一种控制焊料流动的IGBT模块焊接装置及其使用方法与流程

本发明属于igbt模块焊接，涉及真空回流的焊接装置及其使用方法，具体涉及一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置及其使用方法。

背景技术：

1、igbt(绝缘栅双极晶体管)，具有高频率、高电压、大电流、特别是容易开通和关断的性能特点，广泛应用于机车牵引、工业控制、风力发电、汽车动力等领域。

2、底板是igbt模块散热的主要通道。中低压等级igbt模块基于成本考虑一般选用铜底板，传统技术中通常会对igbt模块铜底板进行预弯，经高温焊接后铜底板仍具有一定的拱度，模块安装在散热器表面时，铜底板与散热器充分接触，利于模块散热。

3、igbt模块真空回流焊工艺中，热量由焊接治具加热板传导至铜底板，实现铜底板与dbc(陶瓷覆铜基板)的焊接。dbc在焊接前需要先进行定位，目前所采用的定位方式是金属工装硬定位，首先在底板上的dbc焊接区域设置与底板固定连接的金属工装，然后依次将焊片与dbc设置于金属工装所限定的区域内，最后焊接。对于具有拱度的铜底板而言，将金属工装安装在铜底板上，两者产生空隙，在真空回流焊时，焊片熔化成液态，极易穿过空隙随意流动，无法管控液态焊料的流动，影响后道工艺的进行，同时dbc下焊料减少，容易造成空洞变大，igbt模块散热变差。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置及其使用方法，可以有效控制液态焊料流动区域，降低焊接空洞率，提高igbt模块的可靠性。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一方面，本发明提出一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置，能够配合焊接炉对igbt模块中具有反拱形结构的铜底板与母陶瓷覆铜基板进行焊接，所述焊接装置包括加热板，所述加热板上设有至少一个用以放置铜底板的凹槽，所述铜底板的上方设置有定位板，所述定位板上开设有放置母覆铜陶瓷基板的放置区，所述定位板的上方设置有顶板，所述顶板上开设有与放置区一一对应的放料口，所述放料口外围设置有一周弹簧顶针，所述弹簧顶针上端与顶板固定连接，下端与定位板接触，所述顶板与加热板通过至少两个第一弹簧组件固定，所述定位板与顶板之间设有至少一个第二弹簧组件。

4、具体地，每个所述母覆铜陶瓷基板包括若干子覆铜陶瓷基板，相邻子覆铜陶瓷基板之间设有隔板；所述隔板沿铜底板凹面的轴向设置，两端分别与放置区相对的两边连接。

5、具体地，所述放置区一周间隔设有向上延伸的竖板，所述竖板位于弹簧顶针内侧。

6、具体地，所述定位板两端分别设置有至少一个竖向连接板，所述连接板上端穿过顶板与顶板滑动连接。

7、具体地，所述加热板上设置有盲孔，第一弹簧组件的下端穿过顶板后嵌入盲孔，第一弹簧组件的弹簧下端与顶板上表面接触。

8、具体地，所述第二弹簧组件的下端与定位板上表面固定连接，上端穿过顶板与顶板滑动连接，第二弹簧组件的弹簧位于定位板与顶板之间。

9、具体地，所述加热板厚度为3～5mm，所述定位板材质为铝合金，厚度为0.4～0.6mm。

10、具体地，所述竖向连接板上端设置有限位件，所述限位件位于顶板上部。

11、另一方面，本发明还提出一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置的使用方法，具体方法如下：

12、s10、将铜底板嵌入加热板的凹槽中，铜底板焊接面向上；

13、s20、将第二弹簧组件安装于定位板2上后，将顶板放于定位板上，并将二者固定，形成一体化组件。

14、s30、通过第一弹性组件将一体化组件固定于加热板上端；

15、s40、依次将焊片、母覆铜陶瓷基板嵌入定位板的放置区，焊接装置装配完毕；

16、s50、将焊接治具送入真空回流焊接炉中，对铜底板和母陶瓷覆铜基板进行焊接。

17、具体地，s50中，在甲酸气氛下进行焊接。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、本发明提出一种控制焊料流动的igbt模块焊接治具，定位板采用薄板，顶板上设置有一周弹簧顶针，弹簧顶针下端与定位板接触，顶板与加热板通过第一弹簧组件固定，定位板与顶板之间设有第二弹簧组件，在焊接过程中，焊接腔顶部下支架压在第一弹簧组件上端，第一弹簧组件使加热板与焊接腔底部加热板紧密贴合，利于温度传递，提升焊接质量，同时第一弹簧组件的弹簧促使顶板的弹簧顶针压住定位板，在弹簧顶针作用下，由于定位板为薄板，即使铜底板存在拱度，定位板也可与铜底板贴合，焊片熔化后只能在放置区内流动，可降低焊接空洞率，提高igbt模块的可靠性。

技术特征：

1.一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置，能够配合焊接炉对igbt模块中具有反拱形结构的铜底板与母陶瓷覆铜基板进行焊接，其特征在于，所述焊接装置包括加热板(1)，所述加热板(1)上设有至少一个用以放置铜底板(2)的凹槽(101)，所述铜底板(2)的上方设置有定位板(3)，所述定位板(3)上开设有放置母覆铜陶瓷基板的放置区(301)，所述定位板(3)的上方设置有顶板(4)，所述顶板(4)上开设有与放置区(301)一一对应的放料口(401)，所述放料口(401)外围设置有一周弹簧顶针(5)，所述弹簧顶针(5)上端与顶板(4)固定连接，下端与定位板(3)接触，所述顶板(4)与加热板(1)通过至少两个第一弹簧组件(6)固定，所述定位板(3)与顶板(4)之间设有至少一个第二弹簧组件(7)。

2.根据权利要求1所述的一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置，其特征在于，每个所述母覆铜陶瓷基板包括若干子覆铜陶瓷基板，相邻子覆铜陶瓷基板之间设有隔板(302)；所述隔板(302)沿铜底板(2)凹面的轴向设置，两端分别与放置区(301)相对的两边连接。

3.根据权利要求1所述的一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置，其特征在于，所述放置区(301)一周间隔设有向上延伸的竖板(303)，所述竖板(303)位于弹簧顶针(5)内侧。

4.根据权利要求1所述的一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置，其特征在于，所述定位板(3)两端分别设置有至少一个竖向连接板(8)，所述竖向连接板(8)上端穿过顶板(4)与顶板(4)滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置，其特征在于，所述加热板(1)上设置有盲孔(102)，第一弹簧组件(6)的下端穿过顶板(4)后嵌入盲孔(102)，第一弹簧组件(6)的弹簧下端与顶板(4)上表面接触。

6.根据权利要求1所述的一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置，其特征在于，所述第二弹簧组件(7)的下端与定位板(3)上表面固定连接，上端穿过顶板(4)与顶板(4)滑动连接，第二弹簧组件(7)的弹簧位于定位板(3)与顶板(4)之间。

7.根据权利要求1所述的一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置，其特征在于，所述加热板(1)厚度为3～5mm，所述定位板(3)材质为铝合金，厚度为0.4～0.6mm。

8.根据权利要求4所述的一种控制焊料流动的igbt模块焊接装置，其特征在于，所述竖向连接板(8)上端设置有限位件(10)，所述限位件(9)位于顶板(4)上部。

9.基于权利要求1-8任一所述igbt模块焊接装置的使用方法，其特征在于，具体方法如下：

10.根据权利要求9所述igbt模块焊接装置的使用方法，其特征在于，s50中，在甲酸气氛下进行焊接。

技术总结本发明公开了一种控制焊料流动的IGBT模块焊接装置，所述焊接装置包括加热板，所述加热板上设有至少一个用以放置铜底板的凹槽，所述铜底板的上方设置有定位板，所述定位板上开设有放置母覆铜陶瓷基板的放置区，所述定位板的上方设置有顶板，所述顶板上开设有与放置区一一对应的放料口，所述放料口外围设置有一周弹簧顶针，所述弹簧顶针上端与顶板固定连接，下端与定位板接触，所述顶板与加热板通过至少两个第一弹簧组件固定，所述定位板与顶板之间设有至少一个第二弹簧组件；本发明通过弹簧顶针、第一弹簧组件及第二弹簧组件协同作用，使使定位板与铜底板贴合，焊液只能在放置区内流动，可降低焊接空洞率，提高IGBT模块的可靠性。技术研发人员：刘艳宏,刘爽,荆海燕受保护的技术使用者：西安中车永电电气有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9