CN220347445U - 一种igbt倒装超声波焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT倒装超声波焊接设备，包括工作台和IGBT本体，所述工作台上开设有两组物槽，物槽内固定有与IGBT本体配合的托板，IGBT本体具有母排端子的一侧朝下设置；所述工作台上安装有分别对应两组物槽设置的IGBT夹持装置和IGBT清洗装置，IGBT夹持装置用于对物槽内的IGBT本体进行固定，IGBT清洗装置用于对焊接后的IGBT本体进行清扫。本实用新型中，压力传感器检测到的是直接作用在产生焊接头上的轴向推力，而不受因二者刚性连接产生的径向的力的影响，从而提高焊接质量，且在超声波焊接头对引脚和金属层焊接时产生的铜粉在重力作用下直接掉落，而不会堆积在IGBT本体内，避免现有技术中因铜粉残留导致的短路问题。

Description

一种IGBT倒装超声波焊接设备

技术领域

本实用新型涉及超声波焊接技术领域，尤其涉及一种IGBT倒装超声波焊接设备。

背景技术

功率模块是以IGBT为内核的先进混合集成功率部件，由高速低功耗管芯(IGBT)和优化的门极驱动电路，以及快速保护电路构成。超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。现有大部分的IGBT超声波焊接是通过超声将覆铜陶瓷基板(下称为基板)表面的铜层和框架引脚进行电气连接。

如现有公开号为CN215342571U的中国实用新型专利公开的《IGBT异形基板超声波焊接结构》，包括：基板，其形成为由顶层金属层、中间非金属层和底层金属层组成的三明治夹芯结构；焊接模块框架金属端子，其包括引脚和框架，引脚与基板的第一焊接区通过超声波焊接在一起；第一焊接区，其为形成在基板顶层金属上的第一金属焊接层，该焊接层焊接面形状和尺寸与所述引脚焊接面的形状和尺寸相同；其中，第一焊接区的金属层厚度大于等于基板其他位置顶层金属层厚度。

在前述公开专利中，超声波焊接头从基板上端下压引脚，进而连接引脚与基板上的金属焊接层。但是，这种焊接结构和方式，一方面会使得摩擦产生的铜粉残留在基板上，后期芯片使用时容易引起短路风险，另一方面，检测压力的压力传感器与超声波焊接头刚性连接，如螺纹连接等造成压力传感器检测的轴向压力受到径向的力的影响，从而导致压力检测不准确而影响焊接质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决上述背景技术中所提到的技术问题，而提出的一种IGBT倒装超声波焊接设备。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种IGBT倒装超声波焊接设备，包括工作台和IGBT本体，所述工作台上开设有两组物槽，物槽内固定有与IGBT本体配合的托板，IGBT本体具有母排端子的一侧朝下设置；

所述工作台上安装有分别对应两组物槽设置的IGBT夹持装置和IGBT清洗装置，IGBT夹持装置用于对物槽内的IGBT本体进行固定，IGBT清洗装置用于对焊接后的IGBT本体进行清扫；

所述工作台上安装有布设于两组物槽后端的IGBT换位装置，用于实现IGBT本体在两组物槽之间的换位；

所述工作台底部设置有超声波焊接换位装置，其包括压力传感器和超声波焊接头，以及驱动它们进行多向运动的X轴换位组件、Y轴换位组件、Z轴换位组件；

所述Z轴换位组件包括与X轴换位组件滑动连接的第四滑座，所述第四滑座上固定安装有电缸，压力传感器固定在电缸的输出端，超声波焊接头布设于压力传感器上方，且沿竖向滑动设置在第四滑座上。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第四滑座上固定安装有电缸，压力传感器固定在电缸的输出端，超声波焊接头布设于压力传感器上方，且沿竖向滑动设置在第四滑座上。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述IGBT夹持装置包括固定安装在工作台上的两组气缸，两组气缸布设在物槽两侧，气缸的输出端固定连接有第一滑座，两组第一滑座的相对侧均转动安装有转辊。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第一滑座底部固定连接有两组第一滑块，工作台上固定连接有与第一滑块滑动连接的第一滑轨。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述IGBT清洗装置包括固定安装在工作台上电机，所述电机的输出端传动连接有传动轴，所述传动轴上固定套设有压板。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述IGBT换位装置包括固定连接在工作台上的门支架，所述门支架的水平端固定安装有第三电动滑轨，所述第三电动滑轨的滑块上固定安装有第四电动滑轨，所述第四电动滑轨的滑块上固定连接有支座，所述支座底部固定安装有气爪。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述X轴换位组件包括第二滑座和安装在第二滑座上的第一电动滑轨，所述Y轴换位组件与第一电动滑轨的滑块固定连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述Y轴换位组件包括与第一电动滑轨的滑块固定连接的第三滑座，以及安装在第三滑座上的第二电动滑轨，所述第二电动滑轨的滑块与第四滑座固定连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述Z轴换位组件还包括固定在第四滑座两侧的第五滑轨，两组第五滑轨沿竖向设置且布设于压力传感器两侧，所述第五滑轨上滑动连接有第五滑块，所述第五滑块上固定连接有第五滑座，超声波焊接头固定安装在第五滑座上。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，通过X、Y、Z轴三组换位组件实现了超声波焊接头在三维空间的灵活运动，以便对IGBT本体上的不同位置处的引脚和金属层进行焊接，与传统超声波焊接头不一样的是，压力传感器与超声波焊接头之间并非直接刚性连接，压力传感器检测到的是直接作用在产生焊接头上的轴向推力，而不受因刚性连接产生的径向的力的影响，从而提高压力检测准确性，提高焊接质量，且在超声波焊接头对引脚和金属层焊接时产生的铜粉在重力作用下直接掉落，而不会堆积在IGBT本体内，避免现有技术中因铜粉残留导致的短路问题。

2、本实用新型中，将IGBT本体放置在托板上后，启动两组气缸，气缸推动第一滑座及其上的转辊靠近IGBT本体移动，两侧转辊从两侧将IGBT本体压紧在托板上，对IGBT本体起到定位目的，与传统夹持装置不同的是，通过将传统夹块更换为转辊，变滑动摩擦为滚动摩擦，降低IGBT本体的表面磨损率。

附图说明

图1示出了根据本实用新型实施例提供的一种IGBT倒装超声波焊接设备的立体结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例提供的一种IGBT倒装超声波焊接设备的IGBT夹持装置的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例提供的一种IGBT倒装超声波焊接设备的超声波焊接换位装置的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型实施例提供的一种IGBT倒装超声波焊接设备的IGBT换位装置的结构示意图；

图5示出了根据本实用新型实施例提供的一种IGBT倒装超声波焊接设备的IGBT清洗装置的结构示意图；

图6示出了根据本实用新型实施例提供的一种IGBT倒装超声波焊接设备的工作台的结构示意图。

图例说明：

1、工作台；101、物槽；2、IGBT夹持装置；21、气缸；22、第一滑轨；23、第一滑块；24、第一滑座；25、转辊；3、超声波焊接换位装置；311、第二滑座；312、第一电动滑轨；321、第三滑座；322、第二电动滑轨；331、第四滑座；332、电缸；34、压力传感器；35、超声波焊接头；361、第五滑座；362、第五滑轨；363、第五滑块；4、托板；5、IGBT换位装置；51、门支架；52、第三电动滑轨；53、第四电动滑轨；54、支座；55、气爪；6、IGBT清洗装置；61、电机；62、传动轴；63、压板；7、IGBT本体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种IGBT倒装超声波焊接设备，包括工作台1和IGBT本体7，工作台1上开设有两组物槽101，物槽101内固定有与IGBT本体7配合的托板4，IGBT本体7具有母排端子的一侧朝下设置，工作台1上安装有分别对应两组物槽101设置的IGBT夹持装置2和IGBT清洗装置6，IGBT夹持装置2用于对物槽101内的IGBT本体7进行固定，IGBT清洗装置6用于对焊接后的IGBT本体7进行清扫，避免铜粉残留。

进一步地，如图2所示，IGBT夹持装置2包括固定安装在工作台1上的两组气缸21，两组气缸21布设在物槽101两侧，气缸21的输出端固定连接有第一滑座24，两组第一滑座24的相对侧均转动安装有转辊25，进一步地，第一滑座24底部固定连接有两组第一滑块23，工作台1上固定连接有与第一滑块23滑动连接的第一滑轨22，第一滑轨22和第一滑座24的设置提高了第一滑座24的直线运动精度。IGBT本体7放置在托板4上后，启动两组气缸21，气缸21推动第一滑座24及其上的转辊25靠近IGBT本体7移动，两侧转辊25从两侧将IGBT本体7压紧在托板4上，对IGBT本体7起到定位目的。其中，与传统夹持装置不同的是，本实施例将传统夹块更换为转辊25，变滑动摩擦为滚动摩擦，降低IGBT本体7的表面磨损率。

具体的，如图3所示，工作台1底部设置有超声波焊接换位装置3，其包括压力传感器34和超声波焊接头35，以及驱动它们进行多向运动的X轴换位组件、Y轴换位组件、Z轴换位组件。其中，X轴换位组件包括第二滑座311和安装在第二滑座311上的第一电动滑轨312，Y轴换位组件与第一电动滑轨312的滑块固定连接。启动第一电动滑轨312驱动Y轴换位组件和Z轴换位组件沿X轴方向移动，进而实现超声波焊接头35在X轴方向的换位目的；

具体的，如图3所示，Y轴换位组件包括与第一电动滑轨312的滑块固定连接的第三滑座321，以及安装在第三滑座321上的第二电动滑轨322，第二电动滑轨322的滑块与第四滑座331固定连接。启动第二电动滑轨322驱动Z轴换位组件沿Y轴方向移动，进而实现超声波焊接头35在Y轴方向的换位目的；

具体的，如图3所示，Z轴换位组件包括与X轴换位组件滑动连接的第四滑座331，第四滑座331上固定安装有电缸332，压力传感器34固定在电缸332的输出端，超声波焊接头35布设于压力传感器34上方，且沿竖向滑动设置在第四滑座331上。进一步地，Z轴换位组件还包括固定在第四滑座331两侧的第五滑轨362，两组第五滑轨362沿竖向设置且布设于压力传感器34两侧，第五滑轨362上滑动连接有第五滑块363，第五滑块363上固定连接有第五滑座361，超声波焊接头35固定安装在第五滑座361上。启动电缸332，驱动压力传感器34上升并顶动第五滑座361上升，进而实现超声波焊接头35在Z轴方向的换位目的。

本实施例通过X、Y、Z轴三组换位组件实现了超声波焊接头35在三维空间的灵活运动，以便对IGBT本体7上的引脚和金属层进行焊接。其中，与传统超声波焊接头35不一样的是，压力传感器34与超声波焊接头35之间并非直接刚性连接，压力传感器34检测到的是直接作用在产生焊接头35上的轴向推力，而不受因刚性连接产生的径向的力的影响，从而提高压力检测准确性，提高焊接质量。其中，在超声波焊接头35对引脚和金属层焊接时产生的铜粉在重力作用下直接掉落，而不会堆积在IGBT本体7内，避免现有技术中因铜粉残留导致的短路问题。

进一步地，如图5所示，IGBT清洗装置6包括固定安装在工作台1上电机61，电机61的输出端传动连接有传动轴62，传动轴62上固定套设有压板63。

具体的，如图4所示，工作台1上安装有布设于两组物槽101后端的IGBT换位装置5，用于实现IGBT本体7在两组物槽101之间的换位。具体的，IGBT换位装置5包括固定连接在工作台1上的门支架51，门支架51的水平端固定安装有第三电动滑轨52，第三电动滑轨52的滑块上固定安装有第四电动滑轨53，第四电动滑轨53的滑块上固定连接有支座54，支座54底部固定安装有气爪55。通过气爪55从前后端夹紧IGBT本体7，之后，启动第四电动滑轨53带动气爪55和IGBT本体7上升一定高度后，关停第四电动滑轨53，启动第三电动滑轨52带动第四电动滑轨53、气爪55和IGBT本体7平移至另一组物槽101，再次启动第四电动滑轨53，带动气爪55和IGBT本体7下降至IGBT本体7与托板4接触后，关停气爪55，再次启动第四电动滑轨53带动气爪55远离该处物槽101，之后，启动电机61驱动传动轴62顺时针转动，带动压板63压紧IGBT本体7，以便对IGBT本体7焊接处进行二次清扫。

本实施例中的电动滑轨结构相同，均包括驱动电机，以及与驱动电机输出端传动连接的丝杠，以及与丝杠连接的螺母，以及与螺母连接的滑块，在电机驱动下，利用滚珠丝杠原理，实现滑座的移动，进而实现安装在电动滑轨滑座上的装置的移动，其中，还包括提高花魁移动精度的滑轨和滑块，具体安装与布设方式可参考图3和图4，作为本领域技术人员公知技术手段，因此，本实施例在此不再多加赘述。

工作原理：使用时，首先，将IGBT本体7放置在托板4上后，启动两组气缸21，气缸21推动第一滑座24及其上的转辊25靠近IGBT本体7移动，两侧转辊25从两侧将IGBT本体7压紧在托板4上，对IGBT本体7起到定位目的，与传统夹持装置不同的是，通过将传统夹块更换为转辊25，变滑动摩擦为滚动摩擦，降低IGBT本体7的表面磨损率；

其次，通过X、Y、Z轴三组换位组件实现了超声波焊接头35在三维空间的灵活运动，以便对IGBT本体7上的不同位置处的引脚和金属层进行焊接，与传统超声波焊接头35不一样的是，压力传感器34与超声波焊接头35之间并非直接刚性连接，压力传感器34检测到的是直接作用在产生焊接头35上的轴向推力，而不受因刚性连接产生的径向的力的影响，从而提高压力检测准确性，提高焊接质量，且在超声波焊接头35对引脚和金属层焊接时产生的铜粉在重力作用下直接掉落，而不会堆积在IGBT本体7内，避免现有技术中因铜粉残留导致的短路问题；

最后，焊接工作结束后，通过气爪55从前后端夹紧IGBT本体7，之后，启动第四电动滑轨53带动气爪55和IGBT本体7上升一定高度后，关停第四电动滑轨53，启动第三电动滑轨52带动第四电动滑轨53、气爪55和IGBT本体7平移至另一组物槽101，再次启动第四电动滑轨53，带动气爪55和IGBT本体7下降至IGBT本体7与托板4接触后，关停气爪55，再次启动第四电动滑轨53带动气爪55远离该处物槽101，之后，启动电机61驱动传动轴62顺时针转动，带动压板63压紧IGBT本体7，以便从IGBT本体7底部对其进行二次吹扫或吸尘。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种IGBT倒装超声波焊接设备，包括工作台(1)和IGBT本体(7)，其特征在于，所述工作台(1)上开设有两组物槽(101)，物槽(101)内固定有与IGBT本体(7)配合的托板(4)，IGBT本体(7)具有母排端子的一侧朝下设置；

所述工作台(1)上安装有分别对应两组物槽(101)设置的IGBT夹持装置(2)和IGBT清洗装置(6)，IGBT夹持装置(2)用于对物槽(101)内的IGBT本体(7)进行固定，IGBT清洗装置(6)用于对焊接后的IGBT本体(7)进行清扫；

所述工作台(1)上安装有布设于两组物槽(101)后端的IGBT换位装置(5)，用于实现IGBT本体(7)在两组物槽(101)之间的换位；

所述工作台(1)底部设置有超声波焊接换位装置(3)，其包括压力传感器(34)和超声波焊接头(35)，以及驱动它们进行多向运动的X轴换位组件、Y轴换位组件、Z轴换位组件；

所述Z轴换位组件包括与X轴换位组件滑动连接的第四滑座(331)，所述第四滑座(331)上固定安装有电缸(332)，压力传感器(34)固定在电缸(332)的输出端，超声波焊接头(35)布设于压力传感器(34)上方，且沿竖向滑动设置在第四滑座(331)上。

2.根据权利要求1所述的一种IGBT倒装超声波焊接设备，其特征在于，所述IGBT夹持装置(2)包括固定安装在工作台(1)上的两组气缸(21)，两组气缸(21)布设在物槽(101)两侧，气缸(21)的输出端固定连接有第一滑座(24)，两组第一滑座(24)的相对侧均转动安装有转辊(25)。

3.根据权利要求2所述的一种IGBT倒装超声波焊接设备，其特征在于，所述第一滑座(24)底部固定连接有两组第一滑块(23)，工作台(1)上固定连接有与第一滑块(23)滑动连接的第一滑轨(22)。

4.根据权利要求1所述的一种IGBT倒装超声波焊接设备，其特征在于，所述IGBT清洗装置(6)包括固定安装在工作台(1)上电机(61)，所述电机(61)的输出端传动连接有传动轴(62)，所述传动轴(62)上固定套设有压板(63)。

5.根据权利要求1所述的一种IGBT倒装超声波焊接设备，其特征在于，所述IGBT换位装置(5)包括固定连接在工作台(1)上的门支架(51)，所述门支架(51)的水平端固定安装有第三电动滑轨(52)，所述第三电动滑轨(52)的滑块上固定安装有第四电动滑轨(53)，所述第四电动滑轨(53)的滑块上固定连接有支座(54)，所述支座(54)底部固定安装有气爪(55)。

6.根据权利要求1所述的一种IGBT倒装超声波焊接设备，其特征在于，所述X轴换位组件包括第二滑座(311)和安装在第二滑座(311)上的第一电动滑轨(312)，所述Y轴换位组件与第一电动滑轨(312)的滑块固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种IGBT倒装超声波焊接设备，其特征在于，所述Y轴换位组件包括与第一电动滑轨(312)的滑块固定连接的第三滑座(321)，以及安装在第三滑座(321)上的第二电动滑轨(322)，所述第二电动滑轨(322)的滑块与第四滑座(331)固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种IGBT倒装超声波焊接设备，其特征在于，所述Z轴换位组件还包括固定在第四滑座(331)两侧的第五滑轨(362)，两组第五滑轨(362)沿竖向设置且布设于压力传感器(34)两侧，所述第五滑轨(362)上滑动连接有第五滑块(363)，所述第五滑块(363)上固定连接有第五滑座(361)，超声波焊接头(35)固定安装在第五滑座(361)上。