[發明專利]冷卻裝置和焊接設備

有效

• 申請號: 201210309423.2
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN102950353A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 托馬斯·利希特;麥克·勒曼;邁克爾·施密特;卡斯滕·韋賽爾;烏爾里希·威爾基
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: B23K3/00
• 分類號: B23K3/00;B23K3/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術領域

本發明涉及一種冷卻裝置，該冷卻裝置可以在制造焊接連接部時例如用在焊接設備中。

背景技術

為了首先在大面積的焊接時獲得理想的焊接結果，熔化的焊料必須和待連接的焊接對應部件共同冷卻到焊料熔點之下，從而使其凝固并且焊接對應部件相互連接。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種用于冷卻一個待制造的大面積的焊接連接部(Loetverbindung)的仍然為液態的焊料的冷卻裝置，以及一種焊接設備，利用它們可以實現高質量的焊接。

該目的通過一種根據權利要求1所述的冷卻裝置或通過一種根據權利要求11所述的焊接設備實現。本發明的有利的設計方案和改進方案是從屬權利要求的主題。

焊接例如被理解為在這個意義中的大面積的焊接，其中，功率半導體芯片、如IGBT，MOSFET或二極管焊接在金屬化的陶瓷基底上，或者其中，金屬化的陶瓷基底焊接在用于功率半導體模塊的金屬底板上。

用于冷卻至少一個待制造的大面積的焊接連接部的仍然為液態的焊料的冷卻裝置包括：可抽真空的腔；布置在所述可抽真空的腔中的支架；以及布置在所述可抽真空的腔中的降溫裝置。

可以將用作為測試體的平坦的銅板插入支架中，利用該銅板可以測試和檢查冷卻裝置的作用方式。銅板具有：平坦的下方的主表面；平坦的上方的主表面，該上方的主表面沿垂直方向與下方的主表面隔開；恒定的為5mm的厚度；以及至少為220℃的均勻的初始溫度。在上方的主表面上可以固定數量為N≥2的兩個彼此相鄰的、矩形的表面部段，該表面部段具有分別至少為30mm×30mm的面積或者分別至少為50mm×50mm的面積。在此將銅板的彼此相對的、大面積的側面視為上方的和下方的主表面。

這種配合準確地插入支架中的平坦的銅板現在可以在腔中借助于降溫裝置被冷卻。在此，在腔中占主導地位的氮氣大氣環境在壓力為1013.25hPa時用作為參考，用于在銅板上實現的冷卻效果。然而這不意味著冷卻工作原則上僅在壓力為1013.25hPa時和氮氣大氣環境中才能進行。更確切地說，冷卻工作可以完全或部分地也在任意其它壓力時、例如在負壓時進行，例如是一個絕對壓力，該絕對壓力例如可以處于從1hPa到1013.25hPa的范圍中，和/或也部分地在超壓時，即在高于1013.25hPa的絕對壓力時。和這無關地，冷卻可以在任意的大氣環境下，例如在空氣中或一種防止焊接對應部件氧化的保護氣體大氣環境下進行，例如是氮氣大氣環境（N2）、二氧化碳大氣環境（CO2）、氫氣大氣環境（H2）或氮氣氫氣混合大氣環境（N2H2）。

這樣借助于降溫裝置對銅板進行冷卻，即在上方的主表面上的溫度不在矩形的表面部段中具有局部的最大值，該最大值與所涉及的表面部段的邊緣間隔開，確切地說間隔開這樣長，直到不在表面部段中存在有高于200℃或高于150℃的最低冷卻溫度。如果焊料在例如200℃時或在例如150℃時充分地凝固，那么在焊接對應部件之間存在焊接完畢的焊接連接部。

在實際的制造過程中，焊接對應部件之一可以作為最下方的焊接對應部件配合準確地插入支架中并且一個或多個其它的焊接對應部件放在它上面，其中，在分別待連接的焊接對應部件之間還安置了焊料。焊料例如可以是預成型的焊料薄片（“perform?lot”），或者是焊膏，其在一個或兩個分別待連接的焊接對應部件中被涂覆在待與其它焊接對應部件連接的焊接面上。

替代將焊接對應部件之一作為最下方的配合準確地插入支架中，它也可以被放置在配合準確地插入支架中的支撐板上。這個焊接對應部件或其它焊接對應部件以如上述相同方式與焊接薄片或涂覆的焊膏一起放置在最下方的焊接對應部件上。在這個變體中也可以將多個具有兩個或多個分別相互待連接的焊接對應部件的組以相同方式彼此相鄰地安置在共同的支撐板上。支撐板在焊接過程結束之后不是焊接連接的組成部分。

所述的冷卻裝置例如可以是焊接設備的一部分，其中，焊料在冷卻設備的可抽真空的腔中或者在單獨的加熱腔中被加熱到超過其熔點，因此它可以熔化并且隨后如上面說明地被冷卻。在單獨的加熱腔的情況下可以在它和冷卻裝置的可抽真空的腔之間設置閘門（Schleuse）以及運輸裝置，利用該運輸裝置，被加熱到超過所應用焊料的熔點的焊料由加熱腔運輸到冷卻裝置的可抽真空的腔中。

附圖說明

下面根據實施例參考附圖對本發明加以詳細說明。圖中示出：

圖1A示出穿過裝配有焊料的冷卻裝置的垂直截面圖；

圖1B示出在將焊料插入到冷卻裝置的支架中之后穿過根據圖1A的冷卻裝置的垂直截面圖；