框31、FRD限位框32的数量均为多个，优选IGBT限位框31的数量为4个，FRD限位框32的数量为6个。
作为可选的实施方式，如图4所示，IGBT限位框31、FRD限位框32的下边缘设置有拔模结构34。在焊接完成后，由于芯片模板3和DBC模板受热膨胀的原因，将会导致焊接过后的芯片成品难以取出，为了更好的取出成品，采用拔模角度的原理，在IGBT限位框31、FRD限位框32与DBC模板1相邻的下表面一端加工出拔模结构34，这个拔模结构34覆盖整个IGBT限位框31、FRD限位框32的下表面，从而更便于取出焊接后的芯片。拔模结构34的角度为3-15度，这个角度范围便于芯片取出，当然，也可以根据实际需要对拔模结构34的角度进行适当调整。
作为可选的实施方式，如图4所示，IGBT限位框31、FRD限位32框的至少一边设置有芯片倒角38，并在四个角设置有芯片清根39。使得芯片在装配时更好的装配，焊接完成更容易取出成品。
作为可选的实施方式，如图3所示，芯片模板3还设置有热敏电阻限位框33，热敏电阻限位框33用于容纳热敏电阻，从而本实用新型还可以用于对热敏电阻进行焊接。芯片模板3上还设置有IGBT指示结构36，由于IGBT芯片的形状为正方形，在装配IGBT芯片时，很容易装配错误，通过在IGBT限位框31的位置雕刻IGBT指示结构36，可以防止IGBT芯片贴错导致的产品不合格，从而提高了产品良率。
作为可选的实施方式，如图3所示，IGBT限位框31、FRD限位框32均为矩形结构，其中，IGBT限位框31为正方形结构，FRD限位框32为长方形结构。IGBT限位框31、FRD限位框32的边长超过4mm时，即正方形结构的边长或长方形结构的长边超过4mm，相邻的IGBT限位框31、FRD限位框32之间设置有0.3-0.6mm的隔断35，太长太薄的边框在焊接过程中容易受高温影响产生边框断裂的问题，通过设置隔断可以避免治具在高温下损坏。IGBT限位框31、FRD限位框32的边长小于4mm时，相邻的IGBT限位框31、FRD限位框32共用一边，节约了治具成本。
作为可选的实施方式，如图4所示，DBC模板1在每个容纳框11设置有取料结构12，在焊接完成后，通过取料结构便于将芯片模板3从DBC模板1的容纳框11取出，优选取料结构12与手指相匹配，以便于进行取料操作。
作为可选的实施方式，如图3所示，DBC模板1在每个容纳框11的至少一边设置有芯片模板倒角13，并在容纳框11的四个角还设置有芯片模板清根14，每个芯片模板3的四个角位置也有相匹配的倒角，从而便于DBC板2、芯片模板3和焊接后的成品更好的装配和取出。
作为可选的实施方式，DBC模板1、芯片模板3的材质均为铝合金，或DBC模板1、芯片模板3的材质热膨胀系数为DBC板2的热膨胀系数的0.5倍至1.5倍。由于芯片模板的分体设置，以及芯片模板的拔模结构设计，可以将治具材料更换为铝合金，DBC模板1、芯片模板3的材质均为铝合金时，较现有的石墨治具大大节约了成本，铝合金也具有更高的结构强度、更耐磨损，寿命远远长于石墨治具，同时，铝合金材质便于将治具的体积缩小，从而吸收的总热量更少，加热工艺的时长也更短。当然，DBC模板1、芯片模板3的材质热膨胀系数也可以为DBC板2的热膨胀系数的0.5倍至1.5倍，即DBC模板1、芯片模板3材质的热膨胀系数与DBC板2的热膨胀系数数相同或相差不大，如DBC模板1、芯片模板3的材质为石墨等，其热膨胀系数与DBC板的热膨胀系数差距较小，故焊接时，受到温度影响不大，从而能更好的将焊接后的芯片成品取出，不易造成芯片的损坏。
实施例仅是一个特例，并不表明本实用新型就这样一种实现方式。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，其特征在于，包括DBC模板、DBC板及芯片模板；所述DBC模板上设置有多个容纳框，所述容纳框用于容纳所述DBC板、芯片模板；所述芯片模板位于所述DBC板的上方，与所述容纳框相互匹配，用于固定至少一颗IGBT芯片和/或FRD芯片。
2.根据权利要求1所述的一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，其特征在于，所述芯片模板设置有IGBT限位框、FRD限位框，分别用于容纳所述IGBT芯片、FRD芯片，所述IGBT限位框、FRD限位框的数量均为多个。
3.根据权利要求2所述的一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，其特征在于，所述IGBT限位框、FRD限位框的下边缘设置有拔模结构，所述拔模结构的角度为3-15度。
4.根据权利要求3所述的一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，其特征在于，所述IGBT限位框、FRD限位框的至少一边设置有芯片倒角，并在四个角设置有芯片清根。
5.根据权利要求2所述的一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，其特征在于，所述芯片模板还设置有热敏电阻限位框，所述热敏电阻限位框用于容纳热敏电阻。
6.根据权利要求2所述的一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，其特征在于，所述芯片模板上还设置有IGBT指示结构。
7.根据权利要求2所述的一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，其特征在于，所述IGBT限位框、FRD限位框均为矩形结构，所述IGBT限位框、FRD限位框的边长超过4mm时，相邻的所述IGBT限位框、FRD限位框之间设置有0.3-0.6mm的隔断；所述IGBT限位框、FRD限位框的边长小于4mm时，相邻的所述IGBT限位框、FRD限位框共用一边。
8.根据权利要求1所述的一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，其特征在于，所述DBC模板在每个所述容纳框设置有取料结构。
9.根据权利要求8所述的一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，其特征在于，所述DBC模板在每个所述容纳框的至少一边设置有芯片模板倒角，并在所述容纳框的四个角设置有芯片模板清根。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种DBC与芯片真空回流焊过炉治具，其特征在于，所述DBC模板、芯片模板的材质均为铝合金，或所述DBC模板、芯片模板的材质热膨胀系数为所述DBC板的热膨胀系数的0.5倍至1.5倍。
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