[發明專利]用于制造電子部件的焊接連接部的傳熱裝置

有效

• 申請號: 201580064937.8
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN107000092B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: C·奧策爾;S·克勞丁
• 申請（專利權）人: 平克塞莫系統有限公司
• 主分類號: B23K3/08
• 分類號: B23K3/08;B23K101/36;B23K101/42
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 陳慶超;桑傳標

本發明涉及一種用于待焊接的部件(28，128)的熱耦合的傳熱裝置(10，110，210)，傳熱裝置(10，110，210)包括在焊機(200)中的熱源和/或散熱器(48)，傳熱裝置(10，110，210)具有至少一個基板(12，112，212)，該至少一個基板(12，112，212)設計為至少與熱源和/或散熱器(48)熱接觸。基板(12，112，212)具有多個接觸單元(14，114，124)，接觸單元(14，114，124)具有相應的接觸表面(24，124)，其中接觸表面(24，124)能夠與部件(28，128)熱接觸。接觸單元以如下方式設計：接觸表面與基板的朝向部件的表面之間的相對距離能夠變化。本發明還涉及一種焊接裝置(200)，特別是可抽真空的焊接裝置，具有至少一個傳熱裝置(10，110，210)。

技術領域

本發明涉及根據權利要求1的前序部分的傳熱裝置，該傳熱裝置能夠用于制造焊接接頭，例如用于焊機。

為了達到最佳的焊接效果，當大面積焊接時，首先，應當以受控的方式將熔融的焊料和待接合的焊料配合物或部件加熱到焊料的熔點以上，然后以受控的方式將熔融的焊料和待焊接的焊料配合物或部件冷卻到凝固點以下，以將焊料配合物以沒有空腔的方式接合在一起。

背景技術

術語“部件”和“焊料配合物”通常涉及由金屬、陶瓷、塑料、其他材料或者材料的任意組合制成的基底、基底載體、底板、工件載體、裝配載體等，以及待緊固到諸如功率半導體芯片、(半導體)組件等部件的部件。

在本文中，大面積焊接接頭例如指的是如下焊接接頭：例如諸如IGBT，MOSFET或二極管等的功率半導體芯片焊接到金屬化陶瓷基底形成的焊接接頭，或者金屬化陶瓷基底焊接到功率半導體模塊的金屬底板形成的焊接接頭。

優選地，具有設計為冷卻裝置的傳熱裝置的焊機能夠包括可抽空的腔室、配置在可抽空的腔室中的保持件以及配置在可抽空的腔室中的散熱器，所述冷卻裝置用于冷卻待生成的至少一個大面積焊接接頭的仍為液體的焊料。這允許在真空下或在可確定的工藝氣體環境下進行焊接工藝，以排除污染或氧化過程。

作為測試體的金屬板能夠放置在保持件中，通過該金屬板能夠測試和檢查冷卻裝置的操作模式。金屬板具有下主表面、在豎直方向上與下主表面間隔一定距離設置的上主表面以及至少為200℃的初始溫度。每個具有至少30mm×30mm的面積或每個具有至少50mm×50mm的面積的、數量N≥1的、相鄰的矩形表面部分能夠緊固到上主表面。

工件載體或金屬板現在能夠在散熱器的幫助下在腔室中冷卻。能夠將在腔室中主要為大約1013.25hPa壓力的氮氣的環境作為在金屬板上實現的冷卻效果的參考。然而，也能夠在任意所需的壓力下全部或部分地進行冷卻操作，例如負壓，例如能夠在例如1hPa至1030.25hPa的范圍內的絕對壓力，和/或部分地過壓，即大于1013.25hPa的絕對壓力。獨立于此，冷卻能夠在任意所需的環境中進行，例如在空氣中或者在防止焊料配合物氧化的保護氣體的環境中，例如在氮氣(N₂)環境中、在二氧化碳(CO₂)環境中、在氫氣(H₂)環境中、在氦氣(He)環境中或在混合氣體(N₂H₂)環境中。

借助散熱器對金屬板進行冷卻是以如下方式進行的：任何矩形表面部分的上主表面的溫度不表現為與上述表面部分的邊緣間隔一定距離的局部最大值，并且保持到直到任何表面部分不再存在大于200℃或大于150℃的最小冷卻溫度為止。如果焊料在例如200℃或例如150℃已經充分凝固，則在焊料配合物之間出現已完成的、接合的焊接連接部。在真正的制造過程中，能夠將其中一個焊料配合物定位、精確地配合到保持件內作為最低的焊料配合物，并且能夠將一個或多個另外的焊料配合物放置在所述其中一個焊料配合物上，在此焊料也被放置在每個待接合的焊料配合物之間。焊料能夠是例如預先形成的焊料片(“焊料預制件”)，或者涂覆到接合表面的焊膏，該接合表面將接合到在待接合的一個或兩個焊料配合物上的另一個焊料配合物。