[發明專利]Pin針超聲焊接的焊接頭結構、Pin針結構及焊接裝置、方法

在審

• 申請號: 202111266328.4
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN113798658A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 潘昭海;方杰;馮加云;徐凝華;賀新強;張賢坤;曾雄;翁嘉男
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代半導體有限公司
• 主分類號: B23K20/26
• 分類號: B23K20/26;B23K20/10;B23K101/36
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張高潔

本發明提供了一種Pin針超聲焊接的焊接頭結構、Pin針結構及焊接裝置、方法，該焊接頭結構包括焊接頭本體，所述焊接頭本體呈柱狀，其內部中心處具有沿其軸向延伸的空腔，所述空腔的一端延伸至所述焊接頭本體一端的端面并在所述端面的中心形成開口；所述焊接頭本體的內部在靠近所述空腔的另一端處開設有氣體通道，所述氣體通道連通所述空腔；或所述空腔的內壁上在靠近所述開口處設置有至少一個彈性圈，所述彈性圈嵌設于所述空腔的內壁且其表面凸出于所述空腔的內壁面。基于本發明的技術方案，焊接頭利用真空吸附結構或彈性圈結構對Pin針進行吸附并固定，保證了Pin針在焊接頭本體內部以及后續超聲焊接過程中的襯板或模塊上的定位精度。

技術領域

本發明涉及功率半導體器件技術領域，特別地涉及一種Pin針超聲焊接的焊接頭結構、Pin針結構及焊接裝置、方法。

背景技術

隨著新能源汽車的崛起，IGBT(絕緣柵雙極晶體管)模塊憑借輸入阻抗大、驅動功率小、控制電路簡單、開關損耗小、通斷速度快、工作頻率高等特點，在電動汽車中的應用越來越廣泛。目前，傳統的帶有Pin針的IGBT模塊結構，通常采用方形的Pin針通過機械力插入到針座上(或是采用一體化Pin針)，Pin針和針座均是采用焊料焊接的方式實現聯接。

但是，IGBT模塊應用在汽車領域中時，其對IGBT模塊的抗震、抗溫度變化以及壽命可靠性的要求非常嚴格。采用傳統的焊料焊接的方式，聯接處的焊層為模塊的薄弱點，應用過程中存在Pin針脫落的風險。另外，采用焊料焊接的方式，Pin針定位難度大，且位置度偏差大、定位精度低。在后續的組裝過程中，容易造成Pin針與蓋板和PCB板相互干涉的問題。

因此，需要提出一種基于超聲焊接的焊接頭結構、Pin針結構以及焊接方法來解決上述問題。

發明內容

針對上述現有技術中的問題，本申請提出了一種Pin針超聲焊接的焊接頭結構、Pin針結構及焊接裝置、方法，針對超聲焊接的焊接頭進行設計，利用真空吸附結構或彈性圈結構對Pin針進行吸附并固定，保證了Pin針在焊接頭本體的定位精度，以及在后續超聲焊接過程中在襯板或模塊上的定位精度。

第一方面，本發明提出了一種Pin針超聲焊接的焊接頭結構，包括焊接頭本體，所述焊接頭本體呈柱狀，其內部中心處具有沿其軸向延伸的空腔，所述空腔的一端延伸至所述焊接頭本體一端的端面并在所述端面的中心形成開口；

所述焊接頭本體的內部在靠近所述空腔的另一端處開設有氣體通道，所述氣體通道連通所述空腔；或

所述空腔的內壁上在靠近所述開口處設置有至少一個彈性圈，所述彈性圈嵌設于所述空腔的內壁且其表面凸出于所述空腔的內壁面。

在一個實施方式中，所述焊接頭本體的所述端面上開設有多個焊槽，所述端面上位于所述多個焊槽之間的部分形成第一焊齒。

在一個實施方式中，所述多個焊槽的整體布局呈網狀，所述第一焊齒為方格狀。

在一個實施方式中，所述端面上靠近所述開口的部分位于所述焊槽的分布范圍之外，所述靠近所述開口處的部分為環繞所述開口的環形的第二焊齒。通過本實施方式，第二焊齒在接觸Pin針的表面時，能夠在開口的外圍形成環狀的相對密封的接觸面，以保證空腔內部相對外部的密封性，并以此保證真空吸附的吸附效果。

在一個實施方式中，所述彈性圈為沿所述空腔的內壁周向連續延伸的一體式環形結構；或所述彈性圈為由多個沿所述空腔的內壁周向間隔分布的部分組成的分體式環形結構。

第二方面，本發明提出了一種Pin針超聲焊接的Pin針結構，其應用于上述的焊接頭結構，其包括：

聯接座，所述聯接座為平板結構，其形狀為圓形、正方形或其他正多邊形；

聯接本體，所述聯接本體為實心柱狀結構或空心管狀結構，其一端固定于所述聯接座的中心；