[發(fā)明專利]一種功率半導(dǎo)體模塊焊接裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610943440.X
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN108010892B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁勇;黃南;陳燕平;熊輝;時海定;文馳;孫康康;高海祐
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L23/32
• 分類號: H01L23/32;H01L25/07
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪

本發(fā)明公開了一種功率半導(dǎo)體模塊焊接裝置，包括：基板組件、固定平板、彈性壓接件和功率端子，基板組件包括底板，以及布置在底板上的絕緣件，絕緣件上布置有半導(dǎo)體芯片和焊接部。固定平板通過彈性壓接件固定在基板組件上，固定平板和基板組件之間形成有容納功率端子的空間。功率端子穿過固定平板，并抵接于固定平板的上底面下方，功率端子末端的引腳部在固定平板的定位作用下與焊接部相接觸，通過彈性壓接件實現(xiàn)功率端子在固定和焊接過程中的壓力調(diào)節(jié)。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有功率半導(dǎo)體模塊封裝工藝中功率端子焊接工裝復(fù)雜，焊接應(yīng)力難以釋放導(dǎo)致焊接質(zhì)量不高及焊接裝置難以擴(kuò)展使用的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子器件制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于功率半導(dǎo)體模塊的具有壓力調(diào)節(jié)功能的焊接裝置。

背景技術(shù)

目前，功率半導(dǎo)體模塊，如IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，即絕緣柵雙極型晶體管）模塊，其封裝過程通常涉及多次焊接。而功率端子與基板組件的焊接通常是最后一次焊接，也是整個封裝流程中最為關(guān)鍵的一道工序，因為其焊接質(zhì)量直接關(guān)系到模塊的使用壽命與可靠性。目前，先進(jìn)的功率半導(dǎo)體模塊封裝工藝雖然可以實現(xiàn)少量功率端子與基板組件的準(zhǔn)確定位及焊接操作，但是隨著功率密度的大幅提高，大功率半導(dǎo)體模塊面臨高集成度的設(shè)計需求。以傳統(tǒng)IGBT模塊為例，其電壓等級越高通常對應(yīng)的電流輸出越小，若采用高壓IGB T模塊實現(xiàn)大功率大電流輸出，則在同等條件下需要采用更多的半導(dǎo)體芯片和更緊湊的功率互連方式，因此功率端子個數(shù)很可能隨著增多。此時，原有針對少數(shù)功率端子與基板組件焊接的裝置就面臨協(xié)調(diào)定位的技術(shù)問題，任何位置的定位欠佳都容易引發(fā)焊接應(yīng)力的產(chǎn)生及其傳遞，使焊接質(zhì)量降低，也使焊接裝置喪失使用的擴(kuò)展性。

在現(xiàn)有技術(shù)中最接近的技術(shù)方案為：由株洲南車時代電氣股份有限公司于2012年02月23日申請，并于2012年07月18日公開，公告號為CN102593111B的中國發(fā)明專利《IGBT模塊及其制作方法》公開了一種IGBT模塊及其制作方法，包括：基板組件；固定在基板組件上的側(cè)框，側(cè)框上設(shè)置有多個筋條，筋條中間部位開有母排安放槽；母排定位器，其上開設(shè)有母排定位槽與母排安放槽一一對應(yīng)，穿過母排定位槽安插并固定在母排安放槽內(nèi)的多組母排。

但是，包括上述發(fā)明專利在內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)還存在如下技術(shù)缺陷：

（1）焊接工裝復(fù)雜。針對功率半導(dǎo)體模塊的封裝，現(xiàn)有較多配套或組合性的夾具用于輔助焊接，其對工裝的加工及配合使用要求較高。而為了規(guī)避工裝拆卸，特別是組合性夾具重復(fù)拆裝對焊接定位精度及焊接質(zhì)量帶來的影響，現(xiàn)有技術(shù)采用一次性工裝，焊接之后工裝免去拆卸而成為產(chǎn)品的一部分，如此雖能保證焊接過程的一次性焊接質(zhì)量，但成本較高，且多個相同工裝重復(fù)加工所引入的誤差將影響批量產(chǎn)品焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。

（2）焊接應(yīng)力難以釋放，焊接裝置難以擴(kuò)展使用。目前，大功率半導(dǎo)體模塊面臨高集成度設(shè)計需求，更多半導(dǎo)體芯片或更緊湊的功率互連方式造成大量功率端子與基板組件焊接的協(xié)調(diào)定位問題，進(jìn)而誘發(fā)焊接應(yīng)力的產(chǎn)生及其傳遞，使焊接質(zhì)量存在隱患，也使焊接裝置喪失擴(kuò)展使用性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種功率半導(dǎo)體模塊焊接裝置，解決現(xiàn)有功率半導(dǎo)體模塊封裝工藝中功率端子焊接工裝復(fù)雜，焊接應(yīng)力難以釋放導(dǎo)致焊接質(zhì)量不高及焊接裝置難以擴(kuò)展使用的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種功率半導(dǎo)體模塊焊接裝置的技術(shù)實現(xiàn)方案，一種功率半導(dǎo)體模塊焊接裝置，包括：基板組件、固定平板、彈性壓接件和功率端子。所述基板組件包括底板，以及布置在所述底板上的絕緣件，所述絕緣件上布置有半導(dǎo)體芯片和焊接部。所述固定平板通過所述彈性壓接件固定在所述基板組件上，所述固定平板和基板組件之間形成有容納所述功率端子的空間。所述功率端子穿過所述固定平板，并抵接于所述固定平板的上底面下方，所述功率端子末端的引腳部在所述固定平板的定位作用下與所述焊接部相接觸，通過調(diào)節(jié)所述彈性壓接件實現(xiàn)所述功率端子在固定和焊接過程中的壓力調(diào)節(jié)。