一种IGBT模块的端子焊接方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别涉及一种IGBT模块的端子焊接方法。

背景技术

近年来，IGBT模块在轨道交通、汽车电子、风力光伏发电、焊机、白色家电等领域被广泛应用，已成为目前功率半导体器件发展的主流。

IGBT模块封装工艺工序多，其中将信号端子、功率端子焊接到铜基板和DBC的半成品上是封装工艺中较为重要的工序。而因为某些封装类型的信号端子及功率端子种类和数量较多，如何正确的组装端子、如何精准定位端子、如何焊接后方便的拆装是此工序的关键，在模块端子数量较多情况下的装配错误、焊接位置偏移、焊接后因焊锡膏固化造成的拆装困难、工序不良率高的不足，需要提供一种IGBT模块的端子焊接方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种IGBT模块的端子焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种IGBT模块的端子焊接方法，包括以下步骤：

S1、选用专门设计的IGBT模块的焊接夹具，并将该焊接夹具进行倒置放置；

S2、将结构不同的信号端子和功率端子插装到倒置的焊接夹具上进行定位；

S3、使用自动点锡机，识别信号端子和功率端子位置，在信号端子和功率端子的焊接面位置点涂定量的锡膏；

S4、将前面工序已经焊接成型的铜基板和DBC的半成品组装到焊接夹具上对应位置；

S5、将焊接夹具、铜基板、待焊接的信号端子和功率端子倒置周转到焊接托盘上，并将焊接托盘及其上的焊接夹具、铜基板、待焊接的信号端子和功率端子一同送入到真空焊接炉内进行高温焊接，得到焊接好信号端子和功率端子的半成品模块。

优选的，在所述步骤S2中，信号端子和功率端子在焊接夹具上插装时，信号端子和功率端子保持竖直向下状进行插装，且焊接夹具上具有分别与信号端子和功率端子相适配的插装孔位。

优选的，在所述步骤S5中，真空焊接炉的焊接温度范围为180℃-250℃之间。

优选的，在所述步骤S中使用的焊接夹具包括上顶座、设置于上顶座一侧的中间板以及设置于中间板背离上顶座一侧的下底座，所述上顶座和中间板上均设有用于功率端子定位的功率端子插槽和用于信号端子定位的信号端子插槽，所述上顶座和中间板均为铝合金材质，所述下底座为石墨材质。

优选的，所述下底座为两个且对称设置于中间板的两端部位置，两个所述下底座背离中间板一侧的内侧均开设有用于铜基板定位的铜基板定位槽。

优选的，所述上顶座、中间板和下底座的边角处均活动插接有长螺栓，所述长螺栓的端部螺纹套接有螺母，用于上顶座、中间板和下底座三者之间的固定，所述上顶座和中间板之间的边角处均设有垫套，所述垫套内侧与长螺栓外壁活动插接。

优选的，所述下底座背离中间板的一侧开设有与螺母相匹配的限位槽，所述限位槽的厚度小于下底座的厚度且大于等于螺母的厚度。

优选的，所述长螺栓横截面呈T字状，所述上顶座背离中间板一侧的边角处均固定设有凸块，所述凸块背离上顶座的一侧开设有与长螺栓端部相匹配的收纳槽，所述收纳槽的深度小于凸块的高度。

优选的，所述焊接夹具的使用方法具体包括以下步骤：

步骤一、将上顶座、中间板、下底座和垫套按顺序拼接好，使用长螺栓依次穿过上顶座、垫套、中间板、下底座和螺母后旋拧，使长螺栓和螺母之间拧紧对上顶座、中间板、下底座和垫套进行挤压定位，保持整体的稳固；

步骤二、将焊接夹具整体倒置，使上顶座背离中间板的一侧朝下，然后依次将功率端子竖直插装到上顶座和中间板的功率端子插槽内，再将信号端子依次竖直插装到上顶座和中间板的信号端子插槽内；

步骤三、待步骤二完成后，使用自动点锡机识别功率端子和信号端子的位置，分别在信号端子和功率端子的焊接面进行定量点涂锡膏；

步骤四、将已经焊接成型的铜基板和DBC的半成品安装到完成步骤三后的焊接夹具上，使焊接成型的铜基板和DBC的半成品插装到下底座的铜基板定位槽内进行定位，最后将其倒置周转到焊接托盘上，送入真空焊接炉进行高温焊接后，将焊接夹具拆除即可得到焊接好功率端子和信号端子的半成品模块。

相较于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明通过焊接夹具倒置，插装信号端子和功率端子时，两种端子竖直插装，便于操作，而且焊接夹具不同结构的端子插装位置设计不同，防呆效果好；自动点锡机识别各端子位置点锡，便于控制点锡量，且可以兼容因前工序造成的DBC在铜基板上的轻微错位情况；单工位焊接夹具，操作更加灵活，焊接工序周转效率高；无底座的焊接夹具，真空焊接时，可直接传热至铜基板，降低焊接温度，缩短焊接时间，提高焊接效率；铝合金与石墨结合的焊接夹具，焊接后拆装难度低，不易磨损，且焊接定位精准，焊接后不良率低；实现提高焊接生产灵活性及可操作性，提高焊接品质，降低焊接后夹具拆装难度，降低工序不良率，从而提高焊接效率降低生产成本。

附图说明

图1为本发明焊接夹具与半成品模块的整体结构示意图。

图2为本发明焊接夹具的立体结构示意图。

图3为本发明焊接夹具的分体结构示意图。

图4为本发明焊接夹具的仰视立体结构示意图。

图5为本发明铜基板和DBC焊接成型后的立体结构示意图。

图6为本发明半成品模块的立体结构示意图。

图7为本发明焊接夹具上插装功率端子和信号端子的立体结构示意图。

图中：100、上顶座；101、凸块；102、收纳槽；200、中间板；201、功率端子插槽；202、信号端子插槽；300、下底座；301、铜基板定位槽；302、限位槽；400、螺母；401、长螺栓；402、垫套；

1、铜基板；2、DBC；3、功率端子；4、信号端子。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-7所示的一种IGBT模块的端子焊接方法。

实施例1

包括以下步骤：

S1、选用专门设计的IGBT模块的焊接夹具，并将该焊接夹具进行倒置放置；

S2、将结构不同的信号端子4和功率端子3插装到倒置的焊接夹具上进行定位，如图7所示，在步骤S2中，信号端子4和功率端子3在焊接夹具上插装时，信号端子4和功率端子3保持竖直向下状进行插装，且焊接夹具上具有分别与信号端子4和功率端子3相适配的插装孔位；

S3、使用自动点锡机，识别信号端子4和功率端子3位置，在信号端子4和功率端子3的焊接面位置点涂定量的锡膏；

S4、将前面工序已经焊接成型的铜基板1和DBC2的半成品组装到焊接夹具上对应位置，其中焊接成型的铜基板1和DBC2如图5所示，而将其安装到焊接夹具上时如图1所示；

S5、将焊接夹具、铜基板1、待焊接的信号端子4和功率端子3倒置周转到焊接托盘上，并将焊接托盘及其上的焊接夹具、铜基板1、待焊接的信号端子4和功率端子3一同送入到真空焊接炉内进行高温焊接，在步骤S5中，真空焊接炉的焊接温度范围为180℃-250℃之间，得到焊接好信号端子4和功率端子3的半成品模块，如图6所示。

上述实施例中，是将焊接夹具倒置，插装信号端子4、功率端子3时，端子竖直插装，便于操作，而且焊接夹具不同结构的端子插装位置设计不同，防呆效果好，使用自动点锡机机器识别端子位置点锡，不仅可以进行端子漏插装的机器检验，而且精准控制点锡量，且可以兼容因前工序造成的DBC2在铜基板1上的轻微错位情况，点锡操作一致性好。

实施例2

如图1-4所示，在步骤S1中使用的焊接夹具包括上顶座100、设置于上顶座100一侧的中间板200以及设置于中间板200背离上顶座100一侧的下底座300，上顶座100和中间板200上均设有用于功率端子3定位的功率端子插槽201和用于信号端子4定位的信号端子插槽202，上顶座100和中间板200均为铝合金材质，下底座300为石墨材质；

需要说明的是，本实施例中使用的焊接夹具为单个产品的焊接夹具，对比同时焊接多个产品的焊接夹具，生产过程更加灵活，节约焊接成本，而且单个焊接夹具加工后的导热面平整度更好，焊接效果更好，而且，焊接夹具中下底座300和中间板200均为铝合金材质，能耐磨损，具使用寿命长，上顶座100为石墨材质，焊接后更易拆装，不仅解决了石墨夹具易磨损、焊接过程吸热严重，影响焊接炉加热曲线的不足，同时也解决了铝合金夹具焊接后助焊剂残留难以拆卸，以及铝合金夹具吸热后金属形变大难易拆卸的不足，同时降低了夹具加工成本。

进一步的，下底座300为两个且对称设置于中间板200的两端部位置，两个下底座300背离中间板200一侧的内侧均开设有用于铜基板1定位的铜基板定位槽301，利用下底座300上的铜基板定位槽301，可以方便铜基板1在其上进行定位，增强定位的便捷性和精确性。

同时，上顶座100、中间板200和下底座300的边角处均活动插接有长螺栓401，长螺栓401的端部螺纹套接有螺母400，用于上顶座100、中间板200和下底座300三者之间的固定，上顶座100和中间板200之间的边角处均设有垫套402，垫套402内侧与长螺栓401外壁活动插接，下底座300背离中间板200的一侧开设有与螺母400相匹配的限位槽302，限位槽302的厚度小于下底座300的厚度且大于等于螺母400的厚度，长螺栓401横截面呈T字状，上顶座100背离中间板200一侧的边角处均固定设有凸块101，凸块101背离上顶座100的一侧开设有与长螺栓401端部相匹配的收纳槽102，收纳槽102的深度小于凸块101的高度；

上述实施例中，焊接夹具是通过下底座300与铜基板1固定，中间板200和上顶座100通过长螺栓401和螺母400固定于下底座300上部，功率端子3和信号端子4则通过中间板200和上顶座100上的功率端子插槽201和信号端子插槽202定位固定；本发明中功率端子3焊接结构组装完成后，铜基板1是直接置于真空焊接炉焊盘区进行焊接，此种焊接结构铜基板1直接与真空焊接炉焊盘区接触，热传导效果好，降低了焊接温度，缩短了焊接时间，提高生产效率，降低生产成本，同时，偏低的焊接温度使产品质量更加稳定。

实施例3

焊接夹具的使用方法具体包括以下步骤：

步骤一、将上顶座100、中间板200、下底座300和垫套402按顺序拼接好，使用长螺栓401依次穿过上顶座100、垫套402、中间板200、下底座300和螺母400后旋拧，使长螺栓401和螺母400之间拧紧对上顶座100、中间板200、下底座300和垫套402进行挤压定位，保持整体的稳固；

步骤二、将焊接夹具整体倒置，使上顶座100背离中间板200的一侧朝下，然后依次将功率端子3竖直插装到上顶座100和中间板200的功率端子插槽201内，再将信号端子4依次竖直插装到上顶座100和中间板200的信号端子插槽202内；

步骤三、待步骤二完成后，使用自动点锡机识别功率端子3和信号端子4的位置，分别在信号端子4和功率端子3的焊接面进行定量点涂锡膏；

步骤四、将已经焊接成型的铜基板1和DBC2的半成品安装到完成步骤三后的焊接夹具上，使焊接成型的铜基板1和DBC2的半成品插装到下底座300的铜基板定位槽301内进行定位，最后将其倒置周转到焊接托盘上，送入真空焊接炉进行高温焊接后，将焊接夹具拆除即可得到焊接好功率端子3和信号端子4的半成品模块。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。